Chimie 3ᵉ
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Ions et molécules
Règle de l'octet, formation des ions, électronégativité
À propos de cette page
Ces problèmes corrigés sur « Ions et molécules » en troisième permettent d'appliquer le cours à des situations concrètes en chimie. Ils suivent le programme officiel de troisième et se résolvent étape par étape. Au programme : Ions ou molécules : deux façons de s'assembler, La règle de l'octet : pourquoi les ions se forment, Ions monoatomiques et polyatomiques, Écrire la formule d'un composé ionique. Cherche au brouillon, saisis ta réponse puis clique sur « Vérifier » pour te corriger. Idéal pour développer le raisonnement, la rigueur et la confiance avant une évaluation. Problèmes gratuits proposés par un professeur particulier à Marseille pour progresser en chimie en troisième.
Résous chaque problème, écris ta réponse puis clique sur « Vérifier ». Pose tes calculs au brouillon.
Facile
Pb. 1 — L'étiquette d'une eau gazeuseÉtiquette d'une eau minérale gazeuse (en mg/L) : Na⁺ 1 708 ; K⁺ 132 ; Ca²⁺ 90 ; Mg²⁺ 11 ; HCO₃⁻ 4 368 ; Cl⁻ 322 ; SO₄²⁻ 174 ; F⁻ 1. L'OMS recommande de ne pas dépasser 2 000 mg de sodium par jour.
Combien d'ions polyatomiques figurent sur l'étiquette ?
HCO₃⁻ et SO₄²⁻. Les six autres sont monoatomiques.Nom de l'ion HCO₃⁻ :
C'est lui qui donne le goût « bicarbonaté » et aide la digestion.Masse de sodium apportée par une bouteille de 50 cL, en mg :
1 708 × 0,5 = 854 mg.Quel pourcentage de l'apport quotidien maximal en sodium cela représente-t-il ? %
854 ÷ 2 000 ≈ 0,43. Une seule petite bouteille = près de la moitié du maximum : cette eau est déconseillée en cas de régime sans sel.Voir le corrigé
- 2 — HCO₃⁻ et SO₄²⁻. Les six autres sont monoatomiques.
- ion hydrogénocarbonate — C'est lui qui donne le goût « bicarbonaté » et aide la digestion.
- 854 — 1 708 × 0,5 = 854 mg.
- 43 — 854 ÷ 2 000 ≈ 0,43. Une seule petite bouteille = près de la moitié du maximum : cette eau est déconseillée en cas de régime sans sel.
Pb. 2 — Sel et sucre dans l'eauOn dissout une cuillère de sel (NaCl) dans un verre d'eau et une cuillère de sucre (C₁₂H₂₂O₁₁) dans un autre. On plonge dans chaque verre deux électrodes reliées à une pile et une lampe. Données : le sel contient 39 % de sodium en masse.
Dans quel verre la lampe s'allume-t-elle : sel ou sucre ?
Seuls les ions, chargés et mobiles, transportent le courant.Écris l'équation de dissolution du sel dans l'eau.
NaCl → Na⁺ + Cl⁻.Le cristal se sépare en ions ; les charges s'équilibrent.Combien d'atomes contient une molécule de sucre ?
12 + 22 + 11 = 45 atomes, liés par des liaisons covalentes : la molécule reste entière dans l'eau.Masse de sodium contenue dans 5 g de sel, en g (arrondi au dixième) :
5 × 0,39 ≈ 2,0 g : c'est la quantité de sodium maximale recommandée par jour.Voir le corrigé
- sel — Seuls les ions, chargés et mobiles, transportent le courant.
- Réponse libre — exemple : NaCl → Na⁺ + Cl⁻. — Le cristal se sépare en ions ; les charges s'équilibrent.
- 45 — 12 + 22 + 11 = 45 atomes, liés par des liaisons covalentes : la molécule reste entière dans l'eau.
- 2 — 5 × 0,39 ≈ 2,0 g : c'est la quantité de sodium maximale recommandée par jour.
Moyen
Pb. 3 — Trois flacons sans étiquetteTrois flacons A, B, C contiennent des solutions de chlorure de sodium, de sulfate de cuivre et de chlorure de fer III, mais les étiquettes sont perdues. A est bleue, B est orangée, C est incolore. Avec la soude : A donne un précipité bleu, B un précipité rouille, C rien. Avec le nitrate d'argent : B et C donnent un précipité blanc, A rien.
Quel cation contient le flacon A ?
Couleur bleue et précipité bleu avec la soude : Cu²⁺.Quelle solution est le chlorure de fer III : A, B ou C ?
Précipité rouille (Fe³⁺) et précipité blanc au nitrate d'argent (Cl⁻).Écris la formule du solide dissous dans C, puis l'équation de sa dissolution.
NaCl ; NaCl → Na⁺ + Cl⁻.Incolore, pas de précipité avec la soude (Na⁺ ne précipite pas), chlorure détecté par l'argent.Pourquoi A ne donne-t-il rien avec le nitrate d'argent ? Écris la formule du solide dissous dans A.
A ne contient pas d'ions chlorure : c'est du sulfate de cuivre CuSO₄, formé de Cu²⁺ et SO₄²⁻. On pourrait le confirmer avec du chlorure de baryum (précipité blanc de sulfate de baryum).Un test négatif élimine une hypothèse.Voir le corrigé
- Cu2+ — Couleur bleue et précipité bleu avec la soude : Cu²⁺.
- B — Précipité rouille (Fe³⁺) et précipité blanc au nitrate d'argent (Cl⁻).
- Réponse libre — exemple : NaCl ; NaCl → Na⁺ + Cl⁻. — Incolore, pas de précipité avec la soude (Na⁺ ne précipite pas), chlorure détecté par l'argent.
- Réponse libre — exemple : A ne contient pas d'ions chlorure : c'est du sulfate de cuivre CuSO₄, formé de Cu²⁺ et SO₄²⁻. On pourrait le confirmer avec du chlorure de baryum (précipité blanc de sulfate de baryum). — Un test négatif élimine une hypothèse.
Pb. 4 — Un sac d'engraisUn engrais contient du nitrate de potassium KNO₃ et du sulfate d'ammonium (NH₄)₂SO₄. Données : 101 g de nitrate de potassium contiennent 14 g d'azote ; 132 g de sulfate d'ammonium contiennent 28 g d'azote.
Écris les ions présents dans le nitrate de potassium.
K⁺ et NO₃⁻.Un cation, un anion polyatomique.Combien d'ions ammonium contient la formule (NH₄)₂SO₄ ?
L'indice 2 après la parenthèse ; 2 × (1+) = 2− du sulfate.Masse d'azote apportée par un sac de 25 kg de nitrate de potassium, en kg (arrondi au dixième) :
25 × 14 ÷ 101 ≈ 3,5 kg.Lequel des deux engrais est le plus riche en azote, et sous quelle forme ionique cet azote est-il absorbé par les plantes après transformation dans le sol ?
Le sulfate d'ammonium : 28 ÷ 132 ≈ 21 % d'azote contre 14 ÷ 101 ≈ 14 % pour le nitrate de potassium. Les plantes absorbent surtout l'azote sous forme d'ions nitrate NO₃⁻ (l'ammonium est transformé en nitrate par les bactéries du sol).Comparer des proportions, pas des masses brutes.Voir le corrigé
- Réponse libre — exemple : K⁺ et NO₃⁻. — Un cation, un anion polyatomique.
- 2 — L'indice 2 après la parenthèse ; 2 × (1+) = 2− du sulfate.
- 3,5 — 25 × 14 ÷ 101 ≈ 3,5 kg.
- Réponse libre — exemple : Le sulfate d'ammonium : 28 ÷ 132 ≈ 21 % d'azote contre 14 ÷ 101 ≈ 14 % pour le nitrate de potassium. Les plantes absorbent surtout l'azote sous forme d'ions nitrate NO₃⁻ (l'ammonium est transformé en nitrate par les bactéries du sol). — Comparer des proportions, pas des masses brutes.
Difficile
Pb. 5 — Le tartre de la bouilloireL'eau du robinet d'une ville contient 120 mg/L d'ions calcium Ca²⁺ et des ions hydrogénocarbonate. En chauffant, ils forment du calcaire CaCO₃ (le tartre) : 40 mg de calcium donnent 100 mg de calcaire. Une famille chauffe 2,5 L d'eau par jour dans sa bouilloire.
Écris les ions qui composent le calcaire CaCO₃.
Ca²⁺ et CO₃²⁻ (ion carbonate).2+ et 2− : un de chaque.Masse de calcaire que peut former 1 L de cette eau, en mg :
120 × 100 ÷ 40 = 300 mg.Masse de tartre déposée en un an si tout le calcium précipite, en g (arrondi à l'unité) :
0,3 g × 2,5 L × 365 ≈ 274 g de tartre par an.Pour détartrer, on verse du vinaigre. Explique pourquoi une eau « dure » (riche en Ca²⁺) mousse mal avec le savon et propose une méthode pour vérifier qu'une eau contient beaucoup d'ions calcium.
Les ions Ca²⁺ réagissent avec le savon et forment un dépôt insoluble au lieu de mousse. Vérification : ajouter une solution d'oxalate d'ammonium, qui donne un précipité blanc avec Ca²⁺, ou comparer la hauteur de mousse obtenue avec une quantité fixe de savon.Le vinaigre dissout le calcaire (réaction acide-carbonate) : voir le chapitre sur les acides.Voir le corrigé
- Réponse libre — exemple : Ca²⁺ et CO₃²⁻ (ion carbonate). — 2+ et 2− : un de chaque.
- 300 — 120 × 100 ÷ 40 = 300 mg.
- 274 — 0,3 g × 2,5 L × 365 ≈ 274 g de tartre par an.
- Réponse libre — exemple : Les ions Ca²⁺ réagissent avec le savon et forment un dépôt insoluble au lieu de mousse. Vérification : ajouter une solution d'oxalate d'ammonium, qui donne un précipité blanc avec Ca²⁺, ou comparer la hauteur de mousse obtenue avec une quantité fixe de savon. — Le vinaigre dissout le calcaire (réaction acide-carbonate) : voir le chapitre sur les acides.
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