Exercice Liaisons chimique

Exercice 1 : Espèces carbonées

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1°) Proposer une structure de Lewis pour chacune des espèces suivantes : CO₂, CH₃OH, CO ^2- .

2°) Proposer une structure de Lewis pour l'espèce CO, ne faisant pas apparaître de charge formelle. Pourquoi cette structure n'est-elle pas satisfaisante ?

3°) En déduire la structure de Lewis de l'espèce CO. Est-elle en accord avec l’électronégativité des atomes ?

Exercice 2 : Espèces phosphorées

1°) Écrire une structure de Lewis pour les espèces chimiques suivantes : POCl ₃, PO₄^3-. 2°) En déduire la structure de Lewis de l'acide orthophosphorique H3PO4.

3°) Proposer deux structures de Lewis envisageables pour l'acide phosphoreux H ₃PO₃ (P est

l'atome central).

4°) Sachant que l'acide phosphoreux H₃PO₃ est un diacide, en  déduire  la  représentation de Lewis correcte de cet acide.

Exercice 3 : Structure de l’acide éthanoïque et de l’ion éthanoate

1°) Écrire une formule de Lewis de l'acide éthanoïque CH3COOH.

2°) On observe expérimentalement que l'énergie de la liaison C-OH est plus élevée dans l'acide éthanoïque que dans l'éthanol. Interpréter cette observation.

3°) Que dire de la longueur des liaisons C-O dans l'ion éthanoate, base conjuguée de l'acide éthanoïque ? Est-ce le cas dans l'acide éthanoïque ?

Exercice 4 : Composés interhalogénés

Les halogènes forment entre eux des composés, appelés interhalogénés, dont la structure peut être prévue à l'aide de la théorie VSEPR.

1°) Écrire une formule de Lewis puis proposer une géométrie pour les composés suivants :

4                                               4

a) ClF₃       b) BrF₅             c] ClF ⁺                  d] BrF ^-

2                    2

2°) Proposer une géométrie pour les ions ClF ⁺ et ClF ^- .

2

3°) L'angle Cl-F-Cl dans l'ion ClF ⁺ est voisin de 105°. Proposer une interprétation.

Exercice 5 : Caractère ionique d’une  liaison

Les moments dipolaires du fluorure d'hydrogène HF et du fluorure de lithium LiF sont respectivement égaux à μHF = 1,8 D et μLiF= 6,3 D.

1°) Calculer le pourcentage d'ionicité des liaisons HF et LiF.

2°) En déduire les charges partielles portées par les atomes de ces  liaisons,  et  discuter  de  la  nature de la liaison chimique entre les deux atomes dans chacun de ces composés.

Données: dHF = 92pm ; dLiF = 155pm ; e = 1, 60.10^-19 C; 1D = 3,33.10^-30 C.m.

Problème : Espèces azotées

L'élément azote se trouve dans les engrais sous des formes très diverses. On le rencontre notamment sous forme d'ions nitrate et ammonium dans le nitrate d'ammonium NH₄NO₃.

1°)Le nitrate d'ammonium est préparé par réaction entre l'acide nitrique HNO₃ et l'ammoniac NH₃.

a)         Écrire l'équation de la réaction correspondante.

b)        Écrire les formules de Lewis de l'acide nitrique et de l'ammoniac.

c)          Donner la géométrie de ces deux molécules autour de l'atome d'azote.

d)        Calculer le pourcentage en masse de l'élément azote du nitrate d'ammonium pur.

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2°)          Écrire plusieurs formes mésomères pour l'ion nitrate  NO ^-.  Que  peut-on  dire  des  longueurs des liaisons N-O dans cette espèce ?

3°) Le protoxyde d'azote N₂O, connu pour ses propriétés enivrantes (d'où son appellation de « gaz hilarant    »),     est     obtenu     par     décomposition     thermique     du     nitrate     d'ammonium. Proposer une formule de Lewis pour N₂O.

4°) La synthèse de l'acide nitrique  fait  intervenir les  espèces chimiques  suivantes  : NO, NO2,  N₂O₄, HNO₂.

a)        Nommer ces espèces chimiques.

b)       Proposer une représentation de Lewis et une géométrie pour chaque espèce, sachant qu'aucune ne fait intervenir de liaison O-O.

c)         NO et NO₂ possèdent une propriété physique particulière. Laquelle et pourquoi ?

d)        L'anhydride nitreux N2O3 est un composé instable : à température ambiante, il se décompose totalement en NO et NO₂. En déduire une représentation de Lewis de N₂O₃.

Données : M(N) = 14 g.mol^-1; M(O) = 16 mol^-1.

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