
Ces 20 exercices couvrent le schéma de Lewis, la géométrie des molécules, l’électronégativité et la polarité. Numéros atomiques : H 1 ; C 6 ; N 7 ; O 8 ; F 9 ; Na 11 ; Mg 12 ; Cl 17. Électronégativités (Pauling) : H 2,20 ; C 2,55 ; N 3,04 ; O 3,44 ; F 3,98 ; Cl 3,16 ; S 2,58 ; Br 2,96 ; I 2,66. Une liaison est polarisée si Δχ ≥ 0,4.
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Les exercices sur le schéma de Lewis et la polarité
Exercice 1 : Vrai ou faux ?Dire si chaque affirmation est vraie ou fausse, en justifiant.
- Un doublet non liant appartient à un seul atome.
- Un atome de carbone forme en général quatre liaisons covalentes.
- La molécule de CO2 est polaire parce qu’elle contient des liaisons polarisées.
- L’électronégativité augmente de gauche à droite dans une période.
- Dans le schéma de Lewis de l’eau, l’oxygène porte deux doublets liants et deux doublets non liants.
Pour les atomes H (Z = 1), C (Z = 6), N (Z = 7), O (Z = 8), F (Z = 9) et Cl (Z = 17) :
- Écrire la structure électronique.
- Donner le nombre d’électrons de valence.
- En déduire le nombre de liaisons covalentes que chaque atome forme pour respecter le duet ou l’octet.
Justifier la formation des ions Na+ (Z = 11), Mg2+ (Z = 12), O2− (Z = 8) et Cl− (Z = 17) en écrivant la structure électronique de chaque atome et de chaque ion, et en citant le gaz noble dont la structure est atteinte.
Établir le schéma de Lewis de H2, Cl2, HCl et F2 en indiquant, pour chacune, le nombre total d’électrons de valence, le nombre de doublets, de doublets liants et de doublets non liants.
Établir le schéma de Lewis de H2O et de NH3 en détaillant le décompte des électrons de valence.
Le méthanal (ou formaldéhyde) a pour formule CH2O, C étant l’atome central.
- Calculer le nombre total d’électrons de valence et de doublets.
- Proposer son schéma de Lewis (une liaison double est nécessaire).
- Vérifier que chaque atome respecte la règle du duet ou de l’octet.
Établir le schéma de Lewis de N2, de HCN (H–C–N) et de C2H4 (éthène, chaque C lié à deux H et à l’autre C). Préciser la nature des liaisons (simple, double, triple).
Établir le schéma de Lewis de l’ion ammonium NH4+, de l’ion hydroxyde HO− et de l’ion oxonium H3O+. Donner la géométrie de NH4+ et de H3O+.
- Calculer le nombre total d’électrons de valence de NF3 et le nombre de doublets.
- Combien de doublets non liants faut-il ajouter ? Les placer sur chaque atome.
- Quelle est la géométrie de la molécule ?
Pour CH4, NH3, H2O, CO2 et CH2O, déterminer le nombre de directions de doublets autour de l’atome central, puis donner la géométrie et la valeur approchée de l’angle.
- Pour chacune des trois molécules, donner le nombre de doublets liants et de doublets non liants de l’atome central.
- Quelle relation observe-t-on entre le nombre de doublets non liants et l’angle ?
- Proposer une explication à partir de la répulsion entre doublets.
- Décrire l’évolution de χ de Li à F.
- Dans la colonne des halogènes, χ vaut 3,98 (F), 3,16 (Cl), 2,96 (Br) et 2,66 (I). Comment évolue-t-elle quand Z augmente dans la colonne ?
- Classer par électronégativité croissante N, O, F, Cl et Na (χ(Na) = 0,93).
Pour chacune des liaisons C–H, O–H, C–O, C–Cl, N–H et C–C :
- Calculer l’écart d’électronégativité Δχ.
- Dire si la liaison est polarisée.
- Si elle l’est, indiquer l’atome qui porte δ− et celui qui porte δ+.
- Calculer Δχ pour HF, HCl, HBr et HI à l’aide des valeurs de l’énoncé (χ(F) = 3,98 ; χ(Cl) = 3,16 ; χ(Br) = 2,96 ; χ(I) = 2,66 ; χ(H) = 2,20) et vérifier la position des points.
- Décrire la tendance du graphique.
- Calculer le rapport μ ÷ Δχ pour HF, puis estimer le moment dipolaire d’une liaison H–X fictive telle que Δχ = 1,2.
Pour CO2, H2O, CH4, NH3, CCl4, CH3Cl et HCl, indiquer si la molécule est polaire ou apolaire en justifiant par la géométrie et les liaisons.
On approche une règle en plastique frottée d’un mince filet d’eau qui s’écoule d’un robinet : le filet est nettement attiré par la règle. Avec un filet de cyclohexane C6H12 (liquide dont les molécules sont apolaires), le filet n’est pas dévié.
- Expliquer la déviation du filet d’eau en faisant intervenir la polarité de la molécule.
- La règle frottée peut être chargée positivement ou négativement : le filet d’eau est attiré dans les deux cas. Pourquoi ?
- Prévoir ce qui se passe pour l’éthanol C2H5OH et pour le tétrachlorométhane CCl4.
Considérons CCl4, CHCl3 et CH2Cl2.
- Établir le schéma de Lewis de CH2Cl2.
- Quelle est la géométrie commune de ces trois molécules ?
- Lesquelles sont polaires ? Justifier.
- Calculer le nombre d’électrons de valence de C2H2Cl2 et vérifier la cohérence du schéma (doublets liants, doublets non liants).
- Les moments dipolaires mesurés sont 1,9 D pour l’un des isomères et 0 D pour l’autre. Attribuer chaque valeur à A ou B en justifiant par les vecteurs des liaisons C–Cl.
L’éthanol a pour formule semi-développée CH3–CH2–OH.
- Établir son schéma de Lewis complet.
- Donner la géométrie autour de chacun des trois atomes C, C et O.
- Repérer les liaisons polarisées et dire si la molécule est polaire.
Un élève affirme : « Le dioxyde de carbone O=C=O est apolaire, donc le sulfure de carbonyle O=C=S, qui a la même forme, est apolaire aussi. » Discuter cette affirmation en établissant le schéma de Lewis de COS (C central), sa géométrie et la polarité de ses liaisons, avec χ(S) = 2,58 et χ(O) = 3,44.

