QCM : Atomes et molécules — 11 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle description caractérise correctement un atome neutre ?

Il forme une particule chargée dès qu’il contient un noyau et un nuage électronique.
Il contient un noyau positif sans électrons, ce qui lui confère une charge totale nulle.
Il comporte un noyau positif et un nuage électronique négatif, avec une charge totale nulle.
Il possède un noyau négatif et un nuage électronique positif, avec une charge totale nulle.

Il comporte un noyau positif et un nuage électronique négatif, avec une charge totale nulle.

Explication

Un atome neutre associe un noyau chargé positivement à un nuage électronique chargé négativement, leurs charges se compensant. L’absence d’électrons conduirait à une particule chargée, et non à un atome neutre.

2. Qu'est-ce qu'un atome selon la définition la plus courante en chimie ?

Une particule subatomique qui compose le noyau de l’atome.
Une unité de matière qui peut se diviser en protons, neutrons et électrons.
Une molécule composée de plusieurs éléments chimiques liés entre eux.
La plus petite partie d’un élément existant à l’état non combiné, électriquement neutre, constituée d’un noyau chargé positivement et d’un nuage électronique chargé négativement.

La plus petite partie d’un élément existant à l’état non combiné, électriquement neutre, constituée d’un noyau chargé positivement et d’un nuage électronique chargé négativement.

Explication

Un atome est la plus petite unité d’un élément chimique qui conserve ses propriétés, constitué d’un noyau chargé positivement et d’un nuage d’électrons négatifs. La réponse incorrecte évoque une molécule ou une particule subatomique, mais pas la définition de l’atome.

3. Pour un électron de l’atome d’hydrogène placé sur la couche caractérisée par n=2n=2, quelle est son énergie électronique ?

−3,4 eV-3,4\ \mathrm{eV}
−27,2 eV-27,2\ \mathrm{eV}
−6,8 eV-6,8\ \mathrm{eV}
−13,6 eV-13,6\ \mathrm{eV}

$$-3,4\ \mathrm{eV}$$

Explication

La relation E (eV)=−13,6n2E\,(\mathrm{eV})=-\frac{13,6}{n^2} donne, pour n=2n=2, E=−13,64=−3,4 eVE=-\frac{13,6}{4}=-3,4\ \mathrm{eV}. La valeur −13,6 eV-13,6\ \mathrm{eV} correspond à n=1n=1, et non à la deuxième couche.

4. Quelle formule exprime l’énergie électronique de l’atome d’hydrogène en fonction du nombre quantique principal n ?

E (eV)=−13,6n2E\, (\mathrm{eV}) = -\frac{13,6}{n^2}
E (eV)=13,6×n2E\, (\mathrm{eV}) = 13,6 \times n^2
E (eV)=13,6n2E\, (\mathrm{eV}) = \frac{13,6}{n^2}
E (eV)=−13,6×n2E\, (\mathrm{eV}) = -\frac{13,6 \times n}{2}

$$E\, (\mathrm{eV}) = -\frac{13,6}{n^2}$$

Explication

La formule E (eV)=−13,6n2E\, (\mathrm{eV}) = -\frac{13,6}{n^2} décrit l’énergie de l’électron dans l’atome d’hydrogène en fonction du nombre quantique principal n. La réponse incorrecte, E (eV)=13,6n2E\, (\mathrm{eV}) = \frac{13,6}{n^2}, ne prend pas en compte le signe négatif qui indique que l’énergie est liée à un état lié.

5. Quelle situation respecte le principe d’exclusion de Pauli pour une orbitale ?

Un électron occupe l’orbitale avec deux orientations de spin.
Trois électrons occupent l’orbitale avec des spins alternés.
Deux électrons occupent l’orbitale avec des spins opposés.
Deux électrons occupent l’orbitale avec des spins parallèles.

Deux électrons occupent l’orbitale avec des spins opposés.

Explication

Le principe de Pauli permet au plus deux électrons dans une orbitale, à condition que leurs spins soient opposés. Des spins parallèles donneraient les mêmes nombres quantiques pour les deux électrons, ce qui est interdit.

6. Quel est le rôle principal du tableau périodique dans l'étude de la chimie ?

Répertorier tous les composés chimiques connus
Classer les éléments par ordre alphabétique
Organiser les éléments selon leurs propriétés périodiques
Définir la masse atomique de chaque élément

Organiser les éléments selon leurs propriétés périodiques

Explication

Le tableau périodique sert principalement à organiser les éléments selon leurs propriétés périodiques, facilitant ainsi leur étude et leur comparaison. Les autres options ne reflètent pas la fonction principale du tableau.

7. Selon la règle de Klechkowski, quelle sous-couche est remplie après 3p3p ?

5s5s
4p4p
3d3d
4s4s

$$4s$$

Explication

L’ordre de remplissage commence par 1s,2s,2p,3s,3p,4s1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, puis 3d3d. La sous-couche 3d3d vient donc après 4s4s, et non directement après 3p3p.

8. Quand le tableau périodique a-t-il été établi dans sa forme moderne, intégrant la classification des éléments selon leur numéro atomique croissant ?

Au 17ème siècle, avec la classification des éléments par leurs propriétés chimiques.
Dans les années 1950, lors de la synthèse des éléments transuraniens.
Au début du 20ème siècle, après la découverte de la structure atomique.
En 1869, avec la publication du tableau de Mendeleïev.

En 1869, avec la publication du tableau de Mendeleïev.

Explication

Le tableau périodique moderne a été établi en 1869 par Dmitri Mendeleïev, qui a organisé les éléments selon leur masse atomique et leurs propriétés. La version actuelle, basée sur le numéro atomique, a été confirmée après la découverte de la structure nucléaire.

9. En quoi la liaison covalente diffère-t-elle de la liaison de coordination ?

La liaison covalente résulte d’un partage d’électrons, alors que la liaison de coordination se forme par attraction électrostatique entre ions.
La liaison covalente concerne uniquement les molécules non polaires, alors que la liaison de coordination concerne uniquement les ions.
La liaison covalente implique le partage d’une paire d’électrons entre deux atomes, tandis que la liaison de coordination implique le transfert d’électrons d’un seul atome donneur vers un autre.
La liaison covalente est caractérisée par la délocalisation d’électrons dans des bandes d’énergie, contrairement à la liaison de coordination qui implique des doublets non liants.

La liaison covalente implique le partage d’une paire d’électrons entre deux atomes, tandis que la liaison de coordination implique le transfert d’électrons d’un seul atome donneur vers un autre.

Explication

La liaison covalente consiste en un partage d’électrons entre deux atomes, ce qui la distingue de la liaison de coordination où deux électrons proviennent du même atome donneur. La différence principale réside dans l’origine des électrons impliqués dans la liaison.

10. Qui a proposé la théorie de la géométrie moléculaire basée sur la répulsion des doublets électroniques autour de l’atome central ?

VSEPR
Gillespie et Nyholm
Lewis
Klechkowski

Gillespie et Nyholm

Explication

Gillespie et Nyholm ont développé la théorie RPEV en 1957 pour expliquer la géométrie moléculaire en fonction des répulsions des doublets électroniques. Lewis est connu pour le modèle de Lewis, qui décrit la formation de liaisons covalentes, mais pas la géométrie moléculaire.

11. Quelle est la principale conséquence de l'hybridation sp³ dans la géométrie moléculaire ?

Elle induit une géométrie bipyramidale à base triangulaire.
Elle favorise une géométrie en T avec des angles de 90° et 180°.
Elle entraîne une géométrie tétraédrique avec des angles d'environ 109°28.
Elle provoque une géométrie linéaire avec des angles de 180°.

Elle entraîne une géométrie tétraédrique avec des angles d'environ 109°28.

Explication

L'hybridation sp³ conduit à une géométrie tétraédrique, caractérisée par des angles d'environ 109°28°, permettant une disposition optimale des doublets électroniques. La géométrie linéaire correspond à l'hybridation sp, qui n'est pas celle-ci.

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Qu'est-ce que l'atome selon sa structure quantique ?

La plus petite partie neutre d'un élément avec un noyau positif et un nuage électronique négatif.

Atome définition

Partie élémentaire non combinée, neutre, noyau + nuage électronique.

Quelle formule donne l'énergie électronique de l'atome d'hydrogène ?

E(eV)=−13,6n2E(\mathrm{eV}) = -\frac{13,6}{n^2} où nn est le nombre quantique principal.

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