QCM : Atomistique et liaisons chimiques (21 questions)

Question 1

1. Dans le modèle de Bohr, quelle description correspond au mouvement de l’électron autour du noyau ?

Une région de probabilité sans trajectoire définie

Des trajectoires elliptiques associées à une énergie continue

Une position ponctuelle fixe dans le noyau

Des orbites circulaires associées à des niveaux d’énergie discrets

Explication

Le modèle de Bohr place l’électron sur des orbites circulaires et associe à celles-ci des niveaux d’énergie discrets. La région de probabilité appartient à la description quantique, tandis que les trajectoires elliptiques et l’énergie continue ne caractérisent pas ce modèle.

Answer

Des orbites circulaires associées à des niveaux d’énergie discrets

Question 2

2. Un modèle décrit l’électron comme une région de l’espace où sa présence est probable, sans lui attribuer de trajectoire déterministe. Quelle conception de l’atome ce modèle utilise-t-il ?

La description de Bohr par des orbites circulaires

La description quantique par une région de probabilité

La description par une position ponctuelle exacte

La description par une trajectoire déterministe continue

Explication

Le modèle quantique abandonne les trajectoires déterministes et représente l’électron par une région où il a une probabilité de se trouver. Les orbites circulaires relèvent de Bohr, et une position ponctuelle ou une trajectoire exacte contredit cette description probabiliste.

Answer

La description quantique par une région de probabilité

Question 3

3. En chimie atomique, que désigne une orbitale atomique ?

Une région de l’espace associée à une énergie et à une probabilité de présence de l’électron

Une trajectoire définie autour du noyau associée à une vitesse précise de l’électron

Un niveau d’énergie sans région spatiale associée à l’électron

Une position ponctuelle de l’électron mesurée à chaque instant

Explication

Une orbitale est une région de l’espace associée à une énergie, où l’électron a une probabilité de se trouver. La trajectoire définie et la position ponctuelle confondent l’orbitale avec une description déterministe, tandis qu’un niveau d’énergie seul omet sa dimension spatiale.

Answer

Une région de l’espace associée à une énergie et à une probabilité de présence de l’électron

Question 4

4. Pour une fonction d’onde $\psi_i$ associée à l’énergie $E_i$ d’un électron, quelle relation faut-il utiliser pour vérifier qu’elle satisfait l’équation de Schrödinger ?

\hat{H}E_i=\psi_i

\psi_i=E_i\hat{H}\psi_i

\hat{H}\psi_i=E_i\psi_i

\hat{H}+\psi_i=E_i

Explication

L’équation de Schrödinger relie l’action de l’hamiltonien sur la fonction d’onde à l’énergie propre multipliée par cette fonction : $\hat{H}\psi_i=E_i\psi_i$ . Les autres relations confondent l’opérateur et l’énergie, ou omettent la forme correcte de cette équation.

Answer

$$\hat{H}\psi_i=E_i\psi_i$$

Question 5

5. Pour décrire l’état d’une orbitale, une étudiante doit associer à chaque nombre quantique le paramètre qu’il caractérise. Quelle association est correcte ?

n indique la direction privilégiée, ℓ le niveau d’énergie et mₗ leur nombre

n indique le niveau d’énergie, ℓ la direction privilégiée et mₗ leur nombre

n indique le niveau d’énergie, ℓ le nombre de directions privilégiées et mₗ leur direction

n indique le nombre de directions privilégiées, ℓ leur direction et mₗ le niveau d’énergie

Explication

Les nombres quantiques n, ℓ et mₗ déterminent respectivement le niveau d’énergie, le nombre de directions privilégiées et la direction privilégiée de l’orbitale. Intervertir n et ℓ, ou échanger les rôles de ℓ et mₗ, attribue à chaque nombre un autre paramètre.

Answer

n indique le niveau d’énergie, ℓ le nombre de directions privilégiées et mₗ leur direction

Question 6

6. Pour un ion hydrogénoïde de numéro atomique $Z=3$ , quelle est l’énergie de l’électron au niveau $n=2$ ?

-122{,}4\,\text{eV}

-30{,}6\,\text{eV}

+30{,}6\,\text{eV}

-10{,}2\,\text{eV}

Explication

La relation $E_n=-13{,}6\frac{Z^2}{n^2}$ donne $E_2=-13{,}6\times\frac{3^2}{2^2}=-30{,}6\,\text{eV}$ . $-10{,}2\,\text{eV}$ omet le carré de Z, $-122{,}4\,\text{eV}$ omet le carré de n, et $+30{,}6\,\text{eV}$ inverse le signe.

Answer

$$-30{,}6\,\text{eV}$$

Question 7

7. Un électron d’un atome hydrogénoïde possède une énergie $E_n=+2{,}0\,\text{eV}$ . Dans quel état se trouve-t-il ?

L’électron absorbe un photon et rejoint un niveau supérieur.

L’atome est ionisé et l’électron est libre.

L’électron reste lié au noyau dans l’état fondamental.

L’électron est lié au noyau dans un état excité.

Explication

Une énergie positive indique que l’atome est ionisé et que l’électron est libre. L’état lié correspond à une énergie négative, tandis qu’une transition par absorption ne se déduit pas du seul signe de l’énergie.

Answer

L’atome est ionisé et l’électron est libre.

Question 8

8. Un ion hydrogénoïde a un électron au niveau $E_1$ et un niveau supérieur $E_2$ . Quelle énergie doit avoir le photon absorbé pour permettre le passage de l’électron à $E_2$ ?

Toute énergie supérieure à

E_2

E_1+E_2

E_1-E_2

E_2-E_1

Explication

L’absorption fait passer l’électron vers un niveau supérieur lorsque l’énergie du photon égale la différence entre les niveaux, soit $E_2-E_1$ . $E_1-E_2$ inverse la différence, et une somme ou une énergie quelconque ne respecte pas la condition de transition.

Answer

$$E_2-E_1$$

Question 9

9. Lors de l’établissement d’une configuration électronique, quelle démarche respecte les trois règles de distribution des électrons dans les orbitales ?

Respecter Klechkowski, Pauli et Hund.

Respecter Pauli et Hund, mais pas Klechkowski.

Respecter Klechkowski et Hund, mais pas Pauli.

Respecter Klechkowski et Pauli, mais pas Hund.

Explication

La configuration électronique se construit en appliquant conjointement les règles de Klechkowski, de Pauli et de Hund. Les autres démarches omettent chacune l’une des règles requises.

Answer

Respecter Klechkowski, Pauli et Hund.

Question 10

10. Dans une orbitale, deux électrons occupent déjà la même région. Quelle combinaison de leurs spins est permise selon la règle de Pauli ?

Un seul électron au maximum.

Trois électrons de spins alternés.

Deux électrons de même spin.

Deux électrons de spins opposés.

Explication

La règle de Pauli autorise au maximum deux électrons dans une orbitale, et leurs spins doivent être opposés. Des spins identiques ne conviennent pas, tandis qu’un seul électron est une limite trop restrictive et trois dépassent la capacité permise.

Answer

Deux électrons de spins opposés.

Question 11

11. Une sous-couche comporte plusieurs orbitales de même énergie et reçoit plusieurs électrons. Quelle répartition initiale suit la règle de Hund ?

Remplir une orbitale jusqu’à deux électrons avant d’occuper les autres.

Placer d’abord des électrons de spins alternés dans les orbitales.

Placer d’abord un électron de même spin dans chaque orbitale disponible.

Former d’abord des paires de spins opposés dans une orbitale.

Explication

Selon Hund, les orbitales d’une même sous-couche reçoivent d’abord le maximum d’électrons de même spin avant l’ajout d’électrons de spin inverse. Former les paires immédiatement ou remplir une seule orbitale en premier néglige cette répartition initiale.

Answer

Placer d’abord un électron de même spin dans chaque orbitale disponible.

Question 12

12. Dans une molécule, l’atome A est plus électronégatif que l’atome B. Quel effet la différence d’électronégativité produit-elle sur leur liaison ?

Une polarisation avec

\delta^+

sur A et

\delta^-

sur B.

Un transfert complet d’électrons donnant deux ions.

Une liaison sans charges partielles aux deux atomes.

Une polarisation avec

\delta^-

sur A et

\delta^+

sur B.

Explication

La différence d’électronégativité polarise la liaison : l’atome qui attire davantage les électrons, ici A, porte $\delta^-$ , tandis que B porte $\delta^+$ . Placer $\delta^-$ sur B inverse le sens de la polarisation, et celle-ci correspond à des charges partielles plutôt qu’à une ionisation complète.

Answer

Une polarisation avec $$\delta^-$$ sur A et $$\delta^+$$ sur B.

Question 13

13. Dans une liaison covalente entre deux atomes, quelle contribution électronique est partagée ?

Un électron transféré d’un atome vers l’autre

Deux paires d’électrons, apportées chacune par un des deux atomes

Une paire de deux électrons, apportée selon le cas par les deux atomes ou par un seul

Un électron célibataire partagé entre les deux atomes

Explication

Une liaison covalente correspond au partage d’une paire de deux électrons ; chaque atome peut en apporter un, ou un seul atome peut apporter les deux. Le transfert d’électrons confond la liaison covalente avec une autre interaction, tandis que les autres réponses décrivent mal le nombre ou l’appariement des électrons.

Answer

Une paire de deux électrons, apportée selon le cas par les deux atomes ou par un seul

Question 14

14. Dans une représentation de Lewis, un atome de carbone est entouré de quatre paires d’électrons. Quel critère permet de conclure que la règle de l’octet est satisfaite ?

Ces quatre paires représentent huit électrons autour du carbone

Le carbone doit avoir cinq paires, dont une paire libre

Ces quatre paires représentent quatre électrons autour du carbone

Le carbone doit être entouré de deux électrons pour respecter la règle

Explication

La règle de l’octet vise un entourage de quatre paires, soit huit électrons, notamment pour le carbone. Compter les paires comme des électrons confond deux unités, et le duet concerne notamment l’hydrogène plutôt que le carbone.

Answer

Ces quatre paires représentent huit électrons autour du carbone

Question 15

15. Une espèce chimique possède un électron qui n’est apparié à aucun autre électron. Comment la qualifie-t-on ?

Une espèce à doublet non liant

Une espèce radicalaire

Une espèce ionique

Une espèce à liaison multiple

Explication

Un radical est une espèce qui possède au moins un électron célibataire, donc non apparié. Un doublet non liant est une paire d’électrons, tandis qu’une charge ou une liaison multiple ne définit pas à elle seule un radical.

Answer

Une espèce radicalaire

Question 16

16. Deux représentations de Lewis d’une même molécule diffèrent par le déplacement de paires d’électrons, mais conservent les mêmes liaisons du squelette σ. Quelle relation les unit ?

Ce sont des formes identiques sans redistribution électronique

Ce sont des formes mésomères de la même molécule

Ce sont des isomères dont le squelette σ a changé

Ce sont des molécules distinctes ayant la même formule

Explication

Les formes mésomères sont des représentations de Lewis d’une même molécule qui diffèrent par la redistribution des paires d’électrons sans modifier le squelette σ. Un changement de ce squelette ou l’absence de redistribution ne correspond pas à cette définition.

Answer

Ce sont des formes mésomères de la même molécule

Question 17

17. Autour d’un atome central, plusieurs paires d’électrons de valence peuvent adopter différentes dispositions. Selon le modèle VSEPR, quel principe permet de prévoir leur organisation ?

Elles se rapprochent pour renforcer leur attraction mutuelle.

Elles se répartissent de façon à maximiser le nombre de liaisons.

Elles se regroupent près de l’atome central pour réduire les distances.

Elles se disposent de façon à minimiser leur répulsion électronique.

Explication

Le modèle VSEPR prévoit une disposition qui minimise la répulsion entre les paires d’électrons de valence. L’attraction entre paires, leur regroupement près du centre et le nombre maximal de liaisons ne sont pas le principe décrit.

Answer

Elles se disposent de façon à minimiser leur répulsion électronique.

Question 18

18. Pour prévoir la géométrie d’une molécule avec le modèle VSEPR, une élève a déjà choisi l’atome central et déterminé son type $AX_mE_n$ . Quelle étape doit-elle effectuer ensuite avant de déduire la position des atomes ?

Repérer dans la table la figure de répulsion correspondant à

m+n

.

Déduire la position des atomes à partir du type

AX_mE_n

.

Réécrire la forme de Lewis sans consulter la table de répulsion.

Choisir une figure selon le nombre de liaisons de l’atome central.

Explication

Après avoir déterminé le type VSEPR, on utilise la somme $m+n$ pour repérer la figure de répulsion dans la table, puis on en déduit la position des atomes. Placer les atomes avant cette étape inverse le protocole, tandis que la forme de Lewis et le seul nombre de liaisons ne remplacent pas le repérage par $m+n$ .

Answer

Repérer dans la table la figure de répulsion correspondant à $$m+n$$.

Question 19

19. Une espèce possède un atome central dont le type VSEPR donne $m+n=5$ . Quelle figure de répulsion faut-il retenir dans la table VSEPR ?

Une bipyramide à base pentagonale.

Une bipyramide à base carrée.

Un tétraèdre.

Une bipyramide à base triangulaire.

Explication

Dans la table VSEPR, $m+n=5$ correspond à une bipyramide à base triangulaire. Le tétraèdre correspond à 4, la base carrée à 6 et la base pentagonale à 7.

Answer

Une bipyramide à base triangulaire.

Question 20

20. Dans le modèle de Bohr pour l’hydrogène, quelle énergie possède l’électron lorsque le nombre quantique principal vaut $n=2$ ?

-6{,}8\,\text{eV}

+3{,}4\,\text{eV}

-3{,}4\,\text{eV}

-13{,}6\,\text{eV}

Explication

La relation est $E_n=-\frac{13{,}6}{n^2}\,\text{eV}$ ; pour $n=2$ , on obtient $-13{,}6/4=-3{,}4\,\text{eV}$ . $-6{,}8\,\text{eV}$ omet le carré, $+3{,}4\,\text{eV}$ perd le signe négatif et $-13{,}6\,\text{eV}$ correspond à $n=1$ .

Answer

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

Question 21

21. Un élément possède la configuration électronique $1s^2$ . Où se place-t-il dans le tableau périodique, en tenant compte de l’exception propre à cette configuration ?

À gauche, dans la colonne 1

À droite, dans la colonne 17

À droite, dans la colonne 18

À gauche, dans la colonne 2

Explication

La configuration électronique détermine la place dans le tableau, mais l’hélium fait exception : malgré sa configuration $1s^2$ , il est placé à droite dans la colonne 18. Le placer en colonne 1 applique la règle générale sans l’exception; le mettre à gauche avec l’hydrogène confond leurs positions, et la colonne 2 ne correspond pas à la place de l’hélium.

Answer

À droite, dans la colonne 18

QCM : Atomistique et liaisons chimiques (21 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Dans le modèle de Bohr, quelle description correspond au mouvement de l’électron autour du noyau ?

2. Un modèle décrit l’électron comme une région de l’espace où sa présence est probable, sans lui attribuer de trajectoire déterministe. Quelle conception de l’atome ce modèle utilise-t-il ?

3. En chimie atomique, que désigne une orbitale atomique ?

4. Pour une fonction d’onde $\psi_i$ associée à l’énergie $E_i$ d’un électron, quelle relation faut-il utiliser pour vérifier qu’elle satisfait l’équation de Schrödinger ?

5. Pour décrire l’état d’une orbitale, une étudiante doit associer à chaque nombre quantique le paramètre qu’il caractérise. Quelle association est correcte ?

6. Pour un ion hydrogénoïde de numéro atomique $Z=3$ , quelle est l’énergie de l’électron au niveau $n=2$ ?

7. Un électron d’un atome hydrogénoïde possède une énergie $E_n=+2{,}0\,\text{eV}$ . Dans quel état se trouve-t-il ?

8. Un ion hydrogénoïde a un électron au niveau $E_1$ et un niveau supérieur $E_2$ . Quelle énergie doit avoir le photon absorbé pour permettre le passage de l’électron à $E_2$ ?

9. Lors de l’établissement d’une configuration électronique, quelle démarche respecte les trois règles de distribution des électrons dans les orbitales ?

10. Dans une orbitale, deux électrons occupent déjà la même région. Quelle combinaison de leurs spins est permise selon la règle de Pauli ?

11. Une sous-couche comporte plusieurs orbitales de même énergie et reçoit plusieurs électrons. Quelle répartition initiale suit la règle de Hund ?

12. Dans une molécule, l’atome A est plus électronégatif que l’atome B. Quel effet la différence d’électronégativité produit-elle sur leur liaison ?

13. Dans une liaison covalente entre deux atomes, quelle contribution électronique est partagée ?

14. Dans une représentation de Lewis, un atome de carbone est entouré de quatre paires d’électrons. Quel critère permet de conclure que la règle de l’octet est satisfaite ?

15. Une espèce chimique possède un électron qui n’est apparié à aucun autre électron. Comment la qualifie-t-on ?

16. Deux représentations de Lewis d’une même molécule diffèrent par le déplacement de paires d’électrons, mais conservent les mêmes liaisons du squelette σ. Quelle relation les unit ?

17. Autour d’un atome central, plusieurs paires d’électrons de valence peuvent adopter différentes dispositions. Selon le modèle VSEPR, quel principe permet de prévoir leur organisation ?

18. Pour prévoir la géométrie d’une molécule avec le modèle VSEPR, une élève a déjà choisi l’atome central et déterminé son type $AX_mE_n$ . Quelle étape doit-elle effectuer ensuite avant de déduire la position des atomes ?

19. Une espèce possède un atome central dont le type VSEPR donne $m+n=5$ . Quelle figure de répulsion faut-il retenir dans la table VSEPR ?

20. Dans le modèle de Bohr pour l’hydrogène, quelle énergie possède l’électron lorsque le nombre quantique principal vaut $n=2$ ?

21. Un élément possède la configuration électronique $1s^2$ . Où se place-t-il dans le tableau périodique, en tenant compte de l’exception propre à cette configuration ?

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QCM : Atomistique et liaisons chimiques (21 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Dans le modèle de Bohr, quelle description correspond au mouvement de l’électron autour du noyau ?

2. Un modèle décrit l’électron comme une région de l’espace où sa présence est probable, sans lui attribuer de trajectoire déterministe. Quelle conception de l’atome ce modèle utilise-t-il ?

3. En chimie atomique, que désigne une orbitale atomique ?

4. Pour une fonction d’onde ψi\psi_iψi​ associée à l’énergie EiE_iEi​ d’un électron, quelle relation faut-il utiliser pour vérifier qu’elle satisfait l’équation de Schrödinger ?

5. Pour décrire l’état d’une orbitale, une étudiante doit associer à chaque nombre quantique le paramètre qu’il caractérise. Quelle association est correcte ?

6. Pour un ion hydrogénoïde de numéro atomique Z=3Z=3Z=3, quelle est l’énergie de l’électron au niveau n=2n=2n=2 ?

7. Un électron d’un atome hydrogénoïde possède une énergie En=+2,0 eVE_n=+2{,}0\,\text{eV}En​=+2,0eV. Dans quel état se trouve-t-il ?

8. Un ion hydrogénoïde a un électron au niveau E1E_1E1​ et un niveau supérieur E2E_2E2​. Quelle énergie doit avoir le photon absorbé pour permettre le passage de l’électron à E2E_2E2​ ?

9. Lors de l’établissement d’une configuration électronique, quelle démarche respecte les trois règles de distribution des électrons dans les orbitales ?

10. Dans une orbitale, deux électrons occupent déjà la même région. Quelle combinaison de leurs spins est permise selon la règle de Pauli ?

11. Une sous-couche comporte plusieurs orbitales de même énergie et reçoit plusieurs électrons. Quelle répartition initiale suit la règle de Hund ?

12. Dans une molécule, l’atome A est plus électronégatif que l’atome B. Quel effet la différence d’électronégativité produit-elle sur leur liaison ?

13. Dans une liaison covalente entre deux atomes, quelle contribution électronique est partagée ?

14. Dans une représentation de Lewis, un atome de carbone est entouré de quatre paires d’électrons. Quel critère permet de conclure que la règle de l’octet est satisfaite ?

15. Une espèce chimique possède un électron qui n’est apparié à aucun autre électron. Comment la qualifie-t-on ?

16. Deux représentations de Lewis d’une même molécule diffèrent par le déplacement de paires d’électrons, mais conservent les mêmes liaisons du squelette σ. Quelle relation les unit ?

17. Autour d’un atome central, plusieurs paires d’électrons de valence peuvent adopter différentes dispositions. Selon le modèle VSEPR, quel principe permet de prévoir leur organisation ?

18. Pour prévoir la géométrie d’une molécule avec le modèle VSEPR, une élève a déjà choisi l’atome central et déterminé son type AXmEnAX_mE_nAXm​En​. Quelle étape doit-elle effectuer ensuite avant de déduire la position des atomes ?

19. Une espèce possède un atome central dont le type VSEPR donne m+n=5m+n=5m+n=5. Quelle figure de répulsion faut-il retenir dans la table VSEPR ?

20. Dans le modèle de Bohr pour l’hydrogène, quelle énergie possède l’électron lorsque le nombre quantique principal vaut n=2n=2n=2 ?

21. Un élément possède la configuration électronique 1s21s^21s2. Où se place-t-il dans le tableau périodique, en tenant compte de l’exception propre à cette configuration ?

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4. Pour une fonction d’onde $\psi_i$ associée à l’énergie $E_i$ d’un électron, quelle relation faut-il utiliser pour vérifier qu’elle satisfait l’équation de Schrödinger ?

6. Pour un ion hydrogénoïde de numéro atomique $Z=3$ , quelle est l’énergie de l’électron au niveau $n=2$ ?

7. Un électron d’un atome hydrogénoïde possède une énergie $E_n=+2{,}0\,\text{eV}$ . Dans quel état se trouve-t-il ?

8. Un ion hydrogénoïde a un électron au niveau $E_1$ et un niveau supérieur $E_2$ . Quelle énergie doit avoir le photon absorbé pour permettre le passage de l’électron à $E_2$ ?

18. Pour prévoir la géométrie d’une molécule avec le modèle VSEPR, une élève a déjà choisi l’atome central et déterminé son type $AX_mE_n$ . Quelle étape doit-elle effectuer ensuite avant de déduire la position des atomes ?

19. Une espèce possède un atome central dont le type VSEPR donne $m+n=5$ . Quelle figure de répulsion faut-il retenir dans la table VSEPR ?

20. Dans le modèle de Bohr pour l’hydrogène, quelle énergie possède l’électron lorsque le nombre quantique principal vaut $n=2$ ?

21. Un élément possède la configuration électronique $1s^2$ . Où se place-t-il dans le tableau périodique, en tenant compte de l’exception propre à cette configuration ?