QCM : Chimie1 — 24 questions

Questions et réponses du QCM

1. Parmi les propositions suivantes concernant les hydrogénoïdes, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

Un hydrogénoïde possède un seul électron autour du noyau.
L’atome d’hydrogène neutre constitue l’exemple général d’un hydrogénoïde.
L’ion He+\mathrm{He}^+ est un exemple d’hydrogénoïde.
L’ion Li+\mathrm{Li}^+ possède la structure électronique d’un hydrogénoïde.
Son numéro atomique peut être différent de celui de l’hydrogène.

Un hydrogénoïde possède un seul électron autour du noyau. · L’ion $$\mathrm{He}^+$$ est un exemple d’hydrogénoïde. · Son numéro atomique peut être différent de celui de l’hydrogène.

Explication

Un hydrogénoïde possède un seul électron et un numéro atomique différent de Z=1Z=1. He+\mathrm{He}^+ en est un exemple, comme Li2+\mathrm{Li}^{2+} et Be3+\mathrm{Be}^{3+} ; l’hydrogène neutre a Z=1Z=1, et Li+\mathrm{Li}^+ possède plusieurs électrons.

2. Parmi les propositions suivantes concernant le modèle de Thomson, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

Le modèle de Thomson place les électrons sur des orbites autour d’un noyau massif.
Thomson propose le modèle du plum-pudding en 1901.
Thomson découvre les neutrons dans le noyau en 1901.
Le modèle de Thomson place les électrons dans une matière positive.
Le modèle du plum-pudding est proposé après la mécanique quantique de Schrödinger.

Thomson propose le modèle du plum-pudding en 1901. · Le modèle de Thomson place les électrons dans une matière positive.

Explication

Thomson propose en 1901 le modèle du plum-pudding, dans lequel les électrons sont inclus dans une matière positive. Les orbites autour d’un noyau massif caractérisent plutôt Rutherford, tandis que les neutrons et la mécanique quantique sont postérieurs.

3. Parmi les propositions suivantes concernant la vitesse de la lumière dans le vide, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

L’unité associée à cette vitesse peut s’écrire mètre par seconde.
La constante cc désigne la vitesse de la lumière dans un milieu matériel.
La vitesse de la lumière dans le vide s’exprime en joules par seconde.
La vitesse de la lumière dans le vide vaut environ 3,00×106 m s−13{,}00\times10^6\ \mathrm{m\,s^{-1}}.
La vitesse de la lumière dans le vide vaut environ 3,00×108 m s−13{,}00\times10^8\ \mathrm{m\,s^{-1}}.

L’unité associée à cette vitesse peut s’écrire mètre par seconde. · La vitesse de la lumière dans le vide vaut environ $$3{,}00\times10^8\ \mathrm{m\,s^{-1}}$$.

Explication

Dans le vide, c=3,00×108 m s−1c=3{,}00\times10^8\ \mathrm{m\,s^{-1}}, donc l’unité est le mètre par seconde. La valeur proposée avec 10610^6 est incorrecte, le joule par seconde est une unité de puissance, et la définition concerne le vide.

4. Parmi les propositions suivantes décrivant la structure d’un atome, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

Le nuage électronique contient les protons positifs de l’atome.
Le noyau contient les électrons négatifs entourés par les neutrons.
Les neutrons négatifs constituent le nuage électronique atomique.
L’atome est formé d’un nuage électronique sans noyau central.
Le noyau contient des protons positifs et des neutrons neutres.

Le noyau contient des protons positifs et des neutrons neutres.

Explication

Le noyau contient les protons positifs et les neutrons neutres, tandis que les électrons négatifs occupent le nuage électronique. Les autres propositions déplacent les particules ou suppriment à tort le noyau.

5. Concernant la relation entre célérité, longueur d’onde et fréquence de la lumière :

L’énergie du photon vérifie E=hνcE=\frac{h\nu}{c}.
L’énergie du photon vérifie E=hλcE=\frac{h\lambda}{c}.
La fréquence vérifie ν=cλ\nu=\frac{c}{\lambda}.
La longueur d’onde vérifie λ=cν\lambda=\frac{c}{\nu}.
La relation fondamentale s’écrit c=λνc=\lambda\nu.

La fréquence vérifie $$\nu=\frac{c}{\lambda}$$. · La longueur d’onde vérifie $$\lambda=\frac{c}{\nu}$$. · La relation fondamentale s’écrit $$c=\lambda\nu$$.

Explication

La relation entre la célérité, la longueur d’onde et la fréquence est c=λνc=\lambda\nu. En isolant la fréquence, on obtient ν=cλ\nu=\frac{c}{\lambda}, et en isolant la longueur d’onde, λ=cν\lambda=\frac{c}{\nu}. L’énergie d’un photon vérifie par ailleurs E=hν=hcλE=h\nu=\frac{hc}{\lambda}, et non les expressions E=hνcE=\frac{h\nu}{c} ou E=hλcE=\frac{h\lambda}{c}.

6. Concernant les niveaux d’énergie de l’atome d’hydrogène, quelle(s) est(sont) la(les) proposition(s) exacte(s) ?

Dans l’atome d’hydrogène, l’état fondamental correspond à n=1n=1.
Le niveau n=1n=1 est associé à l’état fondamental de l’atome.
Un état excité possède une énergie supérieure à celle de l’état fondamental.
Le rayon de l’orbite de l’hydrogène est proportionnel à nn.
L’état fondamental correspond au niveau d’énergie le plus bas.

Dans l’atome d’hydrogène, l’état fondamental correspond à $$n=1$$. · Le niveau $$n=1$$ est associé à l’état fondamental de l’atome. · Un état excité possède une énergie supérieure à celle de l’état fondamental. · L’état fondamental correspond au niveau d’énergie le plus bas.

Explication

Dans l’atome d’hydrogène, l’état fondamental correspond au niveau n=1n=1, qui est le niveau d’énergie le plus bas. Un état excité possède une énergie supérieure à celle de l’état fondamental. Dans le modèle de Bohr, le rayon de l’orbite est proportionnel à n2n^2, et non à nn.

7. Un atome neutre possède un numéro atomique Z=8Z=8. Concernant cette situation, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

Cet atome contient huit protons.
Cet atome contient huit électrons positifs.
Son numéro atomique correspond à huit nucléons.
Cet atome contient huit neutrons dans son noyau.
Son nombre de masse est égal au nombre d’électrons.

Cet atome contient huit protons.

Explication

Pour un atome neutre, ZZ est égal au nombre de protons et au nombre d’électrons ; ici, l’atome contient donc huit protons et huit électrons négatifs. Le nombre de neutrons n’est pas déterminé par ZZ seul, et le nombre de masse vérifie A=Z+NA=Z+N. Il ne correspond donc pas au nombre d’électrons, tandis que les électrons ne sont pas positifs.

8. À propos des unités utilisées en atomistique, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

L’atomistique décrit principalement la propagation des sons dans la matière.
L’électron-volt est une unité de vitesse adaptée aux électrons.
Les niveaux d’énergie atomiques s’expriment principalement en unités de longueur.
L’atomistique étudie la composition des atomes et leurs propriétés.
L’électron-volt est une unité d’énergie utilisée pour les niveaux atomiques.

L’atomistique étudie la composition des atomes et leurs propriétés. · L’électron-volt est une unité d’énergie utilisée pour les niveaux atomiques.

Explication

L’électron-volt est une unité d’énergie adaptée à l’expression des niveaux atomiques. L’atomistique concerne la composition et les propriétés des atomes, tandis que la vitesse et la longueur ne sont pas les grandeurs visées ici.

9. Concernant les transitions électroniques, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

Lors d’une absorption, l’électron libère un photon vers le milieu extérieur.
Une transition vers un niveau supérieur correspond à une émission électronique.
Lors d’une émission, l’électron reçoit un photon et monte d’un niveau.
Lors d’une émission, l’électron descend vers un niveau d’énergie inférieur.
Lors d’une absorption, l’électron passe vers un niveau d’énergie supérieur.

Lors d’une émission, l’électron descend vers un niveau d’énergie inférieur. · Lors d’une absorption, l’électron passe vers un niveau d’énergie supérieur.

Explication

L’absorption fait monter l’électron vers un niveau supérieur, tandis que l’émission l’accompagne vers un niveau inférieur. Les autres propositions inversent ces mécanismes ou attribuent à l’absorption une libération de photon.

10. L’évolution des modèles atomiques comprend :

Schrödinger développe la mécanique quantique en 1925.
Schrödinger quantifie les orbites dès 1911.
Bohr développe le modèle de la mécanique quantique en 1925.
La quantification des orbites précède le modèle de mécanique quantique.
Bohr quantifie les orbites atomiques en 1913.

Schrödinger développe la mécanique quantique en 1925. · La quantification des orbites précède le modèle de mécanique quantique. · Bohr quantifie les orbites atomiques en 1913.

Explication

Bohr quantifie les orbites atomiques en 1913, puis Schrödinger développe le modèle de la mécanique quantique en 1925. La quantification des orbites précède donc le modèle de mécanique quantique. Schrödinger ne quantifie pas les orbites en 1911, et Bohr n’en développe pas le modèle en 1925.

11. Un photon lumineux est décrit par sa fréquence et sa longueur d’onde. Parmi les propositions suivantes, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

L’énergie du photon vérifie E=hνE=h\nu.
L’énergie du photon vérifie E=hcλE=\frac{hc}{\lambda}.
L’énergie du photon augmente lorsque sa longueur d’onde augmente.
La célérité de la lumière vérifie c=λνc=\frac{\lambda}{\nu}.
L’énergie du photon augmente lorsque sa fréquence augmente.

L’énergie du photon vérifie $$E=h\nu$$. · L’énergie du photon vérifie $$E=\frac{hc}{\lambda}$$. · L’énergie du photon augmente lorsque sa fréquence augmente.

Explication

L’énergie du photon vérifie E=hν=hcλE=h\nu=\frac{hc}{\lambda}. Elle augmente avec la fréquence et diminue lorsque la longueur d’onde augmente. La célérité de la lumière est donnée par c=λνc=\lambda\nu, et non par c=λνc=\frac{\lambda}{\nu}.

12. Concernant le modèle atomique proposé par Dalton :

Dalton décrit l’atome comme une structure quantifiée en 1913.
Le modèle de Dalton repose sur la découverte des neutrons en 1932.
Dalton décrit l’atome comme indivisible en 1803.
Le modèle de Dalton considère l’atome comme une particule indestructible.
Dalton propose un noyau central entouré d’électrons en 1803.

Dalton décrit l’atome comme indivisible en 1803. · Le modèle de Dalton considère l’atome comme une particule indestructible.

Explication

En 1803, Dalton présente l’atome comme une particule indivisible, insécable et indestructible. Le noyau central, les neutrons et la quantification des orbites appartiennent à des modèles ou découvertes ultérieurs.

13. Une expérience de diffusion par une feuille d’or conduit au modèle de Rutherford. Quelles sont les réponses exactes au sujet de ce modèle ?

Rutherford propose son modèle planétaire en 1911.
Le modèle de Rutherford concentre la masse dans un noyau central.
La feuille d’or conduit Rutherford à placer les neutrons autour du noyau.
Rutherford décrit les électrons dans une matière positive diffuse.
Les électrons sont placés autour du noyau dans ce modèle.

Rutherford propose son modèle planétaire en 1911. · Le modèle de Rutherford concentre la masse dans un noyau central. · Les électrons sont placés autour du noyau dans ce modèle.

Explication

En 1911, Rutherford utilise la feuille d’or pour proposer un modèle planétaire. Il place un noyau très dense et massif au centre, avec les électrons autour ; la matière positive diffuse relève du modèle de Thomson, et les neutrons ne sont pas placés autour du noyau.

14. Pour déterminer la longueur d’onde associée à une transition électronique ni→nfn_i \rightarrow n_f, quelles propositions sont exactes ?

L’énergie du photon s’obtient avec Eγ=∣Ef−Ei∣E_\gamma=|E_f-E_i|.
L’étude de la transition ne nécessite pas de distinguer les niveaux initial et final.
L’écart énergétique entre les deux niveaux intervient dans le calcul du photon.
La longueur d’onde se détermine avant le calcul de l’énergie photonique.
Le calcul commence par la détermination des énergies des deux niveaux.

L’énergie du photon s’obtient avec $$E_\gamma=|E_f-E_i|$$. · L’écart énergétique entre les deux niveaux intervient dans le calcul du photon. · Le calcul commence par la détermination des énergies des deux niveaux.

Explication

Il faut calculer les deux niveaux, puis l’énergie photonique par Eγ=∣Ef−Ei∣E_\gamma=|E_f-E_i|, avant de déterminer la longueur d’onde. La longueur d’onde ne précède donc pas cette étape, et les niveaux initial et final doivent être distingués.

15. Concernant l’énergie de liaison nucléaire, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

L’énergie de liaison est l’énergie nécessaire pour dissocier un noyau.
L’énergie de liaison concerne la séparation d’un noyau en nucléons.
Le défaut de masse et l’énergie de liaison désignent deux notions distinctes.
L’énergie de liaison compare directement les masses des constituants nucléaires.
La dissociation nucléaire consiste à séparer les nucléons du noyau.

L’énergie de liaison est l’énergie nécessaire pour dissocier un noyau. · L’énergie de liaison concerne la séparation d’un noyau en nucléons. · Le défaut de masse et l’énergie de liaison désignent deux notions distinctes. · La dissociation nucléaire consiste à séparer les nucléons du noyau.

Explication

L’énergie de liaison correspond à l’énergie nécessaire pour dissocier un noyau en ses nucléons. Elle concerne donc une dissociation nucléaire, tandis que le défaut de masse compare des masses. Ces deux notions sont liées mais ne sont pas identiques.

16. Concernant les constituants du noyau atomique, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

Les électrons appartiennent au nuage électronique de l’atome.
Les nucléons comprennent les neutrons du noyau atomique.
Les nucléons désignent les électrons du nuage électronique.
Les nucléons comprennent les protons du noyau atomique.
Le noyau atomique contient des protons et des neutrons.

Les électrons appartiennent au nuage électronique de l’atome. · Les nucléons comprennent les neutrons du noyau atomique. · Les nucléons comprennent les protons du noyau atomique. · Le noyau atomique contient des protons et des neutrons.

Explication

Les nucléons sont les protons et les neutrons constituant le noyau. Les électrons appartiennent au nuage électronique et ne sont donc pas des nucléons.

17. À propos de l’ionisation de l’hydrogène dans son état fondamental :

Elle correspond à une transition du niveau n=1n=1 vers le niveau n=∞n=\infty.
L’énergie requise pour cette ionisation est de 13,6 eV13,6\ \mathrm{eV}.
Cette ionisation décrit le passage de l’électron vers un niveau lié supérieur.
L’énergie nécessaire à cette ionisation vaut environ 10,2 eV10,2\ \mathrm{eV}.
L’ionisation fondamentale correspond à une transition du niveau n=2n=2 vers l’infini.

Elle correspond à une transition du niveau $$n=1$$ vers le niveau $$n=\infty$$. · L’énergie requise pour cette ionisation est de $$13,6\ \mathrm{eV}$$.

Explication

L’ionisation de l’hydrogène fondamental est le passage de n=1n=1 à n=∞n=\infty et nécessite 13,6 eV13,6\ \mathrm{eV}. La valeur de 10,2 eV10,2\ \mathrm{eV} et le niveau initial n=2n=2 concernent d’autres transitions, tandis que l’infini représente l’électronionisation.

18. Un noyau atomique est comparé à la somme des masses de ses constituants. Quelles sont les réponses exactes ?

Le noyau possède une masse expérimentale égale à la somme des masses constituantes.
La comparaison porte sur la masse du noyau et celles de ses constituants.
L’énergie de liaison est l’énergie nécessaire pour assembler un noyau à partir de ses nucléons.
La masse expérimentale du noyau est inférieure à la somme des masses de ses constituants.
Le défaut de masse correspond à une comparaison entre les nombres de protons.

La comparaison porte sur la masse du noyau et celles de ses constituants. · La masse expérimentale du noyau est inférieure à la somme des masses de ses constituants.

Explication

La masse expérimentale du noyau est inférieure à la somme des masses de ses constituants. La comparaison porte donc sur des masses, et non sur des nombres de protons. Le défaut de masse ne correspond pas à l’énergie nécessaire pour assembler un noyau : l’énergie de liaison est nécessaire pour le dissocier en ses nucléons. Une masse égale ou supérieure à la somme des masses constituantes est donc incompatible avec ces relations.

19. À propos de la stabilité des isotopes du carbone :

Le carbone 13 est un isotope stable du carbone.
Le carbone 12 est un isotope stable du carbone.
Les isotopes carbone 12 et carbone 13 sont stables.
Les isotopes carbone 12, carbone 13 et carbone 14 appartiennent au même élément.
Le carbone 14 est un isotope radioactif du carbone.

Le carbone 13 est un isotope stable du carbone. · Le carbone 12 est un isotope stable du carbone. · Les isotopes carbone 12 et carbone 13 sont stables. · Les isotopes carbone 12, carbone 13 et carbone 14 appartiennent au même élément. · Le carbone 14 est un isotope radioactif du carbone.

Explication

Les isotopes carbone 12 et carbone 13 sont stables, alors que le carbone 14 est radioactif. Ces trois nucléides appartiennent néanmoins au même élément chimique, car ils possèdent le même nombre de protons.

20. Concernant la nature de la lumière :

La nature corpusculaire de la lumière correspond à un flux d’électrons.
La nature ondulatoire de la lumière correspond à un flux de photons.
La nature corpusculaire de la lumière correspond à un flux de neutrons.
La lumière possède une nature ondulatoire et corpusculaire.
La lumière est un rayonnement sonore dépourvu d’aspect ondulatoire.

La lumière possède une nature ondulatoire et corpusculaire.

Explication

La lumière présente une dualité ondulatoire et corpusculaire. Sa composante corpusculaire correspond à un flux de photons, et non de neutrons ou d’électrons. Elle est un rayonnement électromagnétique, et non sonore.

21. Concernant la distinction entre cations et anions :

Un anion résulte d’un gain d’électrons et porte une charge négative.
Un anion se forme par perte d’électrons et porte une charge positive.
Un cation résulte d’une perte d’électrons et porte une charge positive.
La formation d’un anion correspond à une augmentation du nombre d’électrons.
Un cation se forme par gain d’électrons et porte une charge négative.

Un anion résulte d’un gain d’électrons et porte une charge négative. · Un cation résulte d’une perte d’électrons et porte une charge positive. · La formation d’un anion correspond à une augmentation du nombre d’électrons.

Explication

Un cation perd des électrons et devient positif, tandis qu’un anion gagne des électrons et devient négatif. La formation d’un anion augmente bien le nombre d’électrons. Les deux autres associations inversent les mécanismes et les signes de charge.

22. Pour un noyau contenant Z=6Z=6 protons et N=8N=8 neutrons, quelles sont les réponses exactes ?

Le nombre de masse s’obtient par A=Z×NA=Z\times N.
Le nombre de masse s’obtient par A=Z−NA=Z-N.
Le nombre de masse correspond au nombre d’électrons de l’atome neutre.
La relation utilisée est A=Z+NA=Z+N.
Le nombre de masse vaut A=14A=14.

La relation utilisée est $$A=Z+N$$. · Le nombre de masse vaut $$A=14$$.

Explication

Le nombre de masse vérifie A=Z+NA=Z+N ; avec Z=6Z=6 et N=8N=8, on obtient A=14A=14. Il ne se calcule ni par soustraction ni par multiplication, et il ne correspond pas au nombre d’électrons de l’atome neutre.

23. Parmi les propositions suivantes concernant les isotopes, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

Des isotopes possèdent le même nombre de protons dans leur noyau.
Des isotopes possèdent des nombres de neutrons différents.
Des isotopes peuvent avoir des nombres de masse différents.
Des isotopes appartiennent au même élément chimique.
Des isotopes possèdent des numéros atomiques différents.

Des isotopes possèdent le même nombre de protons dans leur noyau. · Des isotopes possèdent des nombres de neutrons différents. · Des isotopes peuvent avoir des nombres de masse différents. · Des isotopes appartiennent au même élément chimique.

Explication

Les isotopes ont le même nombre de protons, donc le même numéro atomique et le même élément chimique. Ils diffèrent par leur nombre de neutrons, ce qui entraîne des nombres de masse différents. Des numéros atomiques différents caractérisent des éléments distincts, pas des isotopes.

24. Les séries spectrales de l’atome d’hydrogène comprennent :

La série de Lyman se situe dans l’ultraviolet.
Les séries de Paschen, Brackett et Pfund se situent dans l’infrarouge.
La série de Balmer se situe dans le visible.
Dans le modèle de Bohr, le rayon de l’orbite de l’hydrogène est proportionnel à nn.
La constante de Rydberg de l’hydrogène vaut 1,0968×106 m−11{,}0968\times10^6\ \mathrm{m^{-1}}.

La série de Lyman se situe dans l’ultraviolet. · Les séries de Paschen, Brackett et Pfund se situent dans l’infrarouge. · La série de Balmer se situe dans le visible.

Explication

La série de Lyman se situe dans l’ultraviolet, la série de Balmer dans le visible, et les séries de Paschen, Brackett et Pfund dans l’infrarouge. Dans le modèle de Bohr, le rayon de l’orbite de l’hydrogène est proportionnel à n2n^2. La constante de Rydberg vaut 1,0968×107 m−11{,}0968\times10^7\ \mathrm{m^{-1}}.

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Qu'est-ce que l'atomistique étudie ?

La composition des atomes et leurs propriétés.

Quelle est la nature de la lumière ?

Elle est à la fois ondulatoire et corpusculaire.

Que représente la nature corpusculaire de la lumière ?

Un flux de photons.

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