QCM : Atomistique et structure électronique (30 questions)

Question 1

1. Dans le modèle de constitution de l’atome, où se trouvent les protons, les neutrons et les électrons ?

Électrons dans le noyau, protons et neutrons autour

Protons et neutrons dans le noyau, électrons autour

Protons et électrons dans le noyau, neutrons autour

Neutrons et électrons dans le noyau, protons autour

Explication

Le noyau contient les protons et les neutrons, tandis que les électrons se trouvent autour. Les autres réponses déplacent à tort l’un de ces constituants.

Answer

Protons et neutrons dans le noyau, électrons autour

Question 2

2. Un nucléide possède 12 protons et 13 neutrons. Quelles sont ses valeurs de $Z$ et de $A$ ?

Z=12

et

A=13

Z=12

et

A=25

Z=25

et

A=12

Z=1

et

A=25

Explication

Le numéro atomique compte les protons, donc $Z=12$ , et le nombre de masse compte tous les nucléons, donc $A=12+13=25$ . L’option avec $A=12$ confond le nombre de masse avec le nombre de protons; celle avec $Z=25$ inverse les deux définitions; celle avec $Z=1$ soustrait les nombres au lieu de compter les protons.

Answer

$$Z=12$$ et $$A=25$$

Question 3

3. Un atome neutre perd deux électrons. Quelle charge porte l’ion obtenu, et comment le nomme-t-on ?

Une charge négative : c’est un anion

Aucune charge : c’est un atome neutre

Une charge positive : c’est un cation

Une charge négative : c’est un cation

Explication

La perte d’électrons laisse l’ion avec davantage de protons que d’électrons : sa charge est positive et c’est un cation. Un anion résulte d’un gain d’électrons; une perte de protons n’est pas le mécanisme décrit.

Answer

Une charge positive : c’est un cation

Question 4

4. Quelle description correspond à l’organisation du tableau périodique actuel ?

7 colonnes, 18 lignes principales et 2 lignes supplémentaires

18 colonnes, 9 lignes principales et 2 lignes supplémentaires

18 colonnes, 7 lignes principales et 2 lignes supplémentaires

18 colonnes, 6 lignes principales et 2 lignes supplémentaires

Explication

Le tableau actuel compte 18 colonnes et 7 lignes principales, auxquelles s’ajoutent 2 lignes. Les autres descriptions inversent les dimensions ou modifient le nombre de lignes principales.

Answer

18 colonnes, 7 lignes principales et 2 lignes supplémentaires

Question 5

5. Deux éléments sont placés dans la même colonne du tableau périodique. Quelle conclusion peut-on en tirer sur leur classement ?

Ils appartiennent à une famille et ont le même numéro atomique

Ils appartiennent à une famille et ont des propriétés chimiques équivalentes

Ils appartiennent à une période et ont le même numéro atomique

Ils appartiennent à une période et ont des propriétés chimiques équivalentes

Explication

Les éléments d’une même colonne constituent une famille et ont des propriétés chimiques équivalentes. Une ligne est une période, tandis que les éléments d’une famille n’ont pas tous le même numéro atomique.

Answer

Ils appartiennent à une famille et ont des propriétés chimiques équivalentes

Question 6

6. Dans le modèle de Bohr, quelle trajectoire l’électron suit-il autour du noyau, et quel nombre repère chaque couche ?

Une orbite circulaire, repérée par le nombre quantique n

Une région de probabilité, repérée par le nombre quantique n

Une orbite circulaire, repérée par le numéro atomique Z

Une orbite elliptique, repérée par le nombre quantique n

Explication

Dans le modèle de Bohr, l’électron se déplace sur une orbite circulaire autour du noyau et les couches sont repérées par n. L’orbite elliptique modifie la forme indiquée, Z désigne le numéro atomique, et la région de probabilité relève d’une description différente.

Answer

Une orbite circulaire, repérée par le nombre quantique n

Question 7

7. Pour un atome d’hydrogène dont l’électron est sur la couche n = 2, quelle énergie donne la relation de Bohr en électronvolts ?

−6,8 eV

−3,4 eV

−13,6 eV

3,4 eV

Explication

La relation donne $E_n=-13{,}6/n^2$ ; pour n = 2, $E_2=-13{,}6/4=-3{,}4$ eV. La valeur −6,8 eV omet le carré, 3,4 eV perd le signe négatif et −13,6 eV correspond à n = 1.

Answer

Un état excité correspondant à un niveau supérieur

Answer

$$E=\frac{hc}{\lambda}$$

Answer

$$E_4-E_2=\frac{hc}{\lambda_e}$$

Answer

Quand il faut arracher un électron et l’envoyer à l’infini

Answer

−13,6 eV

Answer

Une probabilité de présence dans une région de l’espace

Answer

$$l=2$$, sous-couche d

Answer

$$-1, 0, +1$$

Answer

Un électron par orbitale, avec des spins $$m_s=+1/2$$

Answer

L’interdiction d’avoir les quatre nombres quantiques identiques

Answer

À la quatrième période

Answer

Les électrons de la couche en cours de remplissage

Answer

Deux colonnes

Answer

Six colonnes

Answer

La polarisabilité

Answer

Y, qui est mou

Answer

A est oxydant et B est réducteur

Answer

Ils sont le même élément, mais des nucléides différents.

Answer

Aux chalcogènes.

Answer

L’état d’ionisation, avec formation de H⁺

Question 8

8. Un électron d’hydrogène passe de n = 1 à n = 3 : comment caractériser son état après ce changement ?

Un état non quantifié situé entre deux niveaux

L’état fondamental correspondant au niveau le plus bas

Un état excité correspondant à un niveau supérieur

Un état d’ionisation correspondant à l’électron arraché

Explication

Pour l’hydrogène, n = 1 est l’état fondamental et les niveaux supérieurs sont des états excités quantifiés. L’état fondamental désigne n = 1, l’ionisation implique l’arrachement de l’électron, et les niveaux de Bohr ne sont pas continus.

Question 9

9. Un photon de longueur d’onde $\lambda=600\ \mathrm{nm}$ est considéré. Quelle relation permet de déterminer son énergie ?

E=\frac{hc}{\lambda}

E=\frac{h\lambda}{c}

E=\frac{h}{c\lambda}

E=\frac{c}{h\lambda}

Explication

L’énergie d’un photon vérifie $E=h\nu=hc/\lambda$ . La fréquence doit être reliée à la longueur d’onde par $\nu=c/\lambda$ ; les autres expressions inversent ou omettent des facteurs.

Question 10

10. Une transition relie le niveau inférieur n₁ = 2 au niveau supérieur n₂ = 4. Quelle expression relie l’écart d’énergie à la longueur d’onde du rayonnement associé ?

E_4-E_2=\frac{hc}{\lambda_e}

E_4-E_2=\frac{hc}{\nu_e}

E_4-E_2=\frac{c}{\lambda_e}

E_2-E_4=\frac{hc}{\lambda_e}

Explication

Pour n₂ supérieur à n₁, l’écart s’écrit $E_{n_2}-E_{n_1}=hc/\lambda_e$ ; ici il s’agit donc de $E_4-E_2$ . Inverser les niveaux change le signe, tandis que les autres expressions omettent une constante ou substituent une grandeur.

Question 11

11. Dans quel cas parle-t-on d’énergie d’ionisation pour un atome initialement dans son état fondamental ?

Quand il faut élever un électron vers un niveau lié supérieur

Quand un photon est absorbé sans détacher l’électron

Quand un électron rejoint un niveau inférieur en émettant un photon

Quand il faut arracher un électron et l’envoyer à l’infini

Explication

L’énergie d’ionisation est l’énergie à fournir à un atome dans son état fondamental pour arracher un électron et l’envoyer à l’infini. Une excitation vers un niveau lié, une émission lors d’une transition descendante et une absorption sans arrachement ne définissent pas l’ionisation.

Question 12

12. Pour un ion hydrogénoïde de numéro atomique Z = 2, quelle énergie possède le niveau n = 2 ?

−13,6 eV

−27,2 eV

−6,8 eV

13,6 eV

Explication

La relation est $E_n=-13{,}6Z^2/n^2$ eV ; avec Z = 2 et n = 2, $E_2=-13{,}6\times4/4=-13{,}6$ eV. −6,8 eV omet le carré de Z, 13,6 eV perd le signe négatif et −27,2 eV omet le carré de n.

Question 13

13. Quelle représentation de l’électron distingue la théorie quantique du modèle de Bohr ?

Une orbite déterminée autour du noyau

Une trajectoire elliptique autour du noyau

Une probabilité de présence dans une région de l’espace

Une position fixe sur une couche électronique

Explication

La théorie quantique décrit les chances de trouver l’électron dans une région de l’espace, plutôt qu’une orbite déterminée. L’orbite déterminée et la trajectoire autour du noyau relèvent de représentations orbitales classiques, notamment du modèle de Bohr.

Question 14

14. Un électron appartient à la couche de numéro principal 3. Quelle valeur peut prendre son nombre quantique principal ?

2

3

0

−1

Explication

Le nombre quantique principal indique la couche : pour la troisième couche, $n=3$ , une valeur entière naturelle non nulle. La valeur 2 désigne une autre couche, tandis que 0 et −1 ne sont pas des valeurs admissibles de n.

Question 15

15. Pour un électron dont $n=3$ , quelles valeurs de $l$ et quelle sous-couche correspondent à $l=2$ ?

l=2

, sous-couche p

l=2

, sous-couche d

l=2

, sous-couche f

l=3

, sous-couche d

Explication

Pour $n=3$ , la règle impose $l=0,1,2$ , et $l=2$ désigne la sous-couche d. La sous-couche p correspond à $l=1$ , tandis que $l=3$ dépasse la limite $n-1$ et que f correspond à $l=3$ .

Question 16

16. Dans une sous-couche caractérisée par $l=1$ , quelles valeurs peut prendre $m_l$ ?

-2, -1, 0, +1, +2

-1, 0, +1

0, +1

-1, 0, +1, +2

Explication

Le nombre quantique magnétique prend les valeurs entières de $-l$ à $+l$ ; avec $l=1$ , on obtient $-1,0,+1$ . La liste sans valeur négative omet une orientation, et les deux autres listes utilisent des limites correspondant à un l supérieur.

Question 17

17. Deux orbitales ont la même valeur de $n+l$ : l’une est $3p$ et l’autre $4s$ . Laquelle la règle de Klechkowski place-t-elle en premier ?

Elles sont placées au même rang

3p

Leur ordre dépend de

m_l

4s

Explication

Quand deux orbitales ont la même valeur de $n+l$ , Klechkowski place d’abord celle dont n est le plus petit ; c’est $3p$ ici. Choisir $4s$ inverse la règle d’égalité, et ni la lettre de la sous-couche ni $m_l$ ne déterminent ce départage.

Question 18

18. Trois électrons doivent être répartis dans une sous-couche p vide, qui comporte plusieurs orbitales. Quelle répartition initiale respecte la règle de Hund ?

Un électron par orbitale, avec des spins

m_s=+1/2

Trois électrons dans la même orbitale, avec des spins parallèles

Deux électrons dans une orbitale et un dans une autre, avec des spins opposés

Un électron par orbitale, avec des spins

m_s=-1/2

Explication

La règle de Hund répartit d’abord les électrons séparément entre les orbitales d’une sous-couche à plusieurs orbitales, avec $m_s=+1/2$ . L’appariement prématuré et le regroupement dans une orbitale ne respectent pas cette répartition ; le spin initial indiqué ici est positif.

Question 19

19. Deux électrons occupent la même orbitale et ont le même spin. Quelle contrainte fondamentale cette situation viole-t-elle ?

L’interdiction d’avoir les quatre nombres quantiques identiques

L’obligation de répartir d’abord les électrons entre orbitales

La limite d’un seul électron par orbitale

Le classement des orbitales par valeurs croissantes de

n+l

Explication

Le principe d’exclusion de Pauli interdit à deux électrons d’avoir simultanément les quatre mêmes nombres quantiques ; même orbitale et même spin impliquent ici les mêmes valeurs. La capacité d’une orbitale peut atteindre deux électrons, tandis que Hund concerne leur répartition et Klechkowski l’ordre des orbitales.

Question 20

20. La dernière couche en cours de remplissage d’un élément correspond à $n=4$ . À quelle période appartient-il ?

À la période de numéro atomique 4

À la quatrième période

À la cinquième période

À la troisième période

Explication

Le numéro de la période correspond au nombre quantique principal $n$ de la couche en cours de remplissage : $n=4$ indique donc la quatrième période. La troisième période soustrait un à $n$ , la cinquième l’augmente d’une unité, et le numéro atomique est une grandeur différente.

Question 21

21. Dans la description de la configuration électronique d’un atome, quels électrons sont appelés électrons de valence ?

Les électrons des couches internes déjà remplies

Les électrons de la couche la plus proche du noyau

Les électrons de la sous-couche la plus remplie

Les électrons de la couche en cours de remplissage

Explication

Les électrons de valence sont ceux de la couche en cours de remplissage. Les électrons des couches internes relèvent du cœur, tandis que la sous-couche la plus remplie ou la couche la plus proche du noyau ne définit pas cette notion.

Question 22

22. En construisant un tableau périodique, on réserve au bloc s autant de colonnes que d’électrons que peut accueillir au maximum une orbitale s. Combien de colonnes faut-il prévoir ?

Dix colonnes

Deux colonnes

Une colonne

Six colonnes

Explication

Une orbitale s peut contenir au maximum deux électrons, ce qui explique les deux colonnes du bloc s. Six colonnes correspondent à la capacité d’une sous-couche p, une colonne omet un électron possible, et dix colonnes renvoient à la capacité d’une sous-couche d.

Question 23

23. Une sous-couche p peut accueillir au maximum six électrons. Quelle largeur cette capacité donne-t-elle au bloc p dans le tableau périodique ?

Dix colonnes

Six colonnes

Deux colonnes

Trois colonnes

Explication

La sous-couche p peut accueillir six électrons au maximum, d’où les six colonnes du bloc p. Deux colonnes correspondent au bloc s, dix au bloc d, et trois résultent du décompte des orbitales p sans tenir compte de leur capacité de deux électrons chacune.

Question 24

24. Un champ électrique déforme le nuage électronique d’un atome. Quelle propriété désigne la capacité de ce nuage à se déformer ?

La polarisabilité

L’énergie d’ionisation

L’électronégativité

Le caractère réducteur

Explication

La polarisabilité est la capacité d’un nuage électronique à se déformer sous l’effet d’un champ électrique. L’électronégativité désigne une tendance à attirer les électrons, l’énergie d’ionisation concerne l’arrachement d’un électron et le caractère réducteur est lié à la cession d’électrons.

Question 25

25. On compare deux atomes : X est petit et très électronégatif, tandis que Y est plus grand et moins électronégatif. Lequel est le plus polarisable et comment le qualifie-t-on ?

Y, qui est mou

X, qui est dur

Y, qui est dur

X, qui est mou

Explication

Un atome plus grand et moins électronégatif est davantage polarisable et est qualifié de mou ; Y répond à cette description. X, petit et très électronégatif, est moins polarisable et dur, ce qui révèle les inversions dans les autres choix.

Question 26

26. Dans une réaction, l’espèce A capte des électrons et l’espèce B en cède. Quel est le rôle de chacune ?

A est oxydant et B est réducteur

A et B sont oxydants

A et B sont réducteurs

A est réducteur et B est oxydant

Explication

Un oxydant capte des électrons et un réducteur en cède : A est donc l’oxydant et B le réducteur. Inverser les rôles ou attribuer la même fonction aux deux espèces contredit ce critère de transfert électronique.

Question 27

27. Un atome neutre capte deux électrons au cours d’une réaction. Quel degré d’oxydation correspond à ce changement ?

II

−I

−II

I

Explication

La capture de deux électrons correspond au degré d’oxydation $-II$ . Le signe positif décrit une cession, tandis que $-I$ correspond à la capture d’un seul électron et $II$ à la cession de deux électrons.

Question 28

28. Deux nucléides ont respectivement $Z=8, A=16$ et $Z=8, A=18$ . Quelle conclusion décrit correctement leur identité ?

Ils sont le même élément, mais des nucléides différents.

Ils sont des éléments différents, mais le même nucléide.

Ils sont le même élément et le même nucléide.

Ils sont des éléments différents et des nucléides différents.

Explication

Le numéro atomique $Z$ définit l’élément chimique, tandis que l’identité d’un nucléide dépend aussi de son nombre de masse $A$ . Confondre $Z$ et $A$ mène à la deuxième réponse; négliger la différence de $A$ mène à la troisième; traiter des $A$ différents comme des éléments différents mène à la quatrième.

Question 29

29. Dans le tableau périodique, un élément se trouve en colonne 16. À quelle famille appartient-il ?

Aux halogènes.

Aux cristallogènes.

Aux pnictogènes.

Aux chalcogènes.

Explication

La famille des chalcogènes correspond à la colonne 16. Les halogènes sont en colonne 17, les pnictogènes en colonne 15 et les cristallogènes en colonne 14.

Question 30

30. Un atome d’hydrogène reçoit assez d’énergie pour que son électron soit arraché et éloigné de l’atome. Quel état est alors atteint et quelle espèce se forme ?

Un état excité, avec formation de H⁺

L’état d’ionisation, avec formation de H⁻

L’état d’ionisation, avec formation de H⁺

Un état excité, avec formation de H⁻

Explication

L’ionisation de l’hydrogène correspond à l’arrachement de son électron, ce qui forme H⁺. Un état excité conserve l’électron lié, tandis que H⁻ résulte de la capture d’un électron.

QCM : Atomistique et structure électronique (30 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Dans le modèle de constitution de l’atome, où se trouvent les protons, les neutrons et les électrons ?

2. Un nucléide possède 12 protons et 13 neutrons. Quelles sont ses valeurs de ZZZ et de AAA ?

3. Un atome neutre perd deux électrons. Quelle charge porte l’ion obtenu, et comment le nomme-t-on ?

4. Quelle description correspond à l’organisation du tableau périodique actuel ?

5. Deux éléments sont placés dans la même colonne du tableau périodique. Quelle conclusion peut-on en tirer sur leur classement ?

6. Dans le modèle de Bohr, quelle trajectoire l’électron suit-il autour du noyau, et quel nombre repère chaque couche ?

7. Pour un atome d’hydrogène dont l’électron est sur la couche n = 2, quelle énergie donne la relation de Bohr en électronvolts ?

8. Un électron d’hydrogène passe de n = 1 à n = 3 : comment caractériser son état après ce changement ?

9. Un photon de longueur d’onde λ=600 nm\lambda=600\ \mathrm{nm}λ=600 nm est considéré. Quelle relation permet de déterminer son énergie ?

10. Une transition relie le niveau inférieur n₁ = 2 au niveau supérieur n₂ = 4. Quelle expression relie l’écart d’énergie à la longueur d’onde du rayonnement associé ?

11. Dans quel cas parle-t-on d’énergie d’ionisation pour un atome initialement dans son état fondamental ?

12. Pour un ion hydrogénoïde de numéro atomique Z = 2, quelle énergie possède le niveau n = 2 ?

13. Quelle représentation de l’électron distingue la théorie quantique du modèle de Bohr ?

14. Un électron appartient à la couche de numéro principal 3. Quelle valeur peut prendre son nombre quantique principal ?

15. Pour un électron dont n=3n=3n=3, quelles valeurs de lll et quelle sous-couche correspondent à l=2l=2l=2 ?

16. Dans une sous-couche caractérisée par l=1l=1l=1, quelles valeurs peut prendre mlm_lml​ ?

17. Deux orbitales ont la même valeur de n+ln+ln+l : l’une est 3p3p3p et l’autre 4s4s4s. Laquelle la règle de Klechkowski place-t-elle en premier ?

18. Trois électrons doivent être répartis dans une sous-couche p vide, qui comporte plusieurs orbitales. Quelle répartition initiale respecte la règle de Hund ?

19. Deux électrons occupent la même orbitale et ont le même spin. Quelle contrainte fondamentale cette situation viole-t-elle ?

20. La dernière couche en cours de remplissage d’un élément correspond à n=4n=4n=4. À quelle période appartient-il ?

21. Dans la description de la configuration électronique d’un atome, quels électrons sont appelés électrons de valence ?

22. En construisant un tableau périodique, on réserve au bloc s autant de colonnes que d’électrons que peut accueillir au maximum une orbitale s. Combien de colonnes faut-il prévoir ?

23. Une sous-couche p peut accueillir au maximum six électrons. Quelle largeur cette capacité donne-t-elle au bloc p dans le tableau périodique ?

24. Un champ électrique déforme le nuage électronique d’un atome. Quelle propriété désigne la capacité de ce nuage à se déformer ?

25. On compare deux atomes : X est petit et très électronégatif, tandis que Y est plus grand et moins électronégatif. Lequel est le plus polarisable et comment le qualifie-t-on ?

26. Dans une réaction, l’espèce A capte des électrons et l’espèce B en cède. Quel est le rôle de chacune ?

27. Un atome neutre capte deux électrons au cours d’une réaction. Quel degré d’oxydation correspond à ce changement ?

28. Deux nucléides ont respectivement Z=8,A=16Z=8, A=16Z=8,A=16 et Z=8,A=18Z=8, A=18Z=8,A=18. Quelle conclusion décrit correctement leur identité ?

29. Dans le tableau périodique, un élément se trouve en colonne 16. À quelle famille appartient-il ?

30. Un atome d’hydrogène reçoit assez d’énergie pour que son électron soit arraché et éloigné de l’atome. Quel état est alors atteint et quelle espèce se forme ?

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2. Un nucléide possède 12 protons et 13 neutrons. Quelles sont ses valeurs de $Z$ et de $A$ ?

9. Un photon de longueur d’onde $\lambda=600\ \mathrm{nm}$ est considéré. Quelle relation permet de déterminer son énergie ?

15. Pour un électron dont $n=3$ , quelles valeurs de $l$ et quelle sous-couche correspondent à $l=2$ ?

16. Dans une sous-couche caractérisée par $l=1$ , quelles valeurs peut prendre $m_l$ ?

17. Deux orbitales ont la même valeur de $n+l$ : l’une est $3p$ et l’autre $4s$ . Laquelle la règle de Klechkowski place-t-elle en premier ?

20. La dernière couche en cours de remplissage d’un élément correspond à $n=4$ . À quelle période appartient-il ?

28. Deux nucléides ont respectivement $Z=8, A=16$ et $Z=8, A=18$ . Quelle conclusion décrit correctement leur identité ?