QCM : Composition et structure des atomes (12 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Un morceau de bois et une goutte d’eau ont-ils un point commun concernant leur constitution matérielle ?

Ils sont constitués de molécules, mais pas d’atomes.
Le bois est fait de matière, mais pas l’eau.
Ils sont constitués de matière faite d’atomes ou de molécules.
Ils sont constitués de matière seulement s’ils sont vivants.

Ils sont constitués de matière faite d’atomes ou de molécules.

Explication

Les corps vivants comme les corps non vivants sont constitués de matière, elle-même faite d’atomes ou de molécules. L’idée de réserver la matière aux êtres vivants confond matière et vie ; séparer molécules et atomes contredit leur composition ; exclure l’eau revient à confondre son état liquide avec l’absence de matière.

2. Une équipe examine trois molécules de dioxygène, notées 3O23O_2. Combien d’atomes d’oxygène compte-t-elle au total ?

Trois atomes d’oxygène.
Deux atomes d’oxygène.
Trois atomes de carbone et trois atomes d’oxygène.
Six atomes d’oxygène.

Six atomes d’oxygène.

Explication

Chaque molécule O2O_2 contient deux atomes d’oxygène ; trois molécules en contiennent donc 3×2=63\times2=6. Deux oublie de multiplier par le nombre de molécules, trois ne compte qu’un atome par molécule, et la réponse avec du carbone correspond au monoxyde de carbone.

3. Dans un échantillon d’air de 200 unités de volume, quelle répartition correspond à sa composition ?

2 unités de diazote, 42 de dioxygène et 156 d’autres gaz.
42 unités de diazote, 156 de dioxygène et 2 d’autres gaz.
156 unités de diazote, 2 de dioxygène et 42 d’autres gaz.
156 unités de diazote, 42 de dioxygène et 2 d’autres gaz.

156 unités de diazote, 42 de dioxygène et 2 d’autres gaz.

Explication

Le diazote représente 78 % de l’air, le dioxygène 21 % et les autres gaz 1 % ; sur 200 unités, cela donne 156, 42 et 2. L’inversion échange les deux gaz principaux, tandis que les deux autres erreurs attribuent à un gaz principal la part de 1 %.

4. Lorsqu’on compare les constituants de l’air, quelle hiérarchie des proportions faut-il retenir ?

Le dioxygène est majoritaire, puis vient le diazote, et les autres gaz sont minoritaires.
Les autres gaz sont majoritaires, puis vient le dioxygène, et le diazote est minoritaire.
Le diazote est majoritaire, puis vient le dioxygène, et les autres gaz sont minoritaires.
Le diazote est majoritaire, puis viennent les autres gaz, et le dioxygène est minoritaire.

Le diazote est majoritaire, puis vient le dioxygène, et les autres gaz sont minoritaires.

Explication

Avec 78 % de diazote, 21 % de dioxygène et 1 % d’autres gaz, le diazote est le constituant principal et les autres gaz représentent la plus petite part. L’inversion place à tort le dioxygène en tête, tandis que les réponses attribuant la part intermédiaire ou dominante aux autres gaz confondent leurs proportions.

5. Quelle description rend compte de la composition d’un atome ?

Un noyau positif contenant des protons et des neutrons, entouré d’électrons négatifs
Un noyau positif contenant des électrons et des neutrons, entouré de protons négatifs
Un noyau positif contenant des protons et des neutrons positifs, entouré d’électrons négatifs
Un noyau négatif contenant des protons et des neutrons, entouré d’électrons positifs

Un noyau positif contenant des protons et des neutrons, entouré d’électrons négatifs

Explication

Le noyau est positif car il contient des protons positifs et des neutrons neutres, tandis que les électrons négatifs l’entourent. Un noyau négatif inverse sa charge, des neutrons positifs leur attribuent une charge erronée et des protons autour du noyau inversent leur emplacement.

6. Un atome possède 8 protons dans son noyau et ne porte aucune charge électrique globale. Combien d’électrons possède-t-il ?

8 électrons
9 électrons
Un nombre d’électrons égal à la différence entre neutrons et protons
8 neutrons

8 électrons

Explication

La neutralité électrique exige que le nombre d’électrons égale celui des protons, soit 8 ici. Les neutrons sont neutres et ne déterminent pas l’équilibre électrique; un électron supplémentaire créerait une charge négative, et la différence entre neutrons et protons n’est pas la règle.

7. Dans la classification périodique, un élément est repéré par le nombre 17 qui indique son nombre de protons. Quelle grandeur ce nombre représente-t-il ?

Le nombre de nucléons du noyau
Le nombre d’électrons d’un ion
Le nombre de neutrons du noyau
Le numéro atomique

Le numéro atomique

Explication

Le numéro atomique correspond au nombre de protons de l’atome; le nombre 17 indique donc son numéro atomique. Le nombre de nucléons inclut aussi les neutrons, le nombre de neutrons est une autre grandeur, et les électrons d’un ion ne sont pas définis par cette valeur seule.

8. Sur un schéma, une élève remarque une région vide entre le noyau et les électrons et qualifie l’atome de lacunaire. Quelle caractéristique justifie ce terme ?

La présence de vide à l’intérieur des protons
La présence de vide entre le noyau et les électrons
L’égalité des nombres de protons et d’électrons
L’absence de noyau dans certaines régions de l’atome

La présence de vide entre le noyau et les électrons

Explication

La structure lacunaire désigne le vide situé entre le noyau et les électrons. L’absence de noyau ne décrit pas cette structure, l’égalité des charges définit la neutralité, et le vide interne aux protons n’est pas l’idée visée.

9. Un noyau contient 14 protons; quelle valeur attribue-t-on à son numéro atomique ZZ ?

ZZ est le nombre d’électrons du noyau
Z=14Z = 14
Z=NZ = N, le nombre de neutrons
Z=AZ = A, le nombre total de nucléons

$$Z = 14$$

Explication

Le numéro atomique ZZ est égal au nombre de protons, donc Z=14Z = 14. Le nombre total de nucléons est AA, le nombre de neutrons est distinct de ZZ, et les électrons ne se trouvent pas dans le noyau.

10. Un noyau contient 9 protons et 10 neutrons. Quelle valeur correspond à son nombre de nucléons AA ?

19 nucléons
28 nucléons
1 nucléon
9 nucléons

19 nucléons

Explication

Le nombre de nucléons est la somme des protons et des neutrons : A=9+10=19A = 9 + 10 = 19. La valeur 9 ne compte que les protons, 1 résulte d’une soustraction, et 28 ajoute à tort les électrons.

11. Pour un noyau de sodium dont le nombre de nucléons est 23 et le numéro atomique 11, quelle notation place correctement ces deux nombres autour du symbole Na ?

23Na^{23}\mathrm{Na}
2311Na^{11}_{23}\mathrm{Na}
1123Na^{23}_{11}\mathrm{Na}
2311Na_{23}^{11}\mathrm{Na}

$$^{23}_{11}\mathrm{Na}$$

Explication

La notation place le nombre de nucléons AA en exposant à gauche et le numéro atomique ZZ en indice à gauche, d’où 1123Na^{23}_{11}\mathrm{Na}. L’écriture inversée échange A et Z, l’autre disposition place également les valeurs à l’envers, et la notation sans indice omet Z.

12. Un atome a un nombre de nucléons A=31A=31 et un numéro atomique Z=15Z=15. Combien son noyau contient-il de neutrons ?

16 neutrons
46 neutrons
−16 neutrons
31 neutrons

16 neutrons

Explication

Le nombre de neutrons se calcule par N=A−ZN = A - Z, donc N=31−15=16N = 31 - 15 = 16. Prendre A seul inclut les protons, additionner A et Z applique la mauvaise opération, et inverser la soustraction donne une valeur négative.

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De quoi une molécule est-elle constituée ?

D’un assemblage d’atomes.

Quels constituants composent la matière des corps vivants et non vivants ?

Des atomes ou des molécules.

Quel pourcentage de diazote compose l’air ?

78 %.

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