QCM : Constitution de la matière — 20 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle relation décrit correctement une entité chimique et une espèce chimique ?

Une entité chimique est un ensemble macroscopique, tandis qu’une espèce chimique désigne une particule isolée.
Une entité chimique est une particule microscopique, tandis qu’une espèce chimique en rassemble de nombreuses identiques.
Une entité chimique correspond à une propriété observable, tandis qu’une espèce chimique correspond à son état physique.
Une entité chimique est toujours un ion, tandis qu’une espèce chimique est toujours une molécule.

Une entité chimique est une particule microscopique, tandis qu’une espèce chimique en rassemble de nombreuses identiques.

Explication

Une entité chimique est une particule microscopique, comme un atome, une molécule ou un ion, tandis qu’une espèce chimique regroupe un très grand nombre d’entités identiques. La confusion vient de l’inversion entre la particule individuelle et l’ensemble qui la constitue.

2. Lequel de ces exemples associe correctement une espèce chimique à la nature de son entité ?

Le fer Fe est une molécule, le saccharose C12H22O11 est un ion et Na+ est un atome.
Le fer Fe est un atome, le saccharose C12H22O11 est une molécule et Na+ est un ion.
Le fer Fe est un ion, le saccharose C12H22O11 est un atome et Na+ est une molécule.
Le fer Fe est une molécule, le saccharose C12H22O11 est un atome et Na+ est un ion.

Le fer Fe est un atome, le saccharose C12H22O11 est une molécule et Na+ est un ion.

Explication

Fe représente un atome, C12H22O11 une molécule et Na+ un ion. Attribuer une charge à une formule neutre comme celle du saccharose ou traiter Na+ comme une particule neutre conduit à une classification incorrecte.

3. Quelle propriété permet de distinguer un cation d’un anion ?

Un cation est toujours neutre et un anion possède une charge positive.
Un cation porte une charge négative et un anion porte une charge positive.
Un cation porte une charge positive et un anion porte une charge négative.
Un cation contient des neutrons et un anion contient des électrons.

Un cation porte une charge positive et un anion porte une charge négative.

Explication

Un ion est une particule électriquement chargée ; une charge positive définit un cation et une charge négative définit un anion. La présence de particules subatomiques ne constitue pas le critère de distinction entre ces deux types d’ions.

4. Un composé ionique contient des ions positifs et négatifs dont les charges se compensent. Quelle propriété décrit cette situation ?

Le composé est dépourvu d’ions, car la neutralité supprime leurs charges individuelles.
Le composé est positif, car les cations déterminent la charge globale du réseau.
Le composé est négatif, car les anions attirent les charges positives environnantes.
Le composé est électriquement neutre, même si ses ions constitutifs restent chargés.

Le composé est électriquement neutre, même si ses ions constitutifs restent chargés.

Explication

L’électroneutralité signifie que la somme des charges positives et négatives du composé est nulle. Elle ne signifie pas que les ions perdent leur charge propre, contrairement à l’idée qu’un composé neutre ne contiendrait plus d’ions.

5. Pourquoi l’association des ions Na+ et Cl− dans le chlorure de sodium forme-t-elle un ensemble neutre ?

Les deux ions possèdent chacun une charge positive de même valeur.
Les deux ions deviennent des atomes neutres dès qu’ils forment le composé.
La charge positive de Na+ compense la charge négative de Cl−.
L’ion Cl− transmet sa charge négative à l’ion Na+ pendant l’association.

La charge positive de Na+ compense la charge négative de Cl−.

Explication

Dans NaCl, une charge positive portée par Na+ et une charge négative portée par Cl− se compensent, ce qui rend l’ensemble électriquement neutre. Les ions ne deviennent pas pour autant des atomes neutres et leurs charges ne sont pas transférées l’une à l’autre.

6. Quelle description correspond à la structure et à la charge d’un atome ?

Un atome possède des électrons dans son noyau et présente une charge positive globale.
Un atome possède un noyau entouré d’électrons et présente une charge électrique globale nulle.
Un atome ne possède pas de noyau et répartit ses protons dans tout son volume.
Un atome est formé d’un noyau sans électrons et présente une charge négative globale.

Un atome possède un noyau entouré d’électrons et présente une charge électrique globale nulle.

Explication

Un atome comprend un noyau autour duquel se trouvent des électrons, et l’équilibre entre charges positives et négatives le rend neutre. Une charge globale non nulle caractérise un ion, tandis que les électrons ne résident pas dans le noyau.

7. Quelle organisation des particules subatomiques est correcte dans un atome ?

Les protons et les neutrons sont dans le noyau, tandis que les électrons se trouvent autour, dans une région largement vide.
Les protons et les électrons sont dans le noyau, tandis que les neutrons occupent l’espace extérieur.
Les trois types de particules sont répartis uniformément dans tout le volume de l’atome.
Les électrons et les neutrons sont dans le noyau, tandis que les protons circulent autour de celui-ci.

Les protons et les neutrons sont dans le noyau, tandis que les électrons se trouvent autour, dans une région largement vide.

Explication

Les protons et les neutrons, appelés nucléons, constituent le noyau ; les électrons se déplacent autour de lui, avec essentiellement du vide entre les deux régions. Confondre les électrons avec les nucléons inverse la structure réelle de l’atome.

8. Quelles sont les charges électriques du proton, de l’électron et du neutron, dans cet ordre ?

qp=+e=1,6×10−19 Cq_p=+e=1,6\times10^{-19}\ \mathrm{C}, qe=0q_e=0 et qn=−e=−1,6×10−19 Cq_n=-e=-1,6\times10^{-19}\ \mathrm{C}
qp=+e=1,6×10−19 Cq_p=+e=1,6\times10^{-19}\ \mathrm{C}, qe=−e=−1,6×10−19 Cq_e=-e=-1,6\times10^{-19}\ \mathrm{C} et qn=0q_n=0
qp=0q_p=0, qe=+e=1,6×10−19 Cq_e=+e=1,6\times10^{-19}\ \mathrm{C} et qn=−e=−1,6×10−19 Cq_n=-e=-1,6\times10^{-19}\ \mathrm{C}
qp=−e=−1,6×10−19 Cq_p=-e=-1,6\times10^{-19}\ \mathrm{C}, qe=+e=1,6×10−19 Cq_e=+e=1,6\times10^{-19}\ \mathrm{C} et qn=0q_n=0

$$q_p=+e=1,6\times10^{-19}\ \mathrm{C}$$, $$q_e=-e=-1,6\times10^{-19}\ \mathrm{C}$$ et $$q_n=0$$

Explication

Le proton porte la charge élémentaire positive, l’électron porte la charge élémentaire négative et le neutron est électriquement neutre. L’erreur la plus fréquente consiste à intervertir les signes du proton et de l’électron, alors que leurs charges ont des signes opposés.

9. Un noyau possède A=23A=23 nucléons et Z=11Z=11 protons. Combien contient-il de neutrons ?

11 neutrons
23 neutrons
12 neutrons
34 neutrons

12 neutrons

Explication

Le nombre de neutrons se calcule par A−ZA-Z, soit 23−11=1223-11=12. Confondre AA et ZZ conduirait à répondre 23, alors que AA compte l’ensemble des nucléons.

10. Quelle caractéristique permet d’identifier deux noyaux comme des isotopes d’un même élément ?

Ils possèdent le même ZZ mais des nombres de neutrons différents.
Ils appartiennent à des éléments différents ayant une masse comparable.
Ils possèdent des nombres de protons et de neutrons identiques.
Ils possèdent des nombres de protons différents mais le même nombre de nucléons.

Ils possèdent le même $$Z$$ mais des nombres de neutrons différents.

Explication

Des isotopes ont le même numéro atomique ZZ, donc le même nombre de protons, mais un nombre de neutrons différent. Des éléments différents se distinguent au contraire par leur numéro atomique.

11. Quelle relation exprime la masse totale d’un atome en tenant compte du noyau et des électrons ?

matome=mnoyau+meˊlectronsm_{atome}=m_{noyau}+m_{électrons}
matome=meˊlectrons−mnoyaum_{atome}=m_{électrons}-m_{noyau}
matome=mnoyau−meˊlectronsm_{atome}=m_{noyau}-m_{électrons}
matome=mnoyau×meˊlectronsm_{atome}=m_{noyau}\times m_{électrons}

$$m_{atome}=m_{noyau}+m_{électrons}$$

Explication

La masse de l’atome est obtenue en additionnant la masse du noyau et celle des électrons. Une soustraction ou une multiplication ne représente pas cette composition des masses.

12. Comment compare-t-on l’ordre de grandeur du diamètre d’un atome à celui de son noyau ?

Le diamètre atomique est environ 1 000 fois plus petit.
Le diamètre atomique est environ 100 fois plus grand.
Les deux diamètres sont approximativement égaux.
Le diamètre atomique est environ 100 000 fois plus grand.

Le diamètre atomique est environ 100 000 fois plus grand.

Explication

Le diamètre d’un atome est de l’ordre de 10−10 m10^{-10}\,\text{m}, contre 10−15 m10^{-15}\,\text{m} pour son noyau, soit un rapport de 100 000. Un rapport de 100 ne correspond pas à ces deux ordres de grandeur.

13. Que décrit la configuration électronique d’un atome dans son état fondamental ?

La position de l’atome parmi les familles chimiques.
La masse de ses nucléons dans chaque couche électronique.
Le nombre de ses protons répartis dans le noyau.
La répartition de ses électrons dans les couches et sous-couches.

La répartition de ses électrons dans les couches et sous-couches.

Explication

La configuration électronique indique comment les électrons se répartissent dans les couches et sous-couches. Le nombre de protons est donné par ZZ et ne décrit pas cette répartition.

14. Lorsqu’un électron passe vers une couche plus éloignée du noyau, comment évolue généralement son énergie ?

Elle augmente en s’éloignant du noyau.
Elle reste identique dans toutes les couches.
Elle diminue en s’éloignant du noyau.
Elle devient nulle dans la couche externe.

Elle augmente en s’éloignant du noyau.

Explication

Les couches électroniques situées plus loin du noyau correspondent à une énergie croissante. La distance au noyau augmente donc avec les couches externes, au lieu de diminuer.

15. Quels électrons sont appelés électrons de valence ?

Ceux qui possèdent la masse la plus élevée.
Ceux qui se trouvent dans le noyau atomique.
Ceux de la dernière couche électronique remplie.
Ceux qui appartiennent à la première couche électronique.

Ceux de la dernière couche électronique remplie.

Explication

Les électrons de valence appartiennent à la couche externe, c’est-à-dire à la dernière couche électronique remplie. Les électrons du noyau sont des particules nucléaires et ne font pas partie du cortège électronique.

16. Selon quel critère les éléments sont-ils ordonnés dans la classification périodique ?

Par nombre d’électrons externes croissant.
Par numéro atomique ZZ croissant.
Par diamètre atomique croissant.
Par masse atomique décroissante.

Par numéro atomique $$Z$$ croissant.

Explication

La classification périodique ordonne les éléments selon un numéro atomique ZZ croissant. Le nombre d’électrons externes intervient dans l’organisation en familles, mais ne constitue pas le critère général de classement.

17. Quand une nouvelle période commence-t-elle dans la classification périodique ?

Lorsqu’un élément change de nombre de protons.
Lorsqu’une nouvelle couche électronique intervient.
Lorsqu’un nouveau sous-couche cesse d’être occupée.
Lorsqu’une famille chimique atteint huit éléments.

Lorsqu’une nouvelle couche électronique intervient.

Explication

Une nouvelle période débute lorsqu’une nouvelle couche électronique intervient ; la première période correspond à la couche 1 et la deuxième à la couche 2. Le changement de période ne dépend pas d’un nombre fixe d’éléments dans une famille.

18. Comment définit-on une famille chimique dans le tableau périodique ?

Elle rassemble des éléments dont les atomes possèdent le même nombre total de couches électroniques.
Elle rassemble des éléments dont les noyaux contiennent le même nombre de neutrons.
Elle rassemble des éléments dont les atomes ont le même nombre d’électrons sur leur couche externe.
Elle rassemble des éléments placés sur une même ligne et ayant une masse atomique comparable.

Elle rassemble des éléments dont les atomes ont le même nombre d’électrons sur leur couche externe.

Explication

Une famille chimique regroupe les éléments d’une même colonne lorsque leurs atomes possèdent le même nombre d’électrons sur leur couche externe. Le nombre total de couches électroniques caractérise plutôt la période, c’est-à-dire la ligne du tableau périodique.

19. Quelle propriété caractérise généralement les éléments appartenant à une même famille chimique ?

Ils ont des propriétés identiques à celles de tous les éléments situés dans leur période.
Ils réagissent comme des éléments de familles différentes lorsque leur symbole comporte une même lettre.
Ils possèdent des propriétés chimiques différentes parce qu’ils ont des masses atomiques distinctes.
Ils présentent des propriétés chimiques semblables en raison de leur organisation électronique externe.

Ils présentent des propriétés chimiques semblables en raison de leur organisation électronique externe.

Explication

Les éléments d’une même famille chimique ont des propriétés chimiques semblables, notamment parce que leur couche externe présente une organisation comparable. Des éléments de familles différentes peuvent avoir certaines ressemblances, mais cette appartenance ne garantit pas des propriétés communes.

20. Quelles associations entre familles chimiques et colonnes du tableau périodique sont correctes ?

Gaz nobles : colonne 18 ; halogènes : colonne 17 ; alcalins : colonne 1.
Gaz nobles : colonne 2 ; halogènes : colonne 1 ; alcalins : colonne 17.
Gaz nobles : colonne 1 ; halogènes : colonne 2 ; alcalins : colonne 18.
Gaz nobles : colonne 17 ; halogènes : colonne 18 ; alcalins : colonne 2.

Gaz nobles : colonne 18 ; halogènes : colonne 17 ; alcalins : colonne 1.

Explication

Les gaz nobles occupent la colonne 18, les halogènes la colonne 17 et les alcalins la colonne 1. La confusion la plus probable consiste à intervertir les gaz nobles et les halogènes, alors que ces familles se trouvent dans deux colonnes voisines mais distinctes.

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Qu'est-ce qu'une entité chimique ?

Une particule microscopique composant une espèce chimique.

De quoi est constituée une espèce chimique ?

D'un très grand nombre d'entités chimiques identiques.

Quel est un exemple d'atome cité ?

Le fer Fe.

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