QCM : Constitution microscopique de la matière — 22 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle définition décrit correctement une espèce chimique ?

Une seule entité chimique portant nécessairement une charge
Un très grand nombre d’entités chimiques identiques
Un mélange de plusieurs substances de compositions différentes
Un ensemble d’atomes liés dans une molécule complexe

Un très grand nombre d’entités chimiques identiques

Explication

Une espèce chimique regroupe un très grand nombre d’entités chimiques identiques, qui peuvent être des atomes, des molécules ou des ions. Un mélange rassemble au contraire plusieurs espèces chimiques différentes.

2. Quelle distinction entre l’eau sucrée et l’eau salée est correcte ?

L’eau sucrée contient du saccharose moléculaire, tandis que l’eau salée contient des ions sodium et chlore.
Les deux solutions contiennent uniquement des molécules d’eau et des molécules de soluté neutres.
L’eau sucrée contient des ions sodium, tandis que l’eau salée contient des molécules de saccharose.
Les deux solutions contiennent du saccharose moléculaire et des ions sodium en proportions différentes.

L’eau sucrée contient du saccharose moléculaire, tandis que l’eau salée contient des ions sodium et chlore.

Explication

Dans l’eau sucrée, le saccharose reste présent sous forme de molécules, alors que le sel dissous fournit des ions sodium et chlore dans l’eau salée. La présence de molécules d’eau dans les deux solutions ne suffit donc pas à les distinguer.

3. Combien d’atomes d’or contient approximativement un lingot de masse 0,200 g0,200\ \mathrm{g}, si la masse d’un atome d’or vaut 3,5×10−25 g3,5\times10^{-25}\ \mathrm{g} ?

5,7×10235,7\times10^{23} atomes
5,7×10205,7\times10^{20} atomes
1,75×10−241,75\times10^{-24} atome
7,0×10−267,0\times10^{-26} atome

$$5,7\times10^{23}$$ atomes

Explication

Le nombre d’atomes se calcule par le rapport entre la masse du lingot et celle d’un atome : N=0,2003,5×10−25≈5,7×1023N=\frac{0,200}{3,5\times10^{-25}}\approx5,7\times10^{23}. Une multiplication ou une inversion du rapport conduirait à des résultats incompatibles avec un nombre d’atomes.

4. Quelle propriété électrique caractérise un atome ?

Il est électriquement neutre.
Il porte une charge négative nette.
Il possède une charge qui varie selon sa masse.
Il porte une charge positive nette.

Il est électriquement neutre.

Explication

Un atome est électriquement neutre, car ses charges positives et négatives se compensent. Une charge nette apparaît lorsqu’il devient un ion après un échange d’électrons.

5. Comment un ion se forme-t-il à partir d’un atome ?

L’atome change de noyau en conservant toutes ses particules.
L’atome fusionne avec une molécule sans modifier ses électrons.
L’atome gagne ou perd un ou plusieurs neutrons.
L’atome gagne ou perd un ou plusieurs électrons.

L’atome gagne ou perd un ou plusieurs électrons.

Explication

Un ion résulte du gain ou de la perte d’un ou plusieurs électrons par un atome, ce qui lui confère une charge électrique. Une modification du nombre de neutrons ne produit pas un ion.

6. Comment appelle-t-on un ion qui a gagné un ou plusieurs électrons ?

Une molécule polaire
Un cation
Un atome neutre
Un anion

Un anion

Explication

Un ion ayant gagné des électrons possède une charge négative et s’appelle un anion. Un cation est au contraire un ion positif issu d’une perte d’électrons.

7. Comment appelle-t-on un ion qui a perdu un ou plusieurs électrons ?

Un atome neutre
Un anion
Une espèce moléculaire
Un cation

Un cation

Explication

La perte d’électrons rend l’ion positif : il s’agit donc d’un cation. Un anion possède une charge négative parce qu’il a gagné des électrons.

8. Pourquoi un composé ionique est-il électriquement neutre malgré la charge de ses ions ?

Ses cations sont neutres et seuls ses anions portent une charge électrique.
Ses cations et ses anions sont présents dans des proportions qui compensent leurs charges.
Ses ions perdent leur charge lorsqu’ils se rapprochent dans le solide.
La charge du composé dépend uniquement de la masse totale de ses ions.

Ses cations et ses anions sont présents dans des proportions qui compensent leurs charges.

Explication

Un composé ionique est globalement neutre parce que les charges positives des cations compensent les charges négatives des anions. Les ions restent toutefois individuellement chargés dans le solide.

9. Quelle démarche permet d’écrire correctement la formule d’un solide ionique ?

Identifier les ions, équilibrer leurs charges, puis inscrire les indices correspondants.
Additionner les masses des ions, puis placer un coefficient devant chaque symbole.
Écrire les symboles dans l’ordre de leur découverte, puis choisir des indices égaux.
Compter les électrons de chaque ion, puis inscrire leur nombre comme coefficient.

Identifier les ions, équilibrer leurs charges, puis inscrire les indices correspondants.

Explication

La formule d’un solide ionique s’obtient en identifiant les ions et en choisissant les indices qui équilibrent leurs charges. Un indice traduit cet équilibre, tandis qu’un coefficient placé devant une formule indique un nombre d’entités.

10. Quelle description de la structure générale d’un atome est correcte ?

Des électrons centraux entourés de nucléons formant le cortège électronique
Un noyau central entouré d’électrons formant le cortège électronique
Des protons et des électrons réunis dans un noyau sans cortège électronique
Un noyau réparti dans l’atome avec des électrons présents dans les nucléons

Un noyau central entouré d’électrons formant le cortège électronique

Explication

Un atome possède un noyau autour duquel se déplacent les électrons du cortège électronique. Confondre la position centrale du noyau avec celle des électrons inverse la structure décrite.

11. Comment le diamètre du noyau se compare-t-il approximativement à celui de l’atome ?

Il est environ deux fois plus petit que celui de l’atome
Il est presque égal à celui de l’atome tout entier
Il est environ 100 000 fois plus grand que celui de l’atome
Il est environ 100 000 fois plus petit que celui de l’atome

Il est environ 100 000 fois plus petit que celui de l’atome

Explication

Le diamètre du noyau est environ 100 000 fois inférieur à celui de l’atome, tandis que le cortège électronique occupe l’essentiel du volume atomique. Dire que le noyau est plus grand inverse cette différence d’échelle.

12. Quelle valeur correspond à l’ordre de grandeur de la dimension d’un atome ?

10−10 m10^{-10}\ \mathrm{m}, soit environ 0,1 nm0,1\ \mathrm{nm}
10−12 m10^{-12}\ \mathrm{m}, soit environ 0,001 nm0,001\ \mathrm{nm}
10−6 m10^{-6}\ \mathrm{m}, soit environ 1000 nm1000\ \mathrm{nm}
10−3 m10^{-3}\ \mathrm{m}, soit environ 106 nm10^6\ \mathrm{nm}

$$10^{-10}\ \mathrm{m}$$, soit environ $$0,1\ \mathrm{nm}$$

Explication

La dimension atomique est de l’ordre de 10−10 m10^{-10}\ \mathrm{m}, ce qui correspond à 0,1 nm0,1\ \mathrm{nm} puisque 1 nm=10−9 m1\ \mathrm{nm}=10^{-9}\ \mathrm{m}. Les autres valeurs ne correspondent pas à l’échelle d’un atome.

13. Quelle répartition des charges entre les constituants de l’atome est correcte ?

Les protons sont positifs, les neutrons sont neutres et les électrons sont négatifs
Les protons sont neutres, les neutrons sont négatifs et les électrons sont positifs
Les protons sont négatifs, les neutrons sont positifs et les électrons sont neutres
Les protons et les électrons sont positifs, tandis que les neutrons sont négatifs

Les protons sont positifs, les neutrons sont neutres et les électrons sont négatifs

Explication

Les protons portent une charge positive, les neutrons n’ont pas de charge électrique et les électrons portent une charge négative. La confusion la plus courante consiste à attribuer la charge négative aux protons ou une charge aux neutrons.

14. Que représente le nombre de masse AA d’un noyau ?

La différence entre le nombre de protons et celui des neutrons
Le nombre d’électrons entourant le noyau dans le cortège électronique
Le nombre de protons du noyau, qui détermine l’élément chimique
Le nombre total de nucléons, égal à la somme des protons et des neutrons

Le nombre total de nucléons, égal à la somme des protons et des neutrons

Explication

Le nombre de masse AA compte tous les nucléons et vérifie A=Z+NA=Z+N, avec les protons et les neutrons dans le noyau. Le nombre de protons est quant à lui représenté par ZZ.

15. Que représente le numéro atomique ZZ d’un élément ?

Le nombre de neutrons obtenu après soustraction de la masse nucléaire
Le nombre d’électrons présents dans chaque isotope de l’élément
Le nombre de protons contenus dans son noyau
Le nombre total de nucléons contenus dans son noyau

Le nombre de protons contenus dans son noyau

Explication

Le numéro atomique ZZ correspond au nombre de protons du noyau et caractérise l’élément chimique. Le nombre total de nucléons est noté AA, ce qui explique la confusion entre ces deux grandeurs.

16. Un noyau possède A=31A=31 et Z=15Z=15 ; combien contient-il de neutrons ?

16 neutrons
15 neutrons
46 neutrons
31 neutrons

16 neutrons

Explication

Le nombre de neutrons se calcule par A−ZA-Z, donc 31−15=1631-15=16. La valeur 1515 correspond au nombre de protons, tandis que 3131 compte l’ensemble des nucléons.

17. Dans quelle situation deux noyaux correspondent-ils à des isotopes d’un même élément ?

Ils ont le même ZZ mais des valeurs différentes de AA
Ils ont des valeurs différentes de ZZ et la même charge nucléaire
Ils possèdent le même nombre de neutrons et le même nombre de protons
Ils ont le même AA mais des valeurs différentes de ZZ

Ils ont le même $$Z$$ mais des valeurs différentes de $$A$$

Explication

Deux isotopes possèdent le même numéro atomique ZZ, donc le même nombre de protons, mais des nombres de masse AA différents. Une différence de ZZ indique des éléments chimiques différents.

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

−1,6×10−19 C-1,6\times10^{-19}\ \mathrm{C}, +1,6×10−19 C+1,6\times10^{-19}\ \mathrm{C} et 0 C0\ \mathrm{C}
+1,6×10−19 C+1,6\times10^{-19}\ \mathrm{C}, −1,6×10−19 C-1,6\times10^{-19}\ \mathrm{C} et 0 C0\ \mathrm{C}
−1,6×10−19 C-1,6\times10^{-19}\ \mathrm{C}, 0 C0\ \mathrm{C} et +1,6×10−19 C+1,6\times10^{-19}\ \mathrm{C}
0 C0\ \mathrm{C}, +1,6×10−19 C+1,6\times10^{-19}\ \mathrm{C} et −1,6×10−19 C-1,6\times10^{-19}\ \mathrm{C}

$$-1,6\times10^{-19}\ \mathrm{C}$$, $$+1,6\times10^{-19}\ \mathrm{C}$$ et $$0\ \mathrm{C}$$

Explication

L’électron porte une charge négative, le proton une charge positive de même valeur absolue et le neutron est électriquement neutre. Inverser les charges de l’électron et du proton constitue la confusion principale.

19. Quelle relation permet d’estimer la masse d’un atome contenant AA nucléons ?

m(atome)≃A×m(eˊlectron)m(\mathrm{atome})\simeq A\times m(\mathrm{électron})
m(atome)≃(A−Z)×m(proton)m(\mathrm{atome})\simeq (A-Z)\times m(\mathrm{proton})
m(atome)≃Z×m(eˊlectron)m(\mathrm{atome})\simeq Z\times m(\mathrm{électron})
m(atome)≃A×m(nucleˊon)m(\mathrm{atome})\simeq A\times m(\mathrm{nucléon})

$$m(\mathrm{atome})\simeq A\times m(\mathrm{nucléon})$$

Explication

La masse de l’atome est approximativement celle de son noyau, car la masse des électrons est négligeable ; elle s’écrit donc m(atome)≃A×m(nucleˊon)m(\mathrm{atome})\simeq A\times m(\mathrm{nucléon}). Utiliser le nombre d’électrons ou leur masse sous-estime fortement la masse atomique.

20. Un noyau possède un numéro atomique Z=8Z=8 ; quelle est l’expression de sa charge électrique ?

Q(noyau)=Ze−1Q(\mathrm{noyau})=Ze^{-1}
Q(noyau)=−8eQ(\mathrm{noyau})=-8e
Q(noyau)=8eQ(\mathrm{noyau})=8e
Q(noyau)=8×m(nucleˊon)Q(\mathrm{noyau})=8\times m(\mathrm{nucléon})

$$Q(\mathrm{noyau})=8e$$

Explication

La charge du noyau est la somme des charges de ses ZZ protons, donc Q(noyau)=Z×e=8eQ(\mathrm{noyau})=Z\times e=8e. Le signe négatif correspondrait à une charge électronique, tandis que la masse d’un nucléon n’est pas une charge.

21. Dans l’écriture 4 H2O4\,\mathrm{H_2O}, que représentent respectivement le coefficient 4 et l’indice 2 ?

Quatre atomes d’hydrogène et deux molécules d’eau au total
Quatre molécules d’eau et deux atomes d’hydrogène par molécule
Quatre ions d’eau et deux charges portées par chaque molécule
Quatre atomes d’oxygène et deux molécules d’hydrogène par formule

Quatre molécules d’eau et deux atomes d’hydrogène par molécule

Explication

Le coefficient placé devant la formule compte les entités, tandis que l’indice précise le nombre d’atomes de l’élément concerné dans une entité. L’indice 2 ne compte donc pas les molécules d’eau, mais les atomes d’hydrogène présents dans chaque molécule.

22. Quelle interprétation correspond à l’écriture 2 CO22\,\mathrm{CO_2} ?

Deux molécules de dioxyde de carbone
Deux ions carbonate portant une charge globale
Deux atomes de carbone liés à un ion oxyde
Deux molécules de monoxyde de carbone formées séparément

Deux molécules de dioxyde de carbone

Explication

Le coefficient 2 placé devant CO2\mathrm{CO_2} indique la présence de deux molécules de dioxyde de carbone. L’indice 2 concerne le nombre d’atomes d’oxygène dans chaque molécule, mais ne transforme pas l’espèce en ion carbonate.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 52 flashcards sur Constitution microscopique de la matière.

Qu'est-ce qu'une espèce chimique ?

Un ensemble d'entités chimiques identiques comme atomes, molécules ou ions.

Quels composants contient l'eau sucrée ?

Des molécules d'eau et de saccharose.

Quels composants contient l'eau salée ?

Des molécules d'eau, des ions sodium et des ions chlore.

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Consultez la fiche de révision complète sur Constitution microscopique de la matière.

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