QCM : De l’atome à l’élément chimique (17 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Dans le modèle de l’atome, quelle organisation décrit ses constituants principaux ?

Un nuage électronique contenant le noyau et les nucléons
Un noyau autour duquel gravitent des électrons
Des électrons autour desquels gravitent des protons
Des protons et des neutrons autour des électrons

Un noyau autour duquel gravitent des électrons

Explication

L’atome comprend un noyau et des électrons qui gravitent autour de lui. Le nuage électronique ne contient pas le noyau, les protons ne gravitent pas autour des électrons et les nucléons composent le noyau.

2. Comment appelle-t-on les particules du noyau atomique, et quels sont leurs deux types ?

Les nucléons : les protons et les neutrons
Les nucléons : les protons et les électrons
Les quarks : les protons et les neutrons
Les électrons : les protons et les neutrons

Les nucléons : les protons et les neutrons

Explication

Les nucléons sont les particules du noyau et comprennent les protons et les neutrons. Les électrons ne sont pas des nucléons, tandis que les quarks sont des constituants plus élémentaires des nucléons.

3. Un atome est représenté par 6430Zn\frac{64}{30}\mathrm{Zn}. Que désignent les nombres AA et ZZ dans cette notation ?

A désigne les protons et Z les nucléons
A désigne les nucléons et Z les protons
A désigne les nucléons et Z les neutrons
A désigne les neutrons et Z les protons

A désigne les nucléons et Z les protons

Explication

Dans la notation AZX\frac{A}{Z}X, AA est le nombre de nucléons et ZZ le nombre de protons. Inverser A et Z confond leurs rôles, attribuer les neutrons à Z est erroné, et le symbole chimique est XX.

4. Un noyau contient 79 nucléons et 35 protons. Combien compte-t-il de neutrons selon la relation N=A−ZN = A - Z ?

44 neutrons
114 neutrons
−44 neutrons
35 neutrons

44 neutrons

Explication

Le nombre de neutrons se calcule par N=A−ZN = A - Z : 79−35=4479 - 35 = 44. L’addition donne 114, la soustraction inversée donne −44 et 35 correspond au nombre de protons.

5. Deux noyaux sont-ils isotopes si le premier contient 8 protons et 9 neutrons, et le second 8 protons et 10 neutrons ?

Oui, ils ont le même numéro atomique, mais des nombres de neutrons et de nucléons différents
Non, ils ont le même nombre de nucléons, mais des numéros atomiques différents
Oui, ils ont le même nombre de protons et de neutrons, mais des symboles chimiques différents
Non, ils ont des numéros atomiques différents, car leur nombre de neutrons diffère

Oui, ils ont le même numéro atomique, mais des nombres de neutrons et de nucléons différents

Explication

Des isotopes ont le même nombre de protons, donc le même numéro atomique, mais des nombres de neutrons et de nucléons différents. Dire que le numéro atomique diffère confond protons et neutrons, que le nombre de nucléons est identique néglige la différence de neutrons, et que les neutrons sont identiques contredit les données.

6. Un noyau appartient à l’un des trois isotopes naturels du carbone et contient 6 protons et 8 neutrons. Quel est cet isotope ?

Le carbone 8
Le carbone 13
Le carbone 14
Le carbone 12

Le carbone 14

Explication

Le carbone 14 possède 6 protons et 8 neutrons. Le carbone 12 a 6 neutrons et le carbone 13 en a 7 ; « carbone 8 » confond le nombre de neutrons avec celui des nucléons.

7. Comment définit-on un élément chimique ?

L’ensemble des entités chimiques ayant le même nombre de protons
L’ensemble des entités chimiques ayant le même nombre de nucléons
L’ensemble des entités chimiques ayant le même nombre de neutrons
L’ensemble des entités chimiques ayant la même charge électrique totale

L’ensemble des entités chimiques ayant le même nombre de protons

Explication

Un élément chimique rassemble les entités qui ont le même nombre de protons et se caractérise par son numéro atomique et son symbole. Le nombre de neutrons et celui de nucléons peuvent varier entre isotopes, tandis que la charge totale n’est pas le critère de définition.

8. Pour estimer la masse de 5 nucléons, quelle valeur faut-il utiliser avec la masse conventionnelle d’un nucléon ?

8,5×10−27 kg8{,}5 \times 10^{-27}\ \text{kg}
4,55×10−30 kg4{,}55 \times 10^{-30}\ \text{kg}
8,5×1027 kg8{,}5 \times 10^{27}\ \text{kg}
1,7×10−27 kg1{,}7 \times 10^{-27}\ \text{kg}

$$8{,}5 \times 10^{-27}\ \text{kg}$$

Explication

La masse estimée est 5×1,7×10−27=8,5×10−27 kg5 \times 1{,}7 \times 10^{-27}=8{,}5 \times 10^{-27}\ \text{kg}. La valeur proche de celle de cinq électrons emploie la mauvaise particule, l’exposant positif inverse l’ordre de grandeur, et la dernière valeur ne compte qu’un nucléon.

9. En négligeant les écarts entre les masses des nucléons, comment comparer la masse d’un électron à celle d’un nucléon ?

La masse de l’électron est du même ordre que celle d’un nucléon
La masse de l’électron est environ 2000 fois plus faible en valeur absolue, mais leur rapport est égal à 1
La masse de l’électron est environ 2000 fois plus petite
La masse de l’électron est environ 2000 fois plus grande

La masse de l’électron est environ 2000 fois plus petite

Explication

La masse de l’électron est environ 2000 fois plus petite que celle d’un nucléon. La dire plus grande inverse le rapport, assimiler un rapport à une différence confond deux notions, et des masses du même ordre contredisent cet écart.

10. Quelle valeur correspond à la charge élémentaire positive ?

e=−1,6×10−19 Ce=-1{,}6 \times 10^{-19}\ \text{C}
e=1,6×10−19 Ce=1{,}6 \times 10^{-19}\ \text{C}
e=1,6×10−19 kge=1{,}6 \times 10^{-19}\ \text{kg}
e=3,04×10−18 Ce=3{,}04 \times 10^{-18}\ \text{C}

$$e=1{,}6 \times 10^{-19}\ \text{C}$$

Explication

La charge élémentaire est la plus petite charge positive et vaut 1,6×10−19 C1{,}6 \times 10^{-19}\ \text{C}. La valeur négative est celle d’un électron, la valeur plus grande correspond à la charge du noyau de potassium, et le kilogramme est une unité de masse.

11. Un constituant porte une charge −1,6×10−19 C-1{,}6 \times 10^{-19}\ \text{C}. De quel constituant s’agit-il ?

D’un noyau composé de 19 protons
D’un électron
D’un proton
D’un neutron

D’un électron

Explication

Chaque électron porte la charge −e=−1,6×10−19 C-e=-1{,}6 \times 10^{-19}\ \text{C}. Le proton porte la charge opposée, le neutron est neutre, et un noyau de 19 protons porte une charge positive de 3,04×10−18 C3{,}04 \times 10^{-18}\ \text{C}.

12. Un atome neutre possède 17 protons dans son noyau. Combien d’électrons possède-t-il ?

18 électrons
16 électrons
17 électrons
Le nombre dépend du nombre de nucléons

17 électrons

Explication

Un atome neutre compte autant d’électrons que de protons : avec 17 protons, il possède 17 électrons. Les réponses 18 et 16 correspondent à un déséquilibre de charge, tandis que le nombre de nucléons ne détermine pas cette égalité.

13. Un atome contient 12 nucléons. En prenant la masse d’un nucléon égale à 1,7×10−27 kg1{,}7\times10^{-27}\ \text{kg}, quelle masse approximative obtient-on pour l’atome ?

1,7×10−27 kg1{,}7\times10^{-27}\ \text{kg}
2,04×10−26 kg2{,}04\times10^{-26}\ \text{kg}
2,04×10−25 kg2{,}04\times10^{-25}\ \text{kg}
1,9×10−26 kg1{,}9\times10^{-26}\ \text{kg}

$$2{,}04\times10^{-26}\ \text{kg}$$

Explication

La masse approximative se calcule par matome=A×mnucleˊonm_{\text{atome}}=A\times m_{\text{nucléon}}, soit 12×1,7×10−27=2,04×10−26 kg12\times1{,}7\times10^{-27}=2{,}04\times10^{-26}\ \text{kg}. La masse d’un seul nucléon oublie le facteur 12, l’addition ne suit pas la formule et la dernière valeur décale l’exposant.

14. Quels ordres de grandeur correspondent respectivement au diamètre d’un atome et à celui de son noyau ?

10−15 m10^{-15}\ \text{m} et 10−15 m10^{-15}\ \text{m}
10−10 m10^{-10}\ \text{m} et 10−10 m10^{-10}\ \text{m}
10−15 m10^{-15}\ \text{m} et 10−10 m10^{-10}\ \text{m}
10−10 m10^{-10}\ \text{m} et 10−15 m10^{-15}\ \text{m}

$$10^{-10}\ \text{m}$$ et $$10^{-15}\ \text{m}$$

Explication

Le diamètre de l’atome est de l’ordre de 10−10 m10^{-10}\ \text{m}, contre 10−15 m10^{-15}\ \text{m} pour son noyau. Inverser ces valeurs échange atome et noyau ; attribuer la même échelle aux deux efface leur différence de taille.

15. Dans un modèle, le diamètre d’un atome vaut 10−10 m10^{-10}\ \text{m} et celui de son noyau 10−15 m10^{-15}\ \text{m}. Combien de fois le diamètre de l’atome est-il plus grand ?

100 fois
0,00001 fois
10 000 fois
100 000 fois

100 000 fois

Explication

Le rapport vaut 10−1010−15=105\frac{10^{-10}}{10^{-15}}=10^5, soit 100 000 : l’atome a donc un diamètre 100 000 fois supérieur à celui du noyau. La valeur 0,00001 inverse le rapport ; 10 000 et 100 proviennent d’une mauvaise gestion des puissances.

16. Un atome de magnésium devient un ion après une transformation qui ne touche pas son noyau. Quelle modification peut expliquer cette formation ?

Il a perdu ou gagné un ou plusieurs protons.
Il a perdu ou gagné un ou plusieurs neutrons.
Il a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons.
Il s’est associé à un autre atome pour former une molécule.

Il a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons.

Explication

Un ion monoatomique résulte de la perte ou du gain d’électrons, sans modification du noyau. Modifier les protons ou les neutrons toucherait le noyau, tandis qu’une association d’atomes ne décrit pas la formation d’un ion monoatomique.

17. Un atome neutre de fluor gagne un électron. Quelle charge porte l’ion formé ?

Une charge nulle, car il reste un atome neutre.
Une charge positive, car il devient un cation.
Une charge positive, car il devient un anion.
Une charge négative, car il devient un anion.

Une charge négative, car il devient un anion.

Explication

Un atome qui gagne un ou plusieurs électrons devient un anion chargé négativement. Une charge positive correspond à la perte d’électrons; le gain d’un électron ne conserve pas la neutralité.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 44 flashcards sur De l’atome à l’élément chimique.

De quoi un atome est-il constitué ?

D’un noyau autour duquel gravitent des électrons.

Quelles particules constituent le noyau d’un atome ?

Les nucléons.

Quelles particules composent les nucléons ?

Les protons et les neutrons.

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