QCM : De l’atome aux tests d’ions (31 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle expression permet d’estimer la masse d’un atome de nombre de nucléons AA ?

matome=A×mum_{atome}=A\times m_u, avec mu=1,67×10−27 kgm_u=1,67\times10^{-27}\ \mathrm{kg}
matome=mu÷Am_{atome}=m_u\div A, avec mu=1,67×10−27 kgm_u=1,67\times10^{-27}\ \mathrm{kg}
matome=Z×mum_{atome}=Z\times m_u, avec mu=1,67×10−27 kgm_u=1,67\times10^{-27}\ \mathrm{kg}
matome=A÷mum_{atome}=A\div m_u, avec mu=1,67×10−27 kgm_u=1,67\times10^{-27}\ \mathrm{kg}

$$m_{atome}=A\times m_u$$, avec $$m_u=1,67\times10^{-27}\ \mathrm{kg}$$

Explication

La masse atomique est approximée par A×muA\times m_u, car la masse des électrons est négligée devant celle des nucléons. Utiliser ZZ compterait seulement les protons et ne représenterait pas tous les nucléons.

2. À quelle condition deux noyaux sont-ils isotopes ?

Ils possèdent des nombres différents de protons et de nucléons identiques
Ils possèdent le même nombre de neutrons et des nombres de protons différents
Ils possèdent le même nombre de nucléons et la même charge nucléaire
Ils possèdent le même nombre de protons et des nombres de neutrons différents

Ils possèdent le même nombre de protons et des nombres de neutrons différents

Explication

Des isotopes correspondent à des noyaux ayant le même nombre de protons ZZ, mais des nombres de neutrons différents. Des noyaux qui diffèrent par leur nombre de protons appartiennent à des éléments chimiques différents.

3. Quelle distinction entre un cation et un anion est correcte ?

Un cation contient davantage de neutrons et un anion davantage de protons
Un cation est neutre tandis qu’un anion possède une charge positive
Un cation résulte d’un gain d’électrons et un anion d’une perte d’électrons
Un cation résulte d’une perte d’électrons et un anion d’un gain d’électrons

Un cation résulte d’une perte d’électrons et un anion d’un gain d’électrons

Explication

La perte d’électrons laisse une charge positive et forme un cation, tandis que le gain d’électrons apporte une charge négative et forme un anion. Le nombre de neutrons ne définit pas ces deux catégories.

4. Quelle association décrit correctement la nature des espèces chimiques suivantes ?

L’eau est moléculaire, le cuivre ionique et le sel atomique
L’eau est atomique, le cuivre ionique et le sel moléculaire
L’eau est moléculaire, le cuivre atomique et le sel ionique
L’eau est ionique, le cuivre moléculaire et le sel atomique

L’eau est moléculaire, le cuivre atomique et le sel ionique

Explication

L’eau est constituée de molécules H₂O, le cuivre d’atomes Cu et le sel de cuisine d’ions. Confondre ces catégories revient à attribuer à chaque substance un type d’entités qui ne la constitue pas.

5. Quel réactif faut-il ajouter pour mettre en évidence des ions sulfate par formation d’un précipité blanc ?

Des ions baryum, afin de former du sulfate de baryum
De la soude, afin de former de l’hydroxyde de zinc
Des ions argent, afin de former du chlorure d’argent
Des ions fer(III), afin de former un précipité rouille

Des ions baryum, afin de former du sulfate de baryum

Explication

Les ions sulfate réagissent avec Ba²⁺ pour former le précipité blanc de BaSO₄. Les ions argent servent notamment à identifier les chlorures et les phosphates, tandis que la soude permet d’observer des hydroxydes métalliques.

6. Comment se comparent les rayons d’un atome et de son noyau ?

Le rayon atomique est d’environ 10−10 m10^{-10}\ \mathrm{m} et le rayon nucléaire d’environ 10−15 m10^{-15}\ \mathrm{m}
Les deux rayons sont proches de 10−15 m10^{-15}\ \mathrm{m} parce que le noyau contient les nucléons
Les deux rayons sont proches de 10−10 m10^{-10}\ \mathrm{m} dans un même atome
Le rayon atomique est d’environ 10−15 m10^{-15}\ \mathrm{m} et le rayon nucléaire d’environ 10−10 m10^{-10}\ \mathrm{m}

Le rayon atomique est d’environ $$10^{-10}\ \mathrm{m}$$ et le rayon nucléaire d’environ $$10^{-15}\ \mathrm{m}$$

Explication

Un atome possède un rayon de l’ordre de 10−10 m10^{-10}\ \mathrm{m}, tandis que son noyau a un rayon de l’ordre de 10−15 m10^{-15}\ \mathrm{m}. Le noyau est donc beaucoup plus petit que l’atome qui l’entoure.

7. Un ion porte une charge de −3e-3e. Quelle est sa charge électrique en coulombs, avec e=1,60×10−19 Ce=1{,}60\times10^{-19}\ \mathrm{C} ?

+4,80×10−19 C+4{,}80\times10^{-19}\ \mathrm{C}
+1,60×10−19 C+1{,}60\times10^{-19}\ \mathrm{C}
−1,60×10−19 C-1{,}60\times10^{-19}\ \mathrm{C}
−4,80×10−19 C-4{,}80\times10^{-19}\ \mathrm{C}

$$-4{,}80\times10^{-19}\ \mathrm{C}$$

Explication

La charge vaut trois fois la charge élémentaire avec un signe négatif, soit −3×1,60×10−19=−4,80×10−19 C-3\times1{,}60\times10^{-19}=-4{,}80\times10^{-19}\ \mathrm{C}. L’exposant −3-3 indique un nombre de charges élémentaires et non une charge exprimée directement en coulombs.

8. Qu’est-ce qui caractérise une période du tableau périodique ?

Une colonne où les atomes possèdent le même nombre d’électrons de valence
Une ligne où les éléments ont le même numéro atomique
Une colonne où les éléments possèdent la même masse atomique
Une ligne où une nouvelle couche intervient dans le remplissage électronique

Une ligne où une nouvelle couche intervient dans le remplissage électronique

Explication

Une période est une ligne du tableau périodique, et une nouvelle période commence lorsqu’une nouvelle couche d’énergie participe au remplissage électronique. Le regroupement en colonne correspond plutôt à une famille chimique.

9. Selon quel critère les éléments chimiques sont-ils rangés dans le tableau périodique ?

Selon le nombre croissant de leurs électrons de valence
Selon leur numéro atomique Z croissant
Selon leur masse atomique croissante
Selon leur nombre croissant de couches électroniques

Selon leur numéro atomique Z croissant

Explication

Le tableau périodique classe les éléments par numéro atomique Z croissant. Le nombre d’électrons de valence sert plutôt à regrouper certains éléments dans une même famille.

10. Qu’est-ce que l’ordre de grandeur d’une quantité physique ?

Le nombre de chiffres significatifs présents dans sa mesure
Le coefficient compris entre 1 et 10 dans sa notation scientifique
La puissance de dix la plus proche de cette quantité, avec son unité
La puissance de dix correspondant à son nombre de chiffres décimaux

La puissance de dix la plus proche de cette quantité, avec son unité

Explication

L’ordre de grandeur est la puissance de dix qui fournit l’approximation la plus proche de la quantité, accompagnée du symbole de l’unité. Le coefficient compris entre 1 et 10 appartient à la notation scientifique, mais ne constitue pas à lui seul l’ordre de grandeur.

11. Quelle affirmation distingue correctement l’hélium des autres gaz nobles concernant les électrons de valence ?

L’hélium et les autres gaz nobles en possèdent généralement 8
L’hélium et les autres gaz nobles en possèdent généralement 2
L’hélium en possède 8, tandis que les autres gaz nobles en possèdent généralement 2
L’hélium en possède 2, tandis que les autres gaz nobles en possèdent généralement 8

L’hélium en possède 2, tandis que les autres gaz nobles en possèdent généralement 8

Explication

Les gaz nobles se trouvent dans la 18e colonne et possèdent généralement 8 électrons de valence, tandis que l’hélium en possède 2. Cette différence s’explique par le remplissage de la première couche électronique.

12. Dans le nombre 0,004500{,}00450, quels chiffres sont significatifs ?

Tous les chiffres écrits dans le nombre
Le 4 et le 5, mais pas le 0 final
Les zéros initiaux, le 4 et le 5
Les chiffres 4, 5 et 0 final

Les chiffres 4, 5 et 0 final

Explication

Les zéros placés avant le premier chiffre non nul ne sont pas significatifs, tandis que les chiffres suivants le sont, y compris le zéro final écrit après la virgule. Ainsi, 0,004500{,}00450 comporte trois chiffres significatifs : 4, 5 et 0.

13. Pour quels atomes la règle du duet décrit-elle l’évolution vers une couche externe stable ?

Les atomes dont le numéro atomique Z est inférieur ou égal à 2
Les atomes situés dans la 18e colonne du tableau périodique
Les atomes dont le numéro atomique Z est supérieur ou égal à 5
Les atomes possédant déjà huit électrons sur leur couche externe

Les atomes dont le numéro atomique Z est inférieur ou égal à 2

Explication

La règle du duet concerne les atomes de numéro atomique Z inférieur ou égal à 2 et décrit une couche externe contenant 2 électrons. Pour les atomes de numéro atomique supérieur ou égal à 5, c’est la règle de l’octet qui s’applique.

14. Dans un atome électriquement neutre, quelle relation existe entre les protons et les électrons ?

Leur nombre est égal, car leurs charges opposées se compensent
Le nombre de protons dépasse celui des électrons dans une enveloppe stable
Leur nombre varie selon la masse du noyau et la nature de l’atome
Le nombre d’électrons dépasse celui des protons pour neutraliser le noyau

Leur nombre est égal, car leurs charges opposées se compensent

Explication

La neutralité électrique résulte de l’égalité entre les nombres de protons et d’électrons, dont les charges sont opposées. Un ion peut en revanche présenter un déséquilibre entre ces deux nombres.

15. Quelle caractéristique définit une famille chimique dans le tableau périodique ?

Elle regroupe des éléments placés dans une même ligne et possédant le même nombre de couches électroniques
Elle rassemble des éléments dont les atomes ont la même masse et le même nombre de protons
Elle réunit des éléments ayant des numéros atomiques consécutifs dans une période
Elle regroupe des éléments placés dans une même colonne et possédant le même nombre d’électrons de valence

Elle regroupe des éléments placés dans une même colonne et possédant le même nombre d’électrons de valence

Explication

Une famille chimique regroupe les éléments d’une même colonne dont les atomes possèdent le même nombre d’électrons de valence. Une ligne du tableau correspond à une période et non à une famille.

16. Qu’est-ce qu’une espèce chimique ?

Une combinaison de noyaux semblables entourés d’électrons différents
Un ensemble d’atomes différents réunis dans un même matériau
Une collection d’entités chimiques identiques en très grand nombre
Une particule isolée possédant une charge électrique mesurable

Une collection d’entités chimiques identiques en très grand nombre

Explication

Une espèce chimique regroupe un très grand nombre d’entités chimiques identiques. Un matériau peut contenir plusieurs espèces et ne se réduit donc pas nécessairement à un seul type d’atome.

17. Quels électrons correspondent aux électrons de valence d’un atome ?

Les électrons répartis dans toutes les couches internes de l’atome
Les électrons qui appartiennent à la sous-couche ayant la plus grande capacité
Les électrons de la couche associée au plus grand nombre quantique n
Les électrons de la couche associée au plus petit nombre quantique n

Les électrons de la couche associée au plus grand nombre quantique n

Explication

Les électrons de valence occupent la dernière couche énergétique, caractérisée par le plus grand nombre quantique n. Les électrons internes se trouvent dans les couches inférieures et ne sont donc pas des électrons de valence.

18. Un atome de numéro atomique Z=8Z=8 tend-il vers une couche externe contenant combien d’électrons selon la règle de l’octet ?

10 électrons
8 électrons
6 électrons
2 électrons

8 électrons

Explication

Comme Z=8Z=8 est supérieur ou égal à 5, l’atome est concerné par la règle de l’octet et évolue vers une couche externe contenant 8 électrons. La valeur de 2 électrons correspond à la règle du duet, applicable aux atomes de numéro atomique inférieur ou égal à 2.

19. Laquelle de ces écritures respecte la notation scientifique du nombre 0,000720{,}00072 ?

72×10−5 uniteˊ72\times10^{-5}\ \mathrm{ unité}
7,2×10−4 uniteˊ7{,}2\times10^{-4}\ \mathrm{ unité}
720×10−6 uniteˊ720\times10^{-6}\ \mathrm{ unité}
0,72×10−3 uniteˊ0{,}72\times10^{-3}\ \mathrm{ unité}

$$7{,}2\times10^{-4}\ \mathrm{ unité}$$

Explication

La notation scientifique exige un coefficient aa vérifiant 1≤a<101\leq a<10, ce qui est le cas de 7,2, et l’exposant correct est −4-4. Les autres écritures ont un coefficient situé hors de l’intervalle requis, même si certaines représentent la même valeur.

20. Quelle formule correspond à un composé formé de Ba²⁺ et de Cl⁻ ?

BaCl₂
Ba₂Cl₂
Ba₂Cl
BaCl

BaCl₂

Explication

Un ion baryum apporte une charge +2e+2e, qui nécessite deux ions chlorure portant chacun −e-e ; la formule est donc BaCl₂. La formule BaCl ne compenserait pas les charges, tandis que les deux autres indiquent une proportion non simplifiée ou incorrecte.

21. Pour un noyau noté ZAX^{A}_{Z}X, comment détermine-t-on le nombre de neutrons ?

On calcule N=A−ZN=A-Z, puisque AA compte tous les nucléons et ZZ les protons
On calcule N=A×ZN=A\times Z, puisque les deux nombres décrivent le noyau
On calcule N=A+ZN=A+Z, puisque les protons s’ajoutent aux nucléons
On calcule N=Z−AN=Z-A, puisque ZZ représente la masse totale du noyau

On calcule $$N=A-Z$$, puisque $$A$$ compte tous les nucléons et $$Z$$ les protons

Explication

Le nombre de neutrons est la différence entre le nombre total de nucléons et le nombre de protons, soit N=A−ZN=A-Z. Le nombre AA ne désigne donc pas les neutrons, mais l’ensemble des protons et des neutrons.

22. Une solution produit un précipité blanc avec la soude, puis ce précipité se redissout lorsque la soude est ajoutée en excès ; quel ion peut être identifié ?

L’ion fer(III), dont l’hydroxyde est vert avec la soude
L’ion zinc, dont l’hydroxyde se redissout dans l’excès de soude
L’ion magnésium, dont l’hydroxyde se redissout dans l’excès de soude
L’ion cuivre(II), dont l’hydroxyde est bleu cyan avec la soude

L’ion zinc, dont l’hydroxyde se redissout dans l’excès de soude

Explication

Les ions zinc donnent un précipité blanc avec la soude, lequel se redissout dans un excès de ce réactif. Les ions magnésium donnent aussi un précipité blanc, mais son comportement dans l’excès de soude permet de les distinguer.

23. Une solution donne un précipité jaune qui noircit à la lumière lorsqu’on lui ajoute des ions argent ; quel ion contient-elle probablement ?

L’ion sulfate, qui forme du sulfate de baryum
L’ion magnésium, qui forme de l’hydroxyde blanc
L’ion phosphate, qui forme du phosphate d’argent
L’ion chlorure, qui forme du chlorure d’argent

L’ion phosphate, qui forme du phosphate d’argent

Explication

L’ion phosphate forme avec Ag⁺ un précipité jaune d’Ag₃PO₄ qui noircit à la lumière. Le chlorure produit un précipité blanc, et le sulfate nécessite l’ajout d’ions baryum pour être identifié.

24. Quelles particules constituent le noyau atomique ?

Des protons positifs et des neutrons électriquement neutres
Des électrons négatifs et des protons électriquement neutres
Des ions positifs et des électrons liés par attraction
Des neutrons négatifs et des électrons électriquement neutres

Des protons positifs et des neutrons électriquement neutres

Explication

Le noyau est composé de nucléons : les protons, chargés positivement, et les neutrons, électriquement neutres. Les électrons appartiennent à l’environnement du noyau et ne sont pas des nucléons.

25. Quel résultat permet d’identifier la présence d’ions chlorure dans une solution après ajout d’ions argent ?

Un précipité blanc de sulfate de baryum qui reste visible
Un précipité bleu cyan d’hydroxyde de cuivre qui s’éclaircit
Un précipité jaune de phosphate d’argent qui noircit à la lumière
Un précipité blanc de chlorure d’argent qui noircit à la lumière

Un précipité blanc de chlorure d’argent qui noircit à la lumière

Explication

Les ions chlorure réagissent avec les ions argent pour produire un précipité blanc d’AgCl, sensible à la lumière. Le précipité jaune correspond aux ions phosphate, tandis que le sulfate est identifié avec des ions baryum.

26. Quelle propriété caractérise un composé ionique ?

Il possède une charge négative résultant de l’excès d’anions
Il possède une charge positive résultant de l’excès de cations
Il contient des atomes neutres qui partagent toujours leurs électrons
Il contient des cations et des anions dont les charges se compensent globalement

Il contient des cations et des anions dont les charges se compensent globalement

Explication

Un composé ionique associe des ions chargés dans des proportions qui rendent l’ensemble électriquement neutre. Cette neutralité globale ne signifie pas que chaque ion est dépourvu de charge.

27. Quelle configuration respecte l’ordre de remplissage des sous-couches pour un atome ou un ion monoatomique de numéro atomique inférieur ou égal à 18 ?

1s, puis 2p, puis 2s, puis 3p, puis 3s
1s, puis 2s, puis 2p, puis 3s, puis 3p
1s, puis 2s, puis 3s, puis 2p, puis 3p
1s, puis 3s, puis 2s, puis 2p, puis 3p

1s, puis 2s, puis 2p, puis 3s, puis 3p

Explication

Pour ces espèces, les sous-couches se remplissent progressivement dans l’ordre 1s, 2s, 2p, 3s, puis 3p. Les autres propositions inversent l’ordre énergétique de certaines sous-couches.

28. Comment se forme un ion monoatomique ?

Par la transformation du noyau d’un atome en un autre noyau
Par la perte ou le gain d’un ou plusieurs électrons par un atome
Par la modification du nombre de neutrons dans le noyau atomique
Par l’association de plusieurs atomes électriquement neutres

Par la perte ou le gain d’un ou plusieurs électrons par un atome

Explication

Un ion monoatomique résulte d’un atome qui perd ou gagne un ou plusieurs électrons, ce qui modifie sa charge électrique. Une modification du nombre de neutrons concerne un isotope et non la formation d’un ion.

29. Que met en évidence l’expérience de Rutherford avec une feuille d’or ?

Les particules alpha restent immobiles, montrant que le noyau s’étend à toute la taille de l’atome
La majorité des particules alpha est absorbée, montrant que l’atome est surtout rempli de matière
Les particules alpha sont toutes déviées, montrant que les électrons occupent tout le volume atomique
La majorité des particules alpha traverse la feuille, montrant que l’atome est surtout vide

La majorité des particules alpha traverse la feuille, montrant que l’atome est surtout vide

Explication

Rutherford observe que la plupart des particules alpha traversent la feuille d’or, ce qui révèle que l’atome est essentiellement constitué de vide. Les fortes déviations concernent une faible proportion de particules et ne signifient pas que tout le volume atomique est dense.

30. Dans la formule d’un composé ionique, comment détermine-t-on l’ordre des espèces et leurs indices ?

L’anion est écrit avant le cation et les indices indiquent les températures de fusion
Le cation est écrit avant l’anion et les indices compensent les charges
L’anion est écrit avant le cation et les indices indiquent les masses relatives
Le cation est écrit avant l’anion et les indices donnent les numéros atomiques

Le cation est écrit avant l’anion et les indices compensent les charges

Explication

La formule place le cation avant l’anion et choisit les indices pour obtenir une charge totale nulle. Le nom du composé peut présenter les espèces dans un autre ordre, mais cela ne change pas la convention de la formule.

31. Quelle structure caractérise un atome ?

Un ensemble d’ions positifs sans particules périphériques
Un noyau positif entouré d’électrons négatifs
Des électrons positifs entourant un neutron négatif
Un noyau négatif entouré de protons positifs

Un noyau positif entouré d’électrons négatifs

Explication

Un atome possède un noyau chargé positivement et des électrons chargés négativement autour de lui. Les protons se trouvent dans le noyau et les électrons ne sont pas des ions positifs.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 63 flashcards sur De l’atome aux tests d’ions.

Qu'est-ce qu'une espèce chimique ?

Une collection d’un très grand nombre d’entités chimiques identiques.

De quoi est constituée une espèce chimique moléculaire comme l'eau ?

De molécules H₂O.

Quelle est la différence entre une espèce chimique atomique et ionique ?

L'atome est une entité neutre, l'ion est chargé électriquement.

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