QCM : Formation et répartition des éléments (11 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Concernant la spectroscopie et l’identification des éléments :

Les raies d’émission caractéristiques d’un ion peuvent servir à l’identifier.
La spectroscopie détermine la composition des étoiles en étudiant leurs seuls spectres d’émission.
L’analyse spectroscopique sert principalement à mesurer la température des étoiles.
Un spectre de raies caractéristique permet d’identifier une molécule plutôt qu’un type d’atome.
La spectroscopie étudie les spectres d’émission ou d’absorption d’une substance.

Les raies d’émission caractéristiques d’un ion peuvent servir à l’identifier. · La spectroscopie étudie les spectres d’émission ou d’absorption d’une substance.

Explication

La spectroscopie étudie les spectres d’émission et d’absorption, et les raies caractéristiques permettent d’identifier un type d’atome ou d’ion. Elle ne se limite pas aux spectres d’émission, et l’identification décrite porte sur les atomes et les ions, non sur les molécules.

2. Parmi les propositions suivantes concernant le tableau périodique, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

Les éléments y sont classés par numéro atomique croissant et selon leur configuration électronique.
Le tableau périodique a été publié par Mendeleïev en 1834, année de sa naissance.
Mendeleïev était un chimiste français à l’origine du tableau périodique.
Le classement des éléments repose sur un numéro atomique décroissant et leur configuration électronique.
Dmitri Ivanovitch Mendeleïev, chimiste russe, est à l’origine du tableau publié en 1869.

Les éléments y sont classés par numéro atomique croissant et selon leur configuration électronique. · Dmitri Ivanovitch Mendeleïev, chimiste russe, est à l’origine du tableau publié en 1869.

Explication

Le tableau périodique ordonne les éléments par numéro atomique croissant et les organise selon leur configuration électronique. Mendeleïev était un chimiste russe, et le tableau a été publié en 1869, non en 1834.

3. Une étoile massive évolue jusqu’à son explosion finale : cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

À l’explosion finale, des noyaux captent des nucléons et peuvent former de l’uranium.
La réaction triple alpha forme du carbone 12 à partir d’hélium 4 via du béryllium 8.
Lors de la supernova, les noyaux captent des électrons pour former des noyaux plus lourds.
Dans son cœur, les noyaux d’hydrogène fusionnent d’abord pour former des noyaux d’hélium.
Les fusions successives dans une étoile massive produisent des noyaux jusqu’à l’or.

À l’explosion finale, des noyaux captent des nucléons et peuvent former de l’uranium. · La réaction triple alpha forme du carbone 12 à partir d’hélium 4 via du béryllium 8. · Dans son cœur, les noyaux d’hydrogène fusionnent d’abord pour former des noyaux d’hélium.

Explication

La fusion de l’hydrogène produit de l’hélium, et la réaction triple alpha passe par le béryllium 8 pour former du carbone 12. Lors d’une supernova, les noyaux captent des nucléons et peuvent devenir des éléments lourds comme l’uranium ; les fusions stellaires vont jusqu’au fer, tandis que les électrons ne sont pas les particules captées dans le mécanisme décrit.

4. Une réaction triple alpha se déroule à la fin de vie d’une étoile : quelles propositions la caractérisent correctement ?

La température élevée permet au béryllium 8 de rencontrer un noyau d’hélium.
Elle se produit vers la fin de vie stellaire, lorsque la température atteint environ 100 MK.
Elle intervient au début de la vie de l’étoile, à une température proche de 100 MK.
Le carbone 12 obtenu par cette réaction est décrit comme un noyau très stable.
Le carbone 12 formé par cette réaction est décrit comme un noyau instable.

La température élevée permet au béryllium 8 de rencontrer un noyau d’hélium. · Elle se produit vers la fin de vie stellaire, lorsque la température atteint environ 100 MK. · Le carbone 12 obtenu par cette réaction est décrit comme un noyau très stable.

Explication

La réaction triple alpha intervient vers la fin de vie de l’étoile, autour de 100 MK, et le carbone 12 produit est très stable. La température élevée favorise la rencontre du béryllium 8 avec un noyau d’hélium ; cette réaction n’est donc pas située au début de la vie stellaire.

5. Concernant les proportions en quantité de matière des éléments dans un être humain :

Les autres éléments représentent 8 % de la quantité de matière des éléments humains.
Le carbone représente 13 % de la quantité de matière des éléments humains.
L’azote représente 13 % de la quantité de matière des éléments humains.
L’hydrogène représente 61 % de la quantité de matière des éléments humains.
L’oxygène représente 24 % de la quantité de matière des éléments humains.

Le carbone représente 13 % de la quantité de matière des éléments humains. · L’hydrogène représente 61 % de la quantité de matière des éléments humains. · L’oxygène représente 24 % de la quantité de matière des éléments humains.

Explication

L’hydrogène, l’oxygène et le carbone représentent respectivement 61 %, 24 % et 13 %. L’azote et les autres éléments comptent chacun pour 1 %, et non 13 % ou 8 %.

6. Un échantillon de césium 137 contient initialement 800 noyaux radioactifs. Quelle évolution est attendue après 60 ans ?

Après 60 ans, la population de noyaux radioactifs atteint 200.
La demi-vie étant de 30 ans, deux périodes se sont écoulées après 60 ans.
Après 60 ans, 700 noyaux radioactifs se sont désintégrés.
La demi-vie du césium 137 est de 60 ans.
Après 30 ans, la population de noyaux radioactifs est réduite à 400.

Après 60 ans, la population de noyaux radioactifs atteint 200. · La demi-vie étant de 30 ans, deux périodes se sont écoulées après 60 ans. · Après 30 ans, la population de noyaux radioactifs est réduite à 400.

Explication

La demi-vie du césium 137 est de 30 ans : après 30 ans, 800 noyaux deviennent 400, puis après 60 ans, ils deviennent 200. Deux demi-vies se sont écoulées en 60 ans, et 600 noyaux se sont désintégrés. Après 30 ans, la population est réduite à 400; la demi-vie n’est pas de 60 ans.

7. Lors de deux intervalles successifs de même durée, la population radioactive diminue d’abord de 120 noyaux, puis de 60 noyaux. Quelles propositions décrivent cette évolution ?

Pour des durées égales, la diminution du nombre de noyaux devient plus importante.
La diminution absolue est plus faible pendant le second intervalle de même durée.
La diminution du nombre de noyaux est indépendante de la durée considérée.
La décroissance exponentielle est compatible avec des pertes successives de plus en plus faibles.
La diminution du nombre de noyaux dépend de la population présente.

La diminution absolue est plus faible pendant le second intervalle de même durée. · La décroissance exponentielle est compatible avec des pertes successives de plus en plus faibles. · La diminution du nombre de noyaux dépend de la population présente.

Explication

Une décroissance exponentielle implique une diminution liée au nombre de noyaux présents et à la durée considérée; pour des durées égales, la diminution devient de plus en plus faible. Ici, la perte passe de 120 à 60 noyaux. La diminution n’est donc ni plus importante au second intervalle, ni indépendante de la population présente ou de la durée considérée.

8. Un échantillon biologique ancien contient moins de carbone 14 qu’un organisme vivant. À propos de sa datation, quelles propositions sont exactes ?

Après la mort, la cessation des échanges avec le milieu laisse le carbone 14 diminuer par désintégration.
Après deux demi-vies, il s’est écoulé 11 468 ans pour le carbone 14.
Le carbone 14 diminue dans les êtres vivants parce que les échanges de matière cessent pendant leur vie.
La demi-vie du carbone 14 est de 5 370 ans, ce qui sert de repère pour une datation.
La quantité de carbone 14 mesurée dans l’échantillon permet d’estimer approximativement la date de la mort.

Après la mort, la cessation des échanges avec le milieu laisse le carbone 14 diminuer par désintégration. · Après deux demi-vies, il s’est écoulé 11 468 ans pour le carbone 14. · La quantité de carbone 14 mesurée dans l’échantillon permet d’estimer approximativement la date de la mort.

Explication

Après la mort, les échanges de matière cessent et le carbone 14 décroît par désintégration; sa quantité permet donc une datation approximative. Sa demi-vie est de 5 734 ans, soit 11 468 ans pour deux demi-vies; 5 370 ans est une valeur erronée.

9. Dans un marais salant, l’eau de mer est concentrée avant d’être dirigée vers les bassins finaux. Concernant la cristallisation du sel :

Le vent augmente la quantité d’eau liquide et empêche la concentration de la solution.
Le rayonnement solaire favorise l’évaporation de l’eau dans les bassins finaux.
Le vent contribue à l’évaporation de l’eau dans les bassins finaux.
L’évaporation de l’eau de mer participe à la cristallisation du chlorure de sodium.
Le rayonnement solaire favorise la dissolution du sel et retarde sa cristallisation.

Le rayonnement solaire favorise l’évaporation de l’eau dans les bassins finaux. · Le vent contribue à l’évaporation de l’eau dans les bassins finaux. · L’évaporation de l’eau de mer participe à la cristallisation du chlorure de sodium.

Explication

Dans les bassins finaux, le vent et le rayonnement solaire favorisent l’évaporation, laquelle participe à la cristallisation du sel. Ils ne dissolvent pas le sel et n’augmentent pas la quantité d’eau liquide.

10. Pour obtenir des cristaux de chlorure de sodium en classe, un groupe prépare une solution dans la gamme prévue. Parmi les démarches suivantes, lesquelles sont exactes ?

Après préparation, la solution est versée dans une boîte de Pétri.
Une solution à 350 g·L⁻¹ respecte la gamme prévue pour cette expérience.
Une solution préparée à 120 g·L⁻¹ entre dans la gamme de concentrations prévue.
Le protocole prévoit de verser la solution dans un bécher avant l’évaporation.
Les cristaux s’observent avant l’évaporation de l’eau de la boîte.

Après préparation, la solution est versée dans une boîte de Pétri. · Une solution préparée à 120 g·L⁻¹ entre dans la gamme de concentrations prévue.

Explication

La gamme prévue va de 10 à 300 g·L⁻¹, donc une solution à 120 g·L⁻¹ convient, contrairement à une solution à 350 g·L⁻¹. La solution est versée dans une boîte de Pétri, puis l’eau s’évapore avant l’observation des cristaux.

11. Dans une maille cubique de halite, comment décompter les entités situées sur ses différentes positions ?

Le décompte des ions sodium aboutit à quatre ions Na⁺ par maille.
Une entité située sur une face contribue pour un quart à la maille.
Une entité au centre du cube contribue pour une entité entière à la maille.
Le décompte des ions chlorure aboutit à quatre ions Cl⁻ par maille.
Une entité située sur une arête contribue pour un quart à la maille.

Le décompte des ions sodium aboutit à quatre ions Na⁺ par maille. · Une entité au centre du cube contribue pour une entité entière à la maille. · Le décompte des ions chlorure aboutit à quatre ions Cl⁻ par maille. · Une entité située sur une arête contribue pour un quart à la maille.

Explication

Une entité au centre compte pour 1, tandis qu’une entité sur une face compte pour 1/2 et une entité sur une arête pour 1/4. Le décompte donne quatre ions Na⁺ et quatre ions Cl⁻ ; la contribution d’une face n’est donc pas un quart.

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Qu’étudie la spectroscopie ?

Les spectres d’émission ou d’absorption d’une substance.

Que permet notamment de déterminer la spectroscopie des étoiles ?

Leur composition chimique.

Comment le spectre d’émission de raies d’un atome ou d’un ion permet-il de l’identifier ?

Il possède un spectre caractéristique.

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