QCM : Introduction à la chimie du vivant — 26 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle capacité caractérise l’état organique appelé la vie ?

La mobilité, la coloration et l’absorption de chaleur
La croissance, la locomotion et la production de lumière
La reproduction, le métabolisme et la réaction aux stimuli
La digestion, la respiration et la formation de minéraux

La reproduction, le métabolisme et la réaction aux stimuli

Explication

La vie se définit par la capacité de se reproduire, de réaliser un métabolisme et de réagir aux stimuli. La croissance ou la locomotion peuvent concerner certains êtres vivants, mais elles ne constituent pas les trois critères retenus ici.

2. Quelle composition correspond généralement à celle d’une cellule vivante ?

60 à 90 % de protéines, des glucides simples, des métaux et de l’ADN
Une faible quantité d’eau, des polysaccharides, des gaz et des acides minéraux
10 à 20 % d’eau, des sels minéraux, des lipides et de l’ARN
60 à 90 % d’eau, des macromolécules, des métabolites et de l’ADN

60 à 90 % d’eau, des macromolécules, des métabolites et de l’ADN

Explication

Une cellule contient généralement 60 à 90 % d’eau, ainsi que des protéines, des lipides, des polysaccharides, des métabolites et de l’ADN. Une forte proportion de protéines ou une faible quantité d’eau ne correspond pas à la composition générale indiquée.

3. Quelle conclusion Pasteur a-t-il établie à la fin du XIXe siècle concernant la génération spontanée ?

Les êtres vivants apparaissent lorsque l’air contient assez de vapeur d’eau
La vie apparaît lorsque la matière inerte reçoit suffisamment de chaleur
Les premiers organismes se forment à partir de molécules minérales complexes
Toute forme de vie provient d’une vie préexistante

Toute forme de vie provient d’une vie préexistante

Explication

Pasteur a réfuté la génération spontanée en montrant que la vie ne provient pas directement de matière inerte, mais d’une vie préexistante. L’idée d’une apparition depuis la matière inerte correspond précisément à l’hypothèse qu’il a rejetée.

4. Comment définir un atome ?

Un ensemble de molécules liées par des interactions chimiques
La plus petite quantité de matière possédant une charge électrique
La plus petite partie d’un corps simple pouvant se combiner chimiquement
Une particule constituée de plusieurs noyaux entourés d’électrons

La plus petite partie d’un corps simple pouvant se combiner chimiquement

Explication

Un atome est la plus petite partie d’un corps simple qui peut se combiner chimiquement avec une autre. Une molécule est un assemblage d’atomes, tandis que la charge électrique n’est pas le critère définissant un atome.

5. Dans un atome, où se trouvent les protons, les neutrons et les électrons ?

Protons et neutrons dans le noyau, électrons autour du noyau
Les trois particules sont réparties dans les anneaux électroniques
Électrons et neutrons dans le noyau, protons autour du noyau
Protons et électrons dans le noyau, neutrons autour du noyau

Protons et neutrons dans le noyau, électrons autour du noyau

Explication

Le noyau contient les protons et les neutrons, tandis que les électrons se trouvent autour du noyau. La confusion vient souvent de l’attribution des électrons au noyau, alors qu’ils occupent la région électronique périphérique.

6. Un noyau possède 8 protons et 10 neutrons : quels sont son numéro atomique et son nombre de masse ?

Numéro atomique 18 et nombre de masse 8
Numéro atomique 8 et nombre de masse 18
Numéro atomique 10 et nombre de masse 18
Numéro atomique 8 et nombre de masse 10

Numéro atomique 8 et nombre de masse 18

Explication

Le numéro atomique est égal au nombre de protons, soit 8, tandis que le nombre de masse additionne protons et neutrons, soit 8+10=188 + 10 = 18. Le nombre de neutrons seul ne détermine donc pas le numéro atomique.

7. Qu’est-ce qu’un ion ?

Une molécule formée par l’association de deux atomes neutres
Un atome dont le noyau contient davantage de neutrons que de protons
Une particule dont le nombre de protons a changé après une réaction
Un atome ou une molécule ayant perdu ou gagné des électrons

Un atome ou une molécule ayant perdu ou gagné des électrons

Explication

Un ion est un atome ou une molécule qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons. Une modification du nombre de protons transforme l’élément chimique, tandis qu’un changement du nombre de neutrons produit un isotope.

8. Que se passe-t-il lorsque l’atome de sodium perd un électron ?

Il devient un ion sodium positif selon Na→Na++1 e−\mathrm{Na \rightarrow Na^+ + 1\,e^-}
Il devient un proton libre selon Na→Na++p+\mathrm{Na \rightarrow Na^+ + p^+}
Il devient un ion sodium négatif selon Na+1 e−→Na−\mathrm{Na + 1\,e^- \rightarrow Na^-}
Il devient un neutron supplémentaire selon Na→Na+n\mathrm{Na \rightarrow Na + n}

Il devient un ion sodium positif selon $$\mathrm{Na \rightarrow Na^+ + 1\,e^-}$$

Explication

La perte d’un électron laisse au sodium une charge positive et produit l’ion Na+\mathrm{Na^+}. Le gain d’un électron formerait au contraire un anion négatif, tandis que les transformations impliquant des neutrons ou des protons ne décrivent pas cette ionisation.

9. Combien d’entités contient une mole ?

Environ 6,02×10126{,}02 \times 10^{12} entités
Environ 6,02×10236{,}02 \times 10^{23} entités
Environ 9,81×1069{,}81 \times 10^{6} entités
Environ 3,01×10233{,}01 \times 10^{23} entités

Environ $$6{,}02 \times 10^{23}$$ entités

Explication

Une mole contient environ 6,02×10236{,}02 \times 10^{23} entités, qu’il s’agisse d’atomes, de molécules ou d’ions. Les autres valeurs ne correspondent pas à la constante utilisée pour relier une mole au nombre d’entités.

10. Quel mécanisme caractérise une liaison covalente entre deux atomes ?

Les atomes se repoussent après avoir acquis des charges de même signe
Les ions s’attirent après un transfert d’électrons entre deux atomes
Les atomes mettent en commun des électrons pour compléter leur couche externe
Les noyaux partagent des protons pour stabiliser leurs charges électriques

Les atomes mettent en commun des électrons pour compléter leur couche externe

Explication

Une liaison covalente repose sur la mise en commun d’électrons afin de compléter la couche électronique externe des atomes. La liaison ionique, contrairement à elle, implique l’attraction électrostatique d’ions de charges opposées.

11. Quelle interaction explique la cohésion du chlorure de sodium entre les ions Na+ et Cl− ?

L’équilibre des attractions et répulsions électrostatiques entre ions opposés
La mise en commun de protons entre les noyaux des deux éléments
L’attraction entre deux atomes neutres ayant des couches externes incomplètes
Le partage d’une paire d’électrons entre les deux ions du cristal

L’équilibre des attractions et répulsions électrostatiques entre ions opposés

Explication

Dans le chlorure de sodium, la liaison ionique résulte de l’équilibre des forces électrostatiques entre Na+ et Cl−. Le partage d’électrons caractérise une liaison covalente, pas cette interaction ionique.

12. Combien de liaisons peuvent respectivement former le carbone, l’hydrogène, l’oxygène et l’azote dans les molécules du vivant ?

Deux, une, quatre et trois
Quatre, une, deux et trois
Trois, une, deux et quatre
Quatre, deux, une et trois

Quatre, une, deux et trois

Explication

Le carbone, l’hydrogène, l’oxygène et l’azote peuvent respectivement former 4, 1, 2 et 3 liaisons. La confusion la plus fréquente consiste à attribuer à l’oxygène une seule liaison au lieu de deux.

13. Quelle liste regroupe les quatre grandes familles de molécules du vivant ?

Les glucides, les vitamines, les protéines et les sels minéraux
Les protéines, les acides aminés, les glucides et les nucléotides
Les glucides, les lipides, les protéines et les acides nucléiques
Les lipides, les enzymes, les hormones et les acides nucléiques

Les glucides, les lipides, les protéines et les acides nucléiques

Explication

Les quatre grandes familles sont les glucides, les lipides, les protéines et les acides nucléiques, qui comprennent l’ADN et l’ARN. Les vitamines et les sels minéraux ne constituent pas l’une de ces quatre familles.

14. Quelle comparaison entre CH4 et CO2 décrit correctement l’état d’oxydation du carbone ?

Le carbone de CH4 et celui de CO2 sont oxydés, car chaque formule contient un atome de carbone
Le carbone de CH4 et celui de CO2 sont réduits, car ils sont tous deux liés à des éléments différents
Le carbone de CH4 est oxydé et pauvre en électrons, tandis que celui de CO2 est réduit et riche en électrons
Le carbone de CH4 est réduit et riche en électrons, tandis que celui de CO2 est oxydé et pauvre en électrons

Le carbone de CH4 est réduit et riche en électrons, tandis que celui de CO2 est oxydé et pauvre en électrons

Explication

Dans CH4, le carbone est réduit et riche en électrons, tandis que dans CO2 il est oxydé et pauvre en électrons. La présence d’un même élément dans les deux molécules ne signifie donc pas que son état électronique est identique.

15. Lorsqu’une molécule gagne plusieurs électrons au cours d’une réaction, comment cette transformation est-elle appelée ?

Une oxydation
Une ionisation
Une solvatation
Une réduction

Une réduction

Explication

Une réduction correspond au gain d’un ou plusieurs électrons par une molécule. L’oxydation désigne au contraire une perte d’électrons, et non leur acquisition.

16. Quel changement électronique définit une oxydation ?

La perte d’un ou plusieurs électrons par une molécule
Le gain d’un ou plusieurs électrons par une molécule
Le partage d’électrons entre deux atomes neutres
La formation d’une liaison hydrogène avec une molécule voisine

La perte d’un ou plusieurs électrons par une molécule

Explication

Une oxydation est une réaction au cours de laquelle une molécule perd un ou plusieurs électrons. Le gain d’électrons correspond à une réduction, tandis que le partage d’électrons décrit une liaison covalente.

17. Quelle propriété structurale et électrique caractérise la molécule d’eau H2O ?

Elle possède une structure plane et présente une répartition uniforme des charges
Elle possède une structure linéaire et ne présente aucune séparation de charges
Elle possède une structure cyclique et porte une charge électrique globale positive
Elle possède une structure pyramidale et constitue un dipôle électrique

Elle possède une structure pyramidale et constitue un dipôle électrique

Explication

La molécule H2O possède une structure pyramidale et constitue un dipôle électrique, car ses charges sont réparties de manière dissymétrique. Une molécule non polaire ne présente pas cette organisation de charges séparées.

18. Comment se forme une liaison hydrogène entre deux molécules d’eau ?

L’oxygène partiellement positif d’une molécule est attiré par l’hydrogène neutre d’une autre
Les deux oxygènes se repoussent en raison de leurs charges partielles positives
L’hydrogène partiellement positif d’une molécule est attiré par l’oxygène d’une autre
Deux atomes d’hydrogène échangent leurs électrons pour former une liaison covalente

L’hydrogène partiellement positif d’une molécule est attiré par l’oxygène d’une autre

Explication

Une liaison hydrogène est une interaction électrostatique entre un hydrogène portant une charge partielle positive et l’oxygène d’une molécule d’eau voisine. Elle ne correspond pas à un échange d’électrons entre deux atomes d’hydrogène.

19. Pourquoi un glaçon flotte-t-il à la surface de l’eau liquide ?

Sa température est plus élevée, ce qui le maintient au-dessus du liquide
Sa densité est d’environ 0,916 kg/L, inférieure à celle de l’eau liquide
Sa densité est d’environ 1,916 kg/L, supérieure à celle de l’eau liquide
Sa structure contient davantage de molécules, ce qui augmente sa poussée vers le haut

Sa densité est d’environ 0,916 kg/L, inférieure à celle de l’eau liquide

Explication

La glace a une densité d’environ 0,916 kg/L, inférieure à celle de l’eau liquide, ce qui lui permet de flotter. Une densité supérieure à celle du liquide provoquerait au contraire l’immersion du solide.

20. Quelle substance l’eau peut-elle dissoudre efficacement selon sa polarité et sa charge ?

Un composé non polaire et non chargé comme un lipide hydrophobe
Une substance hydrophobe dépourvue de séparation de charges
Un composé non chargé dont les interactions avec l’eau sont faibles
Une substance ionisable ou polaire hydrophile

Une substance ionisable ou polaire hydrophile

Explication

L’eau dissout les substances ionisables et les substances polaires hydrophiles grâce à ses interactions avec les charges ou les dipôles. Les lipides hydrophobes, non polaires et non chargés, ne se dissolvent pas dans l’eau.

21. Que se passe-t-il pour les atomes et les molécules lors d’une réaction chimique ?

Les atomes disparaissent, tandis que les molécules réactives restent inchangées
Les atomes et les molécules sont transformés en énergie sans former de produits
Les atomes sont réarrangés, tandis que les molécules réactives deviennent des produits
Les molécules sont conservées, tandis que les atomes forment de nouveaux éléments

Les atomes sont réarrangés, tandis que les molécules réactives deviennent des produits

Explication

Une réaction chimique réarrange les atomes des réactifs pour former de nouvelles molécules, les produits, sans perte des atomes. L’idée selon laquelle les molécules seraient conservées confond la conservation des atomes avec celle des espèces moléculaires.

22. Comment caractérise-t-on un système parvenu à l’équilibre chimique ?

Les concentrations des réactifs et des produits deviennent nécessairement identiques
La réaction s’arrête parce que les molécules ne peuvent plus se réarranger
Les quantités de réactifs et de produits restent stables selon une constante propre à la réaction
Les réactifs sont entièrement consommés et les produits cessent alors de se former

Les quantités de réactifs et de produits restent stables selon une constante propre à la réaction

Explication

À l’équilibre, les quantités de réactifs et de produits n’évoluent plus et leur proportion est décrite par une constante propre à la réaction. Des quantités stables ne signifient pas que les réactifs ont disparu ni que les deux espèces sont présentes en proportions égales.

23. Pourquoi la dissociation de l’eau s’écrit-elle 2H2O⇌OH−+H3O+2H_2O \rightleftharpoons OH^- + H_3O^+ plutôt que comme la formation d’un proton isolé ?

Parce que l’ion oxonium est formé par la combinaison de deux ions hydroxyde
Parce que chaque molécule d’eau libère simultanément deux ions hydroxyde
Parce que l’eau ne peut produire que des ions négatifs en solution
Parce qu’un proton ne se trouve pas seul dans l’eau et s’associe à une molécule d’eau

Parce qu’un proton ne se trouve pas seul dans l’eau et s’associe à une molécule d’eau

Explication

Dans l’eau, le proton n’existe pas seul : il est porté par une molécule d’eau sous la forme de l’ion oxonium H3O+H_3O^+. La dissociation produit donc un ion hydroxyde et un ion oxonium, et non un proton libre accompagné de deux ions hydroxyde.

24. Quelles concentrations ioniques caractérisent l’eau pure à 25 °C à l’équilibre ?

10−710^{-7} moles de H+H^+ et 10−710^{-7} moles de OH−OH^- par litre
10−110^{-1} moles de H3O+H_3O^+ et 10−110^{-1} moles de OH−OH^- par litre
10−710^{-7} moles de H3O+H_3O^+ et 10−1410^{-14} moles de OH−OH^- par litre
10−1410^{-14} moles de H+H^+ et 10−710^{-7} moles de OH−OH^- par litre

$$10^{-7}$$ moles de $$H^+$$ et $$10^{-7}$$ moles de $$OH^-$$ par litre

Explication

À 25 °C, l’eau pure contient à l’équilibre 10−710^{-7} moles de H+H^+ et 10−710^{-7} moles de OH−OH^- par litre. Les valeurs proposées pour 10−1410^{-14} correspondent à une confusion avec une relation entre concentrations, et non avec les deux concentrations indiquées ici.

25. Quelle définition décrit un acide selon son comportement vis-à-vis des protons ?

Une espèce qui donne un proton selon HA⇌H++A−HA \rightleftharpoons H^+ + A^-
Une espèce qui conserve un proton en formant une molécule neutre
Une espèce qui accepte un proton selon B+H+⇌BH+B + H^+ \rightleftharpoons BH^+
Une espèce qui produit un ion hydroxyde sans échanger de proton

Une espèce qui donne un proton selon $$HA \rightleftharpoons H^+ + A^-$$

Explication

Un acide est un donneur de protons : l’espèce HAHA peut libérer H+H^+ et devenir A−A^-. L’acceptation d’un proton correspond à la définition d’une base, représentée par la réaction de BB avec H+H^+.

26. Une solution dont le pH vaut 4 est-elle acide ou basique, et pourquoi ?

Elle est acide, car son pH est supérieur à 7
Elle est basique, car son pH est égal à 7
Elle est acide, car son pH est inférieur à 7
Elle est basique, car son pH est inférieur à 7

Elle est acide, car son pH est inférieur à 7

Explication

Une solution est acide lorsque son pH est inférieur à 7, donc une solution de pH 4 est acide. Un pH supérieur à 7 indique une solution basique, tandis que la valeur 7 ne correspond pas à la situation décrite.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 57 flashcards sur Introduction à la chimie du vivant.

Qu'est-ce que la vie selon la définition donnée ?

Un état organique avec reproduction, métabolisme et réaction aux stimuli.

Que contient généralement une cellule vivante ?

De 60 à 90 % d’eau, des macromolécules, des métabolites et de l’ADN.

Comment sont les réactions du vivant ?

Elles sont lentes et catalysées par des enzymes.

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