QCM : Modèle de l’atome — 16 questions

Questions et réponses du QCM

1. Concernant la structure générale d’un atome, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

Les neutrons forment une enveloppe autour des électrons.
Le noyau atomique contient des protons et des neutrons.
Les protons se trouvent dans l’espace périphérique de l’atome.
Le noyau atomique est constitué d’électrons et de protons.
Les électrons occupent l’espace situé autour du noyau.

Le noyau atomique contient des protons et des neutrons. · Les électrons occupent l’espace situé autour du noyau.

Explication

Le noyau contient les protons et les neutrons, tandis que les électrons se trouvent autour de lui. Les protons et les neutrons ne constituent pas l’espace périphérique, et les électrons n’appartiennent pas au noyau.

2. Parmi les propositions suivantes concernant les constituants de l’atome, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

Le nombre de protons est représenté par la lettre NN.
Le nombre de nucléons vérifie la relation A=N+ZA=N+Z.
Le nombre de masse AA correspond au numéro atomique de l’atome.
Un atome contient ZZ protons et NN neutrons.
Le nombre de neutrons est donné par la relation N=A+ZN=A+Z.

Le nombre de nucléons vérifie la relation $$A=N+Z$$. · Un atome contient $$Z$$ protons et $$N$$ neutrons.

Explication

Le nombre de masse AA est la somme du nombre de protons ZZ et du nombre de neutrons NN. La lettre NN désigne les neutrons, tandis que ZZ désigne les protons et le numéro atomique.

3. Un atome électriquement neutre présente les caractéristiques suivantes :

La charge totale de ses électrons vaut −Ne-Ne.
La charge totale de son noyau vaut +Ze+Ze.
La charge totale de l’atome vaut +Ze+Ze.
La charge totale de ses électrons vaut −Ze-Ze.
La charge totale de son noyau vaut −Ze-Ze.

La charge totale de son noyau vaut $$+Ze$$. · La charge totale de ses électrons vaut $$-Ze$$.

Explication

Le noyau porte une charge totale +Ze+Ze et les électrons une charge totale −Ze-Ze. Ces charges se compensent, de sorte que l’atome est neutre ; −Ne-Ne ne représente pas la charge électronique.

4. Concernant les dimensions comparées de l’atome et de son noyau, quelles sont les réponses exactes ?

Le diamètre du noyau est de l’ordre de 10−15 m10^{-15}\,\text{m}.
Le diamètre de l’atome est environ dix fois plus petit que celui du noyau.
Le diamètre du noyau est environ 100 fois plus petit que celui de l’atome.
Le diamètre de l’atome est de l’ordre de 10−10 m10^{-10}\,\text{m}.
Le diamètre atomique est de l’ordre de 10−5 m10^{-5}\,\text{m}.

Le diamètre du noyau est de l’ordre de $$10^{-15}\,\text{m}$$. · Le diamètre de l’atome est de l’ordre de $$10^{-10}\,\text{m}$$.

Explication

Le diamètre du noyau est de l’ordre de 10−15 m10^{-15}\,\text{m}, tandis que celui de l’atome est de l’ordre de 10−10 m10^{-10}\,\text{m}. Le noyau est donc environ 100 000 fois plus petit que l’atome. Les rapports de dix ou de 100, ainsi que l’ordre de grandeur 10−8 m10^{-8}\,\text{m} pour l’atome, sont incorrects.

5. À propos de la définition d’un élément chimique, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

Un élément chimique possède un symbole chimique.
Un élément chimique est défini par le couple constitué de AA et ZZ.
Le nombre de masse AA suffit à caractériser un élément chimique.
Un élément chimique est caractérisé par son numéro atomique ZZ.
Le symbole chimique détermine le nombre de neutrons de l’atome.

Un élément chimique possède un symbole chimique. · Un élément chimique est caractérisé par son numéro atomique $$Z$$.

Explication

Un élément chimique est défini par son numéro atomique ZZ et possède un symbole. Le couple (A,Z)(A,Z) définit un nucléide, tandis que AA seul ne caractérise pas l’élément.

6. Concernant la distinction entre élément chimique et nucléide, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

Le nucléide et l’élément chimique sont définis par le même ensemble de données.
Un nucléide est défini par le seul numéro atomique ZZ.
Un élément chimique est défini par le couple (A,Z)(A,Z).
Un élément chimique est défini par son numéro atomique ZZ.
Un nucléide est défini par le couple (A,Z)(A,Z).

Un élément chimique est défini par son numéro atomique $$Z$$. · Un nucléide est défini par le couple $$(A,Z)$$.

Explication

Un nucléide correspond à une catégorie de noyaux définie par AA et ZZ. L’élément chimique est défini par ZZ seul ; il ne se confond donc pas avec le nucléide.

7. Le symbole d’un nucléide s’écrit :

Le nombre AA placé en bas représente le numéro atomique.
La lettre XX représente le symbole de l’élément chimique.
Sous la forme 612C^{12}_{6}C, avec 12 numéro atomique.
Le symbole nucléaire comporte le symbole de l’élément sans les nombres AA et ZZ.
Sous la forme ZAX^{A}_{Z}X, avec AA nombre de masse.

La lettre $$X$$ représente le symbole de l’élément chimique. · Sous la forme $$^{A}_{Z}X$$, avec $$A$$ nombre de masse.

Explication

Le nombre AA placé en haut représente le nombre de masse, tandis que ZZ placé en bas représente le numéro atomique. Le symbole de l’élément chimique est placé à droite des deux nombres. Ainsi, 612C^{12}_{6}C désigne un nucléide du carbone, mais 12 est son nombre de masse et non son numéro atomique.

8. Concernant les isotopes d’un même élément, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

Des isotopes se distinguent par leur nombre de neutrons.
Des noyaux isotopes correspondent à des nucléides distincts.
Des isotopes possèdent des nombres de masse AA différents.
Des isotopes possèdent le même numéro atomique ZZ.
Des isotopes appartiennent au même élément chimique.

Des isotopes se distinguent par leur nombre de neutrons. · Des noyaux isotopes correspondent à des nucléides distincts. · Des isotopes possèdent des nombres de masse $$A$$ différents. · Des isotopes possèdent le même numéro atomique $$Z$$. · Des isotopes appartiennent au même élément chimique.

Explication

Les isotopes ont le même ZZ et des valeurs de AA différentes, ce qui les rattache au même élément chimique. Ces différences de nombre de masse correspondent à des nucléides distincts et résultent d’un nombre de neutrons différent.

9. Un patient reçoit un médicament contenant des atomes isotopes d’un même élément. Quelles propositions sont exactes concernant leurs propriétés chimiques ?

Les atomes isotopes possèdent les mêmes propriétés chimiques.
Les atomes isotopes ont des numéros atomiques différents au sein d’un même élément.
Les atomes isotopes appartiennent à des éléments chimiques différents.
Les atomes isotopes possèdent des numéros atomiques différents.
Les atomes isotopes possèdent le même nombre de masse.

Les atomes isotopes possèdent les mêmes propriétés chimiques.

Explication

Les atomes isotopes possèdent les mêmes propriétés chimiques et appartiennent au même élément chimique. Ils ont le même numéro atomique, mais des nombres de masse différents. Ils ne correspondent donc pas à des éléments chimiques différents et ne possèdent pas des symboles chimiques différents.

10. Concernant les ions monoatomiques :

Un ion monoatomique apparaît lorsqu’un atome gagne ou perd des neutrons.
Un ion monoatomique est formé par l’association de plusieurs atomes neutres.
Un ion monoatomique provient d’un atome ayant perdu ou gagné des électrons.
Un ion monoatomique contient nécessairement plusieurs noyaux atomiques associés.
Un ion monoatomique résulte d’un atome ayant modifié son nombre de protons.

Un ion monoatomique provient d’un atome ayant perdu ou gagné des électrons.

Explication

Un ion monoatomique est formé à partir d’un seul atome qui perd ou gagne un ou plusieurs électrons. La modification du nombre de protons, de neutrons ou l’association de plusieurs atomes ne définit pas ce type d’ion.

11. Un atome X perd nn électrons ; quelles propositions décrivent correctement l’ion formé ?

L’atome X gagne simultanément nn électrons supplémentaires.
L’atome X devient un cation de charge +ne+ne.
L’atome X devient un cation de charge −ne-ne.
L’atome X devient neutre après la perte de nn électrons.
L’atome X devient un anion de charge −ne-ne.

L’atome X devient un cation de charge $$+ne$$.

Explication

La perte de nn électrons produit un cation Xn+X^{n+} de charge +ne+ne. Un gain d’électrons formerait un anion négatif ; la perte ne modifie pas le noyau et ne rend pas nécessairement l’atome neutre.

12. Concernant la formation d’un anion monoatomique, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

Un atome Y qui gagne pp électrons devient un anion.
La charge de l’ion formé est −pe-pe.
La perte de pp électrons produit l’ion Yp−Y^{p-}.
Le gain de pp électrons produit une charge ionique +pe+pe.
Le symbole de l’ion formé peut s’écrire Yp−Y^{p-}.

Un atome Y qui gagne $$p$$ électrons devient un anion. · La charge de l’ion formé est $$-pe$$. · Le symbole de l’ion formé peut s’écrire $$Y^{p-}$$.

Explication

Le gain de pp électrons transforme Y en anion Yp−Y^{p-}, de charge −pe-pe. La perte d’électrons produit au contraire un cation positif, et non une charge négative.

13. Parmi les propositions suivantes concernant le nombre d’électrons, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

Un ion positif de charge n+n+ possède Z−nZ-n électrons.
Un atome neutre possède autant d’électrons que de protons.
Un ion positif de charge n+n+ possède Z+nZ+n électrons.
Un ion négatif de charge p−p- possède Z−pZ-p électrons.
Un atome neutre possède Z−1Z-1 électrons lorsqu’il contient Z protons.

Un ion positif de charge $$n+$$ possède $$Z-n$$ électrons. · Un atome neutre possède autant d’électrons que de protons.

Explication

Un atome neutre possède ZZ électrons, tandis qu’un ion positif n+n+ en possède Z−nZ-n. Un ion négatif p−p- en possède Z+pZ+p ; les autres expressions proposées inversent ou modifient ces relations.

14. L’ion 1327Al3+^{27}_{13}\mathrm{Al}^{3+} possède quelles caractéristiques ?

L’ion possède 10 électrons.
Son noyau contient 14 neutrons.
Le nombre total de nucléons du noyau est 27.
Son noyau contient 13 protons.
L’ion possède 16 électrons autour du noyau.

L’ion possède 10 électrons. · Son noyau contient 14 neutrons. · Le nombre total de nucléons du noyau est 27. · Son noyau contient 13 protons.

Explication

Le numéro atomique 13 indique 13 protons, et 27−13=1427-13=14 donne le nombre de neutrons. La charge 3+3+ correspond à 13−3=1013-3=10 électrons ; le nombre de nucléons vaut 27, et non 16 électrons.

15. À propos de l’expression « un atome est pratiquement du vide » :

Le diamètre atomique est de l’ordre de 10−15 m10^{-15}\ \mathrm{m}.
Elle signifie que le noyau occupe la majeure partie du volume atomique.
Elle s’explique par l’écart entre les dimensions de l’atome et celles du noyau.
Le diamètre du noyau est de l’ordre de 10−10 m10^{-10}\ \mathrm{m}.
Le noyau et l’atome ont des diamètres approximativement identiques.

Elle s’explique par l’écart entre les dimensions de l’atome et celles du noyau.

Explication

Le diamètre de l’atome est de l’ordre de 10−10 m10^{-10}\ \mathrm{m}, alors que celui du noyau est de l’ordre de 10−15 m10^{-15}\ \mathrm{m}. Ce très grand écart explique que l’atome soit pratiquement du vide : le noyau n’en occupe qu’une très faible partie.

16. Concernant les masses des particules constituant l’atome, quelles sont les réponses exactes ?

La masse d’un proton est approximativement 1,6×10−27 kg1{,}6\times10^{-27}\ \mathrm{kg}.
La masse d’un neutron est approximativement 1,6×10−27 kg1{,}6\times10^{-27}\ \mathrm{kg}.
La masse d’un électron est approximativement 9,1×10−31 kg9{,}1\times10^{-31}\ \mathrm{kg}.
La masse d’un proton est approximativement 9,1×10−31 kg9{,}1\times10^{-31}\ \mathrm{kg}.
La masse d’un électron est très inférieure à celle d’un nucléon.

La masse d’un proton est approximativement $$1{,}6\times10^{-27}\ \mathrm{kg}$$. · La masse d’un neutron est approximativement $$1{,}6\times10^{-27}\ \mathrm{kg}$$. · La masse d’un électron est approximativement $$9{,}1\times10^{-31}\ \mathrm{kg}$$. · La masse d’un électron est très inférieure à celle d’un nucléon.

Explication

Un proton et un neutron ont chacun une masse proche de 1,6×10−27 kg1{,}6\times10^{-27}\ \mathrm{kg}. L’électron a une masse d’environ 9,1×10−31 kg9{,}1\times10^{-31}\ \mathrm{kg}, donc très inférieure ; cette dernière valeur ne correspond pas au proton.

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De quoi est constitué le noyau d'un atome ?

De protons et de neutrons.

Quelle relation lie le nombre de nucléons, protons et neutrons ?

A=N+ZA = N + Z.

Quelle est la charge totale du noyau d'un atome ?

Elle est égale à +Ze.

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