QCM : Chapitre 2: Modèle quantique et configuration électronique (10 questions)

Question 1

1. Pour une raie de la série de Balmer associée à $n=3$ , quelle expression donne le nombre d’onde ?

3{,}3\times10^{15}\left(\frac{1}{4}-\frac{1}{3}\right)

3{,}3\times10^{15}\left(\frac{1}{4}+\frac{1}{9}\right)

3{,}3\times10^{15}\left(\frac{1}{9}-\frac{1}{4}\right)

3{,}3\times10^{15}\left(\frac{1}{4}-\frac{1}{9}\right)

Explication

La relation de Balmer utilise la différence $\frac{1}{4}-\frac{1}{n^2}$ ; pour $n=3$ , le second terme devient $\frac{1}{9}$ . L’expression avec une somme ne respecte pas cette différence définie par la formule.

Answer

$$3{,}3\times10^{15}\left(\frac{1}{4}-\frac{1}{9}\right)$$

Question 2

2. Quel phénomène produit un spectre d’émission atomique ?

Un gaz diffuse la lumière blanche en modifiant toutes ses fréquences de manière uniforme.

Un élément non excité transforme toutes les longueurs d’onde incidentes en un spectre continu.

Un élément excité émet des raies monochromatiques discrètes caractéristiques de ses atomes ou ions monoatomiques.

Un gaz éclairé par une lumière blanche retire certaines longueurs d’onde, visibles comme des raies noires.

Explication

Un spectre d’émission apparaît lorsqu’un élément excité électriquement ou thermiquement émet des raies discrètes caractéristiques de ses constituants atomiques. L’absorption par un gaz éclairé produit plutôt des raies noires dans la lumière transmise.

Answer

Un élément excité émet des raies monochromatiques discrètes caractéristiques de ses atomes ou ions monoatomiques.

Question 3

3. Dans le vide, si la longueur d’onde d’une lumière diminue tandis que sa vitesse de propagation reste égale à $c$ , que devient sa fréquence selon la relation entre ces grandeurs ?

Elle diminue, car longueur d’onde et fréquence varient dans le même sens.

Elle reste constante, car la vitesse

c

ne dépend pas des propriétés de l’onde.

Elle augmente, car le produit de la longueur d’onde par la fréquence reste égal à

c

.

Elle devient nulle, car une longueur d’onde plus courte supprime la propagation.

Explication

La relation $c = \lambda \nu$ impose qu’une diminution de $\lambda$ soit compensée par une augmentation de $\nu$ lorsque $c$ reste constant. La fréquence ne varie donc pas dans le même sens que la longueur d’onde.

Answer

Elle augmente, car le produit de la longueur d’onde par la fréquence reste égal à $$c$$.

Question 4

4. Quelle description caractérise la lumière dans le modèle électromagnétique ?

Un ensemble de particules matérielles qui transporte une charge électrique nette

Une vibration mécanique qui se propage dans un milieu matériel sans champ magnétique

Un flux d’énergie thermique qui se transmet sans oscillations de champs

Un rayonnement électromagnétique qui propage des oscillations électriques et magnétiques

Explication

La lumière est une onde électromagnétique, associée à des oscillations d’influence électrique et magnétique qui se propagent. Une onde mécanique, contrairement à la lumière, nécessite un milieu matériel.

Answer

Un rayonnement électromagnétique qui propage des oscillations électriques et magnétiques

Question 5

5. Dans le modèle de Bohr, que signifie la quantification de l’énergie d’un électron dans un atome hydrogénoïde ?

L’électron peut posséder toute valeur d’énergie, mais il émet un rayonnement à fréquence fixe.

L’énergie de l’électron reste constante et ne peut pas changer lors d’une transition atomique.

L’électron ne peut posséder que certaines valeurs d’énergie et change de niveau par transitions.

L’électron perd progressivement de l’énergie en rayonnant pendant son mouvement autour du noyau.

Explication

La quantification signifie que l’énergie électronique est limitée à des niveaux déterminés, entre lesquels l’électron passe lors d’une transition. L’émission continue d’énergie correspond à la difficulté posée par le modèle de Rutherford, et non à la description de Bohr.

Answer

L’électron ne peut posséder que certaines valeurs d’énergie et change de niveau par transitions.

Question 6

6. Quelles valeurs peut prendre le nombre quantique magnétique $m$ pour un électron dont le nombre quantique secondaire vaut $l=2$ ?

Les entiers de

0

à

+2

, bornes comprises

Les entiers de

-2

à

+1

, bornes comprises

Les entiers de

-1

à

+1

, bornes comprises

Les entiers de

-2

à

+2

, bornes comprises

Explication

Le nombre quantique magnétique prend des valeurs entières comprises entre $-l$ et $+l$ , ce qui donne cinq valeurs lorsque $l=2$ . L’intervalle de $-1$ à $+1$ correspondrait à $l=1$ , et non à la valeur donnée.

Answer

Les entiers de $$-2$$ à $$+2$$, bornes comprises

Question 7

7. Quel est le rôle de la règle de Hund lors du remplissage d’orbitales de même énergie ?

Favoriser l’occupation du plus grand nombre d’orbitales avant l’appariement des électrons

Déterminer l’ordre de remplissage des sous-couches selon la somme de leurs nombres quantiques

Fixer à deux le nombre maximal d’électrons pouvant occuper une couche électronique

Interdire que deux électrons d’un atome possèdent les mêmes quatre nombres quantiques

Explication

La règle de Hund favorise la répartition des électrons dans un maximum de cases quantiques de même énergie avant qu’ils ne s’apparient. L’interdiction de partager les quatre mêmes nombres quantiques relève du principe d’exclusion de Pauli, et non de la règle de Hund.

Answer

Favoriser l’occupation du plus grand nombre d’orbitales avant l’appariement des électrons

Question 8

8. Dans quel ordre les premières sous-couches sont-elles remplies lors de l’établissement d’une configuration électronique à l’état fondamental ?

1s, 2p, 2s, 3s, 3p, 4s, puis 3d

1s, 2s, 2p, 3p, 3s, 3d, puis 4s

1s, 2s, 2p, 3s, 4s, 3p, puis 3d

1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, puis 3d

Explication

Les sous-couches sont occupées par énergie croissante, ce qui donne ici l’ordre 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, puis 3d. En particulier, 3p précède 4s, car leurs sommes $n+l$ sont égales et 3p a le plus petit nombre quantique principal.

Answer

1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, puis 3d

Question 9

9. En quoi la spectroscopie atomique se distingue-t-elle de la lumière polychromatique qu’elle analyse ?

Elle décompose le rayonnement polychromatique en composantes monochromatiques.

Elle mesure la vitesse de propagation sans séparer les longueurs d’onde.

Elle produit une figure d’interférences à partir d’une lumière monochromatique.

Elle transforme les composantes monochromatiques en un rayonnement polychromatique.

Explication

La spectroscopie atomique analyse un rayonnement polychromatique en séparant ses composantes monochromatiques. La figure d’interférences est associée à l’expérience des fentes de Young, et non à cette fonction de la spectroscopie.

Answer

Elle décompose le rayonnement polychromatique en composantes monochromatiques.

Question 10

10. Pourquoi les raies d’absorption d’un gaz coïncident-elles avec ses raies d’émission ?

Les atomes absorbent les mêmes longueurs d’onde qu’ils peuvent émettre.

Le gaz transforme les longueurs d’onde absorbées en lumière blanche.

Les raies d’émission proviennent du rayonnement continu de la source blanche.

Les atomes absorbent toutes les longueurs d’onde, mais n’en émettent que quelques-unes.

Explication

Les mêmes transitions atomiques sont en jeu : les longueurs d’onde émises par le gaz correspondent à celles qu’il peut absorber. La lumière blanche fournit un spectre continu, mais le gaz n’en retire que certaines longueurs d’onde caractéristiques.

Answer

Les atomes absorbent les mêmes longueurs d’onde qu’ils peuvent émettre.

QCM : Chapitre 2: Modèle quantique et configuration électronique (10 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Pour une raie de la série de Balmer associée à $n=3$ , quelle expression donne le nombre d’onde ?

2. Quel phénomène produit un spectre d’émission atomique ?

3. Dans le vide, si la longueur d’onde d’une lumière diminue tandis que sa vitesse de propagation reste égale à $c$ , que devient sa fréquence selon la relation entre ces grandeurs ?

4. Quelle description caractérise la lumière dans le modèle électromagnétique ?

5. Dans le modèle de Bohr, que signifie la quantification de l’énergie d’un électron dans un atome hydrogénoïde ?

6. Quelles valeurs peut prendre le nombre quantique magnétique $m$ pour un électron dont le nombre quantique secondaire vaut $l=2$ ?

7. Quel est le rôle de la règle de Hund lors du remplissage d’orbitales de même énergie ?

8. Dans quel ordre les premières sous-couches sont-elles remplies lors de l’établissement d’une configuration électronique à l’état fondamental ?

9. En quoi la spectroscopie atomique se distingue-t-elle de la lumière polychromatique qu’elle analyse ?

10. Pourquoi les raies d’absorption d’un gaz coïncident-elles avec ses raies d’émission ?

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1. Pour une raie de la série de Balmer associée à n=3n=3n=3, quelle expression donne le nombre d’onde ?

2. Quel phénomène produit un spectre d’émission atomique ?

3. Dans le vide, si la longueur d’onde d’une lumière diminue tandis que sa vitesse de propagation reste égale à ccc, que devient sa fréquence selon la relation entre ces grandeurs ?

4. Quelle description caractérise la lumière dans le modèle électromagnétique ?

5. Dans le modèle de Bohr, que signifie la quantification de l’énergie d’un électron dans un atome hydrogénoïde ?

6. Quelles valeurs peut prendre le nombre quantique magnétique mmm pour un électron dont le nombre quantique secondaire vaut l=2l=2l=2 ?

7. Quel est le rôle de la règle de Hund lors du remplissage d’orbitales de même énergie ?

8. Dans quel ordre les premières sous-couches sont-elles remplies lors de l’établissement d’une configuration électronique à l’état fondamental ?

9. En quoi la spectroscopie atomique se distingue-t-elle de la lumière polychromatique qu’elle analyse ?

10. Pourquoi les raies d’absorption d’un gaz coïncident-elles avec ses raies d’émission ?

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6. Quelles valeurs peut prendre le nombre quantique magnétique $m$ pour un électron dont le nombre quantique secondaire vaut $l=2$ ?