QCM : Structure atomique et liaisons chimiques (9 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Deux atomes ont respectivement 17 protons et 18 neutrons, puis 17 protons et 20 neutrons. Quelle relation existe entre eux ?

Ce sont des ions, car ils ont le même numéro atomique et des nombres de neutrons différents.
Ce sont des isotopes, car ils ont le même numéro atomique et des nombres de neutrons différents.
Ce sont des isotopes, car ils ont le même nombre de neutrons et des numéros atomiques différents.
Ce sont des éléments différents, car ils ont des nombres de neutrons différents.

Ce sont des isotopes, car ils ont le même numéro atomique et des nombres de neutrons différents.

Explication

Des isotopes ont le même numéro atomique, donc le même nombre de protons, mais des nombres de neutrons différents. La réponse fondée sur des neutrons identiques inverse les critères ; celle qui parle d’ions confond la composition nucléaire avec la charge électronique ; celle qui conclut à des éléments différents néglige le rôle du numéro atomique.

2. Dans un diagramme représentant le nombre de neutrons NN en fonction du numéro atomique ZZ, un noyau se trouve nettement en dehors de la vallée de stabilité. Quel comportement faut-il prévoir ?

Il est instable, mais son noyau ne se désintègre qu’après une intervention extérieure.
Il est stable, car la vallée regroupe principalement les noyaux instables.
Il est stable et son noyau reste durablement inchangé.
Il est instable et son noyau se désintègre spontanément.

Il est instable et son noyau se désintègre spontanément.

Explication

Les noyaux situés en dehors de la vallée de stabilité sont instables et se désintègrent spontanément. Dire qu’ils sont stables inverse le critère ; exiger une intervention extérieure contredit le caractère spontané de la désintégration ; attribuer l’instabilité aux noyaux de la vallée inverse également leur statut.

3. Un atome neutre possède un numéro atomique Z=12Z=12. Quelle est sa configuration électronique fondamentale, en remplissant les sous-couches dans l’ordre usuel ?

1s2 2s2 2p6 3s2 3p11s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^1
1s2 2s2 2p6 3s1 3p11s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^1\,3p^1
1s2 2s2 2p5 3s21s^2\,2s^2\,2p^5\,3s^2
1s2 2s2 2p6 3s21s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2

$$1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2$$

Explication

Pour Z=12Z=12, l’atome neutre possède 12 électrons : les sous-couches se remplissent successivement jusqu’à 3s23s^2, soit 12 électrons au total. La configuration avec 2p52p^5 en oublie un ; celle qui commence 3p3p avant de compléter 3s3s ne respecte pas l’ordre de remplissage ; celle qui ajoute un électron en compte 13.

4. Un élément de numéro atomique Z=16Z=16 a pour configuration fondamentale 1s2 2s2 2p6 3s2 3p41s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^4. Quelle position lui correspond dans le tableau périodique ?

Période 4, groupe 16.
Période 3, groupe 14.
Période 3, groupe 6.
Période 3, groupe 16.

Période 3, groupe 16.

Explication

La couche de plus grand nombre quantique principal est la troisième, donc l’élément est en période 3 ; ses six électrons de valence 3s23p43s^2 3p^4 le placent dans le groupe 16. La période 4 vient de la confusion avec le nombre total d’électrons ; le groupe 14 ne correspond pas aux six électrons externes ; le groupe 6 traite à tort les quatre électrons de la sous-couche p comme le numéro de groupe.

5. Un étudiant veut représenter dans un schéma de Lewis un ion polyatomique, par exemple NH4+\mathrm{NH_4^+}. Quel type d’entité un schéma de Lewis peut-il représenter ?

Une molécule, un ion polyatomique ou un radical
Une molécule neutre ou une espèce sans électron célibataire
Une molécule neutre ou un atome isolé
Un ion monoatomique ou une molécule neutre

Une molécule, un ion polyatomique ou un radical

Explication

Un schéma de Lewis peut représenter une molécule, un ion polyatomique ou un radical. La restriction aux molécules neutres exclut les ions, l’atome isolé ne correspond pas à la liste, et l’absence d’électron célibataire écarte à tort les radicaux.

6. Dans une même période du tableau périodique, quelle tendance générale suit l’électronégativité lorsqu’on avance de gauche à droite ?

Elle diminue généralement
Elle reste généralement constante
Elle varie sans tendance générale
Elle augmente généralement

Elle augmente généralement

Explication

L’électronégativité est une propriété d’un élément qui augmente généralement de gauche à droite dans une période. La diminution inverse cette évolution, tandis que la stabilité ou l’absence de tendance ne décrivent pas la tendance périodique attendue.

7. Dans une liaison covalente entre A et B, l’électronégativité de B est supérieure à celle de A. Quelle représentation des charges partielles et du caractère de la liaison convient ?

Aδ+−Bδ−\mathrm{A^{\delta+}-B^{\delta-}} ; liaison polarisée
Aδ+−Bδ+\mathrm{A^{\delta+}-B^{\delta+}} ; liaison polarisée
A−B\mathrm{A-B} ; liaison apolaire
Aδ−−Bδ+\mathrm{A^{\delta-}-B^{\delta+}} ; liaison polarisée

$$\mathrm{A^{\delta+}-B^{\delta-}}$$ ; liaison polarisée

Explication

L’atome le plus électronégatif attire davantage les électrons de liaison et porte donc la charge partielle négative : ici, B est δ−\delta- et la liaison est polarisée. Mettre δ−\delta- sur A inverse le sens de polarisation, et une liaison polarisée ne peut être représentée comme apolaire ou avec deux charges positives.

8. Lorsqu’on compare les énergies des interactions entre entités chimiques à celle d’une liaison covalente, quelle conclusion exprime la comparaison des ordres de grandeur ?

Les interactions entre entités sont d’énergie bien supérieure
Les interactions entre entités sont du même ordre d’énergie
Les interactions entre entités sont d’énergie bien inférieure
Les interactions entre entités ont une énergie impossible à comparer

Les interactions entre entités sont d’énergie bien inférieure

Explication

Les interactions entre entités chimiques sont à comparer à l’énergie d’une liaison covalente, dont l’ordre de grandeur est bien supérieur. Les réponses qui les placent au-dessus ou au même ordre confondent l’intensité des interactions entre entités avec celle d’une liaison covalente.

9. Pour prévoir les interactions possibles entre deux entités chimiques dans un milieu biologique, quelles informations faut-il examiner ?

Leur taille et leur concentration
Leur nature et leur état d’agrégation
Leur nature et leur structure
Leur géométrie et leur couleur

Leur nature et leur structure

Explication

La nature et la structure des entités chimiques permettent de prévoir leurs interactions, notamment en chimie du vivant. La géométrie seule, la nature sans la structure, ou la taille et la concentration ne réunissent pas les deux critères nécessaires.

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Quelle condition définit l’isotopie entre deux atomes ?

Ils ont le même numéro atomique ZZ et des nombres de neutrons différents.

Où se situent les isotopes stables dans le diagramme (N,Z)(N,Z) ?

Dans la vallée de stabilité.

Quel est le comportement des noyaux situés hors de la vallée de stabilité ?

Ils sont instables et se désintègrent spontanément.

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