QCM : Structure de la matière — 20 questions

Questions et réponses du QCM

1. Que représente le numéro atomique ZZ d’un élément ?

Le nombre de neutrons présents dans son noyau
Le nombre de protons dans son noyau
Le nombre d’électrons de sa couche externe
Le nombre total de nucléons dans son noyau

Le nombre de protons dans son noyau

Explication

Le numéro atomique ZZ correspond au nombre de protons du noyau et caractérise l’élément. Le nombre total de nucléons est indiqué par AA, tandis que les deux autres propositions désignent d’autres grandeurs.

2. Deux noyaux sont isotopes lorsqu’ils possèdent…

Le même nombre de neutrons et des numéros atomiques différents
Le même nombre de masse et le même nombre de protons
Le même numéro atomique et des nombres de masse différents
Des numéros atomiques différents et le même nombre de masse

Le même numéro atomique et des nombres de masse différents

Explication

Des isotopes ont le même nombre de protons, donc le même ZZ, mais des nombres de neutrons différents, ce qui modifie leur nombre de masse. Des noyaux ayant le même AA ne sont pas nécessairement isotopes.

3. Quelle affirmation décrit correctement la répartition de la masse dans un atome ?

L’essentiel de la masse se trouve dans les électrons autour du noyau
Le noyau occupe presque tout le volume et contient peu de masse
La masse est répartie uniformément entre le noyau et les électrons
L’essentiel de la masse est concentré dans un noyau très petit

L’essentiel de la masse est concentré dans un noyau très petit

Explication

Le noyau concentre l’essentiel de la masse de l’atome, alors qu’il est environ 100 000 fois plus petit que l’atome entier. Les électrons contribuent peu à la masse totale et occupent la région externe.

4. Quel phénomène Henri Becquerel a-t-il découvert en 1896 ?

La séparation artificielle des électrons d’un atome
La quantification des orbites électroniques
La transformation spontanée de noyaux instables
La formation périodique des éléments chimiques

La transformation spontanée de noyaux instables

Explication

Henri Becquerel a découvert en 1896 la radioactivité, c’est-à-dire la transformation spontanée de noyaux instables en d’autres noyaux. La quantification des orbites relève du modèle de Bohr, et les autres propositions ne décrivent pas cette découverte.

5. Dans le modèle de Bohr, que signifie qu’une énergie électronique est quantifiée ?

Elle dépend uniquement du nombre de neutrons du noyau
Elle peut varier de manière continue entre deux valeurs
Elle ne peut prendre que certaines valeurs précises
Elle reste identique pour toutes les couches électroniques

Elle ne peut prendre que certaines valeurs précises

Explication

Dans le modèle de Bohr, chaque couche autorisée correspond à une énergie précise parmi certaines valeurs possibles. Une énergie continue pourrait prendre toutes les valeurs intermédiaires, ce qui ne correspond pas à ce modèle.

6. Combien d’électrons une sous-couche dd peut-elle contenir au maximum ?

10 électrons
6 électrons
14 électrons
2 électrons

10 électrons

Explication

Les sous-couches ss, pp, dd et ff peuvent contenir respectivement 2, 6, 10 et 14 électrons. La valeur 6 correspond donc à la sous-couche pp, et non à la sous-couche dd.

7. Quelle séquence de remplissage correspond à un atome dans son état le plus stable jusqu’à 18 électrons ?

1s,2p,2s,3p,3s1s, 2p, 2s, 3p, 3s
1s,2s,2p,3s,3p1s, 2s, 2p, 3s, 3p
1s,2s,3s,2p,3p1s, 2s, 3s, 2p, 3p
1s,3s,2s,2p,3p1s, 3s, 2s, 2p, 3p

$$1s, 2s, 2p, 3s, 3p$$

Explication

Le remplissage suit l’ordre croissant des couches puis l’ordre des sous-couches, soit 1s,2s,2p,3s,3p1s, 2s, 2p, 3s, 3p jusqu’à 18 électrons. Les autres séquences intervertissent des sous-couches qui ne sont pas remplies dans cet ordre.

8. Pourquoi un atome peut-il gagner ou perdre des électrons ?

Pour modifier le nombre de neutrons sans transformer son noyau
Pour augmenter le nombre de protons et changer spontanément de noyau
Pour saturer sa couche externe et atteindre une stabilité comparable à celle d’un gaz noble
Pour rendre sa couche externe moins remplie et réduire sa stabilité

Pour saturer sa couche externe et atteindre une stabilité comparable à celle d’un gaz noble

Explication

Un atome ou un ion gagne ou perd des électrons afin de saturer sa couche externe et d’atteindre une stabilité comparable à celle des gaz nobles. Les échanges d’électrons ne modifient ni le nombre de protons ni celui des neutrons.

9. Comment les éléments sont-ils ordonnés dans le tableau périodique et que partagent généralement ceux d’une même colonne ?

Par nombre d’électrons décroissant, avec des propriétés semblables entre lignes
Par masse décroissante, avec des configurations identiques en diagonale
Par nombre de neutrons croissant, avec des masses similaires en ligne
Par numéro atomique croissant, avec des propriétés chimiques similaires en colonne

Par numéro atomique croissant, avec des propriétés chimiques similaires en colonne

Explication

Le tableau périodique classe les éléments selon un numéro atomique croissant, et les éléments d’une même colonne présentent généralement des propriétés chimiques similaires. Les lignes ne regroupent donc pas les éléments selon une identité parfaite de leurs propriétés.

10. Quelle correspondance entre les lignes et les colonnes du tableau périodique est correcte ?

Une ligne correspond à une couche électronique et une colonne à une dernière sous-couche comparable
Une ligne correspond à une dernière sous-couche et une colonne à une couche électronique
Une ligne indique le nombre de masse et une colonne indique le nombre total d’électrons
Une ligne regroupe des propriétés chimiques similaires et une colonne indique le nombre de neutrons

Une ligne correspond à une couche électronique et une colonne à une dernière sous-couche comparable

Explication

Chaque ligne correspond à une couche électronique, tandis qu’une colonne regroupe des éléments dont la dernière sous-couche et l’état de remplissage sont comparables. Les autres associations attribuent aux lignes ou aux colonnes des grandeurs nucléaires qui ne définissent pas leur organisation.

11. Comment déterminer la période d’un élément à partir de sa configuration électronique ?

En prenant le nombre d’électrons de valence comme numéro de période
En retenant le plus grand nombre quantique principal nn
En comptant les électrons de la sous-couche externe
En additionnant les nombres quantiques principaux de toutes les couches

En retenant le plus grand nombre quantique principal $$n$$

Explication

La période se détermine en repérant le plus grand nombre quantique principal nn présent dans la configuration électronique. Le nombre d’électrons de valence contribue plutôt à l’identification de la colonne, pas directement à celle de la période.

12. Que représente une formule de Lewis pour un atome ?

Les électrons de valence, avec les électrons célibataires en points et les doublets non-liants en traits
Les orbitales occupées et vacantes, avec chaque électron représenté par une flèche
Toutes les couches et sous-couches électroniques, avec les électrons répartis par niveaux
Le noyau atomique et les électrons internes, avec les charges indiquées autour du symbole

Les électrons de valence, avec les électrons célibataires en points et les doublets non-liants en traits

Explication

La formule de Lewis se limite aux électrons de valence et distingue les électrons célibataires des doublets non-liants par des symboles différents. La configuration électronique, et non la formule de Lewis, décrit toutes les couches et sous-couches.

13. Un atome possède quatre électrons de valence, dont deux sont célibataires dans sa formule de Lewis ; quelle est sa valence selon cette définition ?

Huit, car elle correspond au nombre d’électrons recherché par l’octet
Deux, car elle correspond au nombre d’électrons célibataires
Quatre, car elle correspond au nombre total d’électrons de valence
Six, car elle additionne les électrons célibataires et les doublets

Deux, car elle correspond au nombre d’électrons célibataires

Explication

La valence indique le nombre de liaisons que l’atome peut former et correspond ici aux deux électrons célibataires. Le nombre total d’électrons de valence inclut aussi les électrons appariés et ne donne donc pas directement la valence.

14. Dans quelle situation une liaison covalente se forme-t-elle ?

Lorsque deux atomes associent leurs doublets non-liants sans fournir d’électron célibataire
Lorsque deux noyaux partagent leurs protons pour équilibrer leurs charges
Lorsque deux atomes transfèrent leurs électrons de valence vers un même ion
Lorsque deux atomes mettent chacun en commun un électron célibataire de valence

Lorsque deux atomes mettent chacun en commun un électron célibataire de valence

Explication

Une liaison covalente résulte de la mise en commun d’un électron célibataire fourni par chacun des deux atomes. Un transfert d’électrons correspond plutôt à la formation d’ions, tandis que les noyaux ne partagent pas leurs protons.

15. Quelle organisation électronique rend généralement H, Li et Be plus stables ?

La présence d’un électron célibataire sur leur couche de valence, favorisant une hypervalence
La présence de 8 électrons sur leur couche de valence, conformément à la règle de l’octet
La présence de 6 électrons sur leur couche de valence, correspondant à une lacune électronique
La présence de 2 électrons sur leur couche de valence, conformément à la règle du duet

La présence de 2 électrons sur leur couche de valence, conformément à la règle du duet

Explication

L’hydrogène, le lithium et le béryllium atteignent une stabilité accrue avec deux électrons sur leur couche de valence, selon la règle du duet. La règle de l’octet concerne les autres atomes de la deuxième période.

16. Quelle association de valences correspond au phosphore et au soufre lorsqu’ils peuvent être hypervalents ?

Le phosphore et le soufre peuvent chacun avoir les valences 2, 3, 4, 5 et 6
Le phosphore peut avoir les valences 1 ou 3, tandis que le soufre peut avoir les valences 2 ou 4
Le phosphore peut avoir les valences 3 ou 5, tandis que le soufre peut avoir les valences 2, 4 ou 6
Le phosphore peut avoir les valences 2, 4 ou 6, tandis que le soufre peut avoir les valences 3 ou 5

Le phosphore peut avoir les valences 3 ou 5, tandis que le soufre peut avoir les valences 2, 4 ou 6

Explication

Le phosphore présente les valences 3 et 5, alors que le soufre présente les valences 2, 4 et 6 dans ces situations hypervalentes. Leur attribuer les mêmes valeurs confond leurs comportements de valence respectifs.

17. Pourquoi le bore et l’aluminium constituent-ils une exception à la règle de l’octet ?

Ils ont une valence 6 et peuvent être entourés de 3 électrons, ce qui crée une hypervalence
Ils ont une valence 8 et peuvent être entourés de 10 électrons, ce qui crée une charge positive
Ils ont une valence 2 et peuvent être entourés de 4 électrons, ce qui complète leur couche externe
Ils ont une valence 3 et peuvent être entourés de 6 électrons, ce qui crée une lacune électronique

Ils ont une valence 3 et peuvent être entourés de 6 électrons, ce qui crée une lacune électronique

Explication

Le bore et l’aluminium peuvent former trois liaisons et ne posséder que six électrons de valence autour d’eux : ils sont donc déficitaires en électrons. Une structure dépassant huit électrons correspondrait plutôt à une hypervalence.

18. Quelle propriété définit un radical ?

C’est une espèce chimique qui respecte l’octet grâce à quatre liaisons covalentes
C’est une espèce chimique qui possède un doublet non-liant et reste généralement peu réactive
C’est une espèce chimique qui a perdu un électron et porte nécessairement une charge positive
C’est une espèce chimique qui possède un électron célibataire et réagit très facilement

C’est une espèce chimique qui possède un électron célibataire et réagit très facilement

Explication

Un radical comporte un électron célibataire, ce qui le rend très réactif. La perte d’un électron caractérise plutôt un cation, tandis qu’un doublet non-liant ne suffit pas à définir un radical.

19. Quelle distinction entre un anion et un cation est correcte ?

Un anion et un cation ont perdu des électrons, mais leurs charges dépendent de leur nombre de doublets
Un anion et un cation ont gagné des électrons, mais leurs charges diffèrent selon leur nombre de liaisons
Un anion a gagné des électrons et porte une charge négative, tandis qu’un cation en a perdu et porte une charge positive
Un anion a perdu des électrons et porte une charge positive, tandis qu’un cation en a gagné et porte une charge négative

Un anion a gagné des électrons et porte une charge négative, tandis qu’un cation en a perdu et porte une charge positive

Explication

Le gain d’électrons produit une charge négative et forme un anion, tandis que la perte d’électrons produit une charge positive et forme un cation. Les propositions inversant ces processus confondent directement les deux types d’ions.

20. Lorsqu’on choisit entre plusieurs formules de Lewis, quelle structure doit être privilégiée ?

Celle qui respecte la règle de l’octet, évite une charge supérieure à 1 sur un atome et peut présenter une structure cyclique
Celle qui maximise le nombre de doublets non-liants, même si certains atomes ne respectent pas l’octet
Celle qui respecte la règle de l’octet, autorise des charges élevées et adopte une structure ouverte
Celle qui place les charges les plus fortes sur les atomes centraux et évite les structures cycliques

Celle qui respecte la règle de l’octet, évite une charge supérieure à 1 sur un atome et peut présenter une structure cyclique

Explication

La formule stable recherchée privilégie le respect de l’octet, n’attribue pas de charge électrique supérieure à 1 à un atome et peut être cyclique. Une structure ouverte n’est donc pas exigée, et des charges élevées ou le non-respect de l’octet sont défavorables.

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Qu'est-ce que le numéro atomique Z ?

Le nombre de protons dans le noyau.

Qu'est-ce que le nombre de masse A ?

Le nombre total de nucléons, protons plus neutrons.

Où se concentre l'essentiel de la masse dans un atome ?

Dans le noyau.

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