QCM : Structure de l’atome et périodicité (10 questions)

Question 1

1. Le numéro atomique $Z$ d’un atome neutre correspond :

Au nombre de protons, égal au nombre d’électrons dans un atome neutre.

À la valeur qui distingue les éléments chimiques entre eux.

Au nombre d’électrons présents dans un atome neutre.

Au nombre de protons présents dans le noyau de l’atome.

À la valeur obtenue en additionnant le numéro atomique et le nombre d’électrons du noyau.

Explication

Le numéro atomique est le nombre de protons et identifie l’élément ; dans un atome neutre, il est aussi égal au nombre d’électrons. Le nombre de masse est la somme du numéro atomique et du nombre de neutrons, et non du nombre d’électrons.

Answer

Au nombre de protons, égal au nombre d’électrons dans un atome neutre. · À la valeur qui distingue les éléments chimiques entre eux. · Au nombre d’électrons présents dans un atome neutre. · Au nombre de protons présents dans le noyau de l’atome.

Question 2

2. À propos du modèle de Rutherford, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

Le modèle prévoit une perte d’énergie des électrons par rayonnement.

Cette instabilité prévue par le modèle est en contradiction avec l’expérience.

Les électrons y sont décrits en orbite classique autour du noyau.

Le rayonnement prévu par ce modèle garantit la stabilité des orbites électroniques.

La perte d’énergie prévue conduit les électrons à tomber dans le noyau.

Explication

Rutherford décrit des électrons en orbite classique qui rayonnent, perdent de l’énergie et devraient tomber dans le noyau. Cette instabilité contredit les observations ; le rayonnement ne stabilise donc pas les orbites.

Answer

Le modèle prévoit une perte d’énergie des électrons par rayonnement. · Cette instabilité prévue par le modèle est en contradiction avec l’expérience. · Les électrons y sont décrits en orbite classique autour du noyau. · La perte d’énergie prévue conduit les électrons à tomber dans le noyau.

Question 3

3. Dans le modèle de Bohr, le passage d’un électron entre deux niveaux :

Peut entraîner l’absorption d’un photon par l’électron.

Se déroule sans échange de photon entre les deux niveaux.

Peut se produire entre deux orbites de rayons égaux.

S’accompagne de l’émission ou de l’absorption d’un photon.

Se produit sur une orbite stationnaire avec émission continue d’énergie.

Explication

Lorsqu’un électron passe d’un niveau à un autre, il émet ou absorbe un photon ; le passage ne se déroule donc pas sans échange de photon. Les orbites stationnaires n’émettent pas d’énergie en continu. Dans l’atome d’hydrogène, les rayons des orbites dépendent du carré du rang : deux niveaux distincts n’ont donc pas des orbites de même rayon.

Answer

Peut entraîner l’absorption d’un photon par l’électron. · S’accompagne de l’émission ou de l’absorption d’un photon.

Question 4

4. Qu’est-ce qu’un spectre d’absorption atomique ?

Un spectre continu coloré produit par un gaz chaud traversé par de la lumière blanche.

Un ensemble de raies sombres sur fond noir, émis par un gaz froid sans éclairage.

Un ensemble de raies colorées sur fond noir, produit par un gaz chaud à faible pression.

Un ensemble de raies sombres sur un fond coloré, obtenu après le passage de lumière blanche dans un gaz froid.

Explication

Un spectre d’absorption apparaît lorsque la lumière blanche traverse un gaz froid et présente des raies ou bandes noires sur un fond coloré. À l’inverse, le gaz chaud sous faible pression produit un spectre d’émission, avec des raies colorées sur fond noir.

Answer

Un ensemble de raies sombres sur un fond coloré, obtenu après le passage de lumière blanche dans un gaz froid.

Question 5

5. Combien de valeurs possibles le nombre quantique magnétique permet-il pour une orbitale associée à un nombre quantique secondaire ℓ ?

2\ell + 1

valeurs, de

-\ell

à

+\ell

2\ell

valeurs, de

-\ell

à

+\ell - 1

n - \ell

valeurs, de

0

à

n - \ell - 1

\ell + 1

valeurs, de

0

à

+\ell

Explication

Le nombre quantique magnétique prend toutes les valeurs entières de $-\ell$ à $+\ell$ , ce qui donne $2\ell + 1$ orientations possibles. Le décompte $\ell + 1$ omet les valeurs négatives, pourtant permises.

Answer

$$2\ell + 1$$ valeurs, de $$-\ell$$ à $$+\ell$$

Question 6

6. Quel est le rôle du principe de stabilité lors de l’établissement de la configuration électronique d’un atome à l’état fondamental ?

Faire occuper d’abord les niveaux d’énergie les plus bas, dans la limite des places disponibles

Déterminer l’ordre de remplissage en comparant la somme des nombres quantiques n et ℓ

Faire répartir les électrons sur un maximum d’orbitales de même énergie avec des spins parallèles

Limiter à deux le nombre d’électrons d’une orbitale et imposer des spins opposés

Explication

Le principe de stabilité conduit à remplir en premier les niveaux d’énergie les plus bas, tant qu’ils disposent de places. La répartition sur un maximum d’orbitales de même énergie avec des spins parallèles relève de la règle de Hund.

Answer

Faire occuper d’abord les niveaux d’énergie les plus bas, dans la limite des places disponibles

Question 7

7. Dans le tableau périodique, à quelle famille appartient un élément dont la configuration électronique externe est $ns^2np^5$ ?

Aux gaz rares

Aux alcalins

Aux alcalino-terreux

Aux halogènes

Explication

Une configuration externe $ns^2np^5$ caractérise les halogènes. Les gaz rares ont plutôt une configuration $ns^2np^6$ , tandis que les alcalino-terreux et les alcalins ont respectivement $ns^2$ et $ns^1$ .

Answer

Aux halogènes

Question 8

8. Quelle différence distingue la définition du rayon atomique de celle de la valence ?

Le rayon atomique mesure une distance entre deux atomes liés, tandis que la valence correspond au nombre d’électrons célibataires.

Le rayon atomique indique le pouvoir d’attirer un électron, tandis que la valence mesure la distance entre deux atomes liés.

Le rayon atomique correspond au nombre d’électrons célibataires, tandis que la valence décrit le pouvoir d’attirer un électron.

Le rayon atomique mesure une distance entre deux atomes isolés, tandis que la valence correspond au nombre total d’électrons de l’atome.

Explication

Le rayon atomique est défini comme la moitié de la distance séparant les centres de deux atomes liés par une liaison simple, alors que la valence correspond au nombre d’électrons célibataires. Le pouvoir d’attirer un électron décrit l’électronégativité, et non la valence.

Answer

Le rayon atomique mesure une distance entre deux atomes liés, tandis que la valence correspond au nombre d’électrons célibataires.

Question 9

9. Pourquoi deux atomes ayant le même nombre de protons mais des nombres de neutrons différents sont-ils des isotopes du même élément ?

Leur numéro atomique est identique, mais leur nombre de masse diffère.

Leur nombre d’électrons est différent, ce qui modifie leur numéro atomique.

Leur charge électrique est différente, car ils ont des nombres de protons différents.

Leur nombre de masse est identique, mais leur numéro atomique diffère.

Explication

Le nombre de protons fixe le numéro atomique et donc l’identité de l’élément, tandis qu’une différence de neutrons entraîne un nombre de masse différent. Une différence du nombre de protons correspondrait à des éléments distincts, et non à des isotopes du même élément.

Answer

Leur numéro atomique est identique, mais leur nombre de masse diffère.

Question 10

10. Dans le modèle de Bohr, comment déterminer le rayon de la troisième orbite de l’atome d’hydrogène à partir du rayon de la première orbite ?

Le multiplier par neuf, car le rayon varie comme le carré du rang de l’orbite.

Le diviser par neuf, car le rayon varie comme l’inverse du carré du rang.

Le multiplier par trois, car le rayon varie directement avec le rang de l’orbite.

Le garder inchangé, car toutes les orbites stationnaires ont le même rayon.

Explication

Le modèle de Bohr donne $r_n=n^2r_1$ , donc pour la troisième orbite le rayon vaut $9r_1$ . Le facteur trois correspondrait à une dépendance linéaire avec le rang, ce qui ne décrit pas cette relation.

Answer

Le multiplier par neuf, car le rayon varie comme le carré du rang de l’orbite.

QCM : Structure de l’atome et périodicité (10 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Le numéro atomique $Z$ d’un atome neutre correspond :

2. À propos du modèle de Rutherford, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

3. Dans le modèle de Bohr, le passage d’un électron entre deux niveaux :

4. Qu’est-ce qu’un spectre d’absorption atomique ?

5. Combien de valeurs possibles le nombre quantique magnétique permet-il pour une orbitale associée à un nombre quantique secondaire ℓ ?

6. Quel est le rôle du principe de stabilité lors de l’établissement de la configuration électronique d’un atome à l’état fondamental ?

7. Dans le tableau périodique, à quelle famille appartient un élément dont la configuration électronique externe est $ns^2np^5$ ?

8. Quelle différence distingue la définition du rayon atomique de celle de la valence ?

9. Pourquoi deux atomes ayant le même nombre de protons mais des nombres de neutrons différents sont-ils des isotopes du même élément ?

10. Dans le modèle de Bohr, comment déterminer le rayon de la troisième orbite de l’atome d’hydrogène à partir du rayon de la première orbite ?

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1. Le numéro atomique ZZZ d’un atome neutre correspond :

2. À propos du modèle de Rutherford, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

3. Dans le modèle de Bohr, le passage d’un électron entre deux niveaux :

4. Qu’est-ce qu’un spectre d’absorption atomique ?

5. Combien de valeurs possibles le nombre quantique magnétique permet-il pour une orbitale associée à un nombre quantique secondaire ℓ ?

6. Quel est le rôle du principe de stabilité lors de l’établissement de la configuration électronique d’un atome à l’état fondamental ?

7. Dans le tableau périodique, à quelle famille appartient un élément dont la configuration électronique externe est ns2np5ns^2np^5ns2np5 ?

8. Quelle différence distingue la définition du rayon atomique de celle de la valence ?

9. Pourquoi deux atomes ayant le même nombre de protons mais des nombres de neutrons différents sont-ils des isotopes du même élément ?

10. Dans le modèle de Bohr, comment déterminer le rayon de la troisième orbite de l’atome d’hydrogène à partir du rayon de la première orbite ?

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7. Dans le tableau périodique, à quelle famille appartient un élément dont la configuration électronique externe est $ns^2np^5$ ?