QCM : Structure et masse de l’atome — 18 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quel rôle l’atome joue-t-il dans la constitution de la matière ?

Il constitue la matière et s’associe pour former des molécules stables.
Il correspond à une molécule élémentaire qui se divise en charges stables.
Il représente une charge isolée qui s’organise en molécules instables.
Il constitue les molécules et se forme par assemblage de particules stables.

Il constitue la matière et s’associe pour former des molécules stables.

Explication

L’atome est le constituant ultime de la matière et peut s’associer à d’autres atomes pour former des molécules stables. La confusion vient de l’inversion entre l’atome et la molécule, cette dernière résultant de l’association d’atomes.

2. Quelle combinaison décrit correctement l’atome dans les conditions ordinaires ?

Il est neutre, possède une masse proche de 10−19 kg10^{-19}\,\mathrm{kg} et un rayon proche de 10−27 m10^{-27}\,\mathrm{m}.
Il est neutre, possède une masse proche de 10−27 kg10^{-27}\,\mathrm{kg} et un rayon proche de 10−10 m10^{-10}\,\mathrm{m}.
Il est chargé, possède une masse proche de 10−31 kg10^{-31}\,\mathrm{kg} et un rayon proche de 10−16 m10^{-16}\,\mathrm{m}.
Il est chargé, possède une masse proche de 10−27 kg10^{-27}\,\mathrm{kg} et un rayon proche de 10−10 m10^{-10}\,\mathrm{m}.

Il est neutre, possède une masse proche de $$10^{-27}\,\mathrm{kg}$$ et un rayon proche de $$10^{-10}\,\mathrm{m}$$.

Explication

L’atome est électriquement neutre, avec une masse de l’ordre de 10−27 kg10^{-27}\,\mathrm{kg} et un rayon de l’ordre de 10−10 m10^{-10}\,\mathrm{m}. Un ion, contrairement à l’atome neutre, possède une charge électrique.

3. Quelle est la charge électrique et la masse approximative d’un électron ?

Une charge +1,6×10−19 C+1,6\times10^{-19}\,\mathrm{C} et une masse 1,67×10−27 kg1,67\times10^{-27}\,\mathrm{kg}.
Une charge −1,6×10−19 C-1,6\times10^{-19}\,\mathrm{C} et une masse 1,67×10−27 kg1,67\times10^{-27}\,\mathrm{kg}.
Une charge −1,6×10−19 C-1,6\times10^{-19}\,\mathrm{C} et une masse 9,11×10−31 kg9,11\times10^{-31}\,\mathrm{kg}.
Une charge +1,6×10−19 C+1,6\times10^{-19}\,\mathrm{C} et une masse 9,11×10−31 kg9,11\times10^{-31}\,\mathrm{kg}.

Une charge $$-1,6\times10^{-19}\,\mathrm{C}$$ et une masse $$9,11\times10^{-31}\,\mathrm{kg}$$.

Explication

L’électron porte une charge négative de −1,6×10−19 C-1,6\times10^{-19}\,\mathrm{C} et sa masse vaut environ 9,11×10−31 kg9,11\times10^{-31}\,\mathrm{kg}. La charge positive et la masse proche de 10−27 kg10^{-27}\,\mathrm{kg} correspondent plutôt au proton.

4. Quelle propriété caractérise le noyau par rapport au reste de l’atome ?

Il est neutre et contient la plupart des électrons de l’atome.
Il est positif et contient presque toute la masse de l’atome.
Il est négatif et contient presque toute la charge de l’atome.
Il est positif et occupe la majeure partie du volume de l’atome.

Il est positif et contient presque toute la masse de l’atome.

Explication

Le noyau est la partie centrale positive de l’atome et concentre sa quasi-totalité de masse. Les électrons, beaucoup plus légers, se trouvent dans l’espace autour du noyau.

5. Que devient un atome lorsqu’il gagne un ou plusieurs électrons ?

Il devient une molécule électriquement neutre.
Il devient un cation chargé positivement.
Il devient un anion chargé négativement.
Il devient un noyau chargé positivement.

Il devient un anion chargé négativement.

Explication

Le gain d’électrons augmente la charge négative de l’atome et forme un anion. Un cation se forme au contraire lorsqu’un atome perd un ou plusieurs électrons.

6. Que montre principalement l’expérience de Rutherford avec une feuille d’or ?

Les particules α sont absorbées par la feuille, puis réémises dans plusieurs directions.
La plupart des particules α sont réfléchies par la feuille, tandis qu’une minorité la traverse sans déviation.
La plupart des particules α traversent la feuille sans déviation, tandis qu’une minorité est déviée ou réfléchie.
Toutes les particules α traversent la feuille sans déviation, car la matière est uniformément répartie.

La plupart des particules α traversent la feuille sans déviation, tandis qu’une minorité est déviée ou réfléchie.

Explication

Dans l’expérience de Rutherford, la majorité des particules α traverse la feuille d’or sans déviation, alors qu’une petite partie est déviée ou réfléchie. Cette répartition des trajectoires met en évidence une région centrale très concentrée dans l’atome.

7. Quelle caractéristique distingue le proton de l’électron et du neutron dans le noyau atomique ?

Il porte une charge négative de −1,6×10−19 C-1,6\times10^{-19}\,\mathrm{C}
Il porte une charge positive de +1,6×10−19 C+1,6\times10^{-19}\,\mathrm{C}
Il a une masse négligeable devant celle de l’électron
Il possède une charge électrique nulle

Il porte une charge positive de $$+1,6\times10^{-19}\,\mathrm{C}$$

Explication

Le proton est chargé positivement, avec une charge élémentaire +e+e, tandis que le neutron est neutre et que l’électron porte une charge négative. La charge nulle correspond donc au neutron, et non au proton.

8. Quelle propriété caractérise le neutron dans le noyau atomique ?

Il est négatif et sa masse dépasse fortement celle du proton
Il est positif et sa masse est proche de celle de l’électron
Il est neutre et sa masse est négligeable devant celle du proton
Il est neutre et sa masse est proche de celle du proton

Il est neutre et sa masse est proche de celle du proton

Explication

Le neutron ne porte pas de charge électrique et sa masse est sensiblement égale à celle du proton. Une charge positive caractérise le proton, tandis que la masse du neutron n’est pas négligeable devant celle du proton.

9. Un noyau contient Z=17Z=17 protons et N=18N=18 neutrons. Quel est son nombre de masse AA ?

A=17A=17
A=1A=1
A=35A=35
A=18A=18

$$A=35$$

Explication

Le nombre de masse est la somme du nombre de protons et du nombre de neutrons : A=Z+N=17+18=35A=Z+N=17+18=35. La valeur 1717 correspond au numéro atomique, tandis que 1818 correspond au nombre de neutrons.

10. Deux atomes appartiennent au même nucléide lorsqu’ils possèdent des noyaux ayant… ?

des nombres de protons différents et le même nombre de neutrons
le même nombre de protons et le même nombre de neutrons
le même nombre de protons et des nombres de neutrons différents
le même nombre de masse et des nombres de protons différents

le même nombre de protons et le même nombre de neutrons

Explication

Un nucléide regroupe des atomes dont les noyaux ont simultanément le même nombre de protons et le même nombre de neutrons. Le cas d’un même nombre de protons avec des nombres de neutrons différents correspond plutôt à des isotopes.

11. Quelle relation entre deux isotopes d’un même élément chimique est correcte ?

Ils ont le même nombre de protons et des nombres de neutrons différents
Ils ont le même nombre de neutrons et des nombres de protons différents
Ils ont des nombres de protons différents et le même nombre de neutrons
Ils ont nécessairement le même nombre de masse et le même nombre de neutrons

Ils ont le même nombre de protons et des nombres de neutrons différents

Explication

Deux isotopes possèdent le même numéro atomique, donc le même nombre de protons, mais leurs nombres de neutrons diffèrent. Cette différence entraîne des nombres de masse différents, contrairement à l’affirmation proposée dans le dernier choix.

12. Quelle comparaison entre les isotopes d’un même élément est exacte ?

Leurs propriétés chimiques et nucléaires sont identiques dans toutes les situations
Leurs propriétés chimiques diffèrent fortement, mais leurs propriétés nucléaires restent identiques
Leurs propriétés chimiques sont proches, mais certaines propriétés nucléaires peuvent différer
Leurs propriétés nucléaires sont proches, mais leurs propriétés chimiques diffèrent fortement

Leurs propriétés chimiques sont proches, mais certaines propriétés nucléaires peuvent différer

Explication

Les isotopes possèdent les mêmes électrons et présentent donc les mêmes propriétés chimiques liées à ces électrons. En revanche, leurs propriétés nucléaires, comme la radioactivité ou la fission, peuvent être différentes.

13. Que représente la masse molaire MM d’une substance ?

La masse d’un neutron appartenant à cette substance
Le nombre de particules contenues dans une mole
La masse d’un atome isolé de cette substance
La masse d’une mole de cette substance

La masse d’une mole de cette substance

Explication

La masse molaire est la masse correspondant à une mole d’un élément ou d’une molécule. La masse d’un atome isolé relève de la masse atomique, tandis que le nombre de particules est associé à la constante d’Avogadro.

14. Comment définit-on une mole à partir du nucléide de carbone de référence ?

Elle contient autant de grammes que la masse molaire du carbone
Elle possède une masse de 12 g quelle que soit la substance considérée
Elle contient autant de particules qu’il y a d’atomes dans 12 g de ce carbone
Elle correspond à la masse d’un seul atome de carbone de référence

Elle contient autant de particules qu’il y a d’atomes dans 12 g de ce carbone

Explication

Une mole est une quantité de matière contenant autant de particules qu’il y a d’atomes dans 12 g du nucléide de carbone de référence. La masse de 12 g concerne cet étalon particulier et ne fixe pas la masse de toutes les moles.

15. Quelle valeur approchée correspond à la constante d’Avogadro ?

6,022×1023 mol−16,022\times10^{23}\,\mathrm{mol^{-1}}
1,60×10−19 C1,60\times10^{-19}\,\mathrm{C}
6,022×10−23 mol−16,022\times10^{-23}\,\mathrm{mol^{-1}}
1,66×10−27 kg1,66\times10^{-27}\,\mathrm{kg}

$$6,022\times10^{23}\,\mathrm{mol^{-1}}$$

Explication

La constante d’Avogadro vaut 6,022×1023 mol−16,022\times10^{23}\,\mathrm{mol^{-1}} et indique le nombre de particules correspondant à une mole. La valeur 1,66×10−27 kg1,66\times10^{-27}\,\mathrm{kg} désigne l’unité de masse atomique, tandis que 1,60×10−19 C1,60\times10^{-19}\,\mathrm{C} correspond à la charge élémentaire.

16. Comment définit-on le défaut de masse d’un noyau composé de ZZ protons et de A−ZA-Z neutrons, de masse MM ?

La différence entre la masse du noyau lié et la somme des masses des nucléons séparés
La somme de la masse du noyau lié et des masses des nucléons séparés
La différence entre la somme des masses des nucléons séparés et la masse du noyau lié
Le rapport entre la masse du noyau lié et le nombre total de nucléons

La différence entre la somme des masses des nucléons séparés et la masse du noyau lié

Explication

Le défaut de masse compare la masse totale qu’auraient les nucléons séparés à celle du noyau lié, selon Δm=Zmp+(A−Z)mn−M\Delta m=Zm_p+(A-Z)m_n-M. La masse du noyau ne doit pas être soustraite en premier dans cette définition, car le défaut est positif pour un système lié.

17. Pourquoi la masse d’un noyau lié est-elle inférieure à la somme des masses de ses protons et de ses neutrons pris séparément ?

Parce qu’une partie de la masse correspond à l’énergie de liaison du noyau
Parce que la charge électrique des protons disparaît dans le noyau
Parce que les nucléons liés acquièrent une masse supplémentaire par interaction
Parce que le nombre de neutrons diminue lors de la formation du noyau

Parce qu’une partie de la masse correspond à l’énergie de liaison du noyau

Explication

Un noyau lié possède une masse inférieure à celle de ses nucléons séparés, car cette différence est associée à l’énergie de liaison. L’interaction nucléaire ne crée pas une masse supplémentaire des nucléons et ne modifie pas leur nombre lors de l’assemblage.

18. Quelle relation permet de calculer l’énergie équivalente au défaut de masse d’un noyau ?

ΔE=Δmc2\Delta E=\Delta m c^2
ΔE=Δmc\Delta E=\Delta m c
ΔE=Δmc2\Delta E=\frac{\Delta m}{c^2}
ΔE=c2Δm\Delta E=\frac{c^2}{\Delta m}

$$\Delta E=\Delta m c^2$$

Explication

L’équivalence masse-énergie associe au défaut de masse l’énergie ΔE=Δmc2\Delta E=\Delta m c^2, où cc est la vitesse de la lumière. Diviser par c2c^2 correspondrait à isoler une masse à partir d’une énergie, et non à calculer l’énergie recherchée.

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Mémorisez les réponses avec 43 flashcards sur Structure et masse de l’atome.

Qu'est-ce que l'atome dans la matière ?

Le constituant ultime de la matière.

Pourquoi l'atome est-il rare à l'état libre en conditions ordinaires ?

À cause de sa très grande réactivité.

Quelle est la charge électrique d'un atome ?

Il est électriquement neutre.

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