QCM : Structure et transformation de la matière (11 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Dans la notation nucléaire ZAX^{A}_{Z}X, que représente la lettre AA ?

Le nombre de neutrons du noyau
Le symbole de l’élément chimique
Le nombre de protons du noyau
Le nombre total de nucléons du noyau

Le nombre total de nucléons du noyau

Explication

La lettre AA indique le nombre total de nucléons, c’est-à-dire de protons et de neutrons, du noyau. La lettre ZZ désigne le nombre de protons, et non le nombre total de nucléons.

2. Un noyau possède A=23A=23 nucléons et Z=11Z=11 protons ; combien contient-il de neutrons ?

1212 neutrons
2323 neutrons
3434 neutrons
1111 neutrons

$$12$$ neutrons

Explication

Le nombre de neutrons se calcule par A−ZA-Z, soit 23−11=1223-11=12. Le nombre 1111 correspond au nombre de protons, pas à celui des neutrons.

3. Quels ordres de grandeur correspondent respectivement au diamètre d’un atome et à celui de son noyau ?

10−10 m10^{-10}\ \mathrm{m} pour l’atome et 10−15 m10^{-15}\ \mathrm{m} pour le noyau
10−10 m10^{-10}\ \mathrm{m} pour l’atome et 10−10 m10^{-10}\ \mathrm{m} pour le noyau
10−15 m10^{-15}\ \mathrm{m} pour l’atome et 10−15 m10^{-15}\ \mathrm{m} pour le noyau
10−15 m10^{-15}\ \mathrm{m} pour l’atome et 10−10 m10^{-10}\ \mathrm{m} pour le noyau

$$10^{-10}\ \mathrm{m}$$ pour l’atome et $$10^{-15}\ \mathrm{m}$$ pour le noyau

Explication

Le diamètre atomique est de l’ordre de 10−10 m10^{-10}\ \mathrm{m}, tandis que celui du noyau est de l’ordre de 10−15 m10^{-15}\ \mathrm{m}. L’inversion de ces ordres de grandeur attribuerait au noyau un diamètre bien supérieur à celui de l’atome.

4. Quelle relation entre électrons et protons caractérise un atome neutre ?

Il possède autant de neutrons que de protons, ce qui compense les charges
Il possède davantage d’électrons que de protons, ce qui donne une charge négative
Il possède moins d’électrons que de protons, ce qui donne une charge positive
Il possède autant d’électrons que de protons, ce qui compense les charges

Il possède autant d’électrons que de protons, ce qui compense les charges

Explication

Dans un atome neutre, le nombre d’électrons est égal au nombre de protons et leurs charges opposées se compensent. Un excès ou un déficit d’électrons correspond à un ion plutôt qu’à un atome neutre.

5. Qu’est-ce qui distingue deux isotopes d’un même élément chimique ?

Ils ont des nombres de protons et de neutrons identiques, mais des masses différentes.
Ils ont le même nombre de protons, mais des nombres de neutrons différents.
Ils ont le même nombre d’électrons, mais des charges électriques différentes.
Ils ont le même nombre de neutrons, mais des nombres de protons différents.

Ils ont le même nombre de protons, mais des nombres de neutrons différents.

Explication

Des isotopes appartiennent au même élément parce qu’ils possèdent le même nombre de protons, mais leurs noyaux contiennent des nombres de neutrons différents. Des atomes ayant des nombres de protons différents correspondent à des éléments différents, même si leur nombre de neutrons est identique.

6. Quel modèle atomique John Joseph Thomson propose-t-il en 1904 ?

Un nuage électronique où les électrons ont une probabilité de présence
Une sphère positive parsemée d’électrons
Un noyau positif entouré d’électrons en mouvement
Une sphère pleine de matière sans structure interne

Une sphère positive parsemée d’électrons

Explication

Thomson décrit l’atome comme une sphère positive au sein de laquelle sont répartis des électrons. Le modèle du noyau positif entouré d’électrons en mouvement est associé à Rutherford.

7. Quel est le rôle des électrons de valence dans la description de la configuration électronique d’un atome ?

Ils occupent toujours la première couche électronique.
Ils correspondent aux électrons les plus proches du noyau.
Ils déterminent le nombre de neutrons présents dans le noyau.
Ils correspondent aux électrons de la couche externe de l’atome.

Ils correspondent aux électrons de la couche externe de l’atome.

Explication

Les électrons de valence sont ceux qui se trouvent sur la couche électronique externe de l’atome. Les électrons les plus proches du noyau sont au contraire les plus liés à celui-ci et ne définissent pas les électrons de valence.

8. Pourquoi l’aluminium de numéro atomique 13 perd-il trois électrons pour former un ion stable plutôt que d’en gagner cinq ?

Le gain de cinq électrons demande moins d’énergie que la perte de trois électrons.
Le gain de cinq électrons permet d’obtenir la configuration électronique de l’argon.
La perte de trois électrons permet d’obtenir la configuration électronique du néon.
La perte de trois électrons demande moins d’énergie que le gain de cinq électrons.

La perte de trois électrons demande moins d’énergie que le gain de cinq électrons.

Explication

La formation de l’ion aluminium met en jeu la voie qui nécessite le moins d’électrons, donc la perte de trois plutôt que le gain de cinq, afin de réduire la dépense énergétique. Obtenir une configuration stable n’implique pas ici de gagner cinq électrons pour atteindre celle de l’argon.

9. En quoi une liaison covalente double diffère-t-elle d’une liaison covalente simple ?

Elle correspond à l’énergie nécessaire pour séparer les deux atomes.
Elle met en commun deux doublets d’électrons plutôt qu’un seul.
Elle met en commun un électron plutôt que deux électrons.
Elle répartit les électrons en doublets non liants autour des atomes.

Elle met en commun deux doublets d’électrons plutôt qu’un seul.

Explication

Une liaison double implique le partage de deux doublets d’électrons, alors qu’une liaison simple en partage un seul. La mise en commun de deux électrons caractérise donc la liaison simple, et non la double.

10. Pourquoi les éléments d’une même colonne du tableau périodique présentent-ils des propriétés chimiques similaires ?

Parce qu’ils perdent tous le même nombre de protons lors d’une transformation.
Parce qu’ils ont le même numéro atomique et la même masse nucléaire.
Parce qu’ils possèdent le même nombre d’électrons sur leur couche externe.
Parce qu’ils possèdent le même nombre de couches électroniques occupées.

Parce qu’ils possèdent le même nombre d’électrons sur leur couche externe.

Explication

Le nombre identique d’électrons de valence dans une colonne contribue aux propriétés chimiques similaires de ses éléments. Le nombre de couches électroniques est plutôt associé à la ligne du tableau.

11. Un noyau porte une charge électrique de +4,8×10−19 C+4{,}8\times10^{-19}\ \mathrm{C} ; sachant que la charge élémentaire vaut 1,6×10−19 C1{,}6\times10^{-19}\ \mathrm{C}, quel est son numéro atomique ZZ ?

33 protons dans le noyau
33 neutrons dans le noyau
44 protons dans le noyau
44 nucléons dans le noyau

$$3$$ protons dans le noyau

Explication

La charge du noyau vérifie Qnoyau=+ZeQ_{noyau}=+Ze, donc Z=(4,8×10−19)/(1,6×10−19)=3Z=(4{,}8\times10^{-19})/(1{,}6\times10^{-19})=3. Le nombre de neutrons dépend aussi de AA, et la charge donnée ne permet pas de déterminer le nombre total de nucléons.

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Qu’est-ce qu’un nucléon, et quelle est sa masse approximative ?

C’est un proton ou un neutron du noyau, de masse environ 1,7×10−27 kg1{,}7\times10^{-27}\ \mathrm{kg}.

Dans ZAX^{A}_{Z}X, que désignent AA, ZZ et XX ?

AA désigne le nombre de nucléons, ZZ le nombre de protons et XX le symbole chimique.

Quels sont les ordres de grandeur des diamètres d’un atome et de son noyau ?

10−10 m10^{-10}\ \mathrm{m} et 10−15 m10^{-15}\ \mathrm{m}, respectivement.

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