--- niveau: "3eme" chapitre: "01" titre: "QCM — Atomistique" type: "evaluation_formative" format: "DNB" nombre_questions: 10 nombre_tips: 5 nombre_dragwords: 5 --- # QCM — Atomistique > *M. VERHILLE — Physique-Chimie · 3e — Format exercice type DNB* > *Coche la bonne réponse. Une seule réponse correcte par question.* --- ## Question 1 Le basalte du Piton de la Fournaise contient du silicium. Sur le tableau périodique, le silicium (Si) a pour numéro atomique Z = 14. Combien de protons contient le noyau d'un atome de silicium ? > **Tip** : Le numéro atomique Z est égal au nombre de protons dans le noyau. C'est la définition même de Z. - ◻ A) 28 protons - ✅ B) **14 protons** - ◻ C) 7 protons - ◻ D) On ne peut pas le savoir sans connaître A > **Feedback bonne reponse** : "Z = 14 signifie que le noyau contient 14 protons. Le nombre de protons définit l'élément chimique : tout atome à 14 protons est du silicium." > **Feedback mauvaise reponse A** : "28 est le nombre de masse A de l'isotope le plus courant (²⁸Si), c'est-à-dire protons + neutrons. Le nombre de protons est donné par Z = 14." > **Feedback mauvaise reponse C** : "7 est la moitié de 14 : tu as peut-être partagé Z entre protons et électrons. Or Z compte à lui seul les protons : il y en a 14 (et 14 électrons dans l'atome neutre)." > **Feedback mauvaise reponse D** : "Z suffit pour connaître le nombre de protons : ici, 14. Le nombre de masse A ne sert qu'à trouver le nombre de neutrons, avec N = A − Z." --- ## Question 2 ![Schéma de la notation symbolique d'un atome : A (nombre de nucléons) en haut à gauche du symbole X, Z (numéro atomique) en bas à gauche.](../3eme/sources/ch01-atomistique/schema-notation-AZX.png) La notation d'un atome de fluor est ¹⁹₉F. Combien de neutrons contient le noyau de cet atome ? > **Tip** : Le nombre de neutrons se calcule : N = A - Z. Identifie d'abord A et Z. - ◻ A) 9 neutrons - ◻ B) 19 neutrons - ✅ C) **10 neutrons** - ◻ D) 28 neutrons > **Feedback bonne reponse** : "A = 19 (nombre de masse) et Z = 9 (numéro atomique). Le nombre de neutrons est N = A − Z = 19 − 9 = 10." > **Feedback mauvaise reponse A** : "9 est le numéro atomique Z, donc le nombre de protons. Pour les neutrons, retire les protons des nucléons : N = A − Z = 19 − 9 = 10." > **Feedback mauvaise reponse B** : "19 est le nombre de masse A, qui compte protons et neutrons ensemble. Pour les neutrons seuls, N = A − Z = 19 − 9 = 10." > **Feedback mauvaise reponse D** : "Tu as additionné A et Z : 19 + 9 = 28. A compte déjà les protons ; pour les neutrons, il faut soustraire : N = A − Z = 19 − 9 = 10." --- ## Question 3 Un atome est électriquement neutre. Sachant que le chlore a pour numéro atomique Z = 17, combien d'électrons possède un atome de chlore neutre ? > **Tip** : La neutralité électrique signifie que les charges positives (protons) et négatives (électrons) s'équilibrent. - ✅ A) **17 électrons** - ◻ B) 35 électrons - ◻ C) 18 électrons - ◻ D) 7 électrons > **Feedback bonne reponse** : "Z = 17 : il y a 17 protons. Un atome neutre a autant d'électrons que de protons, donc 17 électrons : les charges positives et négatives se compensent." > **Feedback mauvaise reponse B** : "35 est le nombre de masse A de l'isotope ³⁵Cl (protons + neutrons). Dans un atome neutre, le nombre d'électrons est égal au nombre de protons : Z = 17." > **Feedback mauvaise reponse C** : "18 électrons, c'est l'ion chlorure Cl⁻, qui a gagné un électron. L'atome neutre a autant d'électrons que de protons : 17." > **Feedback mauvaise reponse D** : "7, ce sont seulement les unités de Z = 17. Tous les électrons comptent : un atome neutre a autant d'électrons que de protons, soit 17." --- ## Question 4 ![Dessin d'un atome de sodium Na neutre : au centre, un noyau de protons (+) et de neutrons ; autour, des électrons e⁻ à compter.](../3eme/sources/ch01-atomistique/modele-Bohr-sodium-dessin-simple.png) Ce dessin représente un atome de sodium (Na) électriquement neutre : le noyau au centre et les électrons du nuage électronique autour. Compte les électrons. Quel est le numéro atomique Z du sodium ? > **Tip** : Un atome est électriquement neutre : son noyau contient autant de protons que son nuage électronique contient d'électrons. - ✅ A) **Z = 11** - ◻ B) Z = 22 - ◻ C) Z = 23 - ◻ D) On ne peut pas le savoir sans compter les neutrons > **Feedback bonne reponse** : "Le dessin montre 11 électrons. L'atome est neutre : il a autant de protons que d'électrons, donc 11 protons. Z compte les protons : Z = 11." > **Feedback mauvaise reponse B** : "Tu as additionné les électrons et les protons. Z ne compte que les protons du noyau : l'atome neutre en a autant que d'électrons, soit 11." > **Feedback mauvaise reponse C** : "23 est le nombre de masse A du sodium le plus courant (protons + neutrons). Z ne compte que les protons : autant que d'électrons dans l'atome neutre, soit 11." > **Feedback mauvaise reponse D** : "Les neutrons n'ont pas de charge et n'entrent pas dans Z. Il suffit de compter les électrons : l'atome neutre a autant de protons que d'électrons, donc Z = 11." --- ## Question 5 Le carbone 12 (¹²₆C) et le carbone 14 (¹⁴₆C) sont deux isotopes. Quelle propriété partagent ces deux atomes ? > **Tip** : Les isotopes sont des atomes du même élément. Qu'est-ce qui définit un élément chimique ? - ◻ A) Ils ont le même nombre de masse A - ✅ B) **Ils ont le même numéro atomique Z (même nombre de protons)** - ◻ C) Ils ont le même nombre de neutrons - ◻ D) Ils ont les mêmes propriétés chimiques et physiques > **Feedback bonne reponse** : "Deux isotopes d'un même élément ont le même Z, donc le même nombre de protons : ici 6. Seul le nombre de neutrons change : 6 pour ¹²C et 8 pour ¹⁴C." > **Feedback mauvaise reponse A** : "Le nombre de masse A est justement différent : 12 pour l'un, 14 pour l'autre. Les isotopes ont le même Z, mais des A différents." > **Feedback mauvaise reponse C** : "Le nombre de neutrons est ce qui distingue les isotopes : N = 12 − 6 = 6 pour ¹²C et N = 14 − 6 = 8 pour ¹⁴C. Ce qu'ils partagent, c'est Z." > **Feedback mauvaise reponse D** : "Leurs propriétés chimiques sont très proches, mais pas leurs propriétés physiques : leurs masses diffèrent et ¹⁴C est radioactif. Le point commun certain est Z." --- ## Question 6 Dans le tableau périodique, le lithium (Li), le sodium (Na) et le potassium (K) sont placés dans la même colonne. Que peut-on en déduire ? > **Tip** : Le tableau périodique range les éléments par numéro atomique Z croissant et regroupe ceux qui ont des propriétés chimiques proches. - ◻ A) Ils ont le même numéro atomique Z - ◻ B) Ils ont le même nombre de neutrons - ✅ C) **Ils ont des propriétés chimiques proches** - ◻ D) Ils ont la même masse > **Feedback bonne reponse** : "Le tableau périodique regroupe en colonnes (familles) les éléments aux propriétés chimiques proches. Li, Na et K réagissent par exemple tous les trois vivement avec l'eau." > **Feedback mauvaise reponse A** : "Un même Z voudrait dire un même élément. Or Li (Z = 3), Na (Z = 11) et K (Z = 19) sont trois éléments différents : dans une colonne, Z augmente de haut en bas." > **Feedback mauvaise reponse B** : "Leurs noyaux n'ont pas le même nombre de neutrons (4 pour ⁷Li, 12 pour ²³Na, 20 pour ³⁹K). Une même colonne rassemble des éléments aux propriétés chimiques proches." > **Feedback mauvaise reponse D** : "Leurs masses sont différentes : un atome de potassium est bien plus lourd qu'un atome de lithium. Une même colonne rassemble des éléments aux propriétés chimiques proches." --- ## Question 7 Données indicatives en masse pour le corps humain : O : 65 % ; C : 18,5 % ; H : 9,5 % ; N : 3,3 % ; autres : 3,7 %. D’après ces données, quel est l'élément chimique le plus abondant dans le corps humain (en masse) ? > **Tip** : Comparer les pourcentages en masse donnés dans l’énoncé. - ✅ A) **L'oxygène (O, 65 %)** - ◻ B) Le carbone (C, 18,5 %) - ◻ C) L'hydrogène (H, 9,5 %) - ◻ D) L'azote (N, 3,3 %) > **Feedback bonne reponse** : "L’oxygène a le plus grand pourcentage en masse dans les données : 65 %. Il se trouve dans l’eau et dans de nombreuses autres molécules. La fraction d’eau du corps et la fraction d’oxygène ne sont pas la même grandeur." > **Feedback mauvaise reponse B** : "Le carbone arrive en deuxième position (18,5 %). Il est à la base des molécules du vivant, mais il faut comparer les pourcentages donnés : les 65 % de l'oxygène sont plus grands." > **Feedback mauvaise reponse C** : "L'hydrogène est l'élément le plus nombreux en atomes, mais l'énoncé parle de masse. Ses atomes sont très légers : il ne représente que 9,5 % de la masse, contre 65 % pour l'oxygène." > **Feedback mauvaise reponse D** : "L'azote ne représente que 3,3 % de la masse : c'est le plus petit des quatre pourcentages proposés. Pour trouver le plus abondant, cherche le plus grand : 65 % pour l'oxygène." --- ## Question 8 ![Modèles de l'atome d'hydrogène ¹₁H et de l'atome d'hélium ⁴₂He : chaque noyau, avec ses protons et ses neutrons, est entouré de ses électrons.](../3eme/sources/ch01-atomistique/modeles-Bohr-hydrogene-helium.png) L'hélium utilisé pour gonfler les ballons a pour notation ⁴₂He. Combien de particules contient le noyau d'un atome d'hélium ? > **Tip** : Le noyau contient les nucléons : les protons et les neutrons. Leur nombre total est le nombre de masse A, écrit en haut à gauche du symbole. - ◻ A) 2 particules - ✅ B) **4 particules : 2 protons et 2 neutrons** - ◻ C) 6 particules - ◻ D) 8 particules > **Feedback bonne reponse** : "A = 4 : le noyau contient 4 nucléons. Z = 2 donne 2 protons, donc 4 − 2 = 2 neutrons. Les 2 électrons sont autour du noyau, dans le nuage électronique." > **Feedback mauvaise reponse A** : "2 est le numéro atomique Z, qui ne compte que les protons. Le noyau contient aussi des neutrons : en tout A = 4 nucléons (2 protons et 2 neutrons)." > **Feedback mauvaise reponse C** : "Tu as ajouté les 2 électrons, mais ils ne sont pas dans le noyau : ils forment le nuage électronique. Le noyau contient A = 4 nucléons." > **Feedback mauvaise reponse D** : "8 compte certaines particules deux fois, ou ajoute les électrons. Le noyau ne contient que les nucléons : A = 4, soit 2 protons et 2 neutrons." --- ## Question 9 Pour ce calcul d’ordre de grandeur, utiliser les diamètres donnés. Un atome de carbone a un diamètre d'environ 1,5 × 10⁻¹⁰ m et son noyau a un diamètre d'environ 1,5 × 10⁻¹⁵ m. Quel est le rapport entre la taille de l'atome et la taille de son noyau ? > **Tip** : Divise le diamètre de l'atome par le diamètre du noyau. Utilise les puissances de 10. - ◻ A) L'atome est 10 fois plus grand que son noyau - ◻ B) L'atome est 1 000 fois plus grand que son noyau - ✅ C) **L'atome est 100 000 fois plus grand que son noyau** - ◻ D) L'atome est 1 000 000 fois plus grand que son noyau > **Feedback bonne reponse** : "(1,5 × 10⁻¹⁰) / (1,5 × 10⁻¹⁵) = 10⁻¹⁰⁺¹⁵ = 10⁵ = 100 000. Le noyau est 100 000 fois plus petit que l'atome : la structure de l'atome est lacunaire." > **Feedback mauvaise reponse A** : "10 = 10¹ : il y a une erreur sur l'écart entre les exposants. (−10) − (−15) = −10 + 15 = +5, donc le rapport vaut 10⁵ = 100 000." > **Feedback mauvaise reponse B** : "1 000 = 10³ : tu as sous-estimé l'écart entre les exposants. (−10) − (−15) = +5, donc le rapport vaut 10⁵ = 100 000." > **Feedback mauvaise reponse D** : "10⁶ supposerait un écart de 6 entre les exposants. Avec les diamètres donnés, (−10) − (−15) = +5 : le rapport vaut 10⁵ = 100 000." --- ## Question 10 Le fer (Fe) est très abondant dans la lave du Piton de la Fournaise. Sa notation atomique est ⁵⁶₂₆Fe. Un ion fer (III) a pour symbole Fe³⁺. Combien d'électrons possède cet ion ? > **Tip** : L'ion Fe³⁺ a perdu 3 électrons par rapport à l'atome neutre. Commence par trouver le nombre d'électrons de l'atome neutre, puis soustrais 3. - ◻ A) 26 électrons - ◻ B) 29 électrons - ✅ C) **23 électrons** - ◻ D) 56 électrons > **Feedback bonne reponse** : "L'atome neutre Fe (Z = 26) a 26 électrons. La charge 3+ indique qu'il en a perdu 3 : 26 − 3 = 23 électrons. Avec 26 protons et 23 électrons, l'ion porte bien 3 charges positives en excès." > **Feedback mauvaise reponse A** : "26 électrons, c'est l'atome neutre de fer. L'ion Fe³⁺ porte une charge 3+ : il a perdu 3 électrons, donc 26 − 3 = 23." > **Feedback mauvaise reponse B** : "Tu as ajouté 3 électrons. Or un ion positif a perdu des électrons : ses protons sont plus nombreux que ses électrons, donc 26 − 3 = 23." > **Feedback mauvaise reponse D** : "56 est le nombre de masse A (protons + neutrons), qui ne compte pas les électrons. On part des 26 électrons de l'atome neutre (Z = 26), puis on en retire 3 : 23." --- # Tips — Aide-mémoire ## Tip 1 — Constitution de l'atome **À retenir** : - Noyau : protons (charge +1, masse 1 u) + neutrons (charge 0, masse 1 u) - Nuage électronique : électrons (charge -1, masse négligeable) - Atome neutre : nb protons = nb électrons - Z = nombre de protons = numéro atomique - A = nombre de masse = protons + neutrons - N = nombre de neutrons = A - Z **Piège à éviter** : Ne pas confondre Z (nombre de protons, identité de l'élément) et A (nombre de masse, protons + neutrons). --- ## Tip 2 — Lecture de la notation AZX **À retenir** : - ᴬ_Z X : A en haut = nombre de masse, Z en bas = numéro atomique, X = symbole - Nombre de protons = Z - Nombre de neutrons = A - Z - Nombre d'électrons (atome neutre) = Z **Formule** : `N (neutrons) = A - Z` **Piège à éviter** : Dans la notation AZX, A est EN HAUT et Z est EN BAS. Ne pas les inverser. --- ## Tip 3 — Modèle de l'atome **À retenir** : Un atome est formé d'un noyau minuscule et d'électrons qui forment autour de lui le nuage électronique. - Atome : environ 10⁻¹⁰ m ; noyau : environ 10⁻¹⁵ m, soit 100 000 fois plus petit - La matière a une structure lacunaire - Presque toute la masse de l'atome est dans le noyau : la masse des électrons est négligeable **Piège à éviter** : Un modèle ne respecte pas les distances réelles : à l'échelle du dessin, l'atome serait immense par rapport à son noyau. --- ## Tip 4 — Tableau périodique **À retenir** : Le tableau périodique classe les éléments par Z croissant. Les familles du tableau rassemblent des propriétés chimiques voisines. Par exemple, Li, Na et K sont dans la même colonne : ils réagissent tous vivement avec l'eau. **Piège à éviter** : Dans le tableau périodique, les éléments sont classés par Z croissant (pas par A). Z définit l'élément, A peut varier (isotopes). --- ## Tip 5 — Ions **À retenir** : - Ion : entité chimique chargée ; un ion monoatomique correspond à un atome ayant perdu ou gagné des électrons. - Cation (ion +) : a perdu des électrons. Ex : Na → Na⁺ (perd 1e⁻) - Anion (ion -) : a gagné des électrons. Ex : Cl → Cl⁻ (gagne 1e⁻) - Pour un ion monoatomique : nombre d’électrons = Z − nombre de charges élémentaires (avec signe) **Formule** : Nb électrons d'un ion = `Z - nombre de charges élémentaires de l’ion` (avec signe) **Piège à éviter** : Un ion positif (cation) a MOINS d'électrons que de protons. Un ion négatif (anion) en a PLUS. --- # Drag the Words — Texte à trous ## Exercice 1 — Constitution de l'atome L'atome est formé d'un [[noyau]] central contenant des [[protons]] (charge positive) et des [[neutrons]] (charge nulle). Autour du noyau gravitent des [[électrons]] de charge négative. Un atome est [[neutre]] car il contient autant de protons que d'électrons. Le numéro atomique Z représente le nombre de [[protons]]. Le nombre de masse A = protons + [[neutrons]]. > **Feedback reussi** : "Parfait ! Tu maîtrises la constitution de l'atome et le rôle de chaque particule." > **Feedback incomplet** : "Relis le Tip 1. Noyau = protons (+) + neutrons (0). Nuage électronique = électrons (-). Atome neutre : nb protons = nb électrons." --- ## Exercice 2 — Notation AZX Dans la notation ᴬ_Z X, A est le nombre de [[masse]] (en haut) et Z est le [[numéro atomique]] (en bas). Pour l'atome ²³₁₁Na : Z = [[11]] protons, A = [[23]], donc nombre de neutrons N = A - Z = 23 - [[11]] = [[12]] neutrons. L'atome neutre de sodium a donc 11 [[électrons]]. > **Feedback reussi** : "Bravo ! Tu sais lire et utiliser la notation atomique AZX." > **Feedback incomplet** : "Relis le Tip 2. A en haut = protons + neutrons. Z en bas = protons. N = A - Z." --- ## Exercice 3 — Modèle de l'atome Le noyau est environ [[100 000]] fois plus petit que l'atome : la matière a une structure [[lacunaire]]. Les électrons forment autour du noyau le [[nuage]] électronique. Presque toute la masse de l'atome est concentrée dans le [[noyau]], car la masse des électrons est [[négligeable]]. > **Feedback reussi** : "Excellent ! Tu connais le modèle de l'atome et ses ordres de grandeur." > **Feedback incomplet** : "Relis le Tip 3. Atome : 10⁻¹⁰ m ; noyau : 10⁻¹⁵ m, soit 100 000 fois plus petit. Les électrons forment le nuage électronique, la masse est dans le noyau." --- ## Exercice 4 — Isotopes Deux atomes isotopes ont le même [[numéro atomique]] Z (même élément) mais des nombres de masse [[A]] différents. Cela signifie qu'ils ont des nombres de [[neutrons]] différents. Par exemple, ¹H (protium) et ²H ([[deutérium]]) sont deux isotopes de l'hydrogène : tous deux ont [[1]] proton mais l'un a 0 neutron et l'autre en a [[1]]. > **Feedback reussi** : "Parfait ! Tu comprends la notion d'isotopes et ce qui les distingue." > **Feedback incomplet** : "Relis la Question 5 et le Tip 1. Isotopes = même Z, A différents → nombre de neutrons différent." --- ## Exercice 5 — Ions et tableau périodique Un ion monoatomique correspond à un atome ayant perdu ou gagné des [[électrons]]. Na (Z=11) perd un électron pour former [[Na⁺]], qui possède 10 électrons, autant que l'atome de [[néon]] (Z=10). Cl (Z=17) gagne un électron pour former [[Cl⁻]], qui possède 18 électrons, autant que l’atome d’[[argon]] (Z=18). Les deux ions ont donc des nombres d’électrons [[différents]]. > **Feedback reussi** : "Bravo ! Tu sais comment se forment les ions et compter leurs électrons." > **Feedback incomplet** : "Relis le Tip 5. Un cation a perdu des électrons, un anion en a gagné : nombre d'électrons = Z − charge de l'ion."