QCM d'Atomistique avec corrigé L1 (S1) - Licence Sciences de la Matière

9rytna il met à la disposition des étudiants de la Licence Sciences de la Matière , Licence 1 L1, qui poursuivent leur études à l' université des sciences et aux écoles privées des sciences un "QCM d'Atomistique avec corrigé L1 (s1) - Licence Sciences de la Matière”.

QCM d'Atomistique avec corrigé L1 (S1)

Enoncé de QCM

Choisir une seule réponse correcte.

1- Identifier hydrogénoïde de l’élément chimique 4Be. 
A) Be-
B) Be+
C) Be2+
D) Be3+
E) Be3-

2- En se situant dans les conditions de la théorie de Bohr, exprimer le niveau d’énergie, n, de l’électron de cet hydrogénoïde en fonction du rayon (r) de l’orbite occupée. 
A) n = √(r.Z/a0)
B) n = √(r.a0/Z)
C) n = r√(a0/Z)
D) n = r√(Z/a0)
E) n = r.Z/a0

3-Quel est le niveau énergétique (n) de l’électron lorsqu’il se trouve sur l’orbite de rayon égal à 0,1325 Å. 
A) n = 6 
B) n = 5 
C) n = 4
D) n = 2
E) n = 1

4- Calculer l’énergie de l’électron de cet hydrogénoïde lorsqu’il est localisé sur le niveau d’énergie n = 4. 
A) E4 = - 6,04 eV
B) E4 = - 13,6 eV
C) E4 = - 217,6 eV
D) E4 = - 54,4 eV
E) E4 = - 27,2 eV 

5- En considérant l’état énergétique précédent de l’électron, déterminer la distance qui sépare l’électron et le noyau. 
A) r = 0,1325 Ǻ 
B) r = 0,53 Ǻ 
C) r = 2,12 Ǻ 
D) r = 3,3125 Ǻ 
E) r = 4,77 Ǻ 

6- En déduire la vitesse de l’électron de l’hydrogénoïde pris dans la condition précédente. 
A) v = 1,75.106 m/s 
B) v = 2,18.106 m/s 
C) v = 1,75.107 m/s 
D) v = 6,55.106 m/s 
E) v = 1,46.106 m/s 

7- En considérant que l’électron ne décrit plus une trajectoire circulaire, mais sa vitesse demeure égale à celle précédemment déterminée (question 6), calculer l’incertitude relative minimale associée à sa vitesse ( ∆v/v ) lorsque l’erreur commise sur sa position (x = 2,12 Å) est telle que : ∆x = 2x10-3 Å. 
A) ∆v/v = 331,25 
B) ∆v/v = 33,13 
C) ∆v/v = 88,33 
D) ∆v/v = 397,50 
E) ∆v/v = 265,53 

8- Qu’est- ce qu’on peut conclure lorsqu’on prend en considération le résultat précédent ? 
A) Par comparaison à la position, la vitesse n’est pas précise ∆v/v >>v
B) La précision sur v n’a pas d’importance 
C) La valeur de v est assez précise 
D) ∆v et ∆x ont la même précision 
E) ∆v et v ont la même valeur

9- En considérant l’hydrogénoïde précédemment évoqué, calculer la différence d’énergie |E| relative à la raie d’émission la moins énergétique de la série de Paschen. 
A) |∆E| = 4,9 eV 
B) |∆E| = 10,58 eV 
C) |∆E| = 15,5 eV 
D) |∆E| = 204,0 eV 
E) |∆E| = 40,8 eV 

10- Calculer la longueur d’onde  correspondant à cette raie spectrale. 
A) λ = 30,5 nm 
B) λ = 6,09 nm 
C) λ = 117,45 nm 
D) λ = 80,3 nm 
E) λ = 253,7 nm 

11- Est-ce que cette radiation lumineuse est perceptible à l’œil nu humain ? 
A) Non, car λ n’appartient pas au domaine spectral du visible. 
B) Oui, car λ appartient au domaine spectral des RX. 
C) Non, car λ n’appartient pas au domaine spectral des RX. 
D) Oui, car λappartient au domaine spectral de l’UV. 
E) Oui, car λ appartient au domaine spectral du visible. 

Données : h= 6,626.10-34 J.s, EH = -13,6 eV, a0 = 0,53.10-10 m, me= 9,109.10-31 Kg, 1eV = 1,6.10-19 J, c = 3.108 m/s. 

12- Ecrire la configuration électronique de l’atome d’aluminium (13Al) 

A) 1s22s22p63s13p2 

B) 1s22s22p43s23p3  
C) 1s22s22p63s23p2  
D) 1s22s22p63s23p1
E) 1s22s22p53s23p1

14- Donner les quatre nombres quantiques associés à chacun des électrons de valence de cet atome.
A) n=3, l=0, m=0 ; s= 1/2 
   n=3, l=0, m=0 ; s= - 1/2
   n=3, l=1, m= -1 ; s= 1/2 
B) n=3, l=0, m=0 ; s= 1/2
     n=3, l=0, m=0 ; s= 1/2
    n=3, l=1, m= -1 ; s= 1/2 
C) n=3, l=0, m=0 ; s= 1/2 
    n=3, l=1, m= -1 ; s= - 1/2
    n=3, l=1, m= 0 ; s= 1/2 
D) n=3, l=1, m= -1 ; s= 1/2 
    n=3, l=1, m=0 ; s= 1/2 
    n=3, l=1, m= 1 ; s= 1/2
E) n=3, l=0, m=0 ; s= - 1/2
    n=3, l=0, m=0 ; s= - 1/2 
    n=3, l=1, m= -1 ; s= 1/2 

15- Spécifier la période, le bloc et le groupe de cet élément. 
A) Période : 3 ; Bloc : p ; Groupe : 3 
B) Période : 3 ; Bloc : p ; Groupe : 5 
C) Période : 3 ; Bloc : p ; Groupe : 13 
D) Période : 3 ; Bloc : s ; Groupe : 13
E) Période : 3 ; Bloc : s ; Groupe : 2 

16- Quelle est la configuration électronique du gaz rare (X) de la même période que l’aluminium ? 
A) X = Ne, 1s22s22p6  
B) X = Ar, 1s22s22p63s23p6  
C) X = He, 1s22s2  
D) X = Kr, 1s22s22p63s23p64s24p6 
E) X =Xe, 1s22s22p63s23p63d104s2p6

17- Comparer les rayons atomiques de l’aluminium et du gaz rare précédemment trouvé. 
A) r(Al) est négligeable devant r(Ar). 
B) r(Ar) est négligeable devant r(Al). 
C) r(Al) = r(Ar) 
D) r(Al) ˃ r(Ar) 
E) r(Al) ˂ r(Ar) 

18- En utilisant l’approximation de Slater, calculer l’énergie de première ionisation (EI1) d’une mole de Al. 
A) EI1 = 1034,48 kJ/mol 
B) 1,717.10-21 kJ/mol 
C) 10,73 kJ/mol 
D) 1,717.10-18 kJ/mol 
E) 20,73 kJ/mol 

19- L’expérience montre que l’énergie de première ionisation de 12Mg est supérieure à celle de Al. Ce résultat constitue une anomalie par rapport au classement des énergies de première ionisation des éléments d’une même période. Donner une explication à l’anomalie observée.
A) La couche externe de Mg est à moitié remplie et alors ces sont dans un état stable. 
B) Ceci n’a aucun rapport avec les électrons de la couche externe de Mg. 
C) Mg a la sous-couche externe complètement remplie, et par conséquent les électrons de valence sont dans un état relativement stable. 
D) Mg a la sous-couche externe incomplète, et par conséquent les électrons de valence sont dans un état très stable. 
E) Mg a la sous-couche externe complètement remplie, et par conséquent les électrons de valence sont dans un état instable.

20- L’uranium 92U de masse atomique 238,0289 uma est présent dans la nature sous différents isotopes, dont les principaux sont U235 et U238. En négligeant les teneurs des autres isotopes, déterminer les abondances relatives de U235 et U238. 
A) □ X(U235) = 80 % X(U238) = 20 % 
B) □ X(U235) = 0,73 % X(U238) = 99,27 % 
C) □ X(U235) = 2 % X(U238) = 98 % 
D) □ X(U235) = 37,3 % X(U238) = 62,7 % 
E) X(U235) = 7,3 % X(U238) = 92,7 % 

Suite à sa collision avec un neutron, le radionucléide 235U peut, donner lieu au lanthane 57235La et au 3586Br. 
21- Écrire la réaction mise en jeu dans ce cas. 
A) 92235U ⇾ 57146La + 3586Br + 23He + 2-10e
B) 92235U + 01n ⇾ 57146La + 3586Br + 24He + 2-10e 
C) 92235U + 01n⇾ 57146La + 3586Br + 4 11He + 4-10e
D) 92235U + 01n ⇾ 57146La + 3586Br + 4-10n
E) 92235U ⇾ 57146La + 3586Br + 3 11He + 3-10e 

22- Calculer l’énergie en joule qui accompagne la fission d’une mole de noyaux de 235U. 
A) E = 1,251.10-10 J/mol 
B) E = 1,694.1017 J/mol 
C) E = 7,537.1013 J/mol 
D) E = 1,020.1041 J/mol 
E) E = 1,001.1013 J/mol 

Le noyau de l’isotope 238U est radioactif et peut conduire à travers une succession de réactions nucléaires à la formation d’un noyau de l’isotope du plomb 82206Pb . Les analyses effectuées sur une roche ancienne, à un instant t, montrent que le rapport de nombre des noyaux R= 206Pb / 238U = 0,361. 
23- Déterminer l’âge de la roche 
A) t = 2,005.109 ans 
B) t = 7,620.109 ans 
C) t = 2,410.109 ans 
D) t = 2,914.109 ans 
E) t = 2,000.1011 ans 

24- Quel serait le temps nécessaire pour que 99 % de 206Pb soit formé ? 
A) t = 6,54.107 ans 
B) t = 6,789.109 ans 
C) t = 46,312.109 ans 
D) t = 30,999.108 ans 
E) t = 29,96.109 ans 

25- Quelle serait alors l’activité radioactive de 238U dans la roche pour ce cas ? 
A) 10213,46 Bq 
B) 4438371,17 Bq 
C) A = 126073,44 Bq 
D) A = 12473986,69 Bq 
E) 7824576,02 Bq

26- En se situant dans les conditions du modèle de Bohr, quel serait le niveau d’énergie de l’électron de l’hydrogénoïde 3Li2+, pris à l’état fondamental, lorsqu’il serait soumis à un rayonnement de longueur d’onde 10,497nm. 
A) Niveau de l’état fondamental 
B) Premier niveau excité 
C) Niveau 5 
D) Niveau 6 
E) Niveau non permis 

27- Quel serait le niveau (n) d’énergie de l’électron de cet hydrogénoïde, pris à l'état fondamental, lorsqu'il reçoit une quantité d'énergie de 122,4 eV ?
A) n = 4 
B) n = 5 
C) n = 6 
D) n → ∞ 
E) n non permis

En considérant que l’électron précédemment excité puisse retourner au niveau n = 2 selon différentes transitions possibles : 
28- Calculer la longueur d'onde minimale (min) de la radiation lumineuse de cette série. 
A) λmin = 40,60 nm 
B) λmin = 48,33 nm 
C) λmin = 73,08 nm 
D) λmin = 54,13 nm 
E) λmin = 11,41 nm 

29- Calculer la longueur d'onde maximale (max) de la radiation lumineuse de cette série. 
A) λmax = 54,13 nm 
B) λmax = 73,08 nm 
C) λmax = 11,41 nm 
D) λmax = 40,60 nm 
E) λmax = 48,33 nm 

30- Calculer, selon la théorie de Bohr, le rayon (r) de l’orbite occupé par l’électron de 3Li2+ lorsque n = 2. 
A) r = 0,2324 Ǻ 
B) r = 0,3486 Ǻ 
C) r = 0,1162 Ǻ 
D) r = 0,6973 Ǻ 
E) r = 0,5677 Ǻ 

31- En déduire la vitesse de l’électron dans ce dernier cas.
A) v = 9963105,59 m/s 
B) v = 6642070,39 m/s 
C) v = 3320558,93 m/s 
D) v = 19926211,18 m/s 
E) v = 4078607,96 m/s 

32- En se situant dans les conditions du modèle quantique, et en considérant que l’erreur relative associée à la vitesse est de 1 %, déterminer l’erreur minimale correspondante à la position de l’électron (𝛥r). 
A) ∆r = 17,43 Ǻ 
B) ∆r = 5,81 Ǻ 
C) ∆r = 11,62 Ǻ 
D) ∆r = 28,38 Ǻ 
E) ∆r = 34,86 Ǻ 

33- Conclure
A) L’erreur sur la position de l’électron est négligeable. 
B) L’électron ne décrit pas une trajectoire circulaire. 
C) La position et la vitesse de l’électron sont connues avec précision. 
D) L’électron décrit bien une trajectoire circulaire. 
E) Le résultat n’est pas conforme au principe d’incertitude d’Heisenberg

On considère trois éléments : X, Y et Z dont les périodes, les blocs et les groupes sont donnés dans le tableau ci-dessous :

34- Écrire les configurations électroniques des atomes de ces éléments à l’état fondamental.
A) X : 1s22s22p5 Y : 1s22s22p63s23p3 Z : 1s22s22p63s1 
B) X : 1s22s22p4 Y : 1s22s22p63s23p3 Z : 1s22s22p63s1
C) X : 1s22s22p3 Y : 1s22s22p63s23p2 Z : 1s22s23s1 
D) X : 1s22s22p6 Y : 1s22s22p63p3 Z : 1s22s22p63s1
E) X : 1s22s22p4 Y : 1s22s22p63s23p5 Z : 1s22s22p63s1 

35- De quels éléments s’agit-il ?
A) X : 8F ; Y : 15S ; Z : 11Mg 
B) X : 8F ; Y : 15S ; Z : 11Na 
C) X : 8O ; Y : 15S ; Z : 11Mg 
D) X : 8O ; Y : 15P ; Z : 11Na 
E) X : 8O ; Y : 15P ; Z : 11Mg 

36- En utilisant l’approximation de Slater, calculer Z* (Zeff) de l’électron de valence pour chacun des éléments considérés. 
A) Zext*(X) = 1,75 Zext*(Y) = 4,55 Zext*(Z) = 2,5 
B) Zext*(X) = 4,25 Zext*(Y) = 4,8 Zext*(Z) = 1,2 
C) Zext*(X) = 1,75 Zext*(Y) = 4,8 Zext*(Z) = 2,2 
D) Zext*(X) = 4,55 Zext*(Y) = 2,8 Zext*(Z) = 2,2 
E) Zext*(X) = 4,55 Zext*(Y) = 4,8 Zext*(Z) = 2,2 

37- En déduire les valeurs de leur énergie correspondante. 
A) Eext(X) = -70,388 eV Eext(Y) = -34,816 eV Eext(Z) = -7,314 eV 
B) Eext(X) = -10,412 eV Eext(Y) = -34,816 eV Eext(Z) = -63,844 eV 
C) Eext(X) = -70,388 eV Eext(Y) = -11,847 eV Eext(Z) = -7,314 eV 
D) Eext(X) = -70,388 eV Eext(Y) = -34,916 eV Eext(Z) = -2,176 eV
E) Eext(X) = -10,412 eV Eext(Y) = -33,816 eV Eext(Z) = -7,314 eV
Attribuer à ces trois éléments : 

38- les valeurs des rayons atomiques suivantes : r1 = 60.10-12 m, r2 = 100.10-12 m et r3 = 180.110-12 m.
A) r(X) = 180 pm r(Y) = 100 pm r(Z) = 60 pm 
B) r(X) = 60 pm r(Y) = 100 pm r(Z) = 180 pm 
C) r(X) = 100 pm r(Y) = 60 pm r(Z) = 180 pm 
D) r(X) = 60 pm r(Y) = 180 pm r(Z) = 100 pm 
E) r(X) = 180 pm r(Y) = 60 pm r(Z) = 100 pm 

39- les valeurs des énergies de première ionisation : 495,8 kJ/mol, 1011,8 kJ/mol et 1313,8 kJ/mol 
A) EI1(X) = 495,8 kJ/mol EI1(Y) =1011,8 kJ/mol EI1(Z) = 1313,8 kJ/mol 
B) EI1(X) =495,8 kJ/mol EI1(Y) =1313,8 kJ/mol EI1(Z) =1011,8 kJ/mol 
C) EI1(X) =1313,8 kJ/mol EI1(Y) =1011,8 kJ/mol EI1(Z) = 495,8 kJ/mol 
D) EI1(X) =1011,8 kJ/mol EI1(Y) =1313,8 kJ/mol EI1(Z) = 495,8 kJ/mol
E) EI1(X) =1011,8kJ/mol EI1(Y) = 495,8 kJ/mol EI1(Z) =1313,8 kJ/mol 

40- Calculer l’énergie d’ionisation de l’atome de l’élément X 
A) EI1(X) = 41,611 eV 
B) EI1(X) = 22,009 eV 
C) EI1(X) = 16,537 eV
D) EI1(X) = 14,161 eV
E) EI1(X) = 11,530 eV 

41- Calculer l’énergie d’ionisation de l’ion X+ 
A) EI(X+) = 9,55 eV 
B) EI(X+) = 6,92 eV 
C) EI(X+) = 76,15 eV 
D) EI(X+) = 33,32 eV 
E) EI(X+) = 45,87 eV 

42- Commenter la différence entre les valeurs de EI(X+) et celle de EI(X)
A) Les électrons de la sous-couche la plus externe de X sont dans un état relativement stable.
B) Les électrons de la sous-couche la plus externe de X+ sont dans un état relativement stable. 
C) Les électrons de la sous-couche la plus externe de X sont aussi stables que les électrons de son voisin gaz rare. 
D) Les électrons de la sous-couche la plus externe de X+ sont dans un état relativement instable. 
E) Les états de stabilité des électrons des sous couches les plus externes de X et X+ sont comparables.

Correction de QCM

1- D
2- A
3- E
4- B
5- C
6- B
7- B
8- A
9- B
10- C
11- A
12- D
13-
14- A
15- C
16- B
17- D
18- A
19- C
20- B
21- D
22- C
23- A
24- E
25- C
27- D
28- A
29- B
30- D
31- C
32- E
33- B
34- B
35- D
36- E
37- A
38- B
39- C
40- D
41- D
42- B