Quiz: Structure et polarité des molécules — 35 questions

1. Dans l’écriture conventionnelle ^A_ZX d’un élément, que représente la valeur A ?

A. Le nombre d’électrons de l’atome

B. Le nombre total de nucléons du noyau

C. Le nombre de neutrons du noyau

D. Le nombre de protons du noyau

Answer: (B)

Explanation

A représente le nombre total de nucléons, c’est-à-dire la somme des protons et des neutrons. Le nombre de protons est donné par Z, tandis que le nombre de neutrons vaut A−Z.

2. Deux atomes possèdent le même nombre de protons, mais des nombres de neutrons différents. Comment sont-ils classés ?

A. Comme deux isotopes du même élément

B. Comme deux molécules du même élément

C. Comme deux éléments chimiques différents

D. Comme deux ions du même atome

Answer: (A)

Explanation

Des atomes ayant le même numéro atomique Z appartiennent au même élément chimique. Lorsque leur nombre de neutrons diffère, ils sont des isotopes de cet élément.

3. Quelle association entre particule subatomique, charge et masse est correcte ?

A. Proton : 0 et 9,109×10⁻³¹ kg

B. Électron : 0 et 1,675×10⁻²⁷ kg

C. Neutron : −e et 9,109×10⁻³¹ kg

D. Proton : +e et 1,673×10⁻²⁷ kg

Answer: (D)

Explanation

Le proton possède une charge +e et une masse d’environ 1,673×10⁻²⁷ kg. Le neutron est neutre et l’électron porte la charge −e avec une masse bien plus faible.

4. Un atome électriquement neutre contient 11 protons. Combien possède-t-il d’électrons et quelle est la valeur de la charge élémentaire ?

A. 11 électrons et e=9,109×10⁻³¹ C

B. 10 électrons et e=1,602×10⁻¹⁹ C

C. 22 électrons et e=1,602×10⁻¹⁹ C

D. 11 électrons et e=1,602×10⁻¹⁹ C

Answer: (D)

Explanation

Un atome neutre possède autant de protons que d’électrons : il contient donc 11 électrons. La charge élémentaire vaut e=1,602×10⁻¹⁹ C.

5. Quel nombre quantique décrit l’orientation d’une orbitale électronique ?

A. Le nombre m_s

B. Le nombre m_l

C. Le nombre n

D. Le nombre l

Answer: (B)

Explanation

Le nombre quantique m_l décrit l’orientation de l’orbitale. n caractérise la couche et l’énergie, l la sous-couche et la forme, tandis que m_s décrit le spin.

6. Combien d’électrons une sous-couche caractérisée par l=2 peut-elle accueillir au maximum ?

A. 4 électrons

B. 2 électrons

C. 18 électrons

D. 10 électrons

Answer: (D)

Explanation

La capacité maximale est donnée par 2(2l+1). Pour l=2, on obtient 2(5)=10 électrons; elle dépend donc de l et non directement de n.

7. Selon la règle de Klechkowski, quelle sous-couche est remplie en premier entre 4s et 3d ?

A. 3d, car l vaut 2 contre 0 pour 4s

B. 4s, car n+l vaut 4 contre 5 pour 3d

C. 3d, car son numéro de couche est plus faible

D. Les deux sont remplies simultanément

Answer: (B)

Explanation

Pour 4s, n+l=4, tandis que pour 3d, n+l=5. La sous-couche 4s est donc remplie en premier selon l’ordre croissant de n+l.

8. Que décrit une configuration électronique ?

A. La répartition des électrons dans les couches et sous-couches

B. La position de l’atome dans une molécule

C. La masse totale des particules de l’atome

D. La répartition des neutrons dans le noyau

Answer: (A)

Explanation

La configuration électronique indique comment les électrons d’un atome sont répartis dans ses différentes couches et sous-couches. Elle ne décrit pas la répartition des particules du noyau.

9. Vers quelle configuration électronique un atome tend-il généralement pour se stabiliser ?

A. Celle d’un ion toujours chargé positivement

B. Celle de l’atome ayant le plus de neutrons

C. Celle du gaz noble le plus proche

D. Celle du métal alcalin le plus proche

Answer: (C)

Explanation

Un atome tend à saturer sa couche de valence afin d’acquérir la configuration électronique du gaz noble le plus proche. Cette stabilisation peut conduire à un gain, une perte ou un partage d’électrons.

10. Quelles transformations peuvent permettre à un atome d’atteindre une configuration électronique plus stable ?

A. Gagner ou perdre des électrons, ou les partager

B. Modifier son nombre de protons uniquement

C. Transformer ses neutrons en électrons

D. Augmenter systématiquement sa masse nucléaire

Answer: (A)

Explanation

Un atome peut gagner ou perdre des électrons pour former un ion, ou partager des électrons avec d’autres atomes pour former une entité polyatomique. Ces transformations permettent d’atteindre une configuration plus stable.

11. Quelle propriété distingue une molécule d’un ion polyatomique ?

A. Une molécule ne contient pas d’électrons partagés, contrairement à un ion polyatomique

B. Une molécule contient un seul atome, tandis qu’un ion polyatomique en contient plusieurs

C. Une molécule est neutre, tandis qu’un ion polyatomique porte une charge

D. Une molécule est chargée, tandis qu’un ion polyatomique est neutre

Answer: (C)

Explanation

Une molécule est une entité polyatomique de charge nulle. Un ion polyatomique est constitué de plusieurs atomes mais possède une charge électrique.

12. Quelle affirmation caractérise correctement l’énergie de liaison entre deux atomes ?

A. C’est l’énergie libérée par la formation d’un proton

B. C’est la charge électrique portée par la liaison, exprimée en coulombs

C. C’est l’énergie nécessaire pour briser leur interaction, généralement de 200 à 800 kJ·mol⁻¹

D. C’est l’énergie nécessaire pour arracher un neutron, généralement inférieure à 1 kJ·mol⁻¹

Answer: (C)

Explanation

L’énergie de liaison correspond à l’énergie à fournir pour briser l’interaction entre deux atomes. Son ordre de grandeur est compris entre 200 et 800 kJ·mol⁻¹.

13. Dans le modèle de Lewis, que représente une liaison covalente entre deux atomes ?

A. Le transfert complet d’une paire d’électrons de cœur

B. L’attraction entre deux noyaux dépourvus d’électrons

C. La mise en commun d’une paire d’électrons de valence

D. La mise en commun de deux doublets non liants

Answer: (C)

Explanation

Une liaison covalente résulte de la mise en commun d’une paire d’électrons de valence entre deux atomes. Les électrons de cœur ne participent pas aux liaisons covalentes dans ce modèle.

14. Quelle distinction décrit correctement un doublet liant et un doublet non liant ?

A. Le doublet liant est localisé, tandis que le doublet non liant est partagé

B. Les deux doublets restent toujours localisés sur le même atome

C. Le doublet liant est partagé, tandis que le doublet non liant reste localisé

D. Les deux doublets sont toujours partagés entre deux atomes

Answer: (C)

Explanation

Un doublet liant est une paire d’électrons partagée entre deux atomes, alors qu’un doublet non liant reste localisé sur un seul atome.

15. Quelle règle électronique l’atome d’oxygène tend-il généralement à respecter dans le modèle de Lewis ?

A. Un décuplet de dix électrons autour de lui

B. Un octet de huit électrons autour de lui

C. Un duet de deux électrons autour de lui

D. Un sextet de six électrons autour de lui

Answer: (B)

Explanation

Les atomes des blocs s et p tendent à s’entourer de huit électrons. Le duet concerne notamment les éléments légers H, He, Li et Be.

16. Combien d’électrons sont mis en commun dans une liaison triple ?

A. Quatre électrons

B. Six électrons

C. Deux électrons

D. Huit électrons

Answer: (B)

Explanation

Une liaison simple met en commun deux électrons, une liaison double quatre et une liaison triple six.

17. Quelle situation illustre une lacune électronique dans une structure de Lewis ?

A. L’oxygène d’une molécule possède un doublet non liant

B. Le bore de BH₃ possède moins de huit électrons autour de lui

C. Le carbone d’une molécule possède exactement huit électrons autour de lui

D. Le soufre de SF₆ possède plus de huit électrons autour de lui

Answer: (B)

Explanation

Une lacune électronique correspond à l’absence d’un doublet autour d’un atome qui ne respecte donc pas l’octet, comme le bore dans BH₃.

18. Quelle affirmation décrit correctement l’hypervalence ?

A. Elle correspond à l’absence de tout électron autour d’un atome

B. Elle est limitée aux éléments des première et deuxième périodes

C. Elle correspond à la présence de plus de huit électrons autour d’un atome

D. Elle désigne le respect obligatoire du duet par tous les atomes

Answer: (C)

Explanation

L’hypervalence est la présence de plus de huit électrons autour d’un atome, comme le soufre dans SF₆. Elle est possible à partir de la troisième période.

19. Un atome possède 5 électrons de valence, 2 doublets non liants et 2 doublets liants. Quelle est sa charge formelle selon la formule donnée ?

A. +2

B. −1

C. +1

D. 0

Answer: (D)

Explanation

Avec CF = Nᵥ − N_DNL − 2N_DL, on obtient CF = 5 − 2 − 2×2 = −1? Attention, dans cette formule N_DNL désigne le nombre d’électrons non liants ; pour deux doublets, il vaut 4. Ainsi CF = 5 − 4 − 4 = −3. Parmi les choix proposés, aucune réponse ne convient; la question est donc invalidée.

20. Quelle séquence correspond à la construction d’une structure de Lewis ?

A. Placer les charges formelles, choisir la géométrie, puis compter les électrons de cœur

B. Déterminer le paramagnétisme, répartir les électrons de cœur, puis imposer un octet à chaque atome

C. Dessiner les liaisons multiples, ignorer la charge globale, puis vérifier uniquement le nombre de noyaux

D. Compter les électrons de valence, corriger avec la charge, répartir les doublets puis vérifier les octets et les charges

Answer: (D)

Explanation

La méthode consiste à compter les électrons de valence, corriger ce total avec la charge globale, choisir l’arrangement des atomes, répartir les doublets et vérifier les octets, duets et charges formelles.

21. Que représentent les formes mésomères d’une même molécule ?

A. Des molécules distinctes en équilibre les unes avec les autres

B. Des représentations de répartitions électroniques différentes d’une même espèce

C. Des états successifs séparés par une transformation chimique complète

D. Des structures qui existent chacune séparément dans un échantillon

Answer: (B)

Explanation

Les formes mésomères sont des représentations schématiques de répartitions différentes des électrons de valence et des charges d’une même molécule ou d’un même ion. Elles ne correspondent pas à des molécules réellement distinctes en équilibre.

22. Quelle caractéristique présente l’ion carbonate CO₃²⁻ ?

A. Une liaison C–O unique de 143 pm et deux liaisons C=O de 123 pm

B. Trois liaisons C–O équivalentes d’environ 129 pm

C. Trois liaisons C–O simples de 143 pm

D. Trois liaisons C=O équivalentes de 123 pm

Answer: (B)

Explanation

Dans l’ion carbonate, les trois liaisons C–O sont équivalentes et mesurent 129 pm, une valeur intermédiaire entre celles des liaisons C–O simple et C=O typiques.

23. Lorsqu’on compare plusieurs formes mésomères, laquelle est généralement prépondérante ?

A. Celle qui place systématiquement les charges négatives sur les atomes les moins électronégatifs

B. Celle qui respecte l’octet pour le maximum d’atomes et limite la séparation des charges

C. Celle qui abandonne les octets afin de multiplier les liaisons simples

D. Celle qui place le plus grand nombre de charges opposées sur des atomes voisins

Answer: (B)

Explanation

Les formes mésomères prépondérantes respectent l’octet pour le maximum d’atomes, minimisent la séparation des charges et placent les charges formelles en accord avec les électronégativités.

24. Quelle propriété caractérise un système conjugué ?

A. Une structure nécessairement non plane qui empêche toute absorption visible

B. Une localisation complète des électrons sur une seule liaison

C. Une simple alternance graphique de liaisons sans déplacement d’électrons

D. Une délocalisation électronique sur plusieurs atomes, généralement associée à une structure plane et stabilisante

Answer: (D)

Explanation

Un système conjugué est un ensemble d’atomes sur lesquels des électrons sont délocalisés. Il est plan, stabilisant et peut contribuer à l’absorption de radiations visibles.

25. Quel principe fonde la méthode VSEPR pour prévoir la géométrie d’une molécule ?

A. Les doublets liants et non liants se repoussent et minimisent leurs répulsions

B. Les doublets électroniques se rapprochent pour stabiliser l’atome central

C. Les électrons se répartissent uniquement sur les orbitales les plus externes

D. Les atomes liés s’alignent selon leur masse atomique

Answer: (A)

Explanation

La méthode VSEPR suppose que les doublets liants et non liants autour de l’atome central se repoussent et adoptent une disposition qui minimise ces répulsions.

26. Dans la notation VSEPR AX₃E₂, que représente le nombre p+q ?

A. Le nombre de liaisons multiples autour de l’atome central

B. Le nombre total d’atomes présents dans la molécule

C. Le nombre de directions électroniques autour de l’atome central

D. Le nombre total d’électrons de valence de la molécule

Answer: (C)

Explanation

Dans AX_pE_q, p+q détermine le nombre de directions électroniques autour de l’atome central. Une liaison multiple compte comme une seule direction.

27. Quelle géométrie de référence correspond à quatre directions électroniques autour d’un atome central ?

A. Trigonale plane avec des angles de 120°

B. Tétraédrique avec des angles de 109,5°

C. Linéaire avec des angles de 180°

D. Coudée avec des angles de 104,5°

Answer: (B)

Explanation

Quatre directions électroniques adoptent une géométrie de référence tétraédrique, avec des angles d’environ 109,5°.

28. Pourquoi les angles de liaison sont-ils généralement réduits en présence de doublets non liants ?

A. Les doublets non liants sont plus encombrants et repoussent davantage les autres doublets

B. Les doublets non liants attirent les atomes liés vers l’atome central

C. Les doublets non liants transforment la géométrie électronique en géométrie linéaire

D. Les doublets non liants sont moins encombrants que les doublets liants

Answer: (A)

Explanation

Les doublets non liants occupent davantage d’espace et leurs répulsions sont plus fortes, selon l’ordre E/E > E/X > X/X, ce qui comprime les angles de liaison.

29. Comment définit-on l’électronégativité d’un atome ?

A. Son aptitude à attirer vers lui les électrons d’une liaison covalente

B. Son énergie nécessaire pour former un noyau atomique

C. Le nombre d’électrons qu’il possède sur sa couche externe

D. Sa capacité à perdre des électrons lors d’une réaction ionique

Answer: (A)

Explanation

L’électronégativité mesure l’aptitude empirique d’un atome à attirer vers lui les électrons partagés d’une liaison covalente.

30. Comment évolue généralement l’électronégativité dans le tableau périodique ?

A. Elle reste constante dans les périodes et les colonnes

B. Elle diminue dans une période et augmente dans une colonne lorsque Z augmente

C. Elle augmente dans une période et dans une colonne lorsque Z augmente

D. Elle augmente dans une période et diminue dans une colonne lorsque Z augmente

Answer: (D)

Explanation

Dans une période, l’électronégativité augmente avec le numéro atomique Z, tandis que dans une colonne elle diminue lorsque Z augmente.

31. Une liaison présentant une différence d’électronégativité Δχ = 1,2 est classée, selon les seuils conventionnels, comme une liaison :

A. Ionique

B. Métallique

C. Polaire

D. Apolaire

Answer: (C)

Explanation

Une liaison est considérée polaire lorsque 0,4 < Δχ < 1,7. Ces seuils sont conventionnels et servent à classer les liaisons.

32. Dans une liaison polaire entre deux atomes, quelle répartition des charges partielles est correcte ?

A. L’atome le plus électronégatif porte δ+ et l’autre porte δ−

B. L’atome le plus électronégatif porte δ− et l’autre porte δ+

C. Les deux atomes portent simultanément une charge δ−

D. Les deux atomes restent nécessairement dépourvus de charge partielle

Answer: (B)

Explanation

L’atome le plus électronégatif attire davantage les électrons et porte donc une charge partielle négative δ−, tandis que l’autre porte δ+.

33. Quelle expression et quelle unité SI correspondent au moment dipolaire d’un dipôle ?

A. μ = q+d, en coulombs

B. μ = d/q, en mètres par coulomb

C. μ = q×d, en C·m

D. μ = q/d, en joules

Answer: (C)

Explanation

Le moment dipolaire a pour norme μ = q×d et son unité SI est le coulomb-mètre, noté C·m. Le vecteur est orienté du pôle négatif vers le pôle positif.

34. Comment détermine-t-on le moment dipolaire total d’une molécule polyatomique ?

A. En effectuant la somme vectorielle des moments dipolaires de ses liaisons

B. En prenant la plus grande électronégativité de la molécule

C. En multipliant le nombre de liaisons par la charge totale de la molécule

D. En additionnant simplement les longueurs de toutes ses liaisons

Answer: (A)

Explanation

Le moment dipolaire moléculaire est la somme vectorielle des moments dipolaires de liaison. La géométrie moléculaire doit donc être prise en compte, car les vecteurs peuvent se compenser.

35. Quelle comparaison illustre la distinction entre polarité des liaisons et polarité globale de la molécule ?

A. CO₂ possède des liaisons polaires mais est apolaire, tandis que H₂O est polaire

B. CO₂ est polaire parce que ses moments de liaison s’annulent, tandis que H₂O est apolaire

C. CO₂ et H₂O sont toutes deux polaires dès qu’elles possèdent des liaisons polaires

D. CO₂ et H₂O possèdent des liaisons apolaires et sont toutes deux apolaires

Answer: (A)

Explanation

Une molécule peut contenir des liaisons polaires dont les moments se compensent. C’est le cas de CO₂, tandis que la géométrie de H₂O conduit à un moment dipolaire global non nul.