Lycée · 1ʳᵉ · Spécialité Physique-Chimie
Constitution de la matière : modèle de l'atome
Structure de l'atome, cortège électronique et configuration électronique (programme de 1re Spécialité PC)
À propos de cette page
Choisis ton niveau. Questions et réponses mélangées à chaque partie. Bonne chance !
Les 37 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile — 12 questions
Quels sont les constituants du noyau de l'atome ?
- A. Protons et électrons
- B. Protons et neutrons
- C. Neutrons et électrons
- D. Protons, neutrons et électrons
Réponse
B. Protons et neutrons — Le noyau est composé de protons (charge +) et de neutrons (neutres). Les électrons forment le cortège autour du noyau.
Quelle est la charge électrique d'un électron ?
- A. $+e$
- B. 0
- C. $-e$
- D. $+2e$
Réponse
C. $-e$ — L'électron porte la charge élémentaire négative : $-e = -1{,}6 \times 10^{-19}$ C.
Que représente le numéro atomique Z ?
- A. Le nombre de neutrons
- B. Le nombre de nucléons
- C. Le nombre de protons
- D. Le nombre d'électrons de valence
Réponse
C. Le nombre de protons — Z est le numéro atomique : il représente le nombre de protons dans le noyau.
Que représente le nombre de masse A ?
- A. Le nombre de protons
- B. Le nombre de neutrons
- C. La masse en grammes
- D. Le nombre de protons + neutrons
Réponse
D. Le nombre de protons + neutrons — A est le nombre total de nucléons (protons + neutrons) dans le noyau.
Pour l'atome $^{19}_{9}\mathrm{F}$, quel est le nombre de neutrons ?
- A. 9
- B. 10
- C. 19
- D. 28
Réponse
B. 10 — N = A − Z = 19 − 9 = 10 neutrons.
Dans un atome neutre, quel est le nombre d'électrons par rapport aux protons ?
- A. Moins d'électrons
- B. Plus d'électrons
- C. Autant d'électrons
- D. Il n'y a pas de relation
Réponse
C. Autant d'électrons — Un atome neutre a autant d'électrons que de protons, ce qui rend la charge totale nulle.
Où est concentrée la quasi-totalité de la masse d'un atome ?
- A. Dans les électrons
- B. Dans le cortège électronique
- C. Dans le noyau
- D. Uniformément répartie
Réponse
C. Dans le noyau — Protons et neutrons (dans le noyau) ont une masse ~1836 fois celle d'un électron. Le noyau porte donc >99,9% de la masse atomique.
Quel est l'ordre de grandeur du rayon d'un atome ?
- A. $10^{-5}$ m
- B. $10^{-10}$ m
- C. $10^{-15}$ m
- D. $10^{-20}$ m
Réponse
B. $10^{-10}$ m — Le rayon typique d'un atome est de l'ordre de $10^{-10}$ m = 1 Å.
Que sont les isotopes ?
- A. Des atomes de Z différents
- B. Des atomes de même A mais Z différents
- C. Des atomes de même Z mais A différents
- D. Des ions de même masse
Réponse
C. Des atomes de même Z mais A différents — Les isotopes sont des atomes d'un même élément (même Z) mais avec des nombres de masse A différents (nombre de neutrons différent).
La première couche électronique (n=1) peut contenir au maximum combien d'électrons ?
- A. 1
- B. 2
- C. 6
- D. 8
Réponse
B. 2 — La couche n=1 ne contient que la sous-couche 1s, qui peut accueillir 2 électrons au maximum.
Quelle est la configuration électronique de l'hélium ($Z=2$) ?
- A. $1s^1$
- B. $1s^2$
- C. $1s^2\ 2s^1$
- D. $2s^2$
Réponse
B. $1s^2$ — He ($Z=2$) : 1s². Les 2 électrons remplissent la sous-couche 1s.
Quelle est la charge d'un cation ?
- A. Négative
- B. Nulle
- C. Positive
- D. Cela dépend de l'atome
Réponse
C. Positive — Un cation est un ion de charge positive : l'atome a perdu un ou plusieurs électrons.
Niveau moyen — 12 questions
Quelle est la configuration électronique du lithium ($Z=3$) ?
- A. $1s^3$
- B. $1s^2\ 2s^1$
- C. $1s^1\ 2s^2$
- D. $2s^2\ 2p^1$
Réponse
B. $1s^2\ 2s^1$ — Li ($Z=3$) : 1s² 2s¹. On remplit d'abord 1s (max 2 électrons) puis 2s avec le 3e électron.
Combien d'électrons de valence possède le carbone ($Z=6$, config. $1s^2\ 2s^2\ 2p^2$) ?
- A. 2
- B. 4
- C. 6
- D. 2
Réponse
B. 4 — Les électrons de valence du carbone sont ceux de la couche n=2 : 2s² 2p² → 4 électrons de valence.
Quel est l'ordre de remplissage après 3p selon la règle de Klechkowski ?
- A. 3d
- B. 4p
- C. 4s
- D. 4d
Réponse
C. 4s — Selon la règle de Klechkowski, après 3p vient 4s (dont la somme n+l = 4+0 = 4 < 3+2 = 5 pour 3d).
Quelle est la configuration électronique de l'ion Na$^+$ ($Z_{Na}=11$) ?
- A. $1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^1$
- B. $1s^2\ 2s^2\ 2p^6$
- C. $1s^2\ 2s^2\ 2p^5$
- D. $1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2$
Réponse
B. $1s^2\ 2s^2\ 2p^6$ — Na neutre : 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹. Na⁺ perd son électron 3s¹ → 1s² 2s² 2p⁶ (configuration du néon).
La sous-couche 2p peut accueillir au maximum combien d'électrons ?
- A. 2
- B. 4
- C. 6
- D. 10
Réponse
C. 6 — La sous-couche p comporte 3 orbitales × 2 électrons par orbitale = 6 électrons maximum.
Quel est le numéro atomique d'un élément dont la configuration est $1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^4$ ?
- A. 14
- B. 15
- C. 16
- D. 17
Réponse
C. 16 — Z = 2+2+6+2+4 = 16. C'est le soufre (S).
Un atome $X$ a pour configuration $[\mathrm{Ne}]\ 3s^2\ 3p^5$. Quelle est la charge de l'ion qu'il forme le plus facilement ?
- A. $2+$
- B. $1+$
- C. $1-$
- D. $2-$
Réponse
C. $1-$ — Avec 7 électrons de valence (3s² 3p⁵), il manque 1 électron pour compléter l'octet → l'atome gagne 1 électron et forme un anion X⁻.
Quelle est la configuration de l'ion Ca$^{2+}$ ($Z_{Ca}=20$) ?
- A. $[\mathrm{Ar}]\ 4s^2$
- B. $[\mathrm{Ar}]$
- C. $[\mathrm{Ne}]\ 3s^2\ 3p^6$
- D. $[\mathrm{Ar}]\ 4s^1$
Réponse
B. $[\mathrm{Ar}]$ — Ca neutre : [Ar] 4s². Ca²⁺ perd ses 2 électrons 4s → [Ar] (configuration du gaz noble argon).
Quelle règle impose que deux électrons dans la même orbitale aient des spins opposés ?
- A. Règle de Hund
- B. Règle de Klechkowski
- C. Principe d'exclusion de Pauli
- D. Règle de l'octet
Réponse
C. Principe d'exclusion de Pauli — Le principe d'exclusion de Pauli stipule qu'une orbitale peut contenir au maximum 2 électrons de spins opposés.
Quel est le nombre d'électrons de valence du chlore ($Z=17$, config. $[\mathrm{Ne}]\ 3s^2\ 3p^5$) ?
- A. 5
- B. 6
- C. 7
- D. 17
Réponse
C. 7 — Les électrons de valence sont ceux de la couche externe (n=3) : 3s² + 3p⁵ = 2+5 = 7 électrons de valence.
Deux atomes $^{12}_{6}\mathrm{C}$ et $^{14}_{6}\mathrm{C}$ ont-ils les mêmes propriétés chimiques ?
- A. Non, car ils ont des masses différentes
- B. Oui, car ils ont le même nombre de protons
- C. Non, car ils ont des neutrons différents
- D. Oui, car ils ont le même nombre de neutrons
Réponse
B. Oui, car ils ont le même nombre de protons — Les propriétés chimiques sont déterminées par le cortège électronique, donc par Z. Ces deux isotopes ont Z=6, donc les mêmes propriétés chimiques.
Quelle est la configuration électronique de l'azote ($Z=7$) selon la règle de Hund ?
- A. $1s^2\ 2s^2\ 2p^3$
- B. $1s^2\ 2s^3\ 2p^2$
- C. $1s^2\ 2s^1\ 2p^4$
- D. $1s^3\ 2s^2\ 2p^2$
Réponse
A. $1s^2\ 2s^2\ 2p^3$ — N ($Z=7$) : 1s² 2s² 2p³. Les 3 électrons 2p occupent chacun une orbitale différente avec spin parallèle (règle de Hund).
Niveau difficile — 13 questions
Parmi les configurations suivantes, laquelle est correcte pour le chrome ($Z=24$) ?
- A. $[\mathrm{Ar}]\ 3d^4\ 4s^2$
- B. $[\mathrm{Ar}]\ 3d^5\ 4s^1$
- C. $[\mathrm{Ar}]\ 3d^6$
- D. $[\mathrm{Ar}]\ 3d^3\ 4s^3$
Réponse
B. $[\mathrm{Ar}]\ 3d^5\ 4s^1$ — Le chrome est une exception : [Ar] 3d⁵ 4s¹. La demi-couche 3d remplie (3d⁵) est plus stable que la configuration attendue 3d⁴ 4s².
Un élément X a 18 électrons et porte une charge 2+. Quel est son numéro atomique ?
- A. 16
- B. 18
- C. 20
- D. 22
Réponse
C. 20 — X²⁺ possède 18 électrons. X neutre possède donc 18+2 = 20 électrons → Z=20. C'est le calcium (Ca).
L'ion Cu$^+$ ($Z_{Cu}=29$) a pour configuration :
- A. $[\mathrm{Ar}]\ 3d^9\ 4s^1$
- B. $[\mathrm{Ar}]\ 3d^{10}$
- C. $[\mathrm{Ar}]\ 3d^9$
- D. $[\mathrm{Ar}]\ 3d^{10}\ 4s^1$
Réponse
B. $[\mathrm{Ar}]\ 3d^{10}$ — Cu neutre (exception) : [Ar] 3d¹⁰ 4s¹. Cu⁺ perd son électron 4s → [Ar] 3d¹⁰. Sous-couche d pleine, très stable.
Quelle affirmation est INCORRECTE à propos des isotopes ?
- A. Ils ont le même nombre de protons
- B. Ils ont des propriétés physiques identiques
- C. Ils ont des nombres de neutrons différents
- D. Ils appartiennent au même élément chimique
Réponse
B. Ils ont des propriétés physiques identiques — Les isotopes ont des propriétés PHYSIQUES différentes (masse, densité, radioactivité éventuelle). Seules leurs propriétés chimiques sont identiques.
Pour déterminer la configuration de Fe$^{3+}$ ($Z=26$), on part de Fe : [Ar] 3d⁶ 4s². Quelle est la bonne démarche ?
- A. Enlever 3 électrons 3d
- B. Enlever d'abord les électrons 4s puis un 3d
- C. Enlever d'abord les électrons 3d puis 4s
- D. Enlever 1 électron 4s et 2 électrons 3d
Réponse
B. Enlever d'abord les électrons 4s puis un 3d — Pour les cations de métaux de transition, on enlève toujours d'abord les électrons 4s. Fe perd ses 2 électrons 4s puis 1 électron 3d → [Ar] 3d⁵.
Le manganèse ($Z=25$) a pour configuration [Ar] 3d⁵ 4s². Combien d'électrons de valence possède-t-il ?
- A. 2
- B. 5
- C. 7
- D. 25
Réponse
C. 7 — Pour les métaux de transition, les électrons de valence incluent les électrons de la couche externe (4s²) ET de la sous-couche d incomplète (3d⁵) → 2+5 = 7 électrons de valence.
La masse atomique du silicium est 28,09 u. Il a 3 isotopes : ²⁸Si (92,23%), ²⁹Si (4,67%) et ³⁰Si (3,10%). Quelle formule permet de calculer cette masse ?
- A. $28 + 29 + 30$
- B. $\frac{28+29+30}{3}$
- C. $0{,}9223 \times 28 + 0{,}0467 \times 29 + 0{,}0310 \times 30$
- D. $0{,}9223 \times 28 \times 3$
Réponse
C. $0{,}9223 \times 28 + 0{,}0467 \times 29 + 0{,}0310 \times 30$ — La masse atomique est la moyenne pondérée des masses des isotopes par leurs abondances naturelles.
Quelle est la configuration de l'ion S²⁻ ($Z_S = 16$) ?
- A. $[\mathrm{Ne}]\ 3s^2\ 3p^4$
- B. $[\mathrm{Ne}]\ 3s^2\ 3p^6$
- C. $[\mathrm{Ar}]\ 4s^2$
- D. $[\mathrm{Ne}]\ 3s^2\ 3p^5$
Réponse
B. $[\mathrm{Ne}]\ 3s^2\ 3p^6$ — S neutre : [Ne] 3s² 3p⁴. S²⁻ gagne 2 électrons → [Ne] 3s² 3p⁶ = [Ar].
Le rapport de la taille d'un atome sur la taille de son noyau est de l'ordre de :
- A. $10^2$
- B. $10^3$
- C. $10^5$
- D. $10^{10}$
Réponse
C. $10^5$ — Rayon atome ~ 10⁻¹⁰ m, rayon noyau ~ 10⁻¹⁵ m. Rapport = 10⁻¹⁰/10⁻¹⁵ = 10⁵.
Un ion X²⁻ a la configuration électronique de l'argon ($Z_{Ar}=18$). Quel est l'élément X ?
- A. Chlore ($Z=17$)
- B. Soufre ($Z=16$)
- C. Potassium ($Z=19$)
- D. Phosphore ($Z=15$)
Réponse
B. Soufre ($Z=16$) — X²⁻ a 18 électrons (config. Ar). L'atome neutre X a donc 18−2 = 16 protons → Z=16, c'est le soufre S.
Quelle propriété distingue principalement deux isotopes d'un même élément ?
- A. Le nombre de protons
- B. Le nombre d'électrons
- C. La configuration électronique
- D. Le nombre de neutrons (et donc la masse)
Réponse
D. Le nombre de neutrons (et donc la masse) — Les isotopes d'un même élément ont le même Z (même nombre de protons et d'électrons, même configuration). Ce qui les distingue est le nombre de neutrons, et par conséquent leur masse.
Parmi les affirmations suivantes, laquelle est VRAIE concernant la règle de Hund ?
- A. Les électrons s'apparient d'abord dans la même orbitale
- B. Les électrons occupent en priorité des orbitales différentes avec des spins parallèles
- C. Les électrons remplissent les orbitales d et f en priorité
- D. Les électrons ne peuvent occuper que des orbitales s
Réponse
B. Les électrons occupent en priorité des orbitales différentes avec des spins parallèles — La règle de Hund stipule que dans une sous-couche dégénérée, les électrons occupent d'abord chacun une orbitale différente avec des spins parallèles avant de se mettre en paires.
Quelle est la configuration électronique du zinc ($Z=30$) ?
- A. $[\mathrm{Ar}]\ 3d^{10}\ 4s^2$
- B. $[\mathrm{Ar}]\ 3d^{10}\ 4s^1$
- C. $[\mathrm{Ar}]\ 4s^2\ 4p^8$
- D. $[\mathrm{Ar}]\ 3d^9\ 4s^3$
Réponse
A. $[\mathrm{Ar}]\ 3d^{10}\ 4s^2$ — Zn ($Z=30$) : [Ar] 3d¹⁰ 4s². La sous-couche 3d est complète (10 électrons) et la couche 4s contient 2 électrons.
Cours particuliers de spécialité physique-chimie à Marseille, en présentiel ou à distance — un prof qui s'adapte à ton rythme et reprend ce qui coince.
Prof de physique-chimie à Marseille · Cours particuliers au lycée · Aide aux devoirs