Ressources · 2ⁿᵈᵉ · Physique-Chimie (2nde)
Stabilité des entités : ions et molécules
Stabilité chimique des gaz nobles et configuration de valence, règles du duet et de l’octet ; ions monoatomiques : prévoir leur charge avec le tableau périodique, les nommer, écrire leur formule ; liaison covalente, doublets liants et non liants, décrire et compléter le schéma de Lewis d’une molécule (Z ≤ 18) pour justifier sa stabilité ; énergie de liaison
À propos de cette page
Les 36 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
Les gaz nobles sont chimiquement stables parce que :
- A. leur noyau contient beaucoup de neutrons
- B. leur couche de valence est saturée
- C. ils n’ont qu’un seul électron de valence
- D. leurs atomes sont liés deux à deux
Réponse
B. leur couche de valence est saturée — Leur couche de valence est pleine : 2 électrons pour l’hélium, 8 pour les autres. Ils n’ont aucune tendance à perdre, gagner ou partager des électrons.
Selon la règle de l’octet, un atome tend à avoir sur sa couche externe :
- A. 8 protons
- B. 8 doublets
- C. 18 électrons
- D. 8 électrons
Réponse
D. 8 électrons — Octet = 8 électrons sur la couche externe, comme le néon ou l’argon. Un doublet compte 2 électrons : 8 doublets feraient 16 électrons.
Dans l’air, l’argon se trouve sous forme :
- A. d’atomes isolés
- B. de molécules Ar₂
- C. d’ions Ar⁺
- D. d’ions Ar⁻
Réponse
A. d’atomes isolés — Gaz noble à la couche de valence pleine, l’argon ne forme ni ion ni molécule : ce sont des atomes isolés.
Un atome qui perd des électrons devient :
- A. un anion
- B. une molécule
- C. un cation
- D. un autre élément
Réponse
C. un cation — Il garde ses protons et perd des charges négatives : il devient positif, c’est un cation. Son élément ne change pas, car Z ne change pas.
Le nom de l’ion S²⁻ est :
- A. ion soufre
- B. ion sulfate
- C. ion sulfure
- D. ion sulfite
Réponse
C. ion sulfure — Le nom d’un anion monoatomique se termine le plus souvent par « -ure » : S²⁻ est l’ion sulfure. Sulfate et sulfite désignent des ions polyatomiques.
Un doublet liant est :
- A. une paire d’électrons partagée par deux atomes
- B. une paire d’électrons propre à un seul atome
- C. une paire de protons qui relie deux noyaux
- D. un électron mis en commun par deux atomes
Réponse
A. une paire d’électrons partagée par deux atomes — Une liaison covalente est un doublet liant : deux électrons, un apporté par chaque atome, mis en commun. Une paire propre à un atome est un doublet non liant.
Dans une molécule, un atome d’hydrogène forme :
- A. deux liaisons
- B. trois liaisons
- C. quatre liaisons
- D. une seule liaison
Réponse
D. une seule liaison — H n’a qu’un électron de valence ; une liaison lui en apporte un second : il a son duet.
Une liaison double entre deux atomes correspond à :
- A. deux doublets non liants
- B. deux doublets liants
- C. deux électrons partagés
- D. un doublet liant seulement
Réponse
B. deux doublets liants — Une liaison double met en commun 2 doublets, soit 4 électrons ; deux électrons partagés ne font qu’une liaison simple.
Dans un schéma de Lewis, un doublet non liant est représenté par :
- A. un trait placé contre un seul atome
- B. un trait tracé entre deux atomes
- C. un point au centre de la molécule
- D. une flèche d’un atome à l’autre
Réponse
A. un trait placé contre un seul atome — Le trait entre deux atomes est un doublet liant ; le trait placé contre un seul atome est un doublet non liant.
L’énergie de liaison est l’énergie :
- A. libérée quand on rompt la liaison
- B. d’un des électrons du doublet liant
- C. absorbée quand la liaison se forme
- D. à fournir pour rompre la liaison
Réponse
D. à fournir pour rompre la liaison — Il faut fournir de l’énergie pour rompre une liaison ; la même énergie est libérée quand la liaison se forme.
L’ordre de grandeur de l’énergie d’une liaison covalente est :
- A. 10⁻⁹ J
- B. 10⁻¹⁹ J
- C. 1 J
- D. 10³ J
Réponse
B. 10⁻¹⁹ J — Une liaison covalente représente quelques 10⁻¹⁹ J : par exemple 7,24 × 10⁻¹⁹ J pour H–H.
Dans ses molécules, un atome d’oxygène forme en général :
- A. une liaison
- B. six liaisons
- C. deux liaisons
- D. quatre liaisons
Réponse
C. deux liaisons — O a 6 électrons de valence ; il lui en manque 2 pour l’octet : 2 liaisons. Ses 4 autres électrons forment 2 doublets non liants.
Niveau moyen ★★ — 12 questions
Un atome de la colonne 17 forme un ion dont la charge vaut :
- A. +e
- B. −2e
- C. −e
- D. +7e
Réponse
C. −e — Colonne 17 : 7 électrons de valence ; il en manque un pour l’octet. L’atome gagne 1 électron : anion de charge −e (X⁻).
Combien d’électrons possède l’ion césium Cs⁺ (Z = 55) ?
- A. 54
- B. 56
- C. 55
- D. 1
Réponse
A. 54 — L’atome neutre a 55 électrons ; le cation Cs⁺ en a perdu un : 55 − 1 = 54.
Lequel de ces ions ne peut pas se former ?
- A. Al³⁺
- B. Mg²⁺
- C. F⁻
- D. Al⁴⁺
Réponse
D. Al⁴⁺ — L’aluminium n’a que 3 électrons de valence : après les avoir perdus, il a la configuration du néon. Un 4e électron devrait être arraché à une couche pleine.
Un ion X²⁺ provient d’un atome de la colonne :
- A. 16
- B. 2
- C. 12
- D. 18
Réponse
B. 2 — Un cation X²⁺ a perdu 2 électrons : ce sont les 2 électrons de valence d’un atome de la colonne 2. La colonne 16 donne des ions X²⁻.
Dans le schéma de Lewis du méthane CH₄, l’atome de carbone porte :
- A. un doublet non liant
- B. deux doublets non liants
- C. quatre doublets non liants
- D. aucun doublet non liant
Réponse
D. aucun doublet non liant — Le carbone engage ses 4 électrons de valence dans les 4 liaisons C–H : il ne lui reste aucun doublet non liant.
Combien de doublets compte la molécule HOCl (Z : H 1, O 8, Cl 17) ?
- A. 14 doublets
- B. 7 doublets
- C. 3 doublets
- D. 5 doublets
Réponse
B. 7 doublets — Électrons de valence : 1 + 6 + 7 = 14, soit 7 doublets (2 liants, 5 non liants). 14 est le nombre d’électrons.
Dans la molécule de dibrome Br₂ (brome : colonne 17), la liaison entre les deux atomes est :
- A. simple
- B. double
- C. triple
- D. absente
Réponse
A. simple — Il manque un seul électron à chaque atome de brome pour l’octet : chacun forme une seule liaison, Br–Br est une liaison simple.
Combien de doublets liants compte le chlorométhane CH₃Cl ?
- A. 7
- B. 3
- C. 4
- D. 5
Réponse
C. 4 — Le carbone forme 4 liaisons : 3 C–H et 1 C–Cl, soit 4 doublets liants. Les 3 autres doublets (7 en tout) sont non liants, sur le chlore.
Dans la molécule C₂N₂, dont les atomes s’enchaînent selon N, C, C, N, la liaison entre un carbone et un azote est :
- A. double
- B. triple
- C. simple
- D. quadruple
Réponse
B. triple — Chaque C est lié à l’autre C par une liaison simple ; il lui manque 3 liaisons, comme à l’azote : N≡C–C≡N.
Un atome de la colonne 15 forme dans ses molécules :
- A. 5 liaisons
- B. 15 liaisons
- C. 3 liaisons
- D. 1 liaison
Réponse
C. 3 liaisons — Colonne 15 : 15 − 10 = 5 électrons de valence ; il en manque 3 pour l’octet : 3 liaisons, et un doublet non liant.
Énergie à fournir pour séparer en atomes une molécule H₂S (liaison S–H : 5,65 × 10⁻¹⁹ J) :
- A. 5,65 × 10⁻¹⁹ J
- B. 2,26 × 10⁻¹⁸ J
- C. 2,83 × 10⁻¹⁹ J
- D. 1,13 × 10⁻¹⁸ J
Réponse
D. 1,13 × 10⁻¹⁸ J — H₂S a 2 liaisons S–H : 2 × 5,65 × 10⁻¹⁹ = 1,13 × 10⁻¹⁸ J.
Énergies de liaison : F–F 2,66 × 10⁻¹⁹ J ; Cl–Cl 4,04 × 10⁻¹⁹ J ; C–O 5,81 × 10⁻¹⁹ J ; C≡N 1,48 × 10⁻¹⁸ J. La liaison la plus facile à rompre est :
- A. F–F
- B. Cl–Cl
- C. C–O
- D. C≡N
Réponse
A. F–F — La plus petite énergie de liaison est celle de F–F (2,66 × 10⁻¹⁹ J) : c’est la moins solide.
Niveau difficile ★★★ — 12 questions
L’ion potassium K⁺ (Z = 19) et l’ion sulfure S²⁻ (Z = 16) :
- A. ont la même configuration électronique
- B. ont le même nombre de protons
- C. portent la même charge électrique
- D. appartiennent au même élément
Réponse
A. ont la même configuration électronique — K⁺ : 19 − 1 = 18 électrons ; S²⁻ : 16 + 2 = 18 électrons. Même configuration, celle de l’argon, mais 19 et 16 protons, et des charges différentes.
Quelle affirmation sur l’hélium est exacte ?
- A. il lui manque 6 électrons pour atteindre l’octet
- B. il forme facilement l’ion He²⁺
- C. il est stable avec 2 électrons de valence seulement
- D. il forme des molécules He₂ très stables
Réponse
C. il est stable avec 2 électrons de valence seulement — Sa couche n = 1 ne contient que 1s : pleine avec 2 électrons (duet). L’hélium est donc stable, ne forme ni ion ni molécule.
Le carbone ne forme pas d’ion monoatomique courant, car :
- A. sa couche de valence est déjà pleine
- B. il devrait perdre ou gagner 4 électrons
- C. il n’a aucun électron de valence
- D. il est placé dans la colonne 18
Réponse
B. il devrait perdre ou gagner 4 électrons — Avec 4 électrons de valence, il est à égale distance de l’hélium et du néon : échanger 4 électrons coûte trop. Il met plutôt des électrons en commun (4 liaisons).
Un atome de la période 2 forme un ion X⁻. Cet atome est :
- A. le lithium
- B. le chlore
- C. le néon
- D. le fluor
Réponse
D. le fluor — X⁻ : un électron gagné, donc colonne 17 ; en période 2, c’est le fluor. Le chlore est en période 3, le lithium forme Li⁺, le néon ne forme pas d’ion.
Pour l’hydroxylamine NH₂OH (enchaînement H₂N–OH), un élève propose 1 doublet non liant sur l’azote et 2 sur l’oxygène. Ce schéma :
- A. donne seulement 6 électrons à l’azote
- B. respecte le duet, l’octet et le nombre de doublets
- C. donne 4 électrons à chaque hydrogène
- D. exige une liaison double entre N et O
Réponse
B. respecte le duet, l’octet et le nombre de doublets — N : 3 liaisons + 1 doublet non liant = 8 électrons ; O : 2 liaisons + 2 doublets non liants = 8 ; chaque H : 2. Total : 4 liants + 3 non liants = 7 doublets = (5 + 6 + 3) ÷ 2. Le schéma est juste.
Pour le phosgène COCl₂ (carbone central), un élève dessine C = O, deux liaisons C–Cl, 2 doublets non liants sur O et 2 sur chaque Cl. L’erreur :
- A. il manque un doublet non liant sur l’atome d’oxygène
- B. la liaison C = O devrait être triple
- C. le carbone devrait porter un doublet non liant
- D. il manque un doublet non liant sur chaque chlore
Réponse
D. il manque un doublet non liant sur chaque chlore — Chaque Cl n’a qu’une liaison et 2 doublets non liants : 2 + 4 = 6 électrons, il lui en faut un troisième. C (4 liaisons) et O (2 liaisons, 2 doublets) ont bien 8 électrons ; il manque donc 2 doublets au total (10 dessinés au lieu de 12).
Le nombre de liaisons covalentes que forme un atome dépend de :
- A. son nombre de neutrons
- B. sa masse
- C. son nombre d’électrons de valence
- D. son nombre de couches pleines
Réponse
C. son nombre d’électrons de valence — Il forme autant de liaisons qu’il lui manque d’électrons de valence pour le duet ou l’octet.
Une molécule a 24 électrons de valence et 6 doublets liants. Nombre de ses doublets non liants :
- A. 6
- B. 18
- C. 12
- D. 3
Réponse
A. 6 — 24 électrons = 12 doublets ; 12 − 6 = 6 doublets non liants. 18 compte des électrons, pas des doublets.
Séparer une molécule de silane SiH₄ en atomes demande 2,62 × 10⁻¹⁸ J. L’énergie d’une liaison Si–H vaut donc :
- A. 1,05 × 10⁻¹⁷ J
- B. 2,62 × 10⁻¹⁸ J
- C. 8,73 × 10⁻¹⁹ J
- D. 6,55 × 10⁻¹⁹ J
Réponse
D. 6,55 × 10⁻¹⁹ J — SiH₄ a 4 liaisons Si–H, de même énergie : 2,62 × 10⁻¹⁸ ÷ 4 = 6,55 × 10⁻¹⁹ J. Diviser par 3 oublierait une liaison ; multiplier par 4 n’a pas de sens.
Quand deux atomes de fluor isolés s’unissent en une molécule F₂ :
- A. de l’énergie est libérée
- B. il faut fournir de l’énergie
- C. aucune énergie n’est échangée
- D. les atomes perdent des électrons
Réponse
A. de l’énergie est libérée — Former une liaison libère l’énergie de liaison : la molécule est plus stable que les deux atomes isolés.
Dans la molécule Cl₂, chaque atome de chlore a acquis la configuration de valence :
- A. du néon
- B. de l’hélium
- C. de l’argon
- D. du chlore isolé
Réponse
C. de l’argon — Une liaison et 3 doublets non liants : 8 électrons sur la couche n = 3, comme l’argon, gaz noble de la période 3.
Un atome forme 3 liaisons et porte 1 doublet non liant. Son nombre d’électrons de valence est :
- A. 3
- B. 5
- C. 4
- D. 8
Réponse
B. 5 — 3 électrons engagés dans les liaisons + 2 dans le doublet non liant : 5 (colonne 15, comme l’azote).
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