Ressources · 2ⁿᵈᵉ · Physique-Chimie (2nde)
Le cortège électronique et le tableau périodique
Couches et sous-couches, configuration électronique d’un atome à l’état fondamental (Z ≤ 18) ; électrons de valence, lire et contrôler une configuration ; de la configuration à la période, à la colonne et au bloc, et inversement ; familles chimiques et famille des gaz nobles
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
Quand seules ses sous-couches 3s et 3p sont occupées, la couche n = 3 contient au plus :
- A. 18 électrons
- B. 6 électrons
- C. 8 électrons
- D. 3 électrons
Réponse
C. 8 électrons — La sous-couche 3s contient au plus 2 électrons et la sous-couche 3p au plus 6 : 2 + 6 = 8.
À l’état fondamental, les sous-couches se remplissent dans l’ordre :
- A. 1s, 2s, 2p, 3s, 3p
- B. 1s, 2p, 2s, 3p, 3s
- C. 1s, 2s, 3s, 2p, 3p
- D. 2s, 1s, 2p, 3s, 3p
Réponse
A. 1s, 2s, 2p, 3s, 3p — Les électrons occupent les sous-couches par énergie croissante : 1s, puis 2s et 2p, puis 3s et 3p.
Les électrons de valence d’un atome sont ceux :
- A. de sa dernière sous-couche seulement
- B. de sa couche n = 1, la plus proche du noyau
- C. de toutes ses sous-couches pleines
- D. de sa couche de numéro n le plus grand
Réponse
D. de sa couche de numéro n le plus grand — On compte tous les électrons de la couche de valence, sous-couches s et p ensemble : 3s² 3p⁵ donne 7 électrons de valence.
Dans le tableau périodique actuel, les éléments sont rangés par :
- A. masse atomique croissante
- B. numéro atomique croissant
- C. nombre d’électrons de valence
- D. ordre alphabétique de leur nom
Réponse
B. numéro atomique croissant — Le tableau suit Z croissant : Z fixe le nombre d’électrons, donc la configuration et la colonne de l’élément.
Le numéro de la période d’un élément est égal :
- A. à son nombre d’électrons de valence
- B. au numéro n de sa couche de valence
- C. à son numéro atomique Z
- D. à son nombre de sous-couches pleines
Réponse
B. au numéro n de sa couche de valence — La période est le plus grand n de la configuration ; c’est le nombre d’électrons de valence qui donne la colonne.
Une famille chimique regroupe les éléments :
- A. d’une même ligne du tableau
- B. qui ont la même masse atomique
- C. d’une même colonne du tableau
- D. qui ont été découverts la même année
Réponse
C. d’une même colonne du tableau — Les éléments d’une même colonne ont le même nombre d’électrons de valence, donc des propriétés chimiques communes.
La famille des gaz nobles occupe la colonne :
- A. 18
- B. 1
- C. 8
- D. 17
Réponse
A. 18 — Les gaz nobles, dont la couche de valence est pleine, sont dans la dernière colonne, la 18. La colonne 17 est celle des halogènes.
Un élément du bloc p est un élément dont la dernière sous-couche remplie est :
- A. une sous-couche s
- B. la sous-couche 1s
- C. une sous-couche vide
- D. une sous-couche p
Réponse
D. une sous-couche p — Le bloc p regroupe les colonnes 13 à 18 : la dernière sous-couche remplie y est une sous-couche p. Les colonnes 1 et 2 forment le bloc s.
L’état fondamental d’un atome est :
- A. son état de plus basse énergie
- B. son état de plus haute énergie
- C. l’état où tous ses électrons sont en 1s
- D. l’état d’un atome privé d’un électron
Réponse
A. son état de plus basse énergie — À l’état fondamental, les électrons occupent les sous-couches les moins énergétiques, dans l’ordre 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, sans en sauter.
Le corps simple d’un halogène, comme le dichlore, est formé :
- A. d’atomes isolés les uns des autres
- B. de molécules de trois atomes
- C. de molécules de deux atomes
- D. d’ions positifs et d’électrons
Réponse
C. de molécules de deux atomes — Les halogènes forment des corps simples diatomiques : F₂, Cl₂, Br₂, I₂. Ce sont les gaz nobles qui existent sous forme d’atomes isolés.
Dans la configuration électronique d’un atome, la somme des exposants est égale :
- A. à son nombre de masse A
- B. à son nombre d’électrons de valence
- C. au numéro de sa période
- D. à son numéro atomique Z
Réponse
D. à son numéro atomique Z — Les exposants comptent les électrons de chaque sous-couche ; un atome neutre a Z électrons.
L’hydrogène, placé en tête de la colonne 1 :
- A. est le plus réactif des alcalins
- B. n’est pas un alcalin : c’est un gaz
- C. appartient à la famille des gaz nobles
- D. est un métal mou, comme le sodium
Réponse
B. n’est pas un alcalin : c’est un gaz — L’hydrogène a 1 électron de valence (1s¹), d’où sa place en colonne 1, mais c’est un gaz non métallique fait de molécules H₂ : il n’a pas les propriétés des alcalins.
Niveau moyen ★★ — 12 questions
Un atome possède 3 électrons dans sa sous-couche 2p, à l’état fondamental. Sa configuration électronique est :
- A. 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³
- B. 1s² 2s² 2p³
- C. 1s² 2p³
- D. 2s² 2p³
Réponse
B. 1s² 2s² 2p³ — 2p ne commence qu’une fois 1s et 2s pleines : 1s² 2s², puis 3 électrons dans 2p, soit 1s² 2s² 2p³ (7 électrons). Oublier 1s² ou 2s² donne une écriture incomplète ; avec 3p³, la sous-couche 2p contient 6 électrons, pas 3.
L’atome de configuration 1s² 2s² 2p⁶ possède :
- A. 2 électrons de valence
- B. 10 électrons de valence
- C. 6 électrons de valence
- D. 8 électrons de valence
Réponse
D. 8 électrons de valence — Couche de valence n = 2 : 2s² 2p⁶, soit 2 + 6 = 8 électrons. Ne compter que 2p⁶ en donnerait 6, à tort.
L’atome de configuration 1s² 2s² 2p⁵ se situe :
- A. période 2, colonne 17
- B. période 2, colonne 7
- C. période 5, colonne 2
- D. période 3, colonne 17
Réponse
A. période 2, colonne 17 — Plus grand n = 2 : période 2. 7 électrons de valence (2s² 2p⁵), bloc p : colonne 7 + 10 = 17. C’est le fluor.
Un élément de la colonne 14 possède :
- A. 14 électrons de valence
- B. 2 électrons de valence
- C. 4 électrons de valence
- D. 8 électrons de valence
Réponse
C. 4 électrons de valence — Dans les colonnes 13 à 18, électrons de valence = colonne − 10 : 14 − 10 = 4.
L’élément de la période 3 et de la colonne 1 a pour configuration :
- A. 1s² 2s¹
- B. 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹
- C. 1s² 2s² 2p⁶ 3p¹
- D. 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹
Réponse
D. 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ — Période 3 : couche de valence n = 3 ; colonne 1 : 1 électron de valence, 3s¹. Avec les couches 1 et 2 pleines : 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹. 3p ne se remplit pas avant 3s.
L’écriture 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁷ est :
- A. impossible : une sous-couche p contient au plus 6 électrons
- B. correcte : elle décrit l’atome de Z = 19
- C. correcte pour un atome de la colonne 17
- D. impossible : la couche 3 n’a pas de sous-couche p
Réponse
A. impossible : une sous-couche p contient au plus 6 électrons — 3p ne peut pas recevoir 7 électrons. Il n’existe aucune configuration fondamentale qui contienne 3p⁷.
Combien d’électrons de cœur possède l’atome de carbone (Z = 6) ?
- A. 4
- B. 6
- C. 2
- D. 8
Réponse
C. 2 — 1s² 2s² 2p² : la couche de valence est n = 2 ; seuls les 2 électrons de 1s, sur la couche interne, sont des électrons de cœur.
Le baryum Ba (Z = 56) est dans la période 6 et la colonne 2. Ses électrons de valence sont :
- A. 6 électrons, sur la couche n = 2
- B. 2 électrons, sur la couche n = 6
- C. 2 électrons, sur la couche n = 2
- D. 56 électrons, sur la couche n = 6
Réponse
B. 2 électrons, sur la couche n = 6 — La colonne 2 donne 2 électrons de valence, la période 6 la couche de valence n = 6. Z compte tous les électrons, pas seulement ceux de valence.
Laquelle de ces configurations est celle d’un gaz noble ?
- A. 1s² 2s² 2p⁶ 3s²
- B. 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶
- C. 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵
- D. 1s² 2s²
Réponse
B. 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ — Seule 3s² 3p⁶ remplit entièrement la couche de valence (8 électrons). 2s² ou 3s² n’occupent qu’une sous-couche de la couche, qui n’est pas pleine.
L’élément situé juste en dessous du néon (Z = 10) a pour numéro atomique :
- A. 11
- B. 20
- C. 28
- D. 18
Réponse
D. 18 — Entre les périodes 2 et 3, Z augmente de 8 : 10 + 8 = 18, l’argon. 11 est l’élément qui suit le néon, au début de la période 3.
Le sélénium Se est dans la période 4 et la colonne 16. Ses électrons de valence sont :
- A. 6, sur la couche n = 4
- B. 4, sur la couche n = 6
- C. 16, sur la couche n = 4
- D. 6, sur la couche n = 3
Réponse
A. 6, sur la couche n = 4 — Colonne 16 : 16 − 10 = 6 électrons de valence ; période 4 : couche de valence n = 4.
La période 3 compte 8 éléments parce que :
- A. on y remplit 3s, 3p et une troisième sous-couche
- B. la couche 3 contient 8 sous-couches
- C. on y remplit 3s (2 électrons) puis 3p (6)
- D. elle commence au huitième élément du tableau
Réponse
C. on y remplit 3s (2 électrons) puis 3p (6) — D’un élément au suivant, on ajoute un électron : 3s en reçoit 2 (sodium, magnésium), 3p en reçoit 6 (de l’aluminium à l’argon), soit 8 éléments.
Niveau difficile ★★★ — 12 questions
Un élève écrit 1s² 2s¹ 2p⁶ pour un atome à l’état fondamental. Cette écriture est :
- A. juste, car la somme des exposants vaut bien 9
- B. fausse : 2p contient au plus 5 électrons
- C. juste pour un atome de la colonne 18
- D. fausse : 2s doit être pleine avant que 2p commence
Réponse
D. fausse : 2s doit être pleine avant que 2p commence — 9 électrons : à l’état fondamental, 2s doit être pleine avant que 2p commence. Une somme d’exposants juste ne suffit pas.
Deux éléments de la même période ont toujours :
- A. le même nombre d’électrons de valence
- B. la même couche de valence
- C. des propriétés chimiques communes
- D. le même nombre total d’électrons
Réponse
B. la même couche de valence — Une période regroupe les éléments de même couche de valence n ; le nombre d’électrons de valence, lui, augmente d’une case à l’autre. Ce sont les colonnes qui forment les familles.
Un atome a 3 couches occupées et 7 électrons de valence. Il se trouve :
- A. période 7, colonne 3
- B. période 3, colonne 7
- C. période 3, colonne 17
- D. période 17, colonne 3
Réponse
C. période 3, colonne 17 — Couche de valence n = 3 : période 3. 7 électrons de valence, bloc p : colonne 17. C’est un halogène, le chlore.
L’hélium (1s²) est placé en colonne 18, et non en colonne 2, parce que :
- A. sa couche de valence est pleine
- B. il possède 18 électrons de valence
- C. sa dernière sous-couche est une sous-couche p
- D. sa masse est voisine de celle de l’argon
Réponse
A. sa couche de valence est pleine — La couche n = 1 ne contient que 1s : avec 2 électrons, elle est pleine. L’hélium a la propriété des gaz nobles (il ne réagit pratiquement pas), d’où sa place en colonne 18.
Le fluor et le chlore ont des propriétés chimiques voisines parce que :
- A. ils ont le même nombre de couches électroniques occupées
- B. ils appartiennent à la même période du tableau
- C. ils ont le même nombre d’électrons de valence
- D. leur couche de valence est pleine
Réponse
C. ils ont le même nombre d’électrons de valence — Tous deux ont 7 électrons de valence (colonne 17, famille des halogènes), sur des couches différentes (n = 2 et n = 3), qui ne sont pas pleines.
Le tableau est rangé par numéro atomique plutôt que par masse parce que :
- A. la masse d’un atome ne peut pas être mesurée avec précision
- B. Z est toujours égal au nombre d’électrons de valence
- C. les éléments les plus lourds sont tous des gaz nobles
- D. Z fixe le nombre d’électrons, donc la colonne
Réponse
D. Z fixe le nombre d’électrons, donc la colonne — Le nombre d’électrons de l’atome vaut Z : c’est lui qui fixe la couche de valence, donc les propriétés chimiques. La masse dépend aussi des neutrons, sans effet sur la chimie.
Un atome du bloc p de la période 2 a 2 électrons dans sa sous-couche 2p. Son numéro atomique vaut :
- A. 6
- B. 2
- C. 4
- D. 8
Réponse
A. 6 — Couches remplies avant 2p : 1s² 2s² (4 électrons), puis 2p² : 1s² 2s² 2p², Z = 6 (le carbone).
La couche de valence d’un atome de la période 3 porte 8 électrons. Cet atome :
- A. est un alcalin, placé dans la colonne 8
- B. est un gaz noble de la colonne 18
- C. possède 8 électrons en tout
- D. appartient au bloc s du tableau
Réponse
B. est un gaz noble de la colonne 18 — Couche de valence pleine (3s² 3p⁶) : colonne 8 + 10 = 18, c’est l’argon. Il a 18 électrons en tout, et sa dernière sous-couche est une p.
Combien d’éléments de numéro atomique Z ≤ 18 ont exactement 1 électron de valence ?
- A. 1 : l’hydrogène seulement
- B. 2 : le lithium et le sodium, les alcalins
- C. 18 : un par numéro atomique
- D. 3 : hydrogène, lithium, sodium
Réponse
D. 3 : hydrogène, lithium, sodium — L’hydrogène, le lithium et le sodium sont en colonne 1 : 1 électron de valence chacun. L’hydrogène y figure, même s’il n’est pas un alcalin.
Dans la période 3, un atome possède 3 électrons de valence de plus que le sodium. Il se trouve dans la colonne :
- A. 14
- B. 4
- C. 13
- D. 3
Réponse
A. 14 — Le sodium a 1 électron de valence (3s¹) ; cet atome en a 1 + 3 = 4 (3s² 3p²), dans le bloc p : colonne 4 + 10 = 14. Les colonnes 3 à 12 ne sont pas occupées dans la période 3.
Les configurations de deux atomes se terminent par 2s² 2p⁴ et par 3s² 3p⁴. Ces deux atomes :
- A. sont dans la même période
- B. sont dans la même colonne, la 16
- C. ont chacun 4 électrons de valence
- D. sont dans la même colonne, la 14
Réponse
B. sont dans la même colonne, la 16 — Chacun a 2 + 4 = 6 électrons de valence, sur les couches n = 2 et n = 3 : même colonne, 6 + 10 = 16, mais pas même période. Ne compter que p⁴ donnerait 4 électrons et la colonne 14, à tort.
Le rubidium Rb est un alcalin de la période 5. Sa configuration de valence est :
- A. 1s⁵
- B. 4s¹
- C. 5s¹
- D. 5s² 5p⁵
Réponse
C. 5s¹ — Alcalin : 1 électron de valence dans une sous-couche s ; période 5 : couche n = 5. D’où 5s¹. 5s² 5p⁵ serait un halogène.
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