QCM : Chimie des solutions : rappels — 21 questions

Question 1

1. Quelle condition permet à un atome d’être électriquement neutre ?

Le nombre d’électrons est égal au nombre de neutrons

La charge du noyau est égale à celle des neutrons

Le nombre de neutrons est égal au nombre de protons

Le nombre de protons est égal au nombre d’électrons

Explication

Un atome est neutre lorsque ses charges positives, portées par les protons, compensent ses charges négatives, portées par les électrons. L’égalité entre neutrons et protons n’intervient pas dans la neutralité électrique.

Answer

Le nombre de protons est égal au nombre d’électrons

Question 2

2. Un noyau contient $Z=17$ protons et $N=18$ neutrons : quel est son nombre de masse $A$ ?

A=1

A=18

A=35

A=17

Explication

Le nombre de masse se calcule en additionnant le nombre de protons et le nombre de neutrons : $A=Z+N=17+18=35$ . Le nombre $Z$ correspond au numéro atomique, pas au nombre total de nucléons.

Answer

Un corps simple contient un seul type d’atome

Answer

Un mélange

Answer

L’air puis l’eau et l’huile

Answer

Environ $$6,022 \times 10^{23}$$ entités

Answer

$$n=2\ \mathrm{mol}$$

Answer

En additionnant les masses atomiques selon le nombre de chaque atome

Answer

Le solvant est majoritaire et le soluté est dissous

Answer

Dissociation, hydratation, puis dispersion des ions

Answer

Sa constante diélectrique élevée réduit cette attraction d’un facteur 80

Answer

$$0{,}40\ \mathrm{mol.L^{-1}}$$

Answer

$$x_i=\frac{n_i}{\sum_i n_i}$$

Answer

$$0{,}25$$

Answer

Un réactif limitant disparaît complètement au cours de la réaction

Answer

Il indique qu’une espèce est consommée comme réactif

Answer

La variation, en mol, de la quantité de chaque espèce rapportée à son coefficient stœchiométrique algébrique

Answer

$$0{,}50\ \mathrm{mol}$$

Answer

On choisit la plus petite valeur de $$x$$ qui annule la quantité de matière d’un réactif

Answer

Comparer le rapport entre sa quantité initiale et son coefficient stœchiométrique

Question 3

3. Comment appelle-t-on une espèce chimique qui possède une charge électrique due à un excès ou à un défaut d’électrons ?

Un ion

Un isotope

Un nucléon

Une molécule neutre

Explication

Un ion est une espèce chimique chargée parce qu’elle possède un excès ou un défaut d’électrons ; il est appelé cation s’il est positif et anion s’il est négatif. Un isotope se distingue par son nombre de neutrons et n’est pas défini par sa charge.

Question 4

4. Quelle distinction caractérise un corps simple par rapport à un corps composé ?

Un corps simple présente plusieurs phases visibles

Un corps simple contient un seul type d’atome

Un corps simple contient plusieurs types d’atomes

Un corps simple contient un seul composé chimique

Explication

Un corps simple est constitué d’un seul type d’atome, tandis qu’un corps composé associe plusieurs types d’atomes différents. Le nombre de composés chimiques ou de phases concerne d’autres distinctions, notamment celles entre corps purs et mélanges.

Question 5

5. Une substance contient deux corps purs différents mélangés ensemble : comment la qualifier ?

Un corps composé unique

Un corps simple

Un corps pur

Un mélange

Explication

Un mélange contient au moins deux corps purs, même si ceux-ci ne sont pas forcément visibles séparément. Un corps pur, en revanche, ne contient qu’un seul composé chimique.

Question 6

6. Quelle situation illustre un mélange homogène et un mélange hétérogène, dans cet ordre ?

L’eau salée puis le sable sec

L’air puis l’eau et l’huile

Le sable puis l’eau salée

L’eau et l’huile puis l’air

Explication

L’air est considéré comme un mélange homogène présentant une seule phase, tandis que l’eau et l’huile forment un mélange hétérogène avec plusieurs phases. L’eau salée est également homogène, ce qui ne correspond pas à la seconde association proposée.

Question 7

7. Que représente une mole d’entités élémentaires ?

La masse de

6,022 \times 10^{23}

grammes

Un gramme d’entités identiques

Environ

6,022 \times 10^{23}

entités

Une quantité dont le nombre dépend de l’espèce

Explication

Une mole correspond à exactement $6,022 \times 10^{23}$ entités élémentaires, nombre appelé constante d’Avogadro. La masse associée à une mole dépend de l’espèce chimique, mais son nombre d’entités reste fixe.

Question 8

8. Un échantillon a une masse $m=10\ \mathrm{g}$ et une masse molaire $M=5\ \mathrm{g\,mol^{-1}}$ : quelle est sa quantité de matière ?

n=0,5\ \mathrm{mol}

n=2\ \mathrm{mol}

n=50\ \mathrm{mol}

n=15\ \mathrm{mol}

Explication

La quantité de matière se calcule avec $n=\frac{m}{M}$ , donc $n=\frac{10}{5}=2\ \mathrm{mol}$ . La masse $m$ s’exprime en grammes et la masse molaire $M$ en grammes par mole, ce qui donne une quantité en moles.

Question 9

9. Comment calcule-t-on la masse molaire d’une molécule à partir des masses molaires atomiques ?

En additionnant les masses atomiques selon le nombre de chaque atome

En divisant la masse de chaque atome par le nombre total d’atomes

En prenant la masse molaire de l’atome présent en plus grande quantité

En soustrayant les masses molaires des éléments minoritaires

Explication

La masse molaire moléculaire est la somme des masses molaires atomiques, chacune étant multipliée par le nombre d’atomes correspondant dans la formule. Elle ne dépend donc pas d’un seul élément ni d’une soustraction entre constituants.

Question 10

10. Dans une solution aqueuse homogène, quel constituant est généralement majoritaire et quel constituant est dissous ?

Les deux constituants sont présents en quantités identiques

Le solvant est majoritaire et le soluté est dissous

Le solvant est dissous dans le soluté minoritaire

Le soluté est majoritaire et le solvant est dissous

Explication

Une solution est un mélange homogène dans lequel le solvant constitue généralement la phase majoritaire et le soluté est l’espèce dissoute. Confondre leurs rôles revient à inverser la définition des deux constituants.

Question 11

11. Quelle succession décrit correctement la dissolution d’un cristal ionique dans l’eau ?

Dissociation, hydratation, puis dispersion des ions

Dispersion des ions, fusion, puis hydratation

Hydratation, réaction chimique, puis dissociation

Solvatation, précipitation, puis regroupement des ions

Explication

La dissolution d’un cristal ionique se déroule par dissociation du réseau, hydratation des ions par l’eau, puis dispersion dans la solution. La précipitation et le regroupement des ions décrivent plutôt des phénomènes opposés à la dissolution.

Question 12

12. Pourquoi l’eau diminue-t-elle fortement l’attraction entre des ions de signes opposés ?

Sa constante diélectrique élevée réduit cette attraction d’un facteur 80

Son moment dipolaire transforme les ions en espèces électriquement neutres

Son absence de polarité empêche toute interaction entre les ions

Sa faible constante diélectrique augmente l’attraction entre les ions

Explication

À 20 °C, l’eau possède une constante diélectrique de 80,1, ce qui réduit d’environ 80 fois l’attraction entre ions opposés. Les ions restent chargés et l’eau n’est pas dépourvue de polarité.

Question 13

13. Une solution contient $0{,}20\ \mathrm{mol}$ d’une espèce dans $0{,}50\ \mathrm{L}$ de solution. Quelle est sa concentration molaire ?

0{,}40\ \mathrm{mol.L^{-1}}

0{,}10\ \mathrm{mol.L^{-1}}

2{,}50\ \mathrm{mol.L^{-1}}

0{,}70\ \mathrm{mol.L^{-1}}

Explication

La concentration molaire se calcule par $C_i=\frac{n_i}{V}$ , donc $C_i=\frac{0{,}20}{0{,}50}=0{,}40\ \mathrm{mol.L^{-1}}$ . Multiplier la quantité de matière par le volume conduirait à une grandeur qui n’est pas une concentration.

Question 14

14. Quelle expression permet de calculer la fraction molaire d’un constituant dans un mélange ?

x_i=\frac{n_i}{\sum_i n_i}

x_i=\frac{m_i}{\sum_i m_i}

x_i=\frac{V_i}{\sum_i V_i}

x_i=\frac{n_i}{m_i}

Explication

La fraction molaire compare la quantité de matière du constituant à la quantité de matière totale, selon $x_i=\frac{n_i}{\sum_i n_i}$ . Une expression fondée sur les masses correspond à une fraction massique.

Question 15

15. Un mélange contient $15\ \mathrm{g}$ d’un constituant dans une masse totale de $60\ \mathrm{g}$ . Quelle est sa fraction massique ?

0{,}75

0{,}25

0{,}40

4{,}00

Explication

La fraction massique vaut $w_i=\frac{m_i}{\sum_i m_i}=\frac{15}{60}=0{,}25$ . La valeur $0{,}40$ résulterait d’un rapport numérique différent et ne correspond pas aux masses données.

Question 16

16. Quelle situation caractérise une réaction totale plutôt qu’une réaction réversible à l’équilibre ?

La réaction conserve des quantités constantes de chaque réactif et produit

Un réactif limitant disparaît complètement au cours de la réaction

Les réactifs et les produits restent simultanément présents à l’équilibre

Les produits se transforment progressivement en réactifs dans les mêmes proportions

Explication

Dans une réaction totale, au moins un réactif, appelé réactif limitant, est consommé complètement. La présence simultanée de réactifs et de produits à l’équilibre caractérise plutôt une réaction réversible.

Question 17

17. Dans une équation de réaction, que signifie un coefficient stœchiométrique algébrique négatif ?

Il indique qu’une espèce joue le rôle de catalyseur

Il indique qu’une espèce est formée comme produit

Il indique qu’une espèce est consommée comme réactif

Il indique qu’une espèce est présente à l’équilibre final

Explication

Un coefficient stœchiométrique algébrique négatif correspond à la consommation d’une espèce, donc à un réactif. Un coefficient positif est associé à la formation d’un produit.

Question 18

18. Que mesure l’avancement $x$ d’une réaction chimique ?

La durée, en secondes, nécessaire pour consommer une quantité donnée de réactif

La variation, en mol, de la quantité de chaque espèce rapportée à son coefficient stœchiométrique algébrique

Le rapport sans dimension entre les coefficients stœchiométriques des différentes espèces

La quantité initiale, en mol, du réactif présent dans la plus grande proportion

Explication

L’avancement $x$ quantifie en mol la variation du nombre de moles de chaque espèce, en tenant compte de son coefficient stœchiométrique algébrique. Le coefficient stœchiométrique est sans dimension et ne représente donc pas une quantité de matière.

Question 19

19. Une espèce $A_i$ possède une quantité initiale $n_{A_i}(0)=0{,}80\ \mathrm{mol}$ , un coefficient stœchiométrique $\nu_i=-2$ et l’avancement vaut $x=0{,}15\ \mathrm{mol}$ . Quelle est sa quantité de matière à cet instant ?

1{,}10\ \mathrm{mol}

0{,}95\ \mathrm{mol}

0{,}65\ \mathrm{mol}

0{,}50\ \mathrm{mol}

Explication

La relation $n_{A_i}(t)=n_{A_i}(0)+\nu_i x$ donne $n_{A_i}(t)=0{,}80+(-2)\times0{,}15=0{,}50\ \mathrm{mol}$ . Utiliser une addition avec la valeur positive du coefficient conduirait à augmenter à tort la quantité d’un réactif consommé.

Question 20

20. Comment détermine-t-on l’avancement maximal d’une réaction à partir des réactifs ?

On choisit la plus grande valeur de

x

compatible avec la quantité initiale du produit

On additionne les quantités initiales des réactifs puis on les divise par l’avancement

On choisit la plus petite valeur de

x

qui annule la quantité de matière d’un réactif

On retient la valeur de

x

qui annule simultanément les quantités de tous les réactifs

Explication

L’avancement maximal est fixé par le premier réactif dont la quantité de matière devient nulle, ce qui correspond à la plus petite valeur admissible de $x$ . Les réactifs ne sont annulés simultanément que dans le cas particulier de proportions stœchiométriques.

Question 21

21. Pour identifier le réactif limitant, quelle comparaison faut-il effectuer pour chaque réactif ?

Comparer la quantité de produit formée à sa quantité initiale de matière

Comparer son coefficient stœchiométrique à l’avancement maximal déjà calculé

Comparer sa quantité initiale à la quantité initiale totale de tous les produits

Comparer le rapport entre sa quantité initiale et son coefficient stœchiométrique

Explication

Le réactif limitant est celui pour lequel le rapport entre la quantité de matière initiale et le coefficient stœchiométrique est le plus faible. Comparer directement les quantités initiales peut être trompeur lorsque les coefficients stœchiométriques des réactifs sont différents.

QCM : Chimie des solutions : rappels — 21 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle condition permet à un atome d’être électriquement neutre ?

2. Un noyau contient $Z=17$ protons et $N=18$ neutrons : quel est son nombre de masse $A$ ?

3. Comment appelle-t-on une espèce chimique qui possède une charge électrique due à un excès ou à un défaut d’électrons ?

4. Quelle distinction caractérise un corps simple par rapport à un corps composé ?

5. Une substance contient deux corps purs différents mélangés ensemble : comment la qualifier ?

6. Quelle situation illustre un mélange homogène et un mélange hétérogène, dans cet ordre ?

7. Que représente une mole d’entités élémentaires ?

8. Un échantillon a une masse $m=10\ \mathrm{g}$ et une masse molaire $M=5\ \mathrm{g\,mol^{-1}}$ : quelle est sa quantité de matière ?

9. Comment calcule-t-on la masse molaire d’une molécule à partir des masses molaires atomiques ?

10. Dans une solution aqueuse homogène, quel constituant est généralement majoritaire et quel constituant est dissous ?

11. Quelle succession décrit correctement la dissolution d’un cristal ionique dans l’eau ?

12. Pourquoi l’eau diminue-t-elle fortement l’attraction entre des ions de signes opposés ?

13. Une solution contient $0{,}20\ \mathrm{mol}$ d’une espèce dans $0{,}50\ \mathrm{L}$ de solution. Quelle est sa concentration molaire ?

14. Quelle expression permet de calculer la fraction molaire d’un constituant dans un mélange ?

15. Un mélange contient $15\ \mathrm{g}$ d’un constituant dans une masse totale de $60\ \mathrm{g}$ . Quelle est sa fraction massique ?

16. Quelle situation caractérise une réaction totale plutôt qu’une réaction réversible à l’équilibre ?

17. Dans une équation de réaction, que signifie un coefficient stœchiométrique algébrique négatif ?

18. Que mesure l’avancement $x$ d’une réaction chimique ?

19. Une espèce $A_i$ possède une quantité initiale $n_{A_i}(0)=0{,}80\ \mathrm{mol}$ , un coefficient stœchiométrique $\nu_i=-2$ et l’avancement vaut $x=0{,}15\ \mathrm{mol}$ . Quelle est sa quantité de matière à cet instant ?

20. Comment détermine-t-on l’avancement maximal d’une réaction à partir des réactifs ?

21. Pour identifier le réactif limitant, quelle comparaison faut-il effectuer pour chaque réactif ?

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QCM : Chimie des solutions : rappels — 21 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle condition permet à un atome d’être électriquement neutre ?

2. Un noyau contient Z=17Z=17Z=17 protons et N=18N=18N=18 neutrons : quel est son nombre de masse AAA ?

3. Comment appelle-t-on une espèce chimique qui possède une charge électrique due à un excès ou à un défaut d’électrons ?

4. Quelle distinction caractérise un corps simple par rapport à un corps composé ?

5. Une substance contient deux corps purs différents mélangés ensemble : comment la qualifier ?

6. Quelle situation illustre un mélange homogène et un mélange hétérogène, dans cet ordre ?

7. Que représente une mole d’entités élémentaires ?

8. Un échantillon a une masse m=10 gm=10\ \mathrm{g}m=10 g et une masse molaire M=5 g mol−1M=5\ \mathrm{g\,mol^{-1}}M=5 gmol−1 : quelle est sa quantité de matière ?

9. Comment calcule-t-on la masse molaire d’une molécule à partir des masses molaires atomiques ?

10. Dans une solution aqueuse homogène, quel constituant est généralement majoritaire et quel constituant est dissous ?

11. Quelle succession décrit correctement la dissolution d’un cristal ionique dans l’eau ?

12. Pourquoi l’eau diminue-t-elle fortement l’attraction entre des ions de signes opposés ?

13. Une solution contient 0,20 mol0{,}20\ \mathrm{mol}0,20 mol d’une espèce dans 0,50 L0{,}50\ \mathrm{L}0,50 L de solution. Quelle est sa concentration molaire ?

14. Quelle expression permet de calculer la fraction molaire d’un constituant dans un mélange ?

15. Un mélange contient 15 g15\ \mathrm{g}15 g d’un constituant dans une masse totale de 60 g60\ \mathrm{g}60 g. Quelle est sa fraction massique ?

16. Quelle situation caractérise une réaction totale plutôt qu’une réaction réversible à l’équilibre ?

17. Dans une équation de réaction, que signifie un coefficient stœchiométrique algébrique négatif ?

18. Que mesure l’avancement xxx d’une réaction chimique ?

20. Comment détermine-t-on l’avancement maximal d’une réaction à partir des réactifs ?

21. Pour identifier le réactif limitant, quelle comparaison faut-il effectuer pour chaque réactif ?

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2. Un noyau contient $Z=17$ protons et $N=18$ neutrons : quel est son nombre de masse $A$ ?

8. Un échantillon a une masse $m=10\ \mathrm{g}$ et une masse molaire $M=5\ \mathrm{g\,mol^{-1}}$ : quelle est sa quantité de matière ?

13. Une solution contient $0{,}20\ \mathrm{mol}$ d’une espèce dans $0{,}50\ \mathrm{L}$ de solution. Quelle est sa concentration molaire ?

15. Un mélange contient $15\ \mathrm{g}$ d’un constituant dans une masse totale de $60\ \mathrm{g}$ . Quelle est sa fraction massique ?

18. Que mesure l’avancement $x$ d’une réaction chimique ?