QCM : Chimie fondamentale et thermodynamique — 16 questions

Question 1

1. Quelle est la configuration électronique fondamentale du cuivre ?

1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10}4s^1

1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^9 4s^2

1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^8 4s^3

1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 4p^1

Explication

Le cuivre adopte à l’état fondamental la configuration présentant une sous-couche $3d$ complète et une orbitale $4s$ occupée par un électron. La configuration avec $3d^9 4s^2$ correspond à une répartition attendue par remplissage simple, mais pas à l’état fondamental du cuivre.

Answer

$$1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10}4s^1$$

Question 2

2. Quelle caractéristique électronique définit les gaz nobles ?

Ils cherchent à gagner plusieurs électrons de valence.

Ils présentent une couche externe occupée par un seul électron.

Ils possèdent une couche de valence partiellement remplie.

Ils possèdent une couche de valence complète.

Explication

Les gaz nobles se distinguent par une couche de valence complète, ce qui contribue à leur faible réactivité chimique. Les halogènes ont au contraire une couche externe incomplète et tendent généralement à la compléter.

Answer

Ils possèdent une couche de valence complète.

Question 3

3. À quel élément correspond la configuration électronique $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2$ ?

À l’argon, qui possède 18 protons.

Au scandium, qui possède 21 protons.

Au potassium, qui possède 19 protons.

Au calcium, qui possède 20 protons.

Explication

La somme des exposants vaut $20$ , ce qui indique un atome comportant 20 protons : le calcium. L’argon et le potassium possèdent respectivement 18 et 19 protons, tandis que le scandium en possède 21.

Answer

Au calcium, qui possède 20 protons.

Question 4

4. Quelle hybridation du carbone dans le méthanol lui permet-elle de former quatre liaisons covalentes avec ses atomes voisins ?

Une hybridation

dsp^2

.

Une hybridation

sp

.

Une hybridation

sp^3

.

Une hybridation

sp^2

.

Explication

Dans le méthanol, le carbone est hybridé $sp^3$ , ce qui permet l’organisation de quatre orbitales hybrides aptes à former quatre liaisons covalentes. Les hybridations $sp^2$ et $sp$ sont associées à d’autres géométries et à un nombre différent de directions de liaison.

Answer

Une hybridation $$sp^3$$.

Question 5

5. Quelle géométrie adopte le méthanol autour de son atome de carbone ?

Une géométrie linéaire.

Une géométrie pyramidale à base carrée.

Une géométrie tétraédrique.

Une géométrie plane triangulaire.

Explication

Le carbone du méthanol possède une hybridation $sp^3$ et quatre liaisons covalentes, ce qui produit une géométrie tétraédrique autour de cet atome. Une géométrie plane triangulaire correspondrait plutôt à trois domaines électroniques autour d’un atome central.

Answer

Une géométrie tétraédrique.

Question 6

6. Quel type d’interaction peut s’établir entre une molécule de méthanol et une molécule d’acide sulfurique ?

Une liaison hydrogène entre leurs molécules.

Une liaison covalente entre leurs atomes centraux.

Une liaison métallique entre leurs électrons délocalisés.

Une interaction ionique entre deux réseaux cristallins.

Explication

Le méthanol et l’acide sulfurique peuvent établir des liaisons hydrogène, qui sont des interactions entre molécules impliquant notamment un hydrogène lié à un atome électronégatif. Une liaison covalente relie plutôt des atomes au sein d’une même molécule.

Answer

Une liaison hydrogène entre leurs molécules.

Question 7

7. Quelles interactions peuvent agir entre deux molécules d’eau ?

Les forces de Debye, les liaisons métalliques et les forces nucléaires.

Les forces de Keesom, les liaisons métalliques et les interactions nucléaires.

Les forces de Keesom, de London et les interactions électrostatiques.

Les forces de London, les liaisons covalentes et les forces ioniques.

Explication

Deux molécules d’eau peuvent être soumises aux forces de Keesom, aux forces de London et aux interactions électrostatiques. Les forces de Keesom concernent les dipôles permanents, tandis que les forces de London proviennent de dipôles instantanés.

Answer

Les forces de Keesom, de London et les interactions électrostatiques.

Question 8

8. Quelle est l’ordre de grandeur de l’énergie d’une liaison hydrogène entre deux molécules d’eau ?

Environ

2\ \text{kJ/mol}

.

Environ

0{,}02\ \text{kJ/mol}

.

Environ

20\ \text{kJ/mol}

.

Environ

200\ \text{kJ/mol}

.

Explication

Les molécules d’eau peuvent former entre elles des liaisons hydrogène d’une force d’environ $2\ \text{kJ/mol}$ . Une énergie de $200\ \text{kJ/mol}$ serait plutôt caractéristique d’une liaison intramoléculaire beaucoup plus forte, comme une liaison covalente.

Answer

Environ $$2\ \text{kJ/mol}$$.

Question 9

9. Comment appelle-t-on une transformation réalisée à volume constant ?

Une transformation isochore

Une transformation adiabatique

Une transformation isobare

Une transformation isotherme

Explication

Une transformation à volume constant est dite isochore, tandis qu’une transformation à pression constante est isobare. La transformation isobare correspond donc à une autre contrainte expérimentale.

Answer

Une transformation isochore

Question 10

10. Quelle distinction décrit correctement la chaleur et le travail en thermodynamique ?

La chaleur est un transfert ordonné, tandis que le travail est un transfert désordonné.

La chaleur mesure une pression, tandis que le travail mesure un volume.

La chaleur correspond à une variation d’état, tandis que le travail correspond à une température constante.

La chaleur est un transfert désordonné, tandis que le travail est un transfert ordonné.

Explication

La chaleur correspond à une énergie transférée de manière désordonnée, alors que le travail est transféré de manière ordonnée. Inverser ces deux descriptions constitue la confusion principale entre ces notions.

Answer

La chaleur est un transfert désordonné, tandis que le travail est un transfert ordonné.

Question 11

11. Lors d’une transformation à pression constante, quelle relation permet de déterminer la variation d’enthalpie ?

\Delta H = C\Delta T

\Delta H = Q_p

\Delta H = Q + W

\Delta H = Q_v

Explication

À pression constante, la variation d’enthalpie est égale à la chaleur échangée, selon $\Delta H = Q_p$ . La chaleur notée $Q_v$ correspondrait à une condition de volume constant et ne donne pas cette relation générale.

Answer

$$\Delta H = Q_p$$

Question 12

12. Un système reçoit une chaleur $Q$ et un travail $W$ ; quelle expression donne sa variation d’énergie interne selon la convention des énergies reçues ?

\Delta U = QW

\Delta U = Q + W

\Delta U = W - Q

\Delta U = Q - W

Explication

Lorsque la chaleur et le travail sont comptés comme des énergies reçues par le système, le premier principe s’écrit $\Delta U = Q + W$ . L’expression $Q-W$ correspondrait à une convention de signe différente pour le travail.

Answer

$$\Delta U = Q + W$$

Question 13

13. Pour la réaction $\mathrm{CH_4 + O_2 \rightarrow H_2O + CO_2}$ , quelle valeur de l’enthalpie de réaction est obtenue avec les données fournies ?

173\ \mathrm{J\,mol^{-1}}

64\ \mathrm{J\,mol^{-1}}

-64\ \mathrm{J\,mol^{-1}}

-68\,470\ \mathrm{J\,mol^{-1}}

Explication

Le calcul fournit une enthalpie de réaction positive égale à $64\ \mathrm{J\,mol^{-1}}$ . Une valeur négative décrirait une réaction exothermique, ce qui ne correspond pas au résultat donné ici.

Answer

$$64\ \mathrm{J\,mol^{-1}}$$

Question 14

14. Quelle est la valeur de l’entropie de réaction calculée pour la réaction étudiée ?

-173\ \mathrm{J\,K^{-1}\,mol^{-1}}

173\ \mathrm{J\,K^{-1}\,mol^{-1}}

64\ \mathrm{J\,K^{-1}\,mol^{-1}}

-68\,470\ \mathrm{J\,K^{-1}\,mol^{-1}}

Explication

L’entropie de réaction calculée vaut $173\ \mathrm{J\,K^{-1}\,mol^{-1}}$ et possède donc un signe positif. La valeur négative proposée inverse le signe du résultat établi.

Answer

$$173\ \mathrm{J\,K^{-1}\,mol^{-1}}$$

Question 15

15. À environ $396\ \mathrm{K}$ , quelle valeur de l’énergie libre de Gibbs obtient-on en appliquant $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ ?

Environ

237\ \mathrm{J\,mol^{-1}}

Environ

-68\,470\ \mathrm{J\,mol^{-1}}

Environ

-237\ \mathrm{J\,mol^{-1}}

Environ

68\,470\ \mathrm{J\,mol^{-1}}

Explication

En utilisant $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ à environ $396\ \mathrm{K}$ , on obtient environ $-68\,470\ \mathrm{J\,mol^{-1}}$ . Le signe positif proposé ne respecte pas le résultat du calcul dans ces conditions.

Answer

Environ $$-68\,470\ \mathrm{J\,mol^{-1}}$$

Question 16

16. Pourquoi la réaction est-elle spontanée dans les conditions étudiées ?

Parce que sa variation d’énergie libre de Gibbs est négative.

Parce que son entropie de réaction est nécessairement négative.

Parce que son enthalpie de réaction est nécessairement négative.

Parce que sa température est inférieure à

0\ \mathrm{K}

.

Explication

Dans les conditions de l’énoncé, la réaction est spontanée parce que $\Delta G$ est négative. Une enthalpie négative n’est pas le critère indiqué ici, et une température inférieure à $0\ \mathrm{K}$ n’est pas pertinente.

Answer

Parce que sa variation d’énergie libre de Gibbs est négative.

QCM : Chimie fondamentale et thermodynamique — 16 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle est la configuration électronique fondamentale du cuivre ?

2. Quelle caractéristique électronique définit les gaz nobles ?

3. À quel élément correspond la configuration électronique $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2$ ?

4. Quelle hybridation du carbone dans le méthanol lui permet-elle de former quatre liaisons covalentes avec ses atomes voisins ?

5. Quelle géométrie adopte le méthanol autour de son atome de carbone ?

6. Quel type d’interaction peut s’établir entre une molécule de méthanol et une molécule d’acide sulfurique ?

7. Quelles interactions peuvent agir entre deux molécules d’eau ?

8. Quelle est l’ordre de grandeur de l’énergie d’une liaison hydrogène entre deux molécules d’eau ?

9. Comment appelle-t-on une transformation réalisée à volume constant ?

10. Quelle distinction décrit correctement la chaleur et le travail en thermodynamique ?

11. Lors d’une transformation à pression constante, quelle relation permet de déterminer la variation d’enthalpie ?

12. Un système reçoit une chaleur $Q$ et un travail $W$ ; quelle expression donne sa variation d’énergie interne selon la convention des énergies reçues ?

13. Pour la réaction $\mathrm{CH_4 + O_2 \rightarrow H_2O + CO_2}$ , quelle valeur de l’enthalpie de réaction est obtenue avec les données fournies ?

14. Quelle est la valeur de l’entropie de réaction calculée pour la réaction étudiée ?

15. À environ $396\ \mathrm{K}$ , quelle valeur de l’énergie libre de Gibbs obtient-on en appliquant $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ ?

16. Pourquoi la réaction est-elle spontanée dans les conditions étudiées ?

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QCM : Chimie fondamentale et thermodynamique — 16 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle est la configuration électronique fondamentale du cuivre ?

2. Quelle caractéristique électronique définit les gaz nobles ?

3. À quel élément correspond la configuration électronique 1s22s22p63s23p64s21s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^21s22s22p63s23p64s2 ?

4. Quelle hybridation du carbone dans le méthanol lui permet-elle de former quatre liaisons covalentes avec ses atomes voisins ?

5. Quelle géométrie adopte le méthanol autour de son atome de carbone ?

6. Quel type d’interaction peut s’établir entre une molécule de méthanol et une molécule d’acide sulfurique ?

7. Quelles interactions peuvent agir entre deux molécules d’eau ?

8. Quelle est l’ordre de grandeur de l’énergie d’une liaison hydrogène entre deux molécules d’eau ?

9. Comment appelle-t-on une transformation réalisée à volume constant ?

10. Quelle distinction décrit correctement la chaleur et le travail en thermodynamique ?

11. Lors d’une transformation à pression constante, quelle relation permet de déterminer la variation d’enthalpie ?

12. Un système reçoit une chaleur QQQ et un travail WWW ; quelle expression donne sa variation d’énergie interne selon la convention des énergies reçues ?

13. Pour la réaction CH4+O2→H2O+CO2\mathrm{CH_4 + O_2 \rightarrow H_2O + CO_2}CH4​+O2​→H2​O+CO2​, quelle valeur de l’enthalpie de réaction est obtenue avec les données fournies ?

14. Quelle est la valeur de l’entropie de réaction calculée pour la réaction étudiée ?

15. À environ 396 K396\ \mathrm{K}396 K, quelle valeur de l’énergie libre de Gibbs obtient-on en appliquant ΔG=ΔH−TΔS\Delta G = \Delta H - T\Delta SΔG=ΔH−TΔS ?

16. Pourquoi la réaction est-elle spontanée dans les conditions étudiées ?

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3. À quel élément correspond la configuration électronique $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2$ ?

12. Un système reçoit une chaleur $Q$ et un travail $W$ ; quelle expression donne sa variation d’énergie interne selon la convention des énergies reçues ?

13. Pour la réaction $\mathrm{CH_4 + O_2 \rightarrow H_2O + CO_2}$ , quelle valeur de l’enthalpie de réaction est obtenue avec les données fournies ?

15. À environ $396\ \mathrm{K}$ , quelle valeur de l’énergie libre de Gibbs obtient-on en appliquant $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ ?