QCM : Chimie générale et gaz parfaits (8 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Dans un haut fourneau à 1000 ∘C1000\,^{\circ}\mathrm{C}, la réaction entre l’oxyde de fer(II) solide et le monoxyde de carbone gazeux forme du fer solide et du dioxyde de carbone. Quelle équation décrit cette réaction ?

FeO(s)+CO(g)→Fe(s)+CO(g)\mathrm{FeO(s)+CO(g)\rightarrow Fe(s)+CO(g)}
Fe(s)+CO2(g)→FeO(s)+CO(g)\mathrm{Fe(s)+CO_2(g)\rightarrow FeO(s)+CO(g)}
FeO(s)+CO(g)→Fe(s)+CO2(g)\mathrm{FeO(s)+CO(g)\rightarrow Fe(s)+CO_2(g)}
FeO(s)+C(s)→Fe(s)+CO2(g)\mathrm{FeO(s)+C(s)\rightarrow Fe(s)+CO_2(g)}

$$\mathrm{FeO(s)+CO(g)\rightarrow Fe(s)+CO_2(g)}$$

Explication

À cette température, la réaction observée transforme FeO\mathrm{FeO} et CO\mathrm{CO} en fer et CO2\mathrm{CO_2}. L’équation inversée confond réactifs et produits, le carbone solide est un autre réducteur, et CO\mathrm{CO} n’est pas le gaz produit.

2. Pour organiser un calcul visant à produire une tonne de fer à partir d’un minerai, quelle suite de déterminations correspond à la démarche demandée ?

Déterminer d’abord la masse du carbone, puis celle du minerai
Déterminer d’abord le volume des gaz, puis la masse de FeO\mathrm{FeO} pur
Déterminer d’abord la masse de FeO\mathrm{FeO} pur, puis celle du minerai
Déterminer d’abord la masse du minerai, puis celle de FeO\mathrm{FeO} pur

Déterminer d’abord la masse de $$\mathrm{FeO}$$ pur, puis celle du minerai

Explication

La démarche consiste à trouver la masse d’oxyde de fer pur nécessaire à la production, puis à déterminer la masse de minerai correspondante. Inverser ces deux étapes ne suit pas le calcul demandé, et les volumes gazeux ou la masse de carbone ne remplacent pas les deux masses à établir.

3. Une élève doit équilibrer une réaction d’oxydo-réduction en suivant la méthode des nombres d’oxydation. Quelle démarche convient à son objectif ?

Construire un tableau d’avancement pour déterminer la quantité finale
Comparer uniquement les charges formelles des réactifs et des produits
Utiliser les variations des nombres d’oxydation pour établir l’équilibrage
Équilibrer en ne vérifiant que le nombre d’atomes d’oxygène

Utiliser les variations des nombres d’oxydation pour établir l’équilibrage

Explication

La méthode des nombres d’oxydation sert à équilibrer les réactions d’oxydo-réduction en tenant compte des variations d’oxydation. Un tableau d’avancement décrit l’évolution des quantités, tandis que les charges formelles ou les seuls atomes d’oxygène ne suffisent pas à cette méthode.

4. Un échantillon de minerai utilisé pour produire du fer contient, en masse, 12 %12\,\% de fer. Quelle masse de fer contient un échantillon de 500 kg500\,\mathrm{kg} ?

440 kg440\,\mathrm{kg}
12 kg12\,\mathrm{kg}
60 kg60\,\mathrm{kg}
42 kg42\,\mathrm{kg}

$$60\,\mathrm{kg}$$

Explication

La fraction massique de fer vaut 0,120{,}12, donc la masse de fer est 0,12×500=60 kg0{,}12\times500=60\,\mathrm{kg}. 440 kg440\,\mathrm{kg} correspond au reste du minerai, 12 kg12\,\mathrm{kg} applique le pourcentage à une base de 100 kg100\,\mathrm{kg}, et 42 kg42\,\mathrm{kg} résulte d’une soustraction erronée.

5. Que signifie équilibrer une réaction d’oxydo-réduction en milieu acide ?

Égaliser le nombre total de réactifs et de produits sans modifier les formules des espèces chimiques.
Ajuster les coefficients pour conserver les atomes et les charges, en tenant compte des espèces du milieu acide.
Ajouter des ions hydroxyde pour neutraliser les charges et conserver les atomes de chaque élément.
Modifier les états d’oxydation des réactifs afin qu’ils deviennent identiques à ceux des produits.

Ajuster les coefficients pour conserver les atomes et les charges, en tenant compte des espèces du milieu acide.

Explication

Équilibrer une réaction redox consiste à ajuster les coefficients afin de conserver à la fois les atomes et la charge électrique, avec les espèces adaptées au milieu acide. L’ajout d’ions hydroxyde caractérise plutôt une démarche associée au milieu basique.

6. Après mélange, dans quel volume se trouvent l’hydrogène, l’oxygène et l’azote pour les calculs de l’exercice ?

Dans un récipient de 9,15 L
Dans un récipient de 18,5 L
Dans un récipient de 2,25 L
Dans un récipient de 5,50 L

Dans un récipient de 18,5 L

Explication

Le mélange gazeux est étudié dans un récipient de 18,5 L, à 0 °C. Les volumes de 2,25 L et de 5,50 L correspondent respectivement aux volumes initiaux de l’hydrogène et de l’oxygène.

7. Quel est le rôle du monoxyde de carbone dans le traitement des oxydes métalliques comme l’oxyde de fer ?

Il permet de réduire l’oxyde métallique en métal.
Il fournit de l’oxygène pour oxyder le métal.
Il sert de catalyseur sans participer à la réaction.
Il dissout le minerai avant son extraction.

Il permet de réduire l’oxyde métallique en métal.

Explication

Le monoxyde de carbone réagit avec certains oxydes métalliques, comme l’oxyde de fer, et contribue à les transformer en métal. Il ne sert pas simplement de catalyseur, car il participe à la réaction d’oxydo-réduction.

8. À quelle température la réaction entre l’oxyde de fer(II) et le monoxyde de carbone est-elle observée dans le haut fourneau ?

À 1000 ∘C1000\,^{\circ}\mathrm{C}
À 1500 ∘C1500\,^{\circ}\mathrm{C}
À 900 ∘C900\,^{\circ}\mathrm{C}
À 1200 ∘C1200\,^{\circ}\mathrm{C}

À $$1000\,^{\circ}\mathrm{C}$$

Explication

La réaction entre l’oxyde de fer(II) et le monoxyde de carbone est indiquée à 1000 ∘C1000\,^{\circ}\mathrm{C}. Les autres températures ne correspondent pas aux conditions précisées pour cette réaction.

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Mémorisez les réponses avec 9 flashcards sur Chimie générale et gaz parfaits.

Quelle proportion massique de fer contient le minerai utilisé dans l’exercice ?

12 %.

Qu’extrait la métallurgie de leurs minerais par des réactions chimiques successives ?

Les métaux.

Quels réactifs traitent des oxydes métalliques de métaux de transition comme le fer ?

CO ou C.

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