QCM : Chimie quantitative en solution aqueuse — 21 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle grandeur l’analyse qualitative cherche-t-elle à déterminer dans une solution ?

La quantité de chaque espèce présente dans la solution
Les types d’éléments présents dans la solution
Le volume occupé par chaque constituant de la solution
La masse totale du solvant utilisé dans la solution

Les types d’éléments présents dans la solution

Explication

L’analyse qualitative identifie les types d’éléments ou d’espèces présents dans une solution. L’analyse quantitative, qui constitue le distracteur le plus plausible, cherche plutôt à mesurer leur quantité.

2. Quelle description correspond à une solution aqueuse ?

Une substance solide mélangée à un gaz, sans phase liquide
Un soluté dissous dans l’eau, qui joue le rôle de solvant
Un solvant dissous dans un soluté, qui joue le rôle de milieu
Un mélange de deux liquides dont aucun n’est majoritaire

Un soluté dissous dans l’eau, qui joue le rôle de solvant

Explication

Une solution aqueuse contient un soluté dissous dans l’eau, l’eau étant le solvant. Un mélange de deux liquides ne constitue pas nécessairement une solution aqueuse, car l’eau doit y jouer le rôle de solvant.

3. Quelle affirmation illustre une intervention de la chimie dans la vie quotidienne et les sciences ?

Elle mesure la vitesse des ondes sismiques et l’intensité des séismes
Elle contribue au traitement de l’eau et à la production de médicaments
Elle explique les reliefs terrestres et la répartition des continents
Elle décrit les mouvements des planètes et la formation des galaxies

Elle contribue au traitement de l’eau et à la production de médicaments

Explication

La chimie intervient notamment dans le traitement de l’eau et la production de médicaments, parmi de nombreux autres domaines. Les autres réponses renvoient principalement à l’astronomie, à la géophysique ou à la géologie.

4. Comment la mole est-elle définie ?

Comme la quantité contenant le nombre d’atomes présents dans 12 g de carbone 12
Comme le volume occupé par une substance dans les conditions usuelles
Comme le nombre de grammes correspondant à une seule particule donnée
Comme la masse exprimée en grammes d’un échantillon de carbone 12

Comme la quantité contenant le nombre d’atomes présents dans 12 g de carbone 12

Explication

La mole est une quantité de matière définie à partir du nombre d’atomes présents dans 12 g de carbone 12. Le gramme mesure une masse, ce qui ne définit pas directement la mole.

5. Combien d’entités contient approximativement une mole d’atomes, d’ions ou de molécules ?

Environ 6,02×10206{,}02 \times 10^{20} entités
Environ 6,02×10−236{,}02 \times 10^{-23} entités
Environ 6,02×1036{,}02 \times 10^{3} entités
Environ 6,02×10236{,}02 \times 10^{23} entités

Environ $$6{,}02 \times 10^{23}$$ entités

Explication

Une mole contient environ 6,02×10236{,}02 \times 10^{23} entités, valeur appelée nombre d’Avogadro. La valeur 6,02×10206{,}02 \times 10^{20} correspondrait par exemple à environ 1×10−31 \times 10^{-3} mole, et non à une mole entière.

6. Une solution contient 0,200{,}20 mol d’une espèce dans 0,500{,}50 L de solution. Quelle est sa concentration molaire ?

0,40 mol⋅L−10{,}40\ \text{mol·L}^{-1}
0,70 mol⋅L−10{,}70\ \text{mol·L}^{-1}
0,10 mol⋅L−10{,}10\ \text{mol·L}^{-1}
2,50 mol⋅L−12{,}50\ \text{mol·L}^{-1}

$$0{,}40\ \text{mol·L}^{-1}$$

Explication

La concentration molaire se calcule par cA=nVc_A=\frac{n}{V}, donc cA=0,200,50=0,40 mol⋅L−1c_A=\frac{0{,}20}{0{,}50}=0{,}40\ \text{mol·L}^{-1}. La valeur 0,10 mol⋅L−10{,}10\ \text{mol·L}^{-1} provient d’une soustraction des deux données, qui ne correspond pas à la formule.

7. Quelle expression et quelle unité correspondent à la molalité ?

m=nVm=\frac{n}{V}, en mol⋅L−1\text{mol·L}^{-1} de solution
m=nmsolvantm=\frac{n}{m_{solvant}}, en mol⋅kg−1\text{mol·kg}^{-1} de solvant
m=Vnm=\frac{V}{n}, en L⋅mol−1\text{L·mol}^{-1} de solution
m=msolvantnm=\frac{m_{solvant}}{n}, en kg⋅mol−1\text{kg·mol}^{-1} de soluté

$$m=\frac{n}{m_{solvant}}$$, en $$\text{mol·kg}^{-1}$$ de solvant

Explication

La molalité rapporte la quantité de matière du soluté à la masse du solvant : m=nmsolvantm=\frac{n}{m_{solvant}}, en mol⋅kg−1\text{mol·kg}^{-1}. Le rapport nV\frac{n}{V} définit plutôt la concentration molaire.

8. Quelle expression définit la fraction massique du constituant i ?

wi=ViVtotalw_i=\frac{V_i}{V_{total}}
wi=mtotalemiw_i=\frac{m_{totale}}{m_i}
wi=nintotalw_i=\frac{n_i}{n_{total}}
wi=mimtotalew_i=\frac{m_i}{m_{totale}}

$$w_i=\frac{m_i}{m_{totale}}$$

Explication

La fraction massique compare la masse du constituant à la masse totale : wi=mimtotalew_i=\frac{m_i}{m_{totale}}. Le rapport des volumes définit la fraction volumique, tandis que celui des quantités de matière définit la fraction molaire.

9. Un mélange contient 33 L d’un constituant dans un volume total de 1212 L. Quelle est sa fraction volumique ?

44
99
0,400{,}40
0,250{,}25

$$0{,}25$$

Explication

La fraction volumique vaut vi=ViVtotal=312=0,25v_i=\frac{V_i}{V_{total}}=\frac{3}{12}=0{,}25. La valeur 0,400{,}40 ne correspond pas au rapport entre le volume du constituant et le volume total.

10. Dans un système contenant 22 mol de A et 33 mol de B, quelle est la fraction molaire de A ?

2,002{,}00
0,400{,}40
0,600{,}60
5,005{,}00

$$0{,}40$$

Explication

La fraction molaire de A est xA=nAntotal=22+3=0,40x_A=\frac{n_A}{n_{total}}=\frac{2}{2+3}=0{,}40. La valeur 0,600{,}60 correspond à la fraction molaire de B, et non à celle de A.

11. Comment appelle-t-on un soluté ionique dissous dans l’eau qui se dissocie en ions positifs et négatifs ?

Un précipité ionique
Un solvant polaire
Un électrolyte
Un composé moléculaire

Un électrolyte

Explication

Un soluté ionique dissous dans l’eau est un électrolyte et forme plus ou moins de cations et d’anions. Un solvant polaire constitue le milieu de dissolution, mais ce n’est pas le nom du soluté ionique.

12. Que devient un électrolyte ionique lorsqu’il se dissout dans l’eau ?

Il forme un solide dispersé sans modifier ses constituants.
Il convertit ses ions positifs en particules exclusivement négatives.
Il se transforme en molécules neutres sans interaction avec l’eau.
Il se dissocie plus ou moins complètement en ions positifs et négatifs.

Il se dissocie plus ou moins complètement en ions positifs et négatifs.

Explication

La dissolution d’un électrolyte ionique entraîne sa séparation plus ou moins complète en cations et en anions. La formation d’un solide dispersé ne décrit pas une dissolution, et les ions ne deviennent pas tous de même charge.

13. Pour l’équilibre NaCl(s)⇌Na+(aq)+Cl−(aq)NaCl(s)\rightleftharpoons Na^+(aq)+Cl^-(aq), quelle expression correspond à la constante d’équilibre ?

K=[NaCl][Na+][Cl−]K=\frac{[NaCl]}{[Na^+][Cl^-]}
K=[Na+]+[Cl−][NaCl]K=\frac{[Na^+]+[Cl^-]}{[NaCl]}
K=[NaCl][Na+][Cl−]K=[NaCl][Na^+][Cl^-]
K=[Na+][Cl−][NaCl]K=\frac{[Na^+][Cl^-]}{[NaCl]}

$$K=\frac{[Na^+][Cl^-]}{[NaCl]}$$

Explication

La constante s’écrit comme le produit des concentrations des ions, divisé par la concentration de NaCl présent en solution. La concentration introduite en NaCl ne correspond pas forcément à la concentration de NaCl(aq) après dissociation.

14. Quelle association décrit correctement le lien entre la constante d’équilibre et le degré de dissociation d’un électrolyte ?

Une constante élevée indique une absence d’ions, tandis qu’une constante petite indique une forte concentration ionique.
Une constante petite traduit une dissociation totale, tandis qu’une constante élevée indique un électrolyte non dissous.
Une constante élevée correspond à une dissociation incomplète, tandis qu’une constante petite correspond à une dissociation totale.
Une constante élevée correspond à une dissociation totale, tandis qu’une constante petite correspond à une dissociation incomplète.

Une constante élevée correspond à une dissociation totale, tandis qu’une constante petite correspond à une dissociation incomplète.

Explication

Un électrolyte fort est totalement dissocié lorsque la constante d’équilibre est élevée, alors qu’un électrolyte faible reste partiellement dissocié lorsque cette constante est petite. La dissociation totale n’est donc pas associée à une constante faible.

15. Quelle unité du Système international correspond à la quantité de matière ?

Le mètre cube
Le kilogramme
La mole
Le pascal

La mole

Explication

La mole est l’unité SI de la quantité de matière. Le kilogramme mesure la masse, le mètre cube le volume et le pascal la pression.

16. Quelle exigence s’applique à une grandeur mesurée ou calculée dans une relation scientifique ?

Elle doit être exprimée dans une unité SI ou dans une unité convertible en unité SI.
Elle doit utiliser la même unité que la masse, quelle que soit la grandeur étudiée.
Elle doit être exprimée dans une unité choisie sans conversion préalable.
Elle doit être donnée sous forme d’un nombre sans unité pour éviter les erreurs.

Elle doit être exprimée dans une unité SI ou dans une unité convertible en unité SI.

Explication

Les grandeurs doivent être exprimées dans une unité du Système international ou dans une unité que l’on peut convertir vers celui-ci. Une valeur numérique sans unité ne permet pas de vérifier correctement la cohérence du calcul.

17. Lorsqu’on convertit un volume entre deux unités cubiques successives, par quel facteur faut-il multiplier ou diviser ?

Par 10−310^{-3} dans chaque sens
Par 10310^3
Par 10210^2
Par 1010

Par $$10^3$$

Explication

Une conversion entre unités cubiques successives utilise un facteur de mille, soit 10310^3. Le facteur 10210^2 correspond plutôt à des conversions entre unités de surface.

18. Quelle succession d’étapes permet de calculer une concentration ionique à partir d’une masse de soluté ?

Convertir le volume, calculer n=mMn=\frac{m}{M}, appliquer la stœchiométrie, puis diviser la quantité d’ions par le volume.
Convertir la masse en volume, calculer la masse molaire, puis soustraire la quantité d’ions du solvant.
Diviser la masse par le volume, ignorer la dissociation, puis exprimer le résultat en quantité de matière.
Calculer directement la concentration avec la masse, appliquer la stœchiométrie, puis convertir le volume obtenu.

Convertir le volume, calculer $$n=\frac{m}{M}$$, appliquer la stœchiométrie, puis diviser la quantité d’ions par le volume.

Explication

La méthode consiste à convertir le volume, déterminer la quantité de matière par n=mMn=\frac{m}{M}, tenir compte des coefficients de dissociation, puis diviser la quantité d’ions par le volume. Diviser directement la masse par le volume ne donne pas une concentration molaire et néglige la stœchiométrie.

19. Pour la dissociation Na2SO4⇌2Na++SO42−Na_2SO_4\rightleftharpoons 2Na^+ + SO_4^{2-}, quelle relation entre les quantités de matière est correcte ?

nNa+=nNa2SO4n_{Na^+}=n_{Na_2SO_4}
nNa+=2nNa2SO4n_{Na^+}=2n_{Na_2SO_4}
nNa+=12nNa2SO4n_{Na^+}=\frac{1}{2}n_{Na_2SO_4}
nSO42−=2nNa2SO4n_{SO_4^{2-}}=2n_{Na_2SO_4}

$$n_{Na^+}=2n_{Na_2SO_4}$$

Explication

Chaque unité de Na₂SO₄ produit deux ions Na⁺, donc la quantité de sodium ionique est le double de celle du sel dissous. En revanche, un ion sulfate est produit par unité de Na₂SO₄, ce qui explique pourquoi son rapport est de un pour un.

20. Quelle valeur correspond à la concentration en ions sodium obtenue avec 1,212 g de Na₂SO₄ de masse molaire 142,04 g·mol⁻¹ dissous dans 250 mL ?

3,42×10−2 mol⋅L−13,42\times10^{-2}\,mol\cdot L^{-1}
1,71×10−1 mol⋅L−11,71\times10^{-1}\,mol\cdot L^{-1}
6,83×10−1 mol⋅L−16,83\times10^{-1}\,mol\cdot L^{-1}
6,83×10−2 mol⋅L−16,83\times10^{-2}\,mol\cdot L^{-1}

$$6,83\times10^{-2}\,mol\cdot L^{-1}$$

Explication

Après conversion de 250 mL en 0,25 L et prise en compte des deux ions Na⁺ par unité de sel, on obtient [Na+]=6,83×10−2 mol⋅L−1[Na^+]=6,83\times10^{-2}\,mol\cdot L^{-1}. La valeur moitié ne tiendrait pas compte du coefficient stœchiométrique égal à deux.

21. Quelles vérifications doivent accompagner un résultat numérique de concentration ?

Arrondir systématiquement à l’unité et conserver l’unité de la masse dans le résultat final.
Conserver toutes les décimales et choisir l’unité selon la grandeur numériquement la plus grande.
Comparer seulement la valeur obtenue à la masse initiale et négliger les unités intermédiaires.
Respecter les chiffres significatifs de la donnée la moins précise et obtenir l’unité recherchée par analyse dimensionnelle.

Respecter les chiffres significatifs de la donnée la moins précise et obtenir l’unité recherchée par analyse dimensionnelle.

Explication

Un résultat fiable respecte le nombre de chiffres significatifs imposé par la donnée la moins précise et son analyse dimensionnelle doit conduire à l’unité attendue. Garder toutes les décimales ou conserver l’unité de départ ne garantit ni une précision correcte ni une cohérence dimensionnelle.

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Dans quels domaines la chimie intervient-elle notamment ?

Dans l’air, la nourriture, les vêtements, l’énergie, les médicaments, les technologies numériques, la biologie et le traitement de l’eau.

Quelle proportion d’eau en masse contient le corps humain ?

Environ 65 % d’eau en masse.

Quelle surface de la Terre est couverte par les océans ?

Environ 70 % de la surface terrestre.

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