QCM : Cinétique des réactions chimiques (25 questions)

Question 1

1. Pour une espèce B, quelle relation relie sa quantité de matière à l’avancement de la réaction ?

n_F(B)-n_I(B)=\nu(B)+\xi

n_F(B)-n_I(B)=\nu(B)\xi

n_F(B)-n_I(B)=\frac{\xi}{\nu(B)}

n_F(B)+n_I(B)=\nu(B)\xi

Explication

L’avancement relie la variation de quantité de matière de B à son nombre stœchiométrique par cette relation. L’avancement peut être positif tandis que le nombre stœchiométrique d’un réactif est négatif, ce qui traduit sa consommation.

Answer

$$n_F(B)-n_I(B)=\nu(B)\xi$$

Question 2

2. Dans un réacteur de volume constant V, comment exprime-t-on la vitesse de réaction à partir de l’avancement ξ ?

v=\frac{1}{V}\frac{d\xi}{dt}

v=V\frac{d\xi}{dt}

v=\frac{dV}{dt}\xi

v=\frac{\xi}{V}\frac{dt}{d\xi}

Explication

La vitesse de réaction est la dérivée temporelle de l’avancement rapportée au volume du réacteur. Multiplier par V donnerait une grandeur extensive plutôt qu’une vitesse volumique.

Answer

$$v=\frac{1}{V}\frac{d\xi}{dt}$$

Question 3

3. Quelle expression donne la vitesse de transformation volumique d’une espèce B dans un réacteur de volume V ?

r(B)=\frac{1}{V}\frac{dn(B)}{dt}=\frac{dc(B)}{dt}

r(B)=\frac{1}{V}\frac{dt}{dn(B)}=\frac{dc(B)}{dt}

r(B)=\frac{dn(B)}{dt}=V\frac{dc(B)}{dt}

r(B)=V\frac{dn(B)}{dt}=\frac{dc(B)}{dt}

Explication

La vitesse de transformation est la variation temporelle de la quantité de matière par unité de volume, égale à la variation de concentration. L’expression multipliée par V ne correspond pas à une vitesse volumique.

Answer

$$r(B)=\frac{1}{V}\frac{dn(B)}{dt}=\frac{dc(B)}{dt}$$

Question 4

4. Pour une réaction d’ordre α par rapport à A et β par rapport à B, quelle loi de vitesse convient ?

v=k\left(c(A)+c(B)\right)^{\alpha+\beta}

v=\left(k\,c(A)c(B)\right)^{\alpha+\beta}

v=k\,c(A)^\beta c(B)^\alpha

v=k\,c(A)^\alpha c(B)^\beta

Explication

Chaque concentration apparaît dans la loi avec son ordre partiel correspondant, puis les facteurs sont multipliés par la constante k. Intervertir α et β attribue les mauvais ordres aux espèces.

Answer

$$v=k\,c(A)^\alpha c(B)^\beta$$

Question 5

5. Comment définit-on l’ordre global n d’une réaction comportant les ordres partiels α et β ?

n=\alpha\beta

n=\alpha-\beta

n=\alpha+\beta

n=\frac{\alpha}{\beta}

Explication

L’ordre global est la somme des ordres partiels de la loi de vitesse. Il est déterminé expérimentalement et ne se déduit pas automatiquement des coefficients stœchiométriques.

Answer

$$n=\alpha+\beta$$

Question 6

6. Quelle équation décrit la dépendance de la constante de vitesse k avec la température absolue T selon Arrhénius ?

k=RT\exp\left(-\frac{A}{E_aT}\right)

k=A\exp\left(\frac{E_a}{RT}\right)

k=A\exp\left(-\frac{E_a}{RT}\right)

k=E_a\exp\left(-\frac{RT}{A}\right)

Explication

La loi d’Arrhénius utilise le facteur préexponentiel A et l’énergie d’activation Ea dans l’exponentielle négative. Le signe et la disposition des grandeurs dans l’exposant sont essentiels pour représenter la dépendance thermique de k.

Answer

$$k=A\exp\left(-\frac{E_a}{RT}\right)$$

Question 7

7. Dans la méthode d’isolement d’Ostwald, pourquoi place-t-on B en large excès pour déterminer l’ordre par rapport à A ?

Parce que les coefficients stœchiométriques imposent directement l’ordre global de la réaction

Parce que la concentration de A devient pratiquement constante et donne

v=k_{obs}c(B)^\beta

Parce que la concentration de B reste pratiquement constante et donne

v=k_{obs}c(A)^\alpha

Parce que l’excès de B supprime la dépendance de la vitesse envers toutes les concentrations

Explication

L’excès de B rend sa concentration presque constante, ce qui permet d’incorporer ce facteur dans une constante apparente et d’étudier l’influence de A. Cette méthode fournit un ordre partiel, tandis que les proportions stœchiométriques servent à accéder à l’ordre global.

Answer

Parce que la concentration de B reste pratiquement constante et donne $$v=k_{obs}c(A)^\alpha$$

Question 8

8. Lorsque les réactifs sont introduits en proportions stœchiométriques, quel ordre peut-on déterminer à partir de la loi simplifiée ?

L’ordre partiel par rapport à A

\alpha

L’ordre de la constante de vitesse

k

L’ordre global

n=\alpha+\beta

L’ordre partiel par rapport à B

\beta

Explication

Les proportions stœchiométriques permettent de regrouper les dépendances en A et en B dans une puissance totale $\alpha+\beta$ , qui correspond à l’ordre global. À l’inverse, un réactif en large excès permet d’étudier un ordre partiel.

Answer

L’ordre global $$n=\alpha+\beta$$

Question 9

9. Quelle procédure permet de déterminer l’ordre d’une réaction par la méthode des essais successifs ?

Tracer la concentration en fonction du temps puis choisir la courbe la plus linéaire

Mesurer la température, estimer l’énergie d’activation puis comparer les rendements

Identifier le produit final, équilibrer l’équation puis calculer sa masse molaire

Supposer un ordre, intégrer sa loi, calculer k puis vérifier sa constance

Explication

La méthode consiste à tester un ordre supposé, à intégrer l’équation de vitesse correspondante et à vérifier que la valeur calculée de k reste constante. Le tracé d’une courbe peut aider à analyser les données, mais il ne constitue pas à lui seul cette procédure complète.

Answer

Supposer un ordre, intégrer sa loi, calculer k puis vérifier sa constance

Question 10

10. Comment définit-on le temps de demi-réaction d’une transformation chimique ?

Le temps nécessaire pour consommer la moitié du réactif présent au départ

Le temps nécessaire pour atteindre la moitié de la température finale du système

Le temps nécessaire pour transformer la moitié du réactif limitant transformable

Le temps nécessaire pour former la moitié de la quantité de produit attendue

Explication

Le temps de demi-réaction correspond au temps requis pour transformer la moitié du réactif limitant transformable. Il ne se définit pas par rapport à la moitié de la température finale ni nécessairement par rapport à toute la quantité initiale présente.

Answer

Le temps nécessaire pour transformer la moitié du réactif limitant transformable

Question 11

11. Quelle propriété du temps de demi-vie permet généralement d’identifier une réaction d’ordre 1 ?

Il reste indépendant de la concentration initiale du réactif

Il dépend de la concentration initiale selon une relation inverse

Il diminue lorsque la température initiale du mélange augmente

Il augmente proportionnellement à la concentration initiale du réactif

Explication

Pour une réaction d’ordre 1, le temps de demi-vie ne dépend pas de la concentration initiale. La dépendance inverse à cette concentration caractérise plutôt une réaction d’ordre 2.

Answer

Il reste indépendant de la concentration initiale du réactif

Question 12

12. Un constituant B intervient dans plusieurs réactions élémentaires dont les flux sont φi. Quelle expression donne sa vitesse de transformation ?

r(B)=\sum_i\frac{\phi_i}{\nu(B,i)}

r(B)=\sum_i\nu(B,i)\phi_i

r(B)=\frac{\sum_i\phi_i}{\sum_i\nu(B,i)}

r(B)=\prod_i\nu(B,i)\phi_i

Explication

La vitesse de transformation de B est la somme des contributions de chaque réaction élémentaire, pondérées par les coefficients stœchiométriques correspondants. Un produit ou un quotient des coefficients et des flux ne représente pas cette addition des contributions.

Answer

$$r(B)=\sum_i\nu(B,i)\phi_i$$

Question 13

13. Comment vérifie-t-on qu’un mécanisme réactionnel proposé est compatible avec une loi de vitesse expérimentale ?

En comparant la loi déduite des étapes élémentaires à celle mesurée expérimentalement

En comparant la couleur du mélange aux coefficients stœchiométriques globaux

En comparant l’énergie des produits finaux à la température initiale du mélange

En comparant les masses molaires des réactifs aux volumes de solution utilisés

Explication

La vérification repose sur la comparaison entre la loi de vitesse calculée à partir des réactions élémentaires supposées et la loi obtenue expérimentalement. Une comparaison de propriétés comme la couleur ou les masses molaires ne permet pas d’établir cette compatibilité cinétique.

Answer

En comparant la loi déduite des étapes élémentaires à celle mesurée expérimentalement

Question 14

14. Qu’est-ce qu’une réaction composée en cinétique chimique ?

Une transformation où plusieurs réactifs forment simultanément un produit principal

Une transformation décrite par une seule étape élémentaire avec un seul mécanisme

Une transformation résultant de plusieurs réactions isolées superposées ou successives

Une transformation dont la vitesse est déterminée par la température du milieu

Explication

Une réaction composée résulte de la superposition ou de la succession de plusieurs réactions isolées. Elle se distingue donc d’une réaction isolée, qui correspond à une seule étape élémentaire.

Answer

Une transformation résultant de plusieurs réactions isolées superposées ou successives

Question 15

15. Quelles catégories sont regroupées sous l’appellation de réactions composées ?

Les réactions acido-basiques, rédox et de précipitation

Les réactions rapides, lentes et instantanées

Les réactions élémentaires, thermiques et catalytiques

Les réactions opposées, compétitives et successives

Explication

Les réactions composées comprennent les réactions opposées, les réactions compétitives et les réactions successives. Les autres regroupements proposés reposent sur des critères de classification différents et ne correspondent pas à cette définition.

Answer

Les réactions opposées, compétitives et successives

Question 16

16. Pour deux réactions opposées, comment s’exprime la vitesse globale ?

v=\frac{v_1}{v_{-1}}

v=v_1v_{-1}

v=v_1+v_{-1}

v=v_1-v_{-1}

Explication

La vitesse globale est la différence entre la vitesse directe et la vitesse inverse, car ces deux contributions évoluent en sens opposés. Leur somme représenterait une addition des transformations et non le bilan d’une réaction opposée.

Answer

$$v=v_1-v_{-1}$$

Question 17

17. Comment évoluent les vitesses directe et inverse lorsque l’avancement d’une réaction opposée augmente jusqu’à l’équilibre ?

La vitesse directe augmente, la vitesse inverse diminue, puis elles deviennent égales

Les deux vitesses augmentent jusqu’à ce que la vitesse directe dépasse la vitesse inverse

Les deux vitesses diminuent ensemble sans atteindre une égalité à l’équilibre

La vitesse directe diminue, la vitesse inverse augmente, puis elles deviennent égales

Explication

À mesure que l’avancement augmente, la vitesse directe diminue tandis que la vitesse inverse augmente, jusqu’à l’égalité des deux vitesses à l’équilibre. L’équilibre correspond donc à une égalité des vitesses opposées, et non à leur disparition.

Answer

La vitesse directe diminue, la vitesse inverse augmente, puis elles deviennent égales

Question 18

18. Deux réactions compétitives consomment l’espèce A selon leurs coefficients stœchiométriques $a_1$ et $a_2$ . Quelle expression décrit la vitesse globale de consommation de A ?

-v(A)=a_1v_1+a_2v_2

-v(A)=a_1a_2(v_1+v_2)

-v(A)=a_1v_1-a_2v_2

-v(A)=v_1+v_2-a_1-a_2

Explication

Les deux voies consomment simultanément A, leurs contributions pondérées par la stœchiométrie s’additionnent donc. Une soustraction correspondrait plutôt à des vitesses de transformations opposées, pas à deux consommations compétitives.

Answer

$$-v(A)=a_1v_1+a_2v_2$$

Question 19

19. Deux réactions compétitives du premier ordre consomment A avec les constantes $k_1$ et $k_2$ . Quelle constante observée décrit la disparition globale de A ?

k_{obs}=\frac{k_1}{k_2}

k_{obs}=k_1+k_2

k_{obs}=k_1-k_2

k_{obs}=k_1k_2

Explication

Pour deux disparitions simultanées du premier ordre, les contributions cinétiques s’ajoutent, ce qui donne $k_{obs}=k_1+k_2$ . Une différence caractérise une opposition entre transformations plutôt que deux voies compétitives consommant A.

Answer

$$k_{obs}=k_1+k_2$$

Question 20

20. Deux réactions compétitives produisent des composés différents, et la voie d’ordre le plus faible doit être favorisée. Quelle modification est appropriée ?

Concentrer A afin d’accroître sa disponibilité

Chauffer A afin d’augmenter les deux vitesses

Ajouter le produit de la voie d’ordre faible

Diluer A afin de diminuer sa concentration

Explication

La dilution réduit la concentration de A et favorise relativement la réaction d’ordre le plus faible, qui devient alors dominante. La concentration tend au contraire à avantager davantage la voie d’ordre supérieur.

Answer

Diluer A afin de diminuer sa concentration

Question 21

21. Pour le mécanisme successif du premier ordre $A\rightarrow B\rightarrow C$ , quelle loi décrit la concentration de A au cours du temps ?

c(A)=c_0(A)\exp(-k_1t)

c(A)=c_0(A)\exp[-(k_1+k_2)t]

c(A)=c_0(A)(1-k_1t-k_2t)

c(A)=c_0(A)\exp(-k_2t)

Explication

A est consommé directement par la première étape, donc sa concentration suit une décroissance exponentielle gouvernée par $k_1$ . La seconde constante intervient dans l’évolution de B, mais ne contrôle pas directement la disparition de A.

Answer

$$c(A)=c_0(A)\exp(-k_1t)$$

Question 22

22. Dans le mécanisme successif $A\rightarrow B\rightarrow C$ , comment s’exprime la vitesse nette de transformation de l’intermédiaire B ?

v(B)=v_1v_2

v(B)=v_1-v_2

v(B)=v_2-v_1

v(B)=v_1+v_2

Explication

B est formé par la première réaction à la vitesse $v_1$ et consommé par la seconde à la vitesse $v_2$ , d’où la différence $v_1-v_2$ . L’addition décrirait deux contributions de même sens, ce qui ne convient pas à B.

Answer

$$v(B)=v_1-v_2$$

Question 23

23. Comment évolue la concentration de l’intermédiaire B dans une réaction successive au cours de laquelle A se transforme en C ?

Elle commence à sa valeur maximale, puis augmente encore

Elle augmente sans maximum et reste élevée après la fin

Elle est nulle au début et à la fin, avec un maximum intermédiaire

Elle reste constante dès le début, puis disparaît progressivement

Explication

B n’est pas présent initialement, puis il s’accumule avant d’être consommé, ce qui produit un maximum. Lorsque la transformation est achevée, B a également été transformé et sa concentration redevient nulle.

Answer

Elle est nulle au début et à la fin, avec un maximum intermédiaire

Question 24

24. Quelle caractéristique définit un constituant intermédiaire dans un mécanisme réactionnel ?

Il est formé dans une étape puis consommé dans une étape suivante

Il catalyse chaque étape sans être formé pendant le mécanisme

Il correspond au réactif initial avant toute transformation chimique

Il apparaît comme produit final sans participer aux étapes suivantes

Explication

Un intermédiaire est créé par une première étape puis utilisé par une étape ultérieure, souvent avec une concentration faible. Un produit final, en revanche, n’est pas ensuite consommé dans le mécanisme considéré.

Answer

Il est formé dans une étape puis consommé dans une étape suivante

Question 25

25. Dans le mécanisme successif $A\rightarrow B\rightarrow C$ , quelle condition maintient la concentration de B à un niveau négligeable ?

k_1=k_2

, car les deux étapes se compensent exactement

k_2=0

, car B ne peut alors plus s’accumuler

k_1\gg k_2

, car B est formé plus rapidement qu’il ne réagit

k_2\gg k_1

, car B est consommé dès sa formation

Explication

Lorsque $k_2\gg k_1$ , la consommation de B est beaucoup plus rapide que sa formation, de sorte qu’il reste en faible concentration. La situation $k_1\gg k_2$ favoriserait au contraire l’accumulation de B.

Answer

$$k_2\gg k_1$$, car B est consommé dès sa formation

QCM : Cinétique des réactions chimiques (25 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Pour une espèce B, quelle relation relie sa quantité de matière à l’avancement de la réaction ?

2. Dans un réacteur de volume constant V, comment exprime-t-on la vitesse de réaction à partir de l’avancement ξ ?

3. Quelle expression donne la vitesse de transformation volumique d’une espèce B dans un réacteur de volume V ?

4. Pour une réaction d’ordre α par rapport à A et β par rapport à B, quelle loi de vitesse convient ?

5. Comment définit-on l’ordre global n d’une réaction comportant les ordres partiels α et β ?

6. Quelle équation décrit la dépendance de la constante de vitesse k avec la température absolue T selon Arrhénius ?

7. Dans la méthode d’isolement d’Ostwald, pourquoi place-t-on B en large excès pour déterminer l’ordre par rapport à A ?

8. Lorsque les réactifs sont introduits en proportions stœchiométriques, quel ordre peut-on déterminer à partir de la loi simplifiée ?

9. Quelle procédure permet de déterminer l’ordre d’une réaction par la méthode des essais successifs ?

10. Comment définit-on le temps de demi-réaction d’une transformation chimique ?

11. Quelle propriété du temps de demi-vie permet généralement d’identifier une réaction d’ordre 1 ?

12. Un constituant B intervient dans plusieurs réactions élémentaires dont les flux sont φi. Quelle expression donne sa vitesse de transformation ?

13. Comment vérifie-t-on qu’un mécanisme réactionnel proposé est compatible avec une loi de vitesse expérimentale ?

14. Qu’est-ce qu’une réaction composée en cinétique chimique ?

15. Quelles catégories sont regroupées sous l’appellation de réactions composées ?

16. Pour deux réactions opposées, comment s’exprime la vitesse globale ?

17. Comment évoluent les vitesses directe et inverse lorsque l’avancement d’une réaction opposée augmente jusqu’à l’équilibre ?

18. Deux réactions compétitives consomment l’espèce A selon leurs coefficients stœchiométriques $a_1$ et $a_2$ . Quelle expression décrit la vitesse globale de consommation de A ?

19. Deux réactions compétitives du premier ordre consomment A avec les constantes $k_1$ et $k_2$ . Quelle constante observée décrit la disparition globale de A ?

20. Deux réactions compétitives produisent des composés différents, et la voie d’ordre le plus faible doit être favorisée. Quelle modification est appropriée ?

21. Pour le mécanisme successif du premier ordre $A\rightarrow B\rightarrow C$ , quelle loi décrit la concentration de A au cours du temps ?

22. Dans le mécanisme successif $A\rightarrow B\rightarrow C$ , comment s’exprime la vitesse nette de transformation de l’intermédiaire B ?

23. Comment évolue la concentration de l’intermédiaire B dans une réaction successive au cours de laquelle A se transforme en C ?

24. Quelle caractéristique définit un constituant intermédiaire dans un mécanisme réactionnel ?

25. Dans le mécanisme successif $A\rightarrow B\rightarrow C$ , quelle condition maintient la concentration de B à un niveau négligeable ?

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QCM : Cinétique des réactions chimiques (25 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Pour une espèce B, quelle relation relie sa quantité de matière à l’avancement de la réaction ?

2. Dans un réacteur de volume constant V, comment exprime-t-on la vitesse de réaction à partir de l’avancement ξ ?

3. Quelle expression donne la vitesse de transformation volumique d’une espèce B dans un réacteur de volume V ?

4. Pour une réaction d’ordre α par rapport à A et β par rapport à B, quelle loi de vitesse convient ?

5. Comment définit-on l’ordre global n d’une réaction comportant les ordres partiels α et β ?

6. Quelle équation décrit la dépendance de la constante de vitesse k avec la température absolue T selon Arrhénius ?

7. Dans la méthode d’isolement d’Ostwald, pourquoi place-t-on B en large excès pour déterminer l’ordre par rapport à A ?

8. Lorsque les réactifs sont introduits en proportions stœchiométriques, quel ordre peut-on déterminer à partir de la loi simplifiée ?

9. Quelle procédure permet de déterminer l’ordre d’une réaction par la méthode des essais successifs ?

10. Comment définit-on le temps de demi-réaction d’une transformation chimique ?

11. Quelle propriété du temps de demi-vie permet généralement d’identifier une réaction d’ordre 1 ?

12. Un constituant B intervient dans plusieurs réactions élémentaires dont les flux sont φi. Quelle expression donne sa vitesse de transformation ?

13. Comment vérifie-t-on qu’un mécanisme réactionnel proposé est compatible avec une loi de vitesse expérimentale ?

14. Qu’est-ce qu’une réaction composée en cinétique chimique ?

15. Quelles catégories sont regroupées sous l’appellation de réactions composées ?

16. Pour deux réactions opposées, comment s’exprime la vitesse globale ?

17. Comment évoluent les vitesses directe et inverse lorsque l’avancement d’une réaction opposée augmente jusqu’à l’équilibre ?

18. Deux réactions compétitives consomment l’espèce A selon leurs coefficients stœchiométriques a1a_1a1​ et a2a_2a2​. Quelle expression décrit la vitesse globale de consommation de A ?

19. Deux réactions compétitives du premier ordre consomment A avec les constantes k1k_1k1​ et k2k_2k2​. Quelle constante observée décrit la disparition globale de A ?

20. Deux réactions compétitives produisent des composés différents, et la voie d’ordre le plus faible doit être favorisée. Quelle modification est appropriée ?

21. Pour le mécanisme successif du premier ordre A→B→CA\rightarrow B\rightarrow CA→B→C, quelle loi décrit la concentration de A au cours du temps ?

22. Dans le mécanisme successif A→B→CA\rightarrow B\rightarrow CA→B→C, comment s’exprime la vitesse nette de transformation de l’intermédiaire B ?

23. Comment évolue la concentration de l’intermédiaire B dans une réaction successive au cours de laquelle A se transforme en C ?

24. Quelle caractéristique définit un constituant intermédiaire dans un mécanisme réactionnel ?

25. Dans le mécanisme successif A→B→CA\rightarrow B\rightarrow CA→B→C, quelle condition maintient la concentration de B à un niveau négligeable ?

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21. Pour le mécanisme successif du premier ordre $A\rightarrow B\rightarrow C$ , quelle loi décrit la concentration de A au cours du temps ?

22. Dans le mécanisme successif $A\rightarrow B\rightarrow C$ , comment s’exprime la vitesse nette de transformation de l’intermédiaire B ?

25. Dans le mécanisme successif $A\rightarrow B\rightarrow C$ , quelle condition maintient la concentration de B à un niveau négligeable ?