QCM : Combustion des hydrocarbures (15 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle définition caractérise un hydrocarbure ?

Une espèce composée de carbone et d’hydrogène
Une espèce composée de carbone, d’hydrogène et d’oxygène
Une espèce composée de carbone et d’oxygène
Une espèce composée d’hydrogène et d’azote

Une espèce composée de carbone et d’hydrogène

Explication

Un hydrocarbure contient des atomes de carbone et d’hydrogène. La présence d’oxygène ou d’un autre élément exclut cette définition.

2. Quelle situation décrit une combustion ?

Un liquide passe de l’état liquide à l’état gazeux
Un combustible réagit avec un comburant en libérant de la chaleur
Une substance se dissout dans un solvant sans réaction
Un solide se déforme sous l’effet d’une pression

Un combustible réagit avec un comburant en libérant de la chaleur

Explication

Une combustion est une transformation chimique entre un combustible et un comburant, avec notamment libération de chaleur. Un changement d’état, comme la vaporisation, ne constitue pas une combustion.

3. Dans une flamme alimentée au méthane, quelle espèce joue le rôle de combustible ?

L’eau H₂O, qui apparaît après la réaction
Le méthane CH₄, qui brûle
Le dioxyde de carbone CO₂, qui est produit
Le dioxygène O₂, qui entretient la réaction

Le méthane CH₄, qui brûle

Explication

Le combustible est l’espèce chimique qui brûle, ici le méthane. Le dioxygène joue le rôle de comburant et le dioxyde de carbone ainsi que l’eau sont des produits de combustion.

4. Quel est le rôle du dioxygène de l’air dans une combustion étudiée en laboratoire ?

Il sert d’indicateur coloré pour détecter la chaleur
Il agit comme le comburant qui permet la combustion
Il agit comme le combustible qui est consommé par la flamme
Il constitue le produit gazeux formé après la réaction

Il agit comme le comburant qui permet la combustion

Explication

Le dioxygène de l’air est généralement le comburant, car il permet la combustion du combustible. Il ne constitue donc pas le combustible qui brûle.

5. Une combustion d’hydrocarbure est dite complète dans quelle condition ?

Le dioxygène est remplacé par de l’eau et forme du monoxyde de carbone
Le combustible reste intact tandis que l’air est chauffé
Le dioxygène est disponible en quantité suffisante et forme CO₂ et H₂O
Le dioxygène manque et forme principalement du carbone solide

Le dioxygène est disponible en quantité suffisante et forme CO₂ et H₂O

Explication

Une combustion complète nécessite une quantité suffisante de dioxygène et produit du dioxyde de carbone ainsi que de l’eau. Le manque de dioxygène correspond plutôt à une combustion incomplète.

6. Quelle équation représente la combustion complète équilibrée du méthane ?

CH4+O2→CO2+H2OCH_4 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O
CH4+2O2→CO2+2H2OCH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O
2CH4+O2→2CO2+4H2O2CH_4 + O_2 \rightarrow 2CO_2 + 4H_2O
CH4+2CO2→O2+2H2OCH_4 + 2CO_2 \rightarrow O_2 + 2H_2O

$$CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$$

Explication

L’équation correcte conserve un atome de carbone, quatre atomes d’hydrogène et quatre atomes d’oxygène de chaque côté. L’équation sans coefficients adaptés ne respecte pas la conservation des atomes.

7. Dans quel ordre équilibre-t-on généralement les éléments d’une combustion d’hydrocarbure ?

Carbone, puis hydrogène, puis oxygène
Carbone, puis oxygène, puis hydrogène
Hydrogène, puis oxygène, puis carbone
Oxygène, puis hydrogène, puis carbone

Carbone, puis hydrogène, puis oxygène

Explication

L’équilibrage pratique suit l’ordre carbone, hydrogène, puis oxygène. Commencer par l’oxygène ne correspond pas à la méthode indiquée pour ces équations.

8. Que peut produire une combustion incomplète d’un hydrocarbure lorsque le dioxygène manque ?

Du dioxyde de carbone, du carbone et du dioxygène
De l’hydrogène, du dioxyde de carbone et du dioxygène
Du monoxyde de carbone, du dioxygène et de l’azote
Du monoxyde de carbone, du carbone et de l’eau

Du monoxyde de carbone, du carbone et de l’eau

Explication

Le manque de dioxygène peut conduire à la formation de monoxyde de carbone, de carbone sous forme de fumée ou de suie, et d’eau. Le dioxyde de carbone est plutôt le produit attendu d’une combustion complète.

9. Pourquoi la présence de monoxyde de carbone lors d’une combustion est-elle préoccupante ?

Parce que le monoxyde de carbone est un liquide inflammable
Parce que le monoxyde de carbone est un gaz toxique
Parce que le monoxyde de carbone est un solide formant la suie
Parce que le monoxyde de carbone est un gaz qui favorise la respiration

Parce que le monoxyde de carbone est un gaz toxique

Explication

Le monoxyde de carbone est toxique, ce qui rend sa formation dangereuse lors d’une combustion incomplète. La suie correspond plutôt à du carbone solide, et non au monoxyde de carbone.

10. Une masse de 18 g18\,\mathrm{g} d’eau possède une masse molaire de 18 g⋅mol−118\,\mathrm{g\cdot mol^{-1}}. Quelle quantité de matière contient-elle ?

1 mol1\,\mathrm{mol}
18 mol18\,\mathrm{mol}
36 mol36\,\mathrm{mol}
0,1 mol0{,}1\,\mathrm{mol}

$$1\,\mathrm{mol}$$

Explication

La relation n=mMn=\frac{m}{M} donne ici n=1818=1 moln=\frac{18}{18}=1\,\mathrm{mol}. Une quantité de 18 mol18\,\mathrm{mol} résulterait d’une multiplication de la masse par la masse molaire, ce qui n’est pas la formule utilisée.

11. Que représente la masse molaire d’une espèce chimique ?

La masse totale d’un échantillon quelconque
La masse d’une mole de cette espèce
Le nombre de particules présentes dans une mole
La quantité de matière contenue dans un gramme

La masse d’une mole de cette espèce

Explication

La masse molaire est la masse correspondant à une mole d’une espèce chimique. Le nombre de particules par mole décrit la constante d’Avogadro, et non une masse.

12. Quelles valeurs atomiques faut-il utiliser pour calculer la masse molaire de l’eau H2OH_2O ?

H=1 g⋅mol−1H=1\,\mathrm{g\cdot mol^{-1}} et O=12 g⋅mol−1O=12\,\mathrm{g\cdot mol^{-1}}
H=12 g⋅mol−1H=12\,\mathrm{g\cdot mol^{-1}} et O=16 g⋅mol−1O=16\,\mathrm{g\cdot mol^{-1}}
H=2 g⋅mol−1H=2\,\mathrm{g\cdot mol^{-1}} et O=8 g⋅mol−1O=8\,\mathrm{g\cdot mol^{-1}}
H=1 g⋅mol−1H=1\,\mathrm{g\cdot mol^{-1}} et O=16 g⋅mol−1O=16\,\mathrm{g\cdot mol^{-1}}

$$H=1\,\mathrm{g\cdot mol^{-1}}$$ et $$O=16\,\mathrm{g\cdot mol^{-1}}$$

Explication

Les masses molaires atomiques à connaître sont H=1 g⋅mol−1H=1\,\mathrm{g\cdot mol^{-1}} et O=16 g⋅mol−1O=16\,\mathrm{g\cdot mol^{-1}}, ce qui conduit à M(H2O)=2×1+16=18 g⋅mol−1M(H_2O)=2\times1+16=18\,\mathrm{g\cdot mol^{-1}}. La valeur 12 g⋅mol−112\,\mathrm{g\cdot mol^{-1}} correspond au carbone et ne convient pas à l’hydrogène.

13. Dans une équation chimique, que renseignent les coefficients stœchiométriques placés devant les espèces ?

Les proportions entre les espèces qui réagissent et se forment
Les masses molaires des espèces présentes dans l’équation
Les températures nécessaires pour chaque transformation chimique
Les charges électriques portées par les molécules de l’équation

Les proportions entre les espèces qui réagissent et se forment

Explication

Les coefficients stœchiométriques indiquent les proportions entre les quantités des différentes espèces chimiques. Ils ne donnent pas directement les masses molaires, qui dépendent de la composition de chaque espèce.

14. Selon l’équation CH4+2O2→CO2+2H2OCH_4+2O_2\rightarrow CO_2+2H_2O, que produit la combustion complète de 1 mol1\,\mathrm{mol} de méthane avec la quantité requise de dioxygène ?

1 mol1\,\mathrm{mol} de CO2CO_2 et 2 mol2\,\mathrm{mol} de H2OH_2O
2 mol2\,\mathrm{mol} de CO2CO_2 et 1 mol1\,\mathrm{mol} de H2OH_2O
2 mol2\,\mathrm{mol} de CO2CO_2 et 2 mol2\,\mathrm{mol} de H2OH_2O
1 mol1\,\mathrm{mol} de CO2CO_2 et 1 mol1\,\mathrm{mol} de H2OH_2O

$$1\,\mathrm{mol}$$ de $$CO_2$$ et $$2\,\mathrm{mol}$$ de $$H_2O$$

Explication

Les coefficients de l’équation indiquent que 1 mol1\,\mathrm{mol} de CH4CH_4 produit 1 mol1\,\mathrm{mol} de CO2CO_2 et 2 mol2\,\mathrm{mol} de H2OH_2O. Le coefficient 2 placé devant O2O_2 concerne le dioxygène consommé, pas le dioxyde de carbone formé.

15. Quelle distinction entre le monoxyde de carbone et le dioxyde de carbone est correcte ?

Le CO et le CO₂ désignent la même espèce sous deux écritures
Le CO₂ est toxique, tandis que le CO est produit par une combustion complète
Le CO est toxique, tandis que le CO₂ est produit par une combustion complète
Le CO est produit par une combustion complète, tandis que le CO₂ est toxique

Le CO est toxique, tandis que le CO₂ est produit par une combustion complète

Explication

Le CO est le monoxyde de carbone toxique, alors que le CO₂ est le produit attendu de la combustion complète d’un hydrocarbure. Confondre les deux formules revient à attribuer au CO₂ la toxicité caractéristique du CO.

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Qu'est-ce qu'un hydrocarbure en chimie ?

Une espèce chimique composée uniquement de carbone et d'hydrogène.

Qu'appelle-t-on une combustion en chimie ?

Une transformation chimique où un combustible réagit avec un comburant en libérant de la chaleur.

Quelle espèce chimique est appelée combustible ?

Celle qui brûle, comme le méthane CH₄.

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