QCM : Combustion et pouvoir calorifique (15 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quels éléments doivent être réunis pour former le triangle du feu ?

Un combustible, un comburant comme le dioxygène et une énergie d’activation sous forme de chaleur
Un combustible, un comburant comme le dioxygène et un produit de combustion comme l’eau
Un combustible, du dioxyde de carbone et une énergie d’activation sous forme de lumière
Un comburant, de l’eau liquide et une énergie d’activation sous forme de chaleur

Un combustible, un comburant comme le dioxygène et une énergie d’activation sous forme de chaleur

Explication

Le triangle du feu associe un combustible, un comburant tel que le dioxygène et une énergie d’activation, par exemple sous forme de chaleur. Le dioxyde de carbone est un produit possible de combustion, et non le comburant du triangle.

2. Lorsqu’elle brûle complètement dans le dioxygène, quels produits la cellulose forme-t-elle ?

Du monoxyde de carbone et de l’eau à l’état liquide
Du dioxyde de carbone et de l’eau à l’état gazeux
Du dioxyde de carbone et du dihydrogène à l’état gazeux
Du carbone solide et de l’eau à l’état gazeux

Du dioxyde de carbone et de l’eau à l’état gazeux

Explication

La combustion complète de la cellulose avec le dioxygène produit du dioxyde de carbone et de l’eau gazeuse. La formation de monoxyde de carbone ne décrit pas cette combustion complète.

3. Pourquoi une réaction de combustion est-elle qualifiée d’exothermique ?

Parce qu’elle absorbe de la chaleur
Parce qu’elle dégage de la chaleur
Parce qu’elle transforme la chaleur en matière
Parce qu’elle ne produit d’énergie qu’en présence de lumière

Parce qu’elle dégage de la chaleur

Explication

Une combustion dégage de la chaleur, ce qui caractérise une réaction exothermique. Une réaction qui absorbe de la chaleur aurait le comportement énergétique opposé.

4. Que représente une mole d’atomes ou de molécules ?

Un ensemble de 6,02×10206{,}02 \times 10^{20} entités
Un ensemble de 6,02×10236{,}02 \times 10^{23} entités
Un volume de 22,4 litres d’entités, quelle que soit l’espèce
Une masse de 1 gramme d’entités, quelle que soit l’espèce

Un ensemble de $$6{,}02 \times 10^{23}$$ entités

Explication

Une mole correspond à un paquet contenant 6,02×10236{,}02 \times 10^{23} entités. Une mole ne représente pas une masse identique pour toutes les espèces, car cette masse dépend de leur masse molaire.

5. Quelle grandeur la masse molaire MM exprime-t-elle, et dans quelle unité s’exprime-t-elle ?

La masse d’une mole d’une espèce, en g/mol
La quantité de matière par gramme, en mol/g
Le volume d’une mole d’une espèce, en g/mol
La masse d’une entité d’une espèce, en g/mol

La masse d’une mole d’une espèce, en g/mol

Explication

La masse molaire est la masse correspondant à une mole de l’espèce et s’exprime en g/mol. La masse d’une seule entité n’est pas la définition de cette grandeur.

6. Quelle relation permet de calculer la masse mm à partir de la quantité de matière nn et de la masse molaire MM ?

m=n+Mm=n+M
m=nMm=nM
m=Mnm=\frac{M}{n}
m=nMm=\frac{n}{M}

$$m=nM$$

Explication

La masse est le produit de la quantité de matière par la masse molaire, soit m=nMm=nM. Diviser nn par MM ne donne pas la relation entre ces trois grandeurs.

7. Comment détermine-t-on la masse molaire d’une molécule à partir de sa formule brute ?

On multiplie les masses molaires atomiques en tenant compte du nombre de chaque type d’atome
On retient la masse molaire atomique de l’élément le plus abondant dans la molécule
On additionne les nombres d’atomes, puis on multiplie par la masse molaire du premier élément
On additionne les masses molaires atomiques en tenant compte du nombre de chaque type d’atome

On additionne les masses molaires atomiques en tenant compte du nombre de chaque type d’atome

Explication

Il faut sommer la contribution de chaque type d’atome, en multipliant sa masse molaire atomique par son nombre dans la formule. Multiplier les masses molaires atomiques entre elles ne correspond pas à cette méthode.

8. Comment calculer la masse d’un échantillon connaissant son volume VV et sa masse volumique ρ\rho ?

m=ρVm=\frac{\rho}{V}
m=ρVm=\rho V
m=Vρm=\frac{V}{\rho}
m=ρ+Vm=\rho+V

$$m=\rho V$$

Explication

La masse d’un échantillon est le produit de sa masse volumique par son volume, soit m=ρVm=\rho V. Diviser le volume par la masse volumique ne donne pas cette relation.

9. Une bouteille contient 11 kg de butane, dont la masse molaire est de 58 g/mol. Quelle quantité de matière contient-elle approximativement ?

Environ 250 mol, en utilisant la masse molaire du propane de 44 g/mol
Environ 19 mol, en divisant directement 11 par 58
Environ 190 mol, après conversion de 11 kg en 11 000 g
Environ 638 mol, en multipliant 11 000 g par 58 g/mol

Environ 190 mol, après conversion de 11 kg en 11 000 g

Explication

En convertissant 11 kg en 11 000 g puis en divisant par 58 g/mol, on obtient environ 190 mol de butane. La valeur de 44 g/mol correspond au propane, et non au butane.

10. Que représente le pouvoir calorifique massique PcPc d’un combustible ?

La température atteinte par la combustion d’un kilogramme de combustible
L’énergie thermique libérée par la combustion d’un kilogramme de combustible
La masse de combustible consommée pour libérer un joule d’énergie thermique
La durée nécessaire pour brûler un kilogramme de combustible

L’énergie thermique libérée par la combustion d’un kilogramme de combustible

Explication

Le pouvoir calorifique massique exprime l’énergie thermique libérée par la combustion d’un kilogramme de combustible. La masse consommée par joule correspond à une grandeur inverse, et non à la définition de PcPc.

11. Quelle relation permet de calculer l’énergie thermique libérée par une masse mm de combustible de pouvoir calorifique PcPc ?

Q=PcmQ=\frac{Pc}{m}
Q=mPcQ=mPc
Q=mPcQ=\frac{m}{Pc}
Q=m+PcQ=m+Pc

$$Q=mPc$$

Explication

L’énergie libérée est le produit de la masse de combustible par son pouvoir calorifique massique. Diviser la masse par PcPc sert plutôt à déterminer une masse à partir d’une énergie demandée.

12. Un appareil doit fournir une énergie thermique QQ avec un combustible de pouvoir calorifique massique PcPc ; quelle expression donne la masse nécessaire ?

m=PcQm=\frac{Pc}{Q}
m=Q−Pcm=Q-Pc
m=QPcm=QPc
m=QPcm=\frac{Q}{Pc}

$$m=\frac{Q}{Pc}$$

Explication

La masse requise se calcule en divisant l’énergie demandée par le pouvoir calorifique massique du combustible. Le produit QPcQPc ne correspond pas à cette relation et ne donne pas la masse recherchée.

13. Pour comparer les pouvoirs calorifiques de deux combustibles indiqués dans des unités différentes, quelle étape faut-il effectuer d’abord ?

Remplacer les valeurs massiques par des valeurs molaires
Convertir les deux valeurs dans une même unité
Multiplier chaque valeur par la masse volumique du combustible
Comparer directement les nombres affichés

Convertir les deux valeurs dans une même unité

Explication

Une comparaison valable exige que les deux pouvoirs calorifiques soient exprimés dans la même unité. Comparer directement les nombres affichés peut être trompeur lorsque leurs unités diffèrent.

14. Quel produit se forme lors de la combustion complète du dihydrogène selon l’équation 2H2+O2→2H2O2H_2+O_2\rightarrow2H_2O ?

De l’eau
Du dioxyde de carbone
Du monoxyde de carbone
Du méthane

De l’eau

Explication

La réaction complète du dihydrogène avec le dioxygène forme de l’eau, comme l’indique l’équation équilibrée. Le dioxyde de carbone peut être associé à la combustion de matières contenant du carbone, mais il ne figure pas dans cette réaction.

15. Le pouvoir calorifique molaire du dihydrogène est de 0,29 MJ/mol0,29\ \text{MJ/mol} et une mole de H2H_2 a une masse de 2 g2\ \text{g} ; quelle valeur massique correspond à ces données ?

0,58 MJ/kg0,58\ \text{MJ/kg}
0,145 MJ/kg0,145\ \text{MJ/kg}
145 MJ/kg145\ \text{MJ/kg}
290 MJ/kg290\ \text{MJ/kg}

$$145\ \text{MJ/kg}$$

Explication

Une mole de dihydrogène ayant une masse de 0,002 kg0,002\ \text{kg}, le pouvoir calorifique massique vaut 0,29/0,002=145 MJ/kg0,29/0,002=145\ \text{MJ/kg}. La valeur 0,145 MJ/kg0,145\ \text{MJ/kg} résulte d’une conversion incorrecte de la masse molaire.

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Quels éléments réunit le triangle du feu ?

Un combustible, un comburant et une énergie d’activation.

Quels produits gazeux la combustion complète de la cellulose forme-t-elle ?

Du dioxyde de carbone CO₂ et de l’eau H₂O gazeuse.

Que dégage une réaction de combustion ?

De la chaleur.

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