QCM : Composés ioniques et concentrations (12 questions)

Questions et réponses du QCM

1. À propos du carbonate de calcium CaCO₃, quelles propositions sont exactes ?

Le calcium y forme l’ion Ca²⁺, tandis que carbone et oxygène forment le carbonate.
Les atomes de carbone et d’oxygène du carbonate sont liés par des liaisons covalentes.
Le carbonate de calcium s’organise en molécules isolées plutôt qu’en réseau ionique.
Les ions calcium et carbonate s’organisent en réseau ionique dans le carbonate de calcium.
Le carbonate de calcium se forme notamment par réaction entre deux non-métaux.

Le calcium y forme l’ion Ca²⁺, tandis que carbone et oxygène forment le carbonate. · Les atomes de carbone et d’oxygène du carbonate sont liés par des liaisons covalentes. · Les ions calcium et carbonate s’organisent en réseau ionique dans le carbonate de calcium.

Explication

Dans CaCO₃, le calcium forme Ca²⁺ et le carbone et l’oxygène forment l’ion carbonate CO₃²⁻, dont les atomes sont liés par covalence. Le carbonate de calcium s’organise en réseau ionique composé d’ions calcium et carbonate, et non en molécules isolées. Un sel se forme notamment par réaction entre un métal et un non-métal, pas entre deux non-métaux.

2. Parmi les associations d’ions polyatomiques suivantes, lesquelles sont exactes ?

Le phosphate a pour formule PO₄²⁻ et le nitrate a pour formule NO₃⁻.
Le carbonate a pour formule CO₃²⁻ et le nitrate a pour formule NO₃⁻.
L’ion ammonium a pour formule NH₄⁻.
Le sulfate a pour formule SO₃²⁻ et l’ammonium a pour formule NH₄⁺.
Le phosphate a pour formule PO₄³⁻ et l’hydroxyde a pour formule OH⁻.

Le carbonate a pour formule CO₃²⁻ et le nitrate a pour formule NO₃⁻. · Le phosphate a pour formule PO₄³⁻ et l’hydroxyde a pour formule OH⁻.

Explication

Le carbonate est CO₃²⁻ et le nitrate NO₃⁻ ; le phosphate est PO₄³⁻ et l’hydroxyde OH⁻. L’ammonium a pour formule NH₄⁺, et non NH₄⁻. Le sulfate est SO₄²⁻, et non SO₃²⁻. H₂O est une molécule d’eau, pas l’ion hydroxyde.

3. Dans un mélange homogène obtenu en dissolvant du sel dans l’eau, les notions de solution, de soluté et de solvant se caractérisent ainsi :

Le sel dissous constitue le soluté, qu’il soit initialement solide, liquide ou gazeux.
La solution est un mélange homogène issu de la dissolution d’un ou plusieurs solutés dans un solvant.
L’eau joue le rôle de solvant en permettant la dissolution du sel.
Un soluté peut être une substance moléculaire ou ionique avant sa dissolution.
Le solvant désigne la substance dissoute, tandis que le soluté est le liquide dissolvant.

Le sel dissous constitue le soluté, qu’il soit initialement solide, liquide ou gazeux. · La solution est un mélange homogène issu de la dissolution d’un ou plusieurs solutés dans un solvant. · L’eau joue le rôle de solvant en permettant la dissolution du sel. · Un soluté peut être une substance moléculaire ou ionique avant sa dissolution.

Explication

Une solution est le mélange homogène formé par dissolution; ici, le sel est le soluté et l’eau le solvant. Un soluté peut être moléculaire ou ionique et se présenter initialement sous différents états; le solvant est le liquide qui dissout le soluté.

4. Une solution contient 6,0 g de soluté dans un volume final de 0,50 L. Parmi les propositions suivantes concernant sa concentration, lesquelles sont exactes ?

Une concentration molaire s’exprime généralement en mol/l ou en M.
La concentration massique se calcule avec la masse de soluté divisée par le volume final.
La concentration molaire s’obtient en divisant la quantité de soluté en moles par le volume.
La concentration massique de cet échantillon vaut 12 g/l d’après les données fournies.
La concentration se rapporte au volume de solvant ajouté avant dissolution plutôt qu’au volume final.

Une concentration molaire s’exprime généralement en mol/l ou en M. · La concentration massique se calcule avec la masse de soluté divisée par le volume final. · La concentration molaire s’obtient en divisant la quantité de soluté en moles par le volume. · La concentration massique de cet échantillon vaut 12 g/l d’après les données fournies.

Explication

La concentration massique vaut 6,0/0,50=12 g/l6,0/0,50=12\ \text{g/l} et se calcule avec le volume final de solution. La concentration molaire est n/Vn/V et s’exprime en mol/l ou en M; le volume pertinent est celui de la solution, non celui du solvant ajouté.

5. Pour analyser une préparation dont la concentration massique est recherchée, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

La masse molaire relie la masse d’une substance à sa quantité de matière et s’exprime en g/mol.
Pour calculer la concentration massique, on divise le volume de solution par la masse du soluté.
Pour 4,0 g de soluté dans 0,50 L, la concentration massique vaut 0,125 g/l.
La concentration massique rapporte la masse du soluté au volume de solvant utilisé, en g/l.
Une concentration massique s’exprime généralement en mol/l lorsque la masse est donnée en grammes.

La masse molaire relie la masse d’une substance à sa quantité de matière et s’exprime en g/mol.

Explication

La masse molaire relie une masse à une quantité de matière et son unité est le g/mol. La concentration massique rapporte la masse du soluté au volume de solution, et non au volume de solvant utilisé. Elle se calcule en divisant la masse par le volume : 4,0 g dans 0,50 L donnent 8,0 g/l, et son unité usuelle est le g/l plutôt que le mol/l.

6. Une préparation demande 300 ml d’une solution de fluorure de magnésium à 1,20 g/l. Concernant les calculs de masse et de quantité d’ions :

Dans Na₂CO₃, chaque formule fournit un ion sodium pour déterminer la quantité d’ions sodium.
Pour obtenir la masse de sodium d’une solution de Na₂CO₃, on calcule d’abord les moles de sel.
La préparation décrite nécessite 3,6 g de fluorure de magnésium pour atteindre sa concentration.
Après le rapport stœchiométrique, la quantité de Na⁺ se convertit en masse avec sa masse molaire.
La masse de MgF₂ nécessaire pour cette préparation est de 0,36 g.

Pour obtenir la masse de sodium d’une solution de Na₂CO₃, on calcule d’abord les moles de sel. · Après le rapport stœchiométrique, la quantité de Na⁺ se convertit en masse avec sa masse molaire. · La masse de MgF₂ nécessaire pour cette préparation est de 0,36 g.

Explication

La masse requise est 1,20×0,300=0,36 g1,20\times0,300=0,36\ \text{g}. Pour le carbonate de sodium, on détermine d’abord les moles de sel, applique le rapport de deux ions Na⁺ par formule, puis convertit les moles de sodium en masse avec sa masse molaire.

7. Pour préparer la solution B en laboratoire, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

La préparation comprend 0,50 g de bromure de sodium dissous dans le milieu indiqué.
Le solvant de la solution B est de l’eau pure additionnée d’acide sulfurique concentré.
La solution B utilise une solution de H₂SO₄ à 0,75 % comme solvant.
La solution B contient 1,00 g d’acide malonique dans un volume final de 50 ml.
Le port de lunettes et d’une blouse fermée est requis pendant cette préparation.

La préparation comprend 0,50 g de bromure de sodium dissous dans le milieu indiqué. · La solution B contient 1,00 g d’acide malonique dans un volume final de 50 ml. · Le port de lunettes et d’une blouse fermée est requis pendant cette préparation.

Explication

La solution B contient 1,00 g d’acide malonique et 0,50 g de NaBr dans 50 ml de H₂SO₄ à 7,5 %. Ce milieu acide justifie le port de lunettes et d’une blouse fermée; il ne s’agit ni d’eau pure ni d’une solution à 0,75 %.

8. Un territoire agricole dépendant des phosphates miniers doit anticiper les effets de cette ressource sur son approvisionnement. Quelles propositions sont exactes ?

Cette ressource est finie et ne dispose pas de substitut identifié dans le cours.
La demande en phosphates connaît une diminution marquée à l’échelle mondiale.
La consommation de phosphates se traduit par des prix stables et prévisibles.
Les roches phosphatées constituent la source du phosphore utilisé en agriculture.
L’extraction des phosphates demande peu d’énergie selon les conséquences recensées.

Cette ressource est finie et ne dispose pas de substitut identifié dans le cours. · Les roches phosphatées constituent la source du phosphore utilisé en agriculture.

Explication

Le phosphore agricole provient des roches phosphatées, une ressource finie sans substitut, dont la demande augmente fortement. La consommation s’accompagne de prix volatils et d’une extraction énergivore, contrairement aux deux dernières propositions; elle est aussi associée à une dépendance géopolitique et à des minerais plus chargés en cadmium.

9. Une commune cherche à réduire la pollution aux phosphates par des actions directes et indirectes. Parmi les mesures suivantes, lesquelles sont adaptées ?

Le tri des biodéchets relève des mesures directes portant sur les lessives.
Le compostage fait partie des mesures directes proposées pour réduire cette pollution.
La réduction de la consommation de viande est classée parmi les actions directes.
La réduction du gaspillage alimentaire peut limiter indirectement la pollution aux phosphates.
L’utilisation de lessives sans phosphate et correctement dosées constitue une action directe.

Le compostage fait partie des mesures directes proposées pour réduire cette pollution. · La réduction du gaspillage alimentaire peut limiter indirectement la pollution aux phosphates. · L’utilisation de lessives sans phosphate et correctement dosées constitue une action directe.

Explication

Les actions directes comprennent les lessives sans phosphate bien dosées et le compostage. Réduire le gaspillage alimentaire est une mesure indirecte; la baisse de consommation de viande et le tri des biodéchets sont également indirects, et non des actions directes.

10. Concernant les atomes métalliques et non métalliques, quelles propositions sont exactes ?

Les atomes non métalliques ont peu d’électrons externes et forment des ions positifs.
Les atomes métalliques gagnent des électrons externes et forment des ions négatifs.
Les atomes non métalliques ont plusieurs électrons externes et les perdent pour former des ions positifs.
Les métaux sont généralement non conducteurs de chaleur et d’électricité.
Les atomes métalliques perdent des électrons externes et forment des ions positifs.

Les atomes métalliques perdent des électrons externes et forment des ions positifs.

Explication

Les atomes métalliques perdent des électrons externes et deviennent des ions positifs. Les non-métaux ont plusieurs électrons externes et gagnent des électrons ou les partagent, tandis que les métaux conduisent généralement la chaleur et l’électricité.

11. Pour écrire un sel formé d’ions positifs et négatifs, quelles propositions décrivent correctement la démarche ?

On choisit le plus grand nombre d’ions possible avant d’écrire les indices de la formule.
On écrit les ions avec leurs charges, puis on choisit les effectifs qui les équilibrent.
La formule obtenue doit présenter une somme de charges égale à zéro.
On détermine les indices sans tenir compte des charges portées par les ions.
On peut conserver une charge totale positive si l’ion négatif est présent dans le sel.

On écrit les ions avec leurs charges, puis on choisit les effectifs qui les équilibrent. · La formule obtenue doit présenter une somme de charges égale à zéro.

Explication

La méthode consiste à écrire les ions chargés, puis à rechercher le plus petit nombre d’ions qui équilibre leurs charges avant de noter les indices. Un sel doit avoir une charge totale nulle ; choisir le plus grand nombre d’ions ou ignorer leurs charges ne permet pas d’établir correctement sa formule.

12. Un élève doit associer le magnésium à l’ion chlorure et l’aluminium à l’ion oxyde. Quelles propositions sont exactes ?

Le chlorure de magnésium s’écrit Mg₂Cl, avec deux ions Mg²⁺ et un ion Cl⁻.
Le chlorure de magnésium s’écrit MgCl, avec un ion Mg²⁺ et un ion Cl⁻.
Le chlorure de magnésium s’écrit MgCl₂, avec un ion Mg²⁺ et deux ions Cl⁻.
L’oxyde d’aluminium s’écrit AlO, avec un ion Al³⁺ et un ion O²⁻.
L’oxyde d’aluminium s’écrit Al₂O₃, avec deux ions Al³⁺ et trois ions O²⁻.

Le chlorure de magnésium s’écrit MgCl₂, avec un ion Mg²⁺ et deux ions Cl⁻. · L’oxyde d’aluminium s’écrit Al₂O₃, avec deux ions Al³⁺ et trois ions O²⁻.

Explication

Dans MgCl₂, la charge +2 d’un ion magnésium est compensée par les charges de deux ions chlorure. Dans Al₂O₃, deux ions aluminium apportent +6 et trois ions oxyde −6 ; les autres rapports proposés ne donnent pas une charge totale nulle.

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Qu’est-ce qu’une liaison ionique ?

L’attraction électrostatique entre des ions de signes opposés.

Comment appelle-t-on les substances constituées d’ions ?

Des sels ou des composés ioniques.

Que perdent les atomes métalliques en formant un composé ionique ?

Leurs électrons de valence.

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