QCM : Composition chimique et solutions — 21 questions

Questions et réponses du QCM

1. Que représente une mole en chimie ?

Un volume constant occupé par un gaz à toute température
Un nombre d’entités dépourvu de toute unité physique
Une masse fixe exprimée en grammes pour toute substance
Un paquet d’entités chimiques comme des atomes ou des molécules

Un paquet d’entités chimiques comme des atomes ou des molécules

Explication

Une mole désigne un paquet d’entités chimiques, qui peuvent être des atomes, des molécules ou des électrons. La constante d’Avogadro décrit le nombre d’entités contenues dans une mole, mais ne définit pas la mole elle-même.

2. Quelle est la valeur et l’unité de la constante d’Avogadro ?

NA=6,02×1023 mol−1N_A = 6{,}02 \times 10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}
NA=6,02×10−23 mol−1N_A = 6{,}02 \times 10^{-23}\ \mathrm{mol^{-1}}
NA=6,02×1023 molN_A = 6{,}02 \times 10^{23}\ \mathrm{mol}
NA=6,02×1023N_A = 6{,}02 \times 10^{23}

$$N_A = 6{,}02 \times 10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}$$

Explication

La constante d’Avogadro vaut 6,02×1023 mol−16{,}02 \times 10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}. Le nombre d’entités NN, lui, est sans unité, ce qui distingue les deux grandeurs.

3. Un échantillon contient 1,204×10241{,}204 \times 10^{24} molécules. Quelle quantité de matière contient-il, avec NA=6,02×1023 mol−1N_A = 6{,}02 \times 10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}} ?

1,204×1024 mol1{,}204 \times 10^{24}\ \mathrm{mol}
7,24×1047 mol7{,}24 \times 10^{47}\ \mathrm{mol}
2,00 mol2{,}00\ \mathrm{mol}
0,50 mol0{,}50\ \mathrm{mol}

$$2{,}00\ \mathrm{mol}$$

Explication

La relation n=NNAn = \frac{N}{N_A} donne ici n=1,204×10246,02×1023=2,00 moln = \frac{1{,}204 \times 10^{24}}{6{,}02 \times 10^{23}} = 2{,}00\ \mathrm{mol}. Diviser par la constante d’Avogadro permet de convertir un nombre d’entités en quantité de matière.

4. Que désigne la masse molaire atomique ?

La masse d’une mole d’atomes, exprimée en g⋅mol−1\mathrm{g\cdot mol^{-1}}
Le volume occupé par une mole d’atomes, exprimé en litres
Le nombre d’atomes contenus dans une mole, sans unité
La masse d’une molécule entière, exprimée en grammes

La masse d’une mole d’atomes, exprimée en $$\mathrm{g\cdot mol^{-1}}$$

Explication

La masse molaire atomique est la masse correspondant à une mole d’atomes et s’exprime en g⋅mol−1\mathrm{g\cdot mol^{-1}}. La masse d’une molécule entière relève d’une autre grandeur, la masse moléculaire.

5. Comment détermine-t-on la masse molaire moléculaire ou ionique d’une espèce chimique ?

En divisant la masse de ses constituants par leur quantité de matière
En multipliant la masse molaire d’un atome par son volume molaire
En mesurant directement la masse d’une seule molécule ou d’un seul ion
En additionnant les masses molaires atomiques de ses constituants

En additionnant les masses molaires atomiques de ses constituants

Explication

La masse molaire moléculaire ou ionique s’obtient en additionnant les masses molaires atomiques de tous les atomes constituants. Cette somme ne doit pas être confondue avec la masse d’une molécule ou d’un ion individuel.

6. Que représente le volume molaire d’un gaz ?

Le volume d’un liquide correspondant à une mole de soluté
La masse d’une mole de gaz exprimée en litres
Le volume total occupé par une seule particule de gaz
Le volume occupé par une mole de gaz

Le volume occupé par une mole de gaz

Explication

Le volume molaire VmV_m est le volume occupé par une mole de gaz. Il ne correspond donc pas à la masse du gaz ni au volume d’une particule isolée.

7. Une substance possède une masse de 18 g18\ \mathrm{g} et une masse molaire de 18 g⋅mol−118\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}. Quelle est sa quantité de matière ?

18 mol18\ \mathrm{mol}
0,10 mol0{,}10\ \mathrm{mol}
324 mol324\ \mathrm{mol}
1,0 mol1{,}0\ \mathrm{mol}

$$1{,}0\ \mathrm{mol}$$

Explication

À partir de m=nMm = nM, on isole la quantité de matière : n=mMn = \frac{m}{M}. Ainsi, n=1818=1,0 moln = \frac{18}{18} = 1{,}0\ \mathrm{mol}, tandis que la multiplication de nn par MM servirait à calculer la masse.

8. Un gaz occupe un volume de 12 L12\ \mathrm{L} et son volume molaire vaut 24 L⋅mol−124\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}. Quelle quantité de matière contient-il ?

0,50 mol0{,}50\ \mathrm{mol}
36 mol36\ \mathrm{mol}
288 mol288\ \mathrm{mol}
2,0 mol2{,}0\ \mathrm{mol}

$$0{,}50\ \mathrm{mol}$$

Explication

La relation V=nVmV = nV_m conduit à n=VVmn = \frac{V}{V_m}. On obtient donc n=1224=0,50 moln = \frac{12}{24} = 0{,}50\ \mathrm{mol} ; le volume molaire décrit le volume correspondant à une mole de gaz.

9. Dans une solution obtenue en dissolvant du chlorure de sodium dans l’eau, quelle proposition identifie correctement le soluté et le solvant ?

Le chlorure de sodium et l’eau sont deux solvants.
Le chlorure de sodium est le soluté et l’eau est le solvant.
L’eau est le soluté et le chlorure de sodium est le solvant.
Le chlorure de sodium et l’eau sont deux solutés.

Le chlorure de sodium est le soluté et l’eau est le solvant.

Explication

Le soluté est l’espèce chimique dissoute, tandis que le solvant est le liquide qui la dissout. L’eau joue donc le rôle de solvant dans cet exemple, et le chlorure de sodium celui de soluté.

10. Une solution contient 0,20 mol0{,}20\ \text{mol} de soluté dans 0,50 L0{,}50\ \text{L} de solution. Quelle est sa concentration molaire ?

0,40 mol⋅L−10{,}40\ \text{mol·L}^{-1}
0,25 mol⋅L−10{,}25\ \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 avec C=nVC=\frac{n}{V}, soit 0,200,50=0,40 mol⋅L−1\frac{0{,}20}{0{,}50}=0{,}40\ \text{mol·L}^{-1}. La masse du soluté n’intervient pas dans cette relation.

11. Comment détermine-t-on la concentration massique d’une solution ?

En divisant la masse de soluté par le volume de solution, en g⋅L−1\text{g·L}^{-1}.
En divisant le volume de solution par la masse de soluté, en L⋅g−1\text{L·g}^{-1}.
En divisant la quantité de matière par le volume de solution, en mol⋅L−1\text{mol·L}^{-1}.
En multipliant la masse de soluté par le volume de solution, en g⋅L\text{g·L}.

En divisant la masse de soluté par le volume de solution, en $$\text{g·L}^{-1}$$.

Explication

La concentration massique est le rapport de la masse de soluté sur le volume de solution et s’exprime en g⋅L−1\text{g·L}^{-1}. Le rapport entre quantité de matière et volume correspond à la concentration molaire.

12. Quelle succession d’opérations décrit correctement une préparation de solution par dissolution d’un solide ?

Prélever une solution mère, la transférer dans une fiole jaugée, ajuster au trait puis homogénéiser.
Peser le solide, le placer dans un bécher, filtrer le mélange puis recueillir le liquide.
Calculer la masse, peser le solide, le dissoudre dans une fiole jaugée, ajuster au trait puis homogénéiser.
Mesurer le volume d’eau, ajouter le solide dans une éprouvette, laisser reposer puis transvaser.

Calculer la masse, peser le solide, le dissoudre dans une fiole jaugée, ajuster au trait puis homogénéiser.

Explication

Une dissolution part d’un solide dont on calcule et pèse la masse, puis qui est dissous dans une fiole jaugée avant l’ajustement au trait et l’homogénéisation. Le prélèvement d’une solution mère correspond à une dilution, et non à une dissolution.

13. Pour préparer une solution de concentration molaire CC et de volume VV à partir d’un solide de masse molaire MM, quelles relations permettent de calculer la masse à peser ?

n=CVn=\frac{C}{V} puis m=nMm=\frac{n}{M}
n=MVn=MV puis m=nCm=\frac{n}{C}
n=VCn=\frac{V}{C} puis m=CMm=CM
n=CVn=CV puis m=nMm=nM

$$n=CV$$ puis $$m=nM$$

Explication

La quantité de matière nécessaire est donnée par n=CVn=CV, puis la masse correspondante par m=nMm=nM. La première relation détermine donc les moles, tandis que la seconde convertit cette quantité en masse.

14. Quelle masse de solide faut-il utiliser pour préparer 0,250 L0{,}250\ \text{L} d’une solution de concentration massique 12 g⋅L−112\ \text{g·L}^{-1} ?

3,0 g3{,}0\ \text{g}
3,25 g3{,}25\ \text{g}
12,25 g12{,}25\ \text{g}
0,048 g0{,}048\ \text{g}

$$3{,}0\ \text{g}$$

Explication

Pour une dissolution à concentration massique donnée, on applique m=CmVm=C_mV, donc m=12×0,250=3,0 gm=12\times0{,}250=3{,}0\ \text{g}. La relation n=CVn=CV concerne une concentration molaire et ne permet pas directement de calculer cette masse.

15. Quelle procédure correspond à la préparation d’une solution par dilution ?

Prélever un volume de solution mère, le transférer dans une fiole jaugée, compléter à l’eau distillée puis homogénéiser.
Mesurer un volume d’eau, y ajouter une solution mère, évaporer une partie puis homogénéiser.
Prélever un solide, le dissoudre dans un bécher, filtrer puis ajuster le filtrat au trait.
Peser un solide, l’introduire dans une fiole jaugée, dissoudre avec de l’eau puis compléter au trait.

Prélever un volume de solution mère, le transférer dans une fiole jaugée, compléter à l’eau distillée puis homogénéiser.

Explication

La dilution consiste à partir d’une solution mère, à en prélever un volume puis à le compléter avec de l’eau distillée dans une fiole jaugée. La pesée et la dissolution d’un solide décrivent une préparation par dissolution.

16. Pourquoi une substance colorée est-elle perçue avec une couleur donnée ?

Parce que les radiations qu’elle diffuse atteignent l’œil, tandis que d’autres sont absorbées.
Parce que les radiations qu’elle absorbe atteignent directement l’œil et déterminent la couleur perçue.
Parce qu’elle transforme toutes les radiations reçues en une radiation unique diffusée.
Parce que sa couleur dépend principalement de la quantité totale de lumière incidente.

Parce que les radiations qu’elle diffuse atteignent l’œil, tandis que d’autres sont absorbées.

Explication

La couleur perçue dépend des radiations diffusées vers l’œil, après absorption d’une partie de la lumière incidente. Les radiations absorbées ne sont donc pas celles qui sont perçues directement.

17. Dans un mélange de deux substances colorées, comment les absorptions lumineuses se combinent-elles ?

Elles s’annulent lorsque les deux substances ont des couleurs différentes.
Elles se compensent pour restituer l’ensemble des radiations incidentes.
Elles remplacent la diffusion, qui ne participe plus à la couleur observée.
Elles s’additionnent selon le principe de la synthèse soustractive.

Elles s’additionnent selon le principe de la synthèse soustractive.

Explication

Dans un mélange de substances colorées, les absorptions s’additionnent : il s’agit de la synthèse soustractive. La couleur observée dépend ensuite des radiations restantes et diffusées, et non d’une compensation des absorptions.

18. Quel énoncé décrit correctement la formation d’une liaison covalente ?

Elle résulte du transfert complet d’un électron externe d’un atome vers un autre.
Elle résulte de l’attraction entre deux noyaux dépourvus d’électrons externes.
Elle résulte de la mise en commun de deux noyaux entre les mêmes atomes.
Elle résulte de la mise en commun d’un électron externe par chacun des deux atomes.

Elle résulte de la mise en commun d’un électron externe par chacun des deux atomes.

Explication

Une liaison covalente se forme lorsque deux atomes mettent en commun un électron externe chacun. Le transfert complet d’un électron correspond plutôt à la formation d’une liaison ionique.

19. Quelle distinction entre un doublet liant et un doublet non liant est correcte ?

Le doublet liant est partagé entre deux atomes, tandis que le doublet non liant appartient à un seul atome.
Le doublet liant contient un électron, tandis que le doublet non liant contient trois électrons.
Le doublet liant correspond à deux noyaux, tandis que le doublet non liant correspond à deux liaisons.
Le doublet liant appartient à un seul atome, tandis que le doublet non liant est partagé entre deux atomes.

Le doublet liant est partagé entre deux atomes, tandis que le doublet non liant appartient à un seul atome.

Explication

Le doublet liant rassemble deux électrons mis en commun par deux atomes différents, alors que le doublet non liant reste porté par un seul atome. Confondre le partage des électrons avec leur appartenance à un atome inverse précisément ces deux notions.

20. Quelle caractéristique structurale explique la présence d’une couleur chez de nombreuses molécules organiques ?

La présence de doublets non liants répartis entre plusieurs noyaux métalliques.
La présence de liaisons simples isolées formant une chaîne régulière d’atomes de carbone.
La présence de liaisons ioniques séparant des groupes chargés dans la molécule.
La présence de doubles liaisons conjuguées formant une alternance de liaisons C=C.

La présence de doubles liaisons conjuguées formant une alternance de liaisons C=C.

Explication

Les molécules colorées possèdent des doubles liaisons conjuguées, c’est-à-dire une alternance de doubles liaisons C=C. Une chaîne composée de liaisons simples isolées ne correspond pas à la structure conjuguée associée à cette propriété.

21. Une molécule possède davantage de liaisons conjuguées qu’une autre. Quelle évolution de son absorption maximale est attendue ?

Son absorbance devient indépendante de sa concentration.
Sa longueur d’onde d’absorption maximale est plus faible.
Sa couleur disparaît lorsque la conjugaison augmente.
Sa longueur d’onde d’absorption maximale est plus élevée.

Sa longueur d’onde d’absorption maximale est plus élevée.

Explication

L’augmentation du nombre de liaisons conjuguées entraîne une augmentation de la longueur d’onde d’absorption maximale. Elle ne supprime pas le lien entre absorbance et concentration, qui relève de la loi de Beer-Lambert.

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Qu'est-ce qu'une mole en chimie ?

Un paquet d’entités chimiques comme atomes, molécules ou électrons.

Quelle est la valeur de la constante d’Avogadro ?

6,02×1023 mol−16{,}02 \times 10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}.

Quelle formule relie la quantité de matière au nombre d’entités ?

n=NNAn = \frac{N}{N_A} avec NN le nombre d’entités et NAN_A la constante d’Avogadro.

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