QCM : Composition d’un système initial — 24 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle distinction décrit correctement une entité chimique et une espèce chimique ?

Une entité est toujours une molécule, tandis qu’une espèce est toujours un atome
Une entité est un atome, une molécule ou un ion, tandis qu’une espèce est un ensemble de nombreuses entités
Une entité est un ensemble de particules, tandis qu’une espèce est une particule isolée
Une entité désigne une quantité mesurée, tandis qu’une espèce désigne sa masse

Une entité est un atome, une molécule ou un ion, tandis qu’une espèce est un ensemble de nombreuses entités

Explication

Une entité chimique correspond à une particule comme un atome, une molécule ou un ion, alors qu’une espèce chimique regroupe un très grand nombre d’entités identiques. L’idée d’une particule isolée pour l’espèce chimique inverse les deux notions.

2. Combien de molécules d’eau contient approximativement un échantillon de 100 mL d’eau ?

Environ 3,34×10213,34 \times 10^{21} molécules
Environ 1,00×10241,00 \times 10^{24} molécules
Environ 6,02×10236,02 \times 10^{23} molécules
Environ 3,34×10243,34 \times 10^{24} molécules

Environ $$3,34 \times 10^{24}$$ molécules

Explication

Un échantillon de 100 mL d’eau contient approximativement 3,34×10243,34 \times 10^{24} molécules d’eau. La valeur 6,02×10236,02 \times 10^{23} correspond à la constante d’Avogadro, et non au nombre indiqué pour cet échantillon.

3. Comment définit-on la masse volumique d’une espèce chimique ?

Comme la différence entre la masse et le volume de l’échantillon
Comme le produit de la masse par le volume de l’échantillon
Comme le quotient du volume d’un échantillon par sa masse
Comme le quotient de la masse d’un échantillon par son volume

Comme le quotient de la masse d’un échantillon par son volume

Explication

La masse volumique est définie par le rapport entre la masse mm et le volume VV d’un échantillon. Le rapport inverse correspond à une autre grandeur et ne définit pas la masse volumique.

4. Un échantillon possède une masse m=200 gm=200\ \mathrm{g} et une masse volumique ρ=4,0 g⋅mL−1\rho=4,0\ \mathrm{g\cdot mL^{-1}}. Quel est son volume ?

0,020 mL0,020\ \mathrm{mL}
800 mL800\ \mathrm{mL}
50 mL50\ \mathrm{mL}
196 mL196\ \mathrm{mL}

$$50\ \mathrm{mL}$$

Explication

La relation V=mρV=\frac{m}{\rho} donne V=2004,0=50 mLV=\frac{200}{4,0}=50\ \mathrm{mL}. Multiplier la masse par la masse volumique donnerait une grandeur qui ne correspond pas au volume recherché.

5. Quelle propriété caractérise la densité d’une espèce chimique solide ou liquide ?

C’est le rapport de sa masse à son volume, exprimé en grammes par litre
C’est la masse volumique de l’espèce exprimée directement en grammes par millilitre
C’est le rapport de sa masse volumique à celle de l’eau, avec des unités identiques, et elle est sans unité
C’est le rapport de la masse volumique de l’eau à celle de l’espèce, exprimé en kilogrammes par mètre cube

C’est le rapport de sa masse volumique à celle de l’eau, avec des unités identiques, et elle est sans unité

Explication

La densité compare la masse volumique de l’espèce à celle de l’eau, les deux valeurs étant exprimées dans la même unité, ce qui rend le rapport sans unité. Le rapport masse-volume décrit la masse volumique, pas la densité.

6. Que représente la constante d’Avogadro dans la définition de la mole ?

Le volume occupé par une mole d’entités, égal à 6,02×1023 L6,02 \times 10^{23}\ \mathrm{L}
La masse d’une mole d’entités, égale à 6,02×1023 g6,02 \times 10^{23}\ \mathrm{g}
Le nombre d’entités contenues dans une mole, égal à 6,02×10236,02 \times 10^{23}
La quantité de matière d’une seule entité, égale à 6,02×1023 mol6,02 \times 10^{23}\ \mathrm{mol}

Le nombre d’entités contenues dans une mole, égal à $$6,02 \times 10^{23}$$

Explication

La constante d’Avogadro NAN_A indique le nombre d’entités présentes dans une mole, soit environ 6,02×10236,02 \times 10^{23}. La mole est une quantité de matière, tandis que NAN_A est un nombre d’entités par mole.

7. Un échantillon contient 1,204×10241,204 \times 10^{24} entités. Quelle quantité de matière représente-t-il avec NA=6,02×1023 mol−1N_A=6,02\times10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}} ?

2,00 mol2,00\ \mathrm{mol}
6,02×1023 mol6,02\times10^{23}\ \mathrm{mol}
1,204×1024 mol1,204\times10^{24}\ \mathrm{mol}
0,500 mol0,500\ \mathrm{mol}

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

Explication

La relation n=NNAn=\frac{N}{N_A} donne n=1,204×10246,02×1023=2,00 moln=\frac{1,204\times10^{24}}{6,02\times10^{23}}=2,00\ \mathrm{mol}. Le nombre NN compte les entités, tandis que nn est une quantité de matière exprimée en moles.

8. Que mesure la masse molaire d’une espèce chimique ?

La masse d’une seule entité, exprimée en g⋅mol−1\mathrm{g\cdot mol^{-1}}
Le nombre d’entités dans une mole, exprimé en mol−1\mathrm{mol^{-1}}
La masse totale d’un échantillon, exprimée en g⋅L−1\mathrm{g\cdot L^{-1}}
La masse d’une mole de ses entités, exprimée en g⋅mol−1\mathrm{g\cdot mol^{-1}}

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

Explication

La masse molaire correspond à la masse d’une mole des entités de l’espèce et son unité est le gramme par mole. Le nombre d’entités par mole désigne plutôt la constante d’Avogadro.

9. Un échantillon contient n=0,50 moln=0,50\ \mathrm{mol} d’une espèce de masse molaire M=18,0 g⋅mol−1M=18,0\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}. Quelle est sa masse ?

36 g36\ \mathrm{g}
0,028 g0,028\ \mathrm{g}
9,0 g9,0\ \mathrm{g}
18,5 g18,5\ \mathrm{g}

$$9,0\ \mathrm{g}$$

Explication

La relation m=Mnm=Mn donne m=18,0×0,50=9,0 gm=18,0\times0,50=9,0\ \mathrm{g}. Diviser la masse molaire par la quantité de matière conduirait à une opération contraire à la relation donnée.

10. Que représente le volume molaire VmV_m d’un gaz ?

La quantité de matière contenue dans un volume de ce gaz
La masse occupée par une mole de ce gaz
Le volume total occupé par l’échantillon de ce gaz
Le volume occupé par une mole de ce gaz

Le volume occupé par une mole de ce gaz

Explication

Le volume molaire correspond au volume associé à une mole de gaz. Le volume VV désigne, lui, le volume total de l’échantillon considéré.

11. À température et pression fixes, comment se comparent les volumes molaires de différents gaz ?

Ils dépendent de la masse molaire de chaque gaz
Ils ont la même valeur pour tous les gaz
Ils sont proportionnels à la quantité de matière prélevée
Ils varient selon la couleur et l’état physique du gaz

Ils ont la même valeur pour tous les gaz

Explication

À température et pression constantes, tous les gaz possèdent le même volume molaire. La quantité de matière modifie le volume total, mais pas le volume par mole dans ces conditions.

12. Un échantillon gazeux occupe un volume V=12,0 LV = 12{,}0\ \mathrm{L} et contient n=0,500 moln = 0{,}500\ \mathrm{mol}. Quelle est la valeur de son volume molaire ?

12,5 L⋅mol−112{,}5\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}
24,0 L⋅mol−124{,}0\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}
6,00 L⋅mol−16{,}00\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}
0,0417 L⋅mol−10{,}0417\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}

$$24{,}0\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}$$

Explication

La relation Vm=VnV_m = \frac{V}{n} donne Vm=12,00,500=24,0 L⋅mol−1V_m = \frac{12{,}0}{0{,}500} = 24{,}0\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}. Diviser le volume par le volume molaire permettrait plutôt de calculer la quantité de matière.

13. Comment définit-on la concentration en masse CmC_m d’une espèce dissoute ?

Comme le quotient de la masse de soluté par le volume de solution
Comme le produit de la masse de soluté par le volume de solution
Comme le quotient du volume de solution par la masse de soluté
Comme le quotient de la quantité de matière par le volume de solution

Comme le quotient de la masse de soluté par le volume de solution

Explication

La concentration en masse compare la masse mm du soluté au volume VV de la solution. La quantité de matière nn intervient dans la concentration en quantité de matière.

14. Une solution contient une masse de soluté m=3,0 gm = 3{,}0\ \mathrm{g} dans un volume V=0,50 LV = 0{,}50\ \mathrm{L}. Quelle est sa concentration en masse ?

0,17 g⋅L−10{,}17\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}
6,0 g⋅L−16{,}0\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}
3,5 g⋅L−13{,}5\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}
1,5 g⋅L−11{,}5\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}

$$6{,}0\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}$$

Explication

La formule Cm=mVC_m = \frac{m}{V} donne Cm=3,00,50=6,0 g⋅L−1C_m = \frac{3{,}0}{0{,}50} = 6{,}0\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}. Le produit mVmV ne correspond pas à la définition de cette concentration.

15. Que représente la concentration en quantité de matière CC d’une espèce dissoute ?

Le produit de la quantité de matière du soluté par le volume de solution
Le quotient de la masse du soluté par le volume de solution
Le quotient du volume de solution par la quantité de matière du soluté
Le quotient de la quantité de matière du soluté par le volume de solution

Le quotient de la quantité de matière du soluté par le volume de solution

Explication

La concentration en quantité de matière est définie par C=nVC = \frac{n}{V}. La masse du soluté intervient dans la concentration en masse, notée CmC_m.

16. Une solution a une concentration en quantité de matière C=0,20 mol⋅L−1C = 0{,}20\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}} et un volume V=0,750 LV = 0{,}750\ \mathrm{L}. Quelle quantité de matière de soluté contient-elle ?

0,267 mol0{,}267\ \mathrm{mol}
0,950 mol0{,}950\ \mathrm{mol}
0,150 mol0{,}150\ \mathrm{mol}
3,75 mol3{,}75\ \mathrm{mol}

$$0{,}150\ \mathrm{mol}$$

Explication

La relation n=CVn = CV conduit à n=0,20×0,750=0,150 moln = 0{,}20 \times 0{,}750 = 0{,}150\ \mathrm{mol}. Le quotient C/VC/V ne permet pas d’obtenir la quantité de matière recherchée.

17. Quelle succession d’opérations permet de préparer correctement une solution fille par dilution ?

Prélever la solution mère, transférer dans une fiole jaugée, compléter à l’eau distillée puis homogénéiser
Mesurer la solution mère dans une éprouvette, chauffer, compléter au volume puis laisser décanter
Prélever l’eau distillée, transférer dans une fiole jaugée, ajouter la solution mère puis filtrer
Verser la solution mère dans un bécher, ajouter l’eau distillée, puis transvaser sans homogénéiser

Prélever la solution mère, transférer dans une fiole jaugée, compléter à l’eau distillée puis homogénéiser

Explication

La solution mère est prélevée avec une pipette jaugée, puis introduite dans une fiole jaugée avant l’ajout d’eau distillée jusqu’au trait et l’homogénéisation. La pipette sert au prélèvement, tandis que la fiole contient la solution fille finale.

18. Une solution mère de concentration Cm=2,0 mol⋅L−1C_m = 2{,}0\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}} est utilisée pour préparer Vf=100 mLV_f = 100\ \mathrm{mL} de solution fille à Cf=0,50 mol⋅L−1C_f = 0{,}50\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Quel volume de solution mère faut-il prélever ?

25 mL25\ \mathrm{mL}
250 mL250\ \mathrm{mL}
100 mL100\ \mathrm{mL}
50 mL50\ \mathrm{mL}

$$25\ \mathrm{mL}$$

Explication

La conservation de la quantité de matière impose CmVm=CfVfC_mV_m = C_fV_f, donc Vm=0,50×1002,0=25 mLV_m = \frac{0{,}50 \times 100}{2{,}0} = 25\ \mathrm{mL}. Le volume final est supérieur au volume prélevé parce que la solution est ensuite diluée avec de l’eau.

19. Que représente l’absorbance AA d’une solution ?

Une grandeur en mètres liée à l’épaisseur de la solution
Une grandeur en moles liée à la quantité de soluté dissous
Une grandeur en lux liée à l’intensité de lumière transmise
Une grandeur sans unité liée à la proportion de lumière absorbée

Une grandeur sans unité liée à la proportion de lumière absorbée

Explication

L’absorbance est une grandeur sans unité qui traduit la proportion de lumière absorbée par la solution. La couleur observée renseigne plutôt sur les longueurs d’onde transmises, et non sur une unité d’intensité lumineuse.

20. À longueur d’onde fixée, quelle relation exprime la loi de Beer-Lambert ?

A=εlc=KcA = \frac{\varepsilon l}{c} = \frac{K}{c}
A=εlc=KcA = \varepsilon l c = Kc
A=ε+l+c=KA = \varepsilon + l + c = K
A=cεl=cKA = \frac{c}{\varepsilon l} = \frac{c}{K}

$$A = \varepsilon l c = Kc$$

Explication

La loi de Beer-Lambert relie l’absorbance à la concentration par A=εlc=KcA = \varepsilon l c = Kc lorsque la longueur d’onde et les conditions de mesure sont fixées. La concentration est donc proportionnelle à l’absorbance, tandis que ε\varepsilon, ll et KK sont constants dans ces conditions.

21. Une solution absorbe principalement les longueurs d’onde autour de 640 nm. Quelle affirmation décrit correctement la couleur observée ?

Elle correspond aux longueurs d’onde émises par la solution après excitation lumineuse
Elle correspond aux longueurs d’onde transmises, complémentaires de celles absorbées
Elle correspond directement aux longueurs d’onde absorbées avec la même composition spectrale
Elle correspond aux longueurs d’onde réfléchies par la cuve sans interaction avec la solution

Elle correspond aux longueurs d’onde transmises, complémentaires de celles absorbées

Explication

La couleur perçue provient des longueurs d’onde transmises par la solution, qui sont complémentaires des longueurs d’onde absorbées. Elle ne correspond donc pas directement au rayonnement principalement absorbé.

22. Quel est le principe d’un dosage par étalonnage ?

Identifier une espèce dissoute en comparant uniquement sa couleur à celle d’un témoin
Déterminer une concentration connue en détruisant progressivement l’espèce chimique étudiée
Calculer une concentration inconnue sans effectuer de mesure sur des solutions de référence
Déterminer une concentration inconnue en la comparant à des solutions de concentrations connues

Déterminer une concentration inconnue en la comparant à des solutions de concentrations connues

Explication

Le dosage par étalonnage utilise des solutions étalons dont les concentrations sont connues pour établir une relation entre une mesure et la concentration. La solution dosée, elle, possède une concentration inconnue qui est ensuite déterminée par comparaison.

23. Quelle succession d’opérations permet de réaliser un dosage par étalonnage spectrophotométrique ?

Préparer les étalons, mesurer leur masse, tracer la masse en fonction du volume, puis identifier la solution inconnue
Préparer les étalons, mesurer leur absorbance à λmax⁡\lambda_{\max}, tracer A=f(c)A=f(c), puis déterminer la concentration inconnue
Mesurer la solution inconnue, diluer les étalons à sa concentration, puis calculer une moyenne sans tracer de relation
Mesurer l’absorbance à plusieurs températures, modifier la cuve, puis choisir la concentration la plus proche

Préparer les étalons, mesurer leur absorbance à $$\lambda_{\max}$$, tracer $$A=f(c)$$, puis déterminer la concentration inconnue

Explication

La méthode consiste à préparer des solutions étalons, mesurer leur absorbance à λmax⁡\lambda_{\max}, établir la courbe d’étalonnage A=f(c)A=f(c), puis utiliser l’absorbance de la solution inconnue pour lire sa concentration. Les étalons ont des concentrations connues, contrairement à la solution dosée.

24. Une solution présente une absorbance A=1,04A=1{,}04 lors du dosage d’un dichromate de potassium. Quelle concentration lui est associée dans l’exemple considéré ?

Environ 1,04 mmol⋅L−11{,}04\ \mathrm{mmol\cdot L^{-1}}, soit 1,04×10−3 mol⋅L−11{,}04\times10^{-3}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}
Environ 3,5 mol⋅L−13{,}5\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}, soit 3,5×100 mol⋅L−13{,}5\times10^{0}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}
Environ 6,4 mmol⋅L−16{,}4\ \mathrm{mmol\cdot L^{-1}}, soit 6,4×10−3 mol⋅L−16{,}4\times10^{-3}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}
Environ 3,5 mmol⋅L−13{,}5\ \mathrm{mmol\cdot L^{-1}}, soit 3,6×10−3 mol⋅L−13{,}6\times10^{-3}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}

Environ $$3{,}5\ \mathrm{mmol\cdot L^{-1}}$$, soit $$3{,}6\times10^{-3}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$$

Explication

Dans l’exemple fourni, une absorbance de 1,041{,}04 correspond à environ 3,5 mmol⋅L−13{,}5\ \mathrm{mmol\cdot L^{-1}}, c’est-à-dire 3,6×10−3 mol⋅L−13{,}6\times10^{-3}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}} après conversion. Les autres valeurs confondent l’absorbance avec la concentration ou utilisent un ordre de grandeur incorrect.

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Qu'est-ce qu'une entité chimique ?

Un atome, une molécule ou un ion.

Qu'est-ce qu'une espèce chimique ?

Une collection d'un très grand nombre d'entités chimiques.

Combien de molécules d'eau contient 100 mL d'eau ?

Environ 3,34 × 102410^{24} molécules.

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