QCM : Équilibres chimiques généraux — 14 questions

Question 1

1. À l’échelle microscopique, quelle condition caractérise une réaction équilibrée ?

La vitesse de la réaction directe devient nulle.

Les vitesses des réactions directe et inverse sont égales.

La concentration de chaque espèce devient nulle.

Les réactifs sont entièrement transformés en produits.

Explication

Une réaction équilibrée correspond à l’égalité des vitesses des réactions directe et inverse, même si ces réactions continuent. L’absence de variation macroscopique des concentrations ne signifie pas que la réaction directe s’est arrêtée.

Answer

Les vitesses des réactions directe et inverse sont égales.

Question 2

2. Quelle distinction décrit correctement une réaction totale par rapport à une réaction équilibrée ?

Une réaction totale conserve les réactifs, tandis qu’une réaction équilibrée consomme le réactif limitant.

Une réaction totale consomme le réactif limitant, tandis qu’une réaction équilibrée conserve réactifs et produits.

Une réaction totale utilise une double flèche, tandis qu’une réaction équilibrée utilise une flèche simple.

Une réaction totale atteint un état sans produits, tandis qu’une réaction équilibrée forme uniquement des produits.

Explication

Dans une réaction totale, le réactif limitant est entièrement consommé et l’équation est représentée par une flèche simple. À l’équilibre, des réactifs et des produits subsistent et la double flèche traduit le caractère réversible.

Answer

Une réaction totale consomme le réactif limitant, tandis qu’une réaction équilibrée conserve réactifs et produits.

Question 3

3. Lorsqu’on équilibre une équation chimique, quelle modification respecte la conservation des espèces chimiques ?

Modifier les coefficients placés devant les formules chimiques.

Modifier les indices à l’intérieur des formules chimiques.

Supprimer les atomes excédentaires d’un côté de l’équation.

Remplacer les éléments par des espèces de charge différente.

Explication

Les coefficients stœchiométriques permettent d’ajuster le nombre d’atomes de chaque élément et la charge globale. Modifier les indices changerait l’identité des espèces chimiques au lieu d’équilibrer l’équation.

Answer

Modifier les coefficients placés devant les formules chimiques.

Question 4

4. Quel est le rôle principal d’un tableau d’avancement ?

Décrire la vitesse microscopique des réactions directe et inverse.

Suivre l’évolution des quantités de matière pendant la transformation.

Déterminer directement la constante caractérisant l’équilibre chimique.

Remplacer l’équation chimique par une représentation des charges.

Explication

Le tableau d’avancement permet de suivre les quantités de matière des réactifs et des produits au cours de la transformation. La constante d’équilibre renseigne sur l’état d’équilibre, mais elle ne remplit pas le même rôle.

Answer

Suivre l’évolution des quantités de matière pendant la transformation.

Question 5

5. Pour une réaction d’équation $aA+bB\rightleftharpoons cC+dD$ , quel état du tableau d’avancement correspond à une transformation totale ?

L’état final vérifie

x_F=0

.

L’état pendant la réaction vérifie

x=x_F=x_{max}

.

L’état final vérifie

x_F=x_{max}

.

L’état initial vérifie

x= x_{max}

.

Explication

Une transformation totale atteint l’avancement maximal, donc son état final vérifie $x_F=x_{max}$ . L’avancement $x=0$ décrit l’état initial, tandis qu’un avancement intermédiaire correspond à l’état pendant la réaction.

Answer

L’état final vérifie $$x_F=x_{max}$$.

Question 6

6. Comment définit-on le réactif limitant d’une réaction chimique ?

C’est l’espèce chimique qui possède la plus grande quantité initiale.

C’est le réactif entièrement consommé à l’état maximal.

C’est le réactif dont la concentration reste constante pendant la réaction.

C’est le produit formé en plus grande quantité à l’état final.

Explication

Le réactif limitant est celui qui est entièrement consommé lorsque l’avancement atteint sa valeur maximale. La quantité initiale la plus grande ne suffit pas à l’identifier, car il faut tenir compte des coefficients stœchiométriques.

Answer

C’est le réactif entièrement consommé à l’état maximal.

Question 7

7. Pour la réaction $aA+bB\rightarrow cC+dD$ , comment détermine-t-on l’avancement maximal à partir des quantités initiales ?

On additionne

\frac{n_0(A)}{a}

et

\frac{n_0(B)}{b}

pour obtenir l’avancement maximal.

On compare

a\,n_0(A)

et

b\,n_0(B)

, puis on retient la plus grande valeur.

On compare

\frac{n_0(A)}{a}

et

\frac{n_0(B)}{b}

, puis on retient la plus petite valeur.

On utilise la quantité initiale du réactif présent en plus grande concentration.

Explication

Chaque hypothèse de réactif limitant donne respectivement $x_{max}=\frac{n_0(A)}{a}$ ou $x_{max}=\frac{n_0(B)}{b}$ , et la plus petite valeur est retenue. Elle correspond au réactif qui sera consommé en premier.

Answer

On compare $$\frac{n_0(A)}{a}$$ et $$\frac{n_0(B)}{b}$$, puis on retient la plus petite valeur.

Question 8

8. Pour la réaction $Zn+2Ag^+\rightarrow Zn^{2+}+2Ag$ , quelles sont les espèces et la valeur de l’avancement maximal avec les quantités initiales données ?

Zn

est limitant et

x_{max}=3,1\times10^{-3}\ \mathrm{mol}

.

Ag^+

est limitant et

x_{max}=2,5\times10^{-3}\ \mathrm{mol}

.

Zn

est limitant et

x_{max}=1,55\times10^{-3}\ \mathrm{mol}

.

Ag^+

est limitant et

x_{max}=5,0\times10^{-3}\ \mathrm{mol}

.

Explication

Les deux valeurs candidates sont $\frac{3,1\times10^{-3}}{1}=3,1\times10^{-3}\ \mathrm{mol}$ pour $Zn$ et $\frac{5,0\times10^{-3}}{2}=2,5\times10^{-3}\ \mathrm{mol}$ pour $Ag^+$ . La plus petite valeur désigne donc $Ag^+$ comme réactif limitant.

Answer

$$Ag^+$$ est limitant et $$x_{max}=2,5\times10^{-3}\ \mathrm{mol}$$.

Question 9

9. Pour la réaction $aA+bB\rightleftharpoons cC+dD$ , quelle expression représente la constante d’équilibre à une température donnée ?

K=\frac{(a_A)^a_{éq}(a_B)^b_{éq}}{(a_C)^c_{éq}(a_D)^d_{éq}}

K=\frac{(a_C)^a_{éq}(a_D)^b_{éq}}{(a_A)^c_{éq}(a_B)^d_{éq}}

K=\frac{(a_C)^c_{éq}(a_D)^d_{éq}}{(a_A)^a_{éq}(a_B)^b_{éq}}

K=\frac{(a_C)_{éq}(a_D)_{éq}}{(a_A)_{éq}(a_B)_{éq}}

Explication

La constante d’équilibre est le rapport des activités des produits et des réactifs, chacune étant élevée à son coefficient stœchiométrique. Contrairement au quotient de réaction, sa valeur ne dépend pas de l’état initial, mais seulement de la température.

Answer

$$K=\frac{(a_C)^c_{éq}(a_D)^d_{éq}}{(a_A)^a_{éq}(a_B)^b_{éq}}$$

Question 10

10. Quelle expression convient à l’activité à l’équilibre d’un soluté en solution diluée de concentration $C_{éq}$ ?

a_{éq}=C_{éq}C^\circ

avec

C^\circ=1\ \mathrm{mol.L^{-1}}

a_{éq}=\frac{P_{éq}}{P^\circ}

avec

P^\circ=1\ \mathrm{bar}

a_{éq}=\frac{C^\circ}{C_{éq}}

avec

C^\circ=1\ \mathrm{mol.L^{-1}}

a_{éq}=\frac{C_{éq}}{C^\circ}

avec

C^\circ=1\ \mathrm{mol.L^{-1}}

Explication

Pour un soluté en solution diluée, l’activité est le rapport entre la concentration à l’équilibre et la concentration standard. Le rapport pression standardisée concerne un gaz parfait, et non un soluté.

Answer

$$a_{éq}=\frac{C_{éq}}{C^\circ}$$ avec $$C^\circ=1\ \mathrm{mol.L^{-1}}$$

Question 11

11. Que peut-on conclure lorsqu’une réaction possède une constante d’équilibre telle que $K>10^4$ ?

La réaction évolue spontanément dans le sens indirect jusqu’à épuiser les produits.

La réaction est peu déplacée vers la droite et les réactifs restent majoritaires.

La réaction est quasi-totale et plus de 99 % du réactif en défaut est consommé.

La réaction est équilibrée et les réactifs et produits restent en proportions comparables.

Explication

Une valeur de $K>10^4$ indique que la réaction est quasi-totale, avec consommation de plus de 99 % du réactif en défaut. Une valeur $K<1$ correspond au cas où les réactifs restent majoritaires.

Answer

La réaction est quasi-totale et plus de 99 % du réactif en défaut est consommé.

Question 12

12. Une réaction présente $Q_{ri}<K$ dans son état initial. Dans quel sens évolue-t-elle spontanément ?

Elle ne présente aucune évolution, car l’état initial est déjà à l’équilibre.

Dans le sens indirect, afin de diminuer le quotient de réaction jusqu’à

K

.

Dans le sens direct, afin d’augmenter le quotient de réaction jusqu’à

K

.

Dans un sens indéterminable, car

Q_{ri}

ne peut pas être comparé à

K

.

Explication

Lorsque $Q_{ri}<K$ , le système évolue dans le sens direct pour atteindre l’état d’équilibre correspondant à $Q_r=K$ . L’absence d’évolution correspond à $Q_{ri}=K$ , tandis que $Q_{ri}>K$ entraîne le sens indirect.

Answer

Dans le sens direct, afin d’augmenter le quotient de réaction jusqu’à $$K$$.

Question 13

13. Que prévoit la loi de Le Châtelier pour un système chimique initialement à l’équilibre ?

La réaction devient nécessairement totale lorsqu’un réactif ou un produit est ajouté.

La constante d’équilibre change dès qu’une concentration est modifiée, quelle que soit la température.

Le système s’oppose à la contrainte provoquée par une variation de pression, de température ou de concentration.

Le système conserve les concentrations initiales malgré une modification de pression ou de température.

Explication

La loi de Le Châtelier prévoit que le système réagit à une contrainte en se déplaçant dans le sens qui s’y oppose. Elle décrit donc le sens du déplacement de l’équilibre, tandis que la constante caractérise sa position à température donnée.

Answer

Le système s’oppose à la contrainte provoquée par une variation de pression, de température ou de concentration.

Question 14

14. Dans un système ouvert, que se passe-t-il lorsqu’un sous-produit gazeux est éliminé au fur et à mesure de sa formation ?

L’équilibre se déplace dans le sens de formation de ce sous-produit gazeux.

L’équilibre demeure inchangé, car un gaz éliminé ne participe plus au système.

L’équilibre se déplace dans le sens de consommation de tous les réactifs présents.

L’équilibre se déplace vers les réactifs, comme lors de l’ajout d’un produit.

Explication

L’élimination d’un sous-produit gazeux constitue une diminution de sa quantité dans le système et favorise sa reformation. L’ajout d’un produit aurait au contraire tendance à déplacer l’équilibre dans le sens inverse.

Answer

L’équilibre se déplace dans le sens de formation de ce sous-produit gazeux.

QCM : Équilibres chimiques généraux — 14 questions

Questions et réponses du QCM

1. À l’échelle microscopique, quelle condition caractérise une réaction équilibrée ?

2. Quelle distinction décrit correctement une réaction totale par rapport à une réaction équilibrée ?

3. Lorsqu’on équilibre une équation chimique, quelle modification respecte la conservation des espèces chimiques ?

4. Quel est le rôle principal d’un tableau d’avancement ?

5. Pour une réaction d’équation $aA+bB\rightleftharpoons cC+dD$ , quel état du tableau d’avancement correspond à une transformation totale ?

6. Comment définit-on le réactif limitant d’une réaction chimique ?

7. Pour la réaction $aA+bB\rightarrow cC+dD$ , comment détermine-t-on l’avancement maximal à partir des quantités initiales ?

8. Pour la réaction $Zn+2Ag^+\rightarrow Zn^{2+}+2Ag$ , quelles sont les espèces et la valeur de l’avancement maximal avec les quantités initiales données ?

9. Pour la réaction $aA+bB\rightleftharpoons cC+dD$ , quelle expression représente la constante d’équilibre à une température donnée ?

10. Quelle expression convient à l’activité à l’équilibre d’un soluté en solution diluée de concentration $C_{éq}$ ?

11. Que peut-on conclure lorsqu’une réaction possède une constante d’équilibre telle que $K>10^4$ ?

12. Une réaction présente $Q_{ri}<K$ dans son état initial. Dans quel sens évolue-t-elle spontanément ?

13. Que prévoit la loi de Le Châtelier pour un système chimique initialement à l’équilibre ?

14. Dans un système ouvert, que se passe-t-il lorsqu’un sous-produit gazeux est éliminé au fur et à mesure de sa formation ?

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Questions et réponses du QCM

1. À l’échelle microscopique, quelle condition caractérise une réaction équilibrée ?

2. Quelle distinction décrit correctement une réaction totale par rapport à une réaction équilibrée ?

3. Lorsqu’on équilibre une équation chimique, quelle modification respecte la conservation des espèces chimiques ?

4. Quel est le rôle principal d’un tableau d’avancement ?

5. Pour une réaction d’équation aA+bB⇌cC+dDaA+bB\rightleftharpoons cC+dDaA+bB⇌cC+dD, quel état du tableau d’avancement correspond à une transformation totale ?

6. Comment définit-on le réactif limitant d’une réaction chimique ?

7. Pour la réaction aA+bB→cC+dDaA+bB\rightarrow cC+dDaA+bB→cC+dD, comment détermine-t-on l’avancement maximal à partir des quantités initiales ?

8. Pour la réaction Zn+2Ag+→Zn2++2AgZn+2Ag^+\rightarrow Zn^{2+}+2AgZn+2Ag+→Zn2++2Ag, quelles sont les espèces et la valeur de l’avancement maximal avec les quantités initiales données ?

9. Pour la réaction aA+bB⇌cC+dDaA+bB\rightleftharpoons cC+dDaA+bB⇌cC+dD, quelle expression représente la constante d’équilibre à une température donnée ?

10. Quelle expression convient à l’activité à l’équilibre d’un soluté en solution diluée de concentration CeˊqC_{éq}Ceˊq​ ?

11. Que peut-on conclure lorsqu’une réaction possède une constante d’équilibre telle que K>104K>10^4K>104 ?

12. Une réaction présente Qri<KQ_{ri}<KQri​<K dans son état initial. Dans quel sens évolue-t-elle spontanément ?

13. Que prévoit la loi de Le Châtelier pour un système chimique initialement à l’équilibre ?

14. Dans un système ouvert, que se passe-t-il lorsqu’un sous-produit gazeux est éliminé au fur et à mesure de sa formation ?

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5. Pour une réaction d’équation $aA+bB\rightleftharpoons cC+dD$ , quel état du tableau d’avancement correspond à une transformation totale ?

7. Pour la réaction $aA+bB\rightarrow cC+dD$ , comment détermine-t-on l’avancement maximal à partir des quantités initiales ?

8. Pour la réaction $Zn+2Ag^+\rightarrow Zn^{2+}+2Ag$ , quelles sont les espèces et la valeur de l’avancement maximal avec les quantités initiales données ?

9. Pour la réaction $aA+bB\rightleftharpoons cC+dD$ , quelle expression représente la constante d’équilibre à une température donnée ?

10. Quelle expression convient à l’activité à l’équilibre d’un soluté en solution diluée de concentration $C_{éq}$ ?

11. Que peut-on conclure lorsqu’une réaction possède une constante d’équilibre telle que $K>10^4$ ?

12. Une réaction présente $Q_{ri}<K$ dans son état initial. Dans quel sens évolue-t-elle spontanément ?