QCM : État gazeux et masse volumique (14 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle observation caractérise la présence de dioxyde de carbone lorsqu’on le fait barboter dans de l’eau de chaux ?

L’eau de chaux reste limpide tandis qu’une flamme s’intensifie
L’eau de chaux devient trouble par formation d’un précipité blanc
Le gaz forme des bulles colorées qui se dissolvent dans l’eau
Une bûchette incandescente se rallume vivement dans le gaz

L’eau de chaux devient trouble par formation d’un précipité blanc

Explication

Le dioxyde de carbone réagit avec l’eau de chaux et forme un précipité blanc insoluble de carbonate de calcium, ce qui la rend trouble. Le rallumage d’une bûchette incandescente correspond au test du dioxygène, et non à celui du dioxyde de carbone.

2. Quel résultat obtient-on en introduisant une bûchette incandescente dans du dioxygène ?

La bûchette s’éteint après une brève lueur
La bûchette produit un précipité blanc dans le gaz
La combustion de la bûchette est ravivée
L’eau de chaux devient trouble autour de la bûchette

La combustion de la bûchette est ravivée

Explication

Le dioxygène entretient la combustion et ravive une bûchette incandescente. Le trouble de l’eau de chaux est associé au dioxyde de carbone, tandis que ce gaz ne rallume pas une bûchette.

3. Que représente la masse volumique d’un gaz ?

La masse contenue dans une unité de volume
La masse totale mesurée sans tenir compte du volume
La différence entre la masse et le volume mesurés
Le volume occupé par une unité de masse

La masse contenue dans une unité de volume

Explication

La masse volumique est une grandeur quotient qui exprime la masse par unité de volume et se note ρ\rho. Le volume et la masse sont des grandeurs mesurées séparément, mais leur différence ne définit pas la masse volumique.

4. Une éprouvette contient un gaz de masse m=2,4 gm=2,4\ \text{g} et de volume V=3,0 LV=3,0\ \text{L}. Quelle est sa masse volumique ?

5,4 g/L5,4\ \text{g/L}
1,25 g/L1,25\ \text{g/L}
0,80 g/L0,80\ \text{g/L}
7,2 g/L7,2\ \text{g/L}

$$0,80\ \text{g/L}$$

Explication

La relation à utiliser est ρ=mV\rho=\frac{m}{V}, donc ρ=2,43,0=0,80 g/L\rho=\frac{2,4}{3,0}=0,80\ \text{g/L}. Multiplier la masse par le volume donnerait une grandeur qui ne correspond pas à une masse par unité de volume.

5. Un gaz possède une masse de 1,62 g1,62\ \text{g} pour un volume de 0,880 L0,880\ \text{L}. Quelle masse volumique faut-il retenir ?

1,42 g/L1,42\ \text{g/L}
0,543 g/L0,543\ \text{g/L}
1,83 g/L1,83\ \text{g/L}
2,50 g/L2,50\ \text{g/L}

$$1,83\ \text{g/L}$$

Explication

Le calcul donne ρgaz=1,620,880=1,83 g/L\rho_{gaz}=\frac{1,62}{0,880}=1,83\ \text{g/L}, après division de la masse par le volume. La valeur 0,543 g/L0,543\ \text{g/L} correspondrait à une division inversée et ne respecte pas la relation de définition.

6. À 20 °C et sous une pression de 1 013 hPa, quelle masse volumique permet d’identifier le dioxyde de carbone ?

1,16 g/L1,16\ \text{g/L}
0,0833 g/L0,0833\ \text{g/L}
1,83 g/L1,83\ \text{g/L}
1,33 g/L1,33\ \text{g/L}

$$1,83\ \text{g/L}$$

Explication

Dans ces conditions, le dioxyde de carbone a une masse volumique de 1,83 g/L1,83\ \text{g/L}. La valeur 1,16 g/L1,16\ \text{g/L} appartient au diazote, tandis que 1,33 g/L1,33\ \text{g/L} correspond au dioxygène.

7. Que se passe-t-il pour un gaz dont la masse volumique est inférieure à celle de l’air ?

Il descend vers le sol
Il se transforme en liquide au contact de l’air
Il reste à la même hauteur que l’air
Il s’élève dans l’air

Il s’élève dans l’air

Explication

Un gaz moins dense que l’air s’élève, car sa masse volumique est inférieure à celle de l’air. Un gaz plus dense que l’air a tendance à descendre vers le sol, ce qui constitue le cas opposé.

8. À 20 °C, un gaz a une masse volumique de 1,83 g/L1,83\ \text{g/L}, tandis que celle de l’air vaut 1,29 g/L1,29\ \text{g/L}. Comment se comporte ce gaz ?

Il se déplace vers le haut après avoir refroidi
Il reste uniformément réparti sans mouvement vertical
Il descend dans l’air et s’accumule au sol
Il s’élève dans l’air et se concentre au plafond

Il descend dans l’air et s’accumule au sol

Explication

Comme 1,83 g/L1,83\ \text{g/L} est supérieur à 1,29 g/L1,29\ \text{g/L}, ce gaz est plus dense que l’air et descend jusqu’au sol. Un gaz dont la masse volumique est inférieure à celle de l’air s’élèverait plutôt.

9. Comment une espèce chimique moléculaire présente dans l’air est-elle caractérisée ?

Par un volume et une pression
Par un symbole et une couleur
Par une masse et une température
Par un nom et une formule chimique

Par un nom et une formule chimique

Explication

Une espèce chimique moléculaire comme le diazote, le dioxygène ou le dioxyde de carbone est identifiée par son nom et sa formule chimique. L’argon constitue un cas distinct, car il est présenté comme une espèce atomique caractérisée par le symbole Ar.

10. Que signifie la formule chimique N2\mathrm{N_2} du diazote ?

Une molécule formée d’un atome d’azote et d’un atome d’oxygène
Une molécule formée de deux atomes de carbone
Une molécule formée de deux atomes d’azote
Un ensemble formé d’un atome de carbone et de deux atomes d’oxygène

Une molécule formée de deux atomes d’azote

Explication

L’indice 2 dans N2\mathrm{N_2} indique que chaque molécule de diazote contient deux atomes d’azote. La composition avec un atome de carbone et deux atomes d’oxygène correspond au dioxyde de carbone CO2\mathrm{CO_2}.

11. Quelle composition atomique correspond à une molécule de dioxyde de carbone CO2\mathrm{CO_2} ?

Un atome d’azote et deux atomes d’oxygène
Deux atomes de carbone et un atome d’oxygène
Un atome de carbone et deux atomes d’oxygène
Deux atomes d’azote et un atome d’oxygène

Un atome de carbone et deux atomes d’oxygène

Explication

La formule CO2\mathrm{CO_2} associe un atome de carbone, noté C, à deux atomes d’oxygène, indiqués par l’indice 2. La formule N2\mathrm{N_2} désigne plutôt une molécule composée de deux atomes d’azote.

12. Quel symbole représente l’argon dans les modèles des espèces chimiques de l’air ?

Ag
Ar
An
A

Ar

Explication

L’argon est une espèce chimique atomique représentée par le symbole Ar. Le symbole Ag désigne un autre élément chimique et ne correspond pas à l’argon.

13. Un gaz de masse m=12 gm=12\ \mathrm{g} possède une masse volumique ρ=3 g/L\rho=3\ \mathrm{g/L}. Quel volume occupe-t-il ?

9 L9\ \mathrm{L}
15 L15\ \mathrm{L}
4 L4\ \mathrm{L}
36 L36\ \mathrm{L}

$$4\ \mathrm{L}$$

Explication

Le volume se calcule avec V=mρV=\frac{m}{\rho}, donc V=123=4 LV=\frac{12}{3}=4\ \mathrm{L}. Multiplier mm par ρ\rho donnerait une grandeur qui ne correspond pas au calcul du volume.

14. Quelle masse possède un volume de gaz V=5 LV=5\ \mathrm{L} et une masse volumique ρ=2 g/L\rho=2\ \mathrm{g/L} ?

25 g25\ \mathrm{g}
10 g10\ \mathrm{g}
7 g7\ \mathrm{g}
2,5 g2{,}5\ \mathrm{g}

$$10\ \mathrm{g}$$

Explication

La masse se calcule avec m=ρVm=\rho V, donc m=2×5=10 gm=2\times5=10\ \mathrm{g}. Le quotient mρ\frac{m}{\rho} sert à déterminer le volume lorsqu’on connaît la masse et la masse volumique.

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Quel précipité forme le dioxyde de carbone avec l'eau de chaux ?

Un précipité blanc de carbonate de calcium.

Quel effet a le dioxygène sur une allumette incandescente ?

Il ravive la combustion.

Qu'est-ce que la masse volumique représente ?

La masse par unité de volume.

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