QCM : Formules de chimie en solution (12 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Une solution présente une absorbance A=0,80A=0{,}80 et le coefficient de proportionnalité vaut k=4,0 L⋅mol−1k=4{,}0\,\mathrm{L\cdot mol^{-1}}. Quelle est sa concentration ?

5,0 mol⋅L−15{,}0\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}
0,20 mol⋅L−10{,}20\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}
4,8 mol⋅L−14{,}8\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}
3,2 mol⋅L−13{,}2\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}

$$0{,}20\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$$

Explication

La loi de Beer-Lambert donne C=AkC=\frac{A}{k}, donc C=0,804,0=0,20 mol⋅L−1C=\frac{0{,}80}{4{,}0}=0{,}20\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}. L’absorbance n’est pas égale à la concentration : elles sont reliées par le coefficient kk.

2. Une solution mère de concentration Cm=2,0 mol⋅L−1C_m=2{,}0\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}} doit fournir Vm=25 mLV_m=25\,\mathrm{mL} pour préparer une solution fille de volume Vf=100 mLV_f=100\,\mathrm{mL}. Quelle est la concentration de la solution fille ?

0,50 mol⋅L−10{,}50\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}
2,50 mol⋅L−12{,}50\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}
8,0 mol⋅L−18{,}0\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}
0,020 mol⋅L−10{,}020\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}

$$0{,}50\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$$

Explication

La dilution vérifie CmVm=CfVfC_mV_m=C_fV_f, donc Cf=2,0×25100=0,50 mol⋅L−1C_f=\frac{2{,}0\times25}{100}=0{,}50\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Une dilution augmente le volume tout en conservant la quantité de soluté, ce qui exclut une concentration supérieure à celle de la solution mère.

3. Quelle représentation graphique traduit une absorbance proportionnelle à la concentration ?

Une droite horizontale éloignée de l’origine
Une courbe sinusoïdale centrée sur l’origine
Une parabole dont le sommet est à l’origine
Une droite passant par l’origine

Une droite passant par l’origine

Explication

Une relation de proportionnalité entre AA et CC est une fonction linéaire, représentée par une droite passant par l’origine. Une droite horizontale ne traduit pas une variation proportionnelle de l’absorbance avec la concentration.

4. Quel couple de molécules est constitué de deux molécules polaires ?

CH4\mathrm{CH_4} et Cl2\mathrm{Cl_2}
H2\mathrm{H_2} et O2\mathrm{O_2}
CO2\mathrm{CO_2} et N2\mathrm{N_2}
H2O\mathrm{H_2O} et HCl\mathrm{HCl}

$$\mathrm{H_2O}$$ et $$\mathrm{HCl}$$

Explication

L’eau et le chlorure d’hydrogène sont polaires, comme l’indique leur structure électronique et leur répartition dissymétrique des charges. Les autres couples proposés contiennent des molécules apolaires dans le cadre de cette distinction.

5. Lors d’une réaction, les ions H3O+\mathrm{H_3O^+} sont totalement consommés et leur quantité initiale vaut CaVEC_aV_E. Quelle relation donne l’avancement final ?

xf=CaVEx_f=C_aV_E
xf=CbVAx_f=C_bV_A
xf=Ca+VEx_f=C_a+V_E
xf=CaVEx_f=\frac{C_a}{V_E}

$$x_f=C_aV_E$$

Explication

Si H3O+\mathrm{H_3O^+} est totalement consommé, sa quantité finale vérifie CaVE−xf=0C_aV_E-x_f=0, d’où xf=CaVEx_f=C_aV_E. La relation xf=CbVAx_f=C_bV_A correspond au cas où les ions hydroxyde sont le réactif totalement consommé.

6. Quel volume en litres correspond à 250 mL250\,\mathrm{mL} ?

2,50 L2{,}50\,\mathrm{L}
0,0250 L0{,}0250\,\mathrm{L}
250 L250\,\mathrm{L}
0,250 L0{,}250\,\mathrm{L}

$$0{,}250\,\mathrm{L}$$

Explication

Comme 1 mL=10−3 L1\,\mathrm{mL}=10^{-3}\,\mathrm{L}, on multiplie 250250 par 10−310^{-3} pour obtenir 0,250 L0{,}250\,\mathrm{L}. La valeur 2,50 L2{,}50\,\mathrm{L} correspondrait à une erreur d’un facteur dix.

7. Une solution contient msoluteˊ=12 gm_{\mathrm{soluté}}=12\,\mathrm{g} dans V=3,0 LV=3{,}0\,\mathrm{L}. Quelle est sa concentration massique ?

4,0 g⋅L−14{,}0\,\mathrm{g\cdot L^{-1}}
0,25 g⋅L−10{,}25\,\mathrm{g\cdot L^{-1}}
36 g⋅L−136\,\mathrm{g\cdot L^{-1}}
9,0 g⋅L−19{,}0\,\mathrm{g\cdot L^{-1}}

$$4{,}0\,\mathrm{g\cdot L^{-1}}$$

Explication

La concentration massique vérifie Cm=msoluteˊVC_m=\frac{m_{\mathrm{soluté}}}{V}, donc Cm=123,0=4,0 g⋅L−1C_m=\frac{12}{3{,}0}=4{,}0\,\mathrm{g\cdot L^{-1}}. La valeur 36 g⋅L−136\,\mathrm{g\cdot L^{-1}} correspondrait à une multiplication de la masse par le volume.

8. Quelle concentration en ions oxonium correspond à un pH égal à 3,03{,}0 ?

1,0×10−3 mol⋅L−11{,}0\times10^{-3}\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}
3,0×10−3 mol⋅L−13{,}0\times10^{-3}\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}
3,0×10−1 mol⋅L−13{,}0\times10^{-1}\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}
1,0×103 mol⋅L−11{,}0\times10^{3}\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}

$$1{,}0\times10^{-3}\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$$

Explication

La relation [H3O+]=10−pH[\mathrm{H_3O^+}]=10^{-\mathrm{pH}} donne [H3O+]=10−3 mol⋅L−1[\mathrm{H_3O^+}]=10^{-3}\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Le pH n’est pas multiplié par 10−110^{-1} : il intervient comme exposant négatif.

9. Un échantillon de masse m=10 gm=10\,\mathrm{g} possède une masse molaire M=50 g⋅mol−1M=50\,\mathrm{g\cdot mol^{-1}}. Quelle est sa quantité de matière ?

5,0 mol5{,}0\,\mathrm{mol}
0,20 mol0{,}20\,\mathrm{mol}
500 mol500\,\mathrm{mol}
0,0050 mol0{,}0050\,\mathrm{mol}

$$0{,}20\,\mathrm{mol}$$

Explication

La relation n=mMn=\frac{m}{M} donne n=1050=0,20 moln=\frac{10}{50}=0{,}20\,\mathrm{mol}. Multiplier la masse par la masse molaire calculerait une grandeur différente et ne fournirait pas la quantité de matière.

10. Dans quel ordre les états apparaissent-ils dans un tableau d’avancement de la réaction H3O++HO−→2H2O\mathrm{H_3O^+ + HO^- \rightarrow 2H_2O} ?

État initial, état intermédiaire, état final
État initial, état final, état intermédiaire
État intermédiaire, état initial, état final
État final, état initial, état intermédiaire

État initial, état intermédiaire, état final

Explication

Le tableau décrit d’abord les quantités avant réaction, puis leur évolution à un avancement donné, et enfin les quantités à l’avancement final xfx_f. L’état final ne précède donc pas l’état intermédiaire.

11. Une solution contient n=0,30 moln=0{,}30\,\mathrm{mol} de soluté dans V=2,0 LV=2{,}0\,\mathrm{L}. Quelle est sa concentration molaire ?

6,0 mol⋅L−16{,}0\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}
1,50 mol⋅L−11{,}50\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}
0,60 mol⋅L−10{,}60\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}
0,15 mol⋅L−10{,}15\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}

$$0{,}15\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$$

Explication

La concentration molaire se calcule avec C=nVC=\frac{n}{V}, donc C=0,302,0=0,15 mol⋅L−1C=\frac{0{,}30}{2{,}0}=0{,}15\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}. La valeur 0,60 mol⋅L−10{,}60\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}} résulterait d’une multiplication par le volume.

12. Que signifie atteindre l’équivalence lors d’un dosage ?

Le volume de titrant ajouté devient égal au volume initial de solution
La concentration du réactif titré devient égale à celle du réactif titrant
Les réactifs sont mélangés dans les proportions stœchiométriques
Le titrant est ajouté en quantité identique au volume de solution titrée

Les réactifs sont mélangés dans les proportions stœchiométriques

Explication

À l’équivalence, le réactif titrant et le réactif titré ont été introduits dans les proportions imposées par l’équation stœchiométrique. L’égalité des volumes ou des concentrations n’est pas une condition générale de l’équivalence.

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Quelle est la conversion de 1 millilitre en litre ?

1 millilitre équivaut à 10−310^{-3} litre.

Quelle formule relie la quantité de matière, la masse et la masse molaire ?

n=mMn = \frac{m}{M}.

Comment calcule-t-on la concentration molaire à partir de la quantité de matière et du volume ?

C=nVC = \frac{n}{V}.

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