QCM : Grandeurs des systèmes chimiques — 35 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle hypothèse caractérise le modèle du gaz parfait ?

Les molécules restent immobiles et occupent tout le récipient.
Les molécules échangent en permanence de la matière entre elles.
Les molécules ont un volume notable et s’attirent à distance.
Les molécules sont ponctuelles et n’interagissent pas entre elles.

Les molécules sont ponctuelles et n’interagissent pas entre elles.

Explication

Dans ce modèle, les molécules sont assimilées à des points matériels sans volume propre et sans interactions. Un gaz réel peut s’en approcher dans certaines conditions, mais il ne se confond pas avec ce modèle.

2. Lors de la dissolution totale de CaCl2CaCl_2, comment s’expriment les concentrations des ions formés en fonction de la concentration apportée cc ?

[Ca2+]=2c[Ca^{2+}]=2c et [Cl−]=2c[Cl^-]=2c
[Ca2+]=c[Ca^{2+}]=c et [Cl−]=2c[Cl^-]=2c
[Ca2+]=2c[Ca^{2+}]=2c et [Cl−]=c[Cl^-]=c
[Ca2+]=c[Ca^{2+}]=c et [Cl−]=c[Cl^-]=c

$$[Ca^{2+}]=c$$ et $$[Cl^-]=2c$$

Explication

Une unité de CaCl2CaCl_2 produit un ion Ca2+Ca^{2+} et deux ions Cl−Cl^-, d’où les relations indiquées. L’égalité des deux concentrations ne respecte pas la stœchiométrie de la dissolution.

3. Quelle expression définit la fraction molaire xix_i d’une substance AiA_i dans un mélange ?

xi=mimtotx_i=\frac{m_i}{m_{tot}}
xi=mtotmix_i=\frac{m_{tot}}{m_i}
xi=ntotnix_i=\frac{n_{tot}}{n_i}
xi=nintotx_i=\frac{n_i}{n_{tot}}

$$x_i=\frac{n_i}{n_{tot}}$$

Explication

La fraction molaire compare la quantité de matière du constituant à la quantité de matière totale. Le rapport utilisant les masses définit la fraction massique, et non la fraction molaire.

4. Quelle situation correspond à une pression de 1 Pa1\,\mathrm{Pa} ?

Une force de 1 N1\,\mathrm{N} exercée sur une surface de 1 m21\,\mathrm{m^2}
Une force de 1 m21\,\mathrm{m^2} exercée sur une surface de 1 N1\,\mathrm{N}
Une force de 1 J1\,\mathrm{J} exercée pendant une durée de 1 s1\,\mathrm{s}
Une force de 1 kg1\,\mathrm{kg} exercée sur une surface de 1 m1\,\mathrm{m}

Une force de $$1\,\mathrm{N}$$ exercée sur une surface de $$1\,\mathrm{m^2}$$

Explication

Le pascal est défini comme la pression produite par une force de un newton répartie sur une surface de un mètre carré. Les autres combinaisons utilisent des unités qui ne définissent pas le pascal.

5. Quelle relation exprime la loi de Dalton pour un mélange gazeux ?

ptot=1N∑i=1Npip_{tot}=\frac{1}{N}\sum_{i=1}^{N}p_i
ptot=∑i=1Npip_{tot}=\sum_{i=1}^{N}p_i
ptot=p1−p2+⋯+pNp_{tot}=p_1-p_2+\cdots+p_N
ptot=∏i=1Npip_{tot}=\prod_{i=1}^{N}p_i

$$p_{tot}=\sum_{i=1}^{N}p_i$$

Explication

La loi de Dalton affirme que la pression totale est la somme des pressions partielles des constituants. La moyenne des pressions partielles ne représente pas la pression totale du mélange.

6. Comment définir la pression partielle d’un constituant gazeux dans un mélange ?

La pression correspondant à la masse totale des constituants du mélange
La pression exercée par l’ensemble des constituants dans le volume du mélange
La pression qu’il exercerait seul dans le volume du mélange à la même température
La pression mesurée après retrait de tous les autres constituants gazeux

La pression qu’il exercerait seul dans le volume du mélange à la même température

Explication

La pression partielle est la pression qu’un constituant exercerait s’il occupait seul le volume considéré à la température donnée. La pression exercée par tous les constituants correspond à la pression totale.

7. Quelle propriété distingue une grandeur intensive d’une grandeur extensive lors de la réunion de deux systèmes de même nature ?

Elle devient nécessairement nulle lorsque les deux systèmes sont réunis
Elle représente une masse totale obtenue par addition des masses des systèmes
Elle est additive et varie directement avec la quantité totale de substance
Elle n’est pas additive et peut être définie comme un quotient de grandeurs extensives

Elle n’est pas additive et peut être définie comme un quotient de grandeurs extensives

Explication

Une grandeur intensive est le quotient de deux grandeurs extensives et ne s’additionne pas lors de la réunion de systèmes similaires. La masse totale, en revanche, est une grandeur extensive additive.

8. Un gaz parfait contient n=2,0 moln=2{,}0\,\mathrm{mol} à T=300 KT=300\,\mathrm{K} dans un volume V=0,050 m3V=0{,}050\,\mathrm{m^3}. Quelle relation permet de déterminer sa pression ?

p=RTnVp=\frac{RT}{nV}
p=VnRTp=\frac{V}{nRT}
p=nVRTp=\frac{nV}{RT}
p=nRTVp=\frac{nRT}{V}

$$p=\frac{nRT}{V}$$

Explication

L’équation d’état pV=nRTpV=nRT donne, après résolution par rapport à la pression, p=nRTVp=\frac{nRT}{V}. Les autres expressions placent incorrectement les grandeurs au numérateur ou au dénominateur.

9. Quelle référence est généralement utilisée pour déterminer la densité d’une substance solide ou liquide ?

Le dioxyde de carbone à 4 °C sous 1 atm
L’eau à 25 °C sous 1 atm
L’air à 0 °C sous 1 atm
L’eau à 4 °C sous 1 atm

L’eau à 4 °C sous 1 atm

Explication

Pour une substance solide ou liquide, la référence usuelle est l’eau à 4 °C sous 1 atm, de masse volumique proche de 1,000 g·mL⁻¹. L’air constitue plutôt la référence habituelle pour une substance gazeuse.

10. Dans un mélange gazeux parfait, comment relier la pression partielle pip_i d’un constituant à sa fraction molaire xix_i et à la pression totale ptotp_{tot} ?

pi=ptotxip_i=\frac{p_{tot}}{x_i}
pi=xiptotp_i=\frac{x_i}{p_{tot}}
pi=ptot−xip_i=p_{tot}-x_i
pi=xiptotp_i=x_i p_{tot}

$$p_i=x_i p_{tot}$$

Explication

Pour un mélange gazeux parfait, la pression partielle est le produit de la fraction molaire par la pression totale. Diviser la fraction molaire par la pression totale ne fournit pas une pression.

11. Une température vaut 25 ∘C25\,^{\circ}\mathrm{C} ; quelle est sa valeur en kelvins selon la conversion usuelle ?

298,15 K298{,}15\,\mathrm{K}
248,15 K248{,}15\,\mathrm{K}
273,15 K273{,}15\,\mathrm{K}
300,15 K300{,}15\,\mathrm{K}

$$298{,}15\,\mathrm{K}$$

Explication

La conversion s’effectue avec T=273,15+θT=273{,}15+\theta, donc T=273,15+25=298,15 KT=273{,}15+25=298{,}15\,\mathrm{K}. La valeur 273,15 K273{,}15\,\mathrm{K} correspond à 0 ∘C0\,^{\circ}\mathrm{C}, et non à la température donnée.

12. Pour un gaz parfait, comment exprime-t-on le volume molaire en fonction de la température et de la pression ?

Vm,GP=pRTV_{m,GP}=\frac{p}{RT}, sans dépendre de la nature du gaz.
Vm,GP=RpTV_{m,GP}=\frac{R p}{T}, en dépendant de la nature du gaz.
Vm,GP=TRpV_{m,GP}=\frac{T}{Rp}, en dépendant de la nature du gaz.
Vm,GP=RTpV_{m,GP}=\frac{RT}{p}, sans dépendre de la nature du gaz.

$$V_{m,GP}=\frac{RT}{p}$$, sans dépendre de la nature du gaz.

Explication

En divisant l’équation pV=nRTpV=nRT par npnp, on obtient Vm=Vn=RTpV_m=\frac{V}{n}=\frac{RT}{p}. Cette expression ne contient pas la nature chimique du gaz, dans le cadre du modèle du gaz parfait.

13. Quelle propriété caractérise les grandeurs molaires, massiques et volumiques ?

Elles varient avec la quantité totale de substance considérée.
Elles sont extensives et proportionnelles à la taille du système.
Elles dépendent principalement de la forme du récipient utilisé.
Elles sont intensives et caractéristiques de la substance.

Elles sont intensives et caractéristiques de la substance.

Explication

Ces grandeurs sont intensives : elles caractérisent la substance sans dépendre de la quantité totale présente. Une grandeur extensive, comme le volume total, varie avec la taille du système.

14. Quelle grandeur est spécifiquement associée à la composition d’un mélange gazeux ?

La fraction molaire
La fraction massique
La concentration massique
La pression partielle

La pression partielle

Explication

La pression partielle est une grandeur de composition propre aux mélanges gazeux. Les fractions molaire et massique peuvent aussi décrire des mélanges liquides, tandis que les concentrations sont surtout utilisées pour les solutions.

15. Quelle expression définit la concentration molaire [Ai][A_i] d’une espèce chimique en solution ?

[Ai]=Vni[A_i]=\frac{V}{n_i}
[Ai]=niV[A_i]=\frac{n_i}{V}
[Ai]=nsoluteˊV[A_i]=\frac{n_{soluté}}{V}
[Ai]=miV[A_i]=\frac{m_i}{V}

$$[A_i]=\frac{n_i}{V}$$

Explication

La concentration molaire d’une espèce AiA_i est sa quantité de matière divisée par le volume de solution. Le rapport utilisant la quantité de soluté apporté définit la concentration molaire en soluté apporté cc.

16. Comment définit-on la densité dd d’une substance par rapport à une substance de référence ?

d=ρ−ρreˊfd=\rho-\rho_{\mathrm{réf}}
d=ρρreˊfd=\rho\rho_{\mathrm{réf}}
d=ρreˊfρd=\frac{\rho_{\mathrm{réf}}}{\rho}
d=ρρreˊfd=\frac{\rho}{\rho_{\mathrm{réf}}}

$$d=\frac{\rho}{\rho_{\mathrm{réf}}}$$

Explication

La densité est le rapport de la masse volumique de la substance à celle de la référence, soit d=ρρreˊfd=\frac{\rho}{\rho_{\mathrm{réf}}}. Elle est donc sans unité, contrairement à une masse volumique.

17. Comment définit-on le volume molaire d’une substance ?

Par le rapport du volume sur la quantité de matière, Vm=VnV_m=\frac{V}{n}.
Par le produit du volume et de la quantité de matière, Vm=VnV_m=Vn.
Par le rapport de la masse sur le volume, Vm=mVV_m=\frac{m}{V}.
Par le rapport de la quantité de matière sur le volume, Vm=nVV_m=\frac{n}{V}.

Par le rapport du volume sur la quantité de matière, $$V_m=\frac{V}{n}$$.

Explication

Le volume molaire représente le volume correspondant à une mole et se calcule par Vm=VnV_m=\frac{V}{n}. Le rapport nV\frac{n}{V} décrit plutôt une concentration molaire, tandis que mV\frac{m}{V} correspond à une masse volumique.

18. Pour comparer la densité d’un gaz à celle de l’air, dans quelles conditions les deux masses volumiques doivent-elles être mesurées ?

À des températures égales mais à des pressions différentes
À des pressions égales mais à des températures différentes
À une température et une pression choisies séparément
À la même température et à la même pression

À la même température et à la même pression

Explication

La densité gazeuse est donnée par d=ρ(gaz,T,p)ρ(air,T,p)d=\frac{\rho(\mathrm{gaz},T,p)}{\rho(\mathrm{air},T,p)}, ce qui impose les mêmes valeurs de température et de pression. Des conditions différentes empêcheraient une comparaison cohérente des deux masses volumiques.

19. Comment détermine-t-on les concentrations molaires des espèces formées lors de la dissolution d’un soluté ?

À partir de la température de la solution et de la masse du récipient
À partir des coefficients stœchiométriques de la réaction de dissolution
À partir de la masse totale de la solution sans considérer la réaction
À partir de la pression exercée par le soluté avant sa dissolution

À partir des coefficients stœchiométriques de la réaction de dissolution

Explication

Les coefficients stœchiométriques indiquent les proportions dans lesquelles les espèces sont produites par la dissolution. La masse du récipient ou la pression initiale ne fournit pas ces proportions chimiques.

20. Quelle transformation correspond à la loi de Boyle-Mariotte pour un gaz parfait ?

La température et la quantité de matière restent constantes.
Le volume et la quantité de matière restent constants.
La pression et la quantité de matière restent constantes.
La température et le volume restent constants.

La température et la quantité de matière restent constantes.

Explication

La loi de Boyle-Mariotte s’applique lorsque la température et la quantité de matière sont constantes, ce qui rend le produit pVpV constant. La conservation du volume et de la quantité de matière correspond plutôt à la loi de Charles.

21. Quelle est l’origine microscopique de la pression exercée par un gaz sur les parois d’un récipient ?

La diminution du volume du récipient provoquée par sa masse propre
La pesanteur exercée par un liquide immobile sur le fond du récipient
La transformation de la masse du gaz en énergie thermique aux parois
Les collisions des molécules du gaz avec les parois du récipient

Les collisions des molécules du gaz avec les parois du récipient

Explication

La pression gazeuse résulte des collisions des molécules avec les parois et correspond à une force rapportée à une surface. La pesanteur d’un liquide au repos explique plutôt la pression hydrostatique.

22. Quelle affirmation décrit correctement l’influence de la pression sur le volume molaire ?

Elle est importante pour les gaz et négligeable pour les liquides et les solides.
Elle est négligeable pour les gaz et importante pour les liquides et les solides.
Elle est identique pour les gaz, les liquides et les solides.
Elle dépend de la quantité de matière mais pas de l’état physique.

Elle est importante pour les gaz et négligeable pour les liquides et les solides.

Explication

Le volume molaire dépend de la température et, pour un gaz, il dépend également de la pression. Cette influence de la pression est généralement négligeable pour les liquides et les solides.

23. Lequel décrit correctement un système chimique ?

Une portion de matière caractérisée par une pression identique dans chaque phase
Une quantité connue de matière contenant une ou plusieurs substances, avec un mélange homogène
Une quantité variable de matière contenant une seule substance, avec un mélange hétérogène
Un ensemble de molécules isolées sans quantité de matière définie

Une quantité connue de matière contenant une ou plusieurs substances, avec un mélange homogène

Explication

Un système chimique est défini par une quantité connue de matière contenant une ou plusieurs substances, les mélanges étudiés étant homogènes. La présence d’un mélange hétérogène ou l’absence de quantité définie ne correspond pas à cette définition.

24. Un gaz parfait constituant un mélange occupe un volume VV à la température TT ; comment calculer sa pression partielle à partir de sa quantité de matière nin_i ?

pi=VniRTp_i=\frac{V}{n_iRT}
pi=RTniVp_i=\frac{RT}{n_iV}
pi=niVRTp_i=\frac{n_iV}{RT}
pi=niRTVp_i=\frac{n_iRT}{V}

$$p_i=\frac{n_iRT}{V}$$

Explication

L’équation du gaz parfait appliquée au constituant donne piV=niRTp_iV=n_iRT, donc pi=niRTVp_i=\frac{n_iRT}{V}. La quantité de matière du constituant intervient directement au numérateur.

25. Un mélange contient une masse mim_i d’une substance et une masse totale mtotm_{tot} ; quelle grandeur est donnée par mimtot\frac{m_i}{m_{tot}} ?

La pression partielle de la substance
La concentration molaire de la substance
La fraction molaire de la substance
La fraction massique de la substance

La fraction massique de la substance

Explication

La fraction massique est le rapport de la masse du constituant à la masse totale du mélange. La fraction molaire repose sur les quantités de matière, tandis que la concentration et la pression partielle décrivent d’autres situations physiques.

26. Dans un mélange comportant trois constituants, quelle relation doivent vérifier leurs fractions molaires ?

x1+x2+x3=0x_1+x_2+x_3=0
x1+x2+x3=ntotx_1+x_2+x_3=n_{tot}
x1x2x3=1x_1x_2x_3=1
x1+x2+x3=1x_1+x_2+x_3=1

$$x_1+x_2+x_3=1$$

Explication

La somme des fractions molaires de tous les constituants d’un mélange vaut 1. Une somme nulle ne convient pas à des fractions représentant la composition du mélange.

27. Deux systèmes de même nature sont réunis sans réaction chimique. Quelle propriété caractérise leurs grandeurs de composition ?

Elles deviennent extensives et s’additionnent directement
Elles restent intensives et ne s’additionnent pas
Elles doublent lorsque les volumes des systèmes sont identiques
Elles se transforment en quantités de matière additives

Elles restent intensives et ne s’additionnent pas

Explication

Les grandeurs de composition sont intensives : leur valeur ne s’obtient pas en additionnant les valeurs des deux systèmes réunis. Une quantité de matière est, elle, une grandeur extensive qui peut s’additionner.

28. Quelle relation définit la masse volumique ρ\rho d’une substance de masse mm et de volume VV ?

ρ=mV\rho=mV
ρ=mn\rho=\frac{m}{n}
ρ=Vm\rho=\frac{V}{m}
ρ=mV\rho=\frac{m}{V}

$$\rho=\frac{m}{V}$$

Explication

La masse volumique exprime une masse rapportée à un volume, d’où la relation ρ=mV\rho=\frac{m}{V}. Le volume molaire repose au contraire sur le rapport entre un volume et une quantité de matière.

29. Un gaz parfait de masse molaire MM est soumis à une pression pp et à une température TT. Quelle expression permet de calculer sa masse volumique ?

ρ=MpRT\rho=\frac{M}{pRT}
ρ=RTpM\rho=\frac{RT}{pM}
ρ=pMRT\rho=\frac{pM}{RT}
ρ=pRTM\rho=\frac{pRT}{M}

$$\rho=\frac{pM}{RT}$$

Explication

Pour un gaz parfait, la masse volumique vérifie ρ=pMRT\rho=\frac{pM}{RT}. L’expression inverse correspondrait à une grandeur proportionnelle au volume molaire plutôt qu’à la masse volumique.

30. À quoi se rapporte une grandeur molaire ?

À une unité de masse de substance.
À une unité de quantité de matière.
À une unité de volume occupé.
À une unité de pression exercée.

À une unité de quantité de matière.

Explication

Une grandeur molaire est définie par rapport à la quantité de matière, généralement exprimée en mole, et relie cette quantité à une grandeur extensive. Une grandeur massique, en revanche, est rapportée à la masse.

31. Deux systèmes chimiques de même nature ont pour une grandeur extensive les valeurs X1X_1 et X2X_2 ; quelle valeur obtient-on après leur réunion ?

X=X1−X2X=X_1-X_2
X=X1X2X=X_1X_2
X=X1X2X=\frac{X_1}{X_2}
X=X1+X2X=X_1+X_2

$$X=X_1+X_2$$

Explication

Lors de la réunion de deux systèmes de même nature, une grandeur extensive est additive, donc sa valeur totale est la somme des deux valeurs. Une différence, un produit ou un quotient ne traduit pas cette règle d’addition.

32. Quel ensemble contient exclusivement des grandeurs extensives ?

Le volume, la masse et la quantité de matière
La pression, la quantité de matière et la température
La température, le volume et la pression
La pression, la température et la masse

Le volume, la masse et la quantité de matière

Explication

Le volume, la masse et la quantité de matière dépendent de la taille du système et sont donc extensifs. La pression et la température sont des grandeurs intensives, ce qui exclut les autres ensembles.

33. Dans un système chimique, quelle caractéristique permet d’identifier une grandeur extensive ?

Sa valeur reste indépendante de la quantité de substance présente
Sa valeur est déterminée par les collisions moléculaires avec les parois
Sa valeur correspond au quotient de deux grandeurs de même nature
Sa valeur dépend de la taille du système et de la quantité de substance présente

Sa valeur dépend de la taille du système et de la quantité de substance présente

Explication

Une grandeur extensive varie avec la taille du système chimique et la quantité de substance qu’il contient. Une grandeur indépendante de la taille du système est au contraire une grandeur intensive.

34. Que mesure une grandeur de composition dans un mélange homogène ?

La quantité totale de chaleur échangée par le mélange
La proportion relative d’une substance dans le mélange
La différence de pression entre deux constituants du mélange
La masse totale du mélange rapportée à son volume

La proportion relative d’une substance dans le mélange

Explication

Une grandeur de composition quantifie la proportion relative d’une substance au sein d’un mélange homogène. La masse volumique décrit plutôt un rapport entre masse et volume, tandis que les autres propositions concernent des grandeurs différentes.

35. Quelle affirmation caractérise correctement la température ?

C’est une grandeur intensive dont l’unité SI est le pascal, également exprimable en degrés Celsius
C’est une grandeur extensive dont l’unité SI est le degré Celsius, également exprimable en kelvins
C’est une grandeur extensive dont l’unité SI est le kilogramme, également exprimable en kelvins
C’est une grandeur intensive dont l’unité SI est le kelvin, également exprimable en degrés Celsius

C’est une grandeur intensive dont l’unité SI est le kelvin, également exprimable en degrés Celsius

Explication

La température est une grandeur intensive et son unité SI est le kelvin, tandis que le degré Celsius constitue une autre échelle d’expression. Le pascal et le kilogramme sont respectivement des unités de pression et de masse.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 76 flashcards sur Grandeurs des systèmes chimiques.

Qu'est-ce qu'un système chimique ?

Une quantité connue de matière avec une ou plusieurs substances homogènes.

Qu'impose la valeur d'une grandeur extensive ?

Elle dépend de la taille du système chimique.

Quelle est la relation additive d'une grandeur extensive entre deux systèmes ?

La grandeur totale est la somme des valeurs des deux systèmes.

Voir les flashcards →

Approfondir avec la fiche

Consultez la fiche de révision complète sur Grandeurs des systèmes chimiques.

Voir la fiche →

Cours similaires

Approche des systèmes éducatifs

Vie et cycle d’une cellule eucaryote

SVT

Contraction musculaire et énergie

SVT

Lentilles et modèle de l’œil

Physique

Corps purs et mélanges

Chimie

Équations de droites et systèmes

Mathématiques

Crée tes propres QCM

Importe ton cours et l'IA génère des QCM avec corrections en 30 secondes.

Générateur de QCM