QCM : Grandeurs physiques en chimie — 17 questions

Questions et réponses du QCM

1. Que représente une mole en chimie ?

Un volume de 6,02×10236{,}02 \times 10^{23} litres de gaz
Une masse de 6,02×10236{,}02 \times 10^{23} grammes d’une espèce
Une seule entité chimique identifiée dans un échantillon
Un paquet de 6,02×10236{,}02 \times 10^{23} entités chimiques

Un paquet de $$6{,}02 \times 10^{23}$$ entités chimiques

Explication

Une mole correspond à un paquet contenant environ 6,02×10236{,}02 \times 10^{23} entités chimiques. La confusion fréquente consiste à l’assimiler à une seule entité, comme un atome ou une molécule isolée.

2. Quelle est l’unité de la constante d’Avogadro dans l’approximation utilisée en chimie ?

mol\mathrm{mol}
L⋅mol−1\mathrm{L \cdot mol}^{-1}
g⋅mol−1\mathrm{g \cdot mol}^{-1}
mol−1\mathrm{mol}^{-1}

$$\mathrm{mol}^{-1}$$

Explication

La constante d’Avogadro vaut environ 6,02×1023 mol−16{,}02 \times 10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}, car elle indique un nombre d’entités par mole. La quantité de matière, en revanche, s’exprime en mol\mathrm{mol}.

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

6,02×1023 mol6{,}02 \times 10^{23}\ \mathrm{mol}
7,24×1047 mol7{,}24 \times 10^{47}\ \mathrm{mol}
2,00 mol2{,}00\ \mathrm{mol}
0,500 mol0{,}500\ \mathrm{mol}

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

Explication

La relation n=NNAn = \frac{N}{N_A} donne ici n=1,204×10246,02×1023=2,00 moln = \frac{1{,}204 \times 10^{24}}{6{,}02 \times 10^{23}} = 2{,}00\ \mathrm{mol}. La constante d’Avogadro sert donc à convertir un nombre d’entités en quantité de matière.

4. Que désigne la masse molaire d’une espèce chimique ?

La masse d’une mole d’entités de cette espèce
La masse d’une seule entité de cette espèce
La masse totale d’un échantillon quelconque
Le nombre d’entités contenues dans une mole

La masse d’une mole d’entités de cette espèce

Explication

La masse molaire est la masse correspondant à une mole d’entités et s’exprime en g⋅mol−1\mathrm{g \cdot mol}^{-1}. La masse d’un échantillon dépend, elle, de la quantité de matière réellement présente.

5. Un échantillon de matière a une masse de 18 g18\ \mathrm{g} et contient 0,50 mol0{,}50\ \mathrm{mol}. Quelle est sa masse molaire ?

9,0 g⋅mol−19{,}0\ \mathrm{g \cdot mol}^{-1}
18,5 g⋅mol−118{,}5\ \mathrm{g \cdot mol}^{-1}
36 g⋅mol−136\ \mathrm{g \cdot mol}^{-1}
0,028 g⋅mol−10{,}028\ \mathrm{g \cdot mol}^{-1}

$$36\ \mathrm{g \cdot mol}^{-1}$$

Explication

La formule M(X)=m(X)n(X)M(X)=\frac{m(X)}{n(X)} conduit à M=180,50=36 g⋅mol−1M=\frac{18}{0{,}50}=36\ \mathrm{g \cdot mol}^{-1}. La relation inverse m/Mm/M permettrait de calculer une quantité de matière, pas une masse molaire.

6. Comment calcule-t-on la masse molaire d’une entité polyatomique comme C4H8O2\mathrm{C_4H_8O_2} ?

En utilisant la masse molaire de l’atome le plus abondant
En additionnant les contributions de ses quatre éléments atomiques
En multipliant la masse molaire du carbone par la formule entière
En divisant la masse totale de la formule par deux atomes

En additionnant les contributions de ses quatre éléments atomiques

Explication

La masse molaire d’une espèce polyatomique s’obtient en additionnant les masses molaires de tous les atomes indiqués par la formule. Pour C4H8O2\mathrm{C_4H_8O_2}, il faut donc prendre en compte quatre carbones, huit hydrogènes et deux oxygènes.

7. Que représente le volume molaire d’une espèce chimique ?

Le volume total d’un échantillon choisi au laboratoire
Le nombre de moles contenues dans un litre d’échantillon
Le volume occupé par une mole de cette espèce
La masse correspondant à une mole de cette espèce

Le volume occupé par une mole de cette espèce

Explication

Le volume molaire est le volume occupé par une mole et s’exprime en L⋅mol−1\mathrm{L \cdot mol}^{-1}. Le volume VV d’un échantillon quelconque dépend de la quantité de matière présente.

8. Un gaz occupe un volume de 48 L48\ \mathrm{L} lorsque son volume molaire vaut 24 L⋅mol−124\ \mathrm{L \cdot mol}^{-1}. Quelle est sa quantité de matière ?

1 152 mol1\,152\ \mathrm{mol}
2,0 mol2{,}0\ \mathrm{mol}
0,50 mol0{,}50\ \mathrm{mol}
72 mol72\ \mathrm{mol}

$$2{,}0\ \mathrm{mol}$$

Explication

La relation n(X)=V(X)Vm(X)n(X)=\frac{V(X)}{V_m(X)} donne n=4824=2,0 moln=\frac{48}{24}=2{,}0\ \mathrm{mol}. Il faut diviser le volume du gaz par le volume occupé par une mole dans les mêmes conditions.

9. De quels paramètres dépend le volume molaire d’un gaz parfait ?

De la température et de la pression
Du nombre de molécules et de la masse molaire
De la couleur du gaz et de son état d’agitation
De la nature chimique et de la masse du gaz

De la température et de la pression

Explication

Pour un gaz parfait, le volume molaire est indépendant de la nature du gaz et dépend de la température et de la pression. La composition chimique n’est donc pas le paramètre déterminant dans ce modèle.

10. Comment se définit la masse volumique d’une espèce chimique X ?

Comme la quantité de matière divisée par son volume
Comme le quotient de son volume par sa masse
Comme le produit de sa masse par son volume
Comme le quotient de sa masse par son volume

Comme le quotient de sa masse par son volume

Explication

La masse volumique compare la masse d’une espèce à l’espace qu’elle occupe, selon le rapport ρ(X)=m(X)V(X)\rho(X)=\frac{m(X)}{V(X)}. Le volume spécifique n’est pas défini par ce rapport dans ce cadre.

11. Un échantillon possède une masse de 18 g18\,\text{g} et un volume de 6 mL6\,\text{mL}. Quelle est sa masse volumique ?

3 g⋅mL−13\,\text{g·mL}^{-1}
0,33 g⋅mL−10{,}33\,\text{g·mL}^{-1}
108 g⋅mL−1108\,\text{g·mL}^{-1}
12 g⋅mL−112\,\text{g·mL}^{-1}

$$3\,\text{g·mL}^{-1}$$

Explication

La masse volumique se calcule par ρ=mV=186=3 g⋅mL−1\rho=\frac{m}{V}=\frac{18}{6}=3\,\text{g·mL}^{-1}. Le quotient inverse donnerait une grandeur différente et ne correspond pas à la définition demandée.

12. Une espèce a une masse volumique de 2,0 g⋅mL−12{,}0\,\text{g·mL}^{-1}, un volume de 15 mL15\,\text{mL} et une masse molaire de 60 g⋅mol−160\,\text{g·mol}^{-1}. Quelle quantité de matière contient-elle ?

0,25 mol0{,}25\,\text{mol}
0,50 mol0{,}50\,\text{mol}
450 mol450\,\text{mol}
7,5 mol7{,}5\,\text{mol}

$$0{,}50\,\text{mol}$$

Explication

On utilise n=ρ×VM=2,0×1560=0,50 moln=\frac{\rho\times V}{M}=\frac{2{,}0\times15}{60}=0{,}50\,\text{mol}. La masse obtenue par ρV\rho V doit ensuite être divisée par la masse molaire.

13. Que représente la concentration en masse d’un soluté X ?

La masse de solution obtenue par mole de X
La masse de X dissoute par litre de solution
La quantité de matière de X dissoute par litre de solution
Le volume de X ajouté par litre de solvant

La masse de X dissoute par litre de solution

Explication

La concentration en masse indique combien de grammes de soluté sont présents dans un litre de solution et s’exprime en g·L⁻¹. La quantité de matière par litre correspond à la concentration en quantité de matière.

14. Une solution contient 5,0 g5{,}0\,\text{g} de soluté dans 0,250 L0{,}250\,\text{L} de solution. Quelle est sa concentration en masse ?

0,050 g⋅L−10{,}050\,\text{g·L}^{-1}
1,25 g⋅L−11{,}25\,\text{g·L}^{-1}
50 g⋅L−150\,\text{g·L}^{-1}
20 g⋅L−120\,\text{g·L}^{-1}

$$20\,\text{g·L}^{-1}$$

Explication

La concentration en masse vaut Cm=mVsolution=5,00,250=20 g⋅L−1C_m=\frac{m}{V_{solution}}=\frac{5{,}0}{0{,}250}=20\,\text{g·L}^{-1}. Il faut utiliser la masse du soluté et le volume final de la solution.

15. Quelle grandeur exprime la concentration en quantité de matière d’un soluté ?

La masse molaire du soluté par litre de solution
Le volume de solvant utilisé par mole de soluté
La masse de soluté dissoute par litre de solution
La quantité de matière dissoute par litre de solution

La quantité de matière dissoute par litre de solution

Explication

La concentration en quantité de matière mesure la quantité de matière de soluté par litre de solution et s’exprime en mol·L⁻¹. La masse par litre décrit plutôt la concentration en masse.

16. Une solution a une concentration de 0,40 mol⋅L−10{,}40\,\text{mol·L}^{-1} et un volume de 0,300 L0{,}300\,\text{L}. Quelle quantité de matière de soluté contient-elle ?

0,12 mol0{,}12\,\text{mol}
0,004 mol0{,}004\,\text{mol}
0,70 mol0{,}70\,\text{mol}
1,33 mol1{,}33\,\text{mol}

$$0{,}12\,\text{mol}$$

Explication

La quantité de matière se calcule par n=C×V=0,40×0,300=0,12 moln=C\times V=0{,}40\times0{,}300=0{,}12\,\text{mol}. La division par le volume serait contraire à la relation entre concentration et quantité de matière.

17. Quelle distinction caractérise une dissolution par rapport à une dilution ?

La dissolution retire du soluté, tandis que la dilution réduit le volume de solution
La dissolution ajoute un solvant, tandis que la dilution introduit une masse de soluté
La dissolution diminue une concentration, tandis que la dilution forme un nouveau soluté
La dissolution ajoute un soluté, tandis que la dilution diminue une concentration par ajout de solvant

La dissolution ajoute un soluté, tandis que la dilution diminue une concentration par ajout de solvant

Explication

Lors d’une dissolution, on introduit un soluté dans un liquide pour former une solution. Lors d’une dilution, on ajoute du solvant à une solution déjà préparée afin d’en diminuer la concentration.

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Qu'est-ce qu'une mole en chimie ?

Un paquet contenant exactement 6,02214076 × 10²³ entités chimiques.

Quelle est la valeur approchée de la constante d’Avogadro Nₐ ?

6,02 × 10²³ mol⁻¹.

Quelle formule relie la quantité de matière n au nombre d’entités N ?

n=NNAn = \frac{N}{N_A}.

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