QCM : Identification des espèces chimiques — 23 questions

Questions et réponses du QCM

1. Dans l’expérience de Lavoisier, quel gaz réagit avec le mercure et disparaît au cours de la transformation ?

L’argon, présent en faible proportion
Le diazote, de formule N₂
Le dioxygène, de formule O₂
La vapeur d’eau, présente dans l’air

Le dioxygène, de formule O₂

Explication

Le dioxygène réagit avec le mercure et n’est plus présent sous sa forme initiale à la fin de l’expérience. Le diazote constitue le principal gaz restant, tandis que l’argon et la vapeur d’eau ne sont pas les réactifs concernés.

2. Quel gaz reste présent à la fin de l’expérience de transformation de l’air et constitue la plus grande partie de l’air ?

L’oxyde de mercure, formé pendant la réaction
Le dioxygène, de formule O₂
Le dioxyde de carbone, présent en faible proportion
Le diazote, de formule N₂

Le diazote, de formule N₂

Explication

Le diazote ne réagit pas dans cette expérience et reste donc présent; il est aussi le gaz le plus abondant de l’air. Le dioxygène réagit avec le mercure, alors que le dioxyde de carbone est minoritaire et que l’oxyde de mercure est un produit formé.

3. Quelle équation représente correctement la transformation du dioxygène avec le mercure ?

2O2+Hg⟶2HgO2O_2 + Hg \longrightarrow 2HgO
2HgO⟶O2+2Hg2HgO \longrightarrow O_2 + 2Hg
O2+HgO⟶2HgO_2 + HgO \longrightarrow 2Hg
O2+2Hg⟶2HgOO_2 + 2Hg \longrightarrow 2HgO

$$O_2 + 2Hg \longrightarrow 2HgO$$

Explication

La réaction équilibrée forme de l’oxyde de mercure selon O2+2Hg⟶2HgOO_2 + 2Hg \longrightarrow 2HgO. Les autres équations modifient les coefficients, les réactifs ou le sens de la transformation.

4. Quelle répartition décrit approximativement la composition actuelle de l’air ?

Environ 21 % de dioxygène, 78 % de diazote et 1 % d’autres gaz
Environ 21 % de diazote, 78 % d’autres gaz et 1 % de dioxygène
Environ 50 % de dioxygène, 49 % de diazote et 1 % d’autres gaz
Environ 78 % de dioxygène, 21 % de diazote et 1 % d’autres gaz

Environ 21 % de dioxygène, 78 % de diazote et 1 % d’autres gaz

Explication

L’air contient approximativement 21 % de dioxygène, 78 % de diazote et 1 % d’autres gaz. Inverser les proportions du dioxygène et du diazote conduit à une composition incompatible avec celle de l’air.

5. Comment définit-on la masse volumique d’un échantillon ?

Comme le rapport de sa masse sur son volume
Comme la différence entre sa masse et son volume
Comme la comparaison de sa masse avec celle de l’eau
Comme le rapport de son volume sur sa masse

Comme le rapport de sa masse sur son volume

Explication

La masse volumique exprime le rapport entre la masse d’un échantillon et le volume qu’il occupe. La comparaison avec l’eau correspond plutôt à la définition de la densité, qui est un nombre sans unité.

6. Un échantillon possède une masse m=240 gm=240\,\text{g} et un volume V=80 cm3V=80\,\text{cm}^3. Quelle relation permet de calculer sa masse volumique ?

ρ=m×V\rho=m\times V
ρ=m+V\rho=m+V
ρ=Vm\rho=\frac{V}{m}
ρ=mV\rho=\frac{m}{V}

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

Explication

La masse volumique se calcule en divisant la masse par le volume, selon ρ=mV\rho=\frac{m}{V}. Diviser le volume par la masse ou effectuer une multiplication ne correspond pas à la définition de cette grandeur.

7. Quelle démarche permet de déterminer expérimentalement la masse volumique d’un solide de forme irrégulière ?

Mesurer sa masse avec une balance, puis utiliser directement cette valeur comme masse volumique
Observer sa forme, choisir un matériau probable, puis lui attribuer la masse volumique correspondante
Mesurer sa masse, déterminer son volume par déplacement d’eau, puis calculer le rapport masse-volume
Mesurer son volume, estimer sa masse, puis comparer les deux valeurs à la masse de l’eau

Mesurer sa masse, déterminer son volume par déplacement d’eau, puis calculer le rapport masse-volume

Explication

La démarche consiste à mesurer la masse, à déterminer le volume par déplacement d’eau, puis à calculer ρ=mV\rho=\frac{m}{V}. Une masse mesurée seule ou une estimation fondée sur l’apparence ne suffit pas pour obtenir une masse volumique.

8. Quelle caractéristique permet de distinguer la fusion d’un corps pur de celle d’un mélange ?

Un corps pur présente un palier à température constante, tandis qu’un mélange n’en présente pas
Un corps pur change d’état à plusieurs températures, tandis qu’un mélange change d’état à une température fixe
Un corps pur et un mélange présentent tous deux un palier, mais à des températures différentes
Un mélange présente un palier à température constante, tandis qu’un corps pur se réchauffe sans interruption

Un corps pur présente un palier à température constante, tandis qu’un mélange n’en présente pas

Explication

Lors du changement d’état d’un corps pur, la température reste constante pendant un certain temps, ce qui crée un palier. Un mélange ne présente pas ce palier à température constante, car son changement d’état s’effectue sur un intervalle de températures.

9. À quelle température fond l’eau pure dans les conditions usuelles ?

À -18 °C
À 0 °C
À 21 °C
À 100 °C

À 0 °C

Explication

La température de fusion de l’eau pure est de 0 °C. La valeur de 100 °C correspond à son ébullition dans les conditions usuelles, tandis que les autres températures ne caractérisent pas sa fusion.

10. Pourquoi sale-t-on les routes lorsque la température est proche de 0 °C ?

Parce que le sel augmente la température de fusion de l’eau et accélère la solidification
Parce que le sel réchauffe les routes jusqu’à la température de fusion de l’eau
Parce que le sel diminue la température de fusion de l’eau et limite la formation de glace
Parce que le sel transforme directement la glace en eau sans modifier la température de fusion

Parce que le sel diminue la température de fusion de l’eau et limite la formation de glace

Explication

L’ajout de sel abaisse la température de fusion de l’eau, ce qui rend la formation de glace plus difficile sur les sols froids. Le sel n’agit pas en chauffant la route ni en augmentant la température de fusion.

11. Sur quel principe la chromatographie sur couche mince sépare-t-elle les espèces chimiques ?

Sur leur couleur avant la migration
Sur leur température de fusion dans la plaque
Sur leur vitesse de migration sur une plaque
Sur leur masse volumique dans le solvant

Sur leur vitesse de migration sur une plaque

Explication

Cette méthode distingue les espèces selon la vitesse à laquelle elles migrent sur la plaque. La couleur ou la masse volumique peuvent influencer l’observation, mais ne constituent pas le principe défini ici.

12. Quelles espèces chimiques sont révélées par la chromatographie du colorant industriel vert ?

E100 et E133
E104 et E133
E100 et E104
E100, E104 et E133

E104 et E133

Explication

L’analyse du colorant industriel vert révèle la présence de E104 et de E133. E100 correspond à la curcumine et n’est pas inclus dans la composition indiquée pour ce colorant vert.

13. Quelle association entre les codes de colorants et leurs noms est correcte ?

E100 désigne le jaune de quinoléine et E104 la curcumine
E100 désigne le vert industriel et E104 le bleu
E100 désigne le bleu et E104 la curcumine
E100 désigne la curcumine et E104 le jaune de quinoléine

E100 désigne la curcumine et E104 le jaune de quinoléine

Explication

Le code E100 correspond à la curcumine, également appelée diféruloyl-méthane, tandis qu'E104 correspond au jaune de quinoléine. La confusion entre ces deux codes inverse leurs désignations.

14. Comment définir la solubilité d’une espèce chimique dans un solvant donné ?

La masse maximale dissoute dans un volume donné à une température donnée
Le volume maximal de solvant nécessaire pour dissoudre une masse choisie
La masse minimale nécessaire pour obtenir des cristaux après refroidissement
La masse totale introduite dans un volume donné avant toute agitation

La masse maximale dissoute dans un volume donné à une température donnée

Explication

La solubilité est la masse maximale qu’un volume donné de solvant peut dissoudre à une température donnée. La masse introduite peut dépasser cette valeur, auquel cas une partie peut rester sous forme solide.

15. Quand une solution est-elle considérée comme saturée après agitation ?

Quand la température augmente et accélère la dissolution de l’espèce
Quand la masse introduite dépasse la masse maximale dissolvable et que des cristaux subsistent
Quand le solvant contient une masse dissoute inférieure à sa capacité maximale
Quand toute la masse introduite disparaît rapidement dans le solvant

Quand la masse introduite dépasse la masse maximale dissolvable et que des cristaux subsistent

Explication

Une solution est saturée lorsque la masse introduite dépasse la quantité maximale dissolvable à la température considérée, avec des cristaux qui restent après agitation. La disparition complète du solide indique au contraire que la capacité de dissolution n’est pas dépassée.

16. À 20 °C, quelle masse maximale de chlorure de sodium peut être dissoute dans 100 mL d’eau ?

36 g
50 g
3,6 g
360 g

36 g

Explication

La solubilité vaut 360 g·L⁻¹, ce qui correspond à 36 g pour 0,100 L d’eau. Une masse de 50 g dépasse cette capacité et conduit donc à une saturation avec des cristaux résiduels.

17. Quel état physique présente chaque espèce à 20 °C dans la liste considérée ?

Le méthane est solide et le sel est liquide
Le méthane est gazeux et le sel est solide
Le méthane est gazeux et le sel est liquide
Le méthane est liquide et le sel est gazeux

Le méthane est gazeux et le sel est solide

Explication

À 20 °C, le méthane est gazeux tandis que le sel est solide; l’éthanol, le cyclohexane, l’eau et l’acétone sont liquides. La confusion fréquente consiste à attribuer au sel un état liquide ou gazeux à cette température.

18. À 120 °C, quels états physiques présentent l’eau et le sel ?

L’eau est gazeuse et le sel est solide
L’eau est liquide et le sel est gazeux
L’eau est solide et le sel est liquide
L’eau est gazeuse et le sel est liquide

L’eau est gazeuse et le sel est solide

Explication

À 120 °C, l’eau est gazeuse alors que le sel reste solide. L’augmentation de température ne conduit donc pas, dans la situation donnée, à attribuer au sel l’état liquide ou gazeux.

19. Quelle expression permet de calculer la densité d’un corps à partir de sa masse volumique et de celle de l’eau ?

dcorps=ρcorps×ρeaud_{corps}=\rho_{corps}\times\rho_{eau}
dcorps=ρcorps−ρeaud_{corps}=\rho_{corps}-\rho_{eau}
dcorps=ρcorpsρeaud_{corps}=\frac{\rho_{corps}}{\rho_{eau}}
dcorps=ρeauρcorpsd_{corps}=\frac{\rho_{eau}}{\rho_{corps}}

$$d_{corps}=\frac{\rho_{corps}}{\rho_{eau}}$$

Explication

La densité compare la masse volumique du corps à celle de l’eau par un rapport. Elle est donc sans unité, contrairement à la masse volumique, qui s’exprime avec une unité.

20. Parmi ces liquides, lequel est plus dense que l’eau ?

L’eau salée, de densité 1,025
L’éthanol, de densité 0,790
L’éther, de densité 0,71
Un liquide de densité 0,95

L’eau salée, de densité 1,025

Explication

Une densité supérieure à 1 indique qu’un liquide est plus dense que l’eau : c’est le cas de l’eau salée avec une densité de 1,025. L’éthanol et l’éther ont des densités inférieures à 1 et sont donc moins denses.

21. Une expérience utilise une masse d’air de 0,6 g et un volume de 480 mL. Quelle masse volumique expérimentale obtient-on ?

0,80 g·L⁻¹
1,20 g·L⁻¹
1,25 g·L⁻¹
2,88 g·L⁻¹

1,25 g·L⁻¹

Explication

La conversion de 480 mL en 0,480 L puis le calcul du rapport masse-volume donnent ρ=0,60,480=1,25 g⋅L−1\rho=\frac{0,6}{0,480}=1,25\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}. La valeur de référence moyenne de l’air est proche de 1,2 g·L⁻¹, ce qui explique la distinction entre les deux résultats.

22. Quelle est la masse volumique moyenne de l’air à 20 °C et à 1 013 hPa, exprimée en unités usuelles de laboratoire ?

1,2 kg·L⁻¹
12 g·L⁻¹
0,12 g·L⁻¹
1,2 g·L⁻¹

1,2 g·L⁻¹

Explication

Dans ces conditions, la masse volumique moyenne de l’air vaut 1,2 kg·m⁻³, ce qui est équivalent à 1,2 g·L⁻¹. La valeur 1,2 kg·L⁻¹ ne correspond pas à cette conversion et serait beaucoup trop élevée.

23. Quelle expression définit l’erreur relative entre une valeur approchée et une valeur théorique ?

δr=∣valeur approcheˊe−valeur theˊorique∣∣valeur theˊorique∣\delta_r=\frac{|valeur\ approchée-valeur\ théorique|}{|valeur\ théorique|}
δr=∣valeur theˊorique∣∣valeur approcheˊe−valeur theˊorique∣\delta_r=\frac{|valeur\ théorique|}{|valeur\ approchée-valeur\ théorique|}
δr=∣valeur approcheˊe∣∣valeur theˊorique∣\delta_r=\frac{|valeur\ approchée|}{|valeur\ théorique|}
δr=∣valeur approcheˊe−valeur theˊorique∣\delta_r=|valeur\ approchée-valeur\ théorique|

$$\delta_r=\frac{|valeur\ approchée-valeur\ théorique|}{|valeur\ théorique|}$$

Explication

L’erreur relative compare l’écart absolu entre les deux valeurs à la valeur théorique, selon la formule indiquée, et vaut environ 8,3 % pour les mesures étudiées. L’écart absolu seul ne tient pas compte de l’échelle de la valeur théorique.

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Quelle est la formule chimique du dioxygène qui disparaît dans l'expérience de Lavoisier ?

La formule chimique du dioxygène est O₂.

Quel gaz reste présent à la fin de l'expérience de Lavoisier et est le plus abondant dans l'air ?

Le diazote, de formule N₂, reste présent et est le plus abondant.

Quelle est l'équation chimique de la transformation du dioxygène avec le mercure ?

O2+2Hg⟶2HgOO_2 + 2Hg \longrightarrow 2HgO

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