QCM : La mole et les concentrations — 12 questions

Questions et réponses du QCM

1. Combien d’entités de matière contient une mole selon la constante d’Avogadro ?

Environ 6,02×10236,02 \times 10^{23} entités
Environ 1,00×10231,00 \times 10^{23} entités
Environ 6,02×10−236,02 \times 10^{-23} entités
Environ 9,81×10239,81 \times 10^{23} entités

Environ $$6,02 \times 10^{23}$$ entités

Explication

Une mole correspond à environ 6,02×10236,02 \times 10^{23} entités, valeur définie par la constante d’Avogadro. La valeur 6,02×10−236,02 \times 10^{-23} correspondrait à une très petite quantité et ne représente pas le nombre d’entités d’une mole.

2. Un échantillon contient 0,50 mol0,50\ \mathrm{mol} de molécules ; quelle expression donne correctement son nombre de molécules ?

N=0,50 mol×NAN = 0,50\ \mathrm{mol} \times N_A
N=0,50×NAN = 0,50 \times N_A
N=NA0,50N = \frac{N_A}{0,50}
N=0,50+NAN = 0,50 + N_A

$$N = 0,50 \times N_A$$

Explication

Le nombre d’entités se calcule avec N=n×NAN = n \times N_A ; ici, il vaut donc 0,50×NA0,50 \times N_A et il est sans unité. L’écriture avec « mol » dans le résultat confond la quantité de matière nn avec le nombre d’entités NN.

3. Un échantillon contient 2,0 mol2,0\ \mathrm{mol} d’une substance de masse molaire 18 g⋅mol−118\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}} ; quelle est sa masse ?

20 g20\ \mathrm{g}
9,0 g9,0\ \mathrm{g}
0,11 g0,11\ \mathrm{g}
36 g36\ \mathrm{g}

$$36\ \mathrm{g}$$

Explication

La relation m=n×Mm = n \times M donne ici m=2,0×18=36 gm = 2,0 \times 18 = 36\ \mathrm{g}. La masse s’exprime en grammes, tandis que la masse molaire conserve l’unité g⋅mol−1\mathrm{g\cdot mol^{-1}}.

4. Quelle unité convient à la masse molaire dans la relation m=n×Mm = n \times M lorsque la masse est exprimée en grammes et la quantité de matière en moles ?

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

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

Explication

Pour que n×Mn \times M fournisse une masse en grammes, MM doit s’exprimer en g⋅mol−1\mathrm{g\cdot mol^{-1}}. L’unité g\mathrm{g} correspond à la masse de l’échantillon, et non à sa masse molaire.

5. Une solution contient 5,0 g5,0\ \mathrm{g} de soluté dans 2,0 L2,0\ \mathrm{L} de solution ; quelle est sa concentration en masse ?

7,0 g⋅L−17,0\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}
0,40 g⋅L−10,40\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}
2,5 g⋅L−12,5\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}
10 g⋅L−110\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}

$$2,5\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}$$

Explication

La concentration en masse est donnée par Cm=msoluteˊVsolutionC_m = \frac{m_{soluté}}{V_{solution}}, donc Cm=5,02,0=2,5 g⋅L−1C_m = \frac{5,0}{2,0} = 2,5\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}. La multiplication de la masse par le volume ne correspond pas à cette définition.

6. Une solution a une concentration en masse de 12 g⋅L−112\ \mathrm{g\cdot L^{-1}} et un volume de 0,50 L0,50\ \mathrm{L} ; quelle masse de soluté contient-elle ?

24 g24\ \mathrm{g}
0,042 g0,042\ \mathrm{g}
6,0 g6,0\ \mathrm{g}
12,5 g12,5\ \mathrm{g}

$$6,0\ \mathrm{g}$$

Explication

La masse de soluté se calcule avec msoluteˊ=Cm×Vsolutionm_{soluté} = C_m \times V_{solution}, soit 12×0,50=6,0 g12 \times 0,50 = 6,0\ \mathrm{g}. Diviser la concentration par le volume donnerait une grandeur qui ne correspond pas à la masse recherchée.

7. Quelle grandeur représente la concentration molaire d’une solution ?

La quantité de matière de solution par masse de soluté
Le volume de solvant par quantité de matière dissoute
La masse de soluté par volume de solution
La quantité de matière de soluté par volume de solution

La quantité de matière de soluté par volume de solution

Explication

La concentration molaire rapporte la quantité de matière du soluté au volume total de la solution, en mol·L⁻¹. La masse de soluté par volume correspond à la concentration en masse, et non à la concentration molaire.

8. Quel volume de solution faut-il préparer pour obtenir 0,50 mol0{,}50\ \text{mol} de soluté dans une solution de concentration 2,0 mol⋅L−12{,}0\ \text{mol·L}^{-1} ?

0,25 L0{,}25\ \text{L}
4,0 L4{,}0\ \text{L}
2,5 L2{,}5\ \text{L}
1,0 L1{,}0\ \text{L}

$$0{,}25\ \text{L}$$

Explication

La relation Vsolution=nsoluteˊCV_{solution}=\frac{n_{soluté}}{C} donne V=0,502,0=0,25 LV=\frac{0{,}50}{2{,}0}=0{,}25\ \text{L}. La valeur 1,0 L1{,}0\ \text{L} résulterait d’un calcul ne divisant pas correctement la quantité de matière par la concentration.

9. Que se produit-il lors de la dilution d’une solution ?

La concentration reste constante tandis que la quantité de matière du soluté diminue
La concentration diminue tandis que la quantité de matière du soluté reste constante
La concentration augmente tandis que la quantité de matière du soluté reste constante
La concentration diminue tandis que la quantité de matière du soluté augmente

La concentration diminue tandis que la quantité de matière du soluté reste constante

Explication

Ajouter du solvant augmente le volume de la solution et diminue donc sa concentration, sans modifier la quantité de matière de soluté présente. Une augmentation de cette quantité nécessiterait un ajout de soluté, ce qui n’est pas le principe de la dilution.

10. Une solution mère de concentration 2,0 mol⋅L−12{,}0\ \text{mol·L}^{-1} est prélevée à hauteur de 10 mL10\ \text{mL} puis complétée à 50 mL50\ \text{mL}. Quelle est la concentration de la solution fille ?

4,0 mol⋅L−14{,}0\ \text{mol·L}^{-1}
100 mol⋅L−1100\ \text{mol·L}^{-1}
0,040 mol⋅L−10{,}040\ \text{mol·L}^{-1}
0,40 mol⋅L−10{,}40\ \text{mol·L}^{-1}

$$0{,}40\ \text{mol·L}^{-1}$$

Explication

La conservation de la quantité de matière impose CmeˋreVpreˊleveˊ=CfilleVfilleC_{mère}V_{prélevé}=C_{fille}V_{fille}, donc Cfille=2,0×1050=0,40 mol⋅L−1C_{fille}=\frac{2{,}0\times10}{50}=0{,}40\ \text{mol·L}^{-1}. La valeur 4,0 mol⋅L−14{,}0\ \text{mol·L}^{-1} inverse les volumes et conduirait à une solution fille plus concentrée que la solution mère.

11. Quelle relation permet de calculer la concentration en ions oxonium à partir du pH ?

[H3O+]=pH2[H_3O^+]=pH^2
[H3O+]=pH10[H_3O^+]=\frac{pH}{10}
[H3O+]=10−pH[H_3O^+]=10^{-pH}
[H3O+]=10pH[H_3O^+]=10^{pH}

$$[H_3O^+]=10^{-pH}$$

Explication

La concentration en ions oxonium, notés H3O+H_3O^+, est reliée au pH par la relation logarithmique [H3O+]=10−pH[H_3O^+]=10^{-pH}. L’expression 10pH10^{pH} inverse l’effet du pH et ne donne pas la concentration oxonium attendue.

12. Quelle est la concentration en ions oxonium d’une solution dont le pH vaut 33 ?

1,0×10−3 mol⋅L−11{,}0\times10^{-3}\ \text{mol·L}^{-1}
3,0×10−1 mol⋅L−13{,}0\times10^{-1}\ \text{mol·L}^{-1}
9,0×10−3 mol⋅L−19{,}0\times10^{-3}\ \text{mol·L}^{-1}
1,0×103 mol⋅L−11{,}0\times10^{3}\ \text{mol·L}^{-1}

$$1{,}0\times10^{-3}\ \text{mol·L}^{-1}$$

Explication

En appliquant [H3O+]=10−pH[H_3O^+]=10^{-pH} avec pH=3pH=3, on obtient [H3O+]=10−3 mol⋅L−1[H_3O^+]=10^{-3}\ \text{mol·L}^{-1}. La valeur 3,0×10−1 mol⋅L−13{,}0\times10^{-1}\ \text{mol·L}^{-1} confond le nombre du pH avec la concentration recherchée.

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Qu'est-ce qu'une mole contient en nombre d'entités ?

Une mole contient 6,02×10236,02 \times 10^{23} entités.

Quelle constante représente le nombre d'entités dans une mole ?

La constante d’Avogadro NAN_A représente ce nombre.

Quelle est la formule pour calculer le nombre d’entités chimiques ?

N=n×NAN = n \times N_A calcule le nombre d’entités.

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