QCM : Les métaux et leur masse volumique — 15 questions

Questions et réponses du QCM

1. Comment définit-on la corrosion d’un métal ?

Une augmentation de masse causée par un refroidissement rapide
Une altération due à une réaction chimique avec le dioxygène de l’air
Une perte d’éclat produite par le simple polissage de sa surface
Une déformation provoquée par une pression mécanique importante

Une altération due à une réaction chimique avec le dioxygène de l’air

Explication

La corrosion est l’altération d’un métal résultant d’une réaction chimique avec le dioxygène de l’air. Une pression, un refroidissement ou un polissage peuvent modifier un objet sans constituer une corrosion.

2. Parmi les métaux présentés, lequel est attiré par un aimant, ainsi que les alliages à base de fer comme l’acier ?

L’argent
Le cuivre
Le fer
L’aluminium

Le fer

Explication

Parmi les métaux présentés, le fer est attiré par un aimant, tout comme les alliages à base de fer tels que l’acier. Le cuivre, l’aluminium et l’argent ne présentent pas ce comportement dans cette classification.

3. Un objet a une masse de 1975 g1975\ \text{g} et un volume de 250 cm3250\ \text{cm}^3. Quel métal correspond à sa masse volumique ?

Le fer, car sa masse volumique est de 7,9 g/cm37{,}9\ \text{g/cm}^3
L’aluminium, car sa masse volumique est de 2,7 g/cm32{,}7\ \text{g/cm}^3
Le cuivre, car sa masse volumique est de 8,9 g/cm38{,}9\ \text{g/cm}^3
Le zinc, car sa masse volumique est de 7,1 g/cm37{,}1\ \text{g/cm}^3

Le fer, car sa masse volumique est de $$7{,}9\ \text{g/cm}^3$$

Explication

Le calcul donne ρ=1975250=7,9 g/cm3\rho=\frac{1975}{250}=7{,}9\ \text{g/cm}^3, valeur correspondant au fer. Le cuivre et le zinc ont des valeurs proches, mais elles ne correspondent pas à ce quotient.

4. Quelle méthode permet de distinguer particulièrement le fer et les alliages à base de fer de plusieurs autres métaux présentés ?

Comparer uniquement leur éclat après polissage
Vérifier leur attraction par un aimant
Observer leur couleur à distance
Mesurer leur masse sans connaître leur volume

Vérifier leur attraction par un aimant

Explication

Le comportement face à un aimant distingue particulièrement le fer et les alliages à base de fer. La couleur et la masse volumique peuvent être communes à plusieurs métaux et sont donc moins discriminantes dans ce cas.

5. Que peut-il arriver à un métal placé au contact de l’air ?

Il peut s’oxyder plus ou moins, ternir ou changer de couleur
Il devient systématiquement attiré par un aimant après oxydation
Il conserve nécessairement son aspect initial malgré son exposition
Il se transforme rapidement en un matériau transparent et fragile

Il peut s’oxyder plus ou moins, ternir ou changer de couleur

Explication

Au contact de l’air, les métaux peuvent s’oxyder à des degrés différents, ce qui peut les faire ternir ou changer de couleur. L’exposition à l’air ne rend pas un métal magnétique et ne le transforme pas en matériau transparent.

6. Un objet a une masse de 54 g54\ \text{g} et un volume de 20 cm320\ \text{cm}^3. Quelle est sa masse volumique ?

74 g/cm374\ \text{g/cm}^3
0,37 g/cm30{,}37\ \text{g/cm}^3
34 g/cm334\ \text{g/cm}^3
2,7 g/cm32{,}7\ \text{g/cm}^3

$$2{,}7\ \text{g/cm}^3$$

Explication

La masse volumique se calcule par ρ=mV=5420=2,7 g/cm3\rho=\frac{m}{V}=\frac{54}{20}=2{,}7\ \text{g/cm}^3. Le quotient inversé, V/mV/m, donnerait une grandeur différente et ne correspond pas à la définition de la masse volumique.

7. Pour déterminer la masse volumique d’un objet solide par immersion, dans quel ordre réalise-t-on les opérations principales ?

Mesurer la masse avec une balance, mesurer le volume par déplacement de liquide, puis calculer le rapport de la masse sur le volume
Mesurer le volume avec une balance, mesurer la masse par déplacement de liquide, puis calculer la somme des deux mesures
Calculer le rapport du volume sur la masse, mesurer la masse avec une balance, puis relever le volume du liquide
Relever le volume final du liquide, peser le récipient, puis soustraire le volume de l’objet de sa masse

Mesurer la masse avec une balance, mesurer le volume par déplacement de liquide, puis calculer le rapport de la masse sur le volume

Explication

La masse se mesure avec une balance, tandis que le volume se détermine par déplacement de liquide avant d’appliquer le rapport masse sur volume. Confondre les instruments attribuerait à la balance la mesure du volume, ce qui n’est pas son rôle.

8. Un liquide occupe initialement V1=40 mLV_1=40\ \text{mL}, puis V2=65 mLV_2=65\ \text{mL} après immersion d’un objet : quel est le volume de l’objet ?

25 mL25\ \text{mL}
105 mL105\ \text{mL}
40 mL40\ \text{mL}
65 mL65\ \text{mL}

$$25\ \text{mL}$$

Explication

Le volume de l’objet immergé correspond à l’augmentation du volume du liquide, donc Vobjet=V2−V1=65−40=25 mLV_{objet}=V_2-V_1=65-40=25\ \text{mL}. La valeur V2V_2 représente le volume total mesuré après immersion, et non le volume de l’objet seul.

9. Un matériau poli conduit bien l’électricité et la chaleur tout en présentant un éclat brillant ; quelle conclusion est la plus cohérente ?

Ce comportement correspond surtout à un matériau dépourvu d’éclat
Ce comportement indique plutôt un matériau isolant
Ces propriétés sont caractéristiques communes des métaux
Ces propriétés prouvent qu’il s’agit d’un matériau transparent

Ces propriétés sont caractéristiques communes des métaux

Explication

L’éclat après polissage et la bonne conduction électrique et thermique sont des propriétés communes des métaux. Un isolant, par définition, ne conduit pas efficacement l’électricité.

10. Pour des échantillons métalliques de volume égal à 1 cm31\ \text{cm}^3, quel métal possède la masse la plus élevée ?

L’or, avec une masse de 19,3 g19{,}3\ \text{g}
L’argent, avec une masse de 10,5 g10{,}5\ \text{g}
Le fer, avec une masse de 7,9 g7{,}9\ \text{g}
Le cuivre, avec une masse de 8,9 g8{,}9\ \text{g}

L’or, avec une masse de $$19{,}3\ \text{g}$$

Explication

À volume égal, l’or possède la plus grande masse parmi les métaux indiqués, avec 19,3 g19{,}3\ \text{g} pour 1 cm31\ \text{cm}^3. L’argent est plus lourd que le cuivre et le fer, mais sa masse reste inférieure à celle de l’or.

11. Quelle définition décrit correctement un alliage ?

Une substance constituée d’un seul métal dont la masse varie avec le volume
Un mélange de plusieurs liquides dont la masse volumique est identique
Un mélange d’un métal avec un ou plusieurs corps purs métalliques ou non métalliques
Un objet métallique dont le volume est obtenu par déplacement de liquide

Un mélange d’un métal avec un ou plusieurs corps purs métalliques ou non métalliques

Explication

Un alliage associe un métal à un ou plusieurs autres corps purs, qui peuvent être métalliques ou non métalliques. Une substance formée d’un seul métal ne correspond pas à cette définition, même si elle peut être caractérisée par une masse volumique.

12. Lequel de ces ensembles contient les six métaux usuels présentés ?

Fer, plomb, zinc, aluminium, argent et or
Fer, cuivre, zinc, aluminium, argent et or
Cuivre, zinc, aluminium, nickel, argent et or
Fer, cuivre, étain, aluminium, argent et platine

Fer, cuivre, zinc, aluminium, argent et or

Explication

Les six métaux usuels présentés sont le fer, le cuivre, le zinc, l’aluminium, l’argent et l’or. Le plomb, le nickel, l’étain et le platine ne font pas partie de cet ensemble.

13. Une pièce possède une masse de 180 g180\ \text{g} et une masse volumique de 9 g/cm39\ \text{g/cm}^3. Quel est son volume ?

20 cm320\ \text{cm}^3
1620 cm31620\ \text{cm}^3
0,05 cm30{,}05\ \text{cm}^3
189 cm3189\ \text{cm}^3

$$20\ \text{cm}^3$$

Explication

Le volume se calcule avec V=mρ=1809=20 cm3V=\frac{m}{\rho}=\frac{180}{9}=20\ \text{cm}^3. La multiplication de la masse par la masse volumique ne donne pas le volume recherché.

14. Quelles propriétés caractérisent les métaux après polissage ?

Ils sont brillants et conduisent bien l’électricité et la chaleur
Ils deviennent mats et isolent l’électricité tout en conduisant la chaleur
Ils deviennent souples et conduisent l’électricité mais pas la chaleur
Ils sont transparents et conduisent la chaleur mais pas l’électricité

Ils sont brillants et conduisent bien l’électricité et la chaleur

Explication

Après polissage, les métaux présentent un aspect brillant et conduisent bien l’électricité ainsi que la chaleur. L’aspect métallique poli ne les rend ni transparents ni isolants.

15. Quel métal est associé au symbole chimique Au parmi les métaux usuels présentés ?

L’aluminium
Le cuivre
L’argent
L’or

L’or

Explication

Le symbole Au correspond à l’or parmi les six métaux usuels étudiés. L’argent correspond à Ag, l’aluminium à Al et le cuivre à Cu.

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Quels sont les six métaux usuels présentés ?

Le fer, le cuivre, le zinc, l’aluminium, l’argent et l’or.

Quel est le symbole chimique du cuivre ?

Cu

Quel métal usuel a pour symbole Fe ?

Le fer

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