QCM : Masses molaires et isotopes (10 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Comment distingue-t-on la masse molaire atomique de la masse molaire moléculaire ?

La masse molaire atomique est la somme des masses des molécules, tandis que la masse molaire moléculaire désigne la masse d’un seul atome.
La masse molaire atomique s’applique aux ions, tandis que la masse molaire moléculaire correspond à la masse d’une mole d’électrons.
La masse molaire atomique concerne une mole d’atomes, tandis que la masse molaire moléculaire concerne une mole de molécules sans addition des masses atomiques.
La masse molaire atomique concerne un atome, tandis que la masse molaire moléculaire correspond à la somme des masses molaires atomiques des atomes de la molécule.

La masse molaire atomique concerne un atome, tandis que la masse molaire moléculaire correspond à la somme des masses molaires atomiques des atomes de la molécule.

Explication

La masse molaire atomique est associée à un atome, alors que celle d’une molécule s’obtient en additionnant les masses molaires atomiques de ses atomes. La masse molaire moléculaire n’est donc pas définie sans addition des contributions des atomes qui la composent.

2. Quel nombre représente le nombre d’Avogadro par mole ?

6,02×1023 mol6{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}
6,02×1023 mol−16{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}
3,01×1023 mol−13{,}01 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}
6,02×1022 mol−16{,}02 \times 10^{22}\ \text{mol}^{-1}

$$6{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}$$

Explication

Le nombre d’Avogadro vaut 6,02×1023 mol−16{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1} et indique le nombre de particules correspondant à une mole. Une valeur exprimée en mol plutôt qu’en mol⁻¹ n’a pas la même unité.

3. Deux gaz parfaits sont placés à la même température et à la même pression : quelle relation existe entre leurs volumes molaires ?

Le volume molaire du gaz le plus léger est plus grand.
Le volume molaire du gaz le plus lourd est plus grand.
Leurs volumes molaires dépendent de la nature de chaque gaz.
Ils possèdent le même volume molaire.

Ils possèdent le même volume molaire.

Explication

À température et pression données, tous les gaz parfaits possèdent le même volume molaire. La masse molaire du gaz ne modifie donc pas cette égalité dans ces conditions.

4. Un gaz a une masse molaire d’environ 58 g⋅mol−158\ \text{g·mol}^{-1} : quelle est sa densité approximative par rapport à l’air ?

2929
0,50{,}5
5858
22

$$2$$

Explication

La relation d≈M29d\approx\frac{M}{29} donne ici une densité voisine de 5829=2\frac{58}{29}=2. La valeur 29 correspond au facteur de conversion approximatif, et non à la densité de ce gaz.

5. Que désigne la densité gazeuse mesurée par la méthode de Meyer ?

Le rapport entre la masse de vapeur étudiée et celle d’un même volume d’air
La masse de vapeur recueillie par unité de volume d’air déplacé
Le rapport entre le volume de vapeur étudiée et celui d’un même volume d’air
La différence entre la masse de vapeur étudiée et celle d’un même volume d’air

Le rapport entre la masse de vapeur étudiée et celle d’un même volume d’air

Explication

Dans la méthode de Meyer, la densité gazeuse compare la masse de la vapeur étudiée à celle d’un volume égal d’air. Le rapport des volumes ne définit pas cette densité, car les deux volumes considérés sont identiques.

6. Quelle relation exprime l’abaissement cryométrique d’une solution en fonction de la concentration massique et de la masse molaire du soluté ?

Δθ=KCM\Delta\theta=K\frac{C}{M}, où KK dépend du solvant
Δθ=KMC\Delta\theta=K\frac{M}{C}, où KK dépend du soluté
Δθ′=K′CM\Delta\theta'=K'\frac{C}{M}, où K′K' dépend du solvant
Δθ=KCM2\Delta\theta=K\frac{C}{M^2}, où KK dépend du solvant

$$\Delta\theta=K\frac{C}{M}$$, où $$K$$ dépend du solvant

Explication

L’abaissement cryométrique est proportionnel à la concentration massique et à la constante cryométrique du solvant, et inversement proportionnel à la masse molaire du soluté. La relation avec K′K' décrit l’élévation ébulliométrique, qui concerne la température d’ébullition.

7. Quel est l’objectif de la composition centésimale d’un composé organique ?

Établir le volume de gaz consommé lors de sa combustion complète
Mesurer la quantité de matière présente dans un échantillon
Déterminer les proportions massiques de ses différents éléments
Identifier l’ordre de liaison entre ses atomes constitutifs

Déterminer les proportions massiques de ses différents éléments

Explication

La composition centésimale sert à déterminer la part massique de chaque élément dans le composé. Le calcul du volume de gaz consommé relève plutôt de l’équation de combustion.

8. Quelle différence distingue la diffusion gazeuse de la spectrométrie de masse dans la séparation ou l’analyse des isotopes ?

La diffusion gazeuse distingue les isotopes par leur numéro atomique, tandis que la spectrométrie de masse mesure leur nombre de masse.
La diffusion gazeuse mesure le rapport masse/charge des ions, tandis que la spectrométrie de masse sépare les molécules selon leur masse.
La diffusion gazeuse sépare les molécules selon leur masse, tandis que la spectrométrie de masse mesure leur rapport masse/charge après ionisation.
La diffusion gazeuse trie les molécules par rotation ultrarapide, tandis que la spectrométrie de masse les sépare par électrolyse.

La diffusion gazeuse sépare les molécules selon leur masse, tandis que la spectrométrie de masse mesure leur rapport masse/charge après ionisation.

Explication

La diffusion gazeuse est une méthode de séparation physique fondée sur la masse des molécules, alors que la spectrométrie de masse identifie et quantifie des ions à partir de leur rapport masse/charge. La rotation ultrarapide caractérise l’ultracentrifugation, et non la diffusion gazeuse.

9. Si l’on double la masse d’un échantillon pur sans changer sa composition, quel effet cela a-t-il sur sa quantité de matière ?

Elle reste inchangée, car la quantité de matière dépend du nombre d’Avogadro.
Elle double, car la quantité de matière est proportionnelle à la masse pour une masse molaire donnée.
Elle est divisée par deux, car chaque mole contient alors davantage de matière.
Elle devient égale à la masse molaire, quelle que soit la substance étudiée.

Elle double, car la quantité de matière est proportionnelle à la masse pour une masse molaire donnée.

Explication

À composition constante, la masse molaire reste la même et la relation n=mMn=\frac{m}{M} montre que doubler la masse double la quantité de matière. La quantité de matière n’est pas fixée par le nombre d’Avogadro indépendamment de l’échantillon : elle dépend du nombre de particules qu’il contient.

10. Un gaz a une densité par rapport à l’air de 0,800{,}80. Quelle masse molaire approchée peut-on estimer à partir de cette mesure ?

Environ 36,3 g⋅mol−136{,}3\ \text{g·mol}^{-1}, en divisant 2929 par la densité.
Environ 0,028 g⋅mol−10{,}028\ \text{g·mol}^{-1}, en divisant la densité par 2929.
Environ 23,2 g⋅mol−123{,}2\ \text{g·mol}^{-1}, en multipliant la densité par 2929.
Environ 29,8 g⋅mol−129{,}8\ \text{g·mol}^{-1}, en ajoutant la densité à 2929.

Environ $$23{,}2\ \text{g·mol}^{-1}$$, en multipliant la densité par $$29$$.

Explication

La relation approchée est M≈29dM\approx29d, donc une densité de 0,800{,}80 donne une masse molaire proche de 23,2 g⋅mol−123{,}2\ \text{g·mol}^{-1}. Diviser 2929 par la densité inverse la relation et ne permet pas d’estimer correctement la masse molaire.

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Qu’est-ce que la masse molaire d’un corps pur ?

La masse d’une mole de ce corps, exprimée en g/mol.

Quelle est la formule reliant la quantité de matière à la masse et à la masse molaire ?

n=mMn=\frac{m}{M}

À température et pression données, quelle propriété de volume molaire partagent les gaz parfaits ?

Ils possèdent le même volume molaire.

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