QCM : Mélanges stœchiométriques et avancement (14 questions)

Question 1

1. Dans une transformation chimique, que représente l’avancement $x$ ?

La concentration des réactifs dans le système, exprimée en moles

L’évolution des quantités de matière, exprimée en moles

Le nombre d’espèces chimiques présentes, exprimé en moles

La durée écoulée depuis le début de la réaction, exprimée en moles

Explication

L’avancement $x$ décrit l’évolution des quantités de matière au cours de la transformation et s’exprime en moles. Le nombre d’espèces, la concentration et la durée ne définissent pas cette grandeur.

Answer

L’évolution des quantités de matière, exprimée en moles

Question 2

2. Pour fabriquer des sandwichs selon la recette $1\,\mathrm{Ba}+2\,\mathrm{Ja}\rightarrow3\,\mathrm{Sw}$ , un boulanger dispose de 50 baguettes et de 80 tranches de jambon. Quel ingrédient limite la production ?

Les baguettes, qui permettent 50 réalisations

Le jambon, qui permet 40 réalisations

Les baguettes, qui permettent 40 réalisations

Le jambon, qui permet 80 réalisations

Explication

Chaque réalisation exige deux tranches de jambon : 80 tranches permettent donc 40 réalisations, contre 50 avec les baguettes; le jambon est limitant. Comparer les stocks bruts néglige les proportions, désigner les baguettes confond l’excès avec le limitant, et compter une tranche par réalisation ignore le coefficient 2.

Answer

Le jambon, qui permet 40 réalisations

Question 3

3. On ajoute de l’eau à une solution aqueuse concentrée pour obtenir une solution moins concentrée. Quelle opération réalise-t-on ?

Une dissolution d’un solide

Une concentration par évaporation

Une dilution de la solution

Une séparation du soluté

Explication

Une dilution consiste à ajouter de l’eau à une solution aqueuse afin d’en diminuer la concentration en soluté. La dissolution introduit un soluté dans un solvant, tandis que l’évaporation tend à concentrer la solution.

Answer

Une dilution de la solution

Question 4

4. Pour préparer une solution fille, on prélève $20\,\mathrm{mL}$ d’une solution mère à $0{,}50\,\mathrm{mol\,L^{-1}}$ , puis on dilue le prélèvement jusqu’à $100\,\mathrm{mL}$ . Quelle est la concentration de la solution fille ?

0{,}10\,\mathrm{mol\,L^{-1}}

0{,}50\,\mathrm{mol\,L^{-1}}

2{,}5\,\mathrm{mol\,L^{-1}}

0{,}20\,\mathrm{mol\,L^{-1}}

Explication

La quantité de soluté est conservée : $C_mV_m=C_fV_f$ , donc $C_f=0{,}50\times20/100=0{,}10\,\mathrm{mol\,L^{-1}}$ . Garder la concentration mère ignore l’ajout d’eau, inverser le rapport donne une valeur trop élevée, et confondre les volumes revient à utiliser le prélèvement comme volume final.

Answer

$$0{,}10\,\mathrm{mol\,L^{-1}}$$

Question 5

5. Une équipe suit une réaction en faisant varier son avancement, puis veut comparer les quantités de matière avant et après la réaction. Quel outil décrit cette évolution en fonction de l’avancement ?

La valeur de l’avancement final

L’observation expérimentale

Le tableau d’avancement

L’équation de réaction

Explication

Le tableau d’avancement décrit l’évolution des quantités de matière entre les états initial et final en fonction de l’avancement. L’équation-bilan donne les proportions de réaction, l’avancement final est une valeur, et le changement de couleur est une observation.

Answer

Le tableau d’avancement

Question 6

6. Pour la réaction $\mathrm{I_2 + 2\,S_2O_3^{2-} \rightarrow 2\,I^- + S_4O_6^{2-}}$ , un avancement de $x=0{,}30\ \mathrm{mol}$ est atteint. Quelles quantités de matière de réactifs ont été consommées ?

0{,}30\ \mathrm{mol}

de chaque réactif

0{,}30\ \mathrm{mol}

de

\mathrm{I_2}

et

0{,}60\ \mathrm{mol}

de

\mathrm{S_2O_3^{2-}}

0{,}60\ \mathrm{mol}

de

\mathrm{I_2}

et

0{,}30\ \mathrm{mol}

de

\mathrm{S_2O_3^{2-}}

0{,}60\ \mathrm{mol}

de chaque réactif

Explication

Les coefficients indiquent qu’un avancement $x$ consomme $x$ de $\mathrm{I_2}$ et $2x$ de $\mathrm{S_2O_3^{2-}}$ ; pour $x=0{,}30\ \mathrm{mol}$ , cela donne respectivement $0{,}30$ et $0{,}60\ \mathrm{mol}$ . L’égalité des consommations oublie le coefficient 2, l’inversion des valeurs échange les coefficients, et des consommations de $0{,}60\ \mathrm{mol}$ pour les deux réactifs applique à tort le coefficient 2 au diiode.

Answer

$$0{,}30\ \mathrm{mol}$$ de $$\mathrm{I_2}$$ et $$0{,}60\ \mathrm{mol}$$ de $$\mathrm{S_2O_3^{2-}}$$

Question 7

7. Dans un mélange réactionnel, le premier réactif atteint une quantité finale nulle lorsque l’avancement vaut $1{,}5\ \mathrm{mmol}$ , tandis que le second l’atteindrait à $2{,}0\ \mathrm{mmol}$ . Quelle valeur correspond à l’avancement maximal et quel réactif est limitant ?

1{,}5\ \mathrm{mmol}

, pour le second réactif

2{,}0\ \mathrm{mmol}

, pour le second réactif

3{,}5\ \mathrm{mmol}

, pour les deux réactifs

1{,}5\ \mathrm{mmol}

, pour le premier réactif

Explication

L’avancement maximal est la plus petite valeur à laquelle au moins un réactif est épuisé; le premier réactif est donc limitant à $1{,}5\ \mathrm{mmol}$ . Retenir $2{,}0\ \mathrm{mmol}$ revient à choisir la plus grande valeur, additionner les seuils ne définit pas l’avancement maximal, et attribuer le seuil de $1{,}5$ au second réactif inverse les données.

Answer

$$1{,}5\ \mathrm{mmol}$$, pour le premier réactif

Question 8

8. Une réaction peut atteindre un avancement maximal de $4{,}0\ \mathrm{mmol}$ , mais son avancement final mesuré est de $3{,}2\ \mathrm{mmol}$ . Comment classer cette transformation ?

Comme une transformation totale

Comme une transformation sans avancement

Comme une transformation non totale

Comme une transformation à avancement maximal égal à

3{,}2\ \mathrm{mmol}

Explication

Une transformation est non totale lorsque son avancement final est inférieur à l’avancement maximal; ici $3{,}2<4{,}0\ \mathrm{mmol}$ . Un avancement final positif ne suffit pas à rendre la transformation totale, l’égalité caractériserait une transformation totale, et $3{,}2\ \mathrm{mmol}$ est l’avancement final, non le maximum.

Answer

Comme une transformation non totale

Question 9

9. Pour la réaction $2A+3B\rightarrow C$ , un mélange contient initialement 0,40 mol de $A$ et 0,60 mol de $B$ . Comment caractériser ce mélange ?

Il est stœchiométrique, car le rapport des quantités vaut celui des coefficients.

Il est stœchiométrique, car les rapports quantité/coefficient sont égaux.

Il ne l’est pas, car les coefficients stœchiométriques sont différents.

Il ne l’est pas, car les quantités initiales des réactifs diffèrent.

Explication

Un mélange est stœchiométrique lorsque $n_0(A)/a=n_0(B)/b$ ; ici, $0,40/2=0,60/3=0,20$ . L’égalité des quantités initiales ne définit pas cette proportion, et le rapport quantité/coefficient ne doit pas être inversé.

Answer

Il est stœchiométrique, car les rapports quantité/coefficient sont égaux.

Question 10

10. Une réaction totale met en jeu un mélange stœchiométrique de deux réactifs. Quel état final faut-il prévoir pour les réactifs et les produits ?

Un réactif est épuisé et l’autre demeure en excès dans le mélange.

Les deux réactifs demeurent présents avec une quantité réduite de produits.

Les deux réactifs sont épuisés et les produits formés restent présents.

Les réactifs et les produits sont tous épuisés à la fin de la réaction.

Explication

Dans une transformation totale avec un mélange stœchiométrique, les quantités finales des réactifs sont nulles ; les produits et d’éventuelles espèces spectatrices restent présents. Un réactif en excès caractérise plutôt un mélange non stœchiométrique.

Answer

Les deux réactifs sont épuisés et les produits formés restent présents.

Question 11

11. Pour une réaction $2X+3Y\rightarrow Z$ , on dispose de 5,0 mol de $X$ et de 6,0 mol de $Y$ . Quelle démarche permet d’identifier le réactif limitant ?

Choisir directement

X

, car sa quantité initiale est la plus faible.

Calculer 5,0/2 et 6,0/3, puis retenir la plus grande valeur.

Calculer 5,0/2 et 6,0/3, puis retenir la plus petite valeur.

Comparer les masses de

X

et de

Y

, puis retenir la plus faible.

Explication

Pour chaque réactif, on calcule l’avancement qui annule sa quantité : $5,0/2=2,5$ mol pour $X$ et $6,0/3=2,0$ mol pour $Y$ . La plus petite valeur fixe l’avancement maximal, donc $Y$ est limitant ; choisir selon la quantité initiale brute ou la plus grande valeur conduit à une erreur.

Answer

Calculer 5,0/2 et 6,0/3, puis retenir la plus petite valeur.

Question 12

12. Dans la réaction $2Al+3S\rightarrow Al_2S_3$ , un mélange contient 5,00 g de chaque réactif, soit 0,185 mol de $Al$ et 0,156 mol de $S$ . Quel réactif est limitant et quelle est la valeur de $x_{\max}$ ?

Le soufre est limitant et

x_{\max}=7,80\times10^{-2}

mol.

Le soufre est limitant et

x_{\max}=1,56\times10^{-1}

mol.

Le soufre est limitant et

x_{\max}=5,19\times10^{-2}

mol.

L’aluminium est limitant et

x_{\max}=9,25\times10^{-2}

mol.

Explication

Les avancements d’épuisement sont $0,185/2=9,25\times10^{-2}$ mol pour l’aluminium et $0,156/3=5,20\times10^{-2}$ mol pour le soufre ; le plus petit rend le soufre limitant, avec la valeur arrondie indiquée. Le calcul avec le coefficient 2 pour le soufre et la confusion entre quantité initiale et avancement maximal donnent les autres résultats erronés.

Answer

Le soufre est limitant et $$x_{\max}=5,19\times10^{-2}$$ mol.

Question 13

13. Pour préparer un mélange initial stœchiométrique destiné à une pile à combustible, quelle relation doit-on imposer entre les quantités de matière initiales de dihydrogène et de dioxygène ?

\frac{n_0(H_2)}{2}=\frac{n_0(O_2)}{1}

n_0(H_2)=n_0(O_2)

\frac{n_0(H_2)}{1}=\frac{n_0(O_2)}{2}

n_0(H_2)\times n_0(O_2)=2

Explication

Dans l’équation $2H_2+O_2\rightarrow2H_2O$ , un mélange stœchiométrique respecte le rapport des coefficients, soit $n_0(H_2)/2=n_0(O_2)/1$ . L’option avec les dénominateurs inversés inverse les coefficients, l’égalité des quantités suppose un rapport erroné et le produit ne traduit pas la stœchiométrie.

Answer

$$\frac{n_0(H_2)}{2}=\frac{n_0(O_2)}{1}$$

Question 14

14. Pour évaluer les réserves d’eau d’une mission, on compare la production des piles à combustible, $1,2\times10^4$ mol, aux $9,33\times10^3$ mol nécessaires à l’équipage. Quelle conclusion en découle ?

La quantité produite correspond à

9,33\times10^3

mol d’eau.

La production dépasse les besoins en eau de l’équipage.

La production d’eau est égale aux besoins de l’équipage.

Les besoins en eau dépassent la production des piles.

Explication

Comme $1,2\times10^4$ mol est supérieur à $9,33\times10^3$ mol, les piles produisent davantage d’eau que l’équipage n’en nécessite. Le déficit inverse la comparaison, l’égalité efface l’écart, et $9,33\times10^3$ mol désigne les besoins plutôt que la production.

Answer

La production dépasse les besoins en eau de l’équipage.

QCM : Mélanges stœchiométriques et avancement (14 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Dans une transformation chimique, que représente l’avancement $x$ ?

2. Pour fabriquer des sandwichs selon la recette $1\,\mathrm{Ba}+2\,\mathrm{Ja}\rightarrow3\,\mathrm{Sw}$ , un boulanger dispose de 50 baguettes et de 80 tranches de jambon. Quel ingrédient limite la production ?

3. On ajoute de l’eau à une solution aqueuse concentrée pour obtenir une solution moins concentrée. Quelle opération réalise-t-on ?

4. Pour préparer une solution fille, on prélève $20\,\mathrm{mL}$ d’une solution mère à $0{,}50\,\mathrm{mol\,L^{-1}}$ , puis on dilue le prélèvement jusqu’à $100\,\mathrm{mL}$ . Quelle est la concentration de la solution fille ?

5. Une équipe suit une réaction en faisant varier son avancement, puis veut comparer les quantités de matière avant et après la réaction. Quel outil décrit cette évolution en fonction de l’avancement ?

6. Pour la réaction $\mathrm{I_2 + 2\,S_2O_3^{2-} \rightarrow 2\,I^- + S_4O_6^{2-}}$ , un avancement de $x=0{,}30\ \mathrm{mol}$ est atteint. Quelles quantités de matière de réactifs ont été consommées ?

7. Dans un mélange réactionnel, le premier réactif atteint une quantité finale nulle lorsque l’avancement vaut $1{,}5\ \mathrm{mmol}$ , tandis que le second l’atteindrait à $2{,}0\ \mathrm{mmol}$ . Quelle valeur correspond à l’avancement maximal et quel réactif est limitant ?

8. Une réaction peut atteindre un avancement maximal de $4{,}0\ \mathrm{mmol}$ , mais son avancement final mesuré est de $3{,}2\ \mathrm{mmol}$ . Comment classer cette transformation ?

9. Pour la réaction $2A+3B\rightarrow C$ , un mélange contient initialement 0,40 mol de $A$ et 0,60 mol de $B$ . Comment caractériser ce mélange ?

10. Une réaction totale met en jeu un mélange stœchiométrique de deux réactifs. Quel état final faut-il prévoir pour les réactifs et les produits ?

11. Pour une réaction $2X+3Y\rightarrow Z$ , on dispose de 5,0 mol de $X$ et de 6,0 mol de $Y$ . Quelle démarche permet d’identifier le réactif limitant ?

12. Dans la réaction $2Al+3S\rightarrow Al_2S_3$ , un mélange contient 5,00 g de chaque réactif, soit 0,185 mol de $Al$ et 0,156 mol de $S$ . Quel réactif est limitant et quelle est la valeur de $x_{\max}$ ?

13. Pour préparer un mélange initial stœchiométrique destiné à une pile à combustible, quelle relation doit-on imposer entre les quantités de matière initiales de dihydrogène et de dioxygène ?

14. Pour évaluer les réserves d’eau d’une mission, on compare la production des piles à combustible, $1,2\times10^4$ mol, aux $9,33\times10^3$ mol nécessaires à l’équipage. Quelle conclusion en découle ?

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QCM : Mélanges stœchiométriques et avancement (14 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Dans une transformation chimique, que représente l’avancement xxx ?

2. Pour fabriquer des sandwichs selon la recette 1 Ba+2 Ja→3 Sw1\,\mathrm{Ba}+2\,\mathrm{Ja}\rightarrow3\,\mathrm{Sw}1Ba+2Ja→3Sw, un boulanger dispose de 50 baguettes et de 80 tranches de jambon. Quel ingrédient limite la production ?

3. On ajoute de l’eau à une solution aqueuse concentrée pour obtenir une solution moins concentrée. Quelle opération réalise-t-on ?

4. Pour préparer une solution fille, on prélève 20 mL20\,\mathrm{mL}20mL d’une solution mère à 0,50 mol L−10{,}50\,\mathrm{mol\,L^{-1}}0,50molL−1, puis on dilue le prélèvement jusqu’à 100 mL100\,\mathrm{mL}100mL. Quelle est la concentration de la solution fille ?

5. Une équipe suit une réaction en faisant varier son avancement, puis veut comparer les quantités de matière avant et après la réaction. Quel outil décrit cette évolution en fonction de l’avancement ?

8. Une réaction peut atteindre un avancement maximal de 4,0 mmol4{,}0\ \mathrm{mmol}4,0 mmol, mais son avancement final mesuré est de 3,2 mmol3{,}2\ \mathrm{mmol}3,2 mmol. Comment classer cette transformation ?

9. Pour la réaction 2A+3B→C2A+3B\rightarrow C2A+3B→C, un mélange contient initialement 0,40 mol de AAA et 0,60 mol de BBB. Comment caractériser ce mélange ?

10. Une réaction totale met en jeu un mélange stœchiométrique de deux réactifs. Quel état final faut-il prévoir pour les réactifs et les produits ?

11. Pour une réaction 2X+3Y→Z2X+3Y\rightarrow Z2X+3Y→Z, on dispose de 5,0 mol de XXX et de 6,0 mol de YYY. Quelle démarche permet d’identifier le réactif limitant ?

12. Dans la réaction 2Al+3S→Al2S32Al+3S\rightarrow Al_2S_32Al+3S→Al2​S3​, un mélange contient 5,00 g de chaque réactif, soit 0,185 mol de AlAlAl et 0,156 mol de SSS. Quel réactif est limitant et quelle est la valeur de xmax⁡x_{\max}xmax​ ?

13. Pour préparer un mélange initial stœchiométrique destiné à une pile à combustible, quelle relation doit-on imposer entre les quantités de matière initiales de dihydrogène et de dioxygène ?

14. Pour évaluer les réserves d’eau d’une mission, on compare la production des piles à combustible, 1,2×1041,2\times10^41,2×104 mol, aux 9,33×1039,33\times10^39,33×103 mol nécessaires à l’équipage. Quelle conclusion en découle ?

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1. Dans une transformation chimique, que représente l’avancement $x$ ?

2. Pour fabriquer des sandwichs selon la recette $1\,\mathrm{Ba}+2\,\mathrm{Ja}\rightarrow3\,\mathrm{Sw}$ , un boulanger dispose de 50 baguettes et de 80 tranches de jambon. Quel ingrédient limite la production ?

4. Pour préparer une solution fille, on prélève $20\,\mathrm{mL}$ d’une solution mère à $0{,}50\,\mathrm{mol\,L^{-1}}$ , puis on dilue le prélèvement jusqu’à $100\,\mathrm{mL}$ . Quelle est la concentration de la solution fille ?

8. Une réaction peut atteindre un avancement maximal de $4{,}0\ \mathrm{mmol}$ , mais son avancement final mesuré est de $3{,}2\ \mathrm{mmol}$ . Comment classer cette transformation ?

9. Pour la réaction $2A+3B\rightarrow C$ , un mélange contient initialement 0,40 mol de $A$ et 0,60 mol de $B$ . Comment caractériser ce mélange ?

11. Pour une réaction $2X+3Y\rightarrow Z$ , on dispose de 5,0 mol de $X$ et de 6,0 mol de $Y$ . Quelle démarche permet d’identifier le réactif limitant ?

12. Dans la réaction $2Al+3S\rightarrow Al_2S_3$ , un mélange contient 5,00 g de chaque réactif, soit 0,185 mol de $Al$ et 0,156 mol de $S$ . Quel réactif est limitant et quelle est la valeur de $x_{\max}$ ?

14. Pour évaluer les réserves d’eau d’une mission, on compare la production des piles à combustible, $1,2\times10^4$ mol, aux $9,33\times10^3$ mol nécessaires à l’équipage. Quelle conclusion en découle ?