QCM : Mesures et mélanges en chimie (27 questions)

Explication

Pour une addition, le résultat ne comporte pas plus de décimales que la donnée qui en comporte le moins : $4,2$ n’en a qu’une. Conserver toutes les décimales ou suivre le nombre de chiffres significatifs de la multiplication applique une autre règle, tandis que deux décimales correspondent à la donnée la plus précise.

Explication

Pour une multiplication, le résultat comporte au plus autant de chiffres significatifs que la donnée qui en en comporte le moins ; $2,4$ en a deux. Le nombre de décimales concerne la règle d’addition, et retenir la précision de $3,126$ ou le nombre de chiffres calculé sans arrondi ne respecte pas la donnée la moins précise.

Explication

Dans un calcul mixte, les règles de précision s’appliquent en respectant l’ordre de priorité des opérations : la multiplication précède l’addition. Additionner en premier inverse cette priorité, regrouper les termes sans respecter l’expression la modifie, et l’arrondi préalable de toutes les données ne suit pas la procédure indiquée.

Explication

La notation scientifique de $0,0000840$ est $8,40\times10^{-5}$ : le coefficient conserve les trois chiffres significatifs de la mesure et l’exposant restitue sa valeur. Un exposant positif donne un nombre très grand, tandis que $8,4$ perd le zéro final significatif et $8,400$ ajoute une précision non fournie.

Explication

Le produit de puissances de dix de même base s’obtient en additionnant les exposants : $4+(-7)=-3$. Le produit des exposants donne $-28$, leur soustraction inversée donne $3$ et l’addition de leurs valeurs absolues donne $11$.

Explication

Dans un quotient de puissances de dix de même base, on soustrait l’exposant du dénominateur à celui du numérateur : $6-2=4$. L’addition des exposants convient au produit, leur multiplication mène à $12$, et la soustraction inversée mène à $-4$.

Explication

Le préfixe nano, de symbole n, correspond au facteur $10^{-9}$ ; ainsi, $7\ \text{nm}=7\times10^{-9}\ \text{m}$. Les facteurs $10^{-6}$, $10^{-12}$ et $10^{-3}$ correspondent respectivement à micro, pico et milli.

Explication

Dans une situation de proportionnalité, les produits des valeurs en diagonale sont égaux. Le produit sur une même ligne confond les correspondances, tandis que les égalités avec une somme ne suivent pas la règle du produit en croix.

Explication

La masse de 5 pommes se calcule en multipliant la masse totale par 5, puis en divisant par les 33 pommes : $12\times5\div33=1{,}8\ \text{kg}$. Le rapport inversé échange les grandeurs, 33 n’est pas une masse, et diviser 12 par 5 ne tient pas compte du lot de 33 pommes.

Explication

Une espèce chimique est un ensemble d’entités chimiques identiques, par exemple des molécules d’eau. Un corps pur désigne une matière constituée d’une espèce, un mélange en rassemble plusieurs, et H₂O est la formule qui représente l’espèce.

Explication

Un corps pur est constitué d’une seule espèce chimique, comme le diazote. Un mélange homogène ou hétérogène contient plusieurs espèces; l’air, par exemple, est un mélange de gaz.

Explication

L’eau sucrée contient plusieurs espèces chimiques et constitue donc un mélange. Le fait que le sucre soit dissous et que le liquide paraisse uniforme ne transforme pas les espèces présentes en une seule espèce chimique.

Explication

Un mélange est hétérogène lorsqu'au moins deux constituants restent visibles à l’œil nu après agitation. La catégorie homogène s’applique quand les constituants ne sont pas différenciables; l’agitation ne suffit pas à elle seule à établir l’homogénéité.

Explication

La proportion en masse est le quotient de la masse de E par la masse totale, soit $\frac{18}{18+72}=\frac{18}{90}$. Le quotient inversé place la masse totale au numérateur, le quotient sur 72 omet E du total et l’addition ne calcule pas une proportion.

Explication

La proportion en volume est le quotient du volume de E par le volume total, les deux volumes étant exprimés dans la même unité. Inverser le quotient ou soustraire le volume de E change la définition, tandis qu’un numérateur en grammes n’est pas un volume.

Explication

Le pourcentage massique vaut $\frac{m_E}{m_{tot}}\times100$ ; ici, $\frac{12}{80}\times100=15\%$. Oublier le facteur 100 donne la proportion décimale, inverser le quotient renverse le rapport et utiliser la masse restante calcule celle des autres constituants.

Explication

La masse d’un mélange est la somme des masses de ses constituants : $32+18=50\,\text{g}$. La soustraction et la multiplication ne suivent pas cette règle, tandis que la réduction par imbrication concerne le volume, pas la masse.

Explication

Le volume d’un mélange n’est pas exactement la somme des volumes constituants, car des molécules différentes peuvent s’imbriquer et occuper moins de volume. L’additivité s’applique à la masse; une évaporation ou une erreur de mesure n’est pas le mécanisme indiqué.

Explication

Un corps pur change d’état à température constante, tandis qu’un mélange ne possède pas de température unique de changement d’état. Attribuer la plage au corps pur inverse cette distinction; l’absence de palier n’implique pas l’absence de changement d’état.

Explication

La masse volumique se calcule par $\rho=\frac{m}{V}$, donc $\rho=\frac{18}{0{,}015}=1{,}2\times10^3\ \text{g·L}^{-1}$. Le rapport inversé donne environ $8{,}3\times10^{-4}$, le produit donne $0{,}27$, et la valeur $1{,}2$ provient d’une conversion incohérente du volume.

Explication

Pour un liquide, la densité est le rapport de sa masse volumique à celle de l’eau, exprimées dans la même unité : $d=780/1\,000=0{,}78$, sans unité. Le rapport inversé donne environ $1{,}28$; la référence à l’air concerne les gaz, et la densité ne porte pas d’unité.

Explication

Dans un mélange de liquides non miscibles, le moins dense flotte sur le plus dense; X, de densité 0,82, se place donc au-dessus de Y. La réponse « au-dessous » inverse la règle, tandis que la répartition uniforme correspondrait à un mélange homogène et que l’ordre de versement ne détermine pas la position finale.

Explication

Le dioxygène ravive la combustion d’une bûchette incandescente. La détonation à la flamme caractérise le dihydrogène, le précipité blanc dans l’eau de chaux révèle le dioxyde de carbone, et l’eau est mise en évidence avec le sulfate de cuivre anhydre.

Explication

L’eau hydrate le sulfate de cuivre(II) anhydre blanc et le fait devenir bleu. Le dioxygène est révélé par une combustion ravivée, le dioxyde de carbone par l’eau de chaux, et le dihydrogène par une détonation au contact d’une flamme.

Explication

Le dihydrogène provoque une détonation lorsqu’une allumette enflammée est approchée. Le dioxygène ravive une bûchette incandescente et le dioxyde de carbone forme un précipité blanc avec l’eau de chaux; l’eau se détecte avec le sulfate de cuivre anhydre.

Explication

Le dioxyde de carbone forme un précipité blanc au contact de l’eau de chaux. La détonation révèle le dihydrogène, la combustion ravivée indique le dioxygène, et l’eau fait bleuir le sulfate de cuivre(II) anhydre.

Explication

Les zéros situés à gauche ne sont pas significatifs, tandis que le zéro final après la virgule l’est : $0,00720$ comporte donc 3 chiffres significatifs. Compter le zéro final comme non significatif l’amène à 2, et compter les zéros à gauche augmente à tort le total.