QCM : Méthodes de chimie et calculs — 28 questions

Explication

Sur une calculatrice Casio, la notation scientifique s’entre avec la touche x10x. La touche EE correspond aux calculatrices Texas Instruments, et non aux calculatrices Casio.

Explication

Les parenthèses indiquent à la calculatrice que la somme constitue l’intégralité du dénominateur. Sans elles, les priorités opératoires peuvent entraîner une division partielle plutôt que le quotient attendu.

Explication

Dans ce modèle, la couche K accueille au maximum 2 électrons, tandis que les couches L et M en accueillent chacune 8. Confondre la capacité de K avec celle de L ou attribuer 18 électrons à M ne respecte pas les limites indiquées.

Explication

La couche externe est la dernière couche qui contient des électrons, donc M dans cette situation. K et L sont des couches internes parce qu’elles précèdent la dernière couche occupée.

Explication

Une structure électronique indique la lettre de chaque couche entre parenthèses et le nombre d’électrons correspondant en exposant. Les notations K et L désignent donc les couches électroniques, et non des ensembles de protons ou de couches.

Explication

Un atome neutre possède autant d’électrons que de protons, et ce nombre est égal à son numéro atomique Z. Pour $Z=12$, il possède donc 12 électrons ; une différence entre protons et électrons caractériserait un ion.

Explication

Un atome forme un ion stable en cherchant à atteindre la structure électronique d’un gaz rare voisin. Il peut se rapprocher du gaz rare précédent en perdant des électrons ou du suivant en gagnant des électrons, plutôt que de suivre les autres critères proposés.

Explication

La méthode consiste à partir du nombre d’électrons, à établir la structure électronique, puis à appliquer la règle du duet ou de l’octet pour déterminer les électrons échangés et la charge. Écrire directement un symbole sans analyser la structure ne permet pas de justifier la stabilité de l’ion.

Explication

Les propriétés d’une molécule dépendent de la nature des atomes qui la constituent et de leur organisation géométrique. La masse électronique, le voisinage ou les conditions de formation ne définissent pas à eux seuls ses propriétés moléculaires.

Explication

Des isomères ont la même formule brute, mais leurs représentations semi-développées ou leurs géométries diffèrent, ce qui peut modifier leurs propriétés. La présence d’éléments différents ou d’une formule brute différente ne correspond pas à cette définition.

Explication

Une période regroupe des éléments dont les atomes possèdent le même nombre de couches électroniques occupées. Le nombre d’électrons externes caractérise plutôt une colonne, tandis que les deux autres propriétés ne définissent pas une période.

Explication

Les éléments d’une même colonne possèdent le même nombre d’électrons sur leur couche externe. Le nombre de couches occupées est lié à la période, et la masse ou le nombre de neutrons peut varier entre les éléments d’une colonne.

Explication

La colonne indique le nombre d’électrons externes et la période identifie la dernière couche occupée, avant le remplissage des couches internes. Inverser le rôle de la colonne et de la période conduit à une structure électronique erronée.

Explication

Les éléments de la colonne II tendent à perdre deux électrons et deviennent donc des cations de charge +2. La charge +1 correspond plutôt à la colonne I, tandis que les charges négatives résultent d’un gain d’électrons.

Explication

Les éléments de la colonne 17 tendent à gagner un électron et forment des anions de charge -1. Le gain de deux électrons concerne plutôt la colonne 16, tandis que les cations résultent d’une perte d’électrons.

Explication

La règle donne $n=8-p$ ; avec $p=5$, on obtient $n=8-5=3$ liaisons covalentes prévisibles. Le nombre d’électrons manquants pour atteindre huit est donc trois, et non deux.

Explication

Le préfixe milli correspond à $10^{-3}$, tandis que micro correspond à $10^{-6}$. Le préfixe kilo désigne $10^{3}$ et nano $10^{-9}$.

Explication

Un déplacement d’une unité dans un tableau de volumes correspond à un facteur $1000$, donc $1\ \mathrm{m^3}=1000\ \mathrm{L}$. Le facteur $1000$ distingue ces conversions de celles des unités de longueur.

Explication

La mole mesure une quantité d’entités élémentaires, comme des atomes, des molécules ou des ions, en quantité égale à la constante d’Avogadro. La masse par mole correspond à la masse molaire, qui est une grandeur différente.

Explication

La constante d’Avogadro vaut approximativement $6,02\times10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}$ et indique le nombre d’entités par mole. La quantité de matière, elle, s’exprime en moles et ne correspond pas à cette constante.

Explication

La relation $n=\frac{N}{N_A}$ donne ici $n=\frac{1,204\times10^{24}}{6,02\times10^{23}}=2,00\ \mathrm{mol}$. La constante d’Avogadro sert de diviseur pour convertir un nombre d’entités en quantité de matière.

Explication

La masse molaire moléculaire est la somme des masses atomiques de la formule, donc $M(CH_4)=12+4\times1=16\ \mathrm{g.mol^{-1}}$. La valeur $13\ \mathrm{g.mol^{-1}}$ omet trois atomes d’hydrogène.

Explication

La relation $n=\frac{V}{V_M}$ exige que $V_M$ soit celui des mêmes conditions de température et de pression que le gaz étudié. Le volume molaire varie avec ces conditions, donc une seule condition commune ne suffit pas.

Explication

Avec cette valeur de $R$, la pression doit être en pascals, le volume en mètres cubes et la température en kelvins. Des litres, des bars ou des degrés Celsius nécessitent une conversion ou une autre forme cohérente de la constante.

Explication

La concentration molaire se calcule par $c=\frac{n}{V}$, soit $c=\frac{0,20}{0,50}=0,40\ \mathrm{mol.L^{-1}}$. Multiplier la quantité de matière par le volume donnerait une grandeur qui ne correspond pas à la définition de la concentration.

Explication

La masse volumique est définie comme le quotient de la masse par le volume, soit $\rho=\frac{m}{V}$. La concentration molaire concerne une quantité de matière par volume et ne doit pas être confondue avec cette grandeur.

Explication

La relation $m=nM$ donne ici $m=2{,}5\times40=100\ \mathrm{g}$. La valeur en moles décrit la quantité de matière, tandis que la masse calculée s’exprime en grammes.

Explication

Une situation de proportionnalité peut se résoudre en calculant la valeur pour une unité puis en la multipliant, ou grâce à l’égalité des produits en croix. L’addition, la soustraction ou la multiplication non structurée ne préservent pas la relation de proportionnalité.