QCM : Outils de description des systèmes chimiques — 19 questions

Explication

La mole, de symbole mol, est l’unité de la quantité de matière d’entités comme les atomes, les molécules ou les ions. La masse, le volume et la concentration sont des grandeurs différentes.

Explication

La constante d’Avogadro vaut environ $6,02 \times 10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}$ et correspond au nombre d’entités par mole. La quantité de matière d’un échantillon est notée $n$, tandis que la masse et le volume molaire sont d’autres grandeurs.

Explication

On utilise $n = \frac{N}{N_A}$, donc $n = \frac{1,204 \times 10^{24}}{6,02 \times 10^{23}} = 2,00\ \mathrm{mol}$. Le nombre $N$ désigne les entités et ne s’exprime pas en moles.

Explication

La masse molaire est la masse correspondant à une mole d’une espèce chimique et son unité est le gramme par mole. La masse de l’échantillon est notée $m$ et ne doit pas être confondue avec $M$.

Explication

La relation adaptée est $n = \frac{m}{M}$, d’où $n = \frac{18}{18} = 1,0\ \mathrm{mol}$. La relation $m = nM$ permettrait de calculer une masse à partir de la quantité de matière.

Explication

Le volume molaire est le volume occupé par une mole de gaz et s’exprime en litres par mole. Le volume réel de l’échantillon est noté $V$, tandis que la masse molaire concerne la masse par mole.

Explication

Pour un gaz, on applique $n = \frac{V}{V_m}$, soit $n = \frac{48}{24} = 2,0\ \mathrm{mol}$. La valeur $24\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}$ représente le volume molaire, et non la quantité de matière de l’échantillon.

Explication

Une solution aqueuse est un mélange homogène dans lequel l’eau joue le rôle de solvant majoritaire. Confondre le soluté et le solvant conduit à considérer à tort l’espèce dissoute comme la constituante majoritaire.

Explication

La concentration en masse se calcule avec $C_m=\frac{m_{\mathrm{soluté}}}{V_{\mathrm{solution}}}$, soit $\frac{6{,}0}{0{,}50}=12\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}$. La valeur $3{,}0\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}$ provient d’une multiplication entre la masse et le volume au lieu d’une division.

Explication

La concentration en quantité de matière est le quotient de la quantité de matière du soluté par le volume de la solution, et s’exprime en $\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$. L’expression fondée sur la masse correspond à la concentration en masse, tandis que le solvant n’est pas l’espèce utilisée dans cette définition.

Explication

La méthode prévoit le transfert du soluté dans la fiole jaugée, le rinçage de la coupelle, la dissolution, l’ajustement au trait de jauge, puis l’homogénéisation. La coupelle sert à peser et son rinçage permet de récupérer le soluté résiduel ; elle ne règle pas le volume final.

Explication

La fiole jaugée permet d’ajuster précisément le volume final jusqu’au trait de jauge. La coupelle, en revanche, est utilisée pour peser le soluté et ne sert pas à fixer le volume de la solution.

Explication

Les réactifs sont consommés pendant la réaction, donc leurs quantités de matière diminuent, tandis que les produits se forment et augmentent. Une diminution simultanée des deux familles ne décrit pas l’évolution chimique attendue.

Explication

L’équilibrage impose le même nombre de chaque élément chimique et la même somme des charges de part et d’autre de la flèche. Les quantités initiales peuvent influencer le réactif limitant, mais elles ne constituent pas une condition d’équilibrage de l’équation.

Explication

L’avancement $x$ correspond à la quantité de matière consommée d’un réactif dont le coefficient stœchiométrique vaut 1. Il ne représente pas directement la quantité consommée de chaque réactif lorsque les coefficients sont différents.

Explication

Le tableau d’avancement présente successivement les quantités de matière à l’état initial, en cours de transformation et à l’état maximal. Une courbe d’étalonnage sert plutôt à relier une grandeur mesurée à une concentration.

Explication

Le réactif limitant est consommé en premier et impose la valeur de l’avancement maximal $x_{\max}$. Une masse initiale élevée ou un grand coefficient stœchiométrique ne suffisent pas à l’identifier.

Explication

Une transformation non totale s’arrête avant l’épuisement théorique d’un réactif, de sorte que l’avancement final réel $x_f$ diffère de l’avancement maximal $x_{\max}$. La présence d’un état initial dans le tableau ne renseigne pas sur le caractère total de la transformation.

Explication

La masse volumique est définie par $\rho = \frac{m}{V}$, donc $\rho = \frac{240}{3} = 80\ \text{g·L}^{-1}$. La concentration massique concerne la masse d’un soluté par volume de solution, ce qui est une grandeur différente.