QCM : Outils mathématiques et quantité de matière — 18 questions

Explication

L’éprouvette graduée permet de mesurer le volume d’un liquide. Le thermomètre mesure la température, tandis que la balance mesure la masse et le chronomètre mesure la durée.

Explication

Comme $1\ \mu\mathrm{mol}=10^{-6}\ \mathrm{mol}$, on obtient $250\times10^{-6}=2,5\times10^{-4}\ \mathrm{mol}$. La conversion en millimoles utiliserait le facteur $10^{-3}$, qui ne correspond pas au préfixe micro.

Explication

Dans l’ordre des unités, le mètre est séparé du millimètre par trois étapes vers les unités plus petites, ce qui déplace la virgule de trois rangs vers la droite. Le déplacement vers la gauche correspondrait à une conversion vers une unité plus grande.

Explication

La notation scientifique impose un seul chiffre non nul avant la virgule, comme dans $4,7\times10^{-3}$. Les autres écritures ont plusieurs chiffres ou un zéro avant le premier chiffre non nul dans le coefficient.

Explication

Les zéros placés avant le premier chiffre non nul ne sont pas significatifs, tandis que le zéro final après 5 peut l’être : la mesure contient donc 4, 5 et 0, soit trois chiffres significatifs. Compter les deux zéros initiaux conduirait à une précision surestimée.

Explication

Lors d’une division, le résultat doit avoir autant de chiffres significatifs que la mesure qui en possède le moins ; ici, $3,1$ en contient deux. Utiliser trois chiffres significatifs reprendrait la précision de la longueur plutôt que celle de la mesure la moins précise.

Explication

La mole est l’unité de quantité de matière et correspond à environ $6{,}02\times10^{23}$ entités chimiques. Le nombre d’entités désigne directement les particules, tandis que la mole mesure la quantité de matière qui les regroupe.

Explication

La constante d’Avogadro vaut $6{,}02\times10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}$. La puissance de dix et l’unité inverse de la mole sont essentielles, contrairement aux valeurs ou unités proposées par les autres réponses.

Explication

On applique $n=\frac{N}{N_A}$, donc $n=\frac{1{,}204\times10^{24}}{6{,}02\times10^{23}}=2{,}00\ \mathrm{mol}$. La division par la constante d’Avogadro est nécessaire, et le nombre d’entités n’est pas lui-même une quantité exprimée en moles.

Explication

La masse molaire atomique est la masse d’une mole d’atomes d’un élément naturel et s’exprime en grammes par mole. La masse d’un seul atome correspond à la masse atomique, qui ne décrit pas une mole entière.

Explication

Le chlore naturel contient environ 75,77 % de chlore 35 et 24,23 % de chlore 37 ; leurs contributions pondérées donnent $35{,}5\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}$. Cette valeur diffère donc de la masse molaire de chaque isotope et ne provient pas d’une moyenne non pondérée.

Explication

La masse molaire moléculaire est la somme des masses molaires atomiques, avec deux atomes d’hydrogène : $M(H_2O)=2\times1{,}0+16{,}0=18{,}0\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}$. La valeur $17{,}0\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}$ ne tient pas correctement compte de la composition de la molécule.

Explication

En utilisant $n=\frac{m}{M}$, on obtient $n=\frac{22{,}5}{180{,}0}=0{,}125\ \mathrm{mol}$. La multiplication de la masse par la masse molaire ne convient pas pour déterminer une quantité de matière.

Explication

La quantité de matière d’un liquide pur se détermine en multipliant la masse volumique par le volume, puis en divisant par la masse molaire. La relation $\rho=\frac{m}{V}$ relie seulement la masse au volume et ne suffit pas à calculer directement $n$.

Explication

La masse d’éthanol vaut $0,79\times500=395$ g, donc $n=\frac{395}{46,0}\approx8,6$ mol. La valeur 0,086 mol résulterait d’une mauvaise conversion ou d’un déplacement de la virgule.

Explication

Le volume molaire est le volume occupé par une mole de gaz dans des conditions fixées de température et de pression, et s’exprime en L.mol⁻¹. La masse par mole correspond à la masse molaire, tandis que la pression est une autre grandeur physique.

Explication

À 25 °C et 2,026 bar, le volume molaire vaut 12,2 L.mol⁻¹. La valeur 24,5 L.mol⁻¹ correspond à 25 °C et 1,013 bar, tandis que 22,4 L.mol⁻¹ correspond aux conditions normales.

Explication

Pour un gaz, la quantité de matière s’obtient en divisant le volume du gaz par le volume molaire, soit $n=\frac{V}{V_m}$. La masse molaire $M$ intervient dans les calculs fondés sur la masse, notamment pour les solides et les liquides, mais elle n’est pas la grandeur de référence de cette relation gazeuse.