QCM : Physique chimie — 16 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle succession d’opérations permet d’établir une réaction d’oxydoréduction à partir de deux demi-équations ?

Écrire une seule demi-équation, équilibrer les atomes, puis ajouter les électrons.
Additionner les demi-équations, égaliser les électrons, puis supprimer les espèces restantes.
Simplifier les demi-équations, égaliser les charges, puis les soustraire membre à membre.
Écrire les demi-équations, égaliser les électrons, les additionner puis simplifier.

Écrire les demi-équations, égaliser les électrons, les additionner puis simplifier.

Explication

La méthode consiste à écrire les deux demi-équations, à obtenir le même nombre d’électrons, puis à les additionner et à simplifier. Une soustraction ou l’emploi d’une seule demi-équation ne permet pas de modéliser le transfert complet.

2. Quelle propriété caractérise un oxydant dans une réaction d’oxydoréduction ?

Il échange des protons avec le solvant.
Il perd des électrons au cours de la réaction.
Il gagne des électrons au cours de la réaction.
Il forme un précipité avec le réducteur.

Il gagne des électrons au cours de la réaction.

Explication

Un oxydant est une espèce capable de gagner des électrons. La perte d’électrons caractérise au contraire le réducteur.

3. Pourquoi faut-il distinguer la quantité de matière de la masse, du volume d’un gaz et de la concentration ?

Elles servent toutes à calculer directement une équation chimique
Elles concernent des espèces chimiques dans des états physiques différents
Elles représentent toutes la même grandeur avec des unités différentes
Ce sont des grandeurs différentes caractérisant les espèces ou leur quantité

Ce sont des grandeurs différentes caractérisant les espèces ou leur quantité

Explication

La quantité de matière, la masse, le volume d’un gaz et la concentration sont des grandeurs distinctes qui apportent des informations différentes. Les confondre peut conduire à choisir une relation ou une unité inadaptée.

4. Quel est le rôle principal d’une équation de réaction chimique ?

Mesurer la température atteinte par le mélange réactionnel
Déterminer la masse totale du récipient utilisé
Modéliser la transformation des molécules et des atomes
Décrire la vitesse de déplacement des espèces chimiques

Modéliser la transformation des molécules et des atomes

Explication

Une équation de réaction chimique est une notation symbolique qui modélise la transformation des molécules et des atomes. Elle ne sert pas directement à mesurer une température, une vitesse ou la masse du récipient.

5. Pour déterminer la quantité de matière d’un gaz à partir d’une mesure expérimentale, quelles grandeurs faut-il connaître ?

Sa masse et sa masse molaire dans les conditions de l’expérience
Sa concentration et le volume de la solution préparée
Son volume et le volume molaire dans les conditions de l’expérience
Sa température et la masse du récipient utilisé

Son volume et le volume molaire dans les conditions de l’expérience

Explication

La quantité de matière d’un gaz se détermine à partir de son volume et du volume molaire correspondant aux conditions expérimentales. La masse molaire intervient plutôt lorsqu’on relie une masse à une quantité de matière.

6. Quel enchaînement décrit correctement le bilan de matière expérimental ?

Calculer la quantité de peroxyde, puis le volume de solution, la masse d’eau et le volume molaire
Calculer la quantité de dioxygène, puis celle de peroxyde, sa masse et la concentration finale
Calculer la concentration finale, puis la masse de dioxygène et la quantité d’eau consommée
Calculer la masse d’eau, puis le volume molaire, la quantité de peroxyde et le volume final

Calculer la quantité de dioxygène, puis celle de peroxyde, sa masse et la concentration finale

Explication

Le bilan commence par la quantité de dioxygène voulue, puis utilise les coefficients stœchiométriques pour obtenir la quantité de peroxyde nécessaire, sa masse et enfin la concentration finale en hydroxyde de sodium. Les autres enchaînements inversent les étapes ou utilisent des grandeurs qui ne correspondent pas à la démarche décrite.

7. Quelle conservation caractérise une transformation chimique ?

Le volume et la pression du mélange
La masse de chaque espèce chimique
La quantité et la température des solutions
La nature et le nombre des atomes

La nature et le nombre des atomes

Explication

Lors d’une transformation chimique, la matière se conserve : les atomes présents avant la réaction se retrouvent après la réaction, même s’ils sont regroupés différemment. La masse de chaque espèce chimique, en revanche, peut varier parce que les espèces sont consommées ou formées.

8. Après avoir égalisé les électrons dans deux demi-équations, quelle étape permet d’obtenir l’équation globale d’oxydoréduction ?

Multiplier les deux demi-équations puis conserver séparément les électrons dans le bilan.
Soustraire les deux demi-équations puis augmenter les coefficients des espèces restantes.
Remplacer les électrons par des protons puis équilibrer les molécules formées.
Additionner les deux membres puis réduire les coefficients aux plus petits entiers naturels.

Additionner les deux membres puis réduire les coefficients aux plus petits entiers naturels.

Explication

Une fois les électrons cédés et captés rendus égaux, les demi-équations sont additionnées et les coefficients peuvent être réduits. Les électrons doivent disparaître du bilan global, et non y être conservés ou remplacés par des protons.

9. Lorsqu’une espèce chimique joue le rôle de réducteur, quelle transformation électronique subit-elle ?

Elle capte des électrons provenant d’une autre espèce.
Elle transforme ses électrons en protons.
Elle cède des électrons à une autre espèce.
Elle conserve ses électrons sans transfert.

Elle cède des électrons à une autre espèce.

Explication

Le réducteur est capable de perdre, donc de céder, des électrons. Une espèce qui capte les électrons joue le rôle d’oxydant.

10. Que précisent les coefficients placés devant les formules dans une équation de réaction ?

Les proportions dans lesquelles les espèces réagissent
L’état physique de chaque espèce chimique
La concentration molaire des solutions obtenues
La composition atomique de chaque espèce chimique

Les proportions dans lesquelles les espèces réagissent

Explication

Les coefficients indiquent les proportions de consommation des réactifs et de formation des produits. La composition atomique est donnée par les indices des formules, tandis que l’état physique est indiqué par des notations comme (s), (l), (g) ou (aq).

11. Quelle valeur du volume molaire des gaz est utilisée dans les conditions de cette expérience ?

Vm=100,0 L⋅mol−1V_m = 100{,}0\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}
Vm=2,5 L⋅mol−1V_m = 2{,}5\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}
Vm=0,025 L⋅mol−1V_m = 0{,}025\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}
Vm=25 L⋅mol−1V_m = 25\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}

$$V_m = 25\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}$$

Explication

Dans les conditions de l’expérience, le volume molaire des gaz vaut 25 L⋅mol−125\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}. La valeur 2,5 L2{,}5\ \mathrm{L} correspond au volume de dioxygène souhaité, et 100,0 mL100{,}0\ \mathrm{mL} au volume d’eau utilisé.

12. Combien d’électrons apparaissent dans les demi-équations des couples Al3+/Al\mathrm{Al^{3+}/Al} et Cu2+/Cu\mathrm{Cu^{2+}/Cu} ?

Trois pour l’aluminium et deux pour le cuivre.
Deux pour l’aluminium et trois pour le cuivre.
Trois pour l’aluminium et trois pour le cuivre.
Deux pour l’aluminium et deux pour le cuivre.

Trois pour l’aluminium et deux pour le cuivre.

Explication

Les demi-équations sont Al3++3e−=Al\mathrm{Al^{3+}}+3e^- = \mathrm{Al} et Cu2++2e−=Cu\mathrm{Cu^{2+}}+2e^- = \mathrm{Cu}. Le nombre d’électrons correspond ici à la charge de l’ion métallique dans chaque couple.

13. Quelle association décrit correctement les transformations des deux espèces lors d’une oxydoréduction ?

Le réducteur se réduit en donnant des électrons, tandis que l’oxydant s’oxyde en les gagnant.
Le réducteur se réduit en gagnant des électrons, tandis que l’oxydant s’oxyde en les donnant.
Le réducteur s’oxyde en gagnant des électrons, tandis que l’oxydant se réduit en les donnant.
Le réducteur s’oxyde en donnant des électrons, tandis que l’oxydant se réduit en les gagnant.

Le réducteur s’oxyde en donnant des électrons, tandis que l’oxydant se réduit en les gagnant.

Explication

Le réducteur s’oxyde parce qu’il cède des électrons, et l’oxydant se réduit parce qu’il les capte. L’association inverse des transformations confond les rôles électroniques des deux espèces.

14. Dans l’application considérée, combien d’électrons sont consommés respectivement par les demi-équations de MnO4−\mathrm{MnO_4^-} et de O2\mathrm{O_2} ?

Cinq par la première et deux par la seconde.
Deux par chacune des deux demi-équations.
Deux par la première et cinq par la seconde.
Cinq par chacune des deux demi-équations.

Cinq par la première et deux par la seconde.

Explication

La première demi-équation contient 5e−5e^-, tandis que la seconde contient 2e−2e^-. Ces nombres différents doivent être égalisés avant l’addition des demi-équations pour établir l’équation globale.

15. Dans la réaction entre le peroxyde de sodium et l’eau, quelle espèce est le produit gazeux recherché ?

L’eau, notée H2O(l)\mathrm{H_2O(l)}
Le dioxygène, noté O2(g)\mathrm{O_2(g)}
L’hydroxyde de sodium, noté NaOH(aq)\mathrm{NaOH(aq)}
Le peroxyde de sodium, noté Na2O2(s)\mathrm{Na_2O_2(s)}

Le dioxygène, noté $$\mathrm{O_2(g)}$$

Explication

L’équation montre que le dioxygène est formé comme produit gazeux, tandis que le peroxyde de sodium et l’eau sont des réactifs. L’hydroxyde de sodium est également un produit, mais il est présent en solution aqueuse.

16. Dans une réaction d’oxydoréduction, dans quel sens s’effectue le transfert d’électrons ?

Du solvant vers le réducteur.
Du réducteur vers le solvant.
Du réducteur vers l’oxydant.
De l’oxydant vers le réducteur.

Du réducteur vers l’oxydant.

Explication

La réaction modélise un transfert d’électrons du réducteur, qui les cède, vers l’oxydant, qui les gagne. Le solvant n’est pas défini ici comme l’un des deux partenaires du transfert.

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Qu'est-ce qu'un oxydant en chimie ?

Une espèce chimique capable de gagner des électrons.

Qu'est-ce qu'un réducteur en chimie ?

Une espèce chimique capable de perdre des électrons.

Que modélise une réaction d’oxydoréduction ?

Un transfert d’électrons du réducteur vers l’oxydant.

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