QCM : Physique biophysique des états de la matière — 21 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle distinction fondamentale permet de séparer la matière en deux grandes catégories ?

Les corps purs sont toujours homogènes, tandis que les mélanges sont toujours hétérogènes
Les corps purs contiennent une seule espèce chimique, tandis que les mélanges en contiennent plusieurs
Les corps purs sont toujours solides, tandis que les mélanges sont toujours liquides
Les corps purs contiennent plusieurs espèces chimiques, tandis que les mélanges n’en contiennent qu’une seule

Les corps purs contiennent une seule espèce chimique, tandis que les mélanges en contiennent plusieurs

Explication

Un corps pur est constitué d’un seul corps pur, alors qu’un mélange en rassemble plusieurs. La nature solide ou liquide et l’homogénéité ne suffisent pas à définir cette distinction.

2. Laquelle de ces classifications associe correctement les types de corps purs et de mélanges ?

Corps pur simple ou composé ; mélange homogène ou hétérogène
Corps pur miscible ou non miscible ; mélange homonucléaire ou hétéronucléaire
Corps pur cristallin ou amorphe ; mélange gazeux ou plasmatique
Corps pur homogène ou hétérogène ; mélange simple ou composé

Corps pur simple ou composé ; mélange homogène ou hétérogène

Explication

Un corps pur est simple, homonucléaire, ou composé, hétéro-nucléaire. Un mélange est homogène, miscible, ou hétérogène, non miscible.

3. Quelle affirmation décrit correctement le sang et son plasma ?

Le sang est homogène, tandis que le plasma est hétérogène et représente environ 55 % de la partie liquide
Le sang est hétérogène, tandis que le plasma est homogène et représente environ 55 % de la partie liquide
Le sang et le plasma sont tous deux hétérogènes et représentent chacun environ la moitié de la partie liquide
Le sang et le plasma sont tous deux homogènes, mais seul le sang contient plusieurs constituants

Le sang est hétérogène, tandis que le plasma est homogène et représente environ 55 % de la partie liquide

Explication

Le sang constitue un mélange hétérogène. Son plasma est homogène et représente environ 55 % de la partie liquide du sang.

4. Quelle combinaison décrit correctement les propriétés respectives d’un solide, d’un liquide et d’un gaz ?

Le solide est peu compressible et possède une forme propre ; le liquide est peu compressible sans forme propre ; le gaz est très compressible et sans forme propre
Le solide est très compressible sans forme propre ; le liquide est peu compressible avec une forme propre ; le gaz est peu compressible sans forme propre
Le solide et le liquide sont très compressibles ; le gaz est peu compressible et possède une forme propre
Le solide est peu compressible sans forme propre ; le liquide est très compressible avec une forme propre ; le gaz possède une forme propre

Le solide est peu compressible et possède une forme propre ; le liquide est peu compressible sans forme propre ; le gaz est très compressible et sans forme propre

Explication

Le solide conserve une forme propre et se comprime peu. Le liquide se comprime peu mais n’a pas de forme propre, tandis que le gaz est très compressible et n’a pas de forme propre.

5. Lorsqu’une substance passe directement de l’état liquide à l’état gazeux, quel changement d’état se produit ?

Une condensation
Une sublimation
Une vaporisation
Une liquéfaction

Une vaporisation

Explication

La vaporisation correspond au passage du liquide vers le gaz. La liquéfaction correspond au passage inverse, du gaz vers le liquide.

6. Quels paramètres déterminent principalement l’état physique d’une substance ?

Le volume et la forme, qui déterminent à eux seuls les interactions entre les particules
La pression et la température, qui modifient l’équilibre entre les énergies de Van der Waals et thermique
La densité et la transparence, qui imposent l’état solide, liquide ou gazeux
La masse et la couleur, qui modifient directement la composition chimique de la substance

La pression et la température, qui modifient l’équilibre entre les énergies de Van der Waals et thermique

Explication

L’état de la matière dépend principalement de la pression et de la température. Ces paramètres modifient l’équilibre entre l’énergie de Van der Waals et l’énergie thermique.

7. Quelle propriété caractérise un cristal ?

Il se définit par des particules sans volume et sans interaction entre elles
Il possède un motif répétitif d’atomes bien ordonnés et permet de trouver un plan d’alignement
Il est constitué de particules désordonnées sans organisation géométrique répétitive
Il ne peut présenter qu’une organisation moléculaire cubique

Il possède un motif répétitif d’atomes bien ordonnés et permet de trouver un plan d’alignement

Explication

Un cristal présente un motif répétitif d’atomes bien rangés, avec la possibilité de trouver un plan d’alignement. Les autres propositions décrivent soit un désordre, soit le modèle du gaz parfait, soit une restriction inexistante.

8. Dans la description d’un cristal, que désigne la maille ?

L’ensemble ordonné obtenu après la répétition de tous les éléments cristallins
Un ensemble de particules gazeuses dont le volume est négligeable
Le plus petit élément répété qui forme, par répétition, la structure cristalline
Un plan d’alignement présent uniquement dans les cristaux hexagonaux

Le plus petit élément répété qui forme, par répétition, la structure cristalline

Explication

La maille est le plus petit élément répété d’un cristal et peut notamment être cubique ou hexagonale. Le cristal est l’ensemble ordonné formé par la répétition de ces mailles.

9. Un échantillon est modélisé par un gaz parfait. Quelle hypothèse ce modèle impose-t-il concernant ses particules ?

Elles ont un volume variable et interagissent comme dans un liquide
Elles sont immobiles et se regroupent dans une structure périodique
Elles occupent un volume important et s’attirent fortement à distance
Elles ont un volume nul ou presque nul et n’interagissent pas entre elles

Elles ont un volume nul ou presque nul et n’interagissent pas entre elles

Explication

Le modèle du gaz parfait considère des particules de volume nul ou proche de zéro, sans interaction entre elles. Ces hypothèses simplifient la description par rapport à celle d’un gaz réel.

10. Un gaz parfait contient 2 moles à une température T et occupe un volume V. Quelle relation permet de déterminer sa pression P ?

P = 2RT/V
P = RT/(2V)
P = V/(2RT)
P = 2V/(RT)

P = 2RT/V

Explication

La loi des gaz parfaits est PV = nRT. En prenant n = 2 et en isolant P, on obtient P = 2RT/V.

11. Quelle relation exprime la loi de Dalton pour la pression d’un mélange gazeux ?

La pression totale est la somme des pressions partielles
La pression totale est égale à la plus grande pression partielle
La pression partielle est indépendante de la composition du mélange
La pression partielle est la somme des pressions totales

La pression totale est la somme des pressions partielles

Explication

La loi de Dalton, établie en 1802, affirme que la pression totale d’un mélange gazeux est la somme des pressions partielles de ses constituants.

12. Un mélange gazeux contient trois constituants exerçant des pressions partielles de 0,20 atm, 0,35 atm et 0,45 atm. Quelle est sa pression totale ?

1,00 atm
0,10 atm
1,35 atm
0,55 atm

1,00 atm

Explication

Selon la relation P = ΣPᵢ, on additionne les trois pressions partielles : 0,20 + 0,35 + 0,45 = 1,00 atm.

13. Un constituant représente une fraction molaire de 0,25 dans un mélange soumis à une pression totale de 4,0 atm. Quelle est sa pression partielle ?

3,75 atm
0,25 atm
16 atm
1,0 atm

1,0 atm

Explication

La pression partielle vérifie Pᵢ = xᵢP. Ici, Pᵢ = 0,25 × 4,0 = 1,0 atm.

14. Quelles valeurs définissent conventionnellement les conditions normales de température et de pression ?

0 °C et 1 bar
25 °C et 1 bar
0 °C et 1 atm
20 °C et 1 atm

0 °C et 1 atm

Explication

Les conditions normales sont fixées conventionnellement à T = 0 °C et P = 1 atm.

15. Un gaz a une masse molaire de 58 g·mol⁻¹. Quelle est approximativement sa densité par rapport à l’air ?

2,00
29,00
0,50
1,00

2,00

Explication

À pression et température identiques, d gaz = M gaz/29. Ainsi, 58/29 = 2,00.

16. Quelle composition approximative caractérise l’air sec ?

78 % de dioxygène, 20 % de diazote et 2 % d’argon
20 % de diazote, 78 % de dioxygène et 0,934 mol d’argon
78 % de diazote, 20 % de dioxygène et 0,934 mol d’argon
50 % de diazote, 49 % de dioxygène et 1 % d’argon

78 % de diazote, 20 % de dioxygène et 0,934 mol d’argon

Explication

L’air sec contient environ 78 % de diazote, 20 % de dioxygène et 0,934 mol d’argon.

17. Quelle équation décrit le comportement d’un gaz réel selon Van der Waals ?

P(V + nb) = nRT
(P − a n²/V²)(V + nb) = nRT
(P + a n²/V²)(V − nb) = nRT
PV = nRT

(P + a n²/V²)(V − nb) = nRT

Explication

L’équation de Van der Waals introduit les corrections liées aux interactions et au volume propre des particules : (P + a n²/V²)(V − nb) = nRT.

18. Laquelle décrit correctement une solution ?

Un mélange homogène comprenant un solvant majoritaire et un ou plusieurs solutés minoritaires
Une substance pure constituée uniquement d’un solvant
Un mélange gazeux dont les constituants sont toujours en proportions égales
Un mélange hétérogène dont tous les constituants sont majoritaires

Un mélange homogène comprenant un solvant majoritaire et un ou plusieurs solutés minoritaires

Explication

Une solution est un mélange homogène dans lequel le solvant est largement majoritaire et le ou les solutés sont minoritaires.

19. Dans une solution aqueuse de sucre, quel constituant joue généralement le rôle de solvant ?

Le récipient, car il contient le mélange
Le dioxygène dissous, car il est présent dans l’eau
Le sucre, car il détermine la concentration
L’eau, car elle constitue le composant largement majoritaire

L’eau, car elle constitue le composant largement majoritaire

Explication

Le solvant est le constituant largement majoritaire d’une solution ; dans une solution aqueuse de sucre, il s’agit généralement de l’eau.

20. Quelle affirmation caractérise correctement un soluté ?

Il est nécessairement liquide avant sa solubilisation
Il est minoritaire et peut être initialement gazeux, liquide ou solide
Il ne peut être constitué que de molécules dissoutes dans l’eau
Il est largement majoritaire et sert de milieu de dissolution

Il est minoritaire et peut être initialement gazeux, liquide ou solide

Explication

Un soluté est un constituant largement minoritaire ; avant sa solubilisation, il peut être gazeux, liquide ou solide.

21. Que décrit la concentration d’une solution ?

La masse molaire du solvant uniquement
La proportion d’un soluté dans la solution, exprimable par sa masse, son volume ou sa quantité de matière
La température d’ébullition du solvant
La pression totale exercée par un mélange gazeux

La proportion d’un soluté dans la solution, exprimable par sa masse, son volume ou sa quantité de matière

Explication

La concentration décrit la proportion d’un soluté dans une solution et peut être exprimée à partir de sa masse, de son volume ou de sa quantité de matière.

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Comment se répartit la matière selon sa composition ?

En corps purs et en mélanges.

Quelles sont les deux catégories principales de corps purs ?

Simple homonucléaire et composé hétéro-nucléaire.

Comment se classent les mélanges selon leur homogénéité ?

Homogène miscible et hétérogène non miscible.

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