QCM : Quantité de matière — 13 questions

Questions et réponses du QCM

1. Combien d’entités chimiques contient une mole ?

Environ 6,02×10206{,}02 \times 10^{20} entités
Environ 6,02×10236{,}02 \times 10^{23} entités
Environ 9,81×10239{,}81 \times 10^{23} entités
Environ 1,00×10231{,}00 \times 10^{23} entités

Environ $$6{,}02 \times 10^{23}$$ entités

Explication

Une mole correspond à un paquet d’environ 6,02×10236{,}02 \times 10^{23} entités chimiques. La valeur 6,02×10206{,}02 \times 10^{20} est trop faible de trois ordres de grandeur.

2. Quelle valeur et quelle unité caractérisent la constante d’Avogadro NAN_A ?

6,02×1023 mol16{,}02 \times 10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}
6,02×1023 mol16{,}02 \times 10^{-23}\ \mathrm{mol}^{-1}
6,02×1023 gmol16{,}02 \times 10^{23}\ \mathrm{g\,mol}^{-1}
6,02×1023 mol6{,}02 \times 10^{23}\ \mathrm{mol}

$$6{,}02 \times 10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}$$

Explication

La constante d’Avogadro vaut 6,02×1023 mol16{,}02 \times 10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}. L’unité en mole, et non en inverse de mole, ne convient pas à cette constante.

3. Que représente la masse molaire d’une espèce chimique ?

La masse d’une seule de ses entités
Le volume occupé par une mole de ses entités
Le nombre d’entités présentes dans une mole
La masse d’une mole de ses entités

La masse d’une mole de ses entités

Explication

La masse molaire est la masse correspondant à une mole d’entités de l’espèce et s’exprime en gmol1\mathrm{g\,mol^{-1}}. La masse d’une seule entité s’exprime en grammes et ne constitue pas une masse molaire.

4. Une entité chimique a une masse mentiteˊm_{entité} et la constante d’Avogadro vaut NAN_A. Quelle relation permet de calculer sa masse molaire ?

M=NAmentiteˊM = \frac{N_A}{m_{entité}}
M=mentiteˊ+NAM = m_{entité} + N_A
M=mentiteˊ×NAM = m_{entité} \times N_A
M=mentiteˊNAM = \frac{m_{entité}}{N_A}

$$M = m_{entité} \times N_A$$

Explication

La masse d’une mole s’obtient en multipliant la masse d’une entité par le nombre d’entités contenues dans une mole, d’où M=mentiteˊ×NAM = m_{entité} \times N_A. La division par NAN_A donnerait une grandeur qui ne correspond pas à la masse molaire.

5. Comment détermine-t-on la masse molaire moléculaire d’une molécule ?

En soustrayant la masse molaire des isotopes minoritaires
En utilisant la masse molaire de l’atome le plus abondant
En additionnant les masses molaires de ses atomes constituants
En multipliant la masse molaire de ses atomes par le volume moléculaire

En additionnant les masses molaires de ses atomes constituants

Explication

La masse molaire moléculaire est la masse d’une mole de molécules et se calcule par addition des masses molaires des atomes qui les composent. La masse de l’atome le plus abondant ne suffit pas à décrire une molécule entière.

6. Une espèce A possède une masse mA=10 gm_A = 10\ \mathrm{g} et une masse molaire MA=50 gmol1M_A = 50\ \mathrm{g\,mol^{-1}}. Quelle est sa quantité de matière ?

0,20 mol0{,}20\ \mathrm{mol}
500 mol500\ \mathrm{mol}
40 mol40\ \mathrm{mol}
5,0 mol5{,}0\ \mathrm{mol}

$$0{,}20\ \mathrm{mol}$$

Explication

La quantité de matière se calcule avec nA=mAMAn_A = \frac{m_A}{M_A}, soit 1050=0,20 mol\frac{10}{50} = 0{,}20\ \mathrm{mol}. Le produit 10×5010 \times 50 ne correspond pas à la relation entre masse, masse molaire et quantité de matière.

7. Quelle grandeur utilise la masse de soluté divisée par le volume de solution ?

La quantité de matière nn
La concentration molaire CC
La masse molaire MM
La concentration massique CmC_m

La concentration massique $$C_m$$

Explication

La concentration massique est définie par le quotient Cm=msoluteˊVsolutionC_m = \frac{m_{soluté}}{V_{solution}}. La concentration molaire utilise une quantité de matière de soluté au numérateur.

8. Une solution contient 0,30 mol0{,}30\ \mathrm{mol} de soluté dans 0,20 L0{,}20\ \mathrm{L} de solution. Quelle est sa concentration molaire ?

0,50 molL10{,}50\ \mathrm{mol\,L^{-1}}
6,0 molL16{,}0\ \mathrm{mol\,L^{-1}}
1,5 molL11{,}5\ \mathrm{mol\,L^{-1}}
0,067 molL10{,}067\ \mathrm{mol\,L^{-1}}

$$1{,}5\ \mathrm{mol\,L^{-1}}$$

Explication

La concentration molaire vérifie C=nsoluteˊVsolutionC = \frac{n_{soluté}}{V_{solution}}, donc C=0,300,20=1,5 molL1C = \frac{0{,}30}{0{,}20} = 1{,}5\ \mathrm{mol\,L^{-1}}. La valeur 6,0 molL16{,}0\ \mathrm{mol\,L^{-1}} résulterait d’une multiplication au lieu d’une division.

9. Une solution possède une concentration massique CmC_m et le soluté a une masse molaire MM. Quelle relation donne sa concentration molaire ?

C=Cm×MC = C_m \times M
C=CmMC = C_m - M
C=MCmC = \frac{M}{C_m}
C=CmMC = \frac{C_m}{M}

$$C = \frac{C_m}{M}$$

Explication

La concentration molaire est reliée à la concentration massique par C=CmMC = \frac{C_m}{M}. La multiplication par la masse molaire ne respecte pas cette relation et ne fournit pas la concentration recherchée.

10. Que représente le volume molaire d’un gaz parfait à une température et une pression données ?

Le volume occupé par une mole de gaz, quelle que soit sa nature
La pression exercée par une mole de gaz, selon sa nature
Le volume occupé par une masse fixe de gaz, selon sa nature
La masse occupée par une mole de gaz, quelle que soit sa nature

Le volume occupé par une mole de gaz, quelle que soit sa nature

Explication

Le volume molaire correspond au volume occupé par une mole de gaz parfait dans des conditions données de température et de pression, indépendamment de la nature du gaz. La masse et la pression ne définissent pas directement cette grandeur, tandis qu’une dépendance à la nature du gaz serait contraire au comportement du gaz parfait.

11. Quel volume molaire faut-il utiliser pour un gaz mesuré à 0 °C et 1 atm ?

Vm=44,8 Lmol1V_m = 44{,}8\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}
Vm=24 Lmol1V_m = 24\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}
Vm=20 Lmol1V_m = 20\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}
Vm=22,4 Lmol1V_m = 22{,}4\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}

$$V_m = 22{,}4\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}$$

Explication

À 0 °C et 1 atm, qui correspondent aux conditions normales de température et de pression, le volume molaire vaut 22,4 Lmol122{,}4\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}. La valeur de 24 Lmol124\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}} s’applique aux conditions de laboratoire à 20 °C et 1 atm.

12. Un gaz est conservé à 20 °C et 1 atm dans les conditions de laboratoire. Quelle valeur de volume molaire convient à ce gaz ?

Vm=48 Lmol1V_m = 48\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}
Vm=22,4 Lmol1V_m = 22{,}4\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}
Vm=12 Lmol1V_m = 12\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}
Vm=24 Lmol1V_m = 24\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}

$$V_m = 24\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}$$

Explication

Dans les conditions de laboratoire fixées à 20 °C et 1 atm, le volume molaire est 24 Lmol124\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}. La valeur de 22,4 Lmol122{,}4\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}} correspond aux conditions normales à 0 °C et 1 atm, et non à la température de laboratoire indiquée.

13. Un échantillon gazeux occupe un volume Vgaz=48 LV_{gaz}=48\ \mathrm{L} dans des conditions où VM=24 Lmol1V_M=24\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}. Quelle est sa quantité de matière ?

ngaz=2,0 moln_{gaz}=2{,}0\ \mathrm{mol}
ngaz=72 moln_{gaz}=72\ \mathrm{mol}
ngaz=0,5 moln_{gaz}=0{,}5\ \mathrm{mol}
ngaz=24 moln_{gaz}=24\ \mathrm{mol}

$$n_{gaz}=2{,}0\ \mathrm{mol}$$

Explication

La quantité de matière se calcule par ngaz=VgazVMn_{gaz}=\frac{V_{gaz}}{V_M}, donc ngaz=4824=2,0 moln_{gaz}=\frac{48}{24}=2{,}0\ \mathrm{mol}. Multiplier le volume par le volume molaire ou utiliser directement l’une de ces valeurs comme quantité de matière ne respecte pas la relation donnée.

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Qu'est-ce qu'une mole en chimie ?

Un paquet contenant 6,02 × 10^23 entités chimiques.

Quelle est la valeur de la constante d’Avogadro N_A ?

6,02 × 10^23 mol⁻¹.

Qu'est-ce que la masse molaire d'une espèce chimique ?

La masse d'une mole d'entités de cette espèce.

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