QCM : Quantité de matière et concentrations (9 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Où trouve-t-on la masse molaire atomique d’un élément chimique, et dans quelle unité est-elle exprimée ?

Dans le tableau périodique, en mol·g⁻¹
Dans le tableau périodique, en g·mol⁻¹ pour une molécule
Dans la formule moléculaire, en g·L⁻¹
Dans le tableau périodique, en g·mol⁻¹

Dans le tableau périodique, en g·mol⁻¹

Explication

Le tableau périodique indique la masse molaire atomique de chaque élément en g·mol⁻¹. L’unité mol·g⁻¹ inverse les unités de masse et de quantité de matière.

2. Comment calcule-t-on la masse molaire moléculaire d’une espèce de formule CxHyOzC_xH_yO_z ?

En multipliant M(C)M(C) par xx, puis en ajoutant M(H)+M(O)M(H)+M(O)
En divisant xM(C)+yM(H)+zM(O)xM(C)+yM(H)+zM(O) par x+y+zx+y+z
En additionnant xM(C)xM(C), yM(H)yM(H) et zM(O)zM(O)
En additionnant M(C)M(C), M(H)M(H) et M(O)M(O), puis en multipliant par x+y+zx+y+z

En additionnant $$xM(C)$$, $$yM(H)$$ et $$zM(O)$$

Explication

Chaque masse molaire atomique est multipliée par le nombre d’atomes correspondant, puis les contributions sont additionnées. Le calcul qui divise cette somme par le nombre total d’atomes ne donne pas la masse molaire moléculaire.

3. Une solution contient une masse msoluteˊm_{\mathrm{soluté}} de soluté dans un volume VsolutionV_{\mathrm{solution}}. Quelle expression donne sa concentration en masse ?

Cm=msoluteˊnsoluteˊC_m=\frac{m_{\mathrm{soluté}}}{n_{\mathrm{soluté}}}
Cm=msoluteˊVsolutionC_m=\frac{m_{\mathrm{soluté}}}{V_{\mathrm{solution}}}
Cm=VsolutionmsoluteˊC_m=\frac{V_{\mathrm{solution}}}{m_{\mathrm{soluté}}}
Cm=nsoluteˊVsolutionC_m=\frac{n_{\mathrm{soluté}}}{V_{\mathrm{solution}}}

$$C_m=\frac{m_{\mathrm{soluté}}}{V_{\mathrm{solution}}}$$

Explication

La concentration en masse est le rapport entre la masse de soluté et le volume de la solution. Le rapport quantité de matière sur volume correspond à la concentration en quantité de matière.

4. Une solution a une concentration en masse CmC_m et le soluté a une masse molaire MM. Quelle relation permet de déterminer la concentration en quantité de matière CC ?

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

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

Explication

La concentration en quantité de matière se calcule en divisant la concentration en masse par la masse molaire, ce qui donne une valeur en mol·L⁻¹. Le quotient inverse ne respecte pas cette relation et confond le rôle de CmC_m et de MM.

5. Que représente la quantité de matière nn dans la relation entre la masse mm et la masse molaire MM ?

Le produit de la masse de l’échantillon par sa masse molaire
La somme de la masse de l’échantillon et de sa masse molaire
La masse molaire divisée par la masse de l’échantillon
Le quotient de la masse de l’échantillon par sa masse molaire

Le quotient de la masse de l’échantillon par sa masse molaire

Explication

La quantité de matière correspond au nombre de moles associé à un échantillon et se calcule par n=mMn=\frac{m}{M}. Le produit m×Mm\times M n’est pas la quantité de matière et ne respecte pas les unités attendues.

6. Dans la relation du volume molaire, quelle unité correspond au volume molaire VmV_m ?

L\mathrm{L}
mol⋅L−1\mathrm{mol\cdot L^{-1}}
mol\mathrm{mol}
L⋅mol−1\mathrm{L\cdot mol^{-1}}

$$\mathrm{L\cdot mol^{-1}}$$

Explication

Le volume molaire exprime le volume de gaz par quantité de matière, donc son unité est le litre par mole. L’unité mol⋅L−1\mathrm{mol\cdot L^{-1}} correspond à une concentration en quantité de matière.

7. Quel rôle joue la masse volumique du butanoate de méthyle dans le calcul de la quantité de matière présente dans un volume donné ?

Elle sert à déterminer la proportion massique de butanoate dans une solution à partir de son volume.
Elle permet de calculer le volume molaire du butanoate à partir de sa formule moléculaire.
Elle permet de convertir le volume du liquide en masse, puis d’en déduire la quantité de matière.
Elle permet de convertir directement le volume du liquide en concentration molaire, sans connaître sa masse molaire.

Elle permet de convertir le volume du liquide en masse, puis d’en déduire la quantité de matière.

Explication

La masse volumique relie le volume de butanoate de méthyle à sa masse, laquelle permet ensuite de calculer la quantité de matière à l’aide de sa masse molaire. Elle ne donne pas directement une concentration molaire, qui dépend aussi du volume de solution et de la quantité de matière dissoute.

8. En quoi la masse molaire atomique d’un élément diffère-t-elle de la masse molaire moléculaire d’un composé ?

La première s’exprime en g·L⁻¹ pour un élément, tandis que la seconde s’exprime en mol·L⁻¹ pour un composé.
La première concerne un élément et se lit dans le tableau périodique, tandis que la seconde correspond à la somme des masses molaires atomiques selon la formule du composé.
La première dépend du volume de l’échantillon, tandis que la seconde dépend de la quantité de matière du composé.
La première correspond à la somme des masses des atomes d’une molécule, tandis que la seconde est donnée pour chaque élément dans le tableau périodique.

La première concerne un élément et se lit dans le tableau périodique, tandis que la seconde correspond à la somme des masses molaires atomiques selon la formule du composé.

Explication

La masse molaire atomique est associée à un élément et sa valeur figure dans le tableau périodique ; celle d’une molécule se calcule en additionnant les contributions de ses atomes. La confusion plausible consiste à inverser ces définitions : le tableau périodique donne les masses molaires atomiques, pas la masse molaire de chaque molécule.

9. À volume de solution constant, quel effet une augmentation de la quantité de soluté produit-elle sur sa concentration en quantité de matière ?

Elle reste inchangée, car la concentration dépend de la masse molaire du soluté.
Elle diminue, car la quantité de soluté se répartit dans un volume plus important.
Elle devient égale à la concentration en masse, car le volume est constant.
Elle augmente, car le rapport entre la quantité de soluté et le volume devient plus grand.

Elle augmente, car le rapport entre la quantité de soluté et le volume devient plus grand.

Explication

La concentration en quantité de matière est le rapport entre la quantité de soluté et le volume de solution ; augmenter le numérateur à volume constant accroît donc la concentration. L’augmentation du volume, qui ferait diminuer la concentration à quantité fixe, ne se produit pas ici.

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Où trouve-t-on la masse molaire atomique de chaque élément chimique ?

Dans le tableau périodique, en g·mol⁻¹.

Comment calculer la masse molaire moléculaire de CxHyOzC_xH_yO_z ?

M(CxHyOz)=x×M(C)+y×M(H)+z×M(O)M(C_xH_yO_z)=x\times M(C)+y\times M(H)+z\times M(O).

Quelle formule définit la concentration en masse ?

Cm=msoluteˊVsolutionC_m=\frac{m_{\mathrm{soluté}}}{V_{\mathrm{solution}}}

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