QCM : Quantité de matière et lumière (20 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quel nombre d’entités chimiques identiques constitue une mole ?

55,855{,}8
6,02×10226{,}02 \times 10^{22}
3,01×10233{,}01 \times 10^{23}
6,02×10236{,}02 \times 10^{23}

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

Explication

Une mole est un paquet de 6,02×10236{,}02 \times 10^{23} entités chimiques identiques. 6,02×10226{,}02 \times 10^{22} et 3,01×10233{,}01 \times 10^{23} sont des nombres différents de celui défini pour une mole, tandis que 55,855{,}8 est une masse molaire atomique donnée en exemple.

2. Un échantillon contient 1,204×10241{,}204 \times 10^{24} entités. Quelle quantité de matière contient-il, avec NA=6,02×1023 mol−1N_A = 6{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1} ?

2,00 mol2{,}00\ \text{mol}
4,00 mol4{,}00\ \text{mol}
0,50 mol0{,}50\ \text{mol}
7,24×1047 mol7{,}24 \times 10^{47}\ \text{mol}

$$2{,}00\ \text{mol}$$

Explication

On applique n=NNAn = \frac{N}{N_A} : 1,204×10246,02×1023=2,00 mol\frac{1{,}204 \times 10^{24}}{6{,}02 \times 10^{23}} = 2{,}00\ \text{mol}. 4,00 mol4{,}00\ \text{mol} correspond à un quotient doublé, 0,50 mol0{,}50\ \text{mol} inverse le rapport, et le grand résultat vient d’une multiplication.

3. Quelle description correspond à la masse molaire atomique ?

La masse d’une mole d’atomes, notée M et exprimée en g·mol⁻¹
La quantité d’atomes, notée n et exprimée en mol
La masse d’un atome, notée M et exprimée en g
La masse d’une mole d’atomes, notée M et exprimée en g·L⁻¹

La masse d’une mole d’atomes, notée M et exprimée en g·mol⁻¹

Explication

La masse molaire atomique est la masse d’une mole d’atomes ; elle se note MM, s’exprime en g·mol⁻¹ et sa valeur se trouve dans le tableau périodique. La masse d’un seul atome et l’unité g·L⁻¹ confondent des grandeurs distinctes, tandis que nn désigne une quantité de matière.

4. Un échantillon solide pur a une masse de 18,0 g18{,}0\ \text{g} et une masse molaire de 60,0 g⋅mol−160{,}0\ \text{g·mol}^{-1}. Quelle quantité de matière contient-il ?

18,0 mol18{,}0\ \text{mol}
1 080 mol1\,080\ \text{mol}
3,33 mol3{,}33\ \text{mol}
0,300 mol0{,}300\ \text{mol}

$$0{,}300\ \text{mol}$$

Explication

Pour un corps pur solide ou liquide, n=mMn = \frac{m}{M} ; ainsi 18,060,0=0,300 mol\frac{18{,}0}{60{,}0} = 0{,}300\ \text{mol}. 1 080 mol1\,080\ \text{mol} résulte d’une multiplication, 3,33 mol3{,}33\ \text{mol} inverse le quotient, et 18,0 mol18{,}0\ \text{mol} confond grammes et moles.

5. Que représente la concentration en masse d’une solution ?

La masse totale de solution par volume total de solution
La quantité de matière de soluté dissous par volume de solution
La masse de soluté dissous par volume de solvant
La masse de soluté dissous par volume total de solution

La masse de soluté dissous par volume total de solution

Explication

La concentration en masse décrit la masse de soluté dissous rapportée au volume total de la solution. La quantité de matière relève de la concentration molaire ; prendre le volume du solvant ou la masse totale de solution change la grandeur considérée.

6. On dissout 3,0 g3{,}0\ \text{g} de soluté pour obtenir 0,50 L0{,}50\ \text{L} de solution. Quelle est la concentration en masse ?

6,0 g⋅L−16{,}0\ \text{g·L}^{-1}
60 g⋅L−160\ \text{g·L}^{-1}
0,17 g⋅L−10{,}17\ \text{g·L}^{-1}
1,5 g⋅L−11{,}5\ \text{g·L}^{-1}

$$6{,}0\ \text{g·L}^{-1}$$

Explication

La relation est Cm=mVC_m = \frac{m}{V} ; le calcul donne 3,00,50=6,0 g⋅L−1\frac{3{,}0}{0{,}50} = 6{,}0\ \text{g·L}^{-1}. 1,51{,}5 vient d’une multiplication, 0,170{,}17 inverse le quotient et 6060 correspond à une conversion erronée du volume.

7. Que désigne la concentration en quantité de matière d’une solution ?

La quantité de matière de soluté dissous par litre de solvant
La quantité de matière de soluté dissous par litre de solution
La masse de soluté dissous par litre de solution
La quantité totale de matière de soluté dissous dans la solution

La quantité de matière de soluté dissous par litre de solution

Explication

La concentration en quantité de matière correspond à la quantité de matière de soluté par litre de solution. Une masse par litre définit la concentration en masse ; le volume de référence est celui de la solution et non celui du solvant, et une quantité totale n’est pas une concentration.

8. Une solution contient 0,40 mol0{,}40\ \text{mol} de soluté dans un volume total de 0,20 L0{,}20\ \text{L}. Quelle est sa concentration molaire ?

2,0 mol⋅L−12{,}0\ \text{mol·L}^{-1}
2,0×10−3 mol⋅L−12{,}0 \times 10^{-3}\ \text{mol·L}^{-1}
0,50 mol⋅L−10{,}50\ \text{mol·L}^{-1}
0,080 mol⋅L−10{,}080\ \text{mol·L}^{-1}

$$2{,}0\ \text{mol·L}^{-1}$$

Explication

La concentration molaire vérifie C=nVC = \frac{n}{V} ; 0,400,20=2,0 mol⋅L−1\frac{0{,}40}{0{,}20} = 2{,}0\ \text{mol·L}^{-1}. 0,0800{,}080 vient d’une multiplication, 0,500{,}50 inverse le quotient et le résultat en 10−310^{-3} traduit une erreur de conversion du volume.

9. Pour préparer une solution moins concentrée à partir d’une solution initiale, quelle opération réalise-t-on ?

Ajouter du solvant à la solution initiale
Séparer les constituants de la solution initiale
Évaporer une partie du solvant de la solution initiale
Ajouter du soluté à la solution initiale

Ajouter du solvant à la solution initiale

Explication

Diluer consiste à ajouter du solvant afin d’obtenir une solution moins concentrée. L’évaporation concentre la solution, l’ajout de soluté augmente la quantité de soluté et la séparation des constituants ne décrit pas une dilution.

10. Une solution fille est préparée dans une fiole jaugée de 25 mL à partir de 5,0 mL de solution mère. Quel est le facteur de dilution ?

F=0,2F = 0{,}2
F=4F = 4
F=20F = 20
F=5F = 5

$$F = 5$$

Explication

Le facteur de dilution est le volume final divisé par le volume prélevé : F=25/5,0=5F = 25/5{,}0 = 5. La valeur 0,20{,}2 inverse le rapport, 2020 correspond à la différence des volumes et 44 résulte d’un autre calcul erroné.

11. On prélève 4,0 mL d’une solution mère à 0,20 mol·L⁻¹ et on complète à 20,0 mL. Quelle concentration obtient-on ?

0,010 mol·L⁻¹
0,040 mol·L⁻¹
1,0 mol·L⁻¹
0,16 mol·L⁻¹

0,040 mol·L⁻¹

Explication

La conservation de la quantité de soluté donne CmeˋreVmeˋre=CfilleVfilleC_{mère}V_{mère}=C_{fille}V_{fille}, donc Cfille=0,20×4,0/20,0=0,040C_{fille}=0{,}20\times4{,}0/20{,}0=0{,}040 mol·L⁻¹. La valeur 1,0 inverse le rapport des volumes, tandis que 0,16 et 0,010 proviennent d’opérations qui ne respectent pas la relation de dilution.

12. Un faisceau de lumière blanche traverse un prisme et atteint un écran. Quel motif coloré apparaît sur l’écran ?

Un dégradé allant du violet au rouge
Un dégradé allant du rouge au violet
Une tache uniforme de couleur blanche
Trois faisceaux séparés correspondant aux couleurs primaires

Un dégradé allant du violet au rouge

Explication

Le prisme décompose la lumière blanche en un dégradé de couleurs allant du violet au rouge. Une tache blanche ne montre pas les couleurs séparées, l’ordre rouge-violet est inversé et les trois lumières primaires constituent une représentation approximative, pas le motif décrit ici.

13. Quelle description caractérise correctement la lumière blanche et les radiations qui la composent ?

Un ensemble de lumières colorées dont chaque radiation est caractérisée par sa fréquence en nanomètres
Trois radiations distinctes dont chacune est caractérisée par sa longueur d’onde en nanomètres
Une radiation unique dont la couleur est caractérisée par sa longueur d’onde en nanomètres
Un ensemble de lumières colorées dont chaque radiation est caractérisée par sa longueur d’onde en nanomètres

Un ensemble de lumières colorées dont chaque radiation est caractérisée par sa longueur d’onde en nanomètres

Explication

La lumière blanche est constituée d’une multitude de lumières colorées : son spectre est polychromatique et chaque radiation est caractérisée par une longueur d’onde exprimée en nanomètres. Une radiation unique serait monochromatique, la fréquence ne s’exprime pas en nanomètres et l’approximation par trois lumières primaires ne remplace pas la multitude de radiations.

14. Un faisceau lumineux éclaire un matériau qui laisse passer une partie de la lumière, en renvoie une autre partie dans plusieurs directions et ne renvoie pas le reste. Quels phénomènes peuvent alors se produire dans ce matériau ?

La transmission et l’absorption, sans diffusion
La transmission, la diffusion et l’absorption
La diffusion et l’absorption, sans transmission
La transmission et la diffusion, sans absorption

La transmission, la diffusion et l’absorption

Explication

Un même corps éclairé peut transmettre, diffuser et absorber des radiations simultanément. Les réponses qui omettent l’un de ces phénomènes supposent à tort qu’ils s’excluent ou confondent leurs rôles.

15. Une plaque éclairée renvoie une partie des radiations reçues dans plusieurs directions. Quel phénomène décrit ce comportement ?

La diffusion
La réflexion spéculaire
La transmission
L’absorption

La diffusion

Explication

La diffusion correspond au renvoi de certaines radiations dans toutes les directions. La transmission désigne leur passage à travers le corps, tandis que l’absorption correspond à l’absence de renvoi de certaines radiations.

16. Deux projecteurs envoient des lumières colorées différentes sur la même zone d’un écran, où l’observateur perçoit une couleur nouvelle. Quel phénomène décrit cette situation ?

La synthèse additive
La synthèse soustractive
L’absorption lumineuse
La transmission sélective

La synthèse additive

Explication

La synthèse additive est la superposition de lumières colorées dont le cerveau perçoit une nouvelle couleur. Le filtrage relève de la transmission sélective, et le mélange de pigments ne définit pas cette superposition lumineuse.

17. Dans une expérience, un faisceau de lumière blanche traverse un filtre qui laisse passer certaines longueurs d’onde et en retient d’autres. Quel principe décrit cette transformation ?

La synthèse soustractive
La réflexion sélective
La synthèse additive
La dispersion de la lumière

La synthèse soustractive

Explication

La synthèse soustractive résulte de l’absorption de certaines longueurs d’onde et de la transmission des autres. La synthèse additive concerne la superposition de lumières, tandis que la dispersion et la réflexion ne décrivent pas ce mécanisme.

18. De la lumière blanche traverse un filtre jaune. Quelles couleurs le filtre transmet-il ?

Le rouge et le bleu
Le rouge et le vert
Le bleu et le vert
Le bleu seulement

Le rouge et le vert

Explication

Le filtre jaune absorbe le bleu et transmet le rouge et le vert. Le bleu et le vert correspondent aux couleurs transmises par le cyan, tandis que le rouge et le bleu sont transmis par le magenta; le bleu est ici la couleur absorbée.

19. Une solution apparaît magenta lorsqu’on l’observe en lumière blanche. Quelle couleur complémentaire absorbe-t-elle ?

Le vert
Le rouge
Le bleu
Le jaune

Le vert

Explication

Un filtre ou une solution absorbe la couleur complémentaire de sa propre couleur; le complémentaire du magenta est le vert. Le bleu et le rouge sont les complémentaires respectifs du jaune et du cyan.

20. Un filtre absorbe une couleur primaire et l’on superpose à son effet celui d’un filtre qui absorbe la couleur complémentaire correspondante. Quelle couleur résulte de cette synthèse soustractive ?

Le gris
La couleur secondaire correspondante
Le blanc
Le noir

Le noir

Explication

En synthèse soustractive, l’association d’une couleur primaire et de sa couleur complémentaire donne du noir. Le blanc est lié à la lumière incidente avant absorption, et le résultat ne correspond pas à une couleur secondaire.

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Combien d’entités chimiques identiques contient une mole ?

6,02×10236{,}02 \times 10^{23} entités.

Quelle relation lie la quantité de matière au nombre d’entités ?

n=NNAn = \frac{N}{N_A}

Que représente la masse molaire atomique ?

La masse d’une mole d’atomes.

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