QCM : Quantité de matière et solutions — 22 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle relation définit la masse volumique d’un corps de masse mm et de volume VV ?

ρ=m×V\rho = m \times V
ρ=Vm\rho = \frac{V}{m}
ρ=mn\rho = \frac{m}{n}
ρ=mV\rho = \frac{m}{V}

$$\rho = \frac{m}{V}$$

Explication

La masse volumique relie la masse au volume par le quotient ρ=mV\rho = \frac{m}{V}. Le quotient mn\frac{m}{n} correspond à une masse molaire, car il relie une masse à une quantité de matière.

2. Quelle égalité permet de convertir directement un volume exprimé en millilitres vers les centimètres cubes ?

1 L=1 cm31\ \mathrm{L}=1\ \mathrm{cm^3}
1 mL=1000 cm31\ \mathrm{mL}=1000\ \mathrm{cm^3}
1 mL=1 cm31\ \mathrm{mL}=1\ \mathrm{cm^3}
1 mL=1 dm31\ \mathrm{mL}=1\ \mathrm{dm^3}

$$1\ \mathrm{mL}=1\ \mathrm{cm^3}$$

Explication

Le millilitre et le centimètre cube représentent le même volume, donc 1 mL=1 cm31\ \mathrm{mL}=1\ \mathrm{cm^3}. L’égalité entre litre et décimètre cube est plutôt 1 L=1 dm31\ \mathrm{L}=1\ \mathrm{dm^3}.

3. Quelle distinction décrit correctement une grandeur physique et une unité ?

Une grandeur quantifie, tandis qu’une unité constitue une caractéristique mesurée
Une grandeur correspond à un instrument, tandis qu’une unité désigne une propriété physique
Une grandeur désigne une valeur numérique, tandis qu’une unité indique une incertitude
Une grandeur est mesurée, tandis qu’une unité sert à la quantifier

Une grandeur est mesurée, tandis qu’une unité sert à la quantifier

Explication

Une grandeur physique est une caractéristique que l’on mesure, et l’unité fournit la référence utilisée pour la quantifier. Une unité n’est ni un instrument ni une incertitude de mesure.

4. Un calcul donne 2,4×3,152,4\times 3,15. Combien de chiffres significatifs doit comporter le résultat arrondi ?

Deux chiffres significatifs
Cinq chiffres significatifs
Trois chiffres significatifs
Quatre chiffres significatifs

Deux chiffres significatifs

Explication

En multiplication, le résultat conserve autant de chiffres significatifs que la donnée qui en possède le moins ; ici, 2,42,4 en possède deux. La règle des décimales concerne plutôt l’addition et la soustraction.

5. Laquelle de ces écritures respecte la notation scientifique pour une valeur positive ?

6,4×1036,4\times10^3
0,64×1040,64\times10^4
64×10264\times10^2
640×101640\times10^1

$$6,4\times10^3$$

Explication

La notation scientifique impose un coefficient aa tel que 1≤a<101\leq a<10 ; 6,4×1036,4\times10^3 respecte cette condition. Les autres écritures ont un coefficient inférieur à 1 ou supérieur ou égal à 10.

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

Le nombre d’entités contenues dans une mole, exprimé en moles par gramme
La masse d’un échantillon quelconque de cette espèce, exprimée en grammes
La masse d’une mole de cette espèce, exprimée en grammes par mole
La masse d’un atome de cette espèce, exprimée en unités de masse atomique

La masse d’une mole de cette espèce, exprimée en grammes par mole

Explication

La masse molaire est la masse correspondant à une mole d’espèce chimique et son unité est le gramme par mole. La masse d’un échantillon dépend de la quantité prélevée et ne constitue pas nécessairement une masse molaire.

7. Comment calcule-t-on la masse molaire moléculaire d’une espèce à partir de sa formule brute ?

En divisant la masse totale de l’échantillon par son volume occupé
En multipliant la masse molaire de l’élément principal par sa quantité de matière
En additionnant les masses molaires atomiques de tous ses atomes
En additionnant les nombres de protons de chaque élément présent

En additionnant les masses molaires atomiques de tous ses atomes

Explication

La masse molaire moléculaire est obtenue en additionnant les masses molaires atomiques, en tenant compte du nombre de chaque atome indiqué dans la formule. Les nombres de protons décrivent la composition nucléaire, mais ne fournissent pas directement cette masse molaire.

8. Quelle valeur correspond à la constante d’Avogadro ?

NA=6,022×1023 g⋅mol−1N_A=6,022\times10^{23}\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}
NA=6,022×10−23 mol−1N_A=6,022\times10^{-23}\ \mathrm{mol^{-1}}
NA=9,81×1023 mol−1N_A=9,81\times10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}
NA=6,022×1023 mol−1N_A=6,022\times10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}

$$N_A=6,022\times10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}$$

Explication

La constante d’Avogadro vaut 6,022×1023 mol−16,022\times10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}} et indique le nombre d’entités associé à une mole. L’exposant négatif et l’unité de masse molaire ne correspondent pas à cette constante.

9. Quelle masse obtient-on pour une quantité de matière n=2,0 moln=2{,}0\ \mathrm{mol} d’une espèce dont la masse molaire vaut M=18 g.mol−1M=18\ \mathrm{g.mol^{-1}} ?

9,0 g9{,}0\ \mathrm{g}
36 g36\ \mathrm{g}
0,11 g0{,}11\ \mathrm{g}
20 g20\ \mathrm{g}

$$36\ \mathrm{g}$$

Explication

La masse se calcule avec m=n×Mm=n\times M, donc m=2,0×18=36 gm=2{,}0\times18=36\ \mathrm{g}. La division de la masse molaire par la quantité de matière ne correspond pas à la relation recherchée.

10. Quelle relation donne la quantité de matière d’un liquide de masse volumique ρ\rho, de volume VV et de masse molaire MM ?

n=VρMn=\frac{V}{\rho M}
n=MρVn=\frac{M}{\rho V}
n=ρVMn=\rho VM
n=ρVMn=\frac{\rho V}{M}

$$n=\frac{\rho V}{M}$$

Explication

La masse du liquide vaut ρV\rho V, puis la quantité de matière s’obtient en divisant cette masse par la masse molaire, d’où n=ρVMn=\frac{\rho V}{M}. La relation n=VVmn=\frac{V}{V_m} concerne un gaz caractérisé par son volume molaire.

11. Que représente le volume molaire d’un gaz ?

Le volume occupé par une mole de ce gaz
La masse volumique mesurée pour une mole de ce gaz
La masse contenue dans une mole de ce gaz
La quantité de matière contenue dans un litre de ce gaz

Le volume occupé par une mole de ce gaz

Explication

Le volume molaire est le volume occupé par une mole d’un gaz. La masse d’une mole correspond à sa masse molaire, tandis que la masse volumique relie une masse à un volume.

12. Quelle valeur faut-il utiliser pour le volume molaire des gaz à 25 °C et 1013 hPa ?

24,5 L.mol−124{,}5\ \mathrm{L.mol^{-1}}
18,0 L.mol−118{,}0\ \mathrm{L.mol^{-1}}
22,4 L.mol−122{,}4\ \mathrm{L.mol^{-1}}
1013 L.mol−11013\ \mathrm{L.mol^{-1}}

$$24{,}5\ \mathrm{L.mol^{-1}}$$

Explication

À 25 °C et 1013 hPa, une mole de gaz occupe un volume molaire de 24,5 L.mol−124{,}5\ \mathrm{L.mol^{-1}}. La valeur 22,4 L.mol−122{,}4\ \mathrm{L.mol^{-1}} correspond à d’autres conditions de température et de pression.

13. Un gaz occupe un volume V=49,0 LV=49{,}0\ \mathrm{L} dans des conditions où Vm=24,5 L.mol−1V_m=24{,}5\ \mathrm{L.mol^{-1}}. Quelle est sa quantité de matière ?

2,0 mol2{,}0\ \mathrm{mol}
1,0 mol1{,}0\ \mathrm{mol}
24,5 mol24{,}5\ \mathrm{mol}
73,5 mol73{,}5\ \mathrm{mol}

$$2{,}0\ \mathrm{mol}$$

Explication

Pour un gaz, on applique n=VVmn=\frac{V}{V_m}, ce qui donne n=49,024,5=2,0 moln=\frac{49{,}0}{24{,}5}=2{,}0\ \mathrm{mol}. Multiplier le volume par le volume molaire ne fournit pas une quantité de matière.

14. Comment définir la concentration molaire d’une solution ?

La quantité de solvant utilisée par unité de masse de soluté
La masse de soluté dissous par unité de volume de solution
La quantité de matière de soluté par unité de volume de solution
Le volume de solution obtenu par mole de solvant

La quantité de matière de soluté par unité de volume de solution

Explication

La concentration molaire relie la quantité de matière du soluté au volume total de la solution. L’expression masse de soluté par volume de solution désigne la concentration massique.

15. Une solution contient 0,30 mol0{,}30\ \mathrm{mol} de soluté dans 0,50 L0{,}50\ \mathrm{L} de solution. Quelle est sa concentration molaire ?

0,60 mol.L−10{,}60\ \mathrm{mol.L^{-1}}
0,80 mol.L−10{,}80\ \mathrm{mol.L^{-1}}
0,15 mol.L−10{,}15\ \mathrm{mol.L^{-1}}
1,67 mol.L−11{,}67\ \mathrm{mol.L^{-1}}

$$0{,}60\ \mathrm{mol.L^{-1}}$$

Explication

La concentration molaire se calcule avec c=nVc=\frac{n}{V}, donc c=0,300,50=0,60 mol.L−1c=\frac{0{,}30}{0{,}50}=0{,}60\ \mathrm{mol.L^{-1}}. Le produit de la quantité de matière par le volume ne correspond pas à cette définition.

16. Que se produit-il lors d’une dissolution ?

Un soluté solide est transformé en gaz sans interaction avec un liquide
Un soluté est introduit dans un solvant pour former une solution homogène
Un solvant est séparé en plusieurs phases par évaporation
Une solution homogène est séparée en soluté et en solvant

Un soluté est introduit dans un solvant pour former une solution homogène

Explication

Une dissolution consiste à introduire un soluté dans un solvant afin d’obtenir une solution homogène. La séparation d’une solution en ses constituants correspond à une opération différente, comme une évaporation ou une séparation physique.

17. Lors d’une dilution, quelle relation traduit la conservation de la quantité de matière de soluté prélevée ?

cm+cf=Vm+Vfc_m+c_f=V_m+V_f
cmVm=cfVf\frac{c_m}{V_m}=\frac{c_f}{V_f}
cmVm=cfVfc_mV_m=c_fV_f
cmVf=cfVmc_mV_f=c_fV_m

$$c_mV_m=c_fV_f$$

Explication

La dilution conserve la quantité de matière de soluté prélevée, ce qui donne cmVm=cfVfc_mV_m=c_fV_f entre la solution mère et la solution fille. L’égalité des quotients concentration-volume ne traduit pas cette conservation et conduirait à une autre relation.

18. Pour reformuler un protocole à partir d’une quantité de matière, quelle démarche faut-il suivre en premier ?

Choisir les instruments de mesure, puis convertir la quantité de matière en concentration
Exprimer directement les étapes en moles, puis déterminer la masse ou le volume utilisé
Calculer la masse ou le volume correspondant, puis adapter les étapes aux unités appropriées
Mesurer le volume disponible, puis déduire la quantité de matière à partir des unités choisies

Calculer la masse ou le volume correspondant, puis adapter les étapes aux unités appropriées

Explication

La reformulation commence par la détermination de la masse ou du volume correspondant à la quantité de matière, avant l’écriture des étapes avec les unités adaptées. Choisir d’abord les instruments ne permet pas encore de connaître la grandeur à mesurer.

19. Lors d’une dissolution préparée avec une balance et une fiole jaugée, quel rôle est correctement attribué à chacun de ces instruments ?

La balance mesure une masse et la fiole jaugée prépare un volume précis
La balance mesure la quantité de matière et la fiole jaugée détermine la masse molaire
La balance transfère le soluté et la fiole jaugée ajuste la masse dissoute
La balance prépare un volume précis et la fiole jaugée mesure une masse

La balance mesure une masse et la fiole jaugée prépare un volume précis

Explication

La balance sert à mesurer la masse du soluté, tandis que la fiole jaugée permet d’obtenir un volume final précis. La fiole jaugée ne mesure pas une masse et ne détermine pas une masse molaire.

20. Quelle est la concentration massique limite autorisée de NMOR dans l’eau ?

0,10 mg⋅L−10{,}10\ \text{mg·L}^{-1}
15 μg⋅L−115\ \mu\text{g·L}^{-1}
116 g⋅mol−1116\ \text{g·mol}^{-1}
0,10 μg⋅L−10{,}10\ \mu\text{g·L}^{-1}

$$0{,}10\ \mu\text{g·L}^{-1}$$

Explication

La concentration massique limite de NMOR dans l’eau est fixée à 0,10 μg⋅L−10{,}10\ \mu\text{g·L}^{-1}. La valeur 15 μg⋅L−115\ \mu\text{g·L}^{-1} correspond au perchlorate, tandis que 116 g⋅mol−1116\ \text{g·mol}^{-1} est une masse molaire.

21. Quelle relation permet de calculer le nombre de molécules correspondant à une quantité de matière nn ?

N=nNAN=\frac{n}{N_A}
N=n×NAN=n\times N_A
N=NA−nN=N_A-n
N=n+NAN=n+N_A

$$N=n\times N_A$$

Explication

Le nombre de molécules s’obtient en multipliant la quantité de matière par la constante d’Avogadro, soit N=n×NAN=n\times N_A. Une division ou une soustraction ne traduit pas le lien entre moles et nombre de molécules.

22. Quelle situation sanitaire a conduit, le 26 juillet 2012, à recommander de ne plus consommer l’eau du robinet en Seine-Maritime ?

Une concentration excessive de perchlorate dans l’eau d’une agglomération
Une présence anormale de NMOR dans l’eau de deux agglomérations
Une erreur de dosage de la masse molaire de la NMOR dans les laboratoires
Une contamination bactérienne détectée dans plusieurs réseaux ruraux

Une présence anormale de NMOR dans l’eau de deux agglomérations

Explication

Le 26 juillet 2012, 20 000 habitants de deux agglomérations de Seine-Maritime ont été invités à ne plus boire l’eau du robinet en raison d’une présence anormale de NMOR. Le perchlorate et les erreurs de calcul ne correspondent pas à l’événement décrit.

Révisez avec les flashcards

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Qu'est-ce qu'une grandeur physique ?

Une caractéristique mesurée.

Qu'est-ce qu'une unité en physique ?

Un moyen de quantifier une grandeur physique.

Quelle unité fondamentale du SI mesure la distance ?

Le mètre.

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