QCM : Quantité de matière et transformations (22 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Que représente une mole d’entités chimiques ?

Un ensemble de 6,02×10236{,}02 \times 10^{23} entités chimiques identiques
Un volume de 6,02 L d’entités chimiques identiques
Une masse de 6,02 g d’entités chimiques différentes
Un ensemble de 6,02 entités chimiques identiques

Un ensemble de $$6{,}02 \times 10^{23}$$ entités chimiques identiques

Explication

Une mole correspond à un paquet contenant 6,02×10236{,}02 \times 10^{23} entités chimiques identiques. La valeur 6,02 seule ne représente pas le nombre d’entités d’une mole.

2. Quelle valeur associe-t-on à la constante d’Avogadro NaN_a ?

6,026{,}02 entités par litre
6,02×10236{,}02 \times 10^{23} grammes par mole
6,02×10236{,}02 \times 10^{23} entités par mole
6,02×10236{,}02 \times 10^{23} moles par entité

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

Explication

La constante d’Avogadro indique qu’une mole contient 6,02×10236{,}02 \times 10^{23} entités. L’unité pertinente est l’entité par mole, et non le gramme par mole, qui correspond à une masse molaire.

3. Un chimiste veut noter la quantité de matière d’une espèce présente dans un échantillon ; quel symbole et quelle unité utilise-t-il ?

VV, exprimé en litres (L)
MM, exprimée en grammes (g)
ρ\rho, exprimée en grammes par millilitre (g/mL)
nn, exprimée en moles (mol)

$$n$$, exprimée en moles (mol)

Explication

La quantité de matière se note nn et s’exprime en moles, de symbole mol. MM désigne la masse molaire, tandis que ρ\rho désigne la masse volumique.

4. À quoi correspond la masse molaire MM d’une espèce chimique ?

À la masse d’une mole de cette espèce, exprimée en g/mol
Au nombre d’entités d’une mole, exprimé en mol⁻¹
Au volume d’une mole de cette espèce, exprimé en L/mol
À la masse d’une entité de cette espèce, exprimée en g

À la masse d’une mole de cette espèce, exprimée en g/mol

Explication

La masse molaire est la masse correspondant à une mole de l’espèce et s’exprime notamment en g/mol. Le volume d’une mole, exprimé en L/mol, est associé au volume molaire.

5. Pour déterminer la masse molaire d’une molécule, quelle opération faut-il effectuer à partir de ses atomes constitutifs ?

Diviser la masse molaire de la molécule par le nombre d’atomes
Soustraire la masse molaire de l’atome le plus léger de la somme
Additionner les masses molaires de tous les atomes qui la constituent
Multiplier les masses molaires de tous les atomes qui la constituent

Additionner les masses molaires de tous les atomes qui la constituent

Explication

La masse molaire d’une molécule s’obtient en additionnant les masses molaires de ses atomes constitutifs. Les multiplier ne correspond pas à la contribution cumulative des atomes à la masse de la molécule.

6. Comment définit-on la masse volumique ρ\rho d’un échantillon ?

Comme la somme de sa masse et de son volume
Comme le produit de sa masse par son volume
Comme le quotient de son volume par sa masse
Comme le quotient de sa masse par le volume qu’il occupe

Comme le quotient de sa masse par le volume qu’il occupe

Explication

La masse volumique est le quotient de la masse de l’échantillon par le volume qu’il occupe. Le quotient inverse, volume sur masse, ne correspond pas à cette définition.

7. Pour un liquide pur, comment calculer la quantité de matière à partir de sa masse volumique ρ\rho, de son volume VeˊchantillonV_{\text{échantillon}} et de sa masse molaire MM ?

n=VeˊchantillonρMn = \frac{V_{\text{échantillon}}}{\rho M}
n=ρMVeˊchantillonn = \frac{\rho M}{V_{\text{échantillon}}}
n=ρVeˊchantillonMn = \frac{\rho V_{\text{échantillon}}}{M}
n=MVeˊchantillonρn = \frac{M V_{\text{échantillon}}}{\rho}

$$n = \frac{\rho V_{\text{échantillon}}}{M}$$

Explication

Pour un corps pur liquide ou solide, la masse de l’échantillon est ρVeˊchantillon\rho V_{\text{échantillon}}, et sa division par MM donne la quantité de matière. Multiplier plutôt par MM ne permet pas de convertir cette masse en moles.

8. Que désigne le volume molaire VmV_m ?

Le volume occupé par une mole d’entités chimiques solides
La masse d’une mole d’entités chimiques gazeuses
Le volume occupé par une mole d’entités chimiques gazeuses
La quantité de matière contenue dans un litre de liquide

Le volume occupé par une mole d’entités chimiques gazeuses

Explication

Le volume molaire est le volume occupé par une mole d’entités chimiques gazeuses et s’exprime en L/mol. La masse d’une mole relève de la masse molaire, pas du volume molaire.

9. Un gaz occupe un volume VeˊchantillonV_{\text{échantillon}} et son volume molaire est VmV_m ; quelle relation permet de calculer sa quantité de matière, avec les volumes en litres ?

n=VmVeˊchantillonn = \frac{V_m}{V_{\text{échantillon}}}
n=VeˊchantillonVmn = \frac{V_{\text{échantillon}}}{V_m}
n=Veˊchantillon+Vmn = V_{\text{échantillon}} + V_m
n=Veˊchantillon×Vmn = V_{\text{échantillon}} \times V_m

$$n = \frac{V_{\text{échantillon}}}{V_m}$$

Explication

La quantité de matière du gaz est le volume de l’échantillon divisé par le volume molaire. Inverser le quotient donnerait le rapport opposé et ne permettrait pas de déterminer le nombre de moles.

10. Quelle grandeur est rapportée au volume de solution pour définir la concentration molaire ?

La quantité de matière du solvant
La masse du soluté dissous
La quantité de matière du soluté
La masse totale de la solution

La quantité de matière du soluté

Explication

La concentration molaire correspond au quotient de la quantité de matière de soluté par le volume de solution. La masse du soluté intervient dans la concentration massique, et non dans la définition molaire.

11. Une solution contient 0,30 mol0{,}30\ \text{mol} de soluté dans 0,60 L0{,}60\ \text{L}. Quelle expression permet de calculer sa concentration molaire ?

0,30 mol0,60 g\frac{0{,}30\ \text{mol}}{0{,}60\ \text{g}}
0,60 L0,30 mol\frac{0{,}60\ \text{L}}{0{,}30\ \text{mol}}
0,30 mol×0,60 L0{,}30\ \text{mol} \times 0{,}60\ \text{L}
0,30 mol0,60 L\frac{0{,}30\ \text{mol}}{0{,}60\ \text{L}}

$$\frac{0{,}30\ \text{mol}}{0{,}60\ \text{L}}$$

Explication

La concentration molaire se calcule en divisant la quantité de matière en moles par le volume de solution en litres. Inverser le quotient donnerait une grandeur différente, et non une concentration en mol/L.

12. Quelle grandeur est rapportée au volume de solution pour définir la concentration massique ?

La masse du soluté
La masse du solvant
La quantité de matière du soluté
La quantité de matière de la solution

La masse du soluté

Explication

La concentration massique est le quotient de la masse de soluté par le volume de solution. La quantité de matière du soluté est utilisée pour définir la concentration molaire.

13. Lors d’un échange d’électrons, quel rôle joue un oxydant ?

Il capte un ou plusieurs électrons.
Il forme un précipité en consommant le solvant.
Il cède un ou plusieurs électrons.
Il fournit des protons sans échanger d’électrons.

Il capte un ou plusieurs électrons.

Explication

Un oxydant est une espèce capable de capter un ou plusieurs électrons. Céder des électrons caractérise le rôle du réducteur.

14. Quelle transformation électronique caractérise un réducteur ?

Il échange des molécules sans transfert électronique.
Il capte un ou plusieurs électrons.
Il transforme des électrons en protons.
Il cède un ou plusieurs électrons.

Il cède un ou plusieurs électrons.

Explication

Un réducteur est une espèce chimique capable de céder un ou plusieurs électrons. La capture d’électrons correspond au rôle de l’oxydant.

15. Que se produit-il lors d’une réaction d’oxydoréduction ?

Des molécules d’eau sont échangées entre deux espèces sans changement électronique.
Des électrons sont transférés du réducteur d’un couple à l’oxydant d’un autre couple.
Des ions sont séparés en solution sans transfert entre couples.
Des protons sont transférés entre deux acides sans échange d’électrons.

Des électrons sont transférés du réducteur d’un couple à l’oxydant d’un autre couple.

Explication

Une réaction d’oxydoréduction est un transfert d’électrons entre le réducteur d’un couple et l’oxydant d’un autre. Un simple transfert de protons relève d’une autre catégorie de réaction.

16. Lors de l’équilibrage d’une équation d’oxydoréduction en milieu acide, quelle séquence convient après avoir équilibré les éléments autres que H et O ?

Équilibrer H avec H₂O, O avec H⁺, puis les charges avec e⁻ avant d’additionner.
Équilibrer O avec H⁺, les charges avec H₂O, puis H avec e⁻ avant d’égaliser les électrons.
Équilibrer O avec H₂O, H avec H⁺, puis les charges avec e⁻ avant d’égaliser les électrons.
Équilibrer les charges avec H⁺, O avec e⁻, puis H avec H₂O avant de simplifier.

Équilibrer O avec H₂O, H avec H⁺, puis les charges avec e⁻ avant d’égaliser les électrons.

Explication

Après les éléments autres que H et O, on équilibre l’oxygène avec H₂O, l’hydrogène avec H⁺ et les charges avec e⁻, puis on égalise les électrons échangés. Employer H₂O pour équilibrer H et H⁺ pour équilibrer O inverse les rôles de ces espèces.

17. Dans une réaction, que représente l’avancement xx lorsqu’on considère un réactif dont le coefficient stœchiométrique vaut 1 ?

La quantité de matière initiale de tous les réactifs, exprimée en moles
La quantité de matière formée de chaque produit, quel que soit son coefficient
La quantité de matière consommée de ce réactif, exprimée en moles
La quantité totale de matière présente à l’état final, exprimée en moles

La quantité de matière consommée de ce réactif, exprimée en moles

Explication

Pour un réactif de coefficient stœchiométrique 1, l’avancement en moles correspond à la quantité consommée. Il ne représente pas la quantité initiale totale du système.

18. À quoi sert un tableau d’avancement pour un système chimique ?

À déterminer les concentrations des espèces sans tenir compte de la réaction
À classer les espèces chimiques selon leur état physique à l’équilibre
À comparer les masses molaires des réactifs et des produits
À décrire l’évolution des quantités de matière de l’état initial à l’état final selon l’avancement

À décrire l’évolution des quantités de matière de l’état initial à l’état final selon l’avancement

Explication

Le tableau d’avancement décrit les quantités de matière au cours de la transformation, depuis l’état initial jusqu’à l’état final, en fonction de xx. Un classement par état physique ne rend pas compte de cette évolution chimique.

19. Dans un tableau d’avancement, comment évoluent les quantités de matière des réactifs et des produits quand la réaction progresse ?

Celles des réactifs augmentent et celles des produits diminuent selon leurs coefficients stœchiométriques.
Celles des deux catégories diminuent selon leurs coefficients stœchiométriques.
Celles des réactifs diminuent et celles des produits augmentent selon leurs coefficients stœchiométriques.
Celles des deux catégories augmentent selon leurs coefficients stœchiométriques.

Celles des réactifs diminuent et celles des produits augmentent selon leurs coefficients stœchiométriques.

Explication

Quand l’avancement augmente, les réactifs sont consommés et les produits se forment, avec des variations déterminées par les coefficients stœchiométriques. Dire que les réactifs augmentent et que les produits diminuent inverse le sens de l’évolution.

20. Quel énoncé distingue correctement une transformation totale d’une transformation non totale ?

Une transformation totale et une transformation non totale atteignent toutes deux xmaxx_{\mathrm{max}}, mais se distinguent par leurs produits.
Une transformation totale s’arrête avant xmaxx_{\mathrm{max}} sans épuiser de réactif, tandis qu’une transformation non totale consomme un réactif entièrement.
Une transformation totale atteint xmaxx_{\mathrm{max}} avec au moins un réactif entièrement consommé, tandis qu’une transformation non totale s’arrête avant cette valeur sans épuiser de réactif.
Une transformation totale consomme tous les réactifs simultanément, tandis qu’une transformation non totale atteint nécessairement xmaxx_{\mathrm{max}}.

Une transformation totale atteint $$x_{\mathrm{max}}$$ avec au moins un réactif entièrement consommé, tandis qu’une transformation non totale s’arrête avant cette valeur sans épuiser de réactif.

Explication

Une transformation totale atteint l’avancement maximal et au moins un réactif limitant est entièrement consommé ; une transformation non totale vérifie xf≠xmaxx_f \ne x_{\mathrm{max}} sans épuisement d’un réactif. La consommation simultanée de tous les réactifs caractérise un mélange stœchiométrique, pas toute transformation totale.

21. Dans les cas étudiés avec une lentille convergente, quelles caractéristiques présentent respectivement l’image réelle et l’image virtuelle ?

L’image réelle est droite et réduite, tandis que l’image virtuelle est renversée et agrandie.
L’image réelle est droite et agrandie, tandis que l’image virtuelle est renversée et réduite.
L’image réelle est renversée et réduite, tandis que l’image virtuelle est droite et agrandie.
L’image réelle est renversée et agrandie, tandis que l’image virtuelle est droite et réduite.

L’image réelle est renversée et réduite, tandis que l’image virtuelle est droite et agrandie.

Explication

Dans les cas illustrés, l’image réelle est renversée et réduite, alors que l’image virtuelle est droite et agrandie. Confondre les deux en attribuant une image renversée et réduite à l’image virtuelle inverse les caractéristiques observées.

22. Pour retrouver la position de l’objet à partir de l’image formée par une lentille convergente, quelle démarche est appropriée ?

Comparer les tailles de l’objet et de l’image afin de déterminer la distance focale.
Mesurer la hauteur de l’image afin d’identifier directement la position de l’objet.
Construire le trajet des rayons lumineux afin de localiser l’objet et de caractériser l’image.
Repérer le sens de l’image afin de calculer la distance entre la lentille et l’écran.

Construire le trajet des rayons lumineux afin de localiser l’objet et de caractériser l’image.

Explication

La construction des rayons lumineux permet de retrouver la position de l’objet à partir de l’image et de caractériser cette dernière. La seule comparaison des tailles ne fournit pas, à elle seule, la démarche de construction demandée.

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Combien d’entités chimiques identiques contient une mole ?

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

Quelle valeur possède la constante d’Avogadro NaN_a ?

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

Comment note-t-on la quantité de matière et dans quelle unité s’exprime-t-elle ?

Elle se note nn et s’exprime en moles (mol).

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