QCM : Quantité de matière et transformations (39 questions)

Question 1

1. Dans un échantillon contenant plusieurs espèces chimiques, que désigne la quantité de matière $n$ d’une espèce donnée ?

Le volume occupé par cette espèce dans l’échantillon

La masse totale de cette espèce dans l’échantillon

Le nombre de moles de cette espèce dans l’échantillon

Le nombre d’entités de cette espèce dans l’échantillon

Explication

La quantité de matière $n$ indique le nombre de moles de l’espèce présente et s’exprime en mol. La masse, le nombre d’entités et le volume sont d’autres grandeurs.

Answer

Le nombre de moles de cette espèce dans l’échantillon

Question 2

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

1{,}00\ \text{mol}^{-1}

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

6{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}

6{,}02 \times 10^{23}\ \text{g·mol}^{-1}

Explication

La constante d’Avogadro donne le nombre d’entités par mole et vaut $6{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}$ . L’unité mol correspond à une quantité de matière, tandis que g·mol⁻¹ caractérise une masse molaire.

Answer

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

Question 3

3. Un échantillon contient $2{,}0\ \text{mol}$ d’entités. Quel est son nombre d’entités en utilisant $N_a = 6{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}$ ?

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

entités

3{,}32 \times 10^{-24}

entité

1{,}20 \times 10^{24}

entités

1{,}20 \times 10^{23}

entités

Explication

On utilise $N=nN_a$ : $N=2{,}0 \times 6{,}02 \times 10^{23}=1{,}204 \times 10^{24}$ , soit environ $1{,}20 \times 10^{24}$ entités. La division inverse la relation, et l’erreur sur l’exposant sous-estime le résultat d’un facteur 10.

Answer

$$1{,}20 \times 10^{24}$$ entités

Question 4

4. Que représente la masse molaire $M$ d’une espèce chimique et dans quelle unité s’exprime-t-elle ?

La masse d’une mole de ses entités, en g

La masse d’une mole de ses entités, en g·mol⁻¹

La masse d’une entité, en g·mol⁻¹

Le nombre de moles de ses entités, en g·mol⁻¹

Explication

La masse molaire est la masse correspondant à une mole des entités de l’espèce et s’exprime en g·mol⁻¹. La masse d’une seule entité et la quantité de matière sont des notions distinctes.

Answer

La masse d’une mole de ses entités, en g·mol⁻¹

Question 5

5. Une molécule contient deux atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène. Si leurs masses molaires atomiques sont respectivement $1{,}0\ \text{g·mol}^{-1}$ et $16{,}0\ \text{g·mol}^{-1}$ , quelle masse molaire moléculaire obtient-on ?

33{,}0\ \text{g·mol}^{-1}

32{,}0\ \text{g·mol}^{-1}

17{,}0\ \text{g·mol}^{-1}

18{,}0\ \text{g·mol}^{-1}

Explication

La masse molaire moléculaire s’obtient en additionnant les contributions de chaque atome : $2 \times 1{,}0 + 16{,}0 = 18{,}0\ \text{g·mol}^{-1}$ . Omettre l’un des hydrogènes donne 17,0 g·mol⁻¹, tandis que compter deux oxygènes donne 33,0 g·mol⁻¹.

Answer

$$18{,}0\ \text{g·mol}^{-1}$$

Question 6

6. Un échantillon de 9,0 g d’une substance a une masse molaire de 30,0 g·mol⁻¹. Quelle est sa quantité de matière ?

3,33 mol

270 mol

30,0 mol

0,30 mol

Explication

La relation est $n=\frac{m}{M}$ , donc $n=\frac{9,0}{30,0}=0,30\ \text{mol}$ . Le résultat 270 mol vient d’une multiplication, tandis que 3,33 mol inverse le rapport.

Answer

Le volume occupé par une mole de gaz à température et pression données

Answer

Il est identique pour les deux gaz, car leurs conditions sont identiques

Answer

24,0 L·mol⁻¹

Answer

$$1{,}0\times10^{-2}\,\text{mol}$$

Answer

$$9{,}0\,\text{g·L}^{-1}$$

Answer

Les réactifs diminuent et les produits augmentent à partir d’une quantité initiale nulle.

Answer

L’équation n’est pas équilibrée, car les éléments et la charge totale doivent être conservés.

Answer

Deux proportions de réactif correspondent à trois proportions de produit.

Answer

Équilibrer l’équation, calculer les quantités initiales, puis construire le tableau d’avancement

Answer

$$0{,}4\ \text{mol}$$

Answer

La quantité de matière consommée pour un réactif de coefficient stœchiométrique égal à 1

Answer

Le réactif limitant

Answer

Le réactif limitant

Answer

Elle est totale

Answer

Une transformation non totale

Answer

Des proportions stœchiométriques

Answer

Oui, car les deux avancements maximaux valent $$0{,}20$$ mol

Answer

$$2{,}65\times10^{-3}$$ mol

Answer

Le dioxygène, avec $$x_{\max}=1{,}6$$ mol

Answer

$$\mathrm{HO^-}$$, avec $$x_{\max}=1{,}0\times10^{-3}$$ mol

Answer

Il reste $$2{,}0\times10^{-3}$$ mol de $$\mathrm{Cu^{2+}}$$, aucun $$\mathrm{HO^-}$$, et il se forme $$1{,}0\times10^{-3}$$ mol de $$\mathrm{Cu(OH)_2}$$

Answer

$$\mathrm{N_2(g) + 3\ H_2(g) \rightarrow 2\ NH_3(g)}$$

Answer

Les deux réactifs sont consommés simultanément.

Answer

Un oxydant.

Answer

Comme un réducteur.

Answer

$$\mathrm{Cu^{2+}/Cu}$$

Answer

Écrire le couple, équilibrer Mn, puis O avec $$\mathrm{H_2O}$$, H avec $$\mathrm{H^+}$$ et la charge avec les électrons

Answer

Ajuster les électrons afin que les charges totales soient égales

Answer

$$\mathrm{S_2O_8^{2-} + 2I^- \rightarrow 2SO_4^{2-} + I_2}$$

Answer

Un ou plusieurs électrons passent d’un réducteur à un oxydant

Answer

$$0{,}40\ \text{mol·L}^{-1}$$

Question 7

7. Un liquide pur de masse molaire 50,0 g·mol⁻¹ a une masse volumique de 0,80 g·mL⁻¹. Quelle quantité de matière contient un prélèvement de 25 mL ?

0,50 mol

0,40 mol

1,60 mol

1 000 mol

Explication

Pour un liquide pur, $n=\frac{\rho V}{M}$ . Ainsi, $n=\frac{0,80\times25}{50,0}=0,40\ \text{mol}$ ; 0,50 mol omet la masse volumique et 1,60 mol inverse les facteurs pertinents.

Question 8

8. Que désigne le volume molaire d’un gaz ?

Le volume occupé par un gramme de gaz à température et pression données

Le volume occupé par une mole de gaz à température et pression données

La masse d’une mole de gaz à température et pression données

Le volume total d’un échantillon de gaz, quelle que soit sa quantité

Explication

Le volume molaire est le volume occupé par une mole de gaz pour une température et une pression données, et s’exprime en L·mol⁻¹. Le volume d’un gramme et la masse molaire sont d’autres grandeurs, tandis que le volume total dépend de la quantité de gaz.

Question 9

9. Deux gaz différents sont placés à la même température et à la même pression. Quelle affirmation décrit correctement leur volume molaire ?

Il est identique pour les deux gaz, car leurs conditions sont identiques

Il diffère selon la nature de chaque gaz, même à conditions identiques

Il est identique à toute température et à toute pression

Il varie avec la quantité totale présente dans chaque récipient

Explication

À température et pression identiques, tous les gaz ont le même volume molaire, quelle que soit leur nature; sa valeur dépend toutefois de ces conditions. La nature du gaz et la quantité totale ne déterminent donc pas cette valeur.

Question 10

10. Un gaz est mesuré à la pression atmosphérique et à 20 °C. Quelle valeur faut-il utiliser pour son volume molaire ?

24,0 mol·L⁻¹

22,4 L

22,4 L·mol⁻¹

24,0 L·mol⁻¹

Explication

À la pression atmosphérique et à 20 °C, le volume molaire vaut 24,0 L·mol⁻¹. La valeur 22,4 L·mol⁻¹ correspond à 0 °C, tandis que les autres choix portent une unité inadaptée.

Question 11

11. Un échantillon gazeux occupe 6,0 L dans des conditions où le volume molaire est de 24,0 L·mol⁻¹. Quelle est sa quantité de matière ?

24,0 mol

0,25 mol

4,0 mol

144 mol

Explication

La quantité de matière se calcule par $n=\frac{V}{V_m}$ , donc $n=\frac{6,0}{24,0}=0,25\ \text{mol}$ . 144 mol résulte d’une multiplication, et 4,0 mol d’un rapport inversé.

Question 12

12. On prépare $250\,\text{mL}$ d’une solution dont la concentration molaire est $0{,}040\,\text{mol·L}^{-1}$ . Quelle quantité de matière de soluté contient-elle ?

1{,}0\times10^{-2}\,\text{mol}

10\,\text{mol}

1{,}6\times10^{-1}\,\text{mol}

0{,}25\,\text{mol}

Explication

On utilise $n=CV$ avec $V=250\,\text{mL}=0{,}250\,\text{L}$ , d’où $n=0{,}040\times0{,}250=1{,}0\times10^{-2}\,\text{mol}$ . La valeur $10\,\text{mol}$ vient de l’absence de conversion, la division inverse la relation et $0{,}25\,\text{mol}$ reprend le volume.

Question 13

13. Une solution de glucose a une concentration molaire de $0{,}050\,\text{mol·L}^{-1}$ et le glucose a une masse molaire de $180\,\text{g·mol}^{-1}$ . Quelle est sa concentration massique ?

180\,\text{g·L}^{-1}

3{,}6\,\text{g·L}^{-1}

2{,}8\times10^{-4}\,\text{g·L}^{-1}

9{,}0\,\text{g·L}^{-1}

Explication

La relation est $C_m=CM$ , donc $C_m=0{,}050\times180=9{,}0\,\text{g·L}^{-1}$ . Diviser par $M$ inverse la relation, $180\,\text{g·L}^{-1}$ oublie $C$ et la dernière valeur ne correspond pas au produit demandé.

Question 14

14. Pendant une réaction, une espèce réactive est progressivement consommée et un produit se forme. Quelle évolution des quantités de matière décrit correctement cette transformation ?

Les réactifs diminuent et les produits augmentent à partir d’une quantité initiale nulle.

Les réactifs et les produits diminuent au cours de la transformation.

Les réactifs diminuent et les produits augmentent après une quantité initiale non nulle de produits.

Les réactifs augmentent et les produits diminuent à partir d’une quantité initiale nulle.

Explication

Les réactifs sont consommés, donc leur quantité diminue, tandis que les produits se forment et augmentent depuis une quantité initiale nulle. L’inversion échange leurs rôles, la baisse conjointe méconnaît la formation des produits, et la quantité initiale non nulle contredit leur état initial.

Question 15

15. En vérifiant l’équation d’une réaction, une élève constate que le nombre de chaque élément est identique des deux côtés, mais que la charge totale diffère. Que doit-elle conclure ?

L’équation n’est pas équilibrée, car seuls les atomes doivent être conservés.

L’équation est équilibrée si les coefficients des espèces sont identiques.

L’équation est équilibrée, car la conservation des éléments suffit.

L’équation n’est pas équilibrée, car les éléments et la charge totale doivent être conservés.

Explication

Une équation chimique équilibrée respecte à la fois la conservation des éléments chimiques et celle de la charge électrique totale. Se fier aux seuls éléments néglige la charge, tandis que l’égalité des coefficients ou la conservation des seuls atomes ne constitue pas le critère complet.

Question 16

16. Dans une équation équilibrée, le coefficient d’un réactif est $2$ et celui d’un produit est $3$ . Que signifient ces coefficients pour la réaction ?

Trois proportions de réactif correspondent à deux proportions de produit.

Deux unités de masse de réactif correspondent à trois unités de masse de produit.

La concentration du réactif vaut deux fois celle du produit.

Deux proportions de réactif correspondent à trois proportions de produit.

Explication

Les coefficients stœchiométriques indiquent les proportions dans lesquelles les réactifs réagissent et les produits se forment ; ici, le rapport est de deux à trois. Les coefficients ne donnent pas directement des masses ni des concentrations, et inverser le rapport change les proportions.

Question 17

17. Pour étudier la réaction entre deux espèces, une élève connaît les quantités initiales des espèces chimiques. Quelle démarche lui permet de décrire l’évolution de la transformation ?

Équilibrer l’équation, calculer les quantités initiales, puis construire le tableau d’avancement

Calculer l’avancement maximal, équilibrer l’équation, puis construire le tableau

Construire le tableau, équilibrer l’équation, puis calculer les quantités initiales

Équilibrer l’équation, construire le tableau, puis calculer les quantités initiales

Explication

La démarche consiste à équilibrer l’équation-bilan, à calculer les quantités de matière initiales des espèces concernées, puis à construire le tableau d’avancement. Construire le tableau avant d’équilibrer l’équation inverse les étapes, tandis que calculer les quantités après le tableau les place trop tard.

Question 18

18. Pour la réaction $2A + 3B \rightarrow C$ , on dispose initialement de $0{,}8$ mol de $A$ et de $1{,}5$ mol de $B$ . Quelle valeur de l’avancement maximal obtient-on ?

0{,}8\ \text{mol}

0{,}5\ \text{mol}

0{,}6\ \text{mol}

0{,}4\ \text{mol}

Explication

Les hypothèses donnent $x_A=0{,}8/2=0{,}4\ \text{mol}$ et $x_B=1{,}5/3=0{,}5\ \text{mol}$ ; l’avancement maximal est la plus petite valeur, soit $0{,}4\ \text{mol}$ . La valeur $0{,}8\ \text{mol}$ omet le coefficient de A, et $0{,}5\ \text{mol}$ correspond à l’autre réactif.

Question 19

19. Que représente l’avancement $x$ d’une réaction chimique ?

La quantité de matière initiale totale des réactifs présents dans le système

La quantité de matière formée d’un produit, quel que soit son coefficient stœchiométrique

La quantité de matière consommée pour un réactif de coefficient stœchiométrique égal à 1

La quantité de matière restante d’un réactif à l’état final

Explication

L’avancement, exprimé en moles, correspond à la quantité qui serait consommée pour un réactif dont le coefficient stœchiométrique vaut 1 et décrit l’évolution des quantités de matière. La quantité initiale totale, la quantité formée d’un produit quelconque et la quantité restante d’un réactif sont des notions différentes.

Question 20

20. À l’avancement maximal d’une réaction, la quantité de matière de l’espèce $R$ s’annule. Quel rôle joue $R$ ?

Le produit principal

Le réactif limitant

L’espèce spectatrice

Le réactif en excès

Explication

Le réactif dont la quantité de matière s’annule lorsque l’avancement atteint sa valeur maximale est le réactif limitant. Un réactif en excès reste présent, tandis qu’un produit se forme et qu’une espèce spectatrice ne correspond pas au réactif consommé ainsi défini.

Question 21

21. Comment nomme-t-on un réactif entièrement consommé au cours d’une réaction chimique ?

Le produit de réaction

L’espèce spectatrice

Le réactif limitant

Le réactif en excès

Explication

Un réactif entièrement consommé au cours de la réaction est appelé réactif limitant. Le réactif en excès n’est pas entièrement consommé ; un produit se forme au cours de la réaction et une espèce spectatrice n’est pas le réactif ainsi défini.

Question 22

22. Dans une expérience, l’avancement final mesuré est égal à l’avancement maximal calculé. Comment caractériser la transformation ?

Elle est non totale

Elle est à l’état initial

Elle est totale

Elle est à l’équilibre avec des réactifs restants

Explication

Une transformation est totale lorsque l’avancement final atteint l’avancement maximal, soit $x_f=x_{\max}$ . La transformation non totale vérifie $x_f<x_{\max}$ ; l’avancement initial nul ne caractérise pas l’état final, et la coexistence de réactifs restants et de produits correspond à une transformation non totale.

Question 23

23. À la fin d’une réaction, aucun réactif n’a été entièrement consommé et l’avancement final reste inférieur à l’avancement maximal. Quelle est la nature de la transformation ?

Une transformation achevée par épuisement d’un réactif

Un mélange n’ayant pas réagi

Une transformation totale

Une transformation non totale

Explication

Une transformation est non totale lorsqu’elle s’arrête sans qu’un réactif ait été entièrement consommé et que $x_f<x_{\max}$ . Une transformation totale atteint l’avancement maximal et consomme entièrement un réactif ; la présence de produits ne suffit donc pas à la caractériser comme totale.

Question 24

24. On prépare un mélange où les deux réactifs sont consommés simultanément au cours de la réaction. Comment qualifie-t-on leurs proportions initiales ?

Des proportions stœchiométriques

Des proportions conduisant à un équilibre

Des proportions avec un réactif limitant en excès

Des proportions où les quantités initiales sont égales

Explication

Un mélange est stœchiométrique lorsque les réactifs s’épuisent tous en même temps. Un réactif en excès ne s’épuise pas simultanément, un équilibre correspond à une réaction non totale, et les quantités initiales n’ont pas besoin d’être égales.

Question 25

25. Pour une réaction où les coefficients des réactifs A et B sont respectivement 2 et 3, un mélange est-il stœchiométrique si les quantités initiales sont 0,40 mol de A et 0,60 mol de B ?

Non, car les quantités initiales des réactifs sont différentes

Oui, car la quantité totale vaut

1{,}00

mol

Non, car l’avancement maximal de A vaut

0{,}60

mol

Oui, car les deux avancements maximaux valent

0{,}20

mol

Explication

On compare les avancements maximaux : pour A, $0{,}40/2=0{,}20$ mol, et pour B, $0{,}60/3=0{,}20$ mol. Comparer les quantités initiales ignore les coefficients, tandis que l’inversion des coefficients ou l’addition des quantités ne donne pas les avancements maximaux.

Question 26

26. Dans la réaction $\mathrm{Cu^{2+}+Zn\rightarrow Cu+Zn^{2+}}$ , l’avancement maximal vaut $5{,}00\times10^{-3}$ mol. Quelle quantité de zinc reste à l’état final si la quantité initiale de zinc était $7{,}65\times10^{-3}$ mol ?

2{,}65\times10^{-3}

mol

5{,}00\times10^{-3}

mol

1{,}00\times10^{-3}

mol

7{,}65\times10^{-3}

mol

Explication

Le zinc a un coefficient stœchiométrique égal à 1 : il en reste donc $7{,}65\times10^{-3}-5{,}00\times10^{-3}=2{,}65\times10^{-3}$ mol. L’avancement n’est pas la quantité restante, et il faut soustraire une seule fois la quantité consommée.

Question 27

27. On fait réagir $2{,}5$ mol de propane avec $8{,}0$ mol de dioxygène selon $\mathrm{C_3H_8+5O_2\rightarrow3CO_2+4H_2O}$ . Quel réactif est limitant et quelle est la valeur de l’avancement maximal ?

Le propane, avec

x_{\max}=2{,}5

mol

Le dioxygène, avec

x_{\max}=1{,}6

mol

Le dioxygène, avec

x_{\max}=8{,}0

mol

Le propane, avec

x_{\max}=1{,}6

mol

Explication

Les deux hypothèses donnent $2{,}5/1=2{,}5$ mol pour le propane et $8{,}0/5=1{,}6$ mol pour le dioxygène ; la plus petite valeur fixe l’avancement maximal et désigne le dioxygène limitant. Comparer directement les quantités ou omettre le coefficient 5 conduit à un mauvais résultat.

Question 28

28. Pour $\mathrm{Cu^{2+}+2HO^-\rightarrow Cu(OH)_2}$ , on dispose de $3{,}0\times10^{-3}$ mol de $\mathrm{Cu^{2+}}$ et de $2{,}0\times10^{-3}$ mol de $\mathrm{HO^-}$ . Quel réactif est limitant et quel est $x_{\max}$ ?

\mathrm{Cu^{2+}}

, avec

x_{\max}=1{,}0\times10^{-3}

mol

\mathrm{HO^-}

, avec

x_{\max}=2{,}0\times10^{-3}

mol

\mathrm{HO^-}

, avec

x_{\max}=1{,}0\times10^{-3}

mol

\mathrm{Cu^{2+}}

, avec

x_{\max}=3{,}0\times10^{-3}

mol

Explication

Les avancements maximaux hypothétiques sont $3{,}0\times10^{-3}$ mol pour $\mathrm{Cu^{2+}}$ et $2{,}0\times10^{-3}/2=1{,}0\times10^{-3}$ mol pour $\mathrm{HO^-}$ . L’ion hydroxyde est donc limitant ; oublier son coefficient donnerait un avancement trop élevé.

Question 29

29. Dans la réaction $\mathrm{Cu^{2+}+2HO^-\rightarrow Cu(OH)_2}$ , l’avancement maximal est $1{,}0\times10^{-3}$ mol. Si l’état initial contient $3{,}0\times10^{-3}$ mol de $\mathrm{Cu^{2+}}$ et $2{,}0\times10^{-3}$ mol de $\mathrm{HO^-}$ , quel bilan final est correct ?

Il reste

2{,}0\times10^{-3}

mol de

\mathrm{Cu^{2+}}

et

1{,}0\times10^{-3}

mol de

\mathrm{HO^-}

, et il se forme

1{,}0\times10^{-3}

mol de produit

Il reste

2{,}0\times10^{-3}

mol de

\mathrm{Cu^{2+}}

, aucun

\mathrm{HO^-}

, et il se forme

1{,}0\times10^{-3}

mol de

\mathrm{Cu(OH)_2}

Il ne reste aucun réactif et il se forme

3{,}0\times10^{-3}

mol de

\mathrm{Cu(OH)_2}

Il reste

1{,}0\times10^{-3}

mol de

\mathrm{Cu^{2+}}

, aucun

\mathrm{HO^-}

, et il se forme

2{,}0\times10^{-3}

mol de produit

Explication

À l’avancement $1{,}0\times10^{-3}$ mol, la réaction consomme deux fois cette quantité de $\mathrm{HO^-}$ et une fois cette quantité de $\mathrm{Cu^{2+}}$ , tout en formant une quantité égale de produit. Omettre le coefficient 2 laisse à tort de l’hydroxyde ; supposer le cuivre entièrement consommé ou inverser les quantités restantes et formées fausse le bilan.

Question 30

30. Lorsqu’on fait réagir du diazote avec du dihydrogène pour former de l’ammoniac, quelle équation respecte les proportions de la réaction ?

\mathrm{N_2(g) + H_2(g) \rightarrow 2\ NH_3(g)}

\mathrm{3\ N_2(g) + H_2(g) \rightarrow 2\ NH_3(g)}

\mathrm{N_2(g) + 3\ H_2(g) \rightarrow 3\ NH_3(g)}

\mathrm{N_2(g) + 3\ H_2(g) \rightarrow 2\ NH_3(g)}

Explication

La réaction consomme une molécule de diazote et trois molécules de dihydrogène pour former deux molécules d’ammoniac. Le rapport inversé, le coefficient 3 devant l’ammoniac ou l’absence de coefficient devant le dihydrogène ne respectent pas cette équation.

Question 31

31. On introduit $1{,}0\times10^{-3}$ mol de $\mathrm{N_2}$ et $3{,}0\times10^{-3}$ mol de $\mathrm{H_2}$ dans un réacteur. Que se passe-t-il lorsque la réaction est complète ?

Le dihydrogène reste en excès après consommation du diazote.

Les deux réactifs restent en quantité égale après réaction.

Les deux réactifs sont consommés simultanément.

Le diazote reste en excès après consommation du dihydrogène.

Explication

Les quantités introduites suivent le rapport stœchiométrique de l’équation, soit une mole de diazote pour trois moles de dihydrogène : les deux réactifs s’épuisent ensemble. Dire qu’un réactif reste en excès confond ce cas avec un mélange non stœchiométrique, et une réaction complète ne laisse pas les deux réactifs en quantités égales.

Question 32

32. Dans une transformation, l’espèce $\mathrm{Cu^{2+}}$ capte des électrons pour devenir du cuivre métallique. Quel rôle joue-t-elle ?

Un réducteur.

Un réactif spectateur.

Un couple oxydant/réducteur.

Un oxydant.

Explication

Une espèce capable de capter un ou plusieurs électrons est un oxydant. Le réducteur cède des électrons, le couple désigne les deux espèces conjuguées, et le cuivre métallique formé n’est pas l’espèce qui capte les électrons dans cette transformation.

Question 33

33. Une espèce chimique cède des électrons au cours d’une réaction. Comment la classe-t-on ?

Comme un couple oxydant/réducteur.

Comme une espèce qui capte des électrons.

Comme un oxydant.

Comme un réducteur.

Explication

Un réducteur est une espèce capable de céder un ou plusieurs électrons. Un oxydant les capte, tandis qu’un couple comprend les deux espèces qui se transforment l’une en l’autre par transfert d’électrons.

Question 34

34. Pour écrire le couple formé par l’ion $\mathrm{Cu^{2+}}$ et le cuivre métallique $\mathrm{Cu}$ , quelle notation respecte la convention ?

\mathrm{Cu/Cu}

\mathrm{Cu^{2+}/Cu}

\mathrm{Cu/Cu^{2+}}

\mathrm{Cu^{2+}/Cu^{2+}}

Explication

Dans la notation d’un couple, l’oxydant est écrit à gauche et le réducteur à droite ; ici, $\mathrm{Cu^{2+}}$ est l’oxydant et $\mathrm{Cu}$ le réducteur. La notation inversée met le réducteur en premier, tandis que les deux autres ne présentent pas les deux espèces conjuguées.

Question 35

35. Pour équilibrer la demi-équation du couple $\mathrm{MnO_4^- / Mn^{2+}}$ en milieu acide, quelle démarche respecte l’ordre de la méthode ?

Écrire le couple, équilibrer Mn, puis O avec

\mathrm{H_2O}

, la charge avec les électrons et H avec

\mathrm{H^+}

Écrire le couple, ajuster d’abord les électrons, puis équilibrer Mn, O avec

\mathrm{H_2O}

et H avec

\mathrm{H^+}

Écrire le couple, équilibrer Mn, puis O avec

\mathrm{H_2O}

, H avec

\mathrm{H^+}

et la charge avec les électrons

Écrire le couple, équilibrer Mn, puis H avec

\mathrm{H^+}

, O avec

\mathrm{H_2O}

et la charge avec les électrons

Explication

La méthode consiste à équilibrer d’abord les éléments autres que H et O, puis O avec $\mathrm{H_2O}$ , H avec $\mathrm{H^+}$ et enfin la charge avec des électrons. L’ajustement précoce de la charge, l’inversion des étapes H/O et l’ajustement initial des électrons ne respectent pas cet ordre.

Question 36

36. Une demi-équation proposée conserve le nombre de chaque type d’atome, mais sa charge totale diffère entre les deux membres. Que faut-il corriger pour qu’elle soit équilibrée ?

Ajouter des ions H+ afin que les charges totales soient égales

Ajuster les électrons afin que les charges totales soient égales

Ajouter des molécules d’eau afin que les charges totales soient égales

Modifier les coefficients des atomes déjà équilibrés afin que les charges totales soient égales

Explication

Une demi-équation doit conserver à la fois les éléments chimiques et les charges électriques ; des électrons permettent d’ajuster la charge. L’eau sert à équilibrer l’oxygène, les coefficients atomiques concernent les éléments, et les ions H+ servent à équilibrer l’hydrogène.

Question 37

37. On combine les demi-équations $\mathrm{S_2O_8^{2-} + 2e^- \rightarrow 2SO_4^{2-}}$ et $\mathrm{2I^- \rightarrow I_2 + 2e^-}$ . Quelle équation-bilan obtient-on après addition ?

\mathrm{S_2O_8^{2-} + 2I^- \rightarrow 2SO_4^{2-} + I_2}

\mathrm{S_2O_8^{2-} + 2I^- + 4e^- \rightarrow 2SO_4^{2-} + I_2}

\mathrm{S_2O_8^{2-} + I_2 \rightarrow 2SO_4^{2-} + 2I^-}

\mathrm{S_2O_8^{2-} + 2I^- \rightarrow SO_4^{2-} + I_2}

Explication

Les deux demi-équations ont chacune deux électrons, l’un cédé et l’autre capté ; ils s’éliminent lors de l’addition. Les garder dans l’équation-bilan, inverser l’oxydation ou réduire le coefficient du sulfate empêche d’obtenir la somme correcte.

Question 38

38. Dans une réaction entre deux couples d’oxydoréduction différents, quel processus caractérise la réaction ?

Un ou plusieurs électrons passent entre les espèces d’un même couple

Un oxydant et un réducteur s’associent sans transfert d’électrons

Un ou plusieurs protons passent d’un réducteur à un oxydant

Un ou plusieurs électrons passent d’un réducteur à un oxydant

Explication

Une réaction d’oxydoréduction correspond à un transfert d’un ou plusieurs électrons entre un oxydant et un réducteur appartenant à des couples différents. Le transfert de protons, l’échange au sein d’un même couple et l’association sans transfert d’électrons décrivent d’autres situations.

Question 39

39. Une solution contient $0{,}30\ \text{mol}$ de soluté dans un volume de $0{,}75\ \text{L}$ . Quelle est sa concentration molaire ?

0{,}225\ \text{mol·L}^{-1}

2{,}5\ \text{mol·L}^{-1}

0{,}40\ \text{mol·L}^{-1}

400\ \text{mol·L}^{-1}

Explication

La concentration molaire est le quotient de la quantité de matière par le volume : $C=\frac{n}{V}=\frac{0{,}30}{0{,}75}=0{,}40\ \text{mol·L}^{-1}$ . Le produit donne $0{,}225$ , le quotient inversé donne $2{,}5$ , et $400$ résulte d’une confusion entre litres et millilitres.

QCM : Quantité de matière et transformations (39 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Dans un échantillon contenant plusieurs espèces chimiques, que désigne la quantité de matière nnn d’une espèce donnée ?

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

3. Un échantillon contient 2,0 mol2{,}0\ \text{mol}2,0 mol d’entités. Quel est son nombre d’entités en utilisant Na=6,02×1023 mol−1N_a = 6{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}Na​=6,02×1023 mol−1 ?

4. Que représente la masse molaire MMM d’une espèce chimique et dans quelle unité s’exprime-t-elle ?

5. Une molécule contient deux atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène. Si leurs masses molaires atomiques sont respectivement 1,0 g⋅mol−11{,}0\ \text{g·mol}^{-1}1,0 g⋅mol−1 et 16,0 g⋅mol−116{,}0\ \text{g·mol}^{-1}16,0 g⋅mol−1, quelle masse molaire moléculaire obtient-on ?

6. Un échantillon de 9,0 g d’une substance a une masse molaire de 30,0 g·mol⁻¹. Quelle est sa quantité de matière ?

7. Un liquide pur de masse molaire 50,0 g·mol⁻¹ a une masse volumique de 0,80 g·mL⁻¹. Quelle quantité de matière contient un prélèvement de 25 mL ?

8. Que désigne le volume molaire d’un gaz ?

9. Deux gaz différents sont placés à la même température et à la même pression. Quelle affirmation décrit correctement leur volume molaire ?

10. Un gaz est mesuré à la pression atmosphérique et à 20 °C. Quelle valeur faut-il utiliser pour son volume molaire ?

11. Un échantillon gazeux occupe 6,0 L dans des conditions où le volume molaire est de 24,0 L·mol⁻¹. Quelle est sa quantité de matière ?

12. On prépare 250 mL250\,\text{mL}250mL d’une solution dont la concentration molaire est 0,040 mol⋅L−10{,}040\,\text{mol·L}^{-1}0,040mol⋅L−1. Quelle quantité de matière de soluté contient-elle ?

13. Une solution de glucose a une concentration molaire de 0,050 mol⋅L−10{,}050\,\text{mol·L}^{-1}0,050mol⋅L−1 et le glucose a une masse molaire de 180 g⋅mol−1180\,\text{g·mol}^{-1}180g⋅mol−1. Quelle est sa concentration massique ?

14. Pendant une réaction, une espèce réactive est progressivement consommée et un produit se forme. Quelle évolution des quantités de matière décrit correctement cette transformation ?

15. En vérifiant l’équation d’une réaction, une élève constate que le nombre de chaque élément est identique des deux côtés, mais que la charge totale diffère. Que doit-elle conclure ?

16. Dans une équation équilibrée, le coefficient d’un réactif est 222 et celui d’un produit est 333. Que signifient ces coefficients pour la réaction ?

17. Pour étudier la réaction entre deux espèces, une élève connaît les quantités initiales des espèces chimiques. Quelle démarche lui permet de décrire l’évolution de la transformation ?

18. Pour la réaction 2A+3B→C2A + 3B \rightarrow C2A+3B→C, on dispose initialement de 0,80{,}80,8 mol de AAA et de 1,51{,}51,5 mol de BBB. Quelle valeur de l’avancement maximal obtient-on ?

19. Que représente l’avancement xxx d’une réaction chimique ?

20. À l’avancement maximal d’une réaction, la quantité de matière de l’espèce RRR s’annule. Quel rôle joue RRR ?

21. Comment nomme-t-on un réactif entièrement consommé au cours d’une réaction chimique ?

22. Dans une expérience, l’avancement final mesuré est égal à l’avancement maximal calculé. Comment caractériser la transformation ?

23. À la fin d’une réaction, aucun réactif n’a été entièrement consommé et l’avancement final reste inférieur à l’avancement maximal. Quelle est la nature de la transformation ?

24. On prépare un mélange où les deux réactifs sont consommés simultanément au cours de la réaction. Comment qualifie-t-on leurs proportions initiales ?

25. Pour une réaction où les coefficients des réactifs A et B sont respectivement 2 et 3, un mélange est-il stœchiométrique si les quantités initiales sont 0,40 mol de A et 0,60 mol de B ?

27. On fait réagir 2,52{,}52,5 mol de propane avec 8,08{,}08,0 mol de dioxygène selon C3H8+5O2→3CO2+4H2O\mathrm{C_3H_8+5O_2\rightarrow3CO_2+4H_2O}C3​H8​+5O2​→3CO2​+4H2​O. Quel réactif est limitant et quelle est la valeur de l’avancement maximal ?

30. Lorsqu’on fait réagir du diazote avec du dihydrogène pour former de l’ammoniac, quelle équation respecte les proportions de la réaction ?

31. On introduit 1,0×10−31{,}0\times10^{-3}1,0×10−3 mol de N2\mathrm{N_2}N2​ et 3,0×10−33{,}0\times10^{-3}3,0×10−3 mol de H2\mathrm{H_2}H2​ dans un réacteur. Que se passe-t-il lorsque la réaction est complète ?

32. Dans une transformation, l’espèce Cu2+\mathrm{Cu^{2+}}Cu2+ capte des électrons pour devenir du cuivre métallique. Quel rôle joue-t-elle ?

33. Une espèce chimique cède des électrons au cours d’une réaction. Comment la classe-t-on ?

34. Pour écrire le couple formé par l’ion Cu2+\mathrm{Cu^{2+}}Cu2+ et le cuivre métallique Cu\mathrm{Cu}Cu, quelle notation respecte la convention ?

35. Pour équilibrer la demi-équation du couple MnO4−/Mn2+\mathrm{MnO_4^- / Mn^{2+}}MnO4−​/Mn2+ en milieu acide, quelle démarche respecte l’ordre de la méthode ?

36. Une demi-équation proposée conserve le nombre de chaque type d’atome, mais sa charge totale diffère entre les deux membres. Que faut-il corriger pour qu’elle soit équilibrée ?

37. On combine les demi-équations S2O82−+2e−→2SO42−\mathrm{S_2O_8^{2-} + 2e^- \rightarrow 2SO_4^{2-}}S2​O82−​+2e−→2SO42−​ et 2I−→I2+2e−\mathrm{2I^- \rightarrow I_2 + 2e^-}2I−→I2​+2e−. Quelle équation-bilan obtient-on après addition ?

38. Dans une réaction entre deux couples d’oxydoréduction différents, quel processus caractérise la réaction ?

39. Une solution contient 0,30 mol0{,}30\ \text{mol}0,30 mol de soluté dans un volume de 0,75 L0{,}75\ \text{L}0,75 L. Quelle est sa concentration molaire ?

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Crée tes propres QCM

1. Dans un échantillon contenant plusieurs espèces chimiques, que désigne la quantité de matière $n$ d’une espèce donnée ?

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

3. Un échantillon contient $2{,}0\ \text{mol}$ d’entités. Quel est son nombre d’entités en utilisant $N_a = 6{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}$ ?

4. Que représente la masse molaire $M$ d’une espèce chimique et dans quelle unité s’exprime-t-elle ?

5. Une molécule contient deux atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène. Si leurs masses molaires atomiques sont respectivement $1{,}0\ \text{g·mol}^{-1}$ et $16{,}0\ \text{g·mol}^{-1}$ , quelle masse molaire moléculaire obtient-on ?

12. On prépare $250\,\text{mL}$ d’une solution dont la concentration molaire est $0{,}040\,\text{mol·L}^{-1}$ . Quelle quantité de matière de soluté contient-elle ?

13. Une solution de glucose a une concentration molaire de $0{,}050\,\text{mol·L}^{-1}$ et le glucose a une masse molaire de $180\,\text{g·mol}^{-1}$ . Quelle est sa concentration massique ?

16. Dans une équation équilibrée, le coefficient d’un réactif est $2$ et celui d’un produit est $3$ . Que signifient ces coefficients pour la réaction ?

18. Pour la réaction $2A + 3B \rightarrow C$ , on dispose initialement de $0{,}8$ mol de $A$ et de $1{,}5$ mol de $B$ . Quelle valeur de l’avancement maximal obtient-on ?

19. Que représente l’avancement $x$ d’une réaction chimique ?

20. À l’avancement maximal d’une réaction, la quantité de matière de l’espèce $R$ s’annule. Quel rôle joue $R$ ?

27. On fait réagir $2{,}5$ mol de propane avec $8{,}0$ mol de dioxygène selon $\mathrm{C_3H_8+5O_2\rightarrow3CO_2+4H_2O}$ . Quel réactif est limitant et quelle est la valeur de l’avancement maximal ?

31. On introduit $1{,}0\times10^{-3}$ mol de $\mathrm{N_2}$ et $3{,}0\times10^{-3}$ mol de $\mathrm{H_2}$ dans un réacteur. Que se passe-t-il lorsque la réaction est complète ?

32. Dans une transformation, l’espèce $\mathrm{Cu^{2+}}$ capte des électrons pour devenir du cuivre métallique. Quel rôle joue-t-elle ?

34. Pour écrire le couple formé par l’ion $\mathrm{Cu^{2+}}$ et le cuivre métallique $\mathrm{Cu}$ , quelle notation respecte la convention ?

35. Pour équilibrer la demi-équation du couple $\mathrm{MnO_4^- / Mn^{2+}}$ en milieu acide, quelle démarche respecte l’ordre de la méthode ?

37. On combine les demi-équations $\mathrm{S_2O_8^{2-} + 2e^- \rightarrow 2SO_4^{2-}}$ et $\mathrm{2I^- \rightarrow I_2 + 2e^-}$ . Quelle équation-bilan obtient-on après addition ?

39. Une solution contient $0{,}30\ \text{mol}$ de soluté dans un volume de $0{,}75\ \text{L}$ . Quelle est sa concentration molaire ?