QCM : Rappels sur les solutions et les gaz — 10 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle expression permet de calculer la masse de soluté nécessaire pour préparer une solution de concentration CsoluteˊC_{soluté} et de volume VsolutionV_{solution} ?

msoluteˊ=Csoluteˊ+Vsolution+Msoluteˊm_{soluté}=C_{soluté}+V_{solution}+M_{soluté}
msoluteˊ=CsoluteˊVsolutionMsoluteˊm_{soluté}=\frac{C_{soluté}V_{solution}}{M_{soluté}}
msoluteˊ=CsoluteˊVsolutionMsoluteˊm_{soluté}=C_{soluté}V_{solution}M_{soluté}
msoluteˊ=MsoluteˊCsoluteˊVsolutionm_{soluté}=\frac{M_{soluté}}{C_{soluté}V_{solution}}

$$m_{soluté}=C_{soluté}V_{solution}M_{soluté}$$

Explication

La masse s’obtient en multipliant la quantité de matière par la masse molaire, avec nsoluteˊ=CsoluteˊVsolutionn_{soluté}=C_{soluté}V_{solution}. Diviser par la masse molaire ou additionner les grandeurs ne respecte pas cette relation.

2. Qu'est-ce qu'une dissolution ionique ?

C’est la réaction entre deux ions en solution.
C’est la formation d’un solide à partir d’ions en solution.
C'est la séparation d’un solide ionique en ions dans l’eau.
C’est la précipitation d’un solide à partir d’ions en solution.

C'est la séparation d’un solide ionique en ions dans l’eau.

Explication

Une dissolution ionique consiste en la séparation d’un solide ionique en ions dans l’eau, comme le montre la dissociation du FeCl₃ en ions Fe3+Fe^{3+} et Cl^-. La formation d’un solide à partir d’ions ou la précipitation sont des processus différents.

3. Que se produit-il lors de la dissolution ionique d’un solide ionique dans l’eau ?

Le solide forme des molécules neutres dispersées dans l’eau.
Le solide réagit avec l’eau pour produire un nouveau solide.
Le solide se sépare en ions dispersés dans l’eau.
Le solide reste intact au fond du récipient.

Le solide se sépare en ions dispersés dans l’eau.

Explication

Une dissolution ionique correspond à la séparation d’un solide ionique en ions qui se dispersent dans l’eau. La formation de molécules neutres ne décrit pas le mécanisme général d’un solide ionique.

4. Quelle formule permet de calculer la masse de soluté à dissoudre en fonction de la quantité de matière, de la masse molaire et du volume de la solution ?

msoluteˊ=nsoluteˊMsoluteˊm_{soluté}=n_{soluté}M_{soluté}
msoluteˊ=CsoluteˊVsolutionm_{soluté}=C_{soluté}V_{solution}
msoluteˊ=CsoluteˊVsolutionMsoluteˊm_{soluté}=C_{soluté}V_{solution}M_{soluté}
msoluteˊ=nsoluteˊVsolutionm_{soluté}=n_{soluté}V_{solution}

$$m_{soluté}=C_{soluté}V_{solution}M_{soluté}$$

Explication

La formule correcte relie la masse de soluté à la concentration, au volume de la solution et à la masse molaire, ce qui est essentiel pour préparer une solution précise. La première formule ne prend pas en compte le volume de la solution, ce qui la rend incomplète pour ce contexte.

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

CfilleVfille=CmeˋreVmeˋreC_{fille}V_{fille}=C_{mère}V_{mère}
CfilleVfille=CmeˋreVmeˋre\frac{C_{fille}}{V_{fille}}=\frac{C_{mère}}{V_{mère}}
CfilleVmeˋre=CmeˋreVfilleC_{fille}V_{mère}=C_{mère}V_{fille}
Cfille+Vfille=Cmeˋre+VmeˋreC_{fille}+V_{fille}=C_{mère}+V_{mère}

$$C_{fille}V_{fille}=C_{mère}V_{mère}$$

Explication

La quantité de matière de soluté reste constante, donc le produit concentration-volume est identique pour les solutions mère et fille. La solution fille est moins concentrée, mais elle possède un volume plus grand, ce qui exclut l’échange des volumes dans les produits.

6. Quel est le rôle principal de la formule CsoluteˊVsolutionMsoluteˊC_{soluté}V_{solution}M_{soluté} en chimie des solutions ?

Évaluer la température nécessaire pour dissoudre un soluté dans un solvant.
Déterminer la densité d'une solution en fonction de sa concentration.
Mesurer la quantité de matière de soluté dans une solution par dilution.
Calculer la masse de soluté à dissoudre pour obtenir une concentration donnée.

Calculer la masse de soluté à dissoudre pour obtenir une concentration donnée.

Explication

La formule msoluteˊ=CsoluteˊVsolutionMsoluteˊm_{soluté}=C_{soluté}V_{solution}M_{soluté} permet de calculer la masse de soluté à dissoudre pour atteindre une concentration spécifique dans un volume donné. Elle n'est pas utilisée pour mesurer la densité, la quantité de matière par dilution ou la température de dissolution.

7. Une solution mère de concentration CmeˋreC_{mère} est diluée pour obtenir une solution fille de concentration CfilleC_{fille} et de volume VfilleV_{fille}. Quel facteur de dilution faut-il utiliser ?

F=VfilleVmeˋre=CmeˋreCfilleF=\frac{V_{fille}}{V_{mère}}=\frac{C_{mère}}{C_{fille}}
F=VfilleVmeˋre=CfilleCmeˋreF=\frac{V_{fille}}{V_{mère}}=\frac{C_{fille}}{C_{mère}}
F=VfilleVmeˋre=CmeˋreCfilleF=V_{fille}V_{mère}=C_{mère}C_{fille}
F=VmeˋreVfille=CmeˋreCfilleF=\frac{V_{mère}}{V_{fille}}=\frac{C_{mère}}{C_{fille}}

$$F=\frac{V_{fille}}{V_{mère}}=\frac{C_{mère}}{C_{fille}}$$

Explication

Le facteur de dilution compare le volume final au volume prélevé et la concentration mère à la concentration fille. Inverser l’un de ces rapports donnerait une grandeur réciproque du facteur recherché.

8. Quand a été formulée la loi des gaz parfaits reliant la pression, le volume, la quantité de matière et la température ?

Au début du 20ème siècle, par Albert Einstein en 1905.
Au 19ème siècle, par Émile Clapeyron en 1834.
Au 18ème siècle, par Robert Boyle en 1662.
Au 21ème siècle, par les chercheurs du CERN en 2020.

Au 19ème siècle, par Émile Clapeyron en 1834.

Explication

La loi des gaz parfaits a été formulée en 1834 par Émile Clapeyron, consolidant les travaux antérieurs de Boyle et Mariotte. Elle décrit la relation entre pression, volume, température et quantité de gaz.

9. Comment le volume molaire d’un gaz parfait varie-t-il en fonction de la température à pression constante ?

Il augmente lorsque la température augmente.
Il diminue lorsque la température augmente.
Il varie de manière imprévisible avec la température.
Il reste constant indépendamment de la température.

Il augmente lorsque la température augmente.

Explication

Le volume molaire d’un gaz parfait augmente avec la température selon la loi Vm=RTPV_m=\frac{RT}{P}, car il est directement proportionnel à la température absolue. La réponse incorrecte suggère une relation inverse ou inexistante.

10. Qui est crédité de la formulation de la loi des gaz parfaits ?

Émile Clapeyron
Rudolf Clausius
Jules Charles et Joseph Gay-Lussac
Julius Robert von Mayer

Émile Clapeyron

Explication

La loi des gaz parfaits, PV=nRTPV=nRT, a été formulée par Émile Clapeyron en 1834. Les autres scientifiques ont contribué à d'autres lois ou découvertes en thermodynamique.

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Quelle formule donne la masse de soluté à dissoudre ?

msoluteˊ=nsoluteˊMsoluteˊ=CsoluteˊVsolutionMsoluteˊm_{soluté}=n_{soluté}M_{soluté}=C_{soluté}V_{solution}M_{soluté}

Dissolution ionique

Séparation en ions dans l’eau.

Qu'est-ce que la dissolution ionique ?

La séparation d’un solide ionique en ions dans l’eau.

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