QCM : Réactions chimiques et équilibre (22 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Un échantillon est constitué uniquement de molécules d’eau identiques. Comment le classer selon le type d’entités qu’il contient ?

Un corps simple
Un corps pur
Un corps composé
Un mélange

Un corps pur

Explication

Un corps pur contient un seul type d’entités, ici des molécules d’eau identiques. « Corps simple » concerne le nombre d’éléments chimiques, tandis que « mélange » suppose plusieurs types d’entités.

2. Un échantillon d’air contient plusieurs types d’entités chimiques. Quelle catégorie décrit cette composition ?

Un corps composé
Un mélange
Un corps simple
Un corps pur

Un mélange

Explication

Un mélange est constitué de plusieurs entités, comme l’air. « Corps pur » correspond à un seul type d’entités, et « corps composé » décrit la composition en éléments d’une espèce chimique.

3. Un échantillon contient une mole d’atomes de fer. Combien d’atomes de fer contient-il, d’après le nombre d’Avogadro ?

1,2044×10241{,}2044\times10^{24} atomes
1 atome
6,022×10226{,}022\times10^{22} atomes
6,022×10236{,}022\times10^{23} atomes

$$6{,}022\times10^{23}$$ atomes

Explication

Une mole d’atomes contient le nombre d’Avogadro, soit 6,022×10236{,}022\times10^{23} atomes. La valeur doublée correspond à deux moles, tandis que la valeur divisée par dix résulte d’une erreur sur la puissance de dix.

4. Quelle grandeur correspond à la masse d’une mole d’atomes et s’exprime en g·mol⁻¹ ?

La quantité de matière atomique
La masse atomique d’un atome
La masse volumique atomique
La masse molaire atomique

La masse molaire atomique

Explication

La masse molaire atomique est la masse d’une mole d’atomes et son unité est le g·mol⁻¹. La masse volumique, elle, rapporte une masse à un volume.

5. Un échantillon a une masse de 36 g et contient 2 mol de matière. Quelle est sa masse molaire selon la relation entre masse, quantité de matière et masse molaire ?

72 g⋅mol−172\ \text{g·mol}^{-1}
18 g⋅mol−118\ \text{g·mol}^{-1}
0,056 g⋅mol−10{,}056\ \text{g·mol}^{-1}
118 g⋅mol−1\frac{1}{18}\ \text{g·mol}^{-1}

$$18\ \text{g·mol}^{-1}$$

Explication

La relation est M=mnM=\frac{m}{n} : M=36 g2 mol=18 g⋅mol−1M=\frac{36\ \text{g}}{2\ \text{mol}}=18\ \text{g·mol}^{-1}. Multiplier donne une opération inadaptée, tandis que diviser dans le sens inverse inverse le rapport.

6. Un échantillon de gaz parfait contient 2,0 mol2{,}0\ \mathrm{mol} à 300 K300\ \mathrm{K} dans un volume de 0,050 m30{,}050\ \mathrm{m^3}. Quelle pression obtient-on avec la relation des gaz parfaits ?

4,99×104 Pa4{,}99\times10^4\ \mathrm{Pa}
9,98×104 Pa9{,}98\times10^4\ \mathrm{Pa}
1,50×105 Pa1{,}50\times10^5\ \mathrm{Pa}
1,99×105 Pa1{,}99\times10^5\ \mathrm{Pa}

$$9{,}98\times10^4\ \mathrm{Pa}$$

Explication

La relation est P=nRTVP=\frac{nRT}{V} ; en remplaçant les valeurs, P=2,0×8,314×3000,050≈9,98×104 PaP=\frac{2{,}0\times8{,}314\times300}{0{,}050}\approx9{,}98\times10^4\ \mathrm{Pa}. La moitié du résultat omet la quantité de matière, tandis que les autres valeurs correspondent à des erreurs de relation ou de température.

7. Un mélange gazeux a une pression totale de 2,0 bar2{,}0\ \mathrm{bar} et une fraction molaire d’oxygène de 0,200{,}20. Quelle est la pression partielle de l’oxygène ?

2,00 bar2{,}00\ \mathrm{bar}
0,40 bar0{,}40\ \mathrm{bar}
1,60 bar1{,}60\ \mathrm{bar}
0,20 bar0{,}20\ \mathrm{bar}

$$0{,}40\ \mathrm{bar}$$

Explication

La pression partielle est pi=xiPtotalep_i=x_iP_{\mathrm{totale}}, donc 0,20×2,0=0,40 bar0{,}20\times2{,}0=0{,}40\ \mathrm{bar}. La valeur 1,60 bar1{,}60\ \mathrm{bar} correspondrait à la fraction complémentaire, et 0,20 bar0{,}20\ \mathrm{bar} résulte d’une confusion entre fraction et pression.

8. Pour comparer des échantillons de liquide et de gaz à l’aide de leur densité, quelles références faut-il employer ?

L’air pour les deux états physiques
L’eau pour les deux états physiques
L’eau pour les liquides et l’air pour les gaz
L’air pour les liquides et l’eau pour les gaz

L’eau pour les liquides et l’air pour les gaz

Explication

La densité d’un liquide se rapporte à la masse volumique de l’eau, tandis que celle d’un gaz se rapporte à celle de l’air ; elle est sans unité. Les choix inversant ou uniformisant les références confondent les définitions propres à chaque état.

9. Dans la réaction N2+3H2→2NH3\mathrm{N_2+3H_2\rightarrow2NH_3}, quelle quantité d’ammoniac est formée lorsque 2 mol2\ \mathrm{mol} de diazote réagissent avec suffisamment de dihydrogène ?

6 mol6\ \mathrm{mol}
1 mol1\ \mathrm{mol}
2 mol2\ \mathrm{mol}
4 mol4\ \mathrm{mol}

$$4\ \mathrm{mol}$$

Explication

Les coefficients indiquent que 1 mol1\ \mathrm{mol} de N2\mathrm{N_2} forme 2 mol2\ \mathrm{mol} de NH3\mathrm{NH_3} ; ainsi, 2 mol2\ \mathrm{mol} de diazote en forment 4 mol4\ \mathrm{mol}. Les autres résultats confondent les coefficients des espèces ou ignorent leur rapport.

10. La réaction N2+3H2→2NH3\mathrm{N_2+3H_2\rightarrow2NH_3} est lancée avec 2 mol2\ \mathrm{mol} de N2\mathrm{N_2} et 4 mol4\ \mathrm{mol} de H2\mathrm{H_2}. Selon quelles proportions les réactifs sont-ils consommés ?

3 mol3\ \mathrm{mol} de N2\mathrm{N_2} pour 1 mol1\ \mathrm{mol} de H2\mathrm{H_2}
2 mol2\ \mathrm{mol} de N2\mathrm{N_2} pour 4 mol4\ \mathrm{mol} de H2\mathrm{H_2}
1 mol1\ \mathrm{mol} de N2\mathrm{N_2} pour 1 mol1\ \mathrm{mol} de H2\mathrm{H_2}
1 mol1\ \mathrm{mol} de N2\mathrm{N_2} pour 3 mol3\ \mathrm{mol} de H2\mathrm{H_2}

$$1\ \mathrm{mol}$$ de $$\mathrm{N_2}$$ pour $$3\ \mathrm{mol}$$ de $$\mathrm{H_2}$$

Explication

Les réactifs sont consommés selon le rapport fixé par les coefficients stœchiométriques, soit 1:31:3 pour N2:H2\mathrm{N_2}:\mathrm{H_2}, même si les quantités introduites ne sont pas dans ce rapport. Utiliser les quantités initiales, inverser les coefficients ou supposer un rapport égal ne respecte pas l’équation.

11. On fait réagir complètement un mélange où un réactif est en défaut. Quel état des réactifs observe-t-on à la fin ?

Une partie de chaque réactif demeure dans le mélange final.
Tous les réactifs ont disparu, même s’ils étaient en proportions non stœchiométriques.
Le réactif en excès a disparu, tandis que le réactif en défaut demeure.
Le réactif en défaut a disparu, mais il peut rester du réactif en excès.

Le réactif en défaut a disparu, mais il peut rester du réactif en excès.

Explication

Dans une réaction totale, le réactif en défaut est consommé; un réactif en excès peut rester. L’option sur la réaction partielle confond réaction totale et réaction limitée, celle sur la disparition de tous les réactifs néglige les proportions du mélange, et celle qui inverse défaut et excès inverse leurs rôles.

12. Pour une réaction totale, les équations d’annulation des différents réactifs donnent des avancements de 1,8 mol1{,}8\ \mathrm{mol} et 1,2 mol1{,}2\ \mathrm{mol}. Quelle valeur retenir comme avancement maximal ?

3,0 mol3{,}0\ \mathrm{mol}
1,2 mol1{,}2\ \mathrm{mol}
1,5 mol1{,}5\ \mathrm{mol}
1,8 mol1{,}8\ \mathrm{mol}

$$1{,}2\ \mathrm{mol}$$

Explication

L’avancement maximal est le plus petit des avancements qui annuleraient chacun des réactifs, ici 1,2 mol1{,}2\ \mathrm{mol}. Choisir 1,8 mol1{,}8\ \mathrm{mol} revient à retenir le plus grand seuil; 1,5 mol1{,}5\ \mathrm{mol} est une moyenne sans fondement et 3,0 mol3{,}0\ \mathrm{mol} leur somme.

13. Dans un mélange réactionnel, la composition mesurée reste la même au fil du temps. Quel état cela caractérise-t-il ?

Un mélange stœchiométrique initial
L’épuisement d’un réactif
Une réaction totale achevée
Un équilibre chimique

Un équilibre chimique

Explication

Un équilibre chimique est atteint lorsque la composition du mélange n’évolue plus au cours du temps. L’épuisement d’un réactif caractérise plutôt la fin d’une réaction totale, une composition stable ne signifie pas nécessairement que la réaction est totale, et les proportions initiales ne définissent pas l’équilibre.

14. Une espèce dissoute a une concentration de 0,25 mol L−10{,}25\ \mathrm{mol\,L^{-1}} dans une solution diluée. Quelle est son activité, sachant que C∘=1 mol L−1C^\circ=1\ \mathrm{mol\,L^{-1}} ?

0,250{,}25
11
44
0,25 mol L−10{,}25\ \mathrm{mol\,L^{-1}}

$$0{,}25$$

Explication

En solution diluée, ai=Ci/C∘a_i=C_i/C^\circ; ainsi 0,25/1=0,250{,}25/1=0{,}25, une valeur sans unité. La valeur 44 inverse le rapport, 0,25 mol L−10{,}25\ \mathrm{mol\,L^{-1}} conserve à tort une unité, et 11 omet la concentration de l’espèce.

15. Dans l’expression de la constante d’équilibre d’un système contenant un solide pur et un solvant, quelles activités attribue-t-on à ces deux espèces ?

[i]/C∘[i]/C^\circ pour le solide et [i]/C∘[i]/C^\circ pour le solvant
[i]/C∘[i]/C^\circ pour le solide et 11 pour le solvant
11 pour le solide et 11 pour le solvant
11 pour le solide et [i]/C∘[i]/C^\circ pour le solvant

$$1$$ pour le solide et $$1$$ pour le solvant

Explication

Par convention, l’activité d’un solide pur et celle d’un solvant valent chacune 11. L’expression [i]/C∘[i]/C^\circ concerne une espèce dissoute; les deux autres choix n’appliquent cette convention qu’à l’une des deux espèces.

16. Pour αA+βB⇌γC+δD\alpha A+\beta B\rightleftharpoons\gamma C+\delta D, quelle expression correspond à la constante d’équilibre et à son unité ?

KT=aAαaBβaCγaDδK_T=\frac{a_A^\alpha a_B^\beta}{a_C^\gamma a_D^\delta}, sans unité
KT=aCγaDδaAαaBβK_T=\frac{a_C^\gamma a_D^\delta}{a_A^\alpha a_B^\beta}, en mol L−1\mathrm{mol\,L^{-1}}
KT=aCaDaAaBK_T=\frac{a_C a_D}{a_A a_B}, sans unité
KT=aCγaDδaAαaBβK_T=\frac{a_C^\gamma a_D^\delta}{a_A^\alpha a_B^\beta}, sans unité

$$K_T=\frac{a_C^\gamma a_D^\delta}{a_A^\alpha a_B^\beta}$$, sans unité

Explication

La constante est le rapport des activités des produits sur celles des réactifs, chacune élevée à son coefficient stœchiométrique; elle est sans unité. L’expression inversée échange produits et réactifs, l’expression sans exposants omet les coefficients, et une unité de concentration est attribuée à tort à KTK_T.

17. Quels facteurs peuvent déplacer l’état d’équilibre d’une réaction chimique ?

La température, la pression totale ou les activités des constituants
La pression totale, la masse des produits ou la durée de réaction
Les activités des constituants, la chaleur dégagée ou la vitesse de réaction
La température, le volume du récipient ou la nature du catalyseur

La température, la pression totale ou les activités des constituants

Explication

L’équilibre peut être déplacé en modifiant la température, la pression totale ou les activités des constituants. Le volume du récipient, la masse des produits et la vitesse de réaction ne remplacent pas ces facteurs dans cette règle.

18. Dans un système à l’équilibre, un technicien impose une perturbation. Selon la loi de Le Chatelier, dans quel sens le système évolue-t-il ?

Dans le sens qui amplifie la perturbation imposée
Dans le sens qui augmente la quantité de produits
Dans le sens qui s’oppose à la perturbation imposée
Dans le sens qui maintient inchangées les quantités initiales

Dans le sens qui s’oppose à la perturbation imposée

Explication

La loi de Le Chatelier prévoit que l’équilibre évolue dans le sens qui s’oppose à la perturbation. Maintenir les quantités initiales ou amplifier la perturbation ne décrit pas cette réponse, et la formation de produits n’est pas systématiquement favorisée.

19. Pour une réaction réversible dont le sens direct est endothermique, quel effet produit une hausse de température sur le déplacement de l’équilibre ?

Un déplacement dans le sens direct, qui absorbe la chaleur
Un déplacement dans le sens inverse, qui absorbe la chaleur
Aucun déplacement, car la température ne modifie pas l’équilibre
Un déplacement dans le sens direct, qui libère la chaleur

Un déplacement dans le sens direct, qui absorbe la chaleur

Explication

Une hausse de température favorise le sens endothermique, qui absorbe la chaleur; ici, il s’agit du sens direct. Le sens inverse est exothermique, et l’absence de déplacement caractérise notamment l’estérification athermique, pas toute réaction.

20. Dans l’équilibre acide + alcool ⇌ ester + eau, on retire une partie de l’eau. Dans quel sens l’équilibre se déplace-t-il ?

Dans le sens qui produit de l’acide, vers l’ester
Dans le sens qui consomme de l’eau, vers l’acide
Dans le sens qui produit de l’eau, vers l’ester
Dans le sens qui consomme l’acide, vers l’ester

Dans le sens qui produit de l’eau, vers l’ester

Explication

Le retrait d’un constituant déplace l’équilibre dans le sens qui le produit; retirer l’eau favorise donc le sens vers l’ester. Consommer l’eau correspondrait à la réponse à son ajout, tandis que la consommation de l’acide ne répond pas au constituant retiré.

21. Un échantillon contient exactement 6,022 140 76×10236{,}022\ 140\ 76 \times 10^{23} entités élémentaires. Quelle quantité de matière contient-il ?

Une demi-mole
Une mole
Douze moles
Une quantité exprimée en mol⁻¹

Une mole

Explication

Par définition, une mole correspond à exactement 6,022 140 76×10236{,}022\ 140\ 76 \times 10^{23} entités élémentaires. Une demi-mole contient la moitié de ce nombre, tandis que 12 moles et une valeur en mol⁻¹ ne conviennent pas.

22. On propose l’équation ionique Zn+H3O+→Zn2++H2+H2O\mathrm{Zn + H_3O^+ \rightarrow Zn^{2+} + H_2 + H_2O}. Quelle vérification permet de déterminer si elle est correctement ajustée ?

Égaler le nombre de molécules réactives et de molécules produites
Égaler les charges totales sans compter chaque élément
Compter chaque élément des deux côtés sans comparer les charges
Compter chaque élément des deux côtés et égaler les charges totales

Compter chaque élément des deux côtés et égaler les charges totales

Explication

Une équation-bilan ajustée conserve la matière pour chaque élément et la charge électrique totale entre réactifs et produits. Se limiter aux atomes oublie la charge, tandis que contrôler la charge seule oublie la conservation des éléments.

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De combien de types d’entités un corps pur est-il constitué ?

D’un seul type d’entités.

De quoi un mélange est-il constitué ?

De plusieurs entités.

Quelle est la valeur du nombre d’Avogadro ?

NA=6,022×1023 entiteˊs eˊleˊmentaires⋅mol−1N_A=6{,}022\times10^{23}\ \text{entités élémentaires·mol}^{-1}

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