QCM : Suivi temporel d’une transformation chimique — 19 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle transformation électronique caractérise un oxydant au cours d’une réaction chimique ?

Il gagne un ou plusieurs électrons.
Il échange des protons avec l’eau.
Il perd un ou plusieurs électrons.
Il forme des molécules sans charge.

Il gagne un ou plusieurs électrons.

Explication

Un oxydant est capable de gagner un ou plusieurs électrons pendant la réaction. La perte d’électrons caractérise au contraire un réducteur.

2. Une espèce chimique est considérée comme un réducteur lorsqu’elle peut :

Perdre un ou plusieurs électrons.
Gagner un ou plusieurs électrons.
Conserver sa charge sans échange.
Capturer des molécules d’eau.

Perdre un ou plusieurs électrons.

Explication

Un réducteur cède un ou plusieurs électrons au cours d’une réaction. Une espèce qui gagne des électrons se comporte comme un oxydant.

3. Dans la notation d’un couple oxydant-réducteur (Ox/Red)\left(\mathrm{Ox}/\mathrm{Red}\right), que représentent les deux espèces ?

Ox et Red sont deux réducteurs de charges différentes.
Ox et Red sont deux oxydants de charges différentes.
Ox est l’oxydant et Red son réducteur conjugué.
Ox est le réducteur et Red son oxydant conjugué.

Ox est l’oxydant et Red son réducteur conjugué.

Explication

Un couple est constitué d’un oxydant et de son réducteur conjugué, notés dans l’ordre (Ox/Red)\left(\mathrm{Ox}/\mathrm{Red}\right). Inverser ces rôles conduit à une interprétation erronée de la notation.

4. Lors de l’équilibrage d’une demi-équation en milieu aqueux, quelle succession d’opérations est correcte ?

H avec H2O\mathrm{H_2O}, puis O avec H+\mathrm{H^+}, avant de corriger les charges avec e−\mathrm{e^-}.
Éléments autres qu'O et H, puis O avec H2O\mathrm{H_2O}, H avec H+\mathrm{H^+}, puis charges avec e−\mathrm{e^-}.
O avec H+\mathrm{H^+}, puis H avec H2O\mathrm{H_2O}, avant d’équilibrer les autres éléments.
Charges avec e−\mathrm{e^-}, puis H avec H+\mathrm{H^+}, O avec H2O\mathrm{H_2O}, et enfin les autres éléments.

Éléments autres qu'O et H, puis O avec $$\mathrm{H_2O}$$, H avec $$\mathrm{H^+}$$, puis charges avec $$\mathrm{e^-}$$.

Explication

La méthode consiste à traiter d’abord les éléments autres que l’oxygène et l’hydrogène, puis l’oxygène avec l’eau, l’hydrogène avec les ions H+\mathrm{H^+} et enfin les charges avec les électrons. L’eau sert donc à équilibrer l’oxygène, tandis que H+\mathrm{H^+} sert à équilibrer l’hydrogène.

5. Quelle demi-équation équilibrée correspond au couple MnO4−/Mn2+\mathrm{MnO_4^-}/\mathrm{Mn^{2+}} en milieu acide ?

MnO4−+8H++5e−→Mn2++2H2O\mathrm{MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 2H_2O}
MnO4−+4H2O→Mn2++8H++5e−\mathrm{MnO_4^- + 4H_2O \rightarrow Mn^{2+} + 8H^+ + 5e^-}
MnO4−+4H++5e−→Mn2++4H2O\mathrm{MnO_4^- + 4H^+ + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O}
MnO4−+8H++5e−→Mn2++4H2O\mathrm{MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O}

$$\mathrm{MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O}$$

Explication

En milieu acide, le permanganate se réduit en ion manganèse(II) selon cette demi-équation, qui équilibre les atomes et les charges. Les autres expressions présentent un nombre incorrect d’ions hydrogène, d’électrons ou de molécules d’eau.

6. Dans une réaction d’oxydoréduction, dans quel sens les électrons sont-ils transférés ?

Du réducteur vers l’oxydant.
De l’eau vers l’oxydant.
Des ions hydrogène vers le réducteur.
De l’oxydant vers le réducteur.

Du réducteur vers l’oxydant.

Explication

Le réducteur perd des électrons et les transmet à l’oxydant, qui les gagne. Le sens inverse ne correspond pas aux définitions des deux espèces.

7. Quelle est la fonction principale d’un tableau d’avancement ?

Représenter la structure électronique des réactifs avant la réaction.
Classer les produits selon leur solubilité dans le milieu.
Suivre l’évolution d’un système chimique entre ses états initial et final.
Identifier l’espèce qui gagne les électrons dans une demi-équation.

Suivre l’évolution d’un système chimique entre ses états initial et final.

Explication

Le tableau d’avancement décrit quantitativement l’évolution du système chimique de l’état initial à l’état final. Il ne sert pas à représenter directement une structure électronique ou une solubilité.

8. Quelle propriété permet d’identifier le réactif limitant à la fin d’une réaction ?

Il possède nécessairement la plus petite quantité initiale.
Il apparaît parmi les produits lorsque la réaction s’achève.
Il reste en quantité supérieure et accélère la réaction.
Il est entièrement consommé et fixe l’avancement maximal.

Il est entièrement consommé et fixe l’avancement maximal.

Explication

Le réactif limitant est consommé entièrement et détermine la valeur maximale de l’avancement. La plus petite quantité initiale ne suffit pas à l’identifier sans tenir compte des coefficients stœchiométriques.

9. Une solution présente une résistance électrique R=200 ΩR=200\,\Omega et une constante de cellule K=1,5 cm−1K=1{,}5\,\text{cm}^{-1}. Quelle relation permet de déterminer sa conductivité σ\sigma ?

σ=KR=300 S⋅cm−1\sigma=K R=300\,\text{S·cm}^{-1}
σ=KR=7,5×10−3 S⋅cm−1\sigma=\frac{K}{R}=7{,}5\times10^{-3}\,\text{S·cm}^{-1}
σ=RK=133,3 S⋅cm−1\sigma=\frac{R}{K}=133{,}3\,\text{S·cm}^{-1}
σ=1KR=3,33×10−3 S⋅cm−1\sigma=\frac{1}{K R}=3{,}33\times10^{-3}\,\text{S·cm}^{-1}

$$\sigma=\frac{K}{R}=7{,}5\times10^{-3}\,\text{S·cm}^{-1}$$

Explication

La conductance vaut G=1/RG=1/R, puis la conductivité s’obtient par σ=KG=K/R\sigma=KG=K/R. La résistance ne donne donc pas directement la conductivité, car la constante de cellule intervient également.

10. Pour une solution de AxByA_xB_y, de quels paramètres dépend la conductivité selon le modèle ionique ?

Des concentrations ioniques et des conductivités molaires ioniques
De la masse totale du soluté et de sa température de fusion
De la couleur de la solution et de la quantité nominale de soluté
Du volume initial du solvant et de la masse molaire du composé

Des concentrations ioniques et des conductivités molaires ioniques

Explication

La conductivité est la somme des contributions des ions, pondérées par leurs concentrations et leurs conductivités molaires ioniques. La simple présence nominale du soluté ne suffit donc pas à la déterminer.

11. Que caractérise l’équivalence lors d’un titrage chimique ?

La réaction atteint son avancement maximal avant toute addition de titrant
Les réactifs sont introduits dans leurs proportions stœchiométriques et consommés
Le titré et le titrant ont nécessairement la même concentration molaire
Le titrant est en excès tandis que le titré reste entièrement présent

Les réactifs sont introduits dans leurs proportions stœchiométriques et consommés

Explication

À l’équivalence, les quantités de matière des réactifs correspondent aux proportions stœchiométriques et les deux réactifs sont consommés. Des concentrations égales ne sont pas requises, car les volumes et coefficients stœchiométriques peuvent différer.

12. Quelle grandeur décrit la vitesse de réaction au sens chimique ?

La concentration d’une espèce mesurée à un instant donné
La quantité de matière formée ou consommée par unité de temps
La quantité de matière présente dans le système à l’état final
Le volume de solution ajouté pendant toute la transformation

La quantité de matière formée ou consommée par unité de temps

Explication

La vitesse de réaction mesure l’évolution d’une quantité de matière par unité de temps pour une espèce chimique. La vitesse volumique ajoute une division par le volume, ce qui correspond à une autre grandeur.

13. Sur la courbe de l’avancement xx en fonction du temps tt, comment interpréter une tangente très pentue en un instant donné ?

La réaction a consommé une quantité de matière indépendante du temps
La réaction est proche de son avancement maximal à cet instant
La réaction possède une vitesse instantanée élevée à cet instant
La réaction possède une vitesse instantanée nulle à cet instant

La réaction possède une vitesse instantanée élevée à cet instant

Explication

La vitesse instantanée est le coefficient directeur de la tangente, v=dx/dtv=dx/dt. Une tangente plus pentue traduit donc une variation plus rapide de l’avancement, tandis qu’une tangente horizontale correspond à une vitesse nulle.

14. Une réaction se déroule dans un volume constant V=2,0 LV=2{,}0\,\text{L}, avec une dérivée de l’avancement dx/dt=0,40 mol⋅s−1dx/dt=0{,}40\,\text{mol·s}^{-1}. Quelle est sa vitesse volumique ?

0,40 mol⋅L−1⋅s−10{,}40\,\text{mol·L}^{-1}\text{·s}^{-1}
0,20 mol⋅L−1⋅s−10{,}20\,\text{mol·L}^{-1}\text{·s}^{-1}
0,80 mol⋅L−1⋅s−10{,}80\,\text{mol·L}^{-1}\text{·s}^{-1}
2,40 mol⋅L−1⋅s−12{,}40\,\text{mol·L}^{-1}\text{·s}^{-1}

$$0{,}20\,\text{mol·L}^{-1}\text{·s}^{-1}$$

Explication

Dans un volume constant, la vitesse volumique vérifie vvol=1Vdxdtv_{vol}=\frac{1}{V}\frac{dx}{dt}, soit ici 0,40/2,0=0,20 mol⋅L−1⋅s−10{,}40/2{,}0=0{,}20\,\text{mol·L}^{-1}\text{·s}^{-1}. La valeur de dx/dtdx/dt est une vitesse de réaction et doit être divisée par le volume.

15. Pour une transformation dont l’avancement maximal vaut xmax=0,80 molx_{max}=0{,}80\,\text{mol}, quelle condition définit le temps de demi-réaction ?

x(t1/2)=0,40 molx(t_{1/2})=0{,}40\,\text{mol}
x(t1/2)=0,20 molx(t_{1/2})=0{,}20\,\text{mol}
x(t1/2)=0,80 molx(t_{1/2})=0{,}80\,\text{mol}
x(t1/2)=1,60 molx(t_{1/2})=1{,}60\,\text{mol}

$$x(t_{1/2})=0{,}40\,\text{mol}$$

Explication

Le temps de demi-réaction est atteint lorsque l’avancement vaut la moitié de sa valeur maximale, donc x(t1/2)=xmax/2=0,40 molx(t_{1/2})=x_{max}/2=0{,}40\,\text{mol}. L’avancement maximal correspond à la fin de la réaction, pas au temps de demi-réaction.

16. Sur un suivi de l’avancement, comment repérer graphiquement le temps de demi-réaction ?

En relevant le temps pour lequel la pente de x(t)x(t) devient maximale
En relevant le temps pour lequel xx atteint la moitié de sa valeur finale
En relevant le temps correspondant à la moitié de la durée totale mesurée
En relevant le temps pour lequel xx atteint exactement sa valeur finale

En relevant le temps pour lequel $$x$$ atteint la moitié de sa valeur finale

Explication

On détermine t1/2t_{1/2} à l’instant où l’avancement vaut xmax/2x_{max}/2. Il ne correspond pas nécessairement à la moitié de la durée observée, car la forme de la courbe peut être dissymétrique.

17. Dans les mêmes conditions expérimentales, quel effet une augmentation de la température a-t-elle sur l’évolution d’un système chimique ?

Elle laisse inchangée la vitesse d’évolution
Elle ralentit l’évolution du système chimique
Elle modifie l’état final sans agir sur la vitesse
Elle accélère l’évolution du système chimique

Elle accélère l’évolution du système chimique

Explication

Une température plus élevée accélère l’évolution d’un système chimique dans les conditions considérées. Une modification de l’état final ne décrit pas l’effet cinétique attendu ici.

18. Deux expériences utilisent le même réactif dans les mêmes conditions, mais la concentration molaire initiale est plus élevée dans la seconde : comment sa vitesse de réaction se compare-t-elle à celle de la première ?

Elle reste identique dans les deux expériences
Elle est plus faible dans la seconde expérience
Elle devient nulle dans la seconde expérience
Elle est plus grande dans la seconde expérience

Elle est plus grande dans la seconde expérience

Explication

Une concentration molaire initiale plus élevée accélère la réaction, ce qui rend la vitesse plus grande dans la seconde expérience. Une concentration plus faible aurait au contraire tendance à ralentir la transformation, et non à l’accélérer.

19. Quelle propriété caractérise un catalyseur au cours d’une réaction chimique ?

Il augmente la quantité finale de matière formée
Il apparaît dans l’équation comme un produit final
Il ralentit la réaction en modifiant l’état final
Il accélère la réaction sans modifier l’état final

Il accélère la réaction sans modifier l’état final

Explication

Un catalyseur accélère la réaction sans apparaître dans l’équation de réaction et sans modifier l’état final. Le fait d’accélérer la transformation ne signifie donc pas qu’il augmente la quantité finale de produit.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 27 flashcards sur Suivi temporel d’une transformation chimique.

Qu'est-ce qu'un oxydant en chimie ?

Une espèce chimique capable de gagner des électrons.

Qu'est-ce qu'un réducteur en chimie ?

Une espèce chimique capable de perdre des électrons.

Qu'est-ce qu'un couple oxydant-réducteur ?

Un oxydant et son réducteur conjugué.

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