QCM : Transformations chimiques et réactions (10 questions)

Question 1

1. Un récipient hermétique peut échanger de la chaleur avec la pièce, mais aucune matière ne le traverse. Comment classer ce système ?

Système ouvert

Système fermé

Système isolé

Système fermé échangeant de la matière

Explication

Un système fermé échange de l’énergie avec l’extérieur, mais pas de matière. L’isolement total exclurait aussi l’échange d’énergie, tandis qu’un système ouvert échange de la matière.

Answer

Système fermé

Question 2

2. Comment faut-il compter H₂O(s), H₂O(l) et H₂O(g) lorsqu’on dénombre les espèces physico-chimiques ?

Une espèce par phase homogène du système

Trois espèces physico-chimiques distinctes

Une seule espèce physico-chimique

Deux espèces physico-chimiques distinctes

Explication

Une espèce physico-chimique est définie par l’entité chimique et son état physique : les trois états de H₂O correspondent donc à trois espèces. Les compter comme une seule confond l’entité chimique avec l’espèce définie aussi par son état.

Answer

Trois espèces physico-chimiques distinctes

Question 3

3. Pour lyophiliser de l’eau, quelle suite d’opérations permet à la glace de se sublimer ?

Congeler à pression constante, réchauffer à pression constante, puis abaisser la pression sous le point triple à température constante

Congeler à pression constante, abaisser la pression sous le point triple à température constante, puis refroidir à pression constante

Abaisser la pression sous le point triple à température constante, congeler à pression constante, puis réchauffer à pression constante

Congeler à pression constante, abaisser la pression sous le point triple à température constante, puis réchauffer à pression constante

Explication

La lyophilisation consiste à congeler l’eau, à abaisser ensuite la pression sous le point triple à température constante, puis à réchauffer à pression constante afin que la glace se sublime. Réchauffer avant l’abaissement de pression ne suit pas cette procédure, et refroidir ensuite ne permet pas l’étape de sublimation attendue.

Answer

Congeler à pression constante, abaisser la pression sous le point triple à température constante, puis réchauffer à pression constante

Question 4

4. Qu’appelle-t-on la fraction molaire d’une espèce dans une phase ?

Le rapport de sa quantité de matière à la quantité totale de matière de la phase

Le rapport de sa masse à la masse totale de la phase

Le rapport de sa quantité de matière au volume de la phase

Le rapport de sa pression partielle à la température de la phase

Explication

La fraction molaire est le rapport entre la quantité de matière de l’espèce et la quantité totale de matière dans la phase. Le rapport de sa quantité au volume définit plutôt sa concentration molaire.

Answer

Le rapport de sa quantité de matière à la quantité totale de matière de la phase

Question 5

5. Dans l’équation $N_2(g) + 3\,H_2(g) = 2\,NH_3(g)$ , quelle est la valeur du coefficient stœchiométrique algébrique de $H_2$ ?

+2, car le dihydrogène est formé selon le coefficient de l’ammoniac

−3, car le dihydrogène est consommé avec un coefficient stœchiométrique de 3

+3, car le dihydrogène est formé avec un coefficient stœchiométrique de 3

−2, car le dihydrogène est consommé selon le coefficient de l’ammoniac

Explication

Le dihydrogène est un réactif et son coefficient stœchiométrique algébrique est donc négatif : $\nu(H_2)=-3$ . Le coefficient $+2$ appartient à l’ammoniac, qui est le produit de la réaction.

Answer

−3, car le dihydrogène est consommé avec un coefficient stœchiométrique de 3

Question 6

6. Quel est le rôle de l’avancement réactionnel $\xi$ dans la modélisation d’une transformation chimique ?

Exprimer la vitesse instantanée de formation des produits dans l’équation de réaction.

Quantifier l’évolution commune des quantités de matière de toutes les espèces selon leurs coefficients stœchiométriques.

Mesurer la proportion de réactif limitant consommée, indépendamment des coefficients stœchiométriques.

Déterminer la constante d’équilibre à partir des concentrations initiales des espèces.

Explication

L’avancement, exprimé en moles, décrit l’évolution de chaque quantité de matière par la relation $n_i(\xi)=n_{i,0}+\nu_i\xi$ . Le taux d’avancement mesure plutôt la progression rapportée à l’avancement maximal, et non l’évolution commune des quantités.

Answer

Quantifier l’évolution commune des quantités de matière de toutes les espèces selon leurs coefficients stœchiométriques.

Question 7

7. Une réaction part d’un mélange où le quotient réactionnel initial est inférieur à la constante d’équilibre. Dans quel sens le système évolue-t-il d’abord ?

Dans le sens direct, avec une diminution de l’avancement.

Il reste à l’équilibre, sans variation de l’avancement.

Dans le sens direct, avec une augmentation de l’avancement.

Dans le sens inverse, avec une diminution de l’avancement.

Explication

Lorsque le quotient initial est inférieur à la constante d’équilibre, l’évolution directe rapproche le quotient de cette constante et l’avancement augmente. Une évolution inverse correspondrait au cas où le quotient initial est supérieur à la constante.

Answer

Dans le sens direct, avec une augmentation de l’avancement.

Question 8

8. Quelle différence distingue une résolution par dichotomie d’une résolution directe de l’équation d’équilibre ?

La dichotomie encadre un zéro puis réduit l’intervalle de recherche en le divisant par deux à chaque itération.

La dichotomie calcule la constante d’équilibre à partir de la composition finale, sans rechercher de racine.

La dichotomie détermine le sens d’évolution en comparant les concentrations initiales des réactifs.

La dichotomie remplace l’équation d’équilibre par une approximation où l’avancement est négligé.

Explication

La dichotomie recherche le zéro d’une fonction continue sur un intervalle où elle change de signe, puis resserre cet intervalle autour de la solution. Une résolution directe peut viser la même racine, mais elle ne se caractérise pas par cette réduction successive de l’intervalle.

Answer

La dichotomie encadre un zéro puis réduit l’intervalle de recherche en le divisant par deux à chaque itération.

Question 9

9. À 25 °C, si une perturbation augmente la concentration en ions hydroxyde dans l’eau, quelle conséquence l’équilibre d’autoprotolyse entraîne-t-il pour la concentration en ions oxonium ?

Elle devient égale à la concentration en ions hydroxyde, quelle que soit la perturbation.

Elle diminue, car le produit des concentrations en ions oxonium et hydroxyde reste égal à

10^{-14}

.

Elle augmente, car les ions hydroxyde favorisent la formation d’ions oxonium.

Elle reste inchangée, car le produit ionique de l’eau ne dépend que de la température.

Explication

À température constante, le produit $[\mathrm{H_3O^+}][\mathrm{HO^-}]$ est fixé à $10^{-14}$ ; une hausse de la concentration en ions hydroxyde s’accompagne donc d’une baisse de celle en ions oxonium. Le produit ionique ne restant pas constant lors d’un changement de température, l’option qui attribue cette invariance à une perturbation de composition confond deux causes différentes.

Answer

Elle diminue, car le produit des concentrations en ions oxonium et hydroxyde reste égal à $$10^{-14}$$.

Question 10

10. À 25 °C, une solution contient $[\mathrm{H_3O^+}]=10^{-5}\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$ . Comment déterminer son pH et sa nature ?

Son pH vaut 5 et elle est basique.

Son pH vaut 9 et elle est basique.

Son pH vaut 5 et elle est acide.

Son pH vaut 9 et elle est acide.

Explication

La définition du pH donne $\mathrm{pH}=-\log(10^{-5})=5$ , valeur inférieure à 7 et donc caractéristique d’une solution acide à 25 °C. Un pH de 9 correspondrait à une solution basique, mais ne découle pas de la concentration en ions oxonium indiquée.

Answer

Son pH vaut 5 et elle est acide.

QCM : Transformations chimiques et réactions (10 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Un récipient hermétique peut échanger de la chaleur avec la pièce, mais aucune matière ne le traverse. Comment classer ce système ?

2. Comment faut-il compter H₂O(s), H₂O(l) et H₂O(g) lorsqu’on dénombre les espèces physico-chimiques ?

3. Pour lyophiliser de l’eau, quelle suite d’opérations permet à la glace de se sublimer ?

4. Qu’appelle-t-on la fraction molaire d’une espèce dans une phase ?

5. Dans l’équation $N_2(g) + 3\,H_2(g) = 2\,NH_3(g)$ , quelle est la valeur du coefficient stœchiométrique algébrique de $H_2$ ?

6. Quel est le rôle de l’avancement réactionnel $\xi$ dans la modélisation d’une transformation chimique ?

7. Une réaction part d’un mélange où le quotient réactionnel initial est inférieur à la constante d’équilibre. Dans quel sens le système évolue-t-il d’abord ?

8. Quelle différence distingue une résolution par dichotomie d’une résolution directe de l’équation d’équilibre ?

9. À 25 °C, si une perturbation augmente la concentration en ions hydroxyde dans l’eau, quelle conséquence l’équilibre d’autoprotolyse entraîne-t-il pour la concentration en ions oxonium ?

10. À 25 °C, une solution contient $[\mathrm{H_3O^+}]=10^{-5}\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$ . Comment déterminer son pH et sa nature ?

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Questions et réponses du QCM

1. Un récipient hermétique peut échanger de la chaleur avec la pièce, mais aucune matière ne le traverse. Comment classer ce système ?

2. Comment faut-il compter H₂O(s), H₂O(l) et H₂O(g) lorsqu’on dénombre les espèces physico-chimiques ?

3. Pour lyophiliser de l’eau, quelle suite d’opérations permet à la glace de se sublimer ?

4. Qu’appelle-t-on la fraction molaire d’une espèce dans une phase ?

5. Dans l’équation N2(g)+3 H2(g)=2 NH3(g)N_2(g) + 3\,H_2(g) = 2\,NH_3(g)N2​(g)+3H2​(g)=2NH3​(g), quelle est la valeur du coefficient stœchiométrique algébrique de H2H_2H2​ ?

6. Quel est le rôle de l’avancement réactionnel ξ\xiξ dans la modélisation d’une transformation chimique ?

7. Une réaction part d’un mélange où le quotient réactionnel initial est inférieur à la constante d’équilibre. Dans quel sens le système évolue-t-il d’abord ?

8. Quelle différence distingue une résolution par dichotomie d’une résolution directe de l’équation d’équilibre ?

9. À 25 °C, si une perturbation augmente la concentration en ions hydroxyde dans l’eau, quelle conséquence l’équilibre d’autoprotolyse entraîne-t-il pour la concentration en ions oxonium ?

10. À 25 °C, une solution contient [H3O+]=10−5 mol⋅L−1[\mathrm{H_3O^+}]=10^{-5}\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}[H3​O+]=10−5mol⋅L−1. Comment déterminer son pH et sa nature ?

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5. Dans l’équation $N_2(g) + 3\,H_2(g) = 2\,NH_3(g)$ , quelle est la valeur du coefficient stœchiométrique algébrique de $H_2$ ?

6. Quel est le rôle de l’avancement réactionnel $\xi$ dans la modélisation d’une transformation chimique ?

10. À 25 °C, une solution contient $[\mathrm{H_3O^+}]=10^{-5}\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$ . Comment déterminer son pH et sa nature ?