Cuestionario: États gazeux et solutions aqueuses — 25 preguntas

1. Quelle description correspond au modèle du gaz parfait ?

A. Des particules volumineuses exerçant de fortes attractions mutuelles

B. Des particules liées entre elles par des forces permanentes

C. Des particules ponctuelles sans volume propre ni interactions interparticulaires

D. Des molécules immobiles occupant tout le volume disponible

Answer: (C)

Explicación

Le gaz parfait est modélisé par des particules assimilées à des points immatériels, sans volume propre et sans interactions interparticulaires. La prise en compte d’un volume propre ou de forces entre particules caractérise plutôt un gaz réel.

2. Pourquoi peut-on négliger les interactions interparticulaires dans le modèle du gaz parfait ?

A. Parce que le volume du gaz est entièrement occupé par les particules

B. Parce que l’énergie cinétique d’agitation domine les énergies de liaison

C. Parce que les particules possèdent une énergie de liaison très élevée

D. Parce que les particules restent immobiles les unes par rapport aux autres

Answer: (B)

Explicación

Dans un gaz parfait, l’énergie cinétique d’agitation des particules est supérieure aux énergies de liaisons interparticulaires, ce qui justifie la négligence de ces interactions.

3. Quelles sont les quatre variables d’état macroscopiques d’un gaz ?

A. La pression partielle, la fraction molaire, le volume et la masse

B. Le nombre de particules, la pression partielle, la densité et le volume

C. La masse volumique, la pression totale, la température et la fraction molaire

D. La pression, le volume, la quantité de matière et la température

Answer: (D)

Explicación

Les variables d’état macroscopiques sont la pression P, le volume V, le nombre de molécules ou la quantité de matière n, et la température T. La pression partielle et la fraction molaire décrivent plutôt les constituants d’un mélange.

4. Quelle relation faut-il utiliser pour calculer la pression d’un gaz parfait connaissant sa quantité de matière, son volume et sa température ?

A. P = V/(nRT)

B. P = nV/(RT)

C. P = RT/(nV)

D. P = nRT/V

Answer: (D)

Explicación

À partir de l’équation PV = nRT, on isole la pression et on obtient P = nRT/V. La constante R vaut 8,314 J·K⁻¹·mol⁻¹.

5. Qu'affirme la loi d’Avogadro pour deux échantillons gazeux ?

A. À même température et pression, des volumes égaux contiennent le même nombre de particules

B. À même volume et température, les pressions partielles sont toujours égales

C. La pression totale est égale à la somme des fractions molaires

D. À même pression, la quantité de matière est indépendante du volume

Answer: (A)

Explicación

La loi d’Avogadro établit que des volumes égaux de gaz, maintenus à la même température et à la même pression, contiennent le même nombre de particules. Elle ne porte pas sur l’addition des pressions partielles.

6. Dans un mélange gazeux, comment définir la pression partielle d’un constituant ?

A. La différence entre la pression totale et la température du mélange

B. La pression qu’il exercerait seul dans le volume total du mélange à la même température

C. La pression exercée par le constituant dans son propre volume initial

D. La pression moyenne exercée par toutes les particules du mélange

Answer: (B)

Explicación

La pression partielle est la pression qu’un constituant exercerait s’il occupait seul le volume du mélange à la même température. Elle se distingue donc de la pression totale, qui concerne l’ensemble du mélange.

7. Un mélange contient une fraction molaire Fᵢ pour un constituant i et possède une pression totale P. Quelle expression donne la pression partielle de ce constituant ?

A. Pᵢ = Fᵢ/P

B. Pᵢ = P/Fᵢ

C. Pᵢ = P + Fᵢ

D. Pᵢ = FᵢP

Answer: (D)

Explicación

La pression partielle du constituant i vérifie Pᵢ = FᵢP, tandis que la pression totale est la somme des pressions partielles. La fraction molaire pondère donc la pression totale.

8. Quelle est la proportion approximative de dioxygène dans l’air sec ?

A. 16 %

B. 4,5 %

C. 20,93 %

D. 79,03 %

Answer: (C)

Explicación

L’air sec contient environ 20,93 % de dioxygène. La valeur de 16 % correspond plutôt à l’air expiré.

9. Quelle composition caractérise approximativement l’air expiré ?

A. 4,5 % de N₂, 16 % d’O₂, 79 % de CO₂ et beaucoup de vapeur d’eau

B. 16 % de N₂, 79 % d’O₂, 4,5 % de CO₂ et beaucoup de vapeur d’eau

C. 79 % de N₂, 20,93 % d’O₂, 0,034 % de CO₂ et peu de vapeur d’eau

D. 79 % de N₂, 16 % d’O₂, 4,5 % de CO₂ et beaucoup de vapeur d’eau

Answer: (D)

Explicación

L’air expiré contient environ 79 % de diazote, 16 % de dioxygène, 4,5 % de dioxyde de carbone et une quantité abondante de vapeur d’eau.

10. Un point B se situe à une hauteur h_B au-dessus du sol, où la masse volumique de l’air est considérée constante. Quelle relation exprime sa pression par rapport à celle du sol ?

A. P_B=P_A+ρgh_B

B. P_B=ρgh_B−P_A

C. P_B=P_A/(ρgh_B)

D. P_B=P_A−ρgh_B

Answer: (D)

Explicación

Dans l’atmosphère, la pression diminue avec l’altitude selon P_B=P_A−ρgh_B lorsqu'A est le point de référence au sol.

11. Que désigne la pression de vapeur saturante ?

A. La pression à l’équilibre entre la phase gazeuse et la phase liquide d’une substance

B. La pression exercée par un liquide immobile sur les parois du récipient

C. La pression nécessaire pour dissoudre complètement un gaz dans un liquide

D. La pression totale exercée par l’atmosphère à une altitude donnée

Answer: (A)

Explicación

La pression de vapeur saturante est la pression à laquelle les phases gazeuse et liquide d’une substance sont en équilibre. Elle se distingue de la pression atmosphérique, qui dépend notamment de l’altitude.

12. Comment varie la pression de vapeur saturante de l’eau entre 25 °C et 37 °C ?

A. Elle reste égale à 6,3 kPa

B. Elle passe de 6,3 kPa à 3,3 kPa

C. Elle reste égale à 3,3 kPa

D. Elle passe de 3,3 kPa à 6,3 kPa

Answer: (D)

Explicación

La pression de vapeur saturante de l’eau vaut 3,3 kPa à 25 °C et 6,3 kPa à 37 °C. Elle augmente donc dans cet intervalle de température.

13. Selon la loi de Henry, comment évolue la concentration dissoute C_i lorsque la pression partielle P_i du gaz augmente, à coefficient de solubilité constant ?

A. C_i reste indépendante de P_i

B. C_i augmente proportionnellement à P_i

C. C_i devient égale à la pression atmosphérique

D. C_i diminue proportionnellement à P_i

Answer: (B)

Explicación

La loi de Henry s’écrit C_i=a_iP_i=a_iF_iP. À coefficient de solubilité constant, la concentration dissoute augmente donc proportionnellement à la pression partielle du gaz.

14. Dans une solution, quel rôle joue le solvant ?

A. Il représente toujours le constituant solide le plus abondant

B. Il correspond au constituant liquide le plus abondant, les autres étant les solutés

C. Il désigne uniquement la substance qui précipite au fond du récipient

D. Il constitue nécessairement le seul corps pur présent

Answer: (B)

Explicación

Une solution est un mélange homogène comportant un solvant et un ou plusieurs solutés. Le solvant est le constituant liquide le plus abondant, tandis que les autres constituants sont les solutés.

15. Quelle description de la molécule d’eau est correcte ?

A. Elle est polaire et possède un carbone central relié à deux hydrogènes

B. Elle est apolaire et possède un oxygène central hybridé sp²

C. Elle est apolaire et possède un oxygène central hybridé sp³ dans une structure linéaire

D. Elle est polaire et possède un oxygène central relié à deux hydrogènes dans une structure tétraédrique sp³

Answer: (D)

Explicación

La molécule d’eau est polaire ; son oxygène central est relié à deux hydrogènes et présente une organisation tétraédrique associée à une hybridation sp³.

16. Combien de liaisons hydrogène intermoléculaires une molécule d’eau peut-elle former au maximum, et grâce à quelles parties ?

A. Quatre, dont deux via les doublets libres de l’oxygène et deux via les hydrogènes

B. Deux, grâce aux deux hydrogènes uniquement

C. Six, dont quatre via les doublets libres et deux via les hydrogènes

D. Trois, grâce à l’oxygène et à un seul hydrogène

Answer: (A)

Explicación

Une molécule d’eau peut former quatre liaisons hydrogène intermoléculaires : deux grâce aux doublets libres de l’oxygène et deux grâce à ses hydrogènes.

17. Quelle distinction décrit correctement la concentration molaire et la concentration molale ?

A. La concentration molaire rapporte les moles de soluté au volume de solution, tandis que la concentration molale les rapporte à la masse de solvant.

B. La concentration molaire rapporte les moles de soluté à la masse de solvant, tandis que la concentration molale les rapporte au volume de solution.

C. La concentration molaire rapporte le volume de soluté à la masse de solution, tandis que la concentration molale rapporte la masse de soluté au volume de solvant.

D. La concentration molaire rapporte la masse de soluté au volume de solution, tandis que la concentration molale rapporte les moles de solvant à la masse de solution.

Answer: (A)

Explicación

La molarité utilise le volume total de la solution, alors que la molalité utilise la masse du solvant. Cette distinction évite de confondre volume de solution et masse de solvant.

18. Une solution possède une concentration pondérale Cp de 20 g·L⁻¹ et un soluté de masse molaire M égale à 40 g·mol⁻¹. Quelle est sa concentration molaire Cm ?

A. 0,5 mol·L⁻¹

B. 2 mol·L⁻¹

C. 800 mol·L⁻¹

D. 20 mol·L⁻¹

Answer: (A)

Explicación

La relation est Cm = Cp/M. Ici, Cm = 20/40 = 0,5 mol·L⁻¹.

19. Dans une solution contenant 2 mol·L⁻¹ de Ca²⁺, quelle est la concentration équivalente de cet ion ?

A. 2 équivalents·L⁻¹

B. 4 équivalents·L⁻¹

C. 6 équivalents·L⁻¹

D. 1 équivalent·L⁻¹

Answer: (B)

Explicación

La concentration équivalente vérifie Ceq = |Z|Cm. Pour Ca²⁺, Ceq = 2 × 2 = 4 équivalents·L⁻¹.

20. Quelle définition correspond à l’osmolarité d’une solution ?

A. La concentration molaire du soluté initial, sans tenir compte de sa dissociation.

B. La somme des masses molaires des solutés présents dans la solution.

C. La somme des concentrations molaires des particules dissoutes, en tenant compte des dissociations éventuelles.

D. La masse totale des solutés rapportée au volume du solvant.

Answer: (C)

Explicación

L’osmolarité compte toutes les particules dissoutes effectivement présentes, y compris celles formées par dissociation. Elle peut donc différer de la molarité du soluté initial.

21. Quelle osmolarité produit une solution de NaCl à 1 mol·L⁻¹ lorsqu’elle est totalement dissociée ?

A. 1 osmole·L⁻¹

B. 0,5 osmole·L⁻¹

C. 3 osmoles·L⁻¹

D. 2 osmoles·L⁻¹

Answer: (D)

Explicación

Une mole de NaCl totalement dissociée forme une mole de Na⁺ et une mole de Cl⁻. La solution produit donc 2 osmoles·L⁻¹.

22. Pour une solution dont l’osmolarité vaut 0,50 osmol·L⁻¹, quelle est la valeur de l’abaissement cryoscopique selon Δθ = Kcω, avec Kc = −1,86 °C·L·osmol⁻¹ ?

A. +0,93 °C

B. −1,36 °C

C. +1,86 °C

D. −0,93 °C

Answer: (D)

Explicación

On obtient Δθ = −1,86 × 0,50 = −0,93 °C. Le signe négatif indique une diminution de la température de congélation.

23. Quelle caractéristique définit une solution idéale ?

A. Les interactions soluté-solvant sont nulles, tandis que celles du solvant restent inchangées.

B. Les particules dissoutes restent entièrement non dissociées quelle que soit leur nature.

C. Les interactions solvant-solvant, soluté-solvant et soluté-soluté ont des intensités égales.

D. Les interactions soluté-soluté sont beaucoup plus fortes que toutes les interactions du solvant.

Answer: (C)

Explicación

Dans une solution idéale, les trois types d’interactions ont la même intensité. Elle ne se caractérise donc pas par l’absence d’interactions entre soluté et solvant.

24. Une solution réelle possède une osmolarité ω de 0,80 osmol·L⁻¹ et un coefficient d’activité osmotique γ de 0,75. Quelle est son activité osmotique A ?

A. 0,06 osmol·L⁻¹

B. 0,80 osmol·L⁻¹

C. 1,07 osmol·L⁻¹

D. 0,60 osmol·L⁻¹

Answer: (D)

Explicación

L’activité osmotique est A = γω. Ainsi, A = 0,75 × 0,80 = 0,60 osmol·L⁻¹.

25. Pour un électrolyte binaire faible AB de concentration initiale Ci et de degré de dissociation α, quelle expression représente sa constante d’équilibre ?

A. K = [A⁻] + [B⁺] + [AB] = Ci(1 + α)

B. K = [A⁻][B⁺]/[AB] = α²Ci/(1 − α)

C. K = [AB]/([A⁻] + [B⁺]) = (1 − α)/(2α)

D. K = [AB]/([A⁻][B⁺]) = (1 − α)/(α²Ci)

Answer: (B)

Explicación

Pour AB ⇌ A⁻ + B⁺, la constante s’écrit K = [A⁻][B⁺]/[AB]. En fonction de α et Ci, elle devient K = α²Ci/(1 − α).