Quiz: Introduction aux principes fondamentaux en chimie et physique — 18 domande

1. À quoi correspond le quotient de réaction à un instant donné dans une réaction chimique ?

A. À la seule concentration du réactif limitant à l’instant considéré

B. Au rapport des activités des espèces présentes, pondérées par les coefficients stœchiométriques

C. Au rapport des masses des produits formés et des réactifs consommés

D. À la constante d’équilibre mesurée à température ambiante

Answer: (B)

Spiegazione

Le quotient de réaction décrit l’état du système à un instant donné à partir des activités des espèces et des coefficients stœchiométriques. La constante d’équilibre n’intervient qu’à l’équilibre, quand $Q_r=K(T)$.

2. Comment s’écrit le taux d’avancement d’une réaction chimique ?

A. Comme le rapport entre l’avancement final et l’avancement maximal

B. Comme la différence entre l’avancement maximal et l’avancement final

C. Comme le rapport entre la constante d’équilibre et la température

D. Comme le rapport entre la quantité de produit formé et la quantité initiale de réactif

Answer: (A)

Spiegazione

Le taux d’avancement est défini par $\tau=x_f/x_{\max}$, ce qui mesure la part de l’avancement réellement atteinte. Il ne faut pas le confondre avec une différence ou avec une grandeur d’équilibre.

3. Quelle relation permet de calculer le pH d’une solution à partir de la concentration en ions oxonium ?

A. $pH=-\log\left(c_0/[\mathrm{H_3O^+}]\right)$

B. $pH=\log\left([\mathrm{H_3O^+}]/c_0\right)$

C. $pH=-\log\left([\mathrm{H_3O^+}]/c_0\right)$

D. $pH=[\mathrm{H_3O^+}]/c_0$

Answer: (C)

Spiegazione

Le pH est défini par le logarithme négatif de la concentration en ions oxonium rapportée à la concentration standard. Inverser le signe ou le rapport conduit à une valeur fausse.

4. Si le pH d’une solution diminue, que devient la concentration en ions oxonium ?

A. Elle reste identique

B. Elle devient égale à la concentration standard

C. Elle diminue

D. Elle augmente

Answer: (D)

Spiegazione

Comme $[\mathrm{H_3O^+}]=c_0\times 10^{-pH}$, une baisse du pH entraîne une augmentation de la concentration en ions oxonium. C’est la relation clé entre acidité et pH.

5. Quelle expression correspond à la constante d’acidité pour la réaction d’un acide faible $AH$ avec l’eau ?

A. $K_A=[AH]_{eq}[H_3O^+]_{eq}$

B. $K_A=\dfrac{[A^-]_{eq}[H_3O^+]_{eq}}{[AH]_{eq}}$

C. $K_A=\dfrac{[AH]_{eq}}{[A^-]_{eq}[H_3O^+]_{eq}}$

D. $K_A=\dfrac{[A^-]_{eq}}{[AH]_{eq}}$

Answer: (B)

Spiegazione

La constante d’acidité s’écrit comme le produit des concentrations à l’équilibre des produits divisé par celle de l’acide non dissocié. Elle dépend uniquement de la température.

6. Quelle relation relie le $pK_A$ à la constante d’acidité $K_A$ ?

A. $pK_A=1/K_A$

B. $pK_A=\log(K_A)$

C. $pK_A=-K_A$

D. $pK_A=-\log(K_A)$

Answer: (D)

Spiegazione

Le $pK_A$ est défini comme le logarithme décimal négatif de $K_A$. Cette transformation permet de comparer plus facilement les acidités.

7. Quelle grandeur physique mesure la capacité d’une solution à conduire le courant électrique ?

A. La conductivité

B. La masse volumique

C. Le coefficient d’extinction molaire

D. L’absorbance

Answer: (A)

Spiegazione

La conductivité dépend des ions présents dans la solution et traduit sa capacité à conduire le courant. L’absorbance concerne, elle, la mesure en spectrophotométrie.

8. Dans une mesure spectrophotométrique, de quoi dépend l’absorbance d’une espèce à longueur d’onde fixée ?

A. Uniquement de la longueur de cuve

B. Du coefficient d’extinction molaire, de la longueur de cuve et de la concentration

C. De la température et du pH uniquement

D. Uniquement de la masse volumique de la solution

Answer: (B)

Spiegazione

L’absorbance est liée à la concentration de l’espèce, à la longueur de la cuve et au coefficient d’extinction molaire. Les autres propositions ne correspondent pas à la relation donnée.

9. Quelle relation traduit la dilution entre la solution mère et la solution fille ?

A. $c_{fille}=c_{mere}V_{fille}$

B. $V_{mere}=c_{fille}V_{fille}$

C. $c_{mere}V_{mere}=c_{fille}V_{fille}$

D. $c_{mere}+V_{mere}=c_{fille}+V_{fille}$

Answer: (C)

Spiegazione

La dilution conserve la quantité de matière de soluté prélevée, d’où la relation $c_{mere}V_{mere}=c_{fille}V_{fille}$. Il faut donc distinguer la solution mère du volume final après ajout de solvant.

10. À l’équivalence d’un titrage, quelle relation doit être respectée entre les quantités de matière des réactifs ?

A. La quantité de matière du réactif titré devient nulle avant l’équivalence

B. Elles sont forcément égales pour tous les réactifs

C. La concentration du titrant devient égale à celle de la solution titrée

D. Elles sont liées par les coefficients stœchiométriques de l’équation

Answer: (D)

Spiegazione

À l’équivalence, les quantités de matière versées respectent les proportions imposées par l’équation bilan. Elles ne sont pas forcément égales, sauf si les coefficients stœchiométriques le sont aussi.

11. Dans une cinétique d’ordre 1, quelle relation relie la vitesse de consommation du réactif à sa concentration ?

A. La vitesse est indépendante de la concentration du réactif

B. La vitesse est proportionnelle à la concentration du réactif

C. La vitesse est proportionnelle à la température uniquement

D. La vitesse est proportionnelle au carré de la concentration du réactif

Answer: (B)

Spiegazione

Pour une loi d’ordre 1, le cours donne $v_c(R)=-d[R]/dt=k[R]$ : la vitesse dépend linéairement de la concentration du réactif. Les autres propositions correspondent à d’autres ordres ou à une dépendance non indiquée.

12. Comment définit-on le rendement d’une synthèse dans ce cadre ?

A. Comme le rapport de la concentration finale à la concentration initiale

B. Comme le rapport de la vitesse finale à la vitesse initiale

C. Comme le rapport du volume obtenu au volume initial de solution

D. Comme le rapport de la masse réellement obtenue à la masse maximale théorique

Answer: (D)

Spiegazione

Le rendement est défini par $r=m_{exp}/m_{max}$, ou de manière équivalente avec les quantités de matière. Il compare donc le produit réellement obtenu au maximum théorique.

13. Dans le repère de Frenet, quelle affirmation concernant la vitesse est correcte ?

A. La composante tangentielle de la vitesse est nulle

B. La composante normale de la vitesse est nulle

C. La vitesse ne peut pas être décomposée

D. La vitesse est toujours égale au rayon de courbure

Answer: (B)

Spiegazione

Le cours indique que dans le repère de Frenet, $v_T=v$ et $v_N=0$. La vitesse est donc portée par la tangente à la trajectoire, pas par la normale.

14. Quelle relation exprime la deuxième loi de Newton dans ce chapitre ?

A. L’accélération est égale à la somme des vitesses

B. Le poids est égal à la force électrique

C. La masse est égale au produit de la force et du temps

D. La somme des forces est égale à la masse multipliée par l’accélération

Answer: (D)

Spiegazione

La deuxième loi de Newton est écrite sous la forme $sum\vec F=m\vec a$, ce qui relie directement la somme vectorielle des forces à l’accélération du système. Les autres propositions ne correspondent pas à cette loi.

15. Quelle expression donne le modèle du gaz parfait ?

A. $PV=nRT$

B. $\phi=\dfrac{Q}{\Delta t^2}$

C. $U=Q-W$

D. $P=\dfrac{nRT}{V^2}$

Answer: (A)

Spiegazione

Le modèle du gaz parfait relie bien pression, volume, quantité de matière et température par $PV=nRT$. Les autres expressions concernent d’autres notions thermodynamiques ou sont incorrectes.

16. Comment s’écrit la variation d’énergie mécanique entre deux états lorsqu’on la relie aux travaux des forces ?

A. Elle est égale au produit de la masse par la vitesse

B. Elle est toujours nulle

C. Elle est égale à la différence des températures

D. Elle est égale à la somme des travaux des forces

Answer: (D)

Spiegazione

Le cours donne $delta E_m(A\to B)=\sum W_{AB}(\vec F)$ : la variation d’énergie mécanique est reliée à la somme des travaux. Elle n’est nulle que dans le cas particulier où cette somme vaut zéro.

17. Quelle formule définit le niveau sonore en décibels à partir de l’intensité acoustique ?

A. $L=\log\left(I_0/I\right)$

B. $L=10\log\left(I/I_0\right)$

C. $L=I/I_0$

D. $L=10(I-I_0)$

Answer: (B)

Spiegazione

La relation à connaître est $L=10\log(I/I_0)$ avec $I_0=10^{-12}$. Les autres écritures inversent le rapport ou ne correspondent pas à la définition du niveau sonore.

18. Pour des interférences constructives entre deux ondes, quelle condition sur la différence de marche est attendue ?

A. La différence de marche est un multiple entier de la longueur d’onde

B. La différence de marche est nulle dans tous les cas

C. La différence de marche vaut toujours la moitié de la longueur d’onde

D. La différence de marche doit être égale à la fréquence

Answer: (A)

Spiegazione

Les interférences constructives se produisent lorsque la différence de marche correspond à un multiple entier de la longueur d’onde. La demi-longueur d’onde est au contraire associée à une interférence destructive.