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Spécialité Physique-Chimie 1ʳᵉ

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Évolution d’un système : le tableau d’avancement

L’avancement d’une réaction et l’évolution des quantités de matière ; le tableau d’avancement établi à partir de l’équation ajustée et des quantités initiales ; l’avancement maximal, le réactif limitant et la composition de l’état final d’une transformation totale ; le mélange stœchiométrique ; l’avancement final, comparé à l’avancement maximal, pour distinguer transformation totale et non totale ; le bilan de matière programmé en Python.

À propos de cette page
QCM de 36 questions sur le tableau d’avancement, en trois niveaux de douze : les repères (avancement, réactif limitant, mélange stœchiométrique), les applications chiffrées (xmax, état final, xf, Python), puis les raisonnements et les erreurs à repérer. Chaque réponse est expliquée.

Les 36 questions du QCM en version texte

Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.

Niveau facile ★ — 12 questions

  1. L’avancement x d’une réaction s’exprime en :

    • A. mol
    • B. g
    • C. mol·L⁻¹
    • D. L
    Réponse

    A. mol — L’avancement est une quantité de matière : il s’exprime en mol.

  2. À l’état initial, l’avancement vaut :

    • A. xmax
    • B. 1 mol
    • C. 0
    • D. la quantité initiale du réactif limitant
    Réponse

    C. 0 — Par définition, x = 0 à l’état initial : rien n’a encore été consommé ni formé.

  3. Pour a A + b B → c C + d D, quand l’avancement vaut x, la quantité de B consommée est :

    • A. x
    • B. b × x
    • C. x ÷ b
    • D. nB(0) − x
    Réponse

    B. b × x — Il est consommé b moles de B pour chaque mole d’avancement : b × x.

  4. Dans la ligne « en cours », la case d’un produit C absent au départ s’écrit :

    • A. n(0) − c x
    • B. c
    • C. x ÷ c
    • D. c x
    Réponse

    D. c x — Il s’est formé c × x mol de C, et il n’y en avait pas au départ : c x.

  5. Lors d’une transformation totale, le réactif limitant est celui qui :

    • A. disparaît entièrement
    • B. est introduit en plus petite quantité
    • C. porte le plus grand nombre stœchiométrique
    • D. est introduit avec la plus petite masse
    Réponse

    A. disparaît entièrement — Le réactif limitant est entièrement consommé : c’est sa disparition qui arrête la transformation. Ce n’est pas forcément le moins abondant.

  6. Dans un tableau d’avancement, une espèce spectatrice :

    • A. a une colonne remplie de zéros
    • B. est notée « excès » dans sa colonne
    • C. n’a pas de colonne
    • D. a une colonne en grammes
    Réponse

    C. n’a pas de colonne — Une espèce spectatrice ne figure pas dans l’équation : elle n’a pas de colonne dans le tableau.

  7. Un mélange initial est stœchiométrique quand :

    • A. les quantités initiales des réactifs sont égales en moles
    • B. les rapports n(0) ÷ nombre stœchiométrique sont égaux
    • C. les masses introduites des réactifs sont égales
    • D. les volumes introduits des réactifs sont égaux
    Réponse

    B. les rapports n(0) ÷ nombre stœchiométrique sont égaux — Les réactifs sont alors dans les proportions de l’équation et s’épuisent ensemble.

  8. Une transformation est totale quand :

    • A. xf < xmax
    • B. xf > xmax
    • C. xmax = 0
    • D. xf = xmax
    Réponse

    D. xf = xmax — L’avancement final atteint l’avancement maximal : le réactif limitant a disparu.

  9. Dans une transformation non totale, à l’état final :

    • A. réactifs et produits coexistent
    • B. il ne reste aucun réactif
    • C. il ne reste que le réactif limitant
    • D. aucun produit ne s’est encore formé
    Réponse

    A. réactifs et produits coexistent — xf < xmax : aucun réactif n’a entièrement disparu, et des produits se sont formés.

  10. Pour un gaz de volume V, la quantité de matière à écrire dans le tableau est :

    • A. n = V × Vm
    • B. n = V
    • C. n = V ÷ Vm
    • D. n = Vm ÷ V
    Réponse

    C. n = V ÷ Vm — Le volume molaire est le volume d’une mole : n = V ÷ Vm, en mol.

  11. En Python, la fonction qui renvoie la plus petite de plusieurs valeurs est :

    • A. round
    • B. min
    • C. print
    • D. max
    Réponse

    B. min — min renvoie la plus petite valeur : xmax = min(nA0 / a, nB0 / b).

  12. Tracée en fonction de x, la quantité d’un réactif de nombre stœchiométrique 3 est une droite de coefficient directeur :

    • A. 3
    • B. −1/3
    • C. 1/3
    • D. −3
    Réponse

    D. −3 — n = n(0) − 3x : la droite descend, avec un coefficient directeur −3.

Niveau moyen ★★ — 12 questions

  1. Pour N₂ + O₂ → 2 NO, quand x = 0,12 mol, il s’est formé :

    • A. 0,24 mol de NO
    • B. 0,12 mol de NO
    • C. 0,060 mol de NO
    • D. 0,36 mol de NO
    Réponse

    A. 0,24 mol de NO — n(NO) = 2x = 2 × 0,12 = 0,24 mol.

  2. Pour CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O, avec 0,50 mol de dioxygène au départ, la case de O₂ dans la ligne « en cours » est :

    • A. 0,50 − x
    • B. 1,00 − x
    • C. 0,50 − 2x
    • D. 2 × 0,50 − 2x
    Réponse

    C. 0,50 − 2x — Quantité initiale moins nombre stœchiométrique × x : 0,50 − 2x.

  3. Pour 2 ZnS + 3 O₂ → 2 ZnO + 2 SO₂, avec 0,40 mol de ZnS et 0,45 mol de O₂, transformation totale, l’avancement maximal vaut :

    • A. 0,20 mol
    • B. 0,40 mol
    • C. 0,45 mol
    • D. 0,15 mol
    Réponse

    D. 0,15 mol — ZnS : 0,40 ÷ 2 = 0,20 mol ; O₂ : 0,45 ÷ 3 = 0,15 mol. La plus petite valeur : 0,15 mol.

  4. Dans ce même mélange de sulfure de zinc et de dioxygène, il reste à l’état final :

    • A. 0,05 mol de ZnS
    • B. 0,10 mol de ZnS
    • C. 0,25 mol de O₂
    • D. 0,30 mol de O₂
    Réponse

    B. 0,10 mol de ZnS — Le dioxygène est limitant ; il reste 0,40 − 2 × 0,15 = 0,10 mol de ZnS.

  5. 50,0 mL d’une solution à 0,200 mol·L⁻¹ apportent une quantité de soluté de :

    • A. 1,00 × 10⁻² mol
    • B. 10,0 mol
    • C. 4,00 × 10⁻³ mol
    • D. 0,250 mol
    Réponse

    A. 1,00 × 10⁻² mol — n = c × V = 0,200 × 0,0500 = 0,0100 mol : le volume doit être en litres.

  6. Pour Fe²⁺ + 2 HO⁻ → Fe(OH)₂, avec 3,0 × 10⁻³ mol de Fe²⁺ et 5,0 × 10⁻³ mol de HO⁻, le réactif limitant est :

    • A. l’ion fer(II) Fe²⁺
    • B. aucun : le mélange est stœchiométrique
    • C. l’ion hydroxyde HO⁻
    • D. l’hydroxyde de fer(II)
    Réponse

    C. l’ion hydroxyde HO⁻ — Fe²⁺ : 3,0 × 10⁻³ mol ; HO⁻ : 5,0 × 10⁻³ ÷ 2 = 2,5 × 10⁻³ mol. Le plus petit : les ions hydroxyde.

  7. Pour 2 Ca + O₂ → 2 CaO, un mélange stœchiométrique avec 0,50 mol de calcium contient :

    • A. 0,50 mol de O₂
    • B. 1,0 mol de O₂
    • C. 0,20 mol de O₂
    • D. 0,25 mol de O₂
    Réponse

    D. 0,25 mol de O₂ — Une mole de O₂ pour deux de calcium : n(O₂) = 0,50 ÷ 2 = 0,25 mol.

  8. Pour C(s) + O₂(g) → CO₂(g), avec xmax = 0,050 mol et Vm = 24,0 L·mol⁻¹, le volume de CO₂ formé vaut :

    • A. 0,050 L
    • B. 1,2 L
    • C. 24,0 L
    • D. 0,60 L
    Réponse

    B. 1,2 L — n(CO₂) = xmax = 0,050 mol, donc V = 0,050 × 24,0 = 1,2 L.

  9. Pour A → 2 B, avec 0,40 mol de A, on mesure 0,24 mol de B à l’état final. L’avancement final vaut :

    • A. 0,24 mol
    • B. 0,40 mol
    • C. 0,12 mol
    • D. 0,28 mol
    Réponse

    C. 0,12 mol — n(B) = 2xf = 0,24, donc xf = 0,24 ÷ 2 = 0,12 mol.

  10. Pour 2 A → B, avec 0,60 mol de A, on mesure 0,30 mol de B à l’état final. La transformation est :

    • A. totale : xf = xmax = 0,30 mol
    • B. non totale : il reste du réactif A
    • C. non totale : xf vaut 0,15 mol
    • D. totale : xf vaut 0,60 mol
    Réponse

    A. totale : xf = xmax = 0,30 mol — n(B) = xf = 0,30 mol, et xmax = 0,60 ÷ 2 = 0,30 mol : xf = xmax, la transformation est totale.

  11. Avec nA0, nB0 = 0.30, 0.75 et a, b = 1, 3, l’expression min(nA0 / a, nB0 / b) vaut :

    • A. 0.3
    • B. 0.75
    • C. 0.1
    • D. 0.25
    Réponse

    D. 0.25 — 0.30 / 1 = 0.3 et 0.75 / 3 = 0.25 : la plus petite valeur est 0.25.

  12. 0,20 mol de H₂ et 0,10 mol de O₂ réagissent selon 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O (totale). L’état final contient :

    • A. 0,10 mol d’eau et 0,10 mol de H₂
    • B. 0,20 mol d’eau seulement
    • C. 0,20 mol d’eau et 0,05 mol de O₂
    • D. 0,10 mol d’eau seulement
    Réponse

    B. 0,20 mol d’eau seulement — Rapports : 0,20 ÷ 2 = 0,10 et 0,10 ÷ 1 = 0,10 : mélange stœchiométrique, xmax = 0,10 mol, il se forme 0,20 mol d’eau et il ne reste aucun réactif.

Niveau difficile ★★★ — 12 questions

  1. On mélange 0,30 mol de A et 0,40 mol de B, qui réagissent selon A + 2 B → C (totale). Alors :

    • A. A est limitant et xmax = 0,30 mol
    • B. B est limitant et xmax = 0,20 mol
    • C. le mélange est stœchiométrique
    • D. B est limitant et xmax = 0,40 mol
    Réponse

    B. B est limitant et xmax = 0,20 mol — A : 0,30 ÷ 1 = 0,30 mol ; B : 0,40 ÷ 2 = 0,20 mol. B donne la plus petite valeur.

  2. Un élève trouve une quantité finale de −0,02 mol pour un réactif. Cela signifie que :

    • A. son xmax n’est pas la plus petite valeur
    • B. ce réactif était en excès
    • C. la transformation est non totale
    • D. il suffit d’écrire 0,02 mol
    Réponse

    A. son xmax n’est pas la plus petite valeur — Une quantité ne peut pas être négative : l’élève a pris la mauvaise valeur pour xmax, qui doit être la plus petite des solutions.

  3. Pour 2 A + B → C, la quantité de B qui rend stœchiométrique un mélange contenant 0,80 mol de A est :

    • A. 0,80 mol
    • B. 1,6 mol
    • C. 1,2 mol
    • D. 0,40 mol
    Réponse

    D. 0,40 mol — Une mole de B pour deux de A : n(B) = 0,80 ÷ 2 = 0,40 mol.

  4. Pour une transformation non totale, la composition de l’état final se calcule avec :

    • A. xmax, tiré du réactif limitant
    • B. la quantité initiale du réactif limitant
    • C. xf, tiré d’une mesure
    • D. la moitié de xmax
    Réponse

    C. xf, tiré d’une mesure — Le système s’arrête à xf < xmax : c’est xf, déterminé à partir de l’état final observé, qu’on remplace dans la ligne finale.

  5. Un calcul donne xf = 0,25 mol pour une réaction où xmax = 0,20 mol. On en conclut :

    • A. une transformation non totale
    • B. une erreur de calcul ou de mesure
    • C. un mélange stœchiométrique
    • D. une transformation plus que totale
    Réponse

    B. une erreur de calcul ou de mesure — xf est au plus égal à xmax : un xf plus grand trahit une erreur de calcul ou de mesure.

  6. On mélange 50,0 mL d’une solution apportant 2,0 × 10⁻³ mol d’ions Pb²⁺ et 50,0 mL d’une solution apportant 6,0 × 10⁻³ mol d’ions I⁻ : Pb²⁺ + 2 I⁻ → PbI₂(s), totale. La concentration finale des ions I⁻ vaut :

    • A. 4,0 × 10⁻² mol·L⁻¹
    • B. 2,0 × 10⁻³ mol·L⁻¹
    • C. 1,0 × 10⁻² mol·L⁻¹
    • D. 2,0 × 10⁻² mol·L⁻¹
    Réponse

    D. 2,0 × 10⁻² mol·L⁻¹ — Pb²⁺ limitant (2,0 × 10⁻³ contre 3,0 × 10⁻³ mol) ; il reste 6,0 × 10⁻³ − 4,0 × 10⁻³ = 2,0 × 10⁻³ mol d’ions I⁻ dans 100,0 mL : c = 2,0 × 10⁻² mol·L⁻¹, avec le volume total.

  7. Pour 3 Mg + N₂ → Mg₃N₂, avec 0,60 mol de magnésium et 0,25 mol de diazote (totale), à l’état final :

    • A. il reste 0,05 mol de N₂
    • B. il reste 0,35 mol de N₂
    • C. il reste 0,15 mol de Mg
    • D. il ne reste aucun réactif
    Réponse

    A. il reste 0,05 mol de N₂ — Mg : 0,60 ÷ 3 = 0,20 mol ; N₂ : 0,25 mol. xmax = 0,20 mol, le magnésium est limitant et il reste 0,25 − 0,20 = 0,05 mol de N₂.

  8. Sur le graphique n = f(x), la droite d’un réactif coupe l’axe des x en 0,12 mol, celle de l’autre réactif en 0,08 mol. L’avancement maximal vaut :

    • A. 0,12 mol
    • B. 0,20 mol
    • C. 0,08 mol
    • D. 0,04 mol
    Réponse

    C. 0,08 mol — La première droite à atteindre zéro est celle du réactif limitant : xmax = 0,08 mol.

  9. Un programme affiche 0.30000000000000004 pour une quantité finale. Cela vient :

    • A. d’une équation mal ajustée
    • B. d’un réactif limitant mal choisi
    • C. d’une erreur de la fonction min
    • D. du stockage binaire des décimaux
    Réponse

    D. du stockage binaire des décimaux — Python stocke les décimaux en binaire : de petits écarts apparaissent, d’où l’arrondi avec round.

  10. Pour A + B → C, avec nA(0) = 0,50 mol, on mesure 0,35 mol de A à l’état final. L’avancement final vaut :

    • A. 0,35 mol
    • B. 0,15 mol
    • C. 0,50 mol
    • D. 0,85 mol
    Réponse

    B. 0,15 mol — nA(f) = 0,50 − xf = 0,35, donc xf = 0,50 − 0,35 = 0,15 mol.

  11. Pour 2 A + 3 B → produits, on introduit autant de moles de A que de B. Le réactif limitant est :

    • A. B, consommé plus vite que A
    • B. A, car 2 est plus petit que 3
    • C. aucun : le mélange est stœchiométrique
    • D. impossible à dire sans les valeurs
    Réponse

    A. B, consommé plus vite que A — Avec n(0) identiques, n(0) ÷ 3 < n(0) ÷ 2 : B donne la plus petite valeur de x, il est limitant.

  12. Pour CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O, avec des gaz pris dans les mêmes conditions, le volume de dioxygène d’un mélange stœchiométrique avec 2,0 L de méthane est :

    • A. 2,0 L
    • B. 1,0 L
    • C. 8,0 L
    • D. 4,0 L
    Réponse

    D. 4,0 L — Les volumes de gaz sont proportionnels aux quantités : n(O₂) = 2 n(CH₄), donc V(O₂) = 2 × 2,0 = 4,0 L.

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