Ressources · 5ᵉ · Chimie
Changements d’état : température, masse et volume
Les trois états et l’état d’un corps pur selon sa température ; les six changements d’état ; écrire un protocole pour étudier un changement d’état ; palier d’un corps pur, absence de palier d’un mélange ; la masse se conserve, le volume varie (l’eau gonfle en gelant)
À propos de cette page
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
Quel état de la matière a une forme propre et un volume propre ?
- A. L’état liquide
- B. L’état gazeux
- C. L’état solide
- D. Les états liquide et gazeux
Réponse
C. L’état solide — Seul un solide garde sa forme et son volume, quel que soit le récipient.
Au repos, la surface libre d’un liquide est…
- A. plane et horizontale
- B. bombée vers le haut
- C. penchée comme le récipient
- D. creusée au milieu
Réponse
A. plane et horizontale — Au repos, la surface libre d’un liquide est plane et horizontale, même si l’on penche le récipient.
Comment s’appelle le passage de l’état gazeux à l’état liquide ?
- A. La solidification
- B. La vaporisation
- C. La sublimation
- D. La liquéfaction
Réponse
D. La liquéfaction — Gaz → liquide : c’est la liquéfaction (ou condensation liquide).
Quel changement d’état fait passer directement du gaz au solide ?
- A. La solidification
- B. La condensation solide
- C. La liquéfaction
- D. La sublimation
Réponse
B. La condensation solide — Gaz → solide sans étape liquide : condensation solide. La sublimation est le chemin inverse.
Sous la pression normale, l’eau pure à 105 °C est à l’état…
- A. solide
- B. liquide
- C. gazeux
- D. solide et liquide
Réponse
C. gazeux — 105 °C est au-dessus de 100 °C, la température d’ébullition de l’eau pure : elle est gazeuse.
Lors de l’étude d’un changement d’état, on relève la température…
- A. à intervalles de temps réguliers
- B. seulement au début et à la fin
- C. uniquement pendant le palier
- D. dès que les cristaux se voient
Réponse
A. à intervalles de temps réguliers — Les relevés se font à intervalles réguliers, au chronomètre, avant, pendant et après le changement d’état.
Sur la courbe de température d’un corps pur, le changement d’état se repère par…
- A. une partie qui monte très vite
- B. une partie horizontale, le palier
- C. une partie qui descend vite
- D. un point isolé, plus haut
Réponse
B. une partie horizontale, le palier — Pendant le changement d’état d’un corps pur, la température reste constante : la courbe est horizontale, c’est le palier.
Que devient la masse d’un glaçon qui fond complètement ?
- A. Elle diminue de moitié
- B. Elle augmente un peu
- C. Elle reste la même
- D. Elle devient nulle
Réponse
C. Elle reste la même — La masse se conserve lors d’un changement d’état : l’eau liquide obtenue a la même masse que le glaçon.
En gelant, l’eau…
- A. prend plus de place
- B. prend moins de place
- C. garde le même volume
- D. perd une partie de sa masse
Réponse
A. prend plus de place — L’eau est une exception : en gelant, elle prend plus de place, pour la même masse.
Comment appelle-t-on ce que l’on pense trouver avant de faire l’expérience ?
- A. La conclusion
- B. Le protocole
- C. L’hypothèse
- D. Le relevé
Réponse
C. L’hypothèse — L’hypothèse est l’idée que l’on veut tester ; la conclusion la confirme ou non, après les mesures.
Lequel de ces exemples est une solidification ?
- A. Du linge qui sèche au vent
- B. Des gouttes sur une vitre froide
- C. Du chocolat qui fond en bouche
- D. L’eau d’une fontaine qui gèle
Réponse
D. L’eau d’une fontaine qui gèle — L’eau de la fontaine passe de l’état liquide à l’état solide : c’est une solidification.
Quel est le changement d’état inverse de la fusion ?
- A. La vaporisation
- B. La sublimation
- C. La liquéfaction
- D. La solidification
Réponse
D. La solidification — La fusion va du solide au liquide ; l’inverse, du liquide au solide, est la solidification.
Niveau moyen ★★ — 12 questions
Le mercure fond à −39 °C et bout à 357 °C. À 20 °C, il est…
- A. solide
- B. liquide
- C. gazeux
- D. solide et liquide à la fois
Réponse
B. liquide — 20 °C est entre −39 °C et 357 °C : le mercure est liquide.
On chauffe de l’acide stéarique solide. Pendant le palier à 69 °C, le tube contient…
- A. du solide et du liquide à la fois
- B. seulement du solide
- C. seulement du liquide
- D. du liquide et du gaz à la fois
Réponse
A. du solide et du liquide à la fois — Pendant le palier de fusion, le solide fond peu à peu : solide et liquide sont présents ensemble.
Pour un corps pur, la température de solidification est…
- A. plus basse que sa température de fusion
- B. plus haute que sa température de fusion
- C. égale à sa température de fusion
- D. sans lien avec sa température de fusion
Réponse
C. égale à sa température de fusion — Un corps pur fond et se solidifie à la même température (0 °C pour l’eau pure).
On chauffe deux fois plus fort de la glace pilée. Le palier de fusion…
- A. monte à une température plus haute
- B. reste à 0 °C mais dure moins longtemps
- C. disparaît complètement de la courbe
- D. reste à 0 °C mais dure plus longtemps
Réponse
B. reste à 0 °C mais dure moins longtemps — La température du palier ne dépend pas du chauffage : 0 °C. En chauffant plus fort, la glace fond plus vite.
Pendant qu’un liquide se solidifie, sa courbe de refroidissement n’est jamais horizontale. Ce liquide est…
- A. un corps pur
- B. un mélange
- C. de l’eau distillée
- D. de l’acide stéarique
Réponse
B. un mélange — Un corps pur aurait un palier ; sans palier, c’est un mélange. L’eau distillée et l’acide stéarique sont des corps purs.
Relevés toutes les 3 min, à partir de 0 min (en °C) : 41 ; 33 ; 27 ; 27 ; 27 ; 27 ; 22. Combien de temps dure le palier ?
- A. 4 min
- B. 12 min
- C. 15 min
- D. 9 min
Réponse
D. 9 min — 27 °C du 3e relevé (6 min) au 6e (15 min) : 15 − 6 = 9 min. On soustrait les temps, on ne compte pas les relevés.
Pourquoi continue-t-on les relevés un peu après la fin du changement d’état ?
- A. Pour voir la fin du palier sur la courbe
- B. Pour vérifier que la masse est conservée
- C. Pour laisser le thermomètre refroidir
- D. Pour que le corps change à nouveau d’état
Réponse
A. Pour voir la fin du palier sur la courbe — Sans relevés après le changement d’état, on ne verrait pas où le palier se termine : on ne pourrait pas calculer sa durée.
Un pot en verre rempli d’eau à ras bord et fermé est mis au congélateur. Que risque-t-il ?
- A. De rétrécir, car la glace prend moins de place
- B. D’éclater, car la glace prend plus de place
- C. De s’alourdir, car la glace pèse plus lourd
- D. De se vider, car l’eau s’évapore
Réponse
B. D’éclater, car la glace prend plus de place — En gelant, l’eau prend plus de place : enfermée dans le pot plein, elle pousse sur le verre et peut le faire éclater.
Un élève relève la température toutes les 5 minutes, alors que le gel de son eau dure 4 minutes. Quel est le risque ?
- A. Rater le palier sur sa courbe
- B. Mesurer une température trop haute
- C. Faire varier la masse de l’eau
- D. Empêcher l’eau de geler
Réponse
A. Rater le palier sur sa courbe — Avec un relevé toutes les 5 minutes, il peut n’avoir aucun point pendant le palier : les relevés doivent être assez rapprochés.
Après avoir tracé sa courbe, l’élève compare le résultat à son hypothèse. C’est l’étape…
- A. du protocole
- B. des mesures
- C. de la conclusion
- D. du choix du matériel
Réponse
C. de la conclusion — Comparer le résultat à l’hypothèse, c’est conclure.
Pourquoi un changement d’état n’est-il pas une transformation chimique ?
- A. Aucune nouvelle substance n’apparaît
- B. La masse ne se conserve pas
- C. La température ne change jamais
- D. Il faut toujours chauffer
Réponse
A. Aucune nouvelle substance n’apparaît — Après un changement d’état, on a toujours la même substance, dans un autre état ; une transformation chimique fabrique de nouvelles substances.
Que se passe-t-il pendant une évaporation ?
- A. Un solide devient lentement un gaz
- B. Un liquide devient lentement un gaz par sa surface
- C. Un gaz devient lentement un liquide
- D. Des bulles se forment dans tout le liquide
Réponse
B. Un liquide devient lentement un gaz par sa surface — L’évaporation est une vaporisation lente, par la surface du liquide, à toute température. Les bulles dans tout le liquide, c’est l’ébullition.
Niveau difficile ★★★ — 12 questions
Diazote : fusion −210 °C, ébullition −196 °C ; éthanol : −114 °C et 78 °C ; mercure : −39 °C et 357 °C ; eau : 0 °C et 100 °C. Lequel est liquide sur le plus large intervalle de températures ?
- A. L’éthanol
- B. Le mercure
- C. L’eau
- D. Le diazote
Réponse
B. Le mercure — Le mercure est liquide de −39 °C à 357 °C, soit sur 396 °C ; l’éthanol sur 192 °C (de −114 °C à 78 °C), l’eau sur 100 °C, le diazote sur 14 °C seulement.
Un corps pur fond à 80 °C. Que peut-on dire de lui à 60 °C, sous la pression normale ?
- A. Il est solide
- B. Il est liquide
- C. Il est gazeux
- D. Il est solide et liquide à la fois
Réponse
A. Il est solide — 60 °C est en dessous de sa température de fusion, 80 °C : il n’a pas encore fondu, il est solide.
Un liquide qui gèle donne ces relevés (en °C) : 4 ; 1 ; −2 ; −2 ; −2 ; −2 ; −5. Que peut-on en conclure ?
- A. C’est de l’eau pure, puisqu’il gèle
- B. C’est un corps pur, mais pas de l’eau
- C. C’est un mélange, puisqu’il gèle sous 0 °C
- D. On ne peut rien dire sans sa masse
Réponse
B. C’est un corps pur, mais pas de l’eau — Plusieurs relevés à −2 °C : il y a un palier, c’est un corps pur. L’eau pure gèlerait à 0 °C : ce n’est pas de l’eau.
Pour savoir si la quantité d’eau change sa température d’ébullition, Inès chauffe 100 mL d’eau distillée, puis 300 mL d’eau de mer. Qu’en penses-tu ?
- A. Deux facteurs ont changé : elle ne peut pas conclure
- B. Elle a raison : il faut des quantités très différentes
- C. Elle aurait dû chauffer plus longtemps les deux fois
- D. Elle a raison : le liquide utilisé ne compte pas ici
Réponse
A. Deux facteurs ont changé : elle ne peut pas conclure — Elle a changé la quantité ET le liquide (l’eau de mer est salée) : si les résultats diffèrent, elle ne saura pas pourquoi. On ne change qu’un facteur à la fois.
1 kg d’eau liquide, qui occupe 1 L, gèle entièrement. On obtient…
- A. 1 kg de glace qui occupe environ 1,09 L
- B. 1,09 kg de glace qui occupe 1 L
- C. 1 kg de glace qui occupe toujours 1 L
- D. 0,91 kg de glace qui occupe environ 1 L
Réponse
A. 1 kg de glace qui occupe environ 1,09 L — La masse se conserve (1 kg) ; le volume augmente d’environ 9 % : environ 1,09 L.
Un fondeur coule 500 g de bronze liquide dans un moule. Une fois solide, la pièce…
- A. pèse 500 g et occupe un peu plus de place
- B. pèse moins de 500 g, car le métal se rétracte
- C. pèse 500 g et occupe un peu moins de place
- D. pèse plus de 500 g, car le métal a durci
Réponse
C. pèse 500 g et occupe un peu moins de place — La masse se conserve (500 g) ; comme la plupart des corps, le bronze occupe un peu moins de place à l’état solide.
On fait bouillir de l’eau dans une casserole fermée par un couvercle léger : le couvercle se soulève. Pourquoi ?
- A. La vapeur pèse bien plus lourd que le liquide
- B. Les bulles sont de l’air qui s’échappe de l’eau
- C. La vapeur prend bien plus de place que le liquide
- D. L’eau devient une nouvelle substance, plus légère
Réponse
C. La vapeur prend bien plus de place que le liquide — En se vaporisant, l’eau garde sa masse mais occupe beaucoup plus de place : la vapeur pousse le couvercle. Les bulles de l’ébullition sont de la vapeur d’eau, pas de l’air, et c’est toujours la même substance.
Un élève trouve un palier de fusion de la glace à 2 °C. Quelle est l’explication la plus probable ?
- A. La glace d’eau pure fond toujours à 2 °C
- B. Il a utilisé beaucoup trop de glace
- C. Il a chauffé la glace trop doucement
- D. Son thermomètre est mal placé ou mal réglé
Réponse
D. Son thermomètre est mal placé ou mal réglé — La glace d’eau pure fond à 0 °C ; la quantité et le chauffage ne changent que la durée du palier. Il faut vérifier le thermomètre (réservoir contre la paroi, mauvais réglage).
Le gallium, un métal, fond vers 30 °C. Posé dans une main à environ 35 °C, un morceau de gallium…
- A. fond, car 35 °C dépasse sa température de fusion
- B. reste solide, car un métal ne fond jamais à la main
- C. se vaporise, car 35 °C dépasse sa température de fusion
- D. reste solide, car la main est plus froide que lui
Réponse
A. fond, car 35 °C dépasse sa température de fusion — Un corps pur est liquide au-dessus de sa température de fusion : à 35 °C, le gallium fond (il ne bout que bien plus haut).
Quelle observation montre qu’un échantillon est un gaz ?
- A. Il est transparent et incolore
- B. Il coule quand on penche le récipient
- C. Il prend la forme du fond du récipient
- D. Il remplit chaque récipient fermé où on le met
Réponse
D. Il remplit chaque récipient fermé où on le met — Un gaz occupe tout l’espace offert. L’eau aussi est transparente, et un liquide coule et prend la forme du fond du récipient.
Un élève note : « premiers cristaux à 3 min ; tout est solide à 7 min ». Sur sa courbe, le palier va…
- A. de 0 min à 3 min
- B. de 3 min à 7 min
- C. de 7 min à 10 min
- D. de 3 min à 10 min
Réponse
B. de 3 min à 7 min — Le palier dure pendant toute la solidification : des premiers cristaux (3 min) jusqu’à ce que tout soit solide (7 min).
Une barre d’étain (fusion 232 °C) est chauffée jusqu’à 250 °C, puis refroidie jusqu’à 200 °C. Quels changements d’état a-t-elle subis ?
- A. Une solidification, puis une fusion
- B. Une vaporisation, puis une liquéfaction
- C. Aucun, car 250 °C est une température trop basse
- D. Une fusion, puis une solidification
Réponse
D. Une fusion, puis une solidification — En dépassant 232 °C, l’étain fond (fusion) ; en redescendant sous 232 °C, il se solidifie. 250 °C est très loin de sa température d’ébullition.
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