Lycée · Terminale · Spécialité Physique-Chimie
Cinétique chimique
Vitesse de réaction, facteurs cinétiques et catalyse — programme de Terminale Spécialité
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Choisis ton niveau. Questions et réponses mélangées à chaque partie. Bonne chance !
Les 37 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
Quelle est l'unité de la vitesse volumique de réaction ?
- A. mol/L
- B. mol·L⁻¹·s⁻¹
- C. mol·s⁻¹
- D. L·mol⁻¹
Réponse
B. mol·L⁻¹·s⁻¹ — La vitesse volumique de réaction s'exprime en mol·L⁻¹·s⁻¹ (quantité de matière par unité de volume et de temps).
Le temps de demi-réaction $t_{1/2}$ correspond à l'instant où :
- A. La réaction est terminée
- B. La moitié des réactifs a été consommée (pour une réaction totale)
- C. La vitesse est maximale
- D. La concentration en produit est maximale
Réponse
B. La moitié des réactifs a été consommée (pour une réaction totale) — t½ est l'instant où l'avancement atteint la moitié de sa valeur finale, soit quand la moitié du réactif limitant a été consommée (réaction totale).
Un catalyseur est une espèce qui :
- A. Est consommée au cours de la réaction
- B. Ralentit la réaction
- C. Accélère la réaction sans être consommée
- D. Modifie le bilan global
Réponse
C. Accélère la réaction sans être consommée — Un catalyseur accélère la réaction et se retrouve intact à la fin, sans modifier le bilan.
Quel facteur cinétique influence la vitesse de réaction ?
- A. La couleur des réactifs
- B. La pression atmosph érique uniquement
- C. La température
- D. Le nom du produit formé
Réponse
C. La température — La température est un facteur cinétique majeur : son augmentation accélère toujours la réaction.
Lors d'une réaction, la concentration du réactif A :
- A. Augmente avec le temps
- B. Reste constante
- C. Diminue avec le temps
- D. Varie aléatoirement
Réponse
C. Diminue avec le temps — Un réactif est consommé au cours de la réaction : sa concentration diminue avec le temps.
En catalyse homogène :
- A. Le catalyseur est solide
- B. Le catalyseur est dans la même phase que les réactifs
- C. Le catalyseur est dans une phase différente
- D. La réaction est toujours plus rapide qu'en catalyse hétérogène
Réponse
B. Le catalyseur est dans la même phase que les réactifs — En catalyse homogène, réactifs et catalyseur sont dans la même phase (ex. tous en solution aqueuse).
La vitesse d'une réaction chimique :
- A. Est constante tout au long de la réaction
- B. Augmente au cours du temps
- C. Diminue généralement au cours du temps (réaction qui se ralentit)
- D. Est indépendante de la concentration
Réponse
C. Diminue généralement au cours du temps (réaction qui se ralentit) — La vitesse diminue généralement au cours du temps car les réactifs sont consommés et leur concentration diminue.
Pour la réaction $A + 2B \to C$, la vitesse volumique est :
- A. $v = -\frac{d[A]}{dt}$
- B. $v = -\frac{1}{2}\frac{d[B]}{dt}$
- C. $v = \frac{d[C]}{dt}$
- D. Les réponses b et c sont correctes
Réponse
D. Les réponses b et c sont correctes — v = −d[A]/dt = −(1/2)d[B]/dt = d[C]/dt. Les options b et c sont deux expressions équivalentes correctes de la même vitesse.
Un intermédiaire réactionnel :
- A. Apparaît dans le bilan global
- B. N'est pas présent lors de la réaction
- C. Est formé puis consommé au cours du mécanisme
- D. Est toujours un catalyseur
Réponse
C. Est formé puis consommé au cours du mécanisme — Un intermédiaire est formé dans un acte élémentaire puis consommé dans un acte suivant, et n'apparaît pas dans le bilan global.
La loi de Beer-Lambert relie l'absorbance $A$ à :
- A. La température
- B. La pression
- C. La concentration de l'espèce colorée
- D. La vitesse de réaction
Réponse
C. La concentration de l'espèce colorée — A = ε·l·c : l'absorbance est proportionnelle à la concentration c de l'espèce colorée.
Augmenter la surface de contact d'un réactif solide permet de :
- A. Diminuer la vitesse de réaction
- B. Augmenter la vitesse de réaction
- C. Ne pas changer la vitesse
- D. Modifier le bilan de la réaction
Réponse
B. Augmenter la vitesse de réaction — Une surface de contact plus grande (poudre fine) multiplie les sites de réaction et augmente la vitesse.
En catalyse hétérogène, la réaction a lieu :
- A. Dans le volume du catalyseur
- B. À l'interface entre les phases
- C. Uniquement en phase gazeuse
- D. Uniquement en solution
Réponse
B. À l'interface entre les phases — En catalyse hétérogène, la réaction se produit à l'interface entre la phase du catalyseur et la phase des réactifs.
Niveau moyen — 12 questions
Pour la réaction $2\,SO_2 + O_2 \to 2\,SO_3$, si $\frac{d[SO_2]}{dt} = -0{,}04$ mol·L⁻¹·s⁻¹, quelle est la vitesse de réaction $v$ ?
- A. 0,04 mol·L⁻¹·s⁻¹
- B. 0,02 mol·L⁻¹·s⁻¹
- C. 0,08 mol·L⁻¹·s⁻¹
- D. −0,04 mol·L⁻¹·s⁻¹
Réponse
B. 0,02 mol·L⁻¹·s⁻¹ — v = −(1/2)d[SO₂]/dt = −(1/2)×(−0,04) = 0,02 mol·L⁻¹·s⁻¹.
Si $[A]_0 = 0{,}60$ mol/L et $[A]_f = 0{,}20$ mol/L, quelle est la valeur de $[A](t_{1/2})$ ?
- A. 0,30 mol/L
- B. 0,10 mol/L
- C. 0,40 mol/L
- D. 0,20 mol/L
Réponse
C. 0,40 mol/L — [A](t½) = ([A]₀ + [A]f)/2 = (0,60 + 0,20)/2 = 0,40 mol/L.
Comment s'appelle la catalyse réalisée par le pot catalytique d'un véhicule (catalyseur métallique solide, réactifs gazeux) ?
- A. Catalyse homogène
- B. Catalyse enzymatique
- C. Catalyse hétérogène
- D. Catalyse acido-basique
Réponse
C. Catalyse hétérogène — Le catalyseur (Pt, Pd, solide) est dans une phase différente des gaz : c'est une catalyse hétérogène.
Dans un mécanisme en deux étapes, quelle étape détermine la vitesse globale de la réaction ?
- A. La première étape toujours
- B. La plus rapide
- C. La plus lente (étape cinétiquement déterminante)
- D. Les deux étapes ensemble
Réponse
C. La plus lente (étape cinétiquement déterminante) — L'étape cinétiquement déterminante est la plus lente : elle constitue le goulot d'étranglement du mécanisme.
On observe par spectrophotométrie que l'absorbance d'une solution colorée augmente au cours du temps. Cela signifie que :
- A. Le réactif coloré est consommé
- B. Un produit coloré se forme
- C. La réaction est terminée
- D. La loi de Beer-Lambert ne s'applique pas
Réponse
B. Un produit coloré se forme — A = ε·l·c, donc A augmente quand la concentration de l'espèce colorée augmente. Si A monte, c'est qu'un produit coloré se forme.
La catalyse enzymatique est :
- A. Toujours hétérogène
- B. Une forme de catalyse homogène (enzyme en solution avec le substrat)
- C. Non utilisée en biologie
- D. Indifférente à la température
Réponse
B. Une forme de catalyse homogène (enzyme en solution avec le substrat) — Les enzymes sont en solution aqueuse comme leurs substrats : c'est une catalyse homogène (cas particulier biologique).
Si on double la concentration initiale d'un réactif, la vitesse initiale de la réaction :
- A. Est divisée par deux
- B. Reste la même
- C. Augmente (en général)
- D. Diminue de moitié
Réponse
C. Augmente (en général) — Augmenter la concentration des réactifs augmente la fréquence des chocs et la vitesse de réaction.
Le temps de demi-réaction est déterminé graphiquement sur la courbe $[A](t)$ en :
- A. Cherchant la pente maximale
- B. Lisant l'instant où [A] = ([A]₀ + [A]f)/2
- C. Calculant l'aire sous la courbe
- D. Lisant l'instant où la courbe atteint 0
Réponse
B. Lisant l'instant où [A] = ([A]₀ + [A]f)/2 — On lit graphiquement t½ comme l'abscisse correspondant à [A] = ([A]₀ + [A]f)/2.
Dans l'expérience suivante : réaction à 25 °C avec $t_{1/2} = 20$ min. Si on porte la température à 55 °C :
- A. t½ augmente
- B. t½ reste identique
- C. t½ diminue
- D. On ne peut pas prévoir
Réponse
C. t½ diminue — L'augmentation de température accélère la réaction, donc t½ diminue (réaction plus rapide).
Un catalyseur modifie :
- A. Le bilan thermodynamique de la réaction
- B. L'enthalpie de réaction ΔH
- C. L'énergie d'activation (chemin réactionnel)
- D. L'état final du système
Réponse
C. L'énergie d'activation (chemin réactionnel) — Le catalyseur abaisse l'énergie d'activation en proposant un chemin réactionnel différent, sans modifier ΔH ni l'état final.
Pour la réaction totale $A \to B$, $[A]_0 = 1{,}0$ mol/L, $t_{1/2} = 5$ min. À $t = 5$ min, $[A]$ vaut :
- A. 0 mol/L
- B. 0,25 mol/L
- C. 0,50 mol/L
- D. 1,0 mol/L
Réponse
C. 0,50 mol/L — Réaction totale : [A](t½) = [A]₀/2 = 1,0/2 = 0,50 mol/L à t = t½ = 5 min.
La méthode des prélèvements avec trempe consiste à :
- A. Chauffer le mélange pour accélérer la réaction
- B. Prélever des échantillons, arrêter la réaction puis les doser
- C. Mesurer la conductance en continu
- D. Observer la couleur de la solution
Réponse
B. Prélever des échantillons, arrêter la réaction puis les doser — On prélève des échantillons à différents instants, on les « trempe » (refroidissement brutal) pour arrêter la réaction, puis on dose la concentration d'un réactif ou produit.
Niveau difficile — 13 questions
Pour la réaction $2\,NO + O_2 \to 2\,NO_2$, si $v = 3{,}0 \times 10^{-3}$ mol·L⁻¹·s⁻¹, quel est le taux de formation de $NO_2$ ?
- A. $1{,}5 \times 10^{-3}$ mol·L⁻¹·s⁻¹
- B. $3{,}0 \times 10^{-3}$ mol·L⁻¹·s⁻¹
- C. $6{,}0 \times 10^{-3}$ mol·L⁻¹·s⁻¹
- D. $9{,}0 \times 10^{-3}$ mol·L⁻¹·s⁻¹
Réponse
C. $6{,}0 \times 10^{-3}$ mol·L⁻¹·s⁻¹ — v = (1/2)d[NO₂]/dt, donc d[NO₂]/dt = 2v = 2×3,0×10⁻³ = 6,0×10⁻³ mol·L⁻¹·s⁻¹.
Dans un mécanisme, les ions $I^-$ sont consommés dans l'acte 1 puis régénérés dans l'acte 2. Quel rôle jouent-ils ?
- A. Intermédiaire réactionnel
- B. Catalyseur
- C. Produit final
- D. Réactif limitant
Réponse
B. Catalyseur — I⁻ est consommé puis régénéré : il catalyse la réaction. Un intermédiaire, lui, est formé puis consommé (il ne figure pas dans les réactifs du bilan).
La valeur de l'énergie d'activation $E_a$ est plus grande pour une réaction :
- A. Rapide
- B. Lente (grande barrière cinétique)
- C. Avec un catalyseur
- D. Réversible
Réponse
B. Lente (grande barrière cinétique) — Une grande énergie d'activation $E_a$ signifie une grande barrière cinétique → réaction lente car peu de chocs ont l'énergie suffisante.
La loi de Beer-Lambert $A = \varepsilon \cdot l \cdot c$ est valide :
- A. Pour toute concentration
- B. Uniquement pour des solutions très concentrées
- C. Pour des solutions diluées (domaine de linéarité)
- D. Uniquement pour les solutions colorées à chaud
Réponse
C. Pour des solutions diluées (domaine de linéarité) — La loi de Beer-Lambert est linéaire et valide pour des solutions suffisamment diluées ; en solution concentrée, des déviations apparaissent.
Un empoisonnement du catalyseur se produit lorsque :
- A. La température augmente trop
- B. Une impureté se fixe irréversiblement sur le catalyseur et le désactive
- C. Le catalyseur est en excès
- D. La réaction est trop rapide
Réponse
B. Une impureté se fixe irréversiblement sur le catalyseur et le désactive — Un poison du catalyseur est une espèce qui se fixe sur les sites actifs du catalyseur et l'empêche d'agir.
On ajoute un catalyseur dans une réaction dont le $\Delta G < 0$ mais cinétiquement lente. La vitesse :
- A. Ne change pas car ΔG est déjà négatif
- B. Augmente car le catalyseur abaisse Ea
- C. Diminue car le catalyseur consomme de l'énergie
- D. Devient infinie
Réponse
B. Augmente car le catalyseur abaisse Ea — Le catalyseur abaisse Ea et accélère donc la réaction. Le fait que ΔG < 0 ne dit rien sur la vitesse (thermodynamique ≠ cinétique).
Pour une réaction $A \to P$ (totale, $[A]_0 = c_0$), $t_{1/2}$ est indépendant de $c_0$. Cela caractérise une réaction d'ordre :
- A. Ordre 0
- B. Ordre 1
- C. Ordre 2
- D. Ordre 1/2
Réponse
B. Ordre 1 — Pour une réaction d'ordre 1, t½ = ln(2)/k, indépendant de la concentration initiale. C'est la caractéristique de l'ordre 1.
Entre un acte bimoléculaire et un acte unimoléculaire, lequel est généralement plus sensible à la dilution ?
- A. L'acte unimoléculaire
- B. L'acte bimoléculaire
- C. Les deux sont identiquement sensibles
- D. Cela dépend de la température
Réponse
B. L'acte bimoléculaire — Un acte bimoléculaire dépend du produit des concentrations des deux espèces. Diluer réduit ces deux concentrations et donc la fréquence des chocs bimolécaires.
La spectrophotométrie permet de suivre une réaction uniquement si :
- A. La réaction est exothermique
- B. Au moins une espèce (réactif ou produit) absorbe la lumière visible ou UV
- C. La réaction dégage un gaz
- D. La solution change de pH
Réponse
B. Au moins une espèce (réactif ou produit) absorbe la lumière visible ou UV — La spectrophotométrie détecte l'absorption lumineuse d'une espèce colorée (visible) ou absorbant dans l'UV. Si aucune espèce n'absorbe, la méthode est inapplicable.
Si on double la longueur de la cuve ($l$) en spectrophotométrie avec la même solution, l'absorbance mesurée :
- A. Est divisée par deux
- B. Reste la même
- C. Est doublée
- D. Dépend de la couleur de la solution
Réponse
C. Est doublée — A = ε·l·c. Doubler l double A (à concentration égale).
Dans un profil énergétique, le catalyseur modifie :
- A. Le niveau énergétique des réactifs
- B. Le niveau énergétique des produits
- C. La hauteur des barrières d'activation (l'enthalpie de réaction ΔH est inchangée)
- D. La stœchiométrie de la réaction
Réponse
C. La hauteur des barrières d'activation (l'enthalpie de réaction ΔH est inchangée) — Le catalyseur abaisse les barrières d'activation (état de transition) mais ne change pas les niveaux énergétiques des réactifs/produits ni ΔH.
On mesure $t_{1/2} = 10$ min pour la réaction A → P à 20 °C et $t_{1/2} = 2$ min à 40 °C. Le facteur d'accélération dû à une élévation de 20 °C est :
- A. 2
- B. 3
- C. 5
- D. 10
Réponse
C. 5 — t½(20°C)/t½(40°C) = 10/2 = 5 : la réaction est 5 fois plus rapide après une élévation de 20 °C.
Un enzyme catalyseur peut être inhibé par :
- A. Une augmentation de concentration en substrat
- B. Un excès de produit ou une molécule inhibitrice qui bloque le site actif
- C. Une légère hausse de température
- D. Un changement de couleur de la solution
Réponse
B. Un excès de produit ou une molécule inhibitrice qui bloque le site actif — Un inhibiteur enzymatique se fixe sur le site actif ou sur un site allostérique et empêche l'enzyme de fonctionner.
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