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Spécialité Physique-Chimie Terminale

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Cinétique chimique

Suivi d’une transformation lente, vitesses volumiques, temps de demi-réaction, loi de vitesse d’ordre 1 (Python, méthode d’Euler), facteurs cinétiques, catalyse et mécanisme réactionnel.

À propos de cette page
Trente-six questions de QCM en trois niveaux, chacune corrigée : unités, définitions et repères du cours, puis calculs de vitesses, de temps de demi-réaction et de constantes de vitesse, enfin raisonnements sur la preuve d’un ordre 1, le rôle du catalyseur, la température et le sens des flèches courbes.

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’unité d’une vitesse volumique de disparition est :

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

    C. mol·L⁻¹·s⁻¹ — Une vitesse volumique est une variation de concentration (mol·L⁻¹) par unité de temps (s).

  2. Sur la courbe [P](t), la vitesse d’apparition de P à une date t est :

    • A. la pente de la tangente à la courbe à cette date
    • B. l’ordonnée du point de la courbe à cette date
    • C. l’aire sous la courbe entre 0 et cette date
    • D. le coefficient directeur de la corde entre 0 et cette date
    Réponse

    A. la pente de la tangente à la courbe à cette date — La vitesse à une date est la dérivée d[P]/dt, donc la pente de la tangente ; la corde ne donne qu’une vitesse moyenne.

  3. Le temps de demi-réaction est la durée au bout de laquelle :

    • A. le réactif en excès a totalement disparu
    • B. la transformation a duré la moitié de son temps total
    • C. les réactifs et les produits sont en quantités égales
    • D. l’avancement atteint la moitié de sa valeur finale
    Réponse

    D. l’avancement atteint la moitié de sa valeur finale — Par définition, x(t½) = x_f ÷ 2 ; ce n’est pas la moitié de la durée de la transformation.

  4. Un catalyseur :

    • A. augmente l’avancement final de la transformation
    • B. accélère la transformation sans changer son état final ni son rendement
    • C. est entièrement consommé au cours de la transformation
    • D. figure parmi les réactifs de l’équation de la réaction
    Réponse

    B. accélère la transformation sans changer son état final ni son rendement — Un catalyseur est consommé puis régénéré, il n’apparaît pas dans l’équation et ne modifie que la durée.

  5. Une loi de vitesse d’ordre 1 par rapport au réactif A s’écrit :

    • A. v = k × [A]²
    • B. v = k × [A]
    • C. v = k, quelle que soit [A]
    • D. v = k ÷ [A]
    Réponse

    B. v = k × [A] — Ordre 1 : la vitesse de disparition est proportionnelle à la concentration du réactif.

  6. La spectrophotométrie convient pour suivre une transformation lorsque :

    • A. des ions apparaissent ou disparaissent au cours de la transformation
    • B. un gaz peu soluble se dégage du mélange réactionnel
    • C. tous les réactifs et les produits sont incolores
    • D. une seule espèce absorbe à la longueur d’onde choisie
    Réponse

    D. une seule espèce absorbe à la longueur d’onde choisie — L’absorbance est alors proportionnelle à la concentration de cette espèce (loi de Beer-Lambert).

  7. Une transformation est dite lente lorsque :

    • A. son évolution dure assez longtemps pour être suivie par des mesures
    • B. elle ne se produit qu’à une température nettement supérieure à l’ambiante
    • C. son avancement final reste faible, même au bout d’un temps très long
    • D. elle libère très peu d’énergie
    Réponse

    A. son évolution dure assez longtemps pour être suivie par des mesures — Lente ou rapide se rapporte à la durée d’évolution, comparée à la durée des mesures, pas à l’état final.

  8. Un intermédiaire réactionnel est une espèce :

    • A. consommée dans un acte puis régénérée dans un acte suivant
    • B. qui figure dans l’équation de la réaction modélisée
    • C. formée dans un acte, puis consommée dans un acte suivant
    • D. introduite en large excès pour accélérer la transformation
    Réponse

    C. formée dans un acte, puis consommée dans un acte suivant — Consommé puis régénéré décrit un catalyseur ; l’intermédiaire, lui, est formé puis consommé et n’apparaît pas dans l’équation.

  9. Une flèche courbe représente :

    • A. le déplacement d’un atome d’hydrogène
    • B. le sens d’évolution spontanée du système chimique
    • C. le transfert d’un seul électron
    • D. le déplacement d’un doublet d’électrons
    Réponse

    D. le déplacement d’un doublet d’électrons — Elle part d’un doublet (non liant ou de liaison) et pointe vers un site pauvre en électrons.

  10. Quand la température augmente, la vitesse d’une transformation :

    • A. diminue : les entités s’éloignent davantage les unes des autres
    • B. augmente : les chocs sont plus fréquents et plus souvent efficaces
    • C. ne change pas : seul l’état final est modifié par la température
    • D. augmente : l’avancement final devient plus grand avec la température
    Réponse

    B. augmente : les chocs sont plus fréquents et plus souvent efficaces — Les entités sont plus rapides : chocs plus fréquents et surtout plus énergétiques ; l’état final, lui, n’est pas en cause.

  11. La constante de vitesse k d’une loi d’ordre 1 s’exprime en :

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

    C. s⁻¹ — v = k [A] : k est le quotient d’une vitesse (mol·L⁻¹·s⁻¹) par une concentration (mol·L⁻¹), donc l’inverse d’un temps.

  12. En catalyse hétérogène, le catalyseur est :

    • A. un solide au contact de réactifs liquides ou gazeux
    • B. dissous dans la même phase que les réactifs
    • C. une enzyme produite par un être vivant, très sélective
    • D. un produit de la transformation étudiée
    Réponse

    A. un solide au contact de réactifs liquides ou gazeux — La transformation a lieu à la surface du solide : un catalyseur divisé offre plus de surface.

Niveau moyen ★★ — 12 questions

  1. Loi d’ordre 1 avec k = 0,035 s⁻¹ : le temps de demi-réaction vaut :

    • A. 28,6 s
    • B. 19,8 s
    • C. 9,9 s
    • D. 0,024 s
    Réponse

    B. 19,8 s — t½ = ln 2 ÷ k = 0,693 ÷ 0,035 ≈ 19,8 s ; 1 ÷ k ≈ 28,6 s n’est pas t½.

  2. Pour 2 A → 3 B, A disparaît à 4,0 × 10⁻³ mol·L⁻¹·s⁻¹. B apparaît à :

    • A. 2,7 × 10⁻³ mol·L⁻¹·s⁻¹
    • B. 4,0 × 10⁻³ mol·L⁻¹·s⁻¹
    • C. 1,2 × 10⁻² mol·L⁻¹·s⁻¹
    • D. 6,0 × 10⁻³ mol·L⁻¹·s⁻¹
    Réponse

    D. 6,0 × 10⁻³ mol·L⁻¹·s⁻¹ — v(B) ÷ 3 = v(A) ÷ 2, donc v(B) = 3 × 4,0 × 10⁻³ ÷ 2 = 6,0 × 10⁻³ mol·L⁻¹·s⁻¹.

  3. Ordre 1, [A]₀ = 4,8 × 10⁻² mol·L⁻¹ et t½ = 12 min. À t = 36 min, [A] vaut :

    • A. 6,0 × 10⁻³ mol·L⁻¹
    • B. 1,6 × 10⁻² mol·L⁻¹
    • C. 1,2 × 10⁻² mol·L⁻¹
    • D. 2,4 × 10⁻² mol·L⁻¹
    Réponse

    A. 6,0 × 10⁻³ mol·L⁻¹ — 36 min = 3 t½ : la concentration est divisée par 2³ = 8, soit 4,8 × 10⁻² ÷ 8 = 6,0 × 10⁻³ mol·L⁻¹.

  4. Un suivi donne ln [A] = −0,042 t − 3,1 (t en s). La constante de vitesse vaut :

    • A. −4,2 × 10⁻² s⁻¹
    • B. 3,1 s⁻¹
    • C. 4,2 × 10⁻² s⁻¹
    • D. 24 s⁻¹
    Réponse

    C. 4,2 × 10⁻² s⁻¹ — Le coefficient directeur vaut −k : k = 4,2 × 10⁻² s⁻¹, une constante de vitesse est positive.

  5. [P] passe de 1,2 à 3,0 mmol·L⁻¹ en 45 s. La vitesse moyenne d’apparition de P vaut :

    • A. 4,0 × 10⁻⁵ mol·L⁻¹·s⁻¹
    • B. 6,7 × 10⁻⁵ mol·L⁻¹·s⁻¹
    • C. 2,7 × 10⁻⁵ mol·L⁻¹·s⁻¹
    • D. 4,0 × 10⁻² mol·L⁻¹·s⁻¹
    Réponse

    A. 4,0 × 10⁻⁵ mol·L⁻¹·s⁻¹ — (3,0 − 1,2) ÷ 45 = 0,040 mmol·L⁻¹·s⁻¹, soit 4,0 × 10⁻⁵ mol·L⁻¹·s⁻¹ après conversion des mmol en mol.

  6. Méthode d’Euler avec [A]₀ = 5,0 × 10⁻² mol·L⁻¹, k = 0,025 s⁻¹ et Δt = 4,0 s. Après un pas, [A] vaut :

    • A. 4,0 × 10⁻² mol·L⁻¹
    • B. 5,0 × 10⁻³ mol·L⁻¹
    • C. 4,5 × 10⁻² mol·L⁻¹
    • D. 4,9 × 10⁻² mol·L⁻¹
    Réponse

    C. 4,5 × 10⁻² mol·L⁻¹ — [A]₁ = [A]₀ (1 − k Δt) = 5,0 × 10⁻² × (1 − 0,10) = 4,5 × 10⁻² mol·L⁻¹.

  7. L’absorbance d’un réactif coloré, limitant et totalement consommé, passe de 0,64 à 0,32 en 75 s. Le temps de demi-réaction vaut :

    • A. 150 s
    • B. 37,5 s
    • C. 320 s
    • D. 75 s
    Réponse

    D. 75 s — L’absorbance est proportionnelle à la concentration : elle est divisée par deux à t½, donc t½ = 75 s.

  8. Ordre 1 : k = 0,12 min⁻¹ et [A]₀ = 5,0 × 10⁻² mol·L⁻¹. Au bout de 45 s, [A] vaut :

    • A. 2,3 × 10⁻⁴ mol·L⁻¹
    • B. 4,6 × 10⁻² mol·L⁻¹
    • C. 4,7 × 10⁻² mol·L⁻¹
    • D. 4,3 × 10⁻³ mol·L⁻¹
    Réponse

    B. 4,6 × 10⁻² mol·L⁻¹ — k est en min⁻¹ : 45 s = 0,75 min, et [A] = 5,0 × 10⁻² × e^(−0,12 × 0,75) = 5,0 × 10⁻² × e^(−0,09) ≈ 4,6 × 10⁻² mol·L⁻¹. Avec t = 45 sans conversion, on trouve 2,3 × 10⁻⁴ ; 45 s ne font pas 0,45 min ; 4,3 × 10⁻³ mol·L⁻¹ est ce qui a disparu.

  9. Un dégagement gazeux s’arrête à 84 mL. On a recueilli 42 mL à 30 s et 63 mL à 60 s. Le temps de demi-réaction vaut :

    • A. 60 s
    • B. 45 s
    • C. 30 s
    • D. 15 s
    Réponse

    C. 30 s — À t½, l’avancement atteint la moitié de sa valeur finale : 84 ÷ 2 = 42 mL, recueillis à 30 s.

  10. La concentration d’un réactif baisse de 0,90 mmol·L⁻¹ par minute. Sa vitesse de disparition, en mol·L⁻¹·s⁻¹, vaut :

    • A. 1,5 × 10⁻⁵
    • B. 9,0 × 10⁻⁴
    • C. 1,5 × 10⁻²
    • D. 5,4 × 10⁻²
    Réponse

    A. 1,5 × 10⁻⁵ — 0,90 mmol = 9,0 × 10⁻⁴ mol et une minute = 60 s : 9,0 × 10⁻⁴ ÷ 60 = 1,5 × 10⁻⁵ mol·L⁻¹·s⁻¹. 9,0 × 10⁻⁴ oublie les secondes, 1,5 × 10⁻² oublie les millimoles, 5,4 × 10⁻² multiplie par 60 au lieu de diviser.

  11. Une transformation d’ordre 1 a un temps de demi-réaction de 20 min. On double [A]₀ à la même température : t½ vaut alors :

    • A. 40 min
    • B. 20 min
    • C. 10 min
    • D. 80 min
    Réponse

    B. 20 min — t½ = ln 2 ÷ k ne dépend pas de [A]₀ ; à la même température, k ne change pas.

  12. Ordre 1 : v = 3,0 × 10⁻⁴ mol·L⁻¹·s⁻¹ quand [A] = 0,060 mol·L⁻¹. La constante de vitesse vaut :

    • A. 1,8 × 10⁻⁵ s⁻¹
    • B. 2,0 × 10² s⁻¹
    • C. 5,0 × 10⁻³ mol·L⁻¹·s⁻¹
    • D. 5,0 × 10⁻³ s⁻¹
    Réponse

    D. 5,0 × 10⁻³ s⁻¹ — k = v ÷ [A] = 3,0 × 10⁻⁴ ÷ 0,060 = 5,0 × 10⁻³ s⁻¹ (une vitesse divisée par une concentration).

Niveau difficile ★★★ — 12 questions

  1. Un élève obtient une courbe [A](t) décroissante et conclut à une loi d’ordre 1 :

    • A. conclusion juste : toute décroissance de [A] traduit l’ordre 1
    • B. conclusion juste si la courbe part bien de [A]₀ à t = 0
    • C. conclusion juste si la vitesse diminue au cours du temps
    • D. conclusion non fondée : il faut un test, comme ln [A] fonction affine de t
    Réponse

    D. conclusion non fondée : il faut un test, comme ln [A] fonction affine de t — Toutes les concentrations de réactif décroissent : seuls v ÷ [A] constant, t½ constant ou ln [A] affine prouvent l’ordre 1.

  2. On double la quantité de catalyseur dans un mélange réactionnel. Alors :

    • A. l’avancement final double, comme la quantité de catalyseur introduite
    • B. l’état final est atteint plus vite, sans changer l’avancement final
    • C. la transformation ralentit, car trop de catalyseur gêne les chocs
    • D. le temps de demi-réaction double avec le catalyseur
    Réponse

    B. l’état final est atteint plus vite, sans changer l’avancement final — Plus de catalyseur accélère souvent la transformation, mais l’état final ne dépend pas de lui.

  3. La constante de vitesse k d’une loi d’ordre 1 dépend :

    • A. de la concentration initiale du réactif
    • B. de la durée écoulée depuis le début
    • C. de la température du milieu réactionnel
    • D. du volume total du mélange réactionnel
    Réponse

    C. de la température du milieu réactionnel — k dépend de la température (et de la présence d’un catalyseur), pas de la concentration du réactif A ni du temps écoulé.

  4. Pour réduire l’écart entre la méthode d’Euler et la solution exacte, il faut :

    • A. diminuer le pas de calcul Δt
    • B. augmenter le pas de calcul Δt
    • C. augmenter k
    • D. partir d’une concentration initiale plus grande
    Réponse

    A. diminuer le pas de calcul Δt — Euler remplace la courbe par des segments de tangente : plus le pas est petit, plus l’approximation est bonne.

  5. Au réfrigérateur, un aliment se dégrade plus lentement parce que :

    • A. les réactifs de la dégradation y sont plus concentrés qu’à température ambiante
    • B. le froid change l’état final de la dégradation, qui devient moins avancé
    • C. les chocs entre entités sont moins fréquents et moins souvent efficaces
    • D. le froid joue le rôle d’un catalyseur de conservation
    Réponse

    C. les chocs entre entités sont moins fréquents et moins souvent efficaces — Une température plus basse rend les entités plus lentes : moins de chocs, et une proportion plus faible de chocs efficaces.

  6. Lors de la rupture de la liaison H–Cl en H⁺ et Cl⁻, la flèche courbe :

    • A. part de la liaison et pointe vers Cl, plus électronégatif
    • B. part de la liaison et pointe vers H, moins électronégatif
    • C. part de l’atome de chlore et pointe vers l’atome H
    • D. part de l’ion H⁺ formé et pointe vers l’ion Cl⁻
    Réponse

    A. part de la liaison et pointe vers Cl, plus électronégatif — Lors d’une rupture, le doublet de liaison part sur l’atome le plus électronégatif, qui devient l’anion Cl⁻.

  7. Un mélange de dihydrogène et de dioxygène ne réagit pas visiblement à température ambiante ; au contact d’une mousse de platine, il réagit vivement en formant de l’eau. On en conclut que :

    • A. le platine rend possible une transformation qui ne pourrait pas avoir lieu sans lui
    • B. la transformation a lieu sans platine, mais trop lentement pour être observée
    • C. le platine est un réactif, consommé au fur et à mesure que l’eau se forme
    • D. le platine augmente la quantité d’eau formée, à quantités de gaz égales
    Réponse

    B. la transformation a lieu sans platine, mais trop lentement pour être observée — Un catalyseur n’accélère qu’une transformation qui peut avoir lieu : sans lui, le mélange réagit, mais si lentement que rien ne se voit. Le platine, retrouvé intact, ne change pas la quantité d’eau formée : catalyse hétérogène.

  8. On calcule v ÷ [A] à deux dates : 1,2 × 10⁻² s⁻¹, puis 6,0 × 10⁻³ s⁻¹. On en conclut que :

    • A. la loi est d’ordre 1, de constante 9,0 × 10⁻³ s⁻¹
    • B. la loi est d’ordre 1, de constante 1,2 × 10⁻² s⁻¹
    • C. un catalyseur a forcément été ajouté entre les deux dates de mesure
    • D. la loi de vitesse n’est pas d’ordre 1 par rapport à A
    Réponse

    D. la loi de vitesse n’est pas d’ordre 1 par rapport à A — Pour un ordre 1, v ÷ [A] = k est constant ; ici il varie du simple au double : ce n’est pas un ordre 1.

  9. Entre 0 et 10 min, la vitesse moyenne de disparition d’un réactif est :

    • A. plus petite que la vitesse initiale, car la vitesse diminue sans cesse
    • B. égale à la vitesse initiale, car elle est calculée dès t = 0
    • C. plus grande que la vitesse initiale, car elle porte sur 10 min
    • D. égale à la vitesse à 10 min, fin de l’intervalle
    Réponse

    A. plus petite que la vitesse initiale, car la vitesse diminue sans cesse — La vitesse diminue sans cesse : la pente de la corde sur [0 ; 10 min] est plus faible que celle de la tangente à l’origine.

  10. Deux espèces colorées du mélange absorbent à la longueur d’onde choisie. Le suivi par spectrophotométrie :

    • A. reste direct : l’absorbance mesurée est celle de la seule espèce suivie
    • B. devient plus précis, car l’absorbance mesurée est plus grande
    • C. impose de doubler la longueur d’onde choisie pour la mesure
    • D. ne donne plus directement la concentration de l’espèce suivie
    Réponse

    D. ne donne plus directement la concentration de l’espèce suivie — L’absorbance mesurée est la somme des deux contributions : elle n’est plus proportionnelle à la seule concentration suivie.

  11. Un capteur met environ 10 s à donner une mesure stable. Il convient pour suivre une transformation dont le temps de demi-réaction vaut :

    • A. environ 2 s
    • B. environ 20 min
    • C. environ 10 s
    • D. n’importe quelle valeur, s’il est bien étalonné
    Réponse

    B. environ 20 min — Le capteur doit répondre vite devant la durée de la transformation : 10 s est négligeable devant 20 min, pas devant quelques secondes.

  12. Pour une loi d’ordre 1, la durée nécessaire pour consommer 75 % du réactif vaut :

    • A. 1,5 t½
    • B. 3 t½
    • C. 2 t½
    • D. 0,75 t½
    Réponse

    C. 2 t½ — Il reste 25 % du réactif, soit un quart, c’est-à-dire 1 ÷ 2² : deux temps de demi-réaction.

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