Quiz physique-chimie : 10 questions de terminale à réussir de tête

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Vos souvenirs de terminale S sont-ils encore intacts ? Ce quiz réunit 10 questions de physique-chimie à résoudre de tête, sans stylo ni papier : concentration, pH, dosage, ondes, énergie, radioactivité, circuit RC et vitesse de la lumière. Chaque énoncé est présenté sous forme d’image, avec 4 propositions de réponse. Une explication détaillée du calcul vous est donnée pour chaque question. Comptez vos points et voyez si vous décrochez le sans-faute !

1. On dissout 11,7 g de chlorure de sodium NaCl (M = 58,5 g/mol) dans l’eau pour obtenir 500 mL de solution. Quelle est la concentration molaire C de la solution ?

0,10 mol/L

0,20 mol/L

0,40 mol/L

0,80 mol/L

La quantité de matière dissoute est n = m / M = 11,7 / 58,5 = 0,20 mol. Le volume est V = 500 mL = 0,500 L. Donc C = n / V = 0,20 / 0,500 = 0,40 mol/L. (Attention : 0,20 est la quantité de matière en mol, il reste à la diviser par le volume en litres.)

2. Une solution d’acide fort a un pH égal à 2. On la dilue 100 fois avec de l’eau distillée. Quel est son nouveau pH ?

3

4

5

100

Un pH de 2 correspond à une concentration en ions H₃O⁺ de 10⁻² mol/L. Diluer 100 fois divise cette concentration par 100 : elle devient 10⁻⁴ mol/L. Donc pH = −log(10⁻⁴) = 4. Règle utile : pour un acide fort, une dilution par 10 augmente le pH d’une unité, donc une dilution par 100 l’augmente de 2 unités : 2 + 2 = 4.

3. Soit la réaction 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O. On mélange 4 mol de dihydrogène et 3 mol de dioxygène. Quelle quantité d’eau se forme au maximum ?

3 mol

4 mol

6 mol

7 mol

On cherche le réactif limitant. Pour consommer 4 mol de H₂, il faut 4 / 2 = 2 mol de O₂. Comme on dispose de 3 mol de O₂, le dioxygène est en excès et le dihydrogène est le réactif limitant. L’avancement maximal est x_max = 4 / 2 = 2 mol, donc n(H₂O) = 2 × x_max = 2 × 2 = 4 mol.

4. On dose 20 mL d’une solution d’acide chlorhydrique de concentration 0,10 mol/L par une solution de soude (hydroxyde de sodium) de concentration 0,20 mol/L. Quel volume de soude faut-il verser pour atteindre l’équivalence ?

5 mL

10 mL

20 mL

40 mL

La réaction H₃O⁺ + HO⁻ → 2 H₂O se fait mole à mole : à l’équivalence, n(H₃O⁺) = n(HO⁻), soit Ca × Va = Cb × Vb. On obtient Vb = (0,10 × 20) / 0,20 = 2,0 / 0,20 = 10 mL.

5. Une onde sonore de fréquence 170 Hz a une longueur d’onde de 2,0 m dans l’air. Quelle est sa célérité ?

85 m/s

170 m/s

340 m/s

680 m/s

La célérité est le produit de la longueur d’onde par la fréquence : v = λ × f = 2,0 × 170 = 340 m/s. C’est bien la valeur usuelle de la vitesse du son dans l’air.

6. Une bille de masse 2 kg est lâchée sans vitesse initiale d’une hauteur de 5 m. Les frottements sont négligeables et g = 10 m/s². Quelle est sa vitesse en arrivant au sol ?

5 m/s

10 m/s

20 m/s

100 m/s

L’énergie mécanique se conserve : l’énergie potentielle perdue, m × g × h, devient de l’énergie cinétique, (1/2) × m × v². La masse se simplifie : v² = 2 × g × h = 2 × 10 × 5 = 100, donc v = 10 m/s.

7. Un échantillon contient 800 noyaux radioactifs d’un isotope dont la demi-vie est de 8 jours. Combien reste-t-il de noyaux radioactifs au bout de 24 jours ?

50

100

200

400

24 jours représentent 24 / 8 = 3 demi-vies. À chaque demi-vie, le nombre de noyaux est divisé par 2 : 800 → 400 → 200 → 100. Il reste donc 800 / 2³ = 800 / 8 = 100 noyaux.

8. Un condensateur de capacité C = 1,0 µF est chargé à travers un conducteur ohmique de résistance R = 1,0 kΩ. Quelle est la constante de temps τ du circuit ?

1 µs

1 ms

1 s

1 000 s

On convertit en unités SI : R = 1,0 kΩ = 10³ Ω et C = 1,0 µF = 10⁻⁶ F. Alors τ = R × C = 10³ × 10⁻⁶ = 10⁻³ s = 1 ms.

9. Dans une solution, la concentration de la base A⁻ est égale à 10 fois celle de l’acide faible AH. Le couple AH / A⁻ a un pKa de 4,8. Quel est le pH de la solution ?

3,8

4,8

5,8

6,8

On utilise la relation pH = pKa + log(concentration de A⁻ / concentration de AH). Ici le rapport vaut 10, donc log(10) = 1 et pH = 4,8 + 1 = 5,8. La solution est au-dessus du pKa car la base est l’espèce majoritaire.

10. La lumière du Soleil met 500 s pour atteindre la Terre. Sachant que la célérité de la lumière est c = 3,0 × 10⁸ m/s, quelle est la distance Terre-Soleil ?

1,5 × 10⁸ m

1,5 × 10¹⁰ m

1,5 × 10¹¹ m

1,5 × 10¹² m

Distance = célérité × durée : d = 3,0 × 10⁸ × 500 = 1 500 × 10⁸ = 1,5 × 10¹¹ m, soit environ 150 millions de kilomètres.

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