QCM : Acides, bases et méthodes de dosage — 26 questions

Explication

Pour Brønsted, un acide est une espèce capable de donner au moins un ion hydrogène H+. La capacité à capter un ion hydrogène caractérise une base de Brønsted.

Explication

Une base de Brønsted est définie par sa capacité à accepter au moins un ion hydrogène H+. Un acide possède au contraire la capacité de céder cet ion.

Explication

Le passage de AH à A− s’effectue par perte d’un ion hydrogène, selon AH (aq) → A− (aq) + H+. La confusion fréquente consiste à inverser les rôles et à considérer A− comme l’acide.

Explication

AH et A− constituent un couple conjugué lorsque le passage de l’une à l’autre correspond au transfert d’un ion hydrogène. Une simple différence de charge ou de composition atomique ne suffit pas à établir ce couple.

Explication

RNH3+ est l’acide du couple car il peut céder un ion hydrogène pour former RNH2. RNH2 est la base conjuguée, et non l’acide, de ce couple.

Explication

Une espèce amphotère peut céder un ion hydrogène dans un couple et en capter un dans un autre. La présence dans deux couples ne suffit pas si l’espèce ne joue pas ces deux rôles complémentaires.

Explication

En solution aqueuse, H+ s’associe à une molécule d’eau pour former l’ion oxonium H3O+. H+ et H3O+ ne désignent donc pas la même espèce chimique en solution aqueuse.

Explication

Les ions spectateurs Cl−, NO3− et Na+ n’ont pas de caractère acide ou basique dans le cadre considéré. Leur présence dans une solution ne signifie donc pas qu’ils participent à un transfert d’ion hydrogène.

Explication

Une réaction acide-base correspond au transfert d’un proton entre l’acide d’un couple et la base d’un autre couple. La base et l’acide d’un même couple sont conjugués et ne constituent pas les réactifs caractéristiques de cette transformation.

Explication

Une transformation acide-base non totale s’écrit avec une double flèche, car les réactifs et les produits coexistent à l’équilibre. La simple flèche correspond à une transformation totale dans ce cadre.

Explication

Le pH est un indicateur de l’acidité associé à la présence des ions oxonium $\mathrm{H_3O^+}$ en solution. La conductivité et la masse volumique sont d’autres grandeurs physiques qui ne définissent pas directement le pH.

Explication

La relation correcte est $pH=-\log\left(\frac{[\mathrm{H_3O^+}]}{c^\circ}\right)$, avec $c^\circ=1\ \mathrm{mol\,L^{-1}}$. La concentration en ions oxonium possède une unité, tandis que le pH est une grandeur sans unité.

Explication

La concentration se déduit du pH avec $[\mathrm{H_3O^+}]=c^\circ\times10^{-pH}$, ce qui donne ici $c^\circ\times10^{-3,0}$. L’expression logarithmique avec le signe négatif sert dans l’autre sens, lorsqu’on calcule le pH à partir de la concentration.

Explication

Le dosage par étalonnage compare une grandeur physique de la solution inconnue avec celle de solutions étalons de concentrations connues. Le repérage d’un volume équivalent caractérise plutôt un titrage fondé sur une réaction chimique.

Explication

La loi de Beer-Lambert relie l’absorbance à la concentration selon $A=\varepsilon\,\ell\,C=kC$. La relation faisant intervenir $\sigma$ concerne la conductivité et relève de la loi de Kohlrausch.

Explication

Dans ces conditions, la loi de Kohlrausch s’écrit $\sigma=kC$, où la conductivité est proportionnelle à la concentration. La relation $A=kC$ décrit l’absorbance selon Beer-Lambert et ne correspond pas à la conductivité.

Explication

Le réactif titré A est l’espèce dont on cherche la quantité de matière, la masse ou la concentration. La concentration connue est celle du réactif titrant B, et non celle de A.

Explication

L’équivalence correspond au mélange des réactifs dans les proportions stœchiométriques de l’équation de réaction. L’égalité des volumes ou des concentrations n’est pas une condition générale d’équivalence.

Explication

À l’équivalence, les quantités initiales de A et versées de B sont rapportées à leurs coefficients stœchiométriques, ce qui donne la relation indiquée. La quantité $n_0(A)$ est celle de A avant le titrage, tandis que $n_E(B)$ est celle de B ajoutée à l’équivalence.

Explication

La quantité initiale de A vaut $C_A V_A$ et la quantité de B versée à l’équivalence vaut $C_B V_E$; leur rapport aux coefficients stœchiométriques est égal. Les autres expressions intervertissent des volumes ou des coefficients.

Explication

Un titrage pH-métrique suit une réaction acide-base et met en évidence un saut de pH. Un titrage conductimétrique suit la présence d’ions et fait apparaître une rupture de pente de la conductivité.

Explication

Des mesures plus rapprochées autour de l’équivalence permettent de mieux localiser le changement observé, par exemple en ajoutant le titrant millilitre par millilitre. Espacer les mesures réduit au contraire la précision de la détermination.

Explication

La composition du système se déduit des coefficients de l’équation de réaction et de l’avancement, qui décrit l’évolution des quantités de matière. Le volume initial ou la conductivité seuls ne fournissent pas directement cette composition.

Explication

La réaction support est la neutralisation entre les ions oxonium et hydroxyde, qui forme de l’eau. Les ions sodium et chlorure sont spectateurs et ne participent pas à la transformation acide-base.

Explication

La contribution ionique suit l’évolution de la quantité de matière : elle augmente avec cette quantité, diminue lorsqu’elle baisse et reste inchangée si la quantité demeure constante ou nulle. Les variations de conductivité ne dépendent donc pas uniquement du volume total.

Explication

Avant l’équivalence, les ions oxonium consommés sont progressivement remplacés par des ions sodium moins conducteurs, ce qui fait baisser la conductivité. Après l’équivalence, les ions sodium et hydroxyde ajoutés s’accumulent, entraînant son augmentation.