QCM : Acides, bases et réactions acide-base — 15 questions

Questions et réponses du QCM

1. Selon la définition de Brønsted, quelle propriété caractérise un acide ?

Former un ion hydroxyde HO⁻
Capter un ion hydrogène H⁺
Libérer un ion oxonium H₃O⁺
Céder un ion hydrogène H⁺

Céder un ion hydrogène H⁺

Explication

Pour Brønsted, un acide est une espèce capable de donner un proton H⁺. Capter ce proton caractérise une base, et non un acide.

2. Selon Brønsted, comment une base se comporte-t-elle lors d’un échange de proton ?

Elle libère spontanément un électron
Elle cède un ion hydrogène H⁺
Elle capte un ion hydrogène H⁺
Elle transforme H₂O en HO⁻

Elle capte un ion hydrogène H⁺

Explication

Une base de Brønsted accepte un ion hydrogène H⁺ au cours d’un échange protonique. La cession d’un proton correspond au comportement d’un acide.

3. Quelle notation représente correctement un couple d’espèces conjuguées acide-base ?

H⁺ / A⁻
AH / A⁻
A⁻ / H⁺
AH / H₂O

AH / A⁻

Explication

Un couple acide-base associe deux espèces conjuguées qui diffèrent par un proton et se note AH / A⁻. Les autres associations ne correspondent pas à la notation générale de deux espèces conjuguées.

4. Quelle demi-équation formelle correspond à un couple acide-base noté AH / A⁻ ?

A=AH+H+A^- = AH + H^+
A+H+=AH+H2OA^- + H^+ = AH + H_2O
AH=A+H+AH = A^- + H^+
AH+H+=AAH + H^+ = A^-

$$AH = A^- + H^+$$

Explication

La demi-équation du couple exprime la cession formelle du proton par l’acide AH, donnant A⁻ et H⁺. Cette écriture ne décrit pas la présence d’un proton libre dans l’eau.

5. Une solution contient davantage d’ions H₃O⁺(aq) que d’ions HO⁻(aq). Comment la qualifier ?

Elle est saturée
Elle est acide
Elle est neutre
Elle est basique

Elle est acide

Explication

Une solution est acide lorsque la quantité d’ions H₃O⁺(aq) dépasse celle des ions HO⁻(aq). Une solution basique présente le rapport inverse, tandis qu’une solution neutre contient des quantités égales.

6. Que se produit-il lorsqu’une molécule d’eau fixe un ion hydrogène en solution aqueuse ?

Elle forme un ion oxonium H₃O⁺(aq)
Elle reste une molécule d’eau inchangée
Elle forme un ion hydroxyde HO⁻(aq)
Elle libère un électron dans la solution

Elle forme un ion oxonium H₃O⁺(aq)

Explication

Dans l’eau, H₂O capte H⁺ et devient H₃O⁺(aq), appelé ion oxonium. Le proton n’existe donc pas sous forme libre dans l’eau aqueuse.

7. Dans les couples H₃O⁺(aq) / H₂O(ℓ) et H₂O(ℓ) / HO⁻(aq), quels rôles l’eau joue-t-elle respectivement ?

Réducteur puis oxydant
Base puis acide
Acide puis base
Oxydant puis réducteur

Base puis acide

Explication

Dans H₃O⁺ / H₂O, l’eau capte un proton et agit comme une base. Dans H₂O / HO⁻, elle cède un proton et agit comme un acide.

8. Pourquoi l’eau est-elle qualifiée d’espèce amphotère ?

Elle appartient à un seul couple acide-base dans l’eau
Elle peut agir comme acide ou comme base selon les espèces présentes
Elle possède deux atomes d’hydrogène capables de céder des électrons
Elle produit systématiquement les mêmes quantités d’ions en solution

Elle peut agir comme acide ou comme base selon les espèces présentes

Explication

Une espèce amphotère peut céder ou capter un proton selon les partenaires chimiques présents. Le nombre d’atomes d’hydrogène ne suffit pas à définir cette propriété, et l’eau appartient à deux couples distincts.

9. Lorsqu’un acide carboxylique de formule RCO2H\mathrm{RCO_2H} cède un ion hydrogène, quelle espèce se forme ?

Le groupe alkyle R\mathrm{R}
L’acide carboxylique protoné RCO2H2+\mathrm{RCO_2H_2^+}
L’ion ammonium RNH3+\mathrm{RNH_3^+}
L’ion carboxylate RCO2\mathrm{RCO_2^-}

L’ion carboxylate $$\mathrm{RCO_2^-}$$

Explication

La perte de H+\mathrm{H^+} par RCO2H\mathrm{RCO_2H} forme sa base conjuguée, l’ion carboxylate RCO2\mathrm{RCO_2^-}. La forme RCO2H\mathrm{RCO_2H} correspond à l’acide et non à sa base conjuguée.

10. Dans un acide carboxylique, pourquoi l’atome d’hydrogène lié à l’oxygène présente-t-il un caractère acide ?

L’oxygène attire fortement les électrons et facilite le départ de H+\mathrm{H^+}
L’oxygène fournit un doublet liant qui transforme H+\mathrm{H^+} en électron
Le carbone attire davantage les électrons et stabilise directement H+\mathrm{H^+}
Le groupe alkyle rompt la liaison entre l’hydrogène et l’oxygène

L’oxygène attire fortement les électrons et facilite le départ de $$\mathrm{H^+}$$

Explication

L’électronégativité élevée de l’oxygène polarise la liaison et favorise le départ de l’hydrogène sous forme de H+\mathrm{H^+}. Le groupe alkyle n’est pas l’atome auquel l’hydrogène acide est directement relié.

11. Quelle description correspond à une amine dérivée de l’ammoniac NH3\mathrm{NH_3} ?

Une molécule où un à trois hydrogènes sont remplacés par des groupes alkyles
Une molécule où les trois hydrogènes sont remplacés par des ions carboxylates
Une molécule où l’azote est remplacé par un à trois groupes alkyles
Une molécule où un groupe alkyle remplace un hydrogène d’un acide carboxylique

Une molécule où un à trois hydrogènes sont remplacés par des groupes alkyles

Explication

Une amine est obtenue en remplaçant un, deux ou trois hydrogènes de NH3\mathrm{NH_3} par des groupes alkyles. Les autres propositions modifient l’atome d’azote ou partent d’une fonction chimique différente.

12. Pourquoi une amine peut-elle se comporter comme une base ?

Son atome d’azote possède un doublet non liant capable de capter H+\mathrm{H^+}
Son atome d’azote possède une charge positive qui attire un autre cation
Son atome d’azote libère un ion hydrogène grâce à une liaison fortement polarisée
Son groupe alkyle transforme directement l’eau en ion hydroxyde

Son atome d’azote possède un doublet non liant capable de capter $$\mathrm{H^+}$$

Explication

Le doublet non liant de l’azote peut former une liaison avec H+\mathrm{H^+}, ce qui explique le caractère basique des amines. Une charge positive sur l’azote apparaît après la capture du proton, et non avant celle-ci.

13. Quelle transformation caractérise une réaction acide-base entre deux couples ?

Un transfert de H+\mathrm{H^+} de l’acide A1H\mathrm{A_1H} vers la base A2\mathrm{A_2^-}
Un transfert d’électrons de la base A2\mathrm{A_2^-} vers l’acide A1H\mathrm{A_1H}
Une rupture simultanée de deux liaisons sans déplacement de proton
Une formation d’ions par dissociation de l’acide A1H\mathrm{A_1H} dans le vide

Un transfert de $$\mathrm{H^+}$$ de l’acide $$\mathrm{A_1H}$$ vers la base $$\mathrm{A_2^-}$$

Explication

Une réaction acide-base implique le transfert d’un proton de A1H\mathrm{A_1H} vers A2\mathrm{A_2^-}. Un transfert d’électrons décrit plutôt une réaction d’oxydoréduction qu’une réaction acide-base.

14. Quelle démarche permet d’établir correctement l’équation d’une réaction acide-base ?

Écrire directement les formules moléculaires, puis attribuer les charges après addition des réactifs
Choisir les produits, équilibrer les charges, puis supprimer les espèces présentes dans un seul couple
Repérer l’espèce la plus concentrée, écrire une demi-équation, puis conserver les ions spectateurs
Identifier les couples, repérer les réactifs, écrire les demi-équations puis les additionner

Identifier les couples, repérer les réactifs, écrire les demi-équations puis les additionner

Explication

La méthode consiste à identifier les deux couples, déterminer les réactifs, écrire les demi-équations dans le sens de la réaction et les additionner. Commencer par les concentrations ou par des formules non justifiées ne permet pas d’établir les transferts de proton.

15. Quelle équation générale représente une réaction acide-base entre les couples A1H/A1\mathrm{A_1H/A_1^-} et A2H/A2\mathrm{A_2H/A_2^-} ?

A1+A2A1H+A2H\mathrm{A_1^- + A_2^- \rightleftharpoons A_1H + A_2H}
A1H+A2HA1+A2+2H+\mathrm{A_1H + A_2H \rightleftharpoons A_1^- + A_2^- + 2H^+}
A1+A2HA1H+A2\mathrm{A_1^- + A_2H \rightleftharpoons A_1H + A_2^-}
A1H+A2A1+A2H\mathrm{A_1H + A_2^- \rightleftharpoons A_1^- + A_2H}

$$\mathrm{A_1H + A_2^- \rightleftharpoons A_1^- + A_2H}$$

Explication

L’acide A1H\mathrm{A_1H} cède un proton à la base A2\mathrm{A_2^-}, donnant A1\mathrm{A_1^-} et A2H\mathrm{A_2H}. Les autres écritures inversent le sens du transfert ou ne respectent pas le rôle respectif de l’acide et de la base.

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Qu'a défini Johannes Brønsted en 1923 comme acide ?

Une espèce chimique capable de céder un ion hydrogène H⁺.

Quelle espèce chimique est appelée base selon Brønsted ?

Une espèce chimique capable de capter un ion hydrogène H⁺.

Qu'est-ce qui détermine si une solution contenant un acide est acide ou basique ?

La quantité d'acide introduite et la nature des autres espèces chimiques présentes.

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