QCM : Acides et bases en solution aqueuse (11 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle équation représente l’autoprotolyse de l’eau ?

2 H2O⇌2 H3O++O2−2\,\mathrm{H_2O} \rightleftharpoons 2\,\mathrm{H_3O^+}+\mathrm{O^{2-}}
H3O++HO−⇌H2O+O2−\mathrm{H_3O^+}+\mathrm{HO^-} \rightleftharpoons \mathrm{H_2O}+\mathrm{O^{2-}}
2 H2O⇌H3O++HO−2\,\mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{H_3O^+}+\mathrm{HO^-}
H2O⇌H++HO−\mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{H^+}+\mathrm{HO^-}

$$2\,\mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{H_3O^+}+\mathrm{HO^-}$$

Explication

Lors de l’autoprotolyse, deux molécules d’eau réagissent pour former un ion oxonium et un ion hydroxyde, dans une réaction limitée. L’écriture avec un proton libre et un ion hydroxyde ne représente pas cette équation de transfert entre molécules d’eau.

2. À 25 °C, comment classer une solution aqueuse dont le pH vaut 5 ?

Elle est basique, puisque son pH est inférieur à 7.
Elle est neutre, puisque son pH diffère de 14.
Elle est neutre, puisque son pH est inférieur à 7.
Elle est acide, puisque son pH est inférieur à 7.

Elle est acide, puisque son pH est inférieur à 7.

Explication

À 25 °C, une solution est acide lorsque son pH est inférieur à 7; un pH de 5 satisfait cette condition. Une solution neutre a un pH égal à 7, et non simplement inférieur à 7.

3. Selon la théorie de Brønsted–Lowry, comment distingue-t-on un acide d’une base lors d’un transfert de proton ?

Un acide capte un proton H⁺ et une base cède un proton H⁺.
Un acide libère un ion HO⁻ et une base capte un ion H₃O⁺.
Un acide et une base échangent chacun un électron sans transférer de proton.
Un acide cède un proton H⁺ et une base capte un proton H⁺.

Un acide cède un proton H⁺ et une base capte un proton H⁺.

Explication

Dans la théorie de Brønsted–Lowry, l’acide est le donneur de proton et la base son accepteur. L’inversion des rôles correspond à la confusion la plus courante entre les deux définitions.

4. Une espèce chimique peut céder un proton dans une réaction et en capter un dans une autre; quelle caractéristique décrit cette espèce ?

Elle est une base dans les deux couples, car elle peut capter un proton.
Elle est un catalyseur, car elle accélère les deux transferts de proton.
Elle est un ampholyte, acide dans un couple et base dans un autre.
Elle est un acide dans les deux couples, car elle peut céder un proton.

Elle est un ampholyte, acide dans un couple et base dans un autre.

Explication

Un ampholyte peut jouer le rôle d’acide dans un couple et celui de base dans un autre, donc céder ou capter un proton. Une espèce limitée au rôle d’acide ne peut pas également capter le proton comme une base.

5. Que représente la constante d’acidité KaK_a d’un couple AH/A−AH/A^- ?

La concentration en ions HO−HO^- à l’équilibre dans une solution d’acide faible
Le rapport entre les concentrations initiales de AHAH et de A−A^- avant leur mise en solution
Le rapport à l’équilibre entre les concentrations de H3O+H_3O^+ et de A−A^-, et celle de AHAH
La quantité de base conjuguée formée par mole d’acide introduite dans l’eau

Le rapport à l’équilibre entre les concentrations de $$H_3O^+$$ et de $$A^-$$, et celle de $$AH$$

Explication

KaK_a caractérise l’équilibre de dissociation de l’acide et s’écrit comme le produit des concentrations de H3O+H_3O^+ et de A−A^- divisé par celle de AHAH. Le rapport des concentrations initiales ne définit pas cette constante d’équilibre.

6. Pour calculer le pH d’une solution d’acide fort de concentration apportée cc, quelle relation est donnée pour une concentration comprise approximativement entre 10−610^{-6} et 10−1 mol⋅L−110^{-1}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}} ?

pH=12(pKa−log⁡c)\mathrm{pH}=\frac12(pK_a-\log c)
pH=14+log⁡c\mathrm{pH}=14+\log c
pH=−log⁡c\mathrm{pH}=-\log c
pH=12(pKa+14+log⁡c)\mathrm{pH}=\frac12(pK_a+14+\log c)

$$\mathrm{pH}=-\log c$$

Explication

Dans l’intervalle de concentration indiqué, le calcul simplifié pour un acide fort donne pH=−log⁡c\mathrm{pH}=-\log c. La relation 14+log⁡c14+\log c concerne une base forte apportée sous forme d’ions HO⁻.

7. Quel est le rôle de la règle du gamma lorsqu’on prévoit une réaction acido-basique ?

Repérer les réactifs dont l’association favorise le transfert de proton.
Calculer le pH final à partir de la concentration de l’acide engagé.
Évaluer la variation de pH après dilution d’une solution tampon.
Déterminer les proportions stœchiométriques nécessaires à l’équivalence.

Repérer les réactifs dont l’association favorise le transfert de proton.

Explication

La règle du gamma permet de prévoir qu’une réaction est favorisée entre l’acide de plus petit pKa et la base de plus grand pKa. Le calcul des proportions stœchiométriques relève plutôt de l’analyse d’une réaction de titrage.

8. À la demi-équivalence du titrage d’un acide faible par une base forte, quelle relation caractérise les formes acide et basique du couple ?

La concentration de AH est double de celle de A⁻, et le pH vaut le pKa.
Les concentrations de AH et de A⁻ sont égales, et le pH vaut le pKa.
Les concentrations de AH et de A⁻ sont égales, et le pH vaut 7.
La concentration de A⁻ est double de celle de AH, et le pH vaut le pKa.

Les concentrations de AH et de A⁻ sont égales, et le pH vaut le pKa.

Explication

À la demi-équivalence, l’acide faible restant et sa base conjuguée sont en concentrations égales, ce qui implique pH = pKa. La valeur pH = 7 caractérise l’équivalence d’un titrage acide fort/base forte, pas la demi-équivalence considérée ici.

9. Quelle différence distingue la préparation d’un tampon par demi-neutralisation de sa préparation par mélange direct ?

La demi-neutralisation fait réagir partiellement un acide faible avec une base forte, tandis que le mélange direct associe l’acide faible et sa base conjuguée.
La demi-neutralisation mélange l’acide faible avec sa base conjuguée, tandis que le mélange direct consomme l’acide avec une base forte.
La demi-neutralisation associe deux acides faibles, tandis que le mélange direct transforme un acide fort en sa base conjuguée.
La demi-neutralisation repose sur la dilution d’un acide faible, tandis que le mélange direct ajoute une base forte jusqu’à l’équivalence.

La demi-neutralisation fait réagir partiellement un acide faible avec une base forte, tandis que le mélange direct associe l’acide faible et sa base conjuguée.

Explication

Lors d’une demi-neutralisation, une base forte transforme une partie de l’acide faible en sa base conjuguée; le mélange direct réunit les deux formes conjuguées déjà disponibles. La dilution seule, contrairement à la demi-neutralisation, n’est pas l’une des méthodes de préparation indiquées.

10. Pour un diacide H2A\mathrm{H_2A}, quelle comparaison entre ses deux constantes d’acidité traduit la difficulté accrue de céder un proton après la première dissociation ?

Ka1>Ka2K_{a1}>K_{a2}, car l’espèce chargée HA−\mathrm{HA^-} cède moins facilement son proton
Ka1>Ka2K_{a1}>K_{a2}, car la première dissociation forme l’espèce neutre HA\mathrm{HA}
Ka1=Ka2K_{a1}=K_{a2}, car les deux protons appartiennent à la même molécule
Ka1<Ka2K_{a1}<K_{a2}, car la charge négative facilite la dissociation suivante

$$K_{a1}>K_{a2}$$, car l’espèce chargée $$\mathrm{HA^-}$$ cède moins facilement son proton

Explication

La première dissociation laisse une espèce chargée négativement, dont il est plus difficile d’arracher un proton, d’où Ka1>Ka2K_{a1}>K_{a2}. L’idée que la charge négative faciliterait la dissociation suivante inverse la difficulté décrite.

11. Pourquoi une réaction acido-basique entre deux couples conjugués implique-t-elle le transfert d’un proton de l’acide vers la base ?

Parce que l’acide cède un proton et que la base de l’autre couple le capte.
Parce que l’acide capte un proton et que la base de l’autre couple le cède.
Parce que l’acide libère des ions HO⁻ et que la base produit des ions H₃O⁺.
Parce que l’acide cède un doublet électronique et que la base le capte.

Parce que l’acide cède un proton et que la base de l’autre couple le capte.

Explication

Dans le modèle de Brønsted–Lowry, l’acide donne un proton et la base l’accepte, ce qui transforme chaque espèce en sa forme conjuguée. Le transfert d’un doublet électronique relève de la définition de Lewis et ne décrit pas directement le critère de Brønsted demandé ici.

Révisez avec les flashcards

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Selon Brønsted–Lowry (1923), que fait un acide ?

Il donne un proton H⁺.

Quelle réaction limitée décrit l’autoprotolyse de l’eau ?

2 H2O⇌H3O++HO−2\,\mathrm{H_2O}\rightleftharpoons\mathrm{H_3O^+}+\mathrm{HO^-}

Quelle valeur prend le produit ionique de l’eau à 25 °C ?

Ke=1,0×10−14K_e=1{,}0\times10^{-14}

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