QCM : Analyse physique des systèmes chimiques — 17 questions

Question 1

1. Que permettent de déterminer les méthodes physiques d’analyse à partir d’un échantillon ?

Son volume et sa pression interne

Sa masse et toujours sa température

Sa couleur et sa densité uniquement

Sa nature et parfois sa concentration

Explication

Ces méthodes exploitent les propriétés physiques de l’échantillon pour déterminer sa nature et, dans certains cas, sa concentration. La masse, le volume ou la couleur ne constituent pas leur objectif général défini ici.

Answer

Sa nature et parfois sa concentration

Question 2

2. Quelle information le pH fournit-il principalement lors de l’analyse d’un composé ?

La concentration de toutes les espèces chimiques

Le caractère acide ou basique du composé

La nature du solvant utilisé pour l’analyse

La masse molaire de l’espèce dissoute

Explication

La valeur du pH permet de déterminer si un composé est acide ou basique. Elle ne donne pas directement la concentration de toutes les espèces chimiques, car cette détermination dépend de la méthode employée.

Answer

Le caractère acide ou basique du composé

Question 3

3. Quelle grandeur est représentée en fonction de la longueur d’onde dans un spectre UV-visible ?

L’absorbance de l’espèce chimique

La transmittance en fonction du nombre d’onde

La conductance de la solution analysée

La résistance électrique de l’échantillon

Explication

Un spectre UV-visible représente l’absorbance en fonction de la longueur d’onde, exprimée en nanomètres. La transmittance en fonction du nombre d’onde caractérise plutôt la représentation infrarouge.

Answer

L’absorbance de l’espèce chimique

Question 4

4. Pourquoi une solution d’acide salicylique dans le méthanol n’est-elle pas colorée malgré ses absorptions à 236 nm et 310 nm ?

Parce que ses absorptions se situent dans l’ultraviolet

Parce que ses absorptions se situent dans le visible

Parce que le méthanol supprime toute absorption

Parce qu’elle absorbe toutes les longueurs d’onde

Explication

Les maxima à 236 nm et 310 nm appartiennent à l’ultraviolet, tandis que le visible s’étend approximativement de 400 nm à 800 nm. Une absorption dans l’ultraviolet ne rend donc pas directement la solution colorée.

Answer

Parce que ses absorptions se situent dans l’ultraviolet

Question 5

5. Quelle grandeur caractérise l’axe horizontal d’un spectre infrarouge ?

Le nombre d’onde σ, exprimé en cm⁻¹

La transmittance, exprimée en mètres

La longueur d’onde, exprimée en nanomètres

L’absorbance, exprimée en pourcentage

Explication

Un spectre infrarouge représente la transmittance en fonction du nombre d’onde σ, qui est l’inverse de la longueur d’onde et s’exprime en cm⁻¹. La longueur d’onde en nanomètres est utilisée pour le spectre UV-visible.

Answer

Le nombre d’onde σ, exprimé en cm⁻¹

Question 6

6. Quelle démarche permet d’identifier une molécule à partir de son spectre infrarouge ?

Mesurer la couleur, calculer le pH, puis comparer les masses molaires

Relever la conductance, déterminer la température, puis chercher les ions

Repérer les bandes, attribuer les groupes, puis vérifier la formule

Observer le solvant, estimer le volume, puis déduire la pression

Explication

L’identification infrarouge consiste à relier les nombres d’onde des bandes aux liaisons et aux groupes caractéristiques, puis à vérifier leur présence dans la formule. Les autres démarches utilisent des grandeurs qui ne constituent pas la procédure d’identification décrite.

Answer

Repérer les bandes, attribuer les groupes, puis vérifier la formule

Question 7

7. Quelle relation exprime la conductance G d’une cellule de conductimétrie ?

G = u i R

G = \frac{1}{R} = \frac{i}{u}

G = R = \frac{u}{i}

G = \frac{R}{i u}

Explication

La conductance est l’inverse de la résistance et peut aussi s’écrire comme le rapport de l’intensité à la tension. La relation $R = \frac{u}{i}$ correspond à la résistance selon la loi d’Ohm, et non à la conductance.

Answer

$$G = \frac{1}{R} = \frac{i}{u}$$

Question 8

8. Quels paramètres peuvent modifier la conductance mesurée par une cellule de conductimétrie ?

La longueur d’onde utilisée, l’absorbance et la teinte de la solution

Le volume du récipient, sa forme, sa hauteur et sa transparence

L’aire des électrodes, leur distance, la température et les ions

La couleur des électrodes, leur masse, la pression et le solvant

Explication

La conductance dépend de la géométrie des électrodes, de la température et de la concentration ainsi que de la nature des ions. Les autres paramètres proposés ne regroupent pas les facteurs physiques et chimiques indiqués.

Answer

L’aire des électrodes, leur distance, la température et les ions

Question 9

9. Une cellule possède une conductivité $\sigma$ , une aire d’électrodes $S$ et une distance $l$ entre celles-ci. Quelle expression donne sa conductance ?

G = \frac{\sigma l}{S}

G = \sigma \frac{S}{l}

G = \frac{S}{\sigma l}

G = \sigma \frac{l}{S}

Explication

La conductance est liée à la conductivité par $G = \sigma \frac{S}{l}$ : elle augmente avec l’aire des électrodes et diminue lorsque leur distance augmente. L’expression $\sigma \frac{l}{S}$ correspond à la conductivité isolée à partir de cette relation.

Answer

$$G = \sigma \frac{S}{l}$$

Question 10

10. Quelle unité convient à la conductivité $\sigma$ lorsque $G$ est en siemens, $l$ en mètres et $S$ en mètres carrés ?

Le mètre par siemens,

\mathrm{m\,S^{-1}}

Le siemens par mètre carré,

\mathrm{S\,m^{-2}}

Le siemens par mètre,

\mathrm{S\,m^{-1}}

Le siemens mètre,

\mathrm{S\,m}

Explication

La relation $\sigma = G \frac{l}{S}$ donne l’unité $\mathrm{S\,m^{-1}}$ puisque les mètres se simplifient selon $\mathrm{m}/\mathrm{m^2}$ . Les autres unités ne correspondent pas à la combinaison dimensionnelle de la conductivité.

Answer

Le siemens par mètre, $$\mathrm{S\,m^{-1}}$$

Question 11

11. Quelle expression donne la conductivité d’une solution selon la loi de Kohlrausch ?

\sigma = \sum_i \lambda_{X_i}[X_i]

G = \sum_i [X_i]/\lambda_{X_i}

G = \sum_i \lambda_{X_i}[X_i]

\sigma = \sum_i [X_i]/\lambda_{X_i}

Explication

La loi de Kohlrausch additionne les contributions de chaque ion, obtenues par le produit de sa conductivité molaire ionique et de sa concentration. La conductance $G$ n’est pas cette somme, car elle dépend aussi de la géométrie de la cellule.

Answer

$$\sigma = \sum_i \lambda_{X_i}[X_i]$$

Question 12

12. Dans quelle gamme de concentrations la loi de Kohlrausch peut-elle être appliquée ?

Pour des concentrations comprises entre

0{,}1

et

1{,}0\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}

Pour des concentrations supérieures à

1{,}0\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}

Pour des concentrations proches de la solubilité maximale du soluté

Pour des concentrations inférieures à

1{,}0 \times 10^{-2}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}

Explication

La loi de Kohlrausch est valable aux faibles concentrations, inférieures à $1{,}0 \times 10^{-2}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$ , soit $10\ \mathrm{mol\cdot m^{-3}}$ . L’extrapoler à des solutions très concentrées sort de son domaine de validité.

Answer

Pour des concentrations inférieures à $$1{,}0 \times 10^{-2}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$$

Question 13

13. Comment relier la conductivité d’une solution à la concentration du soluté dissous ?

Exprimer les concentrations ioniques avec l’équation de dissolution, puis appliquer la loi de Kohlrausch

Mesurer la conductance, puis la diviser par la concentration initiale du soluté

Utiliser directement la concentration du soluté dans la loi sans tenir compte des ions formés

Déterminer la masse molaire du soluté, puis convertir la conductivité en concentration

Explication

La dissolution indique les proportions entre le soluté et les ions présents, ce qui permet d’exprimer les concentrations ioniques en fonction de la concentration recherchée. Ces concentrations sont ensuite introduites dans la loi de Kohlrausch.

Answer

Exprimer les concentrations ioniques avec l’équation de dissolution, puis appliquer la loi de Kohlrausch

Question 14

14. Quelle succession d’étapes caractérise un dosage par étalonnage ?

Diluer l’inconnue, mesurer son pH, puis calculer sa concentration avec sa masse molaire

Mesurer directement l’inconnue, choisir une valeur théorique, puis vérifier l’écart obtenu

Préparer des étalons, mesurer une grandeur, tracer la courbe, puis déterminer la concentration inconnue

Ajouter progressivement un réactif, repérer l’équivalence, puis exploiter le volume versé

Explication

Le dosage par étalonnage relie une grandeur mesurée à des concentrations connues grâce à une courbe d’étalonnage, puis permet d’exploiter la mesure de l’inconnue. Le repérage d’une équivalence correspond plutôt à un dosage par titrage.

Answer

Préparer des étalons, mesurer une grandeur, tracer la courbe, puis déterminer la concentration inconnue

Question 15

15. Quelle relation décrit l’absorbance d’une solution contenant un seul soluté absorbant ?

A_\lambda = l/(\varepsilon c)

A_\lambda = \varepsilon/(l c)

A_\lambda = c/(\varepsilon l)

A_\lambda = \varepsilon l c

Explication

La loi de Beer-Lambert établit que l’absorbance est le produit du coefficient d’extinction molaire, de l’épaisseur traversée et de la concentration. La conductance concerne une mesure électrique d’une solution électrolytique et ne remplace pas l’absorbance dans cette relation.

Answer

$$A_\lambda = \varepsilon l c$$

Question 16

16. Dans quel domaine de concentration la loi de Beer-Lambert est-elle généralement valable ?

Pour des concentrations comprises entre

10

et

100\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}

Pour des concentrations fixées par la longueur d’onde utilisée

Pour des concentrations supérieures à

1{,}0\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}

Pour des concentrations inférieures à

0{,}1\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}

Explication

La loi de Beer-Lambert est généralement applicable aux solutions peu concentrées, avec une concentration inférieure à $0{,}1\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$ . Une solution très concentrée peut s’écarter de cette relation linéaire.

Answer

Pour des concentrations inférieures à $$0{,}1\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$$

Question 17

17. Quelle démarche permet de déterminer la concentration inconnue lors d’un dosage spectrophotométrique ?

Déterminer la conductance des étalons, tracer une droite, puis appliquer sa pente à l’absorbance inconnue

Mesurer chaque étalon à une longueur d’onde différente, puis retenir la plus faible absorbance obtenue

Mesurer l’inconnue avant les étalons, puis fixer la longueur d’onde à partir de sa concentration supposée

Choisir le maximum d’absorption, mesurer les étalons à cette longueur d’onde, tracer la droite, puis lire l’inconnue

Explication

Le maximum d’absorption fournit la longueur d’onde de travail, à laquelle les absorbances des étalons servent à construire la droite d’étalonnage. L’absorbance de l’inconnue est ensuite reportée sur cette droite pour obtenir sa concentration.

Answer

Choisir le maximum d’absorption, mesurer les étalons à cette longueur d’onde, tracer la droite, puis lire l’inconnue

QCM : Analyse physique des systèmes chimiques — 17 questions

Questions et réponses du QCM

1. Que permettent de déterminer les méthodes physiques d’analyse à partir d’un échantillon ?

2. Quelle information le pH fournit-il principalement lors de l’analyse d’un composé ?

3. Quelle grandeur est représentée en fonction de la longueur d’onde dans un spectre UV-visible ?

4. Pourquoi une solution d’acide salicylique dans le méthanol n’est-elle pas colorée malgré ses absorptions à 236 nm et 310 nm ?

5. Quelle grandeur caractérise l’axe horizontal d’un spectre infrarouge ?

6. Quelle démarche permet d’identifier une molécule à partir de son spectre infrarouge ?

7. Quelle relation exprime la conductance G d’une cellule de conductimétrie ?

8. Quels paramètres peuvent modifier la conductance mesurée par une cellule de conductimétrie ?

9. Une cellule possède une conductivité $\sigma$ , une aire d’électrodes $S$ et une distance $l$ entre celles-ci. Quelle expression donne sa conductance ?

10. Quelle unité convient à la conductivité $\sigma$ lorsque $G$ est en siemens, $l$ en mètres et $S$ en mètres carrés ?

11. Quelle expression donne la conductivité d’une solution selon la loi de Kohlrausch ?

12. Dans quelle gamme de concentrations la loi de Kohlrausch peut-elle être appliquée ?

13. Comment relier la conductivité d’une solution à la concentration du soluté dissous ?

14. Quelle succession d’étapes caractérise un dosage par étalonnage ?

15. Quelle relation décrit l’absorbance d’une solution contenant un seul soluté absorbant ?

16. Dans quel domaine de concentration la loi de Beer-Lambert est-elle généralement valable ?

17. Quelle démarche permet de déterminer la concentration inconnue lors d’un dosage spectrophotométrique ?

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Questions et réponses du QCM

1. Que permettent de déterminer les méthodes physiques d’analyse à partir d’un échantillon ?

2. Quelle information le pH fournit-il principalement lors de l’analyse d’un composé ?

3. Quelle grandeur est représentée en fonction de la longueur d’onde dans un spectre UV-visible ?

4. Pourquoi une solution d’acide salicylique dans le méthanol n’est-elle pas colorée malgré ses absorptions à 236 nm et 310 nm ?

5. Quelle grandeur caractérise l’axe horizontal d’un spectre infrarouge ?

6. Quelle démarche permet d’identifier une molécule à partir de son spectre infrarouge ?

7. Quelle relation exprime la conductance G d’une cellule de conductimétrie ?

8. Quels paramètres peuvent modifier la conductance mesurée par une cellule de conductimétrie ?

9. Une cellule possède une conductivité σ\sigmaσ, une aire d’électrodes SSS et une distance lll entre celles-ci. Quelle expression donne sa conductance ?

10. Quelle unité convient à la conductivité σ\sigmaσ lorsque GGG est en siemens, lll en mètres et SSS en mètres carrés ?

11. Quelle expression donne la conductivité d’une solution selon la loi de Kohlrausch ?

12. Dans quelle gamme de concentrations la loi de Kohlrausch peut-elle être appliquée ?

13. Comment relier la conductivité d’une solution à la concentration du soluté dissous ?

14. Quelle succession d’étapes caractérise un dosage par étalonnage ?

15. Quelle relation décrit l’absorbance d’une solution contenant un seul soluté absorbant ?

16. Dans quel domaine de concentration la loi de Beer-Lambert est-elle généralement valable ?

17. Quelle démarche permet de déterminer la concentration inconnue lors d’un dosage spectrophotométrique ?

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9. Une cellule possède une conductivité $\sigma$ , une aire d’électrodes $S$ et une distance $l$ entre celles-ci. Quelle expression donne sa conductance ?

10. Quelle unité convient à la conductivité $\sigma$ lorsque $G$ est en siemens, $l$ en mètres et $S$ en mètres carrés ?