QCM : Composition chimique des solutions (9 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Une solution contient 3,6 g3{,}6\,\text{g} de soluté dans un volume final de 0,8 L0{,}8\,\text{L}. Quelle est sa concentration massique ?

4,5 g⋅L−14{,}5\,\text{g·L}^{-1}
2,8 g⋅L−12{,}8\,\text{g·L}^{-1}
0,22 g⋅L−10{,}22\,\text{g·L}^{-1}
4,5 mol⋅L−14{,}5\,\text{mol·L}^{-1}

$$4{,}5\,\text{g·L}^{-1}$$

Explication

La concentration massique est la masse de soluté divisée par le volume de solution : 3,6/0,8=4,5 g⋅L−13{,}6/0{,}8=4{,}5\,\text{g·L}^{-1}. La valeur en mol·L⁻¹ confond concentration massique et molaire, tandis que les autres valeurs résultent d’une multiplication ou d’un quotient inversé.

2. Une solution a une concentration molaire de 0,20 mol⋅L−10{,}20\,\text{mol·L}^{-1} et le soluté une masse molaire de 50 g⋅mol−150\,\text{g·mol}^{-1}. Quelle est la concentration massique ?

0,20 g⋅L−10{,}20\,\text{g·L}^{-1}
0,004 g⋅L−10{,}004\,\text{g·L}^{-1}
50,2 g⋅L−150{,}2\,\text{g·L}^{-1}
10 g⋅L−110\,\text{g·L}^{-1}

$$10\,\text{g·L}^{-1}$$

Explication

La relation est t(A)=C(A)×M(A)t(A)=C(A)\times M(A), donc 0,20×50=10 g⋅L−10{,}20\times50=10\,\text{g·L}^{-1}. La petite valeur vient d’une division par la masse molaire, la somme additionne des grandeurs qui ne se combinent pas ainsi, et 0,20 reprend la concentration molaire.

3. Pour préparer par dissolution 0,30 L0{,}30\,\text{L} d’une solution de concentration massique 8,0 g⋅L−18{,}0\,\text{g·L}^{-1}, quelle masse de soluté faut-il peser ?

8,0 g8{,}0\,\text{g}
2,4 g2{,}4\,\text{g}
2,4 mol2{,}4\,\text{mol}
26,7 g26{,}7\,\text{g}

$$2{,}4\,\text{g}$$

Explication

La masse à peser se calcule par m(A)=t(A)×Vsolm(A)=t(A)\times V_{sol}, soit 8,0×0,30=2,4 g8{,}0\times0{,}30=2{,}4\,\text{g}. La division inverse la relation, 8,0 ignore le volume et l’unité en mol ne correspond pas à une masse.

4. On prélève 25 mL25\,\text{mL} d’une solution mère à 0,40 mol⋅L−10{,}40\,\text{mol·L}^{-1}, puis on dilue jusqu’à un volume final de 100 mL100\,\text{mL}. Quelle est la concentration de la solution fille ?

0,40 mol⋅L−10{,}40\,\text{mol·L}^{-1}
0,30 mol⋅L−10{,}30\,\text{mol·L}^{-1}
0,10 mol⋅L−10{,}10\,\text{mol·L}^{-1}
1,6 mol⋅L−11{,}6\,\text{mol·L}^{-1}

$$0{,}10\,\text{mol·L}^{-1}$$

Explication

La quantité de matière se conserve pendant la dilution : CmeˋreVmeˋre=CfilleVfilleC_{mère}V_{mère}=C_{fille}V_{fille}, donc Cfille=0,40×25/100=0,10 mol⋅L−1C_{fille}=0{,}40\times25/100=0{,}10\,\text{mol·L}^{-1}. La valeur 1,6 inverse le rapport des volumes, 0,40 ignore la dilution et 0,30 provient d’une soustraction sans fondement.

5. Que représente le spectre d’absorption d’une solution ?

La longueur d’onde transmise par la solution en fonction de son épaisseur
La couleur observée de la solution en fonction de la quantité de soluté dissoute
L’absorbance de la solution en fonction de la longueur d’onde de la lumière qui la traverse
La concentration de la solution en fonction de la quantité de lumière transmise

L’absorbance de la solution en fonction de la longueur d’onde de la lumière qui la traverse

Explication

Le spectre d’absorption est le graphique de l’absorbance en fonction de la longueur d’onde. La couleur observée ne constitue pas l’axe caractéristique de ce graphique.

6. Pour la solution de diiode étudiée, en dessous de quelle concentration la courbe suit-elle la loi de Beer-Lambert ?

Environ 3,8 mmol⋅L−13{,}8\,\text{mmol·L}^{-1}
Environ 2,8 mmol⋅L−12{,}8\,\text{mmol·L}^{-1}
Environ 4,8 mmol⋅L−14{,}8\,\text{mmol·L}^{-1}
Environ 1,8 mmol⋅L−11{,}8\,\text{mmol·L}^{-1}

Environ $$2{,}8\,\text{mmol·L}^{-1}$$

Explication

Pour la solution de diiode considérée, l’absorbance est proportionnelle à la concentration pour des concentrations inférieures à environ 2,8 mmol⋅L−12{,}8\,\text{mmol·L}^{-1}. Une valeur supérieure, comme 3,8 mmol⋅L−13{,}8\,\text{mmol·L}^{-1}, dépasse le domaine indiqué comme linéaire.

7. Quel est l’objectif d’une droite d’étalonnage spectrophotométrique lorsqu’on analyse une solution inconnue ?

Vérifier que la solution inconnue absorbe toutes les radiations visibles.
Identifier l’espèce dissoute à partir de sa longueur d’onde de couleur observée.
Déterminer la masse de soluté à peser pour préparer une solution étalon.
Déduire la concentration de la solution inconnue à partir de son absorbance mesurée.

Déduire la concentration de la solution inconnue à partir de son absorbance mesurée.

Explication

La droite reliant l’absorbance à la concentration des étalons permet de déterminer graphiquement la concentration correspondant à l’absorbance de l’échantillon inconnu. Elle ne sert pas à calculer directement la masse nécessaire à la préparation d’un étalon.

8. En quoi la concentration massique et la concentration molaire d’une espèce dissoute se distinguent-elles ?

La première rapporte la masse de soluté au volume de solution, tandis que la seconde rapporte sa quantité de matière à ce volume.
La première rapporte la quantité de matière au volume de solution, tandis que la seconde rapporte sa masse à ce volume.
La première rapporte la masse de soluté à la masse de solvant, tandis que la seconde rapporte sa quantité de matière à la masse de solution.
La première rapporte le volume de soluté au volume de solution, tandis que la seconde rapporte sa masse à la quantité de matière.

La première rapporte la masse de soluté au volume de solution, tandis que la seconde rapporte sa quantité de matière à ce volume.

Explication

La concentration massique se définit à partir de la masse de soluté par volume de solution, alors que la concentration molaire utilise la quantité de matière par volume de solution. La deuxième réponse proposée inverse ces deux définitions.

9. Lors de la préparation d’une solution par dissolution, quelle conséquence a l’ajout d’un volume final plus grand si la masse de soluté reste inchangée ?

La concentration massique diminue, car la même masse est répartie dans un volume supérieur.
La concentration molaire augmente, car l’ajout d’eau accroît la quantité de soluté.
La concentration massique augmente, car le soluté occupe un volume supérieur.
La concentration massique reste identique, car la masse de soluté ne change pas.

La concentration massique diminue, car la même masse est répartie dans un volume supérieur.

Explication

La concentration massique est le quotient de la masse de soluté par le volume de solution : accroître ce volume sans modifier la masse réduit donc la concentration. À l’inverse, la masse constante n’implique pas une concentration constante lorsque le volume change.

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Comment relier la concentration massique et la concentration molaire avec la masse molaire ?

t(A)=C(A)×M(A)t(A)=C(A)\times M(A)

Quelle relation donne la masse de soluté nécessaire à une dissolution selon la concentration massique ?

m(A)=t(A)×Vsolm(A)=t(A)\times V_{sol}

Quelle relation lie les concentrations et volumes de solution mère et fille lors d’une dilution ?

C(A)meˋreVmeˋre=C(A)filleVfilleC(A)_{mère}V_{mère}=C(A)_{fille}V_{fille}

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