QCM : Conductance et conductivité des solutions — 11 questions

Questions et réponses du QCM

1. Dans une solution aqueuse soumise à un champ électrique, comment les ions contribuent-ils au passage du courant ?

Les cations se déplacent dans le sens du courant et les anions en sens inverse
Les ions restent immobiles tandis que les électrons transportent le courant
Les cations et les anions se déplacent dans le même sens que le courant
Les cations se déplacent en sens inverse et les anions dans le sens du courant

Les cations se déplacent dans le sens du courant et les anions en sens inverse

Explication

Le courant dans une solution aqueuse résulte du déplacement opposé des ions chargés : les cations vont dans le sens du courant et les anions dans le sens inverse. Confondre le sens de déplacement des deux familles d’ions inverse donc leur comportement respectif.

2. Une portion de solution électrolytique présente une résistance de 5 Ω5\ \Omega et est parcourue par une intensité de 2 A2\ \mathrm{A} ; quelle tension lui est appliquée ?

7 V7\ \mathrm{V}
2,5 V2{,}5\ \mathrm{V}
10 V10\ \mathrm{V}
0,4 V0{,}4\ \mathrm{V}

$$10\ \mathrm{V}$$

Explication

La loi d’Ohm donne U=R×IU = R \times I, donc U=5×2=10 VU = 5 \times 2 = 10\ \mathrm{V}. La valeur 2,5 V2{,}5\ \mathrm{V} correspondrait à une division de la résistance par l’intensité, ce qui ne respecte pas la relation demandée.

3. Si la surface des plaques d’une cellule conductimétrique est multipliée par deux, tandis que leur distance et la constante KK restent inchangées, comment évolue la conductance ?

Elle est divisée par deux
Elle est multipliée par deux
Elle devient quatre fois plus grande
Elle reste inchangée

Elle est multipliée par deux

Explication

La relation G=K×StG = K \times \frac{S}{t} montre que la conductance est proportionnelle à la surface SS lorsque les autres grandeurs restent constantes. Une division par deux concernerait plutôt une augmentation de la distance entre les plaques, toutes choses égales par ailleurs.

4. Quelle description correspond à une cellule conductimétrique ?

Deux plaques métalliques perpendiculaires dont la distance varie pendant la mesure
Une plaque métallique isolée plongée dans la solution pour en mesurer directement la conductance
Une électrode unique entourée d’un isolant qui empêche le contact avec la solution
Deux plaques métalliques parallèles de même surface, séparées par une distance et plongées dans la solution

Deux plaques métalliques parallèles de même surface, séparées par une distance et plongées dans la solution

Explication

Une cellule conductimétrique comporte deux plaques métalliques parallèles de même surface, séparées par une distance donnée et immergées dans la solution électrolytique. Une plaque isolée ne constitue pas la géométrie de cellule décrite, car la mesure concerne la solution située entre deux plaques.

5. Quelle est la définition de la conductance dans une solution électrolytique ?

La conductance est l'inverse de la résistance et s'exprime en siemens (S).
La conductance est la résistance électrique d'une plaque métallique immergée dans une solution.
La conductance est la quantité de courant électrique qui passe à travers une solution par unité de tension.
La conductance est la capacité d'une solution à résister au passage du courant, mesurée en ohms.

La conductance est l'inverse de la résistance et s'exprime en siemens (S).

Explication

La conductance est définie comme l'inverse de la résistance et elle est mesurée en siemens (S). La résistance oppose le passage du courant, tandis que la conductance indique la facilité avec laquelle le courant passe.

6. Selon la loi d’Ohm appliquée à une solution électrolytique, quelle relation relie la tension (U), la résistance (R) et l’intensité (I) ?

U = I - R
U=RIU = \frac{R}{I}
U=IRU = \frac{I}{R}
U=R×IU = R \times I

$$U = R \times I$$

Explication

La loi d’Ohm stipule que la tension est égale au produit de la résistance par l’intensité, soit U=R×IU = R \times I. La réponse qui inverse cette relation est incorrecte.

7. Quel est le rôle principal de la constante de cellule dans une mesure conductimétrique ?

Elle détermine la concentration molaire du soluté dans la solution.
Elle permet de normaliser la conductance en fonction de la géométrie de la cellule.
Elle mesure la capacité de la solution à conduire le courant électrique.
Elle indique la résistance électrique de la solution.

Elle permet de normaliser la conductance en fonction de la géométrie de la cellule.

Explication

La constante de cellule, définie par Kcell=SℓK_{cell} = \frac{S}{\ell}, sert à normaliser la conductance en fonction de la géométrie de la cellule, permettant ainsi de comparer des mesures effectuées avec différentes cellules. Elle n'est pas liée directement à la capacité de conduction ou à la concentration molaire.

8. En quoi la conductivité d’une solution électrolytique est-elle différente de la constante de cellule ?

La conductivité mesure la capacité à conduire le courant, tandis que la constante de cellule est le rapport de la surface des plaques à leur distance.
La conductivité est une grandeur physique liée à la mouvement des ions, alors que la constante de cellule est une propriété géométrique de la cellule.
La conductivité dépend uniquement de la température, alors que la constante de cellule dépend de la nature du soluté.
La conductivité est exprimée en S.m−1S.m^{-1}, alors que la constante de cellule est exprimée en S.

La conductivité est une grandeur physique liée à la mouvement des ions, alors que la constante de cellule est une propriété géométrique de la cellule.

Explication

La conductivité est une propriété intrinsèque de la solution, dépendant de la nature et de la température, tandis que la constante de cellule est une propriété géométrique définie par la surface et la distance entre les plaques. La conductivité concerne la capacité à conduire le courant, alors que la constante de cellule relie cette conductivité à la conductance mesurée.

9. Quelles sont les conséquences de la loi de Kohlrausch sur la conductivité totale d'une solution ionique en fonction des concentrations effectives des ions ?

La conductivité totale est la somme des conductivités molaires ioniques pondérées par leurs concentrations effectives.
La conductivité totale dépend uniquement de la concentration totale en ions, indépendamment de leur nature.
La conductivité totale est proportionnelle au carré de la concentration des ions.
La conductivité totale diminue lorsque la concentration en ions augmente, en raison de la saturation.

La conductivité totale est la somme des conductivités molaires ioniques pondérées par leurs concentrations effectives.

Explication

La loi de Kohlrausch indique que la conductivité molaire totale d'une solution est la somme des contributions de chaque ion, chaque contribution étant le produit de la conductivité molaire ionique par la concentration effective de l'ion. La réponse correcte reflète cette relation, contrairement aux autres qui introduisent des relations incorrectes ou non pertinentes.

10. Comment peut-on appliquer la loi de Kohlrausch pour déterminer la concentration molaire d’un électrolyte à partir de sa conductivité mesurée ?

En utilisant la formule $C_{fille} = C_{mère} \\frac{V_{prélevé}}{V_{total,fille}}$ pour convertir la concentration en volume de dilution.
En utilisant la formule σ=∑iλi×\sigma = \sum_i \lambda_i \times [X_i(aq)]$ pour relier conductivité et concentrations ioniques.
En comparant la conductivité mesurée à une courbe d’étalonnage préalablement tracée pour différentes concentrations.
En mesurant la résistance de la solution et en utilisant la relation $U = R \times I$ pour calculer la conductance.

En utilisant la formule $$\\sigma = \\sum_i \\lambda_i \times$$ [X_i(aq)]$ pour relier conductivité et concentrations ioniques.

Explication

La loi de Kohlrausch relie la conductivité totale à la somme des contributions ioniques, permettant ainsi de calculer la concentration molaire à partir de la conductivité mesurée. La réponse incorrecte utilise des relations de résistance ou de dilution qui ne permettent pas directement de déterminer la concentration à partir de la conductivité.

11. Quelle caractéristique principale de la méthode de dosage conductimétrique par étalonnage permet de déterminer la concentration d’un électrolyte inconnu ?

La proportionnalité entre la conductivité et la concentration de l’électrolyte.
La dépendance de la conductivité à la pH de la solution.
L’invariance de la conductivité lors de la dilution.
La relation entre la conductivité et la température de la solution.

La proportionnalité entre la conductivité et la concentration de l’électrolyte.

Explication

La méthode repose sur la relation de proportionnalité entre la conductivité et la concentration, établie par la courbe d’étalonnage. La conductivité varie linéairement avec la concentration pour des solutions peu concentrées, ce qui permet de déterminer celle d’une solution inconnue.

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Comment se déplacent les ions dans une solution aqueuse sous courant ?

Les cations se déplacent dans le sens du courant et les anions dans le sens inverse.

Quelle est la formule de la loi d’Ohm pour une solution électrolytique ?

U=R×IU = R \times I avec U tension, R résistance, I intensité.

Qu'est-ce qu'une cellule conductimétrique ?

Deux plaques métalliques parallèles de même surface S, distantes de t, dans une solution électrolytique.

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