QCM : Conductivité et loi de Kohlrausch (8 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle grandeur la conductivité d’une solution, notée σ, caractérise-t-elle ?

La capacité de la solution à conduire le courant
La capacité de la solution à isoler le courant
La quantité de matière dissoute dans la solution
La concentration totale des ions dans la solution

La capacité de la solution à conduire le courant

Explication

La conductivité mesure la capacité d’une solution à conduire le courant. La quantité de matière et la concentration sont d’autres grandeurs, tandis que l’isolation électrique correspond à l’idée inverse.

2. Pour une solution de AgClAgCl de concentration 2,5×10−2 mol⋅L−12{,}5\times10^{-2}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}, on utilise λAg+=6,19 mS⋅m2⋅mol−1\lambda_{Ag^+}=6{,}19\ \mathrm{mS\cdot m^2\cdot mol^{-1}} et λCl−=7,6 mS⋅m2⋅mol−1\lambda_{Cl^-}=7{,}6\ \mathrm{mS\cdot m^2\cdot mol^{-1}}. Quelle conductivité obtient-on en appliquant la loi de Kohlrausch ?

3,4×102 S⋅m−13{,}4\times10^{2}\ \mathrm{S\cdot m^{-1}}
1,9×10−1 S⋅m−11{,}9\times10^{-1}\ \mathrm{S\cdot m^{-1}}
3,4×10−4 S⋅m−13{,}4\times10^{-4}\ \mathrm{S\cdot m^{-1}}
3,4×10−1 S⋅m−13{,}4\times10^{-1}\ \mathrm{S\cdot m^{-1}}

$$3{,}4\times10^{-1}\ \mathrm{S\cdot m^{-1}}$$

Explication

La concentration vaut 25 mol⋅m−325\ \mathrm{mol\cdot m^{-3}} pour chacun des ions, et les conductivités molaires valent 6,19×10−36{,}19\times10^{-3} et 7,6×10−3 S⋅m2⋅mol−17{,}6\times10^{-3}\ \mathrm{S\cdot m^2\cdot mol^{-1}}. Ainsi, σ=25(6,19+7,6)×10−3≈3,4×10−1 S⋅m−1\sigma=25(6{,}19+7{,}6)\times10^{-3}\approx3{,}4\times10^{-1}\ \mathrm{S\cdot m^{-1}} ; les autres résultats traduisent une erreur d’unité ou l’omission d’une contribution.

3. Une concentration est fournie sous la forme 2,5×10−2 mol⋅L−12{,}5\times10^{-2}\ \text{mol·L}^{-1}. Quelle valeur faut-il utiliser pour CC dans la relation σ=kC\sigma=kC lorsque les unités sont celles de cette relation ?

25 mol⋅m−325\ \text{mol·m}^{-3}
0,025 mol⋅m−30{,}025\ \text{mol·m}^{-3}
2,5 mol⋅m−32{,}5\ \text{mol·m}^{-3}
250 mol⋅m−3250\ \text{mol·m}^{-3}

$$25\ \text{mol·m}^{-3}$$

Explication

La relation utilise CC en mol⋅m−3\text{mol·m}^{-3} ; il faut donc multiplier la valeur en mol⋅L−1\text{mol·L}^{-1} par 1000, ce qui donne 25 mol⋅m−325\ \text{mol·m}^{-3}. La valeur 0,025 omet la conversion, tandis que 2,5 et 250 résultent de facteurs de conversion incorrects.

4. Une solution suffisamment diluée contient les ions A+A^+ et B2−B^{2-}. Quelle expression permet de calculer sa conductivité à partir de leurs concentrations ?

σ=λA+[A+]−λB2−[B2−]\sigma=\lambda_{A^+}[A^+]-\lambda_{B^{2-}}[B^{2-}]
σ=λA+[A+]+λB2−[B2−]\sigma=\lambda_{A^+}[A^+]+\lambda_{B^{2-}}[B^{2-}]
σ=λA+λB2−([A+]+[B2−])\sigma=\lambda_{A^+}\lambda_{B^{2-}}([A^+]+[B^{2-}])
σ=[A+]+[B2−]\sigma=[A^+]+[B^{2-}]

$$\sigma=\lambda_{A^+}[A^+]+\lambda_{B^{2-}}[B^{2-}]$$

Explication

La loi de Kohlrausch additionne les contributions de chaque ion, chacune étant le produit de sa conductivité molaire ionique par sa concentration. Omettre les conductivités molaires, les multiplier entre elles ou soustraire une contribution ne respecte pas cette loi.

5. On compare une solution de chlorure de sodium et une solution de sucre dans l’eau. Laquelle conduit le courant d’après la présence d’ions ?

La solution de sucre dans l’eau
Les deux solutions, car elles contiennent un soluté
La solution de chlorure de sodium
L’eau pure utilisée pour préparer les solutions

La solution de chlorure de sodium

Explication

Une solution contenant des ions conduit le courant, comme une solution de chlorure de sodium. Le sucre dissous ne suffit pas à établir la présence d’ions, et la seule présence d’un soluté ne garantit pas la conduction ionique.

6. Pour une solution ionique suffisamment diluée, on sait que le coefficient de proportionnalité vaut k=0,08 S⋅m2⋅mol−1k=0{,}08\ \text{S·m}^2\text{·mol}^{-1} et que C=3 mol⋅m−3C=3\ \text{mol·m}^{-3}. Quelle conductivité obtient-on avec la relation entre conductivité et concentration ?

3,08 S⋅m−13{,}08\ \text{S·m}^{-1}
0,0375 S⋅m−10{,}0375\ \text{S·m}^{-1}
0,24 S⋅m−10{,}24\ \text{S·m}^{-1}
0,08 S⋅m−10{,}08\ \text{S·m}^{-1}

$$0{,}24\ \text{S·m}^{-1}$$

Explication

La relation est σ=kC\sigma=kC, donc σ=0,08×3=0,24 S⋅m−1\sigma=0{,}08\times3=0{,}24\ \text{S·m}^{-1}. La valeur 0,03750{,}0375 vient de l’inversion, 0,080{,}08 omet le facteur C et 3,083{,}08 additionne k et C.

7. On représente la conductivité σ\sigma en fonction de la concentration CC pour une solution où la proportionnalité entre ces grandeurs est vérifiée. Quelle forme doit avoir le graphique ?

Une courbe décroissante passant par l’origine
Une droite passant par l’origine
Une droite ne passant pas par l’origine
Une courbe croissante non linéaire

Une droite passant par l’origine

Explication

Puisque σ\sigma est proportionnelle à CC, sa représentation en fonction de CC est une droite passant par l’origine. Une ordonnée à l’origine non nulle correspond à une relation affine, tandis qu’une décroissance ou une courbe non linéaire ne traduit pas cette proportionnalité.

8. Une solution à 14 mol⋅m−314\ \text{mol·m}^{-3} doit être étudiée par conductimétrie. Quelle démarche convient avant de mesurer sa conductivité ?

La diluer pour ramener sa concentration sous le seuil applicable
La mesurer telle quelle en appliquant la loi de Kohlrausch
La concentrer davantage pour renforcer le signal mesuré
La refroidir pour rendre la loi valable à cette concentration

La diluer pour ramener sa concentration sous le seuil applicable

Explication

Au-delà de 10 mol⋅m−310\ \text{mol·m}^{-3}, la loi de Kohlrausch n’est plus valable ; une solution concentrée doit donc être diluée avant l’étude conductimétrique. La mesurer telle quelle applique la loi hors de son domaine, et la concentrer davantage aggrave ce problème.

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Mémorisez les réponses avec 19 flashcards sur Conductivité et loi de Kohlrausch.

Que mesure la conductivité d’une solution ?

Sa capacité à conduire le courant.

Quelle unité exprime la conductivité d’une solution ?

Le siemens par mètre (S·m⁻¹).

Quelle expression donne la loi de Kohlrausch pour une solution suffisamment diluée ?

σ=∑i=1nλi[Xi]\sigma=\sum_{i=1}^{n}\lambda_i[X_i]

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