QCM : Dissolution des solides ioniques (12 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quels ions et quelle variation de température sont associés à la dissolution du sulfate de cuivre anhydre CuSO4\mathrm{CuSO_4} ?

Na+\mathrm{Na^+} et OH−\mathrm{OH^-}, avec une hausse de 50 °C50\,°\mathrm{C}.
NH4+\mathrm{NH_4^+} et Cl−\mathrm{Cl^-}, avec une baisse de 6,3 °C6{,}3\,°\mathrm{C}.
Cu2+\mathrm{Cu^{2+}} et SO42−\mathrm{SO_4^{2-}}, avec une hausse de 30 °C30\,°\mathrm{C}.
Na+\mathrm{Na^+} et Cl−\mathrm{Cl^-}, avec une température presque inchangée.

$$\mathrm{Cu^{2+}}$$ et $$\mathrm{SO_4^{2-}}$$, avec une hausse de $$30\,°\mathrm{C}$$.

Explication

Le sulfate de cuivre anhydre produit les ions Cu2+\mathrm{Cu^{2+}} et SO42−\mathrm{SO_4^{2-}} et élève la température de 30 °C30\,°\mathrm{C}. L'absence de variation notable concerne le chlorure de sodium, pas ce composé.

2. Une dissolution fait passer la température de 18 °C18\,°\mathrm{C} à 25 °C25\,°\mathrm{C}. Quelle est la variation de température Δθ\Delta \theta ?

+43 °C+43\,°\mathrm{C}
−7 °C-7\,°\mathrm{C}
+7 °C+7\,°\mathrm{C}
−43 °C-43\,°\mathrm{C}

$$+7\,°\mathrm{C}$$

Explication

La variation se calcule par Δθ=θf−θi\Delta \theta = \theta_f - \theta_i, donc 25−18=+7 °C25 - 18 = +7\,°\mathrm{C}. Une valeur négative conviendrait à une solution qui se refroidit.

3. De quoi dépend l’effet thermique global observé lors de la dissolution d’un solide ionique ?

De la quantité d’eau présente, indépendamment des énergies liées au cristal et à l’hydratation des ions.
De la charge totale du solide, qui détermine directement si la dissolution chauffe ou refroidit le mélange.
De la polarité de l’eau considérée séparément, sans tenir compte de la rupture du cristal ionique.
De la comparaison entre l’énergie absorbée pour détruire le cristal et l’énergie libérée lors de l’hydratation des ions.

De la comparaison entre l’énergie absorbée pour détruire le cristal et l’énergie libérée lors de l’hydratation des ions.

Explication

L’effet thermique global dépend de l’énergie qui domine entre la destruction du cristal, qui absorbe de l’énergie, et l’hydratation des ions, qui en libère. La polarité de l’eau favorise l’hydratation, mais elle ne suffit pas à déterminer seule le bilan thermique.

4. Quelle combinaison décrit la dissolution de l'hydroxyde de sodium NaOH\mathrm{NaOH} ?

Les ions NH4+\mathrm{NH_4^+} et NO3−\mathrm{NO_3^-} apparaissent avec une baisse de 20 °C20\,°\mathrm{C}.
Les ions NH4+\mathrm{NH_4^+} et Cl−\mathrm{Cl^-} apparaissent avec une baisse de 6,3 °C6{,}3\,°\mathrm{C}.
Les ions Na+\mathrm{Na^+} et OH−\mathrm{OH^-} apparaissent avec une hausse de 50 °C50\,°\mathrm{C}.
Les ions Cu2+\mathrm{Cu^{2+}} et SO42−\mathrm{SO_4^{2-}} apparaissent avec une hausse de 30 °C30\,°\mathrm{C}.

Les ions $$\mathrm{Na^+}$$ et $$\mathrm{OH^-}$$ apparaissent avec une hausse de $$50\,°\mathrm{C}$$.

Explication

La dissolution de NaOH\mathrm{NaOH} forme les ions Na+\mathrm{Na^+} et OH−\mathrm{OH^-} et augmente la température de 50 °C50\,°\mathrm{C}. La baisse de 20 °C20\,°\mathrm{C} est associée au nitrate d'ammonium.

5. Comment qualifie-t-on une dissolution au cours de laquelle la température de la solution diminue ?

Elle est ionisante.
Elle est endothermique.
Elle est athermique.
Elle est exothermique.

Elle est endothermique.

Explication

Une dissolution endothermique s'accompagne d'un refroidissement de la solution. Une dissolution exothermique la réchauffe, tandis qu'une dissolution athermique ne modifie pas sa température.

6. Lorsqu’un solide ionique se dissout dans l’eau, quelle séquence décrit correctement le rôle de l’eau ?

L’eau sépare les ions, puis ses molécules les hydratent en formant de nouvelles liaisons et en libérant de l’énergie.
L’eau transforme les ions en atomes neutres, puis absorbe l’énergie nécessaire à leur regroupement en cristal.
L’eau détruit les molécules des ions, puis répartit leurs électrons afin de produire des molécules polaires.
L’eau rapproche les ions du cristal, puis rompt les liaisons nouvellement formées avec les molécules d’eau.

L’eau sépare les ions, puis ses molécules les hydratent en formant de nouvelles liaisons et en libérant de l’énergie.

Explication

Pendant la dissolution, l’eau polaire hydrate les ions après leur séparation, ce qui crée de nouvelles liaisons et libère de l’énergie. Les ions ne deviennent pas des atomes neutres et l’hydratation ne consiste pas à rompre les nouvelles liaisons formées.

7. Une dissolution provoque une baisse de température de 20 °C20\,°\mathrm{C} et libère les ions NH4+\mathrm{NH_4^+} et NO3−\mathrm{NO_3^-}. Quel soluté a été dissous ?

Le sulfate de cuivre anhydre CuSO4\mathrm{CuSO_4}
Le chlorure d'ammonium NH4Cl\mathrm{NH_4Cl}
L'hydroxyde de sodium NaOH\mathrm{NaOH}
Le nitrate d'ammonium NH4NO3\mathrm{NH_4NO_3}

Le nitrate d'ammonium $$\mathrm{NH_4NO_3}$$

Explication

Le nitrate d'ammonium se dissout en formant NH4+\mathrm{NH_4^+} et NO3−\mathrm{NO_3^-}, avec une baisse de température de 20 °C20\,°\mathrm{C}. Le chlorure d'ammonium produit un ion chlorure et entraîne une baisse moins importante.

8. Que désigne l’hydratation d’un ion dissous dans l’eau ?

La répartition uniforme des électrons de l’eau autour de toutes ses molécules.
La rupture des liaisons qui maintiennent les ions dans le cristal solide.
La formation de nouvelles liaisons entre les molécules d’eau et l’ion dissous.
La transformation de l’ion dissous en une molécule d’eau électriquement neutre.

La formation de nouvelles liaisons entre les molécules d’eau et l’ion dissous.

Explication

L’hydratation correspond à la formation de nouvelles liaisons entre les molécules d’eau et les ions séparés. La rupture des liaisons du cristal constitue une étape distincte de la dissolution, et non la définition de l’hydratation.

9. Quelle observation caractérise la dissolution du chlorure d'ammonium NH4Cl\mathrm{NH_4Cl} dans l'eau ?

Elle forme Cu2+\mathrm{Cu^{2+}} et SO42−\mathrm{SO_4^{2-}} avec une hausse de 30 °C30\,°\mathrm{C}.
Elle forme Na+\mathrm{Na^+} et OH−\mathrm{OH^-} avec une hausse de 50 °C50\,°\mathrm{C}.
Elle forme NH4+\mathrm{NH_4^+} et NO3−\mathrm{NO_3^-} avec une baisse de 20 °C20\,°\mathrm{C}.
Elle forme NH4+\mathrm{NH_4^+} et Cl−\mathrm{Cl^-} avec une baisse de 6,3 °C6{,}3\,°\mathrm{C}.

Elle forme $$\mathrm{NH_4^+}$$ et $$\mathrm{Cl^-}$$ avec une baisse de $$6{,}3\,°\mathrm{C}$$.

Explication

Le chlorure d'ammonium se dissocie en ions NH4+\mathrm{NH_4^+} et Cl−\mathrm{Cl^-} et refroidit la solution de 6,3 °C6{,}3\,°\mathrm{C}. La hausse de 50 °C50\,°\mathrm{C} correspond à la dissolution de l'hydroxyde de sodium.

10. Pourquoi l’eau est-elle considérée comme une molécule polaire ?

Ses charges électriques sont réparties de manière dissymétrique, car l’oxygène est plus électronégatif que l’hydrogène.
Ses charges électriques sont réparties de manière symétrique, car l’oxygène et l’hydrogène attirent autant les électrons.
Elle forme des ions lorsqu’elle se dissout, ce qui crée une dissymétrie entre ses atomes.
Elle possède une charge électrique globale négative, produite par un excès d’électrons autour de l’hydrogène.

Ses charges électriques sont réparties de manière dissymétrique, car l’oxygène est plus électronégatif que l’hydrogène.

Explication

L’eau est polaire parce que l’oxygène attire davantage les électrons que l’hydrogène, ce qui dissymétrise la répartition des charges. Une molécule polaire n’est pas définie par une charge globale négative, mais par cette répartition dissymétrique.

11. Pourquoi la rupture des liens dans un cristal ionique intervient-elle dans le bilan énergétique de la dissolution ?

Elle libère de l'énergie en rapprochant les ions séparés.
Elle absorbe de l'énergie nécessaire pour séparer les ions.
Elle transforme directement les ions en molécules neutres.
Elle annule l'énergie produite par la dissolution du solvant.

Elle absorbe de l'énergie nécessaire pour séparer les ions.

Explication

Séparer les ions du cristal exige un apport d'énergie, car il faut rompre les interactions qui les maintiennent ensemble. La formation de liaisons lors de l'hydratation constitue un phénomène énergétique différent.

12. Que se produit-il lors de la première étape de la dissolution d'un cristal ionique ?

La température de la solution devient nécessairement constante.
Les ions s'assemblent pour reconstruire un cristal plus compact.
Les molécules d'eau se transforment en ions du soluté.
Le cristal est détruit par rupture des liens entre ses ions.

Le cristal est détruit par rupture des liens entre ses ions.

Explication

La dissolution commence par la destruction du cristal ionique, c'est-à-dire par la rupture des liens entre les ions. Cette rupture absorbe de l'énergie, contrairement à la formation de nouvelles liaisons lors de l'hydratation.

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Quelle formule exprime la variation de température lors d'une dissolution ?

Δθ=θf−θi\Delta \theta = \theta_f - \theta_i

Qu'indique une dissolution exothermique sur la température de la solution ?

La solution se réchauffe.

Comment qualifie-t-on une dissolution si la température de la solution ne change pas ?

Elle est athermique.

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