QCM : Eau et solutions — 32 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle structure décrit correctement l’organisation de la matière ?

Des molécules constituées d’atomes, eux-mêmes formés d’un noyau et d’électrons
Des noyaux constitués d’électrons, eux-mêmes assemblés en molécules
Des atomes constitués de molécules, elles-mêmes formées d’électrons et de noyaux
Des électrons constitués de noyaux, eux-mêmes regroupés en atomes

Des molécules constituées d’atomes, eux-mêmes formés d’un noyau et d’électrons

Explication

La matière est organisée en molécules formées d’atomes, et chaque atome comprend un noyau entouré d’électrons. L’idée inverse, selon laquelle les atomes seraient constitués de molécules, renverse les niveaux d’organisation.

2. Un atome possède 11 protons et 12 neutrons. Quelles sont les valeurs de son numéro atomique ZZ et de son nombre de nucléons AA ?

Z=11Z=11 et A=12A=12
Z=11Z=11 et A=23A=23
Z=23Z=23 et A=11A=11
Z=12Z=12 et A=23A=23

$$Z=11$$ et $$A=23$$

Explication

Le numéro atomique ZZ correspond au nombre de protons, tandis que AA est la somme des protons et des neutrons, soit 11+12=2311+12=23. Attribuer ZZ aux nucléons confond le rôle des deux nombres.

3. Deux atomes isotopes d’un même élément se distinguent par quelle caractéristique ?

Ils ont le même nombre de neutrons, mais des numéros atomiques différents
Ils ont le même nombre de protons, mais des nombres de nucléons différents
Ils ont des nombres de protons différents, mais le même nombre de nucléons
Ils ont des nombres différents de protons et de neutrons, donc des éléments différents

Ils ont le même nombre de protons, mais des nombres de nucléons différents

Explication

Les isotopes possèdent le même numéro atomique, donc le même nombre de protons, mais des valeurs de AA différentes en raison d’un nombre de neutrons différent. Des numéros atomiques différents correspondent à des éléments distincts.

4. Que représente la constante d’Avogadro dans une mole ?

La masse d’un nucléon exprimée en kilogrammes
Environ 6,022×10−236{,}022\times10^{-23} entités élémentaires
Environ 6,022×10236{,}022\times10^{23} entités élémentaires
La moyenne des masses des isotopes d’un élément

Environ $$6{,}022\times10^{23}$$ entités élémentaires

Explication

La constante d’Avogadro vaut environ 6,022×10236{,}022\times10^{23} et indique le nombre d’entités élémentaires contenues dans une mole. La masse d’un nucléon et la moyenne isotopique décrivent d’autres grandeurs physiques.

5. Quelle description correspond à la molécule d’eau ?

Une molécule polaire composée de deux oxygènes et d’un hydrogène
Une molécule apolaire composée de deux hydrogènes et d’un oxygène
Une molécule ionique composée de trois atomes d’hydrogène
Une molécule polaire composée de deux hydrogènes et d’un oxygène

Une molécule polaire composée de deux hydrogènes et d’un oxygène

Explication

L’eau est une molécule polaire de formule H2OH_2O, avec deux atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène. La qualifier d’apolaire contredit sa répartition inégale des charges électriques.

6. Pourquoi une liaison hydrogène entre deux molécules d’eau est-elle classée comme liaison intermoléculaire ?

Parce qu’elle relie des molécules d’eau distinctes
Parce qu’elle correspond à une attraction entre noyaux d’oxygène
Parce qu’elle relie les atomes au sein d’une même molécule d’eau
Parce qu’elle transforme l’eau en une substance ionique

Parce qu’elle relie des molécules d’eau distinctes

Explication

Une liaison hydrogène s’établit entre des molécules d’eau distinctes et constitue donc une interaction intermoléculaire faible. Les liaisons situées au sein d’une molécule relèvent des interactions intramoléculaires.

7. Quelle propriété de l’eau explique principalement sa capacité à dissoudre de nombreuses substances polaires et ioniques ?

Sa densité maximale atteinte lorsque sa température vaut 4 °C
Sa tension superficielle élevée à la surface du liquide
Sa forte chaleur de vaporisation lors du passage vers l’état gazeux
Sa polarité moléculaire et les interactions qu’elle permet avec ces substances

Sa polarité moléculaire et les interactions qu’elle permet avec ces substances

Explication

La polarité de l’eau favorise les interactions avec les ions et les molécules polaires, ce qui lui confère un pouvoir dissolvant important. La densité, la chaleur de vaporisation et la tension superficielle sont d’autres propriétés de l’eau, mais elles n’expliquent pas directement cette solubilité.

8. Lorsqu’on ajoute à l’eau une substance apolaire, quelle tendance de solubilité doit-on généralement prévoir ?

Une solubilité élevée grâce aux liaisons hydrogène
Une dissolution rapide sous forme d’ions
Une solubilité faible dans l’eau
Une transformation de l’eau en solution gazeuse

Une solubilité faible dans l’eau

Explication

Les molécules apolaires sont généralement peu solubles dans l’eau, qui dissout plus efficacement les espèces polaires et ioniques. Une substance apolaire ne devient pas ionique du seul fait de son contact avec l’eau.

9. Dans une solution homogène, quel rôle joue le solvant ?

Il constitue le composant majoritaire et dissout un ou plusieurs solutés
Il constitue le composant minoritaire et est dissous par le soluté
Il correspond aux particules osmotiquement actives de la solution
Il précipite lorsque les solutés sont répartis uniformément

Il constitue le composant majoritaire et dissout un ou plusieurs solutés

Explication

Une solution est un mélange homogène dans lequel le solvant est majoritaire et le ou les solutés y sont dissous. Le soluté est la substance dissoute et ne joue donc pas le rôle du composant majoritaire.

10. Une solution contient n=0,20 moln=0{,}20\ \mathrm{mol} de soluté dans V=0,50 LV=0{,}50\ \mathrm{L}. Quelle est sa concentration molaire ?

0,40 mol⋅L−10{,}40\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}
0,10 mol⋅L−10{,}10\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}
2,50 mol⋅L−12{,}50\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}
0,70 mol⋅L−10{,}70\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}

$$0{,}40\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$$

Explication

La concentration molaire se calcule avec C=nVC=\frac{n}{V}, donc C=0,200,50=0,40 mol⋅L−1C=\frac{0{,}20}{0{,}50}=0{,}40\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Multiplier la quantité de matière par le volume ne correspond pas à la définition de cette concentration.

11. Une solution contient une masse de soluté m=3,0 gm=3{,}0\ \mathrm{g} dans un volume V=0,50 LV=0{,}50\ \mathrm{L}. Quelle est sa concentration massique ?

1,5 g⋅L−11{,}5\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}
6,0 g⋅L−16{,}0\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}
0,17 g⋅L−10{,}17\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}
3,5 g⋅L−13{,}5\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}

$$6{,}0\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}$$

Explication

La concentration massique vérifie Cm=mVC_m=\frac{m}{V}, ce qui donne Cm=3,00,50=6,0 g⋅L−1C_m=\frac{3{,}0}{0{,}50}=6{,}0\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}. La concentration molaire utiliserait une quantité de matière en moles, qui n’est pas fournie ici.

12. Que mesure l’osmolarité d’une solution ?

La variation de pH provoquée par un ajout modéré d’acide
Le nombre total de particules osmotiquement actives par litre de solution
La quantité de matière d’un seul soluté par litre de solution
La masse totale de soluté dissous par litre de solution

Le nombre total de particules osmotiquement actives par litre de solution

Explication

L’osmolarité quantifie le nombre total de particules osmotiquement actives par litre et s’exprime en Osm/L. La masse par litre définit une concentration massique, tandis que la résistance aux variations de pH caractérise une solution tampon.

13. Quel ion représente plus de 95 % des cations intracellulaires ?

Le potassium
Le calcium
Le magnésium
Le sodium

Le potassium

Explication

Le potassium constitue plus de 95 % des cations présents à l’intérieur des cellules. Le sodium est plutôt le principal cation du compartiment extracellulaire.

14. Quel critère caractérise un état hypotonique ?

Une osmolarité efficace stable avec une natrémie extracellulaire inchangée
Une baisse de l’osmolarité efficace supérieure à 10 mOsm/L avec une hypernatrémie extracellulaire
Une hausse de l’osmolarité efficace supérieure à 10 mOsm/L avec une hypernatrémie extracellulaire
Une baisse de l’osmolarité efficace d’au plus 10 mOsm/L avec une hyponatrémie d’au moins 5 mEq/L

Une baisse de l’osmolarité efficace d’au plus 10 mOsm/L avec une hyponatrémie d’au moins 5 mEq/L

Explication

L’état hypotonique associe une diminution de l’osmolarité efficace inférieure ou égale à 10 mOsm/L et une hyponatrémie extracellulaire d’au moins 5 mEq/L. L’augmentation de l’osmolarité efficace caractérise au contraire l’état hypertonique.

15. Un patient présente une augmentation de l’osmolarité efficace de 12 mOsm/L et une hypernatrémie extracellulaire. Comment qualifier son état ?

Un état isotonique
Un état normonatrémique
Un état hypotonique
Un état hypertonique

Un état hypertonique

Explication

Une hausse de l’osmolarité efficace supérieure à 10 mOsm/L accompagnée d’une hypernatrémie extracellulaire définit un état hypertonique. Un état hypotonique correspond à une diminution de l’osmolarité efficace avec hyponatrémie.

16. Quelle osmolarité efficace estime-t-on pour une natrémie de 140 mmol/L selon la relation Osmeff=2[Na+]Osm_{eff} = 2[Na^+] ?

70 mOsm/L70\ \text{mOsm/L}
2800 mOsm/L2800\ \text{mOsm/L}
280 mOsm/L280\ \text{mOsm/L}
142 mOsm/L142\ \text{mOsm/L}

$$280\ \text{mOsm/L}$$

Explication

En appliquant la relation, on obtient Osmeff=2×140=280 mOsm/LOsm_{eff}=2\times140=280\ \text{mOsm/L}. La valeur de 70 correspondrait à une division par deux, qui ne figure pas dans la formule.

17. Que désigne la solubilité d’un soluté ?

La quantité effectivement dissoute dans une solution à un instant donné
La quantité maximale dissolvable dans un volume donné à une température donnée
La quantité de solvant nécessaire pour dissoudre une quantité donnée de soluté
La proportion de particules dissociées après dilution de la solution

La quantité maximale dissolvable dans un volume donné à une température donnée

Explication

La solubilité correspond à la quantité maximale de soluté pouvant se dissoudre dans un volume donné de solvant à une température donnée. La quantité effectivement présente relève plutôt de la concentration.

18. Quelle expression permet de calculer la pression osmotique d’une solution ?

π=i+C+R+T\pi=i+C+R+T
π=CiRT\pi=\frac{C}{iRT}
π=iCRT\pi=iCRT
π=iRTC\pi=\frac{iRT}{C}

$$\pi=iCRT$$

Explication

La pression osmotique se calcule avec π=iCRT\pi=iCRT, où interviennent le coefficient de Van’t Hoff, la concentration molaire, la constante des gaz parfaits et la température absolue. La tonicité décrit un effet sur le volume cellulaire, ce qui n’est pas cette relation physique.

19. Une solution possède une osmolarité supérieure à celle de la solution de référence. Comment la qualifier ?

Isotonique
Équiosmotique diluée
Hypotonique
Hypertonique

Hypertonique

Explication

Une solution hypertonique possède une osmolarité supérieure à celle de la solution de référence. Une solution hypotonique a une osmolarité inférieure, tandis qu’une solution isotonique a une osmolarité identique.

20. Que devient le volume d’une cellule placée dans un milieu hypotonique ?

Il diminue, car l’eau sort de la cellule
Il reste stable, car les osmolarités s’égalent
Il augmente, car l’eau entre dans la cellule
Il oscille, car les solutés traversent alternativement la membrane

Il augmente, car l’eau entre dans la cellule

Explication

Dans un milieu hypotonique, l’eau entre dans la cellule, ce qui provoque son gonflement. La rétraction cellulaire est l’effet attendu en milieu hypertonique.

21. Quelle relation définit le pH d’une solution aqueuse ?

pH=−log⁡[H3O+]pH=-\log[H_3O^+]
pH=log⁡[H3O+]pH=\log[H_3O^+]
pH=−log⁡[OH−]pH=-\log[OH^-]
pH=[H3O+]−1pH=[H_3O^+]^{-1}

$$pH=-\log[H_3O^+]$$

Explication

Le pH est défini par pH=−log⁡[H3O+]pH=-\log[H_3O^+] et renseigne sur l’acidité d’une solution aqueuse. La concentration en ions hydroxyde ne constitue pas l’expression donnée pour le pH dans cette définition.

22. Quelle transformation décrit le comportement d’un acide selon Brønsted ?

Il cède un ion hydroxyde OH−OH^-
Il capte un proton H+H^+
Il échange un électron avec une base
Il cède un proton H+H^+

Il cède un proton $$H^+$$

Explication

Un acide est une espèce capable de céder un proton H+H^+. La capture d’un proton correspond au comportement d’une base dans cette définition.

23. Pour le couple HA/A−HA/A^-, quelle expression correspond à la constante d’acidité ?

Ka=[H3O+][A−][HA]K_a=\frac{[H_3O^+][A^-]}{[HA]}
Ka=[HA][H3O+][A−]K_a=\frac{[HA]}{[H_3O^+][A^-]}
Ka=[A−][H3O+][HA]K_a=\frac{[A^-]}{[H_3O^+][HA]}
Ka=[H3O+][HA][A−]K_a=\frac{[H_3O^+][HA]}{[A^-]}

$$K_a=\frac{[H_3O^+][A^-]}{[HA]}$$

Explication

Pour le couple HA/A−HA/A^-, la constante d’acidité est le rapport [H3O+][A−][HA]\frac{[H_3O^+][A^-]}{[HA]}. Une confusion fréquente consiste à inverser ce rapport, alors que c’est la valeur de KaK_a qui augmente avec la force acide.

24. Une solution tampon contient un couple HA/A−HA/A^-. Quelle relation permet de déterminer son pH ?

pH=pKa−log⁡([A−][HA])pH=pK_a-\log\left([A^-][HA]\right)
pH=Ka+log⁡([A−][HA])pH=K_a+\log\left(\frac{[A^-]}{[HA]}\right)
pH=pKa+log⁡([HA][A−])pH=pK_a+\log\left(\frac{[HA]}{[A^-]}\right)
pH=pKa+log⁡([A−][HA])pH=pK_a+\log\left(\frac{[A^-]}{[HA]}\right)

$$pH=pK_a+\log\left(\frac{[A^-]}{[HA]}\right)$$

Explication

La relation de Henderson-Hasselbalch relie le pH au pKa et au rapport des concentrations de la base conjuguée et de l’acide : pH=pKa+log⁡([A−][HA])pH=pK_a+\log\left(\frac{[A^-]}{[HA]}\right). Intervertir les concentrations change le signe du terme logarithmique et donne une relation incorrecte.

25. À 25 °C, quelle expression représente correctement le produit ionique de l’eau ?

Ke=[H3O+][HO−]=10−14K_e=[H_3O^+][HO^-]=10^{-14}
Ke=[H3O+][HO−]=10−14K_e=\frac{[H_3O^+]}{[HO^-]}=10^{-14}
Ke=[H3O+][HO−]=10−7K_e=[H_3O^+][HO^-]=10^{-7}
Ke=[H3O+]+[HO−]=10−14K_e=[H_3O^+]+[HO^-]=10^{-14}

$$K_e=[H_3O^+][HO^-]=10^{-14}$$

Explication

Le produit ionique de l’eau est le produit des concentrations en ions oxonium et hydroxyde, égal à 10−1410^{-14} à 25 °C. Le pH, en revanche, concerne la concentration en ions oxonium et ne se substitue pas à cette relation.

26. Une solution possède un pH égal à 3. Comment faut-il la classer ?

Elle est neutre.
Elle est acide.
Elle est à l’équilibre ionique.
Elle est basique.

Elle est acide.

Explication

Une solution est acide lorsque son pH est inférieur à 7, ce qui est le cas pour un pH de 3. Une solution neutre a un pH égal à 7, tandis qu’une solution basique a un pH supérieur à 7.

27. Quelle relation permet de déterminer le pOH d’une solution à partir de la concentration en ions hydroxyde ?

pOH=−log⁡[HO−]pOH=-\log[HO^-]
pOH=−log⁡[H3O+]pOH=-\log[H_3O^+]
pOH=14+log⁡[H3O+]pOH=14+\log[H_3O^+]
pOH=log⁡[HO−]pOH=\log[HO^-]

$$pOH=-\log[HO^-]$$

Explication

Le pOH est défini par l’opposé du logarithme décimal de la concentration en ions hydroxyde. La concentration en ions oxonium intervient dans la définition du pH, et non directement dans cette expression.

28. Quel est l’objectif principal d’un titrage acido-basique ?

Calculer la vitesse de formation des ions dans une solution aqueuse.
Mesurer le volume d’un gaz produit par une réaction acido-basique.
Identifier la couleur d’un indicateur avant toute réaction chimique.
Déterminer la concentration d’une solution inconnue grâce à une solution connue.

Déterminer la concentration d’une solution inconnue grâce à une solution connue.

Explication

Un titrage acido-basique permet de déterminer la concentration inconnue en faisant réagir la solution avec une solution de concentration connue. Le changement de couleur peut aider à repérer le point de virage, mais il ne constitue pas l’objectif du titrage.

29. Quel réactif est appelé réactif limitant à la fin d’une réaction chimique ?

Celui qui possède la plus grande concentration initiale.
Celui qui accélère la réaction sans être transformé.
Celui qui a été entièrement consommé.
Celui qui reste en plus grande quantité après la réaction.

Celui qui a été entièrement consommé.

Explication

Le réactif limitant est celui qui est entièrement consommé et qui limite ainsi la quantité de produits formés. Un réactif restant après la réaction était présent en excès et n’est donc pas limitant.

30. Une réaction produit 8,0 g de substance alors que la quantité théorique maximale est de 10,0 g. Que mesure le rapport entre ces deux quantités ?

La constante d’équilibre de la réaction.
L’avancement de la réaction.
La concentration molaire du produit.
Le rendement de la réaction.

Le rendement de la réaction.

Explication

Le rendement compare la quantité de produit réellement obtenue à la quantité théorique maximale prévue. L’avancement décrit la progression de la réaction et ne correspond pas à ce rapport entre deux quantités de produit.

31. À l’équilibre chimique, quelle relation existe entre les vitesses des réactions directe et inverse ?

Elles sont égales.
Elles deviennent toutes deux nulles.
La réaction directe est plus rapide.
La réaction inverse est plus rapide.

Elles sont égales.

Explication

À l’équilibre, les réactions directe et inverse continuent de se produire à des vitesses égales, ce qui maintient des concentrations constantes. Les vitesses ne deviennent donc pas nulles, même si l’évolution macroscopique cesse.

32. Quelle distinction décrit correctement la dissolution, la dissociation et l’ionisation ?

La dissolution sépare un composé ionique en ions, la dissociation introduit un soluté dans un solvant et l’ionisation transforme des ions en molécules neutres.
La dissolution introduit un soluté dans un solvant, la dissociation sépare un composé ionique en ions et l’ionisation forme des ions à partir de molécules neutres.
La dissolution forme des ions à partir de molécules neutres, la dissociation transforme le solvant et l’ionisation mélange deux solutions sans réaction.
La dissolution consomme le soluté, la dissociation détruit le solvant et l’ionisation produit un précipité à partir d’ions dissous.

La dissolution introduit un soluté dans un solvant, la dissociation sépare un composé ionique en ions et l’ionisation forme des ions à partir de molécules neutres.

Explication

La dissolution correspond à la mise en solution d’un soluté, tandis que la dissociation sépare les ions d’un composé ionique et que l’ionisation crée des ions à partir de molécules neutres. Ces trois phénomènes décrivent donc des transformations différentes en solution aqueuse.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 58 flashcards sur Eau et solutions.

De quoi est constituée la matière au niveau atomique ?

La matière est constituée de molécules formées d’atomes avec un noyau et des électrons.

Que représente le numéro atomique Z d’un atome ?

Le numéro atomique Z correspond au nombre de protons.

Que représente le nombre de nucléons A d’un atome ?

Le nombre de nucléons A est la somme des protons et des neutrons.

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