QCM : Introduction aux transformations électrochimiques — 20 questions

Questions et réponses du QCM

1. Dans une électrolyse, quel rôle joue l’anode ?

Elle forme uniquement l’espèce réduite
Elle est le siège d’une oxydation
Elle est le siège d’une réduction
Elle est toujours l’électrode négative

Elle est le siège d’une oxydation

Explication

À l’anode, une espèce perd des électrons : c’est donc le siège de l’oxydation. La réduction se produit à la cathode.

2. Lors de l’électrolyse d’une solution d’iodure de zinc, quelle transformation se produit à la cathode ?

L’oxydation de l’eau en dioxygène
La formation de diiode à partir de I−
La formation d’ions iodure à partir de I2
La formation de zinc métallique à partir de Zn2+

La formation de zinc métallique à partir de Zn2+

Explication

À la cathode, il y a réduction : les ions Zn2+ gagnent des électrons et forment du zinc métallique. La formation de I2 a lieu à l’anode.

3. Quelle équation correspond à l’oxydation de l’eau lors de son électrolyse ?

H2O → H2 + 1/2 O2
O2 + 4H+ + 4e− → 2H2O
2H+ + 2e− → H2
2H2O → O2 + 4H+ + 4e−

2H2O → O2 + 4H+ + 4e−

Explication

L’oxydation de l’eau libère des électrons et produit du dioxygène ainsi que des ions H+. La réaction de réduction des ions H+ mène, elle, à H2.

4. Quel gaz se forme par réduction des ions H+ lors de l’électrolyse de l’eau ?

Du dioxygène
Du dihydrogène
Du diazote
Du chlore

Du dihydrogène

Explication

Les ions H+ sont réduits en dihydrogène selon 2H+ + 2e− → H2. Le dioxygène provient au contraire de l’oxydation de l’eau.

5. Quel dispositif convertit une énergie chimique en énergie électrique grâce à une transformation spontanée ?

Un accumulateur en charge
Un électrolyseur
Un pont salin
Une pile

Une pile

Explication

Une pile fonctionne spontanément et transforme l’énergie chimique en énergie électrique. Un électrolyseur réalise l’inverse en imposant une transformation forcée.

6. Quel dispositif peut fonctionner à la fois comme une pile et comme un électrolyseur ?

Une demi-pile
Une pile à combustible
Un pont salin
Un accumulateur

Un accumulateur

Explication

Un accumulateur est réversible : il peut fournir de l’énergie électrique comme une pile et être rechargé comme un électrolyseur. C’est le cas d’une batterie de téléphone ou de voiture.

7. Comment s’écrit la relation reliant la constante d’acidité Ka et le pKa ?

Ka = −log pKa
pKa = log Ka
pKa = −log Ka
Ka = 10pKa

pKa = −log Ka

Explication

Le pKa est défini par pKa = −log Ka. Cette écriture permet de comparer facilement l’acidité de deux couples acide/base.

8. Pour un couple AH/A−, quelle relation relie le pH au rapport des concentrations ?

pH = pKa + log([A−]/[AH])
pH = pKe + log([AH]/[A−])
pH = pKa − log([A−]/[AH])
pH = Ka + log([AH]/[A−])

pH = pKa + log([A−]/[AH])

Explication

La relation de Henderson pour le couple AH/A− est pH = pKa + log([A−]/[AH]). La forme avec un signe moins est une erreur fréquente.

9. Quand une base faible réagit avec l’eau, quel comportement la caractérise ?

La solution devient toujours neutre
La réaction établit un équilibre avec l’eau
La base ne peut pas être la forme conjuguée d’un acide
La réaction est totale et sans équilibre

La réaction établit un équilibre avec l’eau

Explication

Une base faible ne réagit pas totalement avec l’eau : un équilibre s’établit. Elle correspond à la forme conjuguée d’un acide faible.

10. Pour le couple NH4+/NH3, quelle espèce prédomine lorsque le milieu est basique et que le pH est supérieur au pKa ?

Aucune des deux espèces
H3O+
NH3
NH4+

NH3

Explication

Quand le pH dépasse le pKa, la forme basique du couple prédomine. Pour NH4+/NH3, il s’agit donc de NH3.

11. Dans un diagramme de prédominance d’un couple acide faible/base conjuguée, que peut-on conclure lorsque le pH est supérieur au pKa ?

Les deux formes sont absentes
La forme basique A- prédomine
Le couple n’est plus à l’équilibre
La forme acide AH prédomine

La forme basique A- prédomine

Explication

Quand pH > pKa, le rapport [A-]/[AH] est supérieur à 1, donc la forme A- prédomine. La forme AH domine au contraire lorsque pH < pKa.

12. Dans un diagramme de distribution, quelle zone correspond généralement à l’intervalle où les deux formes conjuguées sont présentes en proportions comparables ?

La zone de très fort pH uniquement
La zone située forcément au-dessus de pH 14
La zone où une seule forme est totalement absente
La zone de transition autour du pKa

La zone de transition autour du pKa

Explication

La zone de transition est celle où l’équilibre entre les deux formes s’établit de façon notable, souvent autour du pKa. Ce n’est pas une zone où une forme disparaît totalement.

13. Pour un indicateur coloré acide-base noté HIn/In-, quelle couleur observe-t-on lorsque la forme acide est majoritaire ?

La couleur associée à HIn
Une couleur intermédiaire indépendante du pH
La couleur associée à In-
Aucune couleur, car l’indicateur devient incolore

La couleur associée à HIn

Explication

Quand HIn est majoritaire, l’indicateur prend la couleur de sa forme acide. La couleur basique est au contraire liée à In-.

14. Comment évoluent les formes d’un acide alpha-aminé quand le pH augmente progressivement ?

Il se déprotonne d’abord sur l’amine, puis sur le carboxyle
Il se transforme directement en sel neutre sans étapes intermédiaires
Il passe d’abord à une forme entièrement protonée, puis le carboxyle se déprotonne, puis l’amine
Il reste sous une seule forme quel que soit le pH

Il passe d’abord à une forme entièrement protonée, puis le carboxyle se déprotonne, puis l’amine

Explication

L’augmentation du pH entraîne une déprotonation successivement du carboxyle puis de l’amine, après une forme initialement totalement protonée. Cette succession traduit le caractère polyfonctionnel de l’acide alpha-aminé.

15. Qu’indique le quotient de réaction Qr lorsqu’il est comparé à la constante d’équilibre K pour un état donné ?

Il permet de prévoir le sens d’évolution du système
Il donne directement la vitesse de réaction
Il mesure la température du milieu réactionnel
Il indique la masse des produits formés

Il permet de prévoir le sens d’évolution du système

Explication

Qr sert à comparer l’état du système à l’équilibre et à prévoir le sens d’évolution. S’il est inférieur ou supérieur à K, la réaction évolue respectivement dans le sens direct ou inverse.

16. Pour une réaction limitée, quelle affirmation décrit correctement l’état final ?

Le quotient de réaction vaut toujours zéro
Tous les réactifs ont disparu
Réactifs et produits coexistent à l’état final
La transformation est forcément totale

Réactifs et produits coexistent à l’état final

Explication

Une réaction limitée s’arrête avant consommation complète des réactifs, donc réactifs et produits coexistent. La transformation n’est totale que si le taux d’avancement final vaut 1.

17. Dans le modèle de la chute libre, quelle est l’expression de l’accélération verticale dans le repère galiléen choisi ?

ay = +g
ay = -g
ay = g/2
ay = 0

ay = -g

Explication

En chute libre, la seule accélération est celle du poids, orientée vers le bas, donc ay = -g. L’accélération horizontale est nulle.

18. Quelle équation horaire de la position verticale correspond à une chute libre avec vitesse initiale V0 faisant un angle α et hauteur initiale h ?

y = -g t²/2 + V0 sin α · t + h
y = -g t + V0 sin α + h
y = V0 sin α · t + h
y = g t²/2 + V0 cos α · t + h

y = -g t²/2 + V0 sin α · t + h

Explication

La position verticale résulte de l’intégration de l’accélération constante -g, ce qui donne un terme en t² avec un signe négatif. Le terme linéaire dépend de la composante verticale initiale V0 sin α.

19. Quelle est l’expression de la capacité électrique Q d’une pile en fonction du nombre de moles d’électrons transférés ne ?

Q = ne · F
Q = F / ne
Q = ne / F
Q = ne + F

Q = ne · F

Explication

La capacité électrique correspond à la charge maximale fournie, et elle se calcule par Q = ne · F. F est la charge d’une mole d’électrons.

20. Quel rôle joue le pont salin dans une pile ?

Il mesure la tension de la pile
Il fournit directement les électrons au circuit externe
Il permet le passage ionique et maintient l’électroneutralité
Il empêche toute transformation chimique entre les demi-piles

Il permet le passage ionique et maintient l’électroneutralité

Explication

Le pont salin assure la circulation des ions entre les demi-piles pour conserver l’électroneutralité. Le transport des électrons, lui, se fait dans le circuit externe.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 20 flashcards sur Introduction aux transformations électrochimiques.

Électrolyse — définition ?

Transformation non spontanée par énergie électrique.

Anode — rôle ?

Oxydation de l'espèce chimique.

Cathode — rôle ?

Réduction de l'espèce chimique.

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Consultez la fiche de révision complète sur Introduction aux transformations électrochimiques.

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