QCM : Liaisons, eau et pH (24 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle comparaison décrit correctement l’énergie et la stabilité des liaisons covalentes et non covalentes ?

Les deux types de liaison possèdent une énergie et une stabilité comparables.
Une liaison non covalente est plus énergétique et plus stable qu’une liaison covalente.
Une liaison covalente est plus énergétique et plus stable qu’une liaison non covalente.
Une liaison covalente est moins énergétique mais plus stable qu’une liaison non covalente.

Une liaison covalente est plus énergétique et plus stable qu’une liaison non covalente.

Explication

Une liaison covalente possède une énergie d’environ 100 à 1000 kcal par mole et présente une grande stabilité, alors qu’une liaison non covalente est moins énergétique et moins stable. Confondre leur stabilité conduit à attribuer la plus grande stabilité aux liaisons non covalentes, ce qui est incorrect.

2. Lorsqu’une cellule doit former ou rompre une liaison covalente, quel facteur est généralement requis ?

Une diminution de la distance entre les atomes jusqu’à leur contact
Une interaction non covalente préalable entre les deux atomes
Une charge électrique identique portée par les deux atomes
Un catalyseur chimique ou enzymatique facilitant la réaction

Un catalyseur chimique ou enzymatique facilitant la réaction

Explication

La formation ou la rupture d’une liaison covalente nécessite généralement l’action d’un catalyseur chimique ou enzymatique. Une interaction non covalente peut rapprocher des atomes, mais elle ne constitue pas le facteur généralement requis pour modifier une liaison covalente.

3. Quelle définition correspond à un groupement chimique ?

Un atome isolé portant une charge électrique mesurable
Une chaîne d’atomes séparés par des espaces sans liaison
Un ensemble d’atomes reliés entre eux par des liaisons covalentes
Un ensemble de molécules maintenues par des interactions non covalentes

Un ensemble d’atomes reliés entre eux par des liaisons covalentes

Explication

Un groupement est constitué d’atomes identiques ou différents reliés par des liaisons covalentes. Une molécule représente une organisation plus large pouvant réunir plusieurs groupements covalents.

4. Une molécule biologique peut-elle être décrite comme un ensemble de groupements ?

Oui, si ces groupements sont associés par des liaisons non covalentes.
Non, car les groupements biologiques sont formés d’atomes non reliés.
Non, car une molécule biologique ne contient qu’un seul groupement.
Oui, si ces groupements sont reliés entre eux par des liaisons covalentes.

Oui, si ces groupements sont reliés entre eux par des liaisons covalentes.

Explication

Une molécule biologique est un ensemble de groupements identiques ou différents reliés entre eux par des liaisons covalentes. Une association fondée sur des liaisons non covalentes décrit plutôt une interaction entre structures qu’une définition de la molécule biologique.

5. Quels éléments constituent principalement la matière vivante ?

Le carbone, l’oxygène, l’hydrogène et l’azote, avec du soufre et du phosphore en moindre quantité
Le sodium, le potassium, le calcium et le chlore, avec du fer et du magnésium en moindre quantité
Le carbone, le silicium, le fluor et l’iode, avec du sodium et du chlore en moindre quantité
L’oxygène, le calcium, le fer et le magnésium, avec du carbone et de l’azote en moindre quantité

Le carbone, l’oxygène, l’hydrogène et l’azote, avec du soufre et du phosphore en moindre quantité

Explication

Le vivant est principalement constitué de carbone, d’oxygène, d’hydrogène et d’azote, tandis que le soufre et le phosphore sont présents en moindre mesure. Les autres propositions remplacent ces éléments majeurs par des éléments qui ne constituent pas le groupe principal indiqué.

6. Lequel de ces ensembles regroupe des fonctions chimiques biologiques principales ?

–O2, –N2, –H2, –CO2, –CH4 et –NH4+
–OH, –NH2/–NH3+, –COOH/–COO−, –C=O, –SH et –PO4
–CH3, –Cl, –Na+, –Ca2+, –K+ et –H2O
–SiH, –AlO, –FeS, –MgO, –LiF et –ZnCl

–OH, –NH2/–NH3+, –COOH/–COO−, –C=O, –SH et –PO4

Explication

Les fonctions biologiques principales comprennent notamment les groupements hydroxyle, amine ou ammonium, carboxyle ou carboxylate, carbonyle, thiol et phosphate. Les autres ensembles mélangent des molécules, des ions ou des composés qui ne correspondent pas à la liste des principaux groupements chimiques biologiques.

7. Quelle propriété distingue un groupement polaire d’un groupement apolaire ?

Le groupement apolaire possède des électrons délocalisés, contrairement au groupement polaire.
Le groupement apolaire présente une répartition inégale des charges, contrairement au groupement polaire.
Le groupement polaire ne possède aucune charge partielle, contrairement au groupement apolaire.
Le groupement polaire présente une répartition inégale des charges, contrairement au groupement apolaire.

Le groupement polaire présente une répartition inégale des charges, contrairement au groupement apolaire.

Explication

Un groupement polaire possède une répartition inégale des charges, tandis qu’un groupement apolaire ne présente pas de charge partielle ou nette liée à cette polarité. L’absence de polarité ne signifie pas que le groupement apolaire possède une répartition inégale des charges.

8. Quelle caractéristique définit une liaison ionique entre deux groupements ?

Elle résulte de dipôles instantanés créés entre des groupements apolaires
Elle met en interaction des charges nettes de signes opposés
Elle associe un hydrogène lié à un atome électronégatif et un doublet libre
Elle relie deux molécules par des électrons partagés entre leurs atomes

Elle met en interaction des charges nettes de signes opposés

Explication

Une liaison ionique est une interaction non covalente entre des groupements portant des charges nettes opposées, comme dans NaCl ou entre NH3+ et COO−. La liaison hydrogène repose au contraire sur des charges partielles et sur la présence d’un donneur et d’un accepteur.

9. Quelles conditions sont nécessaires à la formation d’une liaison hydrogène ?

Deux groupements apolaires produisant des dipôles instantanés et induits
Un hydrogène lié à un atome électronégatif et un accepteur possédant un doublet libre
Deux groupements portant des charges nettes opposées dans un milieu aqueux
Deux atomes partageant une paire d’électrons dans une liaison covalente

Un hydrogène lié à un atome électronégatif et un accepteur possédant un doublet libre

Explication

Une liaison hydrogène nécessite un hydrogène lié à un atome électronégatif donneur et un atome accepteur disposant d’au moins un doublet libre. Une liaison ionique implique plutôt des charges nettes opposées, et non cette organisation de charges partielles.

10. Quelle interaction explique l’attraction entre deux groupements apolaires par la création de dipôles temporaires ?

Une liaison hydrogène
Une liaison ionique
Une liaison covalente
Une interaction de van der Waals

Une interaction de van der Waals

Explication

Les forces de van der Waals résultent de dipôles instantanés et de dipôles induits entre groupements apolaires. Une liaison hydrogène concerne un donneur et un accepteur spécifiques, tandis qu’une liaison ionique repose sur des charges nettes.

11. Que se produit-il au cours d’une hydrolyse ?

Un soluté est entouré par un solvant sans modification de sa structure
Des groupements apolaires sont rassemblés pour éviter le contact avec l’eau
Une liaison covalente est rompue avec consommation et incorporation d’eau
Une liaison covalente est formée avec production d’une molécule d’eau

Une liaison covalente est rompue avec consommation et incorporation d’eau

Explication

L’hydrolyse coupe une liaison covalente en consommant de l’eau, qui est incorporée aux produits, avec l’intervention d’un catalyseur chimique ou enzymatique. La dissolution par un solvant ne constitue pas une hydrolyse, car elle ne décrit pas la coupure d’une liaison covalente.

12. Quelle fonction caractérise un solvant dans une solution ?

Il forme des agrégats apolaires en empêchant toute interaction avec l’eau
Il catalyse la coupure des liaisons covalentes par consommation d’eau
Il solubilise les solutés en établissant avec eux des interactions non covalentes
Il constitue la substance dissoute après avoir été dispersé dans un liquide

Il solubilise les solutés en établissant avec eux des interactions non covalentes

Explication

Un solvant est une molécule liquide qui solubilise les solutés en se liant à eux par des interactions non covalentes. Le soluté est, à l’inverse, la substance dissoute dans le solvant.

13. Quelle distinction décrit correctement les composés hydrophiles et hydrophobes ?

Les hydrophiles sont apolaires, tandis que les hydrophobes possèdent des groupements polaires fortement solubles
Les hydrophiles forment des micelles, tandis que les hydrophobes sont des enzymes de dégradation
Les hydrophiles ne réagissent pas avec l’eau, tandis que les hydrophobes s’y dissolvent grâce à leurs charges
Les hydrophiles interagissent avec l’eau, tandis que les hydrophobes ne forment pas de liaisons hydrogène avec elle

Les hydrophiles interagissent avec l’eau, tandis que les hydrophobes ne forment pas de liaisons hydrogène avec elle

Explication

Les composés hydrophiles sont solubles dans l’eau grâce à leurs interactions avec elle, alors que les composés hydrophobes ne peuvent pas former de liaisons hydrogène avec l’eau. La polarité et les possibilités d’interaction avec l’eau sont donc déterminantes, plutôt que la formation de micelles ou l’activité enzymatique.

14. Quel classement de solubilité aqueuse est correct pour les trois types de groupements ?

Polaire chargé, puis polaire neutre, puis apolaire
Polaire chargé, puis apolaire, puis polaire neutre
Polaire neutre, puis polaire chargé, puis apolaire
Apolaire, puis polaire neutre, puis polaire chargé

Polaire chargé, puis polaire neutre, puis apolaire

Explication

La solubilité dans l’eau décroît selon l’ordre groupement polaire chargé, groupement polaire neutre, puis groupement apolaire. Cette hiérarchie correspond aussi à leur hydratation respective, avec environ 20 à 100, 2 à 5, puis 0 molécule d’eau.

15. Comment les protéines et les lipides s’organisent-ils généralement dans l’eau ?

Leurs groupements polaires sont enfouis et leurs groupements apolaires forment des liaisons hydrogène avec l’eau
Leurs groupements apolaires sont exposés à l’eau et leurs groupements polaires se regroupent
Tous leurs groupements se dispersent séparément sans interactions entre molécules voisines
Leurs groupements polaires sont exposés à l’eau et leurs groupements apolaires se regroupent

Leurs groupements polaires sont exposés à l’eau et leurs groupements apolaires se regroupent

Explication

Dans l’eau, les groupements polaires restent en contact avec le milieu aqueux, tandis que les groupements apolaires se regroupent grâce aux interactions hydrophobes et aux forces de van der Waals. L’exposition des groupements apolaires à l’eau ne correspond donc pas à l’organisation attendue.

16. Quel repliement est attendu pour une protéine globulaire située dans le cytosol ?

Tous les résidus se dirigent vers l’intérieur afin de réduire les contacts avec l’eau
Les résidus hydrophobes et hydrophiles alternent en surface sans organisation particulière
Les résidus hydrophiles se regroupent à l’intérieur et les résidus hydrophobes restent exposés
Les résidus hydrophobes se regroupent à l’intérieur et les résidus hydrophiles restent exposés

Les résidus hydrophobes se regroupent à l’intérieur et les résidus hydrophiles restent exposés

Explication

Une protéine cytosolique peut adopter une structure globulaire où les résidus hydrophobes sont protégés au cœur et les résidus hydrophiles exposés à l’eau. Placer les résidus hydrophobes en surface augmenterait leur contact défavorable avec le milieu aqueux.

17. Quelle propriété des lipides biologiques explique leur capacité à former des micelles et des bicouches dans l’eau ?

Ils sont majoritairement apolaires tout en possédant des zones polaires
Ils sont entièrement apolaires et ne présentent aucune interaction avec l’eau
Ils sont constitués d’enzymes capables de catalyser l’hydrolyse des protéines
Ils sont entièrement polaires et se dissolvent individuellement dans l’eau

Ils sont majoritairement apolaires tout en possédant des zones polaires

Explication

Les lipides biologiques sont majoritairement apolaires, mais leurs zones polaires leur permettent de s’organiser en films, micelles, bulles de savon ou bicouches en présence d’eau. Leur caractère amphiphile, plutôt qu’une polarité complète ou une activité enzymatique, explique ces structures.

18. Dans l’eau neutre à l’équilibre, quelles sont les concentrations respectives en ions hydrogène et hydroxyde ?

Elles valent toutes deux 10−7 M10^{-7}\,\mathrm{M}
Elles valent toutes deux 10−14 M10^{-14}\,\mathrm{M}
La concentration en H+H^+ vaut 10−7 M10^{-7}\,\mathrm{M} et celle en OH−OH^- vaut 10−14 M10^{-14}\,\mathrm{M}
La concentration en H+H^+ vaut 10−14 M10^{-14}\,\mathrm{M} et celle en OH−OH^- vaut 10−7 M10^{-7}\,\mathrm{M}

Elles valent toutes deux $$10^{-7}\,\mathrm{M}$$

Explication

Dans l’eau neutre, les concentrations en ions H+H^+ et OH−OH^- sont égales et valent chacune 10−7 M10^{-7}\,\mathrm{M}. La valeur 10−1410^{-14} correspond à leur produit, pas à la concentration de chaque ion.

19. Quelle relation permet de calculer le pH d’une solution contenant un acide fort lorsque la concentration en ions hydrogène est connue ?

pH=−log⁡[H+]pH=-\log[H^+]
pH=−log⁡[OH−]pH=-\log[OH^-]
pH=[H+]×[OH−]pH=[H^+]\times[OH^-]
pH=log⁡[H+]pH=\log[H^+]

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

Explication

Pour un acide fort, le pH est obtenu à partir de la concentration en ions hydrogène selon pH=−log⁡[H+]pH=-\log[H^+]. La concentration en OH−OH^- intervient d’abord dans le calcul d’une base forte, tandis que le produit des deux concentrations vaut 10−1410^{-14} à l’équilibre.

20. Dans le couple acide-base HA/A−\mathrm{HA/A^-}, quelle distinction décrit correctement les deux formes ?

HA\mathrm{HA} est basique et A−\mathrm{A^-} est acide
HA\mathrm{HA} est déprotonée et A−\mathrm{A^-} est protonnée
HA\mathrm{HA} est protonnée et A−\mathrm{A^-} est déprotonée
HA\mathrm{HA} et A−\mathrm{A^-} sont deux formes protonnées

$$\mathrm{HA}$$ est protonnée et $$\mathrm{A^-}$$ est déprotonée

Explication

Dans ce couple, HA\mathrm{HA} possède le proton et constitue la forme protonnée, tandis que A−\mathrm{A^-} en a perdu un et constitue la forme déprotonée. La charge négative de A−\mathrm{A^-} est cohérente avec cette perte de proton.

21. Quel rôle caractérise un tampon constitué d’un couple acide-base faible ?

Il maintient la concentration en eau à une valeur constante
Il augmente fortement le pH après l’ajout d’une petite quantité d’acide
Il transforme toute base ajoutée en une espèce neutre stable
Il limite les variations de pH après l’ajout d’un acide ou d’une base

Il limite les variations de pH après l’ajout d’un acide ou d’une base

Explication

Un tampon stabilise le pH en limitant sa variation lorsqu’un acide ou une base est ajouté. Il ne supprime pas nécessairement l’espèce ajoutée et n’a pas pour fonction de maintenir la concentration en eau.

22. Une solution contient 12 g de soluté dans 3 L de solution. Quelle est sa concentration massique ?

36 g/L36\,\mathrm{g/L}
9 g/L9\,\mathrm{g/L}
15 g/L15\,\mathrm{g/L}
4 g/L4\,\mathrm{g/L}

$$4\,\mathrm{g/L}$$

Explication

La concentration massique se calcule avec Cm=mVC_m=\frac{m}{V}, donc Cm=123=4 g/LC_m=\frac{12}{3}=4\,\mathrm{g/L}. La division par le volume, et non sa multiplication par la masse, donne l’unité correcte.

23. Une solution contient 0,20 mol de soluté dans 0,50 L. Quelle est sa concentration molaire ?

0,10 mol/L0,10\,\mathrm{mol/L}
0,40 mol/L0,40\,\mathrm{mol/L}
2,50 mol/L2,50\,\mathrm{mol/L}
0,70 mol/L0,70\,\mathrm{mol/L}

$$0,40\,\mathrm{mol/L}$$

Explication

La concentration molaire vaut C=nV=0,200,50=0,40 mol/LC=\frac{n}{V}=\frac{0,20}{0,50}=0,40\,\mathrm{mol/L}. La concentration molaire utilise une quantité de matière en moles, contrairement à la concentration massique exprimée en grammes par litre.

24. Un échantillon de 18 g correspond à 0,30 mol. Quelle est sa masse molaire ?

18,3 g/mol18,3\,\mathrm{g/mol}
6 g/mol6\,\mathrm{g/mol}
60 g/mol60\,\mathrm{g/mol}
54 g/mol54\,\mathrm{g/mol}

$$60\,\mathrm{g/mol}$$

Explication

La masse molaire se calcule par MM=mnMM=\frac{m}{n}, donc MM=180,30=60 g/molMM=\frac{18}{0,30}=60\,\mathrm{g/mol}. Il faut diviser la masse par la quantité de matière, et non multiplier ces deux grandeurs.

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Mémorisez les réponses avec 47 flashcards sur Liaisons, eau et pH.

Quelle est l'énergie typique d'une liaison covalente par mole ?

De 100 à 1000 kcal par mole.

Quelle est l'énergie typique d'une liaison non covalente par mole ?

De 0,1 à 100 kcal par mole.

Quelle liaison est plus stable : covalente ou non covalente ?

La liaison covalente est plus stable.

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