QCM : Méthodes chimiques d’analyse (17 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle grandeur est suivie en fonction du volume de solution titrante lors d’un titrage pH-métrique ?

La masse du précipité formé
Le pH de la solution
La température de la solution
La conductivité de la solution

Le pH de la solution

Explication

Un titrage pH-métrique suit l’évolution du pH en fonction du volume de titrant ajouté, dans le cadre d’une réaction acide-base. La conductivité est la grandeur mesurée lors d’un titrage conductimétrique.

2. Comment le volume équivalent est-il repéré sur une courbe de titrage conductimétrique ?

Par le maximum de température
Par un saut marqué du pH
Par une rupture de la courbe de conductivité
Par l’annulation du volume de titrant

Par une rupture de la courbe de conductivité

Explication

En titrage conductimétrique, l’équivalence correspond à une rupture de la courbe représentant la conductivité en fonction du volume ajouté. Le saut de pH caractérise plutôt le suivi pH-métrique.

3. Une solution commerciale a une densité dd et la masse volumique de l’eau vaut ρeau\rho_{eau}. Quelle relation permet de déterminer sa masse volumique ?

ρ=ρeaud\rho=\frac{\rho_{eau}}{d}
ρ=d−ρeau\rho=d-\rho_{eau}
ρ=d+ρeau\rho=d+\rho_{eau}
ρ=dρeau\rho=d\rho_{eau}

$$\rho=d\rho_{eau}$$

Explication

Par définition de la densité, la masse volumique de la solution vérifie ρ=dρeau\rho=d\rho_{eau}. Diviser la masse volumique de l’eau par la densité inverserait le rapport utilisé pour définir cette grandeur.

4. À quelle condition l’équivalence d’un titrage est-elle atteinte ?

Lorsque la concentration de A égale celle de B
Lorsqu'A et B sont en proportions stœchiométriques
Lorsque toute la solution titrante a été versée
Lorsque le volume de titrant ajouté égale le volume initial

Lorsqu'A et B sont en proportions stœchiométriques

Explication

L’équivalence correspond au moment où les réactifs A et B ont été introduits dans les proportions imposées par l’équation stœchiométrique. Elle ne dépend donc pas nécessairement de l’égalité des volumes ou des concentrations.

5. Lors du titrage du diiode par les ions thiosulfate selon I2+2S2O32−→2I−+S4O62−I_2+2S_2O_3^{2-}\rightarrow2I^-+S_4O_6^{2-}, comment exprimer la quantité initiale de diiode à partir de la concentration c′c' du titrant et du volume équivalent VEV_E ?

n(I2)=2c′VEn(I_2)=2c'V_E
n(I2)=2c′VEn(I_2)=\frac{2c'}{V_E}
n(I2)=c′VE2n(I_2)=\frac{c'V_E}{2}
n(I2)=c′VEn(I_2)=c'V_E

$$n(I_2)=\frac{c'V_E}{2}$$

Explication

Deux moles d’ions thiosulfate réagissent avec une mole de diiode, donc n(I2)=c′VE2n(I_2)=\frac{c'V_E}{2}. L’expression c′VEc'V_E donne la quantité de thiosulfate versée, pas directement celle du diiode.

6. Quel indice expérimental signale le voisinage de l’équivalence lors d’un titrage pH-métrique ?

Une apparition rapide d’un précipité
Un saut important de pH
Une baisse régulière de la température
Une rupture de la courbe de conductivité

Un saut important de pH

Explication

L’équivalence d’un titrage pH-métrique se situe dans la zone où le pH subit un saut marqué. Une rupture de courbe de conductivité est l’indice associé au titrage conductimétrique.

7. Dans quelle situation la méthode de la dérivée permet-elle de repérer le volume équivalent d’un titrage pH-métrique ?

Lorsque la conductivité atteint sa valeur minimale
Lorsque le pH reste constant pendant l’ajout du titrant
Lorsque la dérivée du pH par rapport au volume est maximale
Lorsque le volume ajouté devient égal au volume initial

Lorsque la dérivée du pH par rapport au volume est maximale

Explication

La méthode de la dérivée repère l’équivalence au maximum de la variation du pH par rapport au volume, c’est-à-dire lorsque dpHdV\frac{dpH}{dV} est maximale. Une conductivité minimale concerne une autre grandeur et ne définit pas cette méthode.

8. Quelle relation exprime la loi de Kohlrausch pour une solution contenant plusieurs ions ?

σ=∑iλi[Xi]\sigma=\sum_i\lambda_i[X_i]
σ=∑iλi+[Xi]\sigma=\sum_i\lambda_i+[X_i]
σ=∑i[Xi]λi\sigma=\sum_i\frac{[X_i]}{\lambda_i}
σ=∏iλi[Xi]\sigma=\prod_i\lambda_i[X_i]

$$\sigma=\sum_i\lambda_i[X_i]$$

Explication

La loi de Kohlrausch additionne les contributions de chaque ion, chacune étant le produit de sa conductivité ionique molaire par sa concentration. Une division, un produit global ou une addition séparée ne traduit pas cette contribution ionique.

9. Quelles propriétés doit posséder la réaction support d’un titrage pour permettre son exploitation ?

Elle doit être lente et réversible
Elle doit consommer des volumes égaux
Elle doit être totale et rapide
Elle doit produire un précipité coloré

Elle doit être totale et rapide

Explication

La réaction support doit être totale et rapide afin que l’état du système soit directement exploitable pendant l’ajout du titrant. Une coloration ou des volumes égaux peuvent parfois intervenir dans une méthode, mais ne constituent pas les conditions générales de la réaction.

10. Comment évolue l’espèce qui régit principalement la conductivité de la solution autour de l’équivalence ?

L’espèce titrée domine avant l’équivalence, puis l’espèce titrante après l’équivalence.
Les ions spectateurs dominent avant et après l’équivalence.
L’espèce titrante domine avant l’équivalence, puis l’espèce titrée après l’équivalence.
La solution conserve la même espèce dominante pendant tout le titrage.

L’espèce titrée domine avant l’équivalence, puis l’espèce titrante après l’équivalence.

Explication

Avant l’équivalence, la conductivité dépend principalement de l’espèce titrée encore présente, tandis qu’après l’équivalence l’excès de titrant devient déterminant. L’inversion proposée attribue à chaque région le rôle opposé.

11. Dans un dosage par titrage, quelle solution contient l’espèce dont la concentration est recherchée ?

La solution titrée contenant l’espèce A
La solution de référence utilisée pour étalonner le matériel
La solution titrante contenant l’espèce B
La solution obtenue après mélange à l’équivalence

La solution titrée contenant l’espèce A

Explication

La solution titrée contient l’espèce A de concentration inconnue, tandis que la solution titrante contient B de concentration connue. La solution titrante sert donc à déterminer la concentration de l’espèce présente dans l’échantillon.

12. Que représente le titre massique ww d’une solution ?

La quantité de matière de soluté par volume de solution
La masse totale de solution par quantité de soluté
Le volume de solvant associé à une masse de soluté
La proportion en masse de soluté dans la solution

La proportion en masse de soluté dans la solution

Explication

Le titre massique mesure la proportion de la masse du soluté dans la masse totale de la solution, selon w=mmsolw=\frac{m}{m_{sol}}. La quantité de matière par volume définit plutôt la concentration molaire.

13. Comment introduit-on la solution titrante au cours d’un titrage afin de suivre la réaction ?

On retire progressivement B de l’échantillon contenant A
On ajoute progressivement le solvant à la solution contenant A
On verse d’un coup A dans la solution contenant B
On ajoute progressivement B à l’échantillon contenant A

On ajoute progressivement B à l’échantillon contenant A

Explication

Le titrage consiste à ajouter progressivement la solution titrante B à l’échantillon qui contient A, tout en suivant l’évolution de la réaction. Ajouter le solvant ou retirer le titrant ne permet pas de réaliser le protocole décrit.

14. Quelle expression permet de calculer la densité dd d’une espèce chimique par rapport à un corps de référence ?

d=ρ−ρreˊfeˊrenced=\rho-\rho_{référence}
d=ρ×ρreˊfeˊrenced=\rho\times\rho_{référence}
d=ρρreˊfeˊrenced=\frac{\rho}{\rho_{référence}}
d=ρreˊfeˊrenceρd=\frac{\rho_{référence}}{\rho}

$$d=\frac{\rho}{\rho_{référence}}$$

Explication

La densité compare la masse volumique de l’espèce à celle du corps de référence par le quotient ρρreˊfeˊrence\frac{\rho}{\rho_{référence}}. Elle ne possède pas la même dimension qu’une masse volumique, contrairement à une expression qui conserverait une unité de masse par volume.

15. Pour une réaction de titrage aA+bB→produitsaA+bB\rightarrow produits, quelle relation vérifient les quantités de matière à l’équivalence ?

nAa=nBb\frac{n_A}{a}=\frac{n_B}{b}
nAb=nBa\frac{n_A}{b}=\frac{n_B}{a}
anA=bnBa n_A=b n_B
nA+nB=a+bn_A+n_B=a+b

$$\frac{n_A}{a}=\frac{n_B}{b}$$

Explication

À l’équivalence, les quantités de matière sont proportionnelles aux coefficients stœchiométriques, d’où nAa=nBb\frac{n_A}{a}=\frac{n_B}{b}. L’égalité anA=bnBa n_A=b n_B inverserait cette relation et ne correspond pas à la stœchiométrie de la réaction.

16. Quelle relation définit la masse volumique ρ\rho d’un échantillon de masse mm et de volume VV ?

ρ=Vm\rho=\frac{V}{m}
ρ=m+V\rho=m+V
ρ=mV\rho=\frac{m}{V}
ρ=m×V\rho=m\times V

$$\rho=\frac{m}{V}$$

Explication

La masse volumique est le rapport de la masse d’un échantillon sur le volume qu’il occupe. La relation Vm\frac{V}{m} correspond à l’inverse de la masse volumique, et non à sa définition.

17. Quelle grandeur un titrage conductimétrique mesure-t-il en fonction du volume de solution titrante versé ?

La conductivité σ\sigma
La quantité de précipité
La pression exercée par la solution
Le pH de la solution

La conductivité $$\sigma$$

Explication

Le titrage conductimétrique suit la conductivité σ\sigma en fonction du volume VV et permet de tracer σ=f(V)\sigma=f(V). Le pH est la grandeur suivie dans un titrage pH-métrique.

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Quelle est la formule de la masse volumique ρ d'une espèce chimique ?

ρ=mV\rho=\frac{m}{V}

Comment se calcule la densité d d'une espèce chimique ?

d=ρρreˊfeˊrenced=\frac{\rho}{\rho_{référence}}

Qu'est-ce que le titre massique d'une solution ?

La proportion en masse de soluté dans la solution.

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