QCM : Méthodes chimiques d’analyse (16 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle grandeur représente le titre massique d’une solution ?

La masse de soluté dissoute dans un litre de solution
La masse de solution contenant un gramme de soluté
La masse de soluté dissoute dans 100 g de solution
Le volume de soluté dissous dans 100 g de solution

La masse de soluté dissoute dans 100 g de solution

Explication

Le titre massique rapporte la masse du soluté à 100 g de solution. La masse de soluté par litre correspond à la concentration massique, et non au titre massique.

2. Un titre massique de 30 % est utilisé dans une formule sous quelle forme ?

Sous la forme d’une concentration de 30 g·L⁻¹
Sous la forme de la fraction sans unité 0,30
Sous la forme du pourcentage avec unité 30 %
Sous la forme d’une fraction égale à 30

Sous la forme de la fraction sans unité 0,30

Explication

Le pourcentage de 30 % correspond à la valeur fractionnaire sans unité Pm=0,30P_m=0{,}30. La valeur 30 % est une écriture en pourcentage, pas la valeur fractionnaire à substituer dans la formule.

3. Une solution a une concentration massique CmC_m et une densité dd ; quelle relation permet d’obtenir son titre massique, avec ρeau\rho_{eau} en g·L⁻¹ ?

Pm=Cm ρeaudP_m=\frac{C_m\,\rho_{eau}}{d}
Pm=Cmd ρeauP_m=\frac{C_m}{d\,\rho_{eau}}
Pm=d ρeauCmP_m=\frac{d\,\rho_{eau}}{C_m}
Pm=Cm dρeauP_m=\frac{C_m\,d}{\rho_{eau}}

$$P_m=\frac{C_m}{d\,\rho_{eau}}$$

Explication

Le titre massique se calcule en divisant la concentration massique par le produit de la densité et de la masse volumique de l’eau. Inverser ce rapport, comme dans l’expression réciproque, ne donne pas le titre massique.

4. Pour une solution de concentration molaire CC et un soluté de masse molaire MM, quelle expression donne le titre massique ?

Pm=d ρeauC MP_m=\frac{d\,\rho_{eau}}{C\,M}
Pm=C d ρeauMP_m=\frac{C\,d\,\rho_{eau}}{M}
Pm=C Md ρeauP_m=\frac{C\,M}{d\,\rho_{eau}}
Pm=CM d ρeauP_m=\frac{C}{M\,d\,\rho_{eau}}

$$P_m=\frac{C\,M}{d\,\rho_{eau}}$$

Explication

La relation fait intervenir le produit de la concentration molaire et de la masse molaire, divisé par d ρeaud\,\rho_{eau}. Diviser par la masse molaire au lieu de la multiplier ne convertit pas la concentration molaire en concentration massique.

5. Quelle distinction caractérise la densité d’une solution par rapport à sa masse volumique ?

La densité est un rapport sans unité, tandis que la masse volumique possède une unité.
La densité et la masse volumique sont deux rapports sans unité.
La densité et la masse volumique possèdent toutes deux une unité.
La densité possède une unité, tandis que la masse volumique est un rapport sans unité.

La densité est un rapport sans unité, tandis que la masse volumique possède une unité.

Explication

La densité est le rapport de la masse volumique de la solution à celle de l’eau, ce qui la rend sans unité ; la masse volumique, elle, s’exprime avec une unité. L’option qui attribue une unité à la densité inverse précisément ces propriétés.

6. Comment calculer la densité dd d’une solution à partir de sa masse volumique ρ\rho et de celle de l’eau ρeau\rho_{eau} ?

d=ρ ρeaud=\rho\,\rho_{eau}
d=ρρeaud=\frac{\rho}{\rho_{eau}}
d=ρeauρd=\frac{\rho_{eau}}{\rho}
d=ρ−ρeaud=\rho-\rho_{eau}

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

Explication

La densité est le quotient de la masse volumique de la solution par celle de l’eau. Le quotient inverse compare l’eau à la solution et ne correspond donc pas à la définition de dd.

7. Quelles caractéristiques doit avoir la réaction chimique qui sert de support à un titrage ?

Elle est rapide, multiple et totale entre le titrant et le réactif titré.
Elle est rapide, unique et totale entre le titrant et le réactif titré.
Elle est lente, unique et totale entre le titrant et le réactif titré.
Elle est rapide, unique et limitée entre le titrant et le réactif titré.

Elle est rapide, unique et totale entre le titrant et le réactif titré.

Explication

Un titrage repose sur une réaction rapide, unique et totale entre le réactif titrant et le réactif titré. Une réaction lente ne satisfait pas le critère de rapidité nécessaire au titrage décrit.

8. Dans l’équation de réaction support d’un titrage aA+bB→produitsaA+bB\rightarrow\text{produits}, quel réactif est titré ?

Le produit formé à partir du réactif B
Le produit formé à partir du réactif A
Le réactif A, associé au coefficient stœchiométrique aa
Le réactif B, associé au coefficient stœchiométrique bb

Le réactif A, associé au coefficient stœchiométrique $$a$$

Explication

Dans cette écriture, AA désigne le réactif titré et BB le réactif titrant ; leurs coefficients sont respectivement aa et bb. Confondre les deux réactifs conduit à identifier BB comme titré, alors qu’il est le titrant.

9. Pour une réaction dont les coefficients stœchiométriques sont aa pour A et bb pour B, quelle relation les quantités de matière respectent-elles à l’équivalence ?

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

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

Explication

À l’équivalence, chaque quantité de matière divisée par son coefficient stœchiométrique donne la même valeur. La relation avec les coefficients multipliés par les quantités correspond à une autre proportion et ne traduit pas cette condition.

10. Quel est le statut des réactifs titré et titrant au point d’équivalence ?

Ils sont introduits dans des proportions stœchiométriques, mais le titré reste en excès.
Le réactif titrant est en excès, tandis que le réactif titré est limitant.
Ils sont tous deux en excès, car la réaction a consommé les réactifs.
Ils sont introduits dans les proportions stœchiométriques et sont tous deux limitants.

Ils sont introduits dans les proportions stœchiométriques et sont tous deux limitants.

Explication

À l’équivalence, les réactifs titré et titrant ont été introduits dans les proportions stœchiométriques et sont tous deux limitants. Si le titré restait en excès, les proportions ne correspondraient pas à celles de l’équivalence.

11. Quelles méthodes peuvent servir à repérer l’équivalence d’un titrage ?

La conductimétrie, la gravimétrie ou la thermométrie.
La colorimétrie, la chromatographie ou la spectrométrie.
La pH-métrie, la polarimétrie ou la filtration.
La conductimétrie, la colorimétrie ou la pH-métrie.

La conductimétrie, la colorimétrie ou la pH-métrie.

Explication

L’équivalence peut être repérée par conductimétrie, colorimétrie ou pH-métrie. La gravimétrie peut mesurer une masse, mais elle ne fait pas partie des méthodes de repérage indiquées ici.

12. Sur une courbe de titrage conductimétrique formée de deux segments de droite, quel repère permet d’identifier l’équivalence ?

Le milieu de la portion comprise entre les deux segments.
Le point où la conductivité atteint sa valeur maximale.
L’intersection des deux segments de droite.
Le point où la conductivité devient égale à zéro.

L’intersection des deux segments de droite.

Explication

En titrage conductimétrique, l’intersection des deux segments de droite de la courbe indique l’équivalence. Le maximum de conductivité n’est pas le critère général de repérage décrit pour cette méthode.

13. Après chaque ajout de réactif titrant, comment déterminer la composition du mélange et les quantités de matière des espèces présentes ?

Établir un tableau d’avancement pour l’état du mélange après l’ajout.
Utiliser uniquement la quantité de titrant versée, sans considérer la réaction.
Reprendre la composition initiale et ajouter les quantités de réactifs consommés.
Déduire directement les quantités de toutes les espèces de la couleur du mélange.

Établir un tableau d’avancement pour l’état du mélange après l’ajout.

Explication

Un tableau d’avancement établi après chaque ajout permet de déterminer la composition du mélange et les quantités de matière des espèces présentes. La quantité de titrant versée seule ne suffit pas à établir ces quantités sans tenir compte de l’avancement de la réaction.

14. Dans un calcul où HO⁻ est le réactif limitant, quelle valeur de l’avancement final correspond à ce cas ?

xf=1,10 molx_f=1{,}10\ \mathrm{mol}
xf=0,50 molx_f=0{,}50\ \mathrm{mol}
xf=0,10 molx_f=0{,}10\ \mathrm{mol}
xf=0,60 molx_f=0{,}60\ \mathrm{mol}

$$x_f=0{,}50\ \mathrm{mol}$$

Explication

Lorsque HO⁻ est limitant dans l’exemple, l’avancement final vaut 0,50 mol0{,}50\ \mathrm{mol}. La valeur de 0,60 mol0{,}60\ \mathrm{mol} correspond au cas où AH₃ est limitant.

15. Lors d’un titrage, quelle grandeur peut-on déterminer à partir des mesures effectuées ?

Une quantité de matière, une concentration ou une masse
Une vitesse de réaction, une énergie ou une puissance
Une température, une pression ou un volume molaire
Une conductivité, une charge électrique ou une longueur

Une quantité de matière, une concentration ou une masse

Explication

Le titrage permet de déterminer une quantité de matière, une concentration ou une masse à partir des données expérimentales. La conductivité peut être suivie au cours d’un titrage, mais elle ne figure pas parmi les grandeurs citées ici comme résultats possibles.

16. Pour visualiser comment évoluent les espèces au cours d’un titrage, que peut représenter un programme en fonction du volume de solution titrante versé ?

Les masses volumiques des espèces dans le récipient
Les températures d’ébullition des espèces présentes
Les vitesses de diffusion des espèces dans la solution
Les quantités de matière des différentes espèces présentes

Les quantités de matière des différentes espèces présentes

Explication

Un langage de programmation peut représenter l’évolution des quantités de matière des espèces selon le volume de solution titrante ajouté. Les masses volumiques ne sont pas la grandeur indiquée pour ce type de représentation.

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Que représente le titre massique d’une solution ?

La masse de soluté dissoute dans 100 g de solution.

Quelle fraction correspond à un titre massique de 30 % ?

Pm=0,30P_m = 0{,}30.

Quelle est l’unité du titre massique PmP_m ?

Le titre massique est sans unité.

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