QCM : Méthodes physiques d’analyse — 26 questions

Questions et réponses du QCM

1. Comment évolue la conductance d’une cellule si la conductivité et la surface des électrodes restent constantes, tandis que leur distance double ?

Elle est divisée par deux
Elle devient égale à la conductivité
Elle est multipliée par deux
Elle reste égale à sa valeur initiale

Elle est divisée par deux

Explication

La relation G=σSℓG=\sigma\frac{S}{\ell} montre que la conductance est inversement proportionnelle à la distance ℓ\ell. Doubler cette distance divise donc la conductance par deux, à conductivité et surface constantes.

2. Après avoir mesuré la conductivité de solutions étalons, quelle étape permet de déterminer la concentration d’une solution inconnue ?

Mesurer la température seule et comparer sa valeur à celle des étalons
Peser le soluté évaporé et calculer directement sa masse volumique
Ajouter un indicateur coloré et repérer le premier changement de teinte
Tracer la relation entre la conductivité et la concentration, puis exploiter la mesure inconnue

Tracer la relation entre la conductivité et la concentration, puis exploiter la mesure inconnue

Explication

L’étalonnage conduit à la courbe σ=f(c)\sigma=f(c), qui permet ensuite de lire ou de calculer la concentration correspondant à la conductivité de la solution inconnue. Un indicateur coloré, une température seule ou une pesée ne constituent pas les étapes décrites pour ce dosage.

3. Quelle expression applique la loi de Kohlrausch à une solution contenant plusieurs ions ?

σ=λ1[ion1]+λ2[ion2]+⋯\sigma=\lambda_1[\mathrm{ion}_1]+\lambda_2[\mathrm{ion}_2]+\cdots
σ=λ1+λ2−[ion1]−[ion2]\sigma=\lambda_1+\lambda_2-[\mathrm{ion}_1]-[\mathrm{ion}_2]
σ=[ion1]+[ion2]λ1+λ2\sigma=\frac{[\mathrm{ion}_1]+[\mathrm{ion}_2]}{\lambda_1+\lambda_2}
σ=λ1λ2[ion1][ion2]\sigma=\lambda_1\lambda_2[\mathrm{ion}_1][\mathrm{ion}_2]

$$\sigma=\lambda_1[\mathrm{ion}_1]+\lambda_2[\mathrm{ion}_2]+\cdots$$

Explication

La loi de Kohlrausch additionne les contributions de chaque ion, chacune étant le produit de sa conductivité molaire ionique par sa concentration. Le produit simultané des termes ou leur division ne représente pas cette addition des contributions ioniques.

4. Lorsqu’une solution ionique est soumise à un champ électrique, vers quelle électrode les cations migrent-ils ?

Vers l’électrode dont la surface est la plus grande
Vers l’anode, qui est l’électrode positive
Vers la cathode, qui est l’électrode négative
Vers l’électrode reliée à la borne positive

Vers la cathode, qui est l’électrode négative

Explication

Les cations, chargés positivement, migrent vers la cathode négative. L’anode positive attire les anions, ce qui explique pourquoi l’association des cations avec l’anode est incorrecte.

5. Dans quel domaine de concentration la loi de Kohlrausch est-elle applicable ?

Pour une concentration supérieure à 10−1 mol⋅L−110^{-1}\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}
Pour une concentration inférieure à 10−2 mol⋅L−110^{-2}\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}
Pour une concentration comprise entre 10−110^{-1} et 1 mol⋅L−11\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}
Pour une concentration égale à 1 mol⋅L−11\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}

Pour une concentration inférieure à $$10^{-2}\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$$

Explication

La loi de Kohlrausch s’applique aux solutions dont la concentration est inférieure à 10−2 mol⋅L−110^{-2}\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}, domaine où la conductivité et la concentration sont proportionnelles. Les concentrations plus élevées ne relèvent pas de cette condition de validité.

6. Une radiation incidente d’intensité I0=80I_0=80 unités donne une intensité transmise I=20I=20 unités. Quelle est la transmittance ?

T=60T=60
T=0,25T=0,25
T=4,0T=4,0
T=100T=100

$$T=0,25$$

Explication

La transmittance est le rapport entre l’intensité transmise et l’intensité incidente : T=I/I0=20/80=0,25T=I/I_0=20/80=0,25. La différence I0−II_0-I vaut 60, mais elle ne représente pas la transmittance.

7. Quelle approximation définit le modèle du gaz parfait ?

Les molécules possèdent une charge électrique et se repoussent à distance
Les molécules sont ponctuelles et leurs interactions sont négligées
Les molécules sont immobiles et leur température reste constante
Les molécules occupent un volume important et s’attirent fortement

Les molécules sont ponctuelles et leurs interactions sont négligées

Explication

Dans le modèle du gaz parfait, le volume propre des molécules est négligé et les interactions entre elles sont considérées comme nulles. Les gaz réels peuvent toutefois présenter un volume moléculaire et des interactions mesurables.

8. Que représente un spectre d’absorption UV-visible ?

L’intensité incidente en fonction du trajet optique
L’absorbance AA en fonction de la longueur d’onde λ\lambda
La conductivité en fonction de la concentration ionique
La transmittance en fonction du nombre d’onde

L’absorbance $$A$$ en fonction de la longueur d’onde $$\lambda$$

Explication

Un spectre d’absorption UV-visible décrit la variation de l’absorbance AA avec la longueur d’onde λ\lambda. La transmittance en fonction du nombre d’onde correspond plutôt à la représentation généralement utilisée pour un spectre infrarouge.

9. Que permet de déterminer un dosage par étalonnage conductimétrique d’une espèce ionique dissoute seule ?

Sa concentration à partir d’une conductivité proportionnelle, sans réaction chimique
Sa masse molaire à partir d’un précipité, sans mesure électrique
Son pH à partir d’une température variable, avec réaction chimique
Son volume à partir d’un changement de couleur, avec réaction chimique

Sa concentration à partir d’une conductivité proportionnelle, sans réaction chimique

Explication

Cette méthode relie la conductivité mesurée à la concentration de l’espèce ionique dissoute et ne nécessite pas de réaction chimique. Le changement de couleur et la réaction chimique correspondent plutôt à d’autres méthodes de dosage.

10. Quelle séquence correspond à la réalisation d’un dosage spectrophotométrique ?

Tracer c=f(A)c=f(A) avec une solution inconnue, modifier la cuve, puis sélectionner une longueur d’onde au hasard
Mesurer l’inconnue, choisir une longueur d’onde quelconque, puis préparer les étalons après le calcul
Choisir λmax⁡\lambda_{\max}, préparer des étalons, établir A=f(c)A=f(c), mesurer l’inconnue puis déterminer cc
Préparer une seule solution étalon, mesurer sa température, puis identifier la concentration sans étalonnage

Choisir $$\lambda_{\max}$$, préparer des étalons, établir $$A=f(c)$$, mesurer l’inconnue puis déterminer $$c$$

Explication

Le dosage suit une démarche d’étalonnage : choix de λmax⁡\lambda_{\max}, préparation des étalons, tracé de A=f(c)A=f(c), mesure de l’inconnue et détermination de sa concentration. Une longueur d’onde choisie au hasard ou un étalonnage insuffisant ne permet pas cette détermination fiable.

11. Quelle grandeur caractérise la capacité propre d’une solution à conduire le courant et s’exprime en S⋅m−1\mathrm{S\cdot m^{-1}} ?

La conductivité σ\sigma
La conductance GG
La constante de cellule ℓS\frac{\ell}{S}
La résistance RR

La conductivité $$\sigma$$

Explication

La conductivité σ\sigma mesure la capacité de la solution à conduire le courant et son unité est le siemens par mètre. La conductance dépend aussi de la géométrie de la portion de solution mesurée.

12. Une solution présente une résistance de R=200 ΩR=200\,\Omega. Quelle est sa conductance ?

G=200 SG=200\,\mathrm{S}
G=2,0×10−2 SG=2,0\times10^{-2}\,\mathrm{S}
G=5,0×10−3 SG=5,0\times10^{-3}\,\mathrm{S}
G=40 SG=40\,\mathrm{S}

$$G=5,0\times10^{-3}\,\mathrm{S}$$

Explication

La conductance est l’inverse de la résistance, donc G=1200=5,0×10−3 SG=\frac{1}{200}=5,0\times10^{-3}\,\mathrm{S}. Multiplier la résistance par une valeur numérique ne correspond pas à la relation entre ces deux grandeurs.

13. Un gaz parfait contient n=2,0 moln=2,0\ \mathrm{mol} à T=300 KT=300\ \mathrm{K} dans un volume V=10,0 LV=10,0\ \mathrm{L}. Quelle expression permet de calculer sa pression ?

P=nVRTP=\frac{nV}{RT}
P=VnRTP=\frac{V}{nRT}
P=nRTVP=\frac{nRT}{V}
P=RTnVP=\frac{RT}{nV}

$$P=\frac{nRT}{V}$$

Explication

En réarrangeant l’équation PV=nRTPV=nRT, on obtient P=nRT/VP=nRT/V. L’expression V/(nRT)V/(nRT) correspond à l’inverse de la pression et ne respecte pas l’isolement de PP.

14. Dans quelles conditions la proportionnalité entre l’absorbance AA et la concentration cc est-elle généralement applicable ?

Lorsque c<5,0×10−2 mol⋅L−1c<5,0\times10^{-2}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}
Lorsque la solution présente une concentration proche de 1 mol⋅L−11\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}
Lorsque c>5,0×10−2 mol⋅L−1c>5,0\times10^{-2}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}
Lorsque la concentration est indépendante de la longueur de cuve

Lorsque $$c<5,0\times10^{-2}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$$

Explication

La loi de Beer-Lambert est valable pour des solutions peu concentrées, avec une concentration inférieure à 5,0×10−2 mol⋅L−15,0\times10^{-2}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Aux concentrations plus élevées, la proportionnalité entre AA et cc peut ne plus être respectée.

15. Que signifie la longueur d’onde λmax⁡\lambda_{\max} dans le spectre d’absorption d’une solution ?

Elle correspond à la radiation la moins absorbée, dont la couleur perçue lui est identique
Elle indique la limite entre l’ultraviolet et le visible, indépendamment de la solution
Elle correspond à la radiation la plus absorbée, dont la couleur perçue est complémentaire
Elle indique la radiation transmise avec une intensité maximale, de couleur identique

Elle correspond à la radiation la plus absorbée, dont la couleur perçue est complémentaire

Explication

La longueur d’onde λmax⁡\lambda_{\max} est celle du maximum d’absorption ; la solution apparaît avec la couleur complémentaire de la radiation absorbée à cette longueur d’onde. Elle ne désigne donc pas la radiation la moins absorbée ni une limite spectrale fixe.

16. Pourquoi une solution ionique peut-elle conduire le courant électrique ?

Elle contient des ions capables de se déplacer
Elle transforme spontanément la tension en chaleur
Elle possède des électrodes intégrées dans le liquide
Elle contient des molécules neutres capables de vibrer

Elle contient des ions capables de se déplacer

Explication

Une solution ionique conduit le courant grâce à la mobilité de ses ions. La présence de molécules neutres ne suffit pas à assurer le transport électrique dans la solution.

17. Quel est l’objectif principal de la spectroscopie infrarouge ?

Mesurer la conductivité d’une solution à partir de ses ions dissous
Identifier des liaisons et des groupes caractéristiques dans une substance
Déterminer la concentration d’une espèce colorée par son absorbance visible
Calculer la pression d’un gaz à partir de sa température absolue

Identifier des liaisons et des groupes caractéristiques dans une substance

Explication

La spectroscopie infrarouge exploite l’absorption des radiations infrarouges par les molécules pour identifier des espèces ou contrôler la pureté. Le dosage d’espèces colorées relève plutôt de la spectrophotométrie UV-visible.

18. Quelle conversion de température est correcte pour passer de degrés Celsius à kelvins ?

T(K)=θ(°C)/273,15T(\mathrm{K})=\theta(°\mathrm{C})/273,15
T(K)=θ(°C)−273,15T(\mathrm{K})=\theta(°\mathrm{C})-273,15
T(K)=θ(°C)+273,15T(\mathrm{K})=\theta(°\mathrm{C})+273,15
T(K)=273,15 θ(°C)T(\mathrm{K})=273,15\,\theta(°\mathrm{C})

$$T(\mathrm{K})=\theta(°\mathrm{C})+273,15$$

Explication

La température absolue s’obtient en ajoutant 273,15 à la température exprimée en degrés Celsius. Une soustraction ou une multiplication par 273,15 ne correspond pas à l’échelle kelvin.

19. Une radiation possède une intensité incidente I0=100I_0=100 et une intensité transmise I=10I=10 ; quelle expression permet de calculer son absorbance ?

A=−log⁡(10010)A=-\log\left(\frac{100}{10}\right)
A=−log⁡(10100)A=-\log\left(\frac{10}{100}\right)
A=log⁡(10010)A=\log\left(\frac{100}{10}\right)
A=10100A=\frac{10}{100}

$$A=-\log\left(\frac{10}{100}\right)$$

Explication

L’absorbance se calcule avec la relation A=−log⁡(II0)A=-\log\left(\frac{I}{I_0}\right) ; ici, le rapport transmis sur incident vaut 10100\frac{10}{100}. L’expression utilisant le rapport inverse avec le signe négatif donne une valeur de signe opposé.

20. Quelle zone d’un spectre infrarouge est généralement comparée à un spectre de référence pour identifier une substance ?

La zone d’empreinte digitale comprise entre 400 et 1500 cm⁻¹
La zone comprise entre 1500 et 4000 cm⁻¹, réservée aux déformations moléculaires
La zone d’identification des liaisons comprise entre 1300 et 4000 cm⁻¹
La zone située au-delà de 4000 cm⁻¹, utilisée pour toutes les absorptions infrarouges

La zone d’empreinte digitale comprise entre 400 et 1500 cm⁻¹

Explication

La région située entre 400 et 1500 cm⁻¹ constitue l’empreinte digitale et s’identifie généralement par comparaison avec un spectre de référence. La région 1300–4000 cm⁻¹ sert plutôt à repérer des liaisons caractéristiques.

21. Que mesure la conductivité molaire ionique λi\lambda_i ?

Le rapport géométrique entre la distance et la surface
L’efficacité d’un ion à permettre le passage du courant
La résistance électrique entre deux électrodes
La capacité totale d’une solution à conduire le courant

L’efficacité d’un ion à permettre le passage du courant

Explication

La conductivité molaire ionique λi\lambda_i évalue l’efficacité d’un ion dans le transport du courant et s’exprime en S⋅m2⋅mol−1\mathrm{S\cdot m^2\cdot mol^{-1}}. La capacité globale de la solution relève de la conductivité σ\sigma.

22. Quelle propriété caractérise l’absorbance mesurée par un spectrophotomètre ?

Elle est négative, sans unité et traduit la diffusion de la lumière par le milieu
Elle est positive, sans unité et traduit l’absorption d’une radiation par le milieu
Elle est exprimée en mètres et indique l’intensité transmise par le milieu
Elle est exprimée en nanomètres et indique la longueur d’onde incidente

Elle est positive, sans unité et traduit l’absorption d’une radiation par le milieu

Explication

L’absorbance quantifie la capacité d’un milieu à absorber une radiation et possède une valeur positive sans unité. La longueur d’onde, contrairement à l’absorbance, s’exprime en mètres ou en nanomètres.

23. Une radiation possède une longueur d’onde de 2,0×10−4 cm2,0\times10^{-4}\ \mathrm{cm}. Quel est son nombre d’onde ?

2,0×10−4 cm−12,0\times10^{-4}\ \mathrm{cm^{-1}}
4,0×10−4 cm−14,0\times10^{-4}\ \mathrm{cm^{-1}}
5,0×103 cm−15,0\times10^{3}\ \mathrm{cm^{-1}}
5,0×10−5 cm−15,0\times10^{-5}\ \mathrm{cm^{-1}}

$$5,0\times10^{3}\ \mathrm{cm^{-1}}$$

Explication

Le nombre d’onde est l’inverse de la longueur d’onde : σ=1/λ=1/(2,0×10−4)=5,0×103 cm−1\sigma=1/\lambda=1/(2,0\times10^{-4})=5,0\times10^{3}\ \mathrm{cm^{-1}}. La valeur 2,0×10−4 cm−12,0\times10^{-4}\ \mathrm{cm^{-1}} reprend la longueur d’onde au lieu d’en prendre l’inverse.

24. Quelle relation décrit l’absorbance AA d’une solution en fonction de la longueur de cuve ℓ\ell, du coefficient d’extinction molaire ε\varepsilon et de la concentration cc ?

A=ℓεcA=\frac{\ell}{\varepsilon c}
A=εcℓA=\frac{\varepsilon c}{\ell}
A=ε+ℓ+cA=\varepsilon+\ell+c
A=εℓcA=\varepsilon\ell c

$$A=\varepsilon\ell c$$

Explication

La loi de Beer-Lambert relie directement l’absorbance au produit de ε\varepsilon, ℓ\ell et cc. La forme avec une division par ℓ\ell ne correspond pas à cette relation.

25. Un échantillon gazeux occupe un volume V=6,0 LV=6,0\ \mathrm{L}, avec un volume molaire Vm=24,0 L⋅mol−1V_m=24,0\ \mathrm{L\cdot mol^{-1}}. Quelle quantité de matière contient-il ?

n=0,25 moln=0,25\ \mathrm{mol}
n=144 moln=144\ \mathrm{mol}
n=30,0 moln=30,0\ \mathrm{mol}
n=4,0 moln=4,0\ \mathrm{mol}

$$n=0,25\ \mathrm{mol}$$

Explication

La quantité de matière se calcule avec n=V/Vmn=V/V_m, donc n=6,0/24,0=0,25 moln=6,0/24,0=0,25\ \mathrm{mol}. La valeur 4,0 correspondrait au rapport inverse, qui ne donne pas une quantité de matière.

26. Une solution absorbe principalement des radiations bleues : quelle couleur est-elle susceptible de présenter à l’observateur ?

Une couleur identique au bleu absorbé
Une couleur correspondant à la longueur d’onde maximale transmise
Une couleur déterminée par la conductivité mesurée
Une couleur complémentaire du bleu absorbé

Une couleur complémentaire du bleu absorbé

Explication

La couleur perçue d’une solution est complémentaire de la couleur des radiations qu’elle absorbe. Elle n’est donc pas identique à la couleur principalement absorbée, et la conductivité ne détermine pas directement cette couleur.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 54 flashcards sur Méthodes physiques d’analyse.

Qu'est-ce qu'une solution ionique ?

Une solution contenant des ions mobiles qui conduit le courant électrique.

Vers quelle électrode migrent les cations dans une solution ionique ?

Vers la cathode, l'électrode négative.

Vers quelle électrode migrent les anions dans une solution ionique ?

Vers l'anode, l'électrode positive.

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Approfondir avec la fiche

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