QCM : Méthodes physiques d’analyse (16 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle grandeur un spectre d’absorption UV-visible représente-t-il en fonction de la longueur d’onde ?

La transmittance T
L’absorbance A
La fréquence ν
L’énergie E

L’absorbance A

Explication

Un spectre d’absorption UV-visible trace l’absorbance A en fonction de la longueur d’onde λ. La transmittance est une grandeur apparentée à l’absorption, mais ce n’est pas celle définie ici comme fonction de λ.

2. Dans quel domaine de la chimie la spectroscopie infrarouge est-elle utilisée comme technique d’analyse des molécules ?

En chimie nucléaire
En chimie organique
En chimie analytique des métaux uniquement
En chimie des solutions aqueuses uniquement

En chimie organique

Explication

La spectroscopie infrarouge est une technique d’analyse des molécules utilisée en chimie organique. L’UV-visible constitue une autre méthode spectroscopique, mais son rôle distinct ne remplace pas cette caractérisation de l’IR.

3. Que représente le volume molaire d’un gaz parfait ?

Le volume occupé par une mole de gaz
Le volume occupé par une molécule de gaz
La quantité de matière contenue dans un litre de gaz
Le volume total occupé par une quantité quelconque de gaz

Le volume occupé par une mole de gaz

Explication

Le volume molaire est défini comme le volume occupé par une mole de gaz parfait. Le volume total peut correspondre à une quantité de gaz différente d’une mole.

4. Quelles informations un spectre infrarouge peut-il fournir sur une molécule ?

La géométrie complète de la molécule et sa température d’ébullition
La nature de ses liaisons et ses groupes caractéristiques
La longueur d’onde de son absorbance maximale et son espèce chimique
La concentration de ses constituants et leur masse molaire

La nature de ses liaisons et ses groupes caractéristiques

Explication

Un spectre infrarouge renseigne sur la nature des liaisons présentes et permet d’identifier les groupes caractéristiques d’une molécule. L’identification à partir de la longueur d’onde du maximum d’absorbance est plutôt une application du spectre UV-visible.

5. Que caractérise la conductivité électrique d’une solution ionique ?

Sa capacité à conduire le courant électrique
La proportion de solvant dans le mélange
Sa capacité à absorber la lumière visible
La quantité de matière dissoute par unité de volume

Sa capacité à conduire le courant électrique

Explication

La conductivité décrit la capacité d’une solution ionique à conduire le courant et s’exprime en siemens par mètre. L’absorption de la lumière est une grandeur distincte, utilisée notamment en spectrophotométrie.

6. Pour un gaz parfait à pression PP et température absolue TT données, quelle expression permet de calculer son volume molaire ?

Vm=R×TPV_m = \frac{R \times T}{P}
Vm=PR×TV_m = \frac{P}{R \times T}
Vm=R×PTV_m = \frac{R \times P}{T}
Vm=TR×PV_m = \frac{T}{R \times P}

$$V_m = \frac{R \times T}{P}$$

Explication

Le volume molaire se calcule par Vm=R×TPV_m = \frac{R \times T}{P}, en utilisant la température en kelvins et la pression en pascals. Inverser le rapport entre pression et température produirait une dépendance contraire à celle de l’équation d’état.

7. Pour une solution suffisamment diluée et à longueur d’onde fixée, quelle relation relie l’absorbance à la concentration selon Beer-Lambert ?

A=Cε×ℓA = \frac{C}{\varepsilon \times \ell}
A=ε+ℓ+CA = \varepsilon + \ell + C
A=ε×ℓ×C=k×CA = \varepsilon \times \ell \times C = k \times C
σ=k×C\sigma = k \times C

$$A = \varepsilon \times \ell \times C = k \times C$$

Explication

Dans les conditions indiquées, la loi de Beer-Lambert établit une proportionnalité entre l’absorbance et la concentration. La relation faisant intervenir la conductivité correspond à la loi de Kohlrausch, et non à Beer-Lambert.

8. Quelle valeur et quelles unités correspondent à la constante des gaz parfaits RR ?

8,314 Pa⋅m3⋅mol−1⋅K−18{,}314\ \text{Pa·m}^3\text{·mol}^{-1}\text{·K}^{-1}
8,314 Pa⋅m3⋅mol⋅K−18{,}314\ \text{Pa·m}^3\text{·mol·K}^{-1}
0,0821 Pa⋅m3⋅mol−1⋅K−10{,}0821\ \text{Pa·m}^3\text{·mol}^{-1}\text{·K}^{-1}
8,314 Pa⋅m−3⋅mol−1⋅K−18{,}314\ \text{Pa·m}^{-3}\text{·mol}^{-1}\text{·K}^{-1}

$$8{,}314\ \text{Pa·m}^3\text{·mol}^{-1}\text{·K}^{-1}$$

Explication

La constante des gaz parfaits vaut 8,314 Pa⋅m3⋅mol−1⋅K−18{,}314\ \text{Pa·m}^3\text{·mol}^{-1}\text{·K}^{-1}. Une unité avec des mètres cubes au dénominateur ne correspond pas à celle de cette constante.

9. Quel est le principe d’un dosage par étalonnage d’une espèce chimique en solution ?

Comparer une grandeur physique caractéristique de la solution à celle de solutions de concentration connue
Déduire la concentration de la masse totale de solvant utilisée
Déterminer la concentration à partir de la seule formule chimique du soluté
Mesurer la quantité de matière sans observer de propriété de la solution

Comparer une grandeur physique caractéristique de la solution à celle de solutions de concentration connue

Explication

Le dosage par étalonnage détermine une concentration en comparant une grandeur physique caractéristique de la solution. La masse de solvant ne permet pas à elle seule de réaliser cette comparaison.

10. Quelle équation d’état relie la pression, le volume, la quantité de matière et la température d’un gaz parfait ?

P+V=n×R×TP + V = n \times R \times T
P×V=n×R×TP \times V = n \times R \times T
P×V=R×TnP \times V = \frac{R \times T}{n}
P×n=V×R×TP \times n = V \times R \times T

$$P \times V = n \times R \times T$$

Explication

L’équation d’état du gaz parfait est P×V=n×R×TP \times V = n \times R \times T, avec les grandeurs exprimées dans les unités correspondantes. Placer la quantité de matière au dénominateur donnerait une dépendance incorrecte de la pression et du volume.

11. Quelles hypothèses définissent le modèle du gaz parfait ?

Les entités sont immobiles et occupent tout le volume du récipient
Les entités ont une taille négligeable mais des interactions dominantes
La taille des entités et leurs interactions sont négligeables
Les entités ont une taille importante et leurs interactions sont fortes

La taille des entités et leurs interactions sont négligeables

Explication

Le modèle du gaz parfait suppose que les entités sont petites devant les distances qui les séparent et que leurs interactions sont négligeables. Un modèle où les interactions dominent ne respecte pas cette hypothèse.

12. Pour identifier une espèce chimique à partir d’un spectre UV-visible, quels éléments peuvent être utiles ?

La longueur d’onde du maximum d’absorbance et l’allure du spectre
La couleur observée et la température de la solution
La concentration de la solution et la vitesse de son évaporation
La largeur des bandes IR et la nature des liaisons moléculaires

La longueur d’onde du maximum d’absorbance et l’allure du spectre

Explication

La longueur d’onde à laquelle l’absorbance est maximale et l’allure générale du spectre peuvent contribuer à identifier une espèce chimique. La nature des liaisons et la largeur des bandes relèvent plutôt de l’analyse infrarouge.

13. Un gaz occupe un volume VV exprimé en litres et son volume molaire est VmV_m en litres par mole. Quelle relation donne la quantité de gaz en moles ?

n=VVmn = \frac{V}{V_m}
n=V×Vmn = V \times V_m
n=V+Vmn = V + V_m
n=VmVn = \frac{V_m}{V}

$$n = \frac{V}{V_m}$$

Explication

La quantité de matière est le volume du gaz divisé par le volume occupé par une mole, soit n=VVmn = \frac{V}{V_m}. Le rapport inverse calculerait une grandeur différente et ne donnerait pas la quantité de matière.

14. Une solution suffisamment diluée contient un seul soluté ionique et sa concentration est inférieure à 10−2 mol⋅L−110^{-2}\ \text{mol·L}^{-1}. Quelle relation exprime la loi de Kohlrausch dans ce cas ?

A=k×CA = k \times C
σ=k×C\sigma = k \times C
σ=kC\sigma = \frac{k}{C}
C=k+σC = k + \sigma

$$\sigma = k \times C$$

Explication

Pour une solution ionique suffisamment diluée contenant un seul soluté ionique, la loi de Kohlrausch relie la conductivité à la concentration par une proportionnalité. La relation reliant l’absorbance à la concentration relève de la loi de Beer-Lambert.

15. Deux gaz parfaits différents sont à la même température et à la même pression et contiennent la même quantité de matière. Que peut-on conclure sur leurs volumes ?

Le gaz de masse molaire plus faible occupe un volume supérieur
Le gaz de masse molaire plus élevée occupe un volume supérieur
Leurs volumes ne peuvent être comparés sans connaître leur nature
Ils occupent le même volume

Ils occupent le même volume

Explication

À température et pression fixées, une même quantité de gaz parfait occupe le même volume, quel que soit le gaz. La masse molaire ne change pas cette relation dans les conditions indiquées.

16. Dans quel domaine spectral une solution colorée absorbe-t-elle généralement la lumière ?

Dans le visible, entre 400 et 800 nm
Dans l’ultraviolet, entre 400 et 800 nm
Dans l’infrarouge, entre 400 et 800 nm
Dans le visible, au-delà de 800 nm

Dans le visible, entre 400 et 800 nm

Explication

Une solution colorée absorbe dans le domaine visible, situé entre 400 et 800 nm. La confusion plausible consiste à associer plutôt l’absorption ultraviolette aux solutions colorées, alors que des solutions incolores peuvent absorber dans l’ultraviolet.

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Que détermine un dosage par étalonnage ?

La concentration d’une espèce chimique en solution, par comparaison d’une grandeur physique caractéristique.

Quelle relation exprime la loi de Beer-Lambert dans les conditions indiquées ?

A=ε×ℓ×C=k×CA = \varepsilon \times \ell \times C = k \times C

Quelle unité exprime la conductivité dans le Système international ?

Le siemens par mètre (S·m⁻¹).

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