QCM : Méthodes physiques d’analyse chimique — 15 questions

Question 1

1. Quelle relation relie le pH d’une solution à sa concentration en ions oxonium ?

pH=\frac{c^\circ}{[H_3O^+]}

pH=\log\left(\frac{[H_3O^+]}{c^\circ}\right)

pH=-\frac{[H_3O^+]}{c^\circ}

pH=-\log\left(\frac{[H_3O^+]}{c^\circ}\right)

Explication

Le pH est défini par le logarithme décimal négatif du rapport entre la concentration en ions oxonium et la concentration de référence. La relation logarithmique sans signe négatif donnerait une évolution opposée à celle observée entre acidité et pH.

Answer

$$pH=-\log\left(\frac{[H_3O^+]}{c^\circ}\right)$$

Question 2

2. Quelle est la concentration en ions oxonium d’une solution de pH égal à 3,00, avec $c^\circ=1\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$ ?

1,0\times10^{-3}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}

1,0\times10^{3}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}

3,0\times10^{-1}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}

3,0\times10^{3}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}

Explication

La formule $[H_3O^+]=c^\circ\times10^{-pH}$ donne ici $1\times10^{-3}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$ . Utiliser directement la valeur du pH comme concentration ne tient pas compte de la puissance de dix.

Answer

$$1,0\times10^{-3}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$$

Question 3

3. Quelle méthode permet de mesurer le pH avec une précision d’environ un centième d’unité ?

Un indicateur coloré comme le bleu de bromothymol

Un pH-mètre muni d’une sonde

Une observation directe de la couleur de la solution

Un papier pH comparé à une échelle

Explication

Le pH-mètre équipé d’une sonde mesure le pH au centième d’unité. Le papier pH et les indicateurs colorés fournissent une estimation plus grossière, généralement à l’unité près.

Answer

Un pH-mètre muni d’une sonde

Question 4

4. Que représente un spectre UV-visible ?

La transmittance en pourcentage en fonction du nombre d’onde en cm⁻¹

La longueur d’onde en nm en fonction de l’absorbance sans unité

Le nombre d’onde en cm⁻¹ en fonction de la transmittance en pourcentage

L’absorbance sans unité en fonction de la longueur d’onde en nm

Explication

Un spectre UV-visible associe l’absorbance, qui est sans unité, à la longueur d’onde exprimée en nanomètres. La transmittance et le nombre d’onde caractérisent plutôt la représentation infrarouge.

Answer

L’absorbance sans unité en fonction de la longueur d’onde en nm

Question 5

5. Quelles grandeurs sont représentées dans un spectre infrarouge ?

La longueur d’onde en nm selon la transmittance en pourcentage

La transmittance en pourcentage selon le nombre d’onde en cm⁻¹

L’absorbance sans unité selon la longueur d’onde en nm

La transmittance sans unité selon la fréquence en hertz

Explication

Le spectre infrarouge représente la transmittance T en pourcentage en fonction du nombre d’onde σ exprimé en cm⁻¹. L’absorbance et la longueur d’onde en nanomètres sont les grandeurs associées au spectre UV-visible.

Answer

La transmittance en pourcentage selon le nombre d’onde en cm⁻¹

Question 6

6. Quelle démarche permet d’identifier une molécule par spectroscopie infrarouge ?

Repérer les bandes, attribuer les groupes puis les rechercher dans la formule

Observer la température, déterminer la densité puis déduire la structure moléculaire

Mesurer la couleur, calculer le pH puis comparer les masses molaires

Repérer les maxima UV, convertir les longueurs d’onde puis calculer la concentration

Explication

L’identification infrarouge repose sur le repérage des bandes d’absorption, leur attribution à des groupes caractéristiques et la recherche de ces groupes dans la formule. Les autres démarches utilisent des propriétés qui ne constituent pas la procédure d’identification infrarouge décrite.

Answer

Repérer les bandes, attribuer les groupes puis les rechercher dans la formule

Question 7

7. Quelle relation exprime la conductance $G$ d’une cellule en fonction de sa résistance $R$ ?

G=\frac{1}{R}=\frac{i}{u}

G=\frac{1}{R}=\frac{u}{i}

G=R=\frac{u}{i}

G=R=\frac{i}{u}

Explication

La conductance est l’inverse de la résistance et s’écrit aussi comme le rapport de l’intensité sur la tension. Le rapport $u/i$ correspond à la résistance, et non à la conductance.

Answer

$$G=\frac{1}{R}=\frac{i}{u}$$

Question 8

8. Une cellule possède une conductance de $2,0\times10^{-3}\ \mathrm{S}$ , une distance entre électrodes de $1,0\times10^{-2}\ \mathrm{m}$ et une aire de $5,0\times10^{-4}\ \mathrm{m^2}$ . Quelle est sa conductivité ?

4,0\times10^{-5}\ \mathrm{S\cdot m^{-1}}

1,0\times10^{-4}\ \mathrm{S\cdot m^{-1}}

4,0\times10^{-2}\ \mathrm{S\cdot m^{-1}}

1,0\times10^{-1}\ \mathrm{S\cdot m^{-1}}

Explication

La relation $\sigma=\frac{G\,l}{S}$ donne $\sigma=\frac{2,0\times10^{-3}\times1,0\times10^{-2}}{5,0\times10^{-4}}=4,0\times10^{-2}\ \mathrm{S\cdot m^{-1}}$ . Diviser par la distance ou multiplier par l’aire conduirait à une dépendance géométrique incorrecte.

Answer

$$4,0\times10^{-2}\ \mathrm{S\cdot m^{-1}}$$

Question 9

9. Selon la loi de Kohlrausch, comment calcule-t-on la conductivité d’une solution ionique diluée ?

\sigma=\prod_i\lambda_i[X_i]

\sigma=\sum_i\frac{[X_i]}{\lambda_i}

\sigma=\sum_i\lambda_i+[X_i]

\sigma=\sum_i\lambda_i[X_i]

Explication

La conductivité est la somme des contributions de chaque ion, chaque contribution étant le produit de sa conductivité molaire ionique par sa concentration. Les quotients, produits globaux et sommes séparées ne correspondent pas à la loi de Kohlrausch.

Answer

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

Question 10

10. Quelle succession d’étapes décrit correctement un dosage par étalonnage ?

Préparer des étalons, mesurer leur grandeur, tracer la courbe, puis déterminer graphiquement la concentration inconnue

Tracer une courbe théorique, diluer la solution inconnue, puis comparer son volume à celui d’un étalon

Préparer une solution inconnue, mesurer sa masse, puis calculer directement sa concentration sans étalons

Mesurer la solution inconnue, choisir une concentration, puis vérifier cette valeur avec une seule mesure étalon

Explication

Le dosage par étalonnage repose sur des solutions étalons de concentration connue et sur une courbe reliant une grandeur physique à la concentration. La solution dosée possède une concentration inconnue, qui est ensuite obtenue graphiquement plutôt que fixée avant les mesures.

Answer

Préparer des étalons, mesurer leur grandeur, tracer la courbe, puis déterminer graphiquement la concentration inconnue

Question 11

11. Dans un dosage conductimétrique par étalonnage, quelle grandeur peut être mesurée pour une solution électrolytique contenant un seul soluté apporté ?

L’absorbance ou la longueur d’onde de la solution

La pression ou le volume molaire de la solution

La masse volumique ou la température de la solution

La conductance ou la conductivité de la solution

Explication

Un dosage conductimétrique utilise la conductance ou la conductivité, car ces grandeurs caractérisent le transport du courant par les ions de la solution. L’absorbance et la longueur d’onde relèvent plutôt d’un dosage spectrophotométrique.

Answer

La conductance ou la conductivité de la solution

Question 12

12. Selon la loi de Beer-Lambert, comment varie l’absorbance lorsque le coefficient d’absorption molaire, l’épaisseur traversée et la concentration sont fixés ?

Elle est donnée par

A_\lambda=\frac{\varepsilon_\lambda}{e c}

Elle est donnée par

A_\lambda=\frac{e c}{\varepsilon_\lambda}

Elle est donnée par

A_\lambda=\varepsilon_\lambda+e+c

Elle est donnée par

A_\lambda=\varepsilon_\lambda e c

Explication

La loi de Beer-Lambert relie l’absorbance au produit du coefficient d’absorption molaire, de l’épaisseur traversée et de la concentration. La forme inverse ou additive ne traduit pas cette proportionnalité.

Answer

Elle est donnée par $$A_\lambda=\varepsilon_\lambda e c$$

Question 13

13. Quelle caractéristique distingue le modèle du gaz parfait d’un gaz réel fortement comprimé ?

Les volumes propres des entités représentent une grande part du volume total

Les entités sont assez éloignées pour que leurs interactions soient négligeables

Les entités restent proches et leurs interactions dominent le comportement du gaz

Les entités possèdent un volume propre égal au volume total occupé par le gaz

Explication

Dans le modèle du gaz parfait, les entités sont suffisamment éloignées pour négliger leurs interactions et leur volume propre devant le volume total. Un gaz fortement comprimé s’écarte de cette approximation parce que ces effets deviennent importants.

Answer

Les entités sont assez éloignées pour que leurs interactions soient négligeables

Question 14

14. Quelle relation permet de calculer la pression d’un gaz parfait connaissant sa quantité de matière, sa température et son volume ?

P=\frac{nV}{RT}

P=\frac{RT}{nV}

P=\frac{nRT}{V}

P=\frac{V}{nRT}

Explication

En partant de l’équation d’état $PV=nRT$ , on isole la pression en divisant par le volume, ce qui donne $P=\frac{nRT}{V}$ . Les autres expressions ne conservent pas l’équivalence algébrique de l’équation d’état.

Answer

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

Question 15

15. Un échantillon de gaz occupe un volume $V$ et contient une quantité de matière $n$ à une température et une pression données. Quelle expression représente son volume molaire ?

V_m=\frac{P}{nRT}=\frac{V}{n^2}

V_m=\frac{V}{n}=\frac{RT}{P}

V_m=\frac{n}{V}=\frac{P}{RT}

V_m=Vn=PRT

Explication

Le volume molaire est le volume rapporté à une mole, donc $V_m=\frac{V}{n}$ . En utilisant $PV=nRT$ , on obtient également $V_m=\frac{RT}{P}$ .

Answer

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

QCM : Méthodes physiques d’analyse chimique — 15 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle relation relie le pH d’une solution à sa concentration en ions oxonium ?

2. Quelle est la concentration en ions oxonium d’une solution de pH égal à 3,00, avec $c^\circ=1\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$ ?

3. Quelle méthode permet de mesurer le pH avec une précision d’environ un centième d’unité ?

4. Que représente un spectre UV-visible ?

5. Quelles grandeurs sont représentées dans un spectre infrarouge ?

6. Quelle démarche permet d’identifier une molécule par spectroscopie infrarouge ?

7. Quelle relation exprime la conductance $G$ d’une cellule en fonction de sa résistance $R$ ?

8. Une cellule possède une conductance de $2,0\times10^{-3}\ \mathrm{S}$ , une distance entre électrodes de $1,0\times10^{-2}\ \mathrm{m}$ et une aire de $5,0\times10^{-4}\ \mathrm{m^2}$ . Quelle est sa conductivité ?

9. Selon la loi de Kohlrausch, comment calcule-t-on la conductivité d’une solution ionique diluée ?

10. Quelle succession d’étapes décrit correctement un dosage par étalonnage ?

11. Dans un dosage conductimétrique par étalonnage, quelle grandeur peut être mesurée pour une solution électrolytique contenant un seul soluté apporté ?

12. Selon la loi de Beer-Lambert, comment varie l’absorbance lorsque le coefficient d’absorption molaire, l’épaisseur traversée et la concentration sont fixés ?

13. Quelle caractéristique distingue le modèle du gaz parfait d’un gaz réel fortement comprimé ?

14. Quelle relation permet de calculer la pression d’un gaz parfait connaissant sa quantité de matière, sa température et son volume ?

15. Un échantillon de gaz occupe un volume $V$ et contient une quantité de matière $n$ à une température et une pression données. Quelle expression représente son volume molaire ?

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QCM : Méthodes physiques d’analyse chimique — 15 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle relation relie le pH d’une solution à sa concentration en ions oxonium ?

2. Quelle est la concentration en ions oxonium d’une solution de pH égal à 3,00, avec c∘=1 mol⋅L−1c^\circ=1\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}c∘=1 mol⋅L−1 ?

3. Quelle méthode permet de mesurer le pH avec une précision d’environ un centième d’unité ?

4. Que représente un spectre UV-visible ?

5. Quelles grandeurs sont représentées dans un spectre infrarouge ?

6. Quelle démarche permet d’identifier une molécule par spectroscopie infrarouge ?

7. Quelle relation exprime la conductance GGG d’une cellule en fonction de sa résistance RRR ?

8. Une cellule possède une conductance de 2,0×10−3 S2,0\times10^{-3}\ \mathrm{S}2,0×10−3 S, une distance entre électrodes de 1,0×10−2 m1,0\times10^{-2}\ \mathrm{m}1,0×10−2 m et une aire de 5,0×10−4 m25,0\times10^{-4}\ \mathrm{m^2}5,0×10−4 m2. Quelle est sa conductivité ?

9. Selon la loi de Kohlrausch, comment calcule-t-on la conductivité d’une solution ionique diluée ?

10. Quelle succession d’étapes décrit correctement un dosage par étalonnage ?

11. Dans un dosage conductimétrique par étalonnage, quelle grandeur peut être mesurée pour une solution électrolytique contenant un seul soluté apporté ?

12. Selon la loi de Beer-Lambert, comment varie l’absorbance lorsque le coefficient d’absorption molaire, l’épaisseur traversée et la concentration sont fixés ?

13. Quelle caractéristique distingue le modèle du gaz parfait d’un gaz réel fortement comprimé ?

14. Quelle relation permet de calculer la pression d’un gaz parfait connaissant sa quantité de matière, sa température et son volume ?

15. Un échantillon de gaz occupe un volume VVV et contient une quantité de matière nnn à une température et une pression données. Quelle expression représente son volume molaire ?

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2. Quelle est la concentration en ions oxonium d’une solution de pH égal à 3,00, avec $c^\circ=1\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$ ?

7. Quelle relation exprime la conductance $G$ d’une cellule en fonction de sa résistance $R$ ?

8. Une cellule possède une conductance de $2,0\times10^{-3}\ \mathrm{S}$ , une distance entre électrodes de $1,0\times10^{-2}\ \mathrm{m}$ et une aire de $5,0\times10^{-4}\ \mathrm{m^2}$ . Quelle est sa conductivité ?

15. Un échantillon de gaz occupe un volume $V$ et contient une quantité de matière $n$ à une température et une pression données. Quelle expression représente son volume molaire ?