QCM : Méthodes physiques d’analyse — 12 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quel principe caractérise un dosage par étalonnage ?

Détruire l’échantillon afin d’identifier l’espèce chimique présente
Déterminer la concentration à partir d’une réaction produisant un précipité
Comparer une grandeur mesurée à celles de solutions étalons connues
Mesurer directement la masse de l’espèce sans solution de référence

Comparer une grandeur mesurée à celles de solutions étalons connues

Explication

Le dosage par étalonnage compare une grandeur physique de l’échantillon à celle de solutions étalons de concentrations connues, sans détruire l’échantillon. La destruction de l’échantillon correspond à une autre approche expérimentale et ne définit pas cette méthode.

2. Dans quelle situation la grandeur physique mesurée est-elle fréquemment proportionnelle à la concentration dosée ?

Lorsque l’échantillon est remplacé par un solvant pur
Lorsque la température varie fortement pendant la mesure
Lorsque les solutions ne sont pas trop concentrées
Lorsque les solutions contiennent plusieurs précipités visibles

Lorsque les solutions ne sont pas trop concentrées

Explication

Pour des solutions suffisamment peu concentrées, la grandeur physique mesurée et la concentration sont fréquemment proportionnelles. Cette relation n’est pas considérée comme applicable de la même manière aux solutions trop concentrées.

3. Quelle grandeur est mesurée lorsqu’une solution est traversée par un faisceau lumineux de longueur d’onde λ\lambda ?

La conductivité σ\sigma
L’absorbance AλA_\lambda
La conductivité molaire ionique λi\lambda_i
La concentration molaire cc

L’absorbance $$A_\lambda$$

Explication

En photométrie, l’absorbance AλA_\lambda quantifie la lumière absorbée à une longueur d’onde donnée. La conductivité et la conductivité molaire ionique relèvent des mesures conductimétriques, tandis que la concentration est la grandeur recherchée.

4. Pour une solution suffisamment diluée vérifiant Aλ<1,2A_\lambda < 1{,}2, quelle relation permet de relier l’absorbance à la concentration ?

Aλ=ελcl2A_\lambda = \frac{\varepsilon_\lambda c}{l^2}
Aλ=ελlcA_\lambda = \varepsilon_\lambda l c
Aλ=cελlA_\lambda = \frac{c}{\varepsilon_\lambda l}
Aλ=ελ+l+cA_\lambda = \varepsilon_\lambda + l + c

$$A_\lambda = \varepsilon_\lambda l c$$

Explication

Dans ces conditions, la loi de Beer-Lambert donne Aλ=ελlcA_\lambda = \varepsilon_\lambda l c, où l’absorbance dépend du coefficient d’extinction molaire, de l’épaisseur traversée et de la concentration. Les autres expressions ne correspondent pas à cette loi.

5. Que représente la conductivité électrique σ\sigma d’une solution ionique ?

Sa capacité à conduire le courant électrique
La vitesse de réaction entre les ions de la solution
La masse molaire moyenne des ions présents
La quantité totale d’espèce dissoute dans la solution

Sa capacité à conduire le courant électrique

Explication

La conductivité σ\sigma traduit l’aptitude d’une solution ionique à conduire le courant électrique. Elle ne désigne pas directement la quantité d’espèce dissoute, qui est liée à la concentration.

6. De quels paramètres la conductivité d’une solution ionique dépend-elle ?

De la longueur d’onde lumineuse et de l’absorbance mesurée
De la couleur de la solution et de la masse du récipient
Du volume prélevé et de la pression atmosphérique
De la concentration et de la nature des ions présents

De la concentration et de la nature des ions présents

Explication

La conductivité dépend à la fois de la concentration et de la nature des différents ions présents dans la solution. La couleur et la longueur d’onde concernent plutôt des propriétés optiques, tandis que les autres paramètres proposés ne décrivent pas cette dépendance.

7. Dans une solution aqueuse de chlorure de sodium, comment s’exprime la conductivité totale ?

σ=σ(Na+)−σ(Cl−)\sigma = \sigma(\mathrm{Na^+}) - \sigma(\mathrm{Cl^-})
σ=σ(Na+)×σ(Cl−)\sigma = \sigma(\mathrm{Na^+})\times\sigma(\mathrm{Cl^-})
σ=σ(Na+)+σ(Cl−)\sigma = \sigma(\mathrm{Na^+}) + \sigma(\mathrm{Cl^-})
σ=σ(Na+)σ(Cl−)\sigma = \frac{\sigma(\mathrm{Na^+})}{\sigma(\mathrm{Cl^-})}

$$\sigma = \sigma(\mathrm{Na^+}) + \sigma(\mathrm{Cl^-})$$

Explication

Les contributions des ions sodium et chlorure s’additionnent pour former la conductivité totale, d’où σ=σ(Na+)+σ(Cl−)\sigma = \sigma(\mathrm{Na^+}) + \sigma(\mathrm{Cl^-}). Une soustraction, une multiplication ou un quotient ne décrivent pas cette composition additive.

8. Quelle relation la loi de Kohlrausch établit-elle, à température donnée, pour une solution diluée ?

σ=∑iλXi[Xi]\sigma = \sum_i \lambda_{X_i}[X_i]
σ=∑i[Xi]λXi\sigma = \sum_i \frac{[X_i]}{\lambda_{X_i}}
σ=∏iλXi[Xi]\sigma = \prod_i \lambda_{X_i}[X_i]
σ=∑iλXi+[Xi]\sigma = \sum_i \lambda_{X_i} + [X_i]

$$\sigma = \sum_i \lambda_{X_i}[X_i]$$

Explication

La loi de Kohlrausch relie la conductivité à la somme des produits de chaque conductivité molaire ionique par la concentration correspondante, soit σ=∑iλXi[Xi]\sigma = \sum_i \lambda_{X_i}[X_i]. Les autres formes ne représentent pas la contribution pondérée de chaque ion.

9. Que mesure une analyse spectroscopique lorsqu’elle balaie une portion du spectre électromagnétique ?

La masse de l’espèce chimique selon sa concentration
La température de l’échantillon selon sa pression
L’intensité transmise ou absorbée selon la longueur d’onde
La couleur apparente de l’échantillon selon son volume

L’intensité transmise ou absorbée selon la longueur d’onde

Explication

L’analyse spectroscopique enregistre l’intensité transmise ou absorbée en fonction de la longueur d’onde explorée. La masse, la température ou la couleur apparente ne constituent pas la grandeur mesurée dans cette définition.

10. Pourquoi les longueurs d’onde absorbées peuvent-elles contribuer à identifier une espèce chimique ?

Elles sont liées à la structure microscopique de l’entité étudiée
Elles sont déterminées par le volume de solution utilisé
Elles dépendent principalement de l’aspect visuel de l’échantillon
Elles indiquent directement la masse totale de l’échantillon analysé

Elles sont liées à la structure microscopique de l’entité étudiée

Explication

Les longueurs d’onde absorbées sont liées à la structure microscopique de l’entité étudiée, ce qui fournit une information caractéristique. Une identification fondée sur l’aspect visuel ne repose pas sur cette relation structurale.

11. Quel domaine de longueurs d’onde est étudié en spectroscopie UV-visible ?

De 200 nm à 800 nm
De 2 500 nm à 10 000 nm
De 10 nm à 100 nm
De 800 nm à 2 500 nm

De 200 nm à 800 nm

Explication

La spectroscopie UV-visible couvre les longueurs d’onde comprises entre 200 nm et 800 nm et peut être réalisée avec un spectrophotomètre. Les domaines proposés au-delà de 800 nm correspondent à des régions infrarouges, tandis que les plus petites longueurs d’onde relèvent de l’ultraviolet lointain.

12. Comment peut-on identifier une espèce chimique à partir de son spectre UV-visible ?

En utilisant son maximum d’absorbance ou une comparaison avec une banque de spectres
En mesurant la masse de la solution avant et après irradiation
En observant la couleur de la solution sans mesurer son spectre
En choisissant une longueur d’onde puis en appliquant une relation de dosage

En utilisant son maximum d’absorbance ou une comparaison avec une banque de spectres

Explication

L’identification UV-visible peut s’appuyer sur la longueur d’onde du maximum d’absorbance ou sur la comparaison avec une banque de spectres. Le choix d’une longueur d’onde pour établir une concentration relève plutôt du dosage, tandis que la couleur et la masse ne fournissent pas le spectre d’identification.

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Qu'est-ce qu'un dosage par étalonnage ?

Une méthode non destructive pour déterminer la concentration d'une espèce chimique.

Comment un dosage par étalonnage détermine-t-il la concentration ?

En comparant une grandeur physique mesurée à celle de solutions étalons.

Quelle condition rend la grandeur physique mesurée proportionnelle à la concentration ?

Lorsque les solutions ne sont pas trop concentrées.

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