QCM : Modélisation des transformations acide-base — 15 questions

Questions et réponses du QCM

1. Selon Brønsted, quelle propriété définit un acide ?

Il peut former une liaison avec un ion métallique
Il peut échanger des électrons avec une autre espèce
Il peut céder un ou plusieurs protons H+
Il peut capter un ou plusieurs protons H+

Il peut céder un ou plusieurs protons H+

Explication

Dans la théorie de Brønsted, un acide est une espèce capable de donner un ou plusieurs protons H+. La capacité à capter des protons caractérise une base de Brønsted.

2. Selon Brønsted, quelle action caractérise une base ?

Céder un ou plusieurs protons H+
Recevoir des électrons lors d’une réaction
Produire systématiquement des ions métalliques
Capter un ou plusieurs protons H+

Capter un ou plusieurs protons H+

Explication

Une base de Brønsted capte un ou plusieurs protons H+. La cession de protons correspond à la définition d’un acide, tandis que le transfert d’électrons relève d’une autre théorie.

3. Comment note-t-on un couple acide-base conjugué ?

A−/B, avec deux espèces reliées par un transfert d’électrons
AH/BH, avec deux acides de compositions différentes
A+/A−, avec des espèces reliées par la formation d’un sel
AH/A−, avec des espèces reliées par la perte ou le gain de H+

AH/A−, avec des espèces reliées par la perte ou le gain de H+

Explication

Un couple acide-base associe un acide AH à sa base conjuguée A−, qui diffère par un proton H+. Les autres notations décrivent des associations qui ne correspondent pas à cette relation de conjugaison.

4. Quelle demi-équation représente correctement le couple acide-base AH/A− ?

A−(aq)=AH(aq)+e−A^-(aq) = AH(aq) + e^-
AH(aq)+H+=A−(aq)AH(aq) + H^+ = A^-(aq)
A−(aq)+H+=AH(aq)+e−A^-(aq) + H^+ = AH(aq) + e^-
AH(aq)=A−(aq)+H+AH(aq) = A^-(aq) + H^+

$$AH(aq) = A^-(aq) + H^+$$

Explication

La demi-équation du couple s’écrit AH(aq)=A−(aq)+H+AH(aq) = A^-(aq) + H^+, où le signe égal représente une double flèche. Les autres expressions introduisent un électron ou placent le proton du mauvais côté pour la dissociation de l’acide.

5. Quelle situation illustre le caractère amphotère d’une espèce chimique ?

Elle cède H+ dans un couple et le capte dans un autre
Elle échange des électrons avec deux espèces chimiques
Elle capte H+ dans deux couples de nature différente
Elle cède H+ dans deux couples de nature différente

Elle cède H+ dans un couple et le capte dans un autre

Explication

Une espèce amphotère est à la fois un acide dans un couple et une base dans un autre : elle peut donc céder puis capter un proton selon le contexte. Une espèce seulement acide ou seulement basique ne possède pas ces deux comportements.

6. Que se produit-il au cours d’une réaction acide-base ?

Des neutrons sont transférés entre deux noyaux atomiques
Des électrons sont échangés entre deux atomes métalliques
Des protons H+ sont échangés entre deux couples acide-base
Des ions métalliques précipitent sans transfert entre les couples

Des protons H+ sont échangés entre deux couples acide-base

Explication

Une réaction acide-base consiste en un transfert de protons H+ entre l’acide d’un couple et la base d’un autre couple. Un échange d’électrons correspond à une réaction d’oxydoréduction, et non à la définition d’une réaction acide-base.

7. Dans quelle situation un proton H+ est-il facilement libéré d’une molécule ?

Lorsque la liaison avec l’hydrogène est fortement polarisée et rend H partiellement positif
Lorsque la liaison avec l’hydrogène est faiblement polarisée et rend H partiellement négatif
Lorsque l’hydrogène est lié à un atome dont l’électronégativité est identique
Lorsque l’hydrogène partage ses électrons de manière parfaitement symétrique

Lorsque la liaison avec l’hydrogène est fortement polarisée et rend H partiellement positif

Explication

Une forte polarisation de la liaison rend l’hydrogène partiellement positif, ce qui facilite sa libération sous forme de H+. Une faible polarisation ou une répartition symétrique des électrons ne favorise pas ce départ.

8. À partir de quelle différence d’électronégativité une liaison est-elle considérée comme polarisée ?

Lorsqu’elle est supérieure à 0,4
Lorsqu’elle est nulle entre les deux atomes
Lorsqu’elle est égale à 0,4
Lorsqu’elle est inférieure à 0,4

Lorsqu’elle est supérieure à 0,4

Explication

Une liaison est considérée comme polarisée lorsque la différence d’électronégativité entre ses deux atomes est supérieure à 0,4. Une différence égale ou inférieure à 0,4 ne satisfait pas le critère indiqué.

9. Quel effet produit une augmentation de la différence d’électronégativité dans une liaison impliquant l’hydrogène ?

La liaison perd son caractère covalent et forme nécessairement un métal
La liaison devient plus polarisée et H+ peut être libéré plus facilement
La liaison devient apolaire et H+ acquiert une charge partielle négative
La liaison devient moins polarisée et H+ est retenu plus fortement

La liaison devient plus polarisée et H+ peut être libéré plus facilement

Explication

Une différence d’électronégativité plus élevée accentue la polarisation de la liaison et facilite la libération de l’hydrogène sous forme de H+. Une différence plus faible produit l’effet inverse, sans rendre nécessairement la liaison métallique.

10. Quelle caractéristique définit un acide carboxylique ?

Il contient un atome d’azote dont le doublet peut capter un proton.
Il possède un groupe carboxyle R–COOH dont la liaison O–H peut libérer un proton.
Il présente un groupe carbonyle dépourvu de liaison O–H ionisable.
Il comporte un groupe carboné fixé à un atome d’azote issu de l’ammoniac.

Il possède un groupe carboxyle R–COOH dont la liaison O–H peut libérer un proton.

Explication

Un acide carboxylique contient le groupe carboxyle R–COOH, dont la liaison O–H peut libérer H+. La présence d’un atome d’azote et d’un doublet non liant caractérise plutôt une amine.

11. Comment reconnaît-on une amine parmi les composés organiques ?

Elle dérive de NH3, avec au moins un hydrogène remplacé par un groupe carboné.
Elle contient un groupe R–COOH capable de libérer un proton en solution.
Elle dérive d’un acide carboxylique, avec le groupe O–H remplacé par un groupe carboné.
Elle correspond à un ion carboxylate formé après perte du proton O–H.

Elle dérive de NH3, avec au moins un hydrogène remplacé par un groupe carboné.

Explication

Une amine est un dérivé organique de l’ammoniac dans lequel au moins un hydrogène est remplacé par un groupe carboné. Le groupe R–COOH et sa forme déprotonée appartiennent à la famille des acides carboxyliques.

12. Pourquoi les amines peuvent-elles se comporter comme des bases ?

L’oxygène du groupe carboxyle libère un proton H+ et forme un ion carboxylate.
Le carbone du groupe carboné capte un proton H+ pour produire une molécule d’ammoniac.
L’azote possède une liaison O–H susceptible de céder un proton H+ en solution.
L’azote possède un doublet non liant capable de capter un proton H+ et de former un ion ammonium.

L’azote possède un doublet non liant capable de capter un proton H+ et de former un ion ammonium.

Explication

Le doublet non liant de l’atome d’azote peut capter H+, ce qui transforme l’amine en ion ammonium. La libération de H+ et la formation d’un ion carboxylate décrivent le comportement d’un acide carboxylique.

13. Quelle relation décrit correctement le pH d’une solution aqueuse ?

Il correspond directement à la concentration en ions oxonium exprimée en mol·L−1.
Il est défini par pH=log⁡([H3O+]C0)pH=\log\left(\frac{[H_3O^+]}{C_0}\right), sans signe négatif.
Il mesure la quantité totale de soluté dissous sans tenir compte des ions oxonium.
Il est défini par pH=−log⁡([H3O+]C0)pH=-\log\left(\frac{[H_3O^+]}{C_0}\right) et traduit l’acidité liée aux ions oxonium.

Il est défini par $$pH=-\log\left(\frac{[H_3O^+]}{C_0}\right)$$ et traduit l’acidité liée aux ions oxonium.

Explication

Le pH est un indicateur logarithmique de l’acidité liée aux ions H3O+, selon pH=−log⁡([H3O+]C0)pH=-\log\left(\frac{[H_3O^+]}{C_0}\right). La concentration en ions oxonium est une grandeur distincte, exprimée directement en mol·L−1.

14. Quelle concentration en ions oxonium correspond à une solution de pH égal à 3, avec C0=1 mol⋅L−1C_0=1\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}} ?

[H3O+]=1×10−6 mol⋅L−1[H_3O^+]=1\times10^{-6}\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}
[H3O+]=1×10−3 mol⋅L−1[H_3O^+]=1\times10^{-3}\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}
[H3O+]=3×10−1 mol⋅L−1[H_3O^+]=3\times10^{-1}\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}
[H3O+]=1×103 mol⋅L−1[H_3O^+]=1\times10^{3}\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}

$$[H_3O^+]=1\times10^{-3}\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$$

Explication

La relation [H3O+]=C0×10−pH[H_3O^+]=C_0\times10^{-pH} donne ici 1×10−3 mol⋅L−11\times10^{-3}\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Le pH ne multiplie pas directement la concentration et n’inverse pas le signe de l’exposant.

15. Deux solutions ont respectivement des concentrations en ions oxonium de 1×10−21\times10^{-2} et 1×10−5 mol⋅L−11\times10^{-5}\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Laquelle possède le pH le plus faible ?

La solution à 1×10−5 mol⋅L−11\times10^{-5}\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}, car une faible concentration en H3O+ diminue le pH.
Les deux solutions, car leur pH reste identique lorsque les concentrations sont exprimées dans la même unité.
La solution à 1×10−2 mol⋅L−11\times10^{-2}\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}, car une concentration élevée en H3O+ correspond à un pH plus faible.
Aucune des deux, car le pH dépend de la concentration en ions hydroxyde plutôt que de H3O+.

La solution à $$1\times10^{-2}\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$$, car une concentration élevée en H3O+ correspond à un pH plus faible.

Explication

Une concentration plus élevée en ions oxonium indique une acidité plus forte et donc un pH plus faible. La solution moins concentrée en H3O+ possède au contraire un pH plus élevé.

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Qu'est-ce qu'un acide selon Brønsted ?

Une espèce chimique capable de céder un ou plusieurs protons H+.

Qu'est-ce qu'une base selon Brønsted ?

Une espèce chimique capable de capter un ou plusieurs protons H+.

Qu'est-ce qu'un couple acide-base ?

Un acide et sa base conjuguée liés par la perte ou le gain d'un proton H+.

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