QCM : Ondes et analyses chimiques (24 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Lorsqu’une onde progressive se propage dans un milieu, que transporte-t-elle ?

De la matière sans transport d’énergie
Ni matière ni énergie, mais une déformation permanente
De la matière et de l’énergie ensemble
De l’énergie sans transport de matière

De l’énergie sans transport de matière

Explication

Une onde progressive transmet une perturbation et de l’énergie, sans déplacer globalement la matière. Le déplacement local des éléments du milieu peut donner l’impression d’un transport de matière, mais ce n’est pas le cas.

2. Quelle grandeur désigne la longueur du motif élémentaire d’une onde périodique, et dans quelle unité s’exprime-t-elle ?

La célérité, exprimée en mètres par seconde
La période, exprimée en secondes
La fréquence, exprimée en hertz
La longueur d’onde, exprimée en mètres

La longueur d’onde, exprimée en mètres

Explication

La longueur d’onde correspond à la longueur spatiale d’un motif élémentaire de l’onde périodique et s’exprime en mètres. La période décrit plutôt une durée de répétition et s’exprime en secondes.

3. Une perturbation se répète régulièrement au cours du temps : quelle grandeur mesure le temps séparant deux répétitions identiques ?

La période temporelle, exprimée en secondes
La célérité, exprimée en mètres par seconde
L’amplitude, exprimée en mètres
La longueur d’onde, exprimée en mètres

La période temporelle, exprimée en secondes

Explication

La période temporelle est le temps élémentaire au bout duquel la perturbation se répète, et son unité est la seconde. La longueur d’onde mesure un motif dans l’espace, pas le temps qui sépare deux répétitions.

4. Dans l’étude de la diffraction par une fente, que représente l’écart angulaire θ ?

L’angle entre la fente et la direction de propagation incidente
L’angle entre les deux bords de la tache centrale
L’angle entre deux extinctions secondaires successives
L’angle entre la direction normale de l’onde et celle de la première extinction

L’angle entre la direction normale de l’onde et celle de la première extinction

Explication

L’écart angulaire θ mesure l’étalement de la diffraction entre la direction normale de l’onde et la direction de la première extinction. L’angle d’incidence décrit une autre relation géométrique et ne définit pas cet écart.

5. Pour une onde de longueur d’onde λ diffractée par une fente de largeur a, quelle relation donne l’écart angulaire θ ?

θ=aλ2\theta = \frac{a}{\lambda^2}
θ=λa\theta = \frac{\lambda}{a}
θ=λa\theta = \lambda a
θ=aλ\theta = \frac{a}{\lambda}

$$\theta = \frac{\lambda}{a}$$

Explication

Pour la diffraction par une fente, l’écart angulaire est donné par le rapport de la longueur d’onde à la largeur de la fente. Le rapport inverse ferait diminuer θ lorsque la longueur d’onde augmente, contrairement à cette relation.

6. À longueur d’onde constante, que se passe-t-il pour la diffraction lorsque la largeur de la fente devient très supérieure à la longueur d’onde ?

L’écart angulaire reste constant et la diffraction garde la même importance
L’écart angulaire tend vers zéro et la diffraction devient nulle
L’écart angulaire augmente et la diffraction devient plus marquée
L’écart angulaire tend vers un maximum et la diffraction devient plus marquée

L’écart angulaire tend vers zéro et la diffraction devient nulle

Explication

Lorsque la largeur de la fente est très supérieure à la longueur d’onde, θ tend vers zéro et la diffraction devient nulle. Une fente plus étroite, au contraire, augmente l’écart angulaire et renforce la diffraction.

7. Quelle situation correspond à des interférences entre ondes ?

La superposition d’ondes de fréquences différentes sans cohérence
La réflexion d’une onde sur une surface sans rencontre avec une autre onde
La superposition d’ondes cohérentes de même fréquence
La propagation d’une onde unique dans un milieu homogène

La superposition d’ondes cohérentes de même fréquence

Explication

Les interférences résultent de la superposition d’ondes cohérentes de même fréquence. La simple propagation d’une onde unique ne met pas en jeu une telle superposition.

8. Quelle propriété permet de dire que deux ondes sont cohérentes ?

Leurs amplitudes sont égales à chaque instant
Leur déphasage varie régulièrement au cours du temps
Elles parcourent des distances identiques dans leur milieu
Leur déphasage reste constant l’une par rapport à l’autre

Leur déphasage reste constant l’une par rapport à l’autre

Explication

Deux ondes sont cohérentes lorsque leur déphasage reste constant au cours du temps. L’égalité des amplitudes n’est pas la condition qui définit leur cohérence.

9. Deux ondes arrivent en phase avec un déphasage nul : quel effet leur superposition produit-elle ?

Une annulation complète, quelle que soit leur amplitude
Des interférences constructives, avec addition des amplitudes
Une modification de fréquence sans variation d’amplitude
Des interférences destructives, avec soustraction des amplitudes

Des interférences constructives, avec addition des amplitudes

Explication

Un déphasage nul signifie que les ondes sont en phase et que leurs amplitudes s’ajoutent, ce qui produit des interférences constructives. Un déphasage de π correspond au contraire à une opposition de phase et à des interférences destructives.

10. Lorsque deux ondes cohérentes ont un déphasage égal à π, quelle description de leur superposition est correcte ?

Elles produisent des interférences constructives par renforcement mutuel
Elles sont en phase et leurs amplitudes s’ajoutent
Elles sont en opposition de phase et leurs amplitudes se soustraient
Elles restent cohérentes parce que leurs amplitudes sont identiques

Elles sont en opposition de phase et leurs amplitudes se soustraient

Explication

Un déphasage égal à π met les ondes en opposition de phase et conduit à des interférences destructives, avec soustraction des amplitudes. Un déphasage nul, et non π, produit leur addition constructive.

11. Lors d’une réaction acido-basique, quel transfert a lieu entre les deux couples concernés ?

Un électron passe de l’acide d’un couple à la base d’un autre couple.
Un ion H⁺ passe de l’acide d’un couple à la base d’un autre couple.
Un ion HO⁻ passe de la base d’un couple à l’acide d’un autre couple.
Un atome d’oxygène passe entre les deux espèces réactives.

Un ion H⁺ passe de l’acide d’un couple à la base d’un autre couple.

Explication

Une réaction acido-basique correspond au transfert d’un ion H⁺ de l’acide d’un couple vers la base d’un autre couple. Le transfert d’un électron caractérise plutôt une réaction d’oxydoréduction.

12. Quel ensemble réunit les quatre couples acide-base à connaître ?

H₃O⁺/H₂O, H₂O/HO⁻, CH₃COO⁻/CH₃COOH et NH₃/NH₄⁺.
H₃O⁺/HO⁻, H₂O/O₂, CH₃COOH/CH₃COO⁻ et NH₄⁺/NH₃.
H₃O⁺/H₂O, H₂O/HO⁻, CH₃COOH/CH₃COO⁻ et NH₄⁺/NH₃.
H₂O/H₃O⁺, HO⁻/H₂O, CH₃COOH/CH₃COO⁻ et NH₄⁺/NH₃.

H₃O⁺/H₂O, H₂O/HO⁻, CH₃COOH/CH₃COO⁻ et NH₄⁺/NH₃.

Explication

Les couples s’écrivent avec l’acide en premier et sa base conjuguée en second : c’est le cas des quatre paires de la réponse correcte. Une paire telle que H₃O⁺/HO⁻ ne forme pas un couple acide-base conjugué, car les deux espèces ne diffèrent pas d’un ion H⁺.

13. Une solution absorbe principalement une lumière orangée-rouge ; quelle couleur observe-t-on ?

Une couleur déterminée par la seule longueur de la cuve.
La même couleur orangée-rouge que celle absorbée.
La couleur complémentaire de l’orangé-rouge.
Une couleur identique pour toutes les solutions absorbantes.

La couleur complémentaire de l’orangé-rouge.

Explication

La lumière observée correspond à la couleur complémentaire de celle absorbée par la solution. Confondre la couleur absorbée et la couleur observée conduit donc à choisir l’orangé-rouge, qui est précisément la couleur retirée de la lumière.

14. Pourquoi le spectre d’absorption caractéristique d’une espèce colorée est-il utile en analyse ?

Il permet de déduire la masse de l’espèce à partir de sa couleur observée.
Il donne directement la concentration de l’espèce sans mesure complémentaire.
Il indique que l’espèce absorbe toutes les radiations visibles et ultraviolettes.
Il permet de reconnaître et d’identifier l’espèce qui absorbe certains rayonnements.

Il permet de reconnaître et d’identifier l’espèce qui absorbe certains rayonnements.

Explication

Certaines espèces absorbent des rayonnements ultraviolets ou visibles, et leur spectre caractéristique permet leur reconnaissance et leur identification. Un spectre ne donne pas à lui seul directement la concentration, qui nécessite une méthode de mesure adaptée.

15. Quelle expression relie l’absorbance d’une solution colorée assez diluée à ses paramètres ?

A=ε+l+cA = \varepsilon + l + c, avec ll la longueur de la cuve et cc la concentration.
A=lεcA = \frac{l}{\varepsilon c}, avec ll la longueur de la cuve et cc la concentration.
A=εlcA = \varepsilon l c, avec ll la longueur de la cuve et cc la concentration.
A=εclA = \frac{\varepsilon c}{l}, avec ll la longueur de la cuve et cc la concentration.

$$A = \varepsilon l c$$, avec $$l$$ la longueur de la cuve et $$c$$ la concentration.

Explication

Pour une solution colorée assez diluée, la loi de Beer-Lambert s’écrit A=εlcA = \varepsilon l c. La division par la longueur de cuve, proposée par un distracteur plausible, ne correspond pas à cette relation.

16. Pour déterminer par étalonnage la concentration inconnue d’une solution, quelle démarche convient ?

Mesurer l’absorbance de la solution inconnue, tracer cc en fonction de la masse, puis choisir un étalon.
Mesurer la couleur des étalons, tracer leur longueur d’onde en fonction de cc, puis comparer les volumes.
Mesurer la concentration des étalons, tracer cc en fonction du temps, puis déduire l’absorbance inconnue.
Mesurer l’absorbance d’étalons de concentrations connues, tracer AA en fonction de cc, puis exploiter l’absorbance inconnue.

Mesurer l’absorbance d’étalons de concentrations connues, tracer $$A$$ en fonction de $$c$$, puis exploiter l’absorbance inconnue.

Explication

L’étalonnage consiste à mesurer l’absorbance de solutions étalons de concentrations connues, à tracer AA en fonction de cc, puis à déduire la concentration inconnue de son absorbance. Tracer une grandeur en fonction du temps ne fournit pas la relation d’étalonnage entre absorbance et concentration.

17. Une solution présente une résistance électrique de 4 Ω. Quelle est sa conductance ?

Une conductance de 4 S, égale à la résistance
Une résistance de 0,25 S, inverse de la conductance
Une conductance de 0,25 S, inverse de la résistance
Une conductance de 16 S, obtenue en élevant la résistance au carré

Une conductance de 0,25 S, inverse de la résistance

Explication

La conductance est l’inverse de la résistance et s’exprime en siemens, donc elle vaut 1/4 S. La valeur de 4 S correspondrait à confondre la conductance avec la résistance.

18. Une solution diluée contient plusieurs espèces conductrices. Quelle relation permet de calculer sa conductivité selon la loi de Kohlrausch ?

La somme des concentrations divisées par les conductivités molaires ioniques correspondantes
La somme des produits de chaque conductivité molaire ionique par la concentration de l’espèce correspondante
Le rapport entre la résistance de la solution et la somme des concentrations ioniques
Le produit de la somme des conductivités molaires ioniques par la concentration totale

La somme des produits de chaque conductivité molaire ionique par la concentration de l’espèce correspondante

Explication

La loi de Kohlrausch donne la conductivité comme la somme des produits λᵢ[Xᵢ] pour les espèces présentes. Multiplier la somme des conductivités molaires par la concentration totale ne tient pas compte des concentrations propres à chaque espèce.

19. Dans une cellule de conductimétrie, comment évolue la conductance si la conductivité et la surface des électrodes restent constantes tandis que la distance entre elles augmente ?

Elle reste constante, car la conductance ne dépend pas de la géométrie de la cellule
Elle augmente, car elle est proportionnelle à la distance séparant les électrodes
Elle diminue, car elle est inversement proportionnelle à la conductivité et à la surface
Elle diminue, car elle est proportionnelle à la conductivité et à la surface, mais inversement proportionnelle à la distance

Elle diminue, car elle est proportionnelle à la conductivité et à la surface, mais inversement proportionnelle à la distance

Explication

La relation G = σS/l montre que la conductance diminue lorsque la longueur l augmente à σ et S constantes. Une conductance indépendante de la géométrie ne correspond pas à cette relation.

20. Quelle caractéristique distingue le mécanisme d’absorption infrarouge de celui associé à l’UV-visible ?

L’absorption IR est liée aux déformations de liaisons covalentes, tandis que l’absorption UV-visible est liée à la délocalisation d’électrons
L’absorption IR est liée à la délocalisation d’électrons, tandis que l’absorption UV-visible est liée aux déformations de liaisons covalentes
L’absorption IR est liée aux transitions nucléaires, tandis que l’absorption UV-visible est liée aux rotations moléculaires
L’absorption IR est liée aux variations de concentration, tandis que l’absorption UV-visible est liée aux changements de pression

L’absorption IR est liée aux déformations de liaisons covalentes, tandis que l’absorption UV-visible est liée à la délocalisation d’électrons

Explication

En IR, l’absorption est associée aux déformations de liaisons covalentes, alors que l’UV-visible est associé à la délocalisation des électrons. La deuxième réponse inverse précisément ces deux mécanismes.

21. Une radiation a une longueur d’onde de 2 cm. Quel est son nombre d’onde ?

2 cm⁻¹, car le nombre d’onde est égal à la longueur d’onde
0,5 cm, car le nombre d’onde conserve l’unité de longueur d’onde
0,5 cm⁻¹, car le nombre d’onde est l’inverse de la longueur d’onde
4 cm⁻¹, car le nombre d’onde est le carré de la longueur d’onde

0,5 cm⁻¹, car le nombre d’onde est l’inverse de la longueur d’onde

Explication

Le nombre d’onde est défini par σ = 1/λ, ce qui donne 1/2 = 0,5 cm⁻¹ pour une longueur d’onde de 2 cm. La réponse de 2 cm⁻¹ confond le nombre d’onde avec la longueur d’onde.

22. Sur un spectre IR représenté en transmittance, que signifie un minimum observé à un nombre d’onde donné ?

Une absorption IR par des liaisons qui se déforment, dont le pic est caractéristique des liaisons concernées
Une délocalisation d’électrons qui augmente la transmittance dans cette région
Une émission de rayonnement par des liaisons qui se forment, caractéristique de la molécule entière
Une baisse de concentration de l’échantillon, sans lien avec les liaisons moléculaires

Une absorption IR par des liaisons qui se déforment, dont le pic est caractéristique des liaisons concernées

Explication

Un minimum de transmittance correspond à une absorption IR due à la déformation de liaisons, et les pics caractérisent les liaisons concernées. Une délocalisation d’électrons décrit plutôt le mécanisme associé à l’UV-visible.

23. Pour exploiter un spectre IR à l’aide d’un tableau de référence, quelles informations faut-il relever pour chaque pic ?

Sa longueur d’onde, sa température et sa fréquence, puis comparer ces valeurs à celles des molécules
Sa couleur, sa hauteur et sa durée, puis attribuer une structure moléculaire complète
Sa position en cm⁻¹, sa largeur et son intensité, puis comparer ces caractéristiques aux références des liaisons
Sa position en cm⁻¹ et sa largeur, puis déterminer directement la formule brute sans tableau

Sa position en cm⁻¹, sa largeur et son intensité, puis comparer ces caractéristiques aux références des liaisons

Explication

L’analyse consiste à relever la position en cm⁻¹, la largeur et l’intensité de chaque pic, puis à identifier la liaison à l’aide du tableau de référence. La position et la largeur seules ne permettent pas de déterminer directement une formule brute.

24. Un spectre IR présente plusieurs bandes caractéristiques de liaisons. Quelle conclusion peut-on en tirer sur la molécule étudiée ?

Les bandes indiquent la masse moléculaire, mais ne renseignent pas sur les liaisons présentes
Les bandes déterminent formellement la molécule dès que plusieurs liaisons sont reconnues
Les bandes donnent des indices sur les liaisons présentes, sans identifier formellement la molécule
Les bandes permettent de déduire directement la géométrie complète de la molécule

Les bandes donnent des indices sur les liaisons présentes, sans identifier formellement la molécule

Explication

L’analyse IR renseigne sur les liaisons présentes, mais ne permet pas une identification formelle de la molécule. Reconnaître plusieurs bandes ne suffit donc pas à déterminer son identité complète.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 65 flashcards sur Ondes et analyses chimiques.

Qu’est-ce qu’une onde progressive transporte sans déplacer de matière ?

De l’énergie.

Que représente la longueur d’onde d’une onde périodique ?

La longueur de son motif élémentaire.

En quelle unité s’exprime la longueur d’onde ?

En mètres.

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