QCM : Piles électrochimiques et oxydoréduction (27 questions)

Explication

Une transformation non totale peut s’arrêter alors que tous les réactifs sont encore présents. La transformation totale cesse lorsqu’au moins un réactif a disparu ; l’arrêt seul ne prouve donc pas qu’elle est totale.

Explication

L’équilibre chimique correspond à l’arrêt d’une transformation non totale alors que réactifs et produits sont tous présents à l’état final. L’épuisement d’un réactif caractérise plutôt une transformation totale.

Explication

À l’équilibre dynamique, les réactions directe et indirecte se poursuivent à vitesses égales, ce qui maintient constante la concentration des espèces. Une concentration constante ne signifie donc pas que les réactions sont arrêtées.

Explication

Dans le sens indirect, les produits disparaissent pour former les réactifs. La disparition de A et B accompagnée de la formation de C et D correspond au sens direct.

Explication

Pour une espèce dissoute, l’activité vaut $[Y]/c^°$, donc $0{,}25/1=0{,}25$ et elle est sans dimension. La valeur 4 inverse le rapport, 1 confond le soluté avec un solvant ou un solide, et l’unité mol·L⁻¹ est incorrecte pour une activité.

Explication

Le quotient place les activités des produits au numérateur et celles des réactifs au dénominateur, chacune élevée à son coefficient stœchiométrique; il est sans dimension. La réponse avec les réactifs au numérateur inverse le quotient, celle sans exposants omet les coefficients, et la réponse avec des facteurs confond exposants et multiplication.

Explication

Les activités des produits sont au numérateur, avec les exposants de leurs coefficients, et celles des réactifs au dénominateur : $Q_r=\frac{a(C)a(D)^3}{a(A)^2a(B)}$. L’expression inversée échange produits et réactifs, celle sans puissances omet les coefficients, et la dernière associe les exposants aux mauvaises espèces.

Explication

À l’équilibre d’une transformation non totale, le quotient de réaction est égal à la constante d’équilibre, qui est sans dimension. La valeur 1 confond équilibre et transformation totale, l’inverse renverse la relation, et une unité de concentration contredit le caractère sans dimension de $K$.

Explication

Le taux d’avancement final est $\tau=x_f/x_{max}$; ici, $0{,}36/0{,}90=0{,}40$, soit 40 %. La valeur 2,5 inverse le rapport, 0,54 correspond à une différence, et 0,324 résulte d’une multiplication.

Explication

L’évolution spontanée d’un système hors équilibre tend à rapprocher le quotient de réaction de la constante K. S’éloigner de K inverse la tendance, maintenir Qᵣ constant ne décrit pas la règle générale, et l’absence d’évolution nette correspond à l’équilibre.

Explication

Lorsque Qᵣ < K, le système évolue dans le sens direct et Qᵣ augmente en se rapprochant de K. Le sens inverse est associé à Qᵣ > K, tandis qu’une absence d’évolution nette correspond à l’équilibre.

Explication

Si Qᵣ > K, l’évolution spontanée se fait dans le sens inverse et le quotient diminue pour se rapprocher de K. Le sens direct s’applique à Qᵣ < K, et un quotient supérieur à K indique que le système n’est pas à l’équilibre.

Explication

Au cours de l’évolution spontanée, le quotient de réaction tend vers la constante d’équilibre K. Zéro, une constante cinétique et la valeur initiale ne sont pas la valeur d’équilibre visée.

Explication

Avec Qᵣ < K, la réaction évolue dans le sens direct, ce qui augmente la concentration en acide conjugué et diminue celle des réactifs. L’évolution inverse des concentrations correspondrait à un sens inverse, associé à Qᵣ > K.

Explication

Une demi-pile associe l’oxydant et le réducteur d’un même couple à une électrode. Le pont salin relie les deux demi-piles, l’électrode ne peut pas être omise et les ions inertes caractérisent le pont salin.

Explication

Une pile comprend deux demi-piles reliées par un pont salin, qui permet le passage du courant lorsque le circuit est fermé. Les électrons circulent dans le fil, le pont ne remplace pas une électrode et il ne bloque pas le courant.

Explication

Pendant le fonctionnement, les électrons circulent dans le fil conducteur tandis que les ions traversent le pont salin afin d’assurer la neutralité électrique des solutions. Les deux autres répartitions inversent les lieux de circulation des charges ou négligent le rôle des ions.

Explication

Les électrons circulent dans le sens inverse du courant électrique, donc de la borne négative vers la borne positive dans le fil conducteur. Le courant conventionnel va de la borne positive à la négative, tandis que le pont salin est parcouru par des ions.

Explication

Une pile est un système hors d’équilibre qui évolue spontanément vers l’équilibre, où la réaction s’arrête. L’état initial confond équilibre et départ, l’éloignement inverse le sens de l’évolution, et l’arrêt avant l’équilibre contredit le mécanisme décrit.

Explication

La capacité est la charge électrique qui circule pendant toute la durée de fonctionnement, de l’état initial à l’état final. La quantité de matière, l’intensité instantanée et la durée sont des grandeurs distinctes.

Explication

À intensité constante, $Q=I\times\Delta t$, donc $0{,}40\times3{,}0=1{,}2\ \mathrm{A\cdot h}$. L’addition donne $3{,}4$, la division donne $7{,}5$ et la réciproque du produit ne respecte pas la relation.

Explication

La charge circulant dans la pile est reliée à la quantité de matière d’électrons échangés par $Q=n(e^-)\times F$. La constante d’Avogadro ne remplace pas la constante de Faraday, la division inverse la relation, et $Q=I\times\Delta t$ relie charge, intensité et durée.

Explication

Dans le couple de l’eau de Javel $\mathrm{ClO^-}/\mathrm{Cl^-}$, l’ion hypochlorite $\mathrm{ClO^-}$ est l’oxydant. Donner ce rôle à $\mathrm{Cl^-}$ inverse les rôles, tandis que le couple $\mathrm{Cl_2}/\mathrm{Cl^-}$ concerne le dichlore.

Explication

Les métaux, dont le lithium utilisé dans les accumulateurs, sont les réducteurs des couples $\mathrm{M^{n+}/M}$ pour $n=1$ ou $2$. Le rôle d’oxydant est attribué à l’ion métallique dans ce couple, et les couples du dioxygène et du dihydrogène sont distincts.

Explication

À température donnée, la constante d’équilibre ne dépend pas de la composition du système à l’état final. La composition finale peut varier sans changer cette constante; les distracteurs lui attribuent à tort une dépendance envers la composition ou les quantités initiales.

Explication

À la borne négative, le zinc s’oxyde en ions zinc et libère deux électrons. La réduction des ions cuivre(II) se produit à l’autre borne; les équations inverses décrivent des transformations contraires.

Explication

À la borne positive, les ions cuivre(II) captent deux électrons et se réduisent en cuivre métallique. L’oxydation du zinc a lieu à la borne négative, tandis que les équations inverses correspondent aux transformations opposées.