QCM : Solutions aqueuses et électrolytiques (25 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle propriété caractérise un solide ionique à l’état solide ?

Il est chargé positivement en raison de la présence des cations
Il ne contient pas d’ions puisque les charges sont neutralisées
Il est chargé négativement en raison de la présence des anions
Il est électriquement neutre grâce à l’équilibre entre cations et anions

Il est électriquement neutre grâce à l’équilibre entre cations et anions

Explication

Un solide ionique contient des cations et des anions en proportions telles que leurs charges se compensent. L’absence de charge globale ne signifie pas l’absence d’ions dans le cristal.

2. Que se produit-il lorsqu’un composé ionique se dissout dans l’eau ?

Il libère des ions dans des proportions indépendantes de sa formule initiale
Il conserve sa structure cristalline tout en devenant globalement plus chargé
Il se transforme en molécules neutres dont la formule est celle du cristal
Il se dissocie en ions selon les proportions de son équation de dissolution

Il se dissocie en ions selon les proportions de son équation de dissolution

Explication

La dissolution sépare le composé ionique en ions, et l’équation indique les proportions libérées. La formule du solide décrit le cristal initial, mais elle ne représente pas une molécule intacte en solution.

3. Quelle équation représente la dissolution du chlorure de sodium dans l’eau ?

NaCl(s)→Na2+(aq)+Cl2−(aq)\mathrm{NaCl(s) \rightarrow Na^{2+}(aq) + Cl^{2-}(aq)}
NaCl(s)→Na+(aq)+2Cl−(aq)\mathrm{NaCl(s) \rightarrow Na^+(aq) + 2Cl^-(aq)}
NaCl(s)→2Na+(aq)+Cl−(aq)\mathrm{NaCl(s) \rightarrow 2Na^+(aq) + Cl^-(aq)}
NaCl(s)→Na+(aq)+Cl−(aq)\mathrm{NaCl(s) \rightarrow Na^+(aq) + Cl^-(aq)}

$$\mathrm{NaCl(s) \rightarrow Na^+(aq) + Cl^-(aq)}$$

Explication

Chaque unité de chlorure de sodium fournit un ion sodium et un ion chlorure en solution. Les autres équations ne respectent pas les proportions du composé ni les charges usuelles de ces ions.

4. Quelle équation traduit correctement la dissolution du chlorure d’aluminium ?

AlCl3(s)→Al3+(aq)+3Cl−(aq)\mathrm{AlCl_3(s) \rightarrow Al^{3+}(aq) + 3Cl^-(aq)}
AlCl3(s)→Al+(aq)+3Cl3−(aq)\mathrm{AlCl_3(s) \rightarrow Al^+(aq) + 3Cl^{3-}(aq)}
AlCl3(s)→3Al3+(aq)+Cl−(aq)\mathrm{AlCl_3(s) \rightarrow 3Al^{3+}(aq) + Cl^-(aq)}
AlCl3(s)→Al3+(aq)+Cl−(aq)\mathrm{AlCl_3(s) \rightarrow Al^{3+}(aq) + Cl^-(aq)}

$$\mathrm{AlCl_3(s) \rightarrow Al^{3+}(aq) + 3Cl^-(aq)}$$

Explication

Une unité de chlorure d’aluminium libère un ion aluminium de charge +3+3 et trois ions chlorure de charge −1-1. Cette proportion assure aussi la conservation de la neutralité électrique globale.

5. Quelle solution conduit le courant électrique grâce à la présence d’ions mobiles ?

Une solution aqueuse de chlorure de sodium
Une solution aqueuse contenant un soluté moléculaire neutre
Une solution aqueuse dépourvue d’espèces chargées
Une solution aqueuse d’eau sucrée

Une solution aqueuse de chlorure de sodium

Explication

Une solution de chlorure de sodium contient des ions mobiles et constitue donc une solution électrolytique conductrice. L’eau sucrée et les solutions de solutés moléculaires ne fournissent pas ces porteurs de charge ioniques.

6. Comment les ions se déplacent-ils dans une solution électrolytique soumise à un champ électrique ?

Les cations et les anions restent immobiles dans la solution
Les cations et les anions vont ensemble vers la borne négative
Les cations vont vers la borne positive et les anions vers la borne négative
Les cations vont vers la borne négative et les anions vers la borne positive

Les cations vont vers la borne négative et les anions vers la borne positive

Explication

Les ions positifs sont attirés par la borne négative, tandis que les ions négatifs sont attirés par la borne positive. Le déplacement opposé de ces deux familles d’ions permet le passage du courant.

7. Une solution possède une résistance de 20 Ω20\ \Omega et est parcourue par un courant de 0,15 A0{,}15\ \mathrm{A} sous une tension de 3,0 V3{,}0\ \mathrm{V}. Quelle est sa conductance ?

6,7 S6{,}7\ \mathrm{S}
45 S45\ \mathrm{S}
0,050 S0{,}050\ \mathrm{S}
0,20 S0{,}20\ \mathrm{S}

$$0{,}050\ \mathrm{S}$$

Explication

La conductance est l’inverse de la résistance : G=1/R=1/20=0,050 SG=1/R=1/20=0{,}050\ \mathrm{S}, ce qui concorde avec G=I/U=0,15/3,0G=I/U=0{,}15/3{,}0. La valeur 6,7 S6{,}7\ \mathrm{S} correspondrait à une confusion entre résistance et conductance.

8. Pour une solution ionique donnée, comment évolue la conductance si la surface immergée des plaques augmente tandis que leur écartement reste constant ?

Elle reste constante, car elle dépend de la solution et non des plaques
Elle diminue, car G=σLSG=\sigma\frac{L}{S}
Elle devient nulle, car l’augmentation de surface bloque les ions
Elle augmente, car G=σSLG=\sigma\frac{S}{L}

Elle augmente, car $$G=\sigma\frac{S}{L}$$

Explication

À solution et écartement constants, la relation G=σS/LG=\sigma S/L montre que la conductance augmente avec la surface immergée. La conductance dépend donc aussi de la géométrie de la cellule, contrairement à la conductivité propre de la solution.

9. Que représente la conductivité σ\sigma d’une solution ?

La conductance mesurée par une cellule particulière, qui varie avec ses dimensions
Le caractère conducteur propre de la solution, indépendamment de la géométrie de la cellule
La quantité totale de solution située entre les deux plaques conductrices
La résistance opposée par les plaques métalliques au déplacement des ions

Le caractère conducteur propre de la solution, indépendamment de la géométrie de la cellule

Explication

La conductivité caractérise l’aptitude propre de la solution à conduire le courant, sans dépendre de la forme de la cellule. La conductance mesurée, elle, varie aussi avec la surface des plaques et leur écartement.

10. Une cellule possède une conductance G=0,020 SG=0{,}020\ \mathrm{S}, un écartement L=0,010 mL=0{,}010\ \mathrm{m} et une surface S=2,0×10−4 m2S=2{,}0\times10^{-4}\ \mathrm{m^2}. Quelle est la conductivité de la solution ?

2,0 S m−12{,}0\ \mathrm{S\,m^{-1}}
4,0×10−4 S m−14{,}0\times10^{-4}\ \mathrm{S\,m^{-1}}
1,0 S m−11{,}0\ \mathrm{S\,m^{-1}}
100 S m−1100\ \mathrm{S\,m^{-1}}

$$1{,}0\ \mathrm{S\,m^{-1}}$$

Explication

On applique σ=GLS\sigma=G\frac{L}{S}, soit σ=0,020×0,0102,0×10−4=1,0 S m−1\sigma=0{,}020\times\frac{0{,}010}{2{,}0\times10^{-4}}=1{,}0\ \mathrm{S\,m^{-1}}. Multiplier par S/LS/L donnerait la conductance à partir de la conductivité, et non la conductivité à partir de la conductance.

11. Quelle relation exprime la loi de Kohlrausch pour la conductivité d’une solution ionique ?

σ=∑i[Xi]λi\sigma=\sum_i\frac{[X_i]}{\lambda_i}
σ=∑iλi[Xi]\sigma=\sum_i\lambda_i[X_i]
σ=∏iλi[Xi]\sigma=\prod_i\lambda_i[X_i]
σ=∑iλi+[Xi]\sigma=\sum_i\lambda_i+[X_i]

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

Explication

La loi de Kohlrausch additionne les contributions de chaque ion, chacune étant égale à λi[Xi]\lambda_i[X_i]. La conductivité molaire ionique λi\lambda_i décrit la contribution d’un ion et ne constitue pas la conductivité totale.

12. Une solution de chlorure de sodium a une concentration C(NaCl)C(\mathrm{NaCl}) ; quelle expression donne sa conductivité selon la loi de Kohlrausch ?

σ=(λNa+−λCl−)C(NaCl)\sigma=(\lambda_{Na^+}-\lambda_{Cl^-})C(\mathrm{NaCl})
σ=(λNa++λCl−)C(NaCl)\sigma=(\lambda_{Na^+}+\lambda_{Cl^-})C(\mathrm{NaCl})
σ=(λNa++λCl−)C(NaCl)2\sigma=(\lambda_{Na^+}+\lambda_{Cl^-})C(\mathrm{NaCl})^2
σ=λNa+λCl−C(NaCl)\sigma=\lambda_{Na^+}\lambda_{Cl^-}C(\mathrm{NaCl})

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

Explication

La dissociation de NaCl produit des ions Na⁺ et Cl⁻ en concentrations égales à C(NaCl)C(\mathrm{NaCl}), donc leurs contributions s’additionnent. La différence entre les conductivités ioniques ne représente pas la somme des contributions.

13. Pour une solution de chlorure d’aluminium de concentration C(AlCl3)C(\mathrm{AlCl_3}), quelle expression de la conductivité est correcte ?

σ=(λAl3++3λCl−)C(AlCl3)2\sigma=(\lambda_{Al^{3+}}+3\lambda_{Cl^-})C(\mathrm{AlCl_3})^2
σ=(3λAl3++λCl−)C(AlCl3)\sigma=(3\lambda_{Al^{3+}}+\lambda_{Cl^-})C(\mathrm{AlCl_3})
σ=(λAl3++λCl−)C(AlCl3)\sigma=(\lambda_{Al^{3+}}+\lambda_{Cl^-})C(\mathrm{AlCl_3})
σ=(λAl3++3λCl−)C(AlCl3)\sigma=(\lambda_{Al^{3+}}+3\lambda_{Cl^-})C(\mathrm{AlCl_3})

$$\sigma=(\lambda_{Al^{3+}}+3\lambda_{Cl^-})C(\mathrm{AlCl_3})$$

Explication

Chaque unité de AlCl₃ fournit un ion Al³⁺ et trois ions Cl⁻, d’où le facteur 3 devant λCl−\lambda_{Cl^-}. Le facteur stœchiométrique concerne les ions chlorure, car [Cl−]=3[Al3+][Cl^-]=3[Al^{3+}].

14. Comment un dosage conductimétrique par étalonnage permet-il de déterminer une concentration inconnue ?

En comparant la conductivité de la solution à celles de solutions de concentrations connues
En calculant la masse de soluté à partir d’une solution de volume connu
En identifiant les ions présents grâce à leur température d’ébullition
En mesurant le volume versé jusqu’à un changement de couleur visible

En comparant la conductivité de la solution à celles de solutions de concentrations connues

Explication

L’étalonnage établit une correspondance entre des conductivités mesurées et des concentrations connues, puis permet d’estimer la concentration inconnue. Une solution étalon possède une concentration connue, contrairement à la solution dosée.

15. Dans quel ordre réalise-t-on correctement un dosage conductimétrique par étalonnage ?

Mesurer la solution inconnue, préparer les étalons, tracer la droite, puis choisir la concentration
Préparer les étalons, mesurer leurs conductivités, tracer la droite, puis exploiter la mesure inconnue
Tracer la droite théorique, préparer la solution inconnue, puis mesurer les solutions étalons
Préparer les étalons, lire directement leur concentration, puis mesurer la solution inconnue

Préparer les étalons, mesurer leurs conductivités, tracer la droite, puis exploiter la mesure inconnue

Explication

Le protocole commence par les solutions étalons et leurs mesures, qui permettent de construire la relation σ=f(c)\sigma=f(c). La conductivité inconnue est ensuite reportée sur cette droite afin d’en déduire la concentration.

16. Que représente la quantité de matière nn d’un échantillon ?

Le nombre de paquets de NAN_A entités contenus dans l’échantillon
Le nombre total d’entités individuelles présentes dans l’échantillon
La masse correspondant à une seule entité de l’échantillon
Le volume occupé par une mole d’entités dans l’échantillon

Le nombre de paquets de $$N_A$$ entités contenus dans l’échantillon

Explication

La quantité de matière compte des groupes de NAN_A entités, chaque groupe correspondant à une mole. Le nombre total de particules est noté NN, tandis que nn s’exprime en moles.

17. Un échantillon contient N=1,204×1024N=1{,}204\times10^{24} entités. Quelle quantité de matière contient-il, avec NA=6,02×1023 mol−1N_A=6{,}02\times10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}} ?

2,00 mol2{,}00\ \mathrm{mol}
0,50 mol0{,}50\ \mathrm{mol}
1,204×1024 mol1{,}204\times10^{24}\ \mathrm{mol}
6,02×1023 mol6{,}02\times10^{23}\ \mathrm{mol}

$$2{,}00\ \mathrm{mol}$$

Explication

La relation n=NNAn=\frac{N}{N_A} donne ici n=1,204×10246,02×1023=2,00 moln=\frac{1{,}204\times10^{24}}{6{,}02\times10^{23}}=2{,}00\ \mathrm{mol}. Le nombre NN est sans unité et ne doit pas être interprété comme une quantité de matière en moles.

18. Un échantillon de masse m=9,0 gm=9{,}0\ \mathrm{g} possède une masse molaire M=18 g mol−1M=18\ \mathrm{g\,mol^{-1}}. Quelle est sa quantité de matière ?

0,50 mol0{,}50\ \mathrm{mol}
27 mol27\ \mathrm{mol}
162 mol162\ \mathrm{mol}
2,0 mol2{,}0\ \mathrm{mol}

$$0{,}50\ \mathrm{mol}$$

Explication

On utilise n=mMn=\frac{m}{M}, donc n=9,018=0,50 moln=\frac{9{,}0}{18}=0{,}50\ \mathrm{mol}. Multiplier la masse par la masse molaire ne correspond pas à la relation entre ces grandeurs.

19. Que représente la concentration massique γ\gamma d’une solution ?

Le volume de solvant nécessaire pour dissoudre un gramme de soluté
La quantité de matière de soluté contenue dans un litre de solution
La masse de soluté contenue dans un litre de solution
La masse totale de solution contenue dans un litre de mélange

La masse de soluté contenue dans un litre de solution

Explication

La concentration massique indique la masse de soluté par volume de solution, généralement exprimée en grammes par litre. La quantité de matière par volume correspond à la concentration molaire, et non à γ\gamma.

20. Une solution contient 12 g12\ \mathrm{g} de soluté dans 3,0 L3{,}0\ \mathrm{L} de solution. Quelle est sa concentration massique ?

36 g⋅L−136\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}
0,25 g⋅L−10{,}25\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}
4,0 g⋅L−14{,}0\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}
9,0 g⋅L−19{,}0\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}

$$4{,}0\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}$$

Explication

La relation γ=mV\gamma=\frac{m}{V} donne ici γ=123,0=4,0 g⋅L−1\gamma=\frac{12}{3{,}0}=4{,}0\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}. Le produit de la masse par le volume ne correspond pas à la définition de cette concentration.

21. Que mesure la concentration molaire cc d’une solution ?

La masse de solvant par quantité de matière dissoute
Le volume de solution par quantité de matière dissoute
La masse de soluté par volume de solution
La quantité de matière de soluté par volume de solution

La quantité de matière de soluté par volume de solution

Explication

La concentration molaire exprime la quantité de matière du soluté contenue dans un volume donné de solution, en général en moles par litre. La masse de soluté par volume définit la concentration massique γ\gamma.

22. Une solution a une concentration molaire de 0,20 mol⋅L−10{,}20\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}} et le soluté possède une masse molaire de 50 g⋅mol−150\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}. Quelle est sa concentration massique ?

250 g⋅L−1250\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}
2,5 g⋅L−12{,}5\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}
50,2 g⋅L−150{,}2\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}
10 g⋅L−110\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}

$$10\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}$$

Explication

La relation γ=cM\gamma=cM conduit à γ=0,20×50=10 g⋅L−1\gamma=0{,}20\times50=10\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}. La division de MM par cc ne donne pas la concentration massique recherchée.

23. Quelle succession d’opérations décrit une préparation par dissolution ?

Verser de l’eau dans un bécher, ajouter le soluté puis prélever une solution mère
Peser le soluté, le transférer dans une fiole jaugée, compléter à l’eau puis agiter
Prélever une solution mère, la transférer dans une fiole jaugée, compléter à l’eau puis agiter
Peser le soluté, le placer dans une pipette jaugée, compléter au trait puis agiter

Peser le soluté, le transférer dans une fiole jaugée, compléter à l’eau puis agiter

Explication

La dissolution commence par la mesure précise d’une masse de soluté, suivie de son transfert dans une fiole jaugée et de l’ajustement du volume. Le prélèvement d’une solution mère à la pipette caractérise une dilution.

24. Lors d’une dilution, quel matériel sert à prélever précisément la solution mère ?

Une balance électronique
Une pipette jaugée
Une fiole jaugée
Une éprouvette graduée

Une pipette jaugée

Explication

La solution mère est prélevée avec une pipette jaugée avant d’être transférée dans une fiole jaugée. La fiole jaugée sert ensuite à ajuster précisément le volume final, tandis que la balance mesure une masse.

25. Une dilution utilise 10 mL10\ \mathrm{mL} de solution mère et conduit à 100 mL100\ \mathrm{mL} de solution fille. Quel est le facteur de dilution DD ?

9090
1010
0,100{,}10
110110

$$10$$

Explication

La conservation de la quantité de matière donne D=VfilleVmeˋre=10010=10D=\frac{V_{fille}}{V_{mère}}=\frac{100}{10}=10. La valeur 0,100{,}10 correspond au rapport inverse et ne représente pas le facteur de dilution défini ici.

Révisez avec les flashcards

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Qu'est-ce qu'un solide ionique ?

Un cristal de cations et d’anions liés par des liaisons ioniques, neutre électriquement.

Que se passe-t-il lors de la dissolution d'un composé ionique ?

Il se dissocie en ions selon une équation de dissolution.

Comment s'écrit la dissolution du chlorure de sodium ?

NaCl(s)→Na+(aq)+Cl−(aq)\mathrm{NaCl(s) \rightarrow Na^+(aq) + Cl^-(aq)}

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