QCM : Spectrophotométrie et quantité de matière — 20 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle grandeur un spectrophotomètre différencie-t-il quantitativement pour caractériser une espèce colorée ?

L’absorption de la lumière par l’espèce colorée
La masse de l’espèce colorée dissoute
La température de la solution colorée
La vitesse de propagation de la lumière

L’absorption de la lumière par l’espèce colorée

Explication

Le spectrophotomètre quantifie l’absorption d’une radiation lumineuse par une espèce colorée. Une observation visuelle permet de percevoir une couleur, mais elle ne fournit pas une mesure quantitative de l’absorption.

2. Quelle propriété caractérise l’absorbance d’une solution colorée ?

C’est une concentration exprimée en mol·L⁻¹ dans la solution
C’est une grandeur sans unité liée à l’absorption d’une radiation donnée
C’est une longueur exprimée en mètres pour la radiation utilisée
C’est une masse exprimée en grammes de soluté coloré

C’est une grandeur sans unité liée à l’absorption d’une radiation donnée

Explication

L’absorbance est une grandeur sans unité qui traduit la capacité d’une espèce colorée à absorber une radiation de longueur d’onde donnée. La concentration, en revanche, s’exprime notamment en mol·L⁻¹.

3. Quelle espèce chimique est responsable de la couleur violette d’une solution de Bayer ?

Les électrons libérés par le solvant pendant la dissolution
Les molécules d’eau entourant les ions en solution
Les ions permanganate MnO₄⁻(aq) dissous en solution
Les ions potassium K⁺(aq) dissous en solution

Les ions permanganate MnO₄⁻(aq) dissous en solution

Explication

La couleur violette de la solution est due aux ions permanganate dissous, notés MnO₄⁻(aq). Les ions potassium accompagnent le permanganate, mais ils ne sont pas responsables de cette coloration.

4. Que représente un spectre d’absorption d’une solution de permanganate de potassium ?

L’absorbance A en fonction de la concentration C
La concentration C en fonction du volume de solution
La longueur d’onde λ en fonction de la largeur de cuve
L’absorbance A en fonction de la longueur d’onde λ

L’absorbance A en fonction de la longueur d’onde λ

Explication

Un spectre d’absorption décrit la variation de l’absorbance avec la longueur d’onde pour une solution donnée. La relation entre absorbance et concentration relève de l’étalonnage spectrophotométrique.

5. Dans quelles conditions l’absorbance d’une solution suit-elle la relation A=k×CA = k \times C ?

À concentration et température fixées
À volume et masse de soluté fixés
À longueur d’onde et largeur de cuve fixées
À absorbance maximale et dilution fixées

À longueur d’onde et largeur de cuve fixées

Explication

La proportionnalité A=k×CA = k \times C est valable lorsque la longueur d’onde et la largeur de la cuve restent fixées. Elle ne constitue donc pas une relation indépendante des conditions expérimentales.

6. Comment prépare-t-on les solutions utilisées pour construire une droite d’étalonnage spectrophotométrique ?

Par mélange de solvants dont les volumes sont inconnus
Par dilution d’une solution mère de concentration connue
Par chauffage progressif d’une solution inconnue
Par filtration successive d’une solution contenant le soluté

Par dilution d’une solution mère de concentration connue

Explication

Les solutions étalons sont préparées par dilution d’une solution mère afin d’obtenir des concentrations connues, puis leur absorbance est mesurée. Une solution inconnue est destinée au dosage et ne fournit pas directement une concentration étalon connue.

7. À quelle longueur d’onde faut-il régler le spectrophotomètre pour améliorer la précision des mesures ?

À la longueur d’onde correspondant à l’absorbance minimale
À la longueur d’onde choisie selon le volume de la solution
À la longueur d’onde correspondant à l’absorbance maximale
À la longueur d’onde moyenne de la lumière visible

À la longueur d’onde correspondant à l’absorbance maximale

Explication

Le réglage sur la longueur d’onde d’absorbance maximale améliore la précision des mesures spectrophotométriques. Choisir une longueur d’onde minimale réduirait au contraire le signal mesuré.

8. Quelle est la concentration molaire de la solution mère S0 de permanganate de potassium ?

5,0×10−4 mol⋅L−15{,}0 \times 10^{-4}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}
2,0×10−3 mol⋅L−12{,}0 \times 10^{-3}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}
5,0×10−3 mol⋅L−15{,}0 \times 10^{-3}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}
2,0×10−4 mol⋅L−12{,}0 \times 10^{-4}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}

$$2{,}0 \times 10^{-4}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$$

Explication

La solution mère S0 possède une concentration de 2,0×10−4 mol⋅L−12{,}0 \times 10^{-4}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Les autres valeurs correspondent à des concentrations différentes et ne décrivent pas S0.

9. Une solution mère de concentration C0=2,0×10−4 mol⋅L−1C_0=2{,}0\times10^{-4}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}} est diluée pour obtenir une solution fille de concentration Cf=4,0×10−5 mol⋅L−1C_f=4{,}0\times10^{-5}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Quel est le facteur de dilution ?

F=5F=5
F=0,2F=0{,}2
F=8F=8
F=4F=4

$$F=5$$

Explication

Le facteur de dilution vaut F=C0Cf=2,0×10−44,0×10−5=5F=\frac{C_0}{C_f}=\frac{2{,}0\times10^{-4}}{4{,}0\times10^{-5}}=5. Le rapport inverse des concentrations donnerait 0,20{,}2, qui n’est pas le facteur de dilution.

10. Quelle succession d’opérations permet de préparer correctement une solution fille par dilution ?

Peser la solution mère, la verser dans une fiole graduée, compléter au trait avec de l’eau distillée et filtrer
Prélever avec une pipette jaugée, transférer dans une fiole jaugée, compléter au trait avec de l’eau distillée et homogénéiser
Prélever avec une éprouvette, transférer dans un bécher, compléter au volume avec la solution mère et agiter
Verser l’eau distillée dans une pipette, ajouter la solution mère jusqu’au trait puis laisser décanter

Prélever avec une pipette jaugée, transférer dans une fiole jaugée, compléter au trait avec de l’eau distillée et homogénéiser

Explication

La préparation exige un prélèvement mesuré à la pipette jaugée, un transfert en fiole jaugée, un complément à l’eau distillée jusqu’au trait, puis une homogénéisation. Les autres procédures utilisent un matériel ou une étape inadaptés à une dilution précise.

11. Pourquoi choisit-on une longueur d’onde de 540 nm540\ \mathrm{nm} pour doser les ions permanganate par spectrophotométrie ?

Parce qu’elle fournit directement la masse de permanganate dissous
Parce qu’elle évite toute interaction avec la lumière visible
Parce qu’elle correspond à la concentration minimale des étalons
Parce qu’elle correspond à l’absorbance maximale de la solution

Parce qu’elle correspond à l’absorbance maximale de la solution

Explication

La longueur d’onde de 540 nm540\ \mathrm{nm} est retenue parce que l’absorbance de la solution y est maximale, ce qui favorise le dosage. Elle ne donne pas directement une masse et ne correspond pas à une concentration particulière.

12. Quelle démarche permet de déterminer la concentration molaire en ions permanganate dans une solution de Dakin ?

Mesurer le volume de la solution, le multiplier par l’absorbance, puis lire la masse sur l’étiquette
Mesurer l’absorbance à 540 nm540\ \mathrm{nm}, l’exploiter avec la droite d’étalonnage, puis déduire la concentration
Peser directement la solution, comparer sa masse à celle d’un étalon, puis calculer sa concentration
Comparer visuellement la couleur de la solution aux étalons, puis associer une concentration connue

Mesurer l’absorbance à $$540\ \mathrm{nm}$$, l’exploiter avec la droite d’étalonnage, puis déduire la concentration

Explication

Le dosage repose sur la mesure de l’absorbance à 540 nm540\ \mathrm{nm} et son utilisation avec la droite d’étalonnage afin de déterminer la concentration inconnue. Une comparaison visuelle ou une simple mesure de masse ne remplace pas cette relation d’étalonnage.

13. Quelle relation existe entre la concentration en ions permanganate et la concentration en permanganate de potassium ?

La concentration ionique vaut la moitié de celle du sel
Elles sont égales dans la solution considérée
La concentration ionique est indépendante de celle du sel
La concentration ionique vaut le double de celle du sel

Elles sont égales dans la solution considérée

Explication

La concentration en ions permanganate est assimilée à la concentration en permanganate de potassium. Les facteurs deux et un demi ne s’appliquent pas à cette relation dans le cadre du dosage considéré.

14. Que représente la masse molaire d’une espèce chimique ?

La masse totale d’un échantillon quelconque, exprimée en grammes
Le nombre d’entités chimiques présentes dans un échantillon donné
Le volume occupé par une mole d’entités, exprimé en litres
La masse d’une mole d’entités chimiques identiques, exprimée en g⋅mol−1\mathrm{g\cdot mol^{-1}}

La masse d’une mole d’entités chimiques identiques, exprimée en $$\mathrm{g\cdot mol^{-1}}$$

Explication

La masse molaire est la masse associée à une mole d’entités chimiques identiques et se note MM, en g⋅mol−1\mathrm{g\cdot mol^{-1}}. La masse d’un échantillon dépend de la quantité prélevée et ne constitue pas une masse molaire.

15. Comment calcule-t-on la masse molaire moléculaire du dioxyde de carbone CO2\mathrm{CO_2} ?

M(CO2)=M(C)+2M(O)M(\mathrm{CO_2})=M(\mathrm{C})+2M(\mathrm{O})
M(CO2)=2[M(C)+M(O)]M(\mathrm{CO_2})=2\left[M(\mathrm{C})+M(\mathrm{O})\right]
M(CO2)=2M(C)+M(O)M(\mathrm{CO_2})=2M(\mathrm{C})+M(\mathrm{O})
M(CO2)=M(C)+M(O)M(\mathrm{CO_2})=M(\mathrm{C})+M(\mathrm{O})

$$M(\mathrm{CO_2})=M(\mathrm{C})+2M(\mathrm{O})$$

Explication

La formule tient compte d’un atome de carbone et de deux atomes d’oxygène, d’où M(CO2)=M(C)+2M(O)M(\mathrm{CO_2})=M(\mathrm{C})+2M(\mathrm{O}). Les autres expressions attribuent un mauvais coefficient atomique ou doublent l’ensemble de la molécule.

16. Un échantillon liquide pur possède une masse volumique ρ(X)\rho(X), un volume V(X)V(X) et une masse molaire M(X)M(X). Quelle expression permet de déterminer sa quantité de matière ?

n(X)=ρ(X)×V(X)M(X)n(X)=\frac{\rho(X)\times V(X)}{M(X)}
n(X)=V(X)Vmn(X)=\frac{V(X)}{V_m}
n(X)=M(X)ρ(X)×V(X)n(X)=\frac{M(X)}{\rho(X)\times V(X)}
n(X)=ρ(X)×V(X)×M(X)n(X)=\rho(X)\times V(X)\times M(X)

$$n(X)=\frac{\rho(X)\times V(X)}{M(X)}$$

Explication

Pour un corps pur liquide, le produit ρ(X)×V(X)\rho(X)\times V(X) donne la masse, qui est ensuite divisée par la masse molaire. Le quotient V(X)/VmV(X)/V_m correspond au calcul utilisé pour un gaz dans des conditions appropriées.

17. Dans les mêmes conditions de température et de pression, comment calcule-t-on la quantité de matière d’un corps pur gazeux de volume V(X)V(X) ?

n(X)=VmV(X)n(X)=\frac{V_m}{V(X)}
n(X)=V(X)Vmn(X)=\frac{V(X)}{V_m}
n(X)=ρ(X)×V(X)M(X)n(X)=\frac{\rho(X)\times V(X)}{M(X)}
n(X)=V(X)×Vmn(X)=V(X)\times V_m

$$n(X)=\frac{V(X)}{V_m}$$

Explication

Pour un gaz, la quantité de matière est le volume occupé divisé par le volume molaire. La relation faisant intervenir la masse volumique concerne un corps pur liquide, et non le calcul direct d’un gaz.

18. Quelle grandeur est désignée par le symbole mol dans le Système international ?

L’unité de quantité de matière
L’unité de volume d’un gaz
L’unité de masse d’un échantillon
L’unité de masse molaire d’une entité

L’unité de quantité de matière

Explication

La mole, de symbole mol, est l’unité SI de la quantité de matière. Le gramme sert à exprimer une masse, tandis que le volume et la masse molaire correspondent à d’autres grandeurs physiques.

19. Combien d’entités élémentaires contient exactement une mole ?

6,022 140 76×10−236{,}022\ 140\ 76\times10^{-23} entités
6,022 140 76×10236{,}022\ 140\ 76\times10^{23} entités
6,022 140 76×10−236{,}022\ 140\ 76\times10^{-23} grammes
6,022 140 76×10236{,}022\ 140\ 76\times10^{23} grammes

$$6{,}022\ 140\ 76\times10^{23}$$ entités

Explication

Une mole contient exactement 6,022 140 76×10236{,}022\ 140\ 76\times10^{23} entités élémentaires, valeur fixée pour la constante d’Avogadro. Cette constante compte des entités par mole et ne représente pas une masse exprimée en grammes.

20. Pourquoi la masse et le volume d’un mélange ne suffisent-ils pas à déterminer sa quantité totale de matière lorsque ses proportions sont inconnues ?

Parce que la masse et le volume ne peuvent pas être mesurés pour un mélange
Parce que les quantités de matière dépendent de la composition exacte du mélange
Parce que la quantité de matière se définit par la température du mélange
Parce que chaque mélange possède nécessairement un volume molaire unique

Parce que les quantités de matière dépendent de la composition exacte du mélange

Explication

Sans connaître les proportions des constituants, on ne peut pas relier correctement la masse et le volume du mélange aux quantités de matière de chaque espèce. La difficulté vient donc de la composition inconnue, et non d’une impossibilité générale de mesurer masse ou volume.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 35 flashcards sur Spectrophotométrie et quantité de matière.

Qu'est-ce qu'un spectrophotomètre ?

Un appareil qui mesure quantitativement l'absorption de lumière par une espèce colorée.

Que mesure l'absorbance d'une espèce colorée ?

La capacité à absorber une radiation lumineuse à une longueur d'onde donnée.

Comment prépare-t-on un échantillon pour analyse au spectrophotomètre ?

On le place dans une cuve à deux faces transparentes avant de l'introduire dans l'appareil.

Voir les flashcards →

Approfondir avec la fiche

Consultez la fiche de révision complète sur Spectrophotométrie et quantité de matière.

Voir la fiche →

Cours similaires

Expression du patrimoine génétique

SVT

Le système de santé

Développement psychomoteur de l’enfant

Système immunitaire et immunité

Valeurs fondamentales en soins

Bancs de contrôle en carrosserie

Crée tes propres QCM

Importe ton cours et l'IA génère des QCM avec corrections en 30 secondes.

Générateur de QCM