QCM : Transformations acido-basiques (17 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quel événement caractérise une transformation acido-basique ?

La formation d’un précipité entre deux solutions ioniques
La rupture d’une liaison sans déplacement de proton
Le transfert d’un électron entre deux espèces chimiques
Le transfert d’un proton H+H^+ entre un acide et une base

Le transfert d’un proton $$H^+$$ entre un acide et une base

Explication

Une transformation acido-basique repose sur le transfert d’un proton H+H^+ entre un acide et une base. Un transfert d’électron relève d’une transformation d’oxydoréduction, tandis qu’un précipité n’est pas le critère définissant une réaction acido-basique.

2. Que renseigne la valeur du pH d’une solution aqueuse ?

Sur sa masse volumique, acide ou basique
Sur la température d’ébullition du soluté
Sur son caractère acide, basique ou neutre
Sur la quantité de solvant évaporée

Sur son caractère acide, basique ou neutre

Explication

Le pH est une donnée chiffrée qui indique si une solution aqueuse est acide, basique ou neutre. Il ne mesure pas directement la masse volumique, l’évaporation ou la température d’ébullition.

3. Comment reconnaît-on une amine parmi les molécules organiques suivantes ?

Elle dérive de H2OH_2O, dont au moins un hydrogène est remplacé par un groupe alkyle
Elle contient un groupe carboxyle lié à un atome d’hydrogène
Elle résulte de la perte d’un oxygène dans une molécule carbonylée
Elle dérive de NH3NH_3, dont au moins un hydrogène est remplacé par un groupe alkyle

Elle dérive de $$NH_3$$, dont au moins un hydrogène est remplacé par un groupe alkyle

Explication

Une amine est dérivée de l’ammoniac NH3NH_3 par remplacement d’au moins un atome d’hydrogène par un groupe alkyle. Les structures comportant un groupe carboxyle relèvent de la famille des acides carboxyliques.

4. Quelle caractéristique permet de reconnaître une espèce amphotère acido-basique ?

Elle intervient dans deux réactions sans pouvoir transférer de proton.
Elle ne peut réagir qu’avec une espèce chargée négativement.
Elle peut appartenir à un seul couple et agir comme donneur de proton.
Elle peut appartenir à deux couples et agir comme acide ou comme base.

Elle peut appartenir à deux couples et agir comme acide ou comme base.

Explication

Une espèce amphotère peut participer à deux couples acido-basiques différents et se comporter tantôt comme un acide, tantôt comme une base. Une espèce appartenant à un seul couple ne présente pas cette double possibilité dans la définition considérée.

5. Dans un couple acide-base, quel rôle joue l’acide par rapport à sa base conjuguée ?

Il se transforme en ion sans modifier sa composition.
Il donne un proton H+H^+ à sa base conjuguée.
Il échange un électron avec sa base conjuguée.
Il reçoit un proton H+H^+ de sa base conjuguée.

Il donne un proton $$H^+$$ à sa base conjuguée.

Explication

Dans un couple acide-base, l’acide est le donneur de proton et la base conjuguée est l’accepteur. La réception d’un proton correspond au rôle de la base, ce qui constitue la confusion classique entre les deux membres du couple.

6. Quelle caractéristique structurale définit un acide carboxylique ?

Il possède plusieurs groupes carbonyle dans sa structure
Il possède un seul groupe carboxyle dans sa structure
Il possède un groupe hydroxyle lié à un cycle aromatique
Il contient un atome d’azote lié à plusieurs groupes alkyles

Il possède un seul groupe carboxyle dans sa structure

Explication

Un acide carboxylique est une molécule organique qui comporte un seul groupe carboxyle. La présence d’un groupe hydroxyle aromatique ou d’un atome d’azote correspond à d’autres fonctions chimiques.

7. Quelle démarche permet d’établir une équation-bilan acido-basique à partir de deux couples ?

Additionner les deux acides, puis ajouter les deux bases sans modifier le sens des équations.
Identifier un seul couple, puis déduire l’équation globale sans écrire de demi-équation.
Écrire les deux demi-équations dans le sens du transfert, puis les additionner pour supprimer H+H^+.
Écrire les deux demi-équations dans le même sens, puis conserver les protons dans le bilan.

Écrire les deux demi-équations dans le sens du transfert, puis les additionner pour supprimer $$H^+$$.

Explication

Il faut identifier deux couples, orienter leurs demi-équations selon le transfert de proton, puis les additionner afin d’éliminer H+H^+. Écrire les deux demi-équations dans le même sens ne permet pas, en général, de supprimer les protons.

8. Une solution aqueuse a un pH égal à 3 à 25 °C. Quelle est sa concentration en ions hydronium ?

[H3O+]=3,0×103 mol⋅L−1[H_3O^+]=3{,}0\times10^{3}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}
[H3O+]=1,0×10−3 mol⋅L−1[H_3O^+]=1{,}0\times10^{-3}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}
[H3O+]=3,0×10−1 mol⋅L−1[H_3O^+]=3{,}0\times10^{-1}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}
[H3O+]=1,0×103 mol⋅L−1[H_3O^+]=1{,}0\times10^{3}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}

$$[H_3O^+]=1{,}0\times10^{-3}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$$

Explication

La relation [H3O+]=C∘⋅10−pH[H_3O^+]=C^\circ\cdot10^{-pH} donne ici 1,0×10−3 mol⋅L−11{,}0\times10^{-3}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}} puisque C∘=1,0 mol⋅L−1C^\circ=1{,}0\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}. Le pH intervient comme exposant de dix et non comme facteur direct de la concentration.

9. Quelle équation décrit l’autoprotolyse de l’eau ?

H2O+H+⇌H3O++HO−H_2O + H^+ \rightleftharpoons H_3O^+ + HO^-
H3O++HO−⇌H2O+H+H_3O^+ + HO^- \rightleftharpoons H_2O + H^+
H2O⇌H3O++HO−H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + HO^-
H2O+H2O⇌H3O++HO−H_2O + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + HO^-

$$H_2O + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + HO^-$$

Explication

L’autoprotolyse correspond au transfert d’un proton entre deux molécules d’eau, formant un ion oxonium et un ion hydroxyde. Une seule molécule d’eau ne peut pas fournir simultanément les deux espèces ioniques indiquées sans autre partenaire.

10. Quelle affirmation décrit correctement l’échelle du pH à 25 °C pour une solution aqueuse ?

Elle s’étend de 1 à 10 et la neutralité correspond à pH 5
Elle s’étend de 0 à 14 et la neutralité correspond à pH 7
Elle s’étend de 0 à 7 et la neutralité correspond à pH 3
Elle s’étend de 7 à 14 et la neutralité correspond à pH 10

Elle s’étend de 0 à 14 et la neutralité correspond à pH 7

Explication

À 25 °C, le pH d’une solution aqueuse est compris entre 0 et 14, et le caractère neutre correspond à pH 7. Les autres intervalles ne placent pas correctement la neutralité sur l’échelle considérée.

11. Pourquoi les amines présentent-elles généralement un caractère basique plus marqué qu’un caractère acide ?

L’oxygène de l’amine stabilise directement un ion carboxylate
Le doublet non liant de l’azote peut fixer un ion H+H^+
Le groupe alkyle libère un ion H+H^+ très facilement
La liaison C–H de l’amine se rompt spontanément dans l’eau

Le doublet non liant de l’azote peut fixer un ion $$H^+$$

Explication

Le doublet non liant de l’azote est suffisamment disponible pour fixer un ion H+H^+, ce qui explique le caractère basique général des amines. Une amine ne possède pas de groupe carboxylate ni de liaison O–H acide caractéristique.

12. Pourquoi l’eau H2OH_2O est-elle une espèce amphotère ?

Elle appartient au couple H3O+/HO−H_3O^+/HO^- et ne change pas de rôle.
Elle participe aux couples H3O+/H2OH_3O^+/H_2O et H2O/HO−H_2O/HO^-.
Elle intervient dans le couple H3O+/H2OH_3O^+/H_2O sans participer à un second couple.
Elle forme le couple H2O/H2OH_2O/H_2O lors de toute réaction acide-base.

Elle participe aux couples $$H_3O^+/H_2O$$ et $$H_2O/HO^-$$.

Explication

L’eau appartient à deux couples : H3O+/H2OH_3O^+/H_2O, où elle peut être une base, et H2O/HO−H_2O/HO^-, où elle peut être un acide. Le couple H3O+/HO−H_3O^+/HO^- ne contient pas deux espèces conjuguées séparées par un seul proton.

13. Une espèce chimique accepte un proton H+H^+ lors d’une réaction : comment est-elle classée selon Brønsted ?

Comme une base de Brønsted
Comme un acide de Brønsted
Comme une espèce oxydante
Comme une espèce neutre réactive

Comme une base de Brønsted

Explication

Une base de Brønsted est capable d’accepter un ou plusieurs protons dans sa structure. Une espèce qui libère un proton serait au contraire un acide de Brønsted.

14. Quelle liaison fournit l’hydrogène labile responsable du caractère acide d’un acide carboxylique ?

La liaison C=O présente dans le groupe carboxyle
La liaison C–N d’une éventuelle fonction amine
La liaison C–H située dans le groupe alkyle
La liaison O–H fortement polarisée du groupe carboxyle

La liaison O–H fortement polarisée du groupe carboxyle

Explication

L’hydrogène labile appartient à la liaison O–H fortement polarisée, qui peut conduire à la formation de R−COO−R{-}COO^- et de H+H^+. La liaison C=O ne fournit pas directement cet hydrogène acide.

15. Quelle demi-équation correspond au couple AH/A−AH/A^- ?

AH+H+⇌A−AH + H^+ \rightleftharpoons A^-
AH⇌A−+H+AH \rightleftharpoons A^- + H^+
A−⇌AH+H+A^- \rightleftharpoons AH + H^+
AH+A−⇌H+AH + A^- \rightleftharpoons H^+

$$AH \rightleftharpoons A^- + H^+$$

Explication

Pour le couple AH/A−AH/A^-, l’acide AHAH cède un proton et forme sa base conjuguée A−A^-, d’où AH⇌A−+H+AH \rightleftharpoons A^- + H^+. Dans cette écriture, A−A^- est la base conjuguée et non l’acide.

16. À 25 °C, quelle expression définit le pH d’une solution aqueuse ?

pH=−log⁡([H3O+]C∘)pH=-\log\left(\frac{[H_3O^+]}{C^\circ}\right), avec C∘=1,0 mol⋅L−1C^\circ=1{,}0\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}
pH=−log⁡(C∘[H3O+])pH=-\log\left(\frac{C^\circ}{[H_3O^+]}\right), avec C∘=1,0 mol⋅L−1C^\circ=1{,}0\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}
pH=[H3O+]×C∘pH=[H_3O^+]\times C^\circ, avec C∘=1,0 mol⋅L−1C^\circ=1{,}0\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}
pH=log⁡([H3O+]C∘)pH=\log\left(\frac{[H_3O^+]}{C^\circ}\right), avec C∘=1,0 mol⋅L−1C^\circ=1{,}0\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}

$$pH=-\log\left(\frac{[H_3O^+]}{C^\circ}\right)$$, avec $$C^\circ=1{,}0\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$$

Explication

À 25 °C, le pH est le logarithme décimal opposé du rapport entre la concentration en ions hydronium et la concentration standard. Inverser le rapport ou supprimer le signe négatif donne une expression différente de la définition.

17. Quelle propriété définit un acide de Brønsted ?

Il peut accepter un ou plusieurs protons H+H^+.
Il peut produire des ions sans transfert de proton.
Il peut libérer un ou plusieurs protons H+H^+.
Il peut échanger des électrons avec une autre espèce.

Il peut libérer un ou plusieurs protons $$H^+$$.

Explication

Un acide de Brønsted est une entité capable de donner un ou plusieurs protons H+H^+. L’acceptation d’un proton caractérise une base de Brønsted, et non un acide.

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Qu'est-ce qu'un acide de Brønsted ?

Une entité chimique capable de libérer un ou plusieurs protons H⁺.

Qu'est-ce qu'une base de Brønsted ?

Une entité chimique capable d’accepter un ou plusieurs protons H⁺.

Qu'appelle-t-on une transformation acido-basique ?

Une transformation chimique impliquant le transfert d’un proton H⁺ entre un acide et une base.

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