QCM : Transformations chimiques et acide-base (31 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Lorsqu’on étudie une portion délimitée de l’Univers, comment définit-on le système étudié ?

La surface réelle ou fictive qui sépare deux régions de l’Univers
L’ensemble de l’Univers considéré sans délimitation
La partie de l’Univers séparée de l’extérieur par une surface réelle ou fictive
La partie de l’Univers qui entoure la région étudiée

La partie de l’Univers séparée de l’extérieur par une surface réelle ou fictive

Explication

Le système est la partie de l’Univers que l’on étudie, délimitée de l’extérieur par une surface réelle ou fictive. L’extérieur désigne ce qui entoure le système, la frontière est sa surface de séparation, et l’Univers entier n’est pas la partie délimitée étudiée.

2. Un récipient fermé laisse passer la chaleur, mais aucune matière ne traverse ses parois. Comment classer ce système ?

Système fermé
Système isolé
Système ouvert
Système homogène

Système fermé

Explication

Un système fermé échange de l’énergie avec l’extérieur, mais pas de matière. Un système isolé n’échange ni matière ni énergie, tandis qu’un système ouvert échange les deux ; « homogène » décrit les phases, pas les échanges.

3. Un échantillon contient de l’eau liquide et de la vapeur d’eau. En comptant les espèces physico-chimiques présentes, quel résultat obtient-on ?

Trois espèces physico-chimiques
Deux espèces physico-chimiques
Une espèce physico-chimique
Quatre espèces physico-chimiques

Deux espèces physico-chimiques

Explication

Une espèce physico-chimique est définie par l’entité chimique et son état physique : H₂O(l) et H₂O(g) comptent donc comme deux espèces. Les traiter comme une seule ignore l’état, tandis que compter les phases ne répond pas à la question sur les espèces.

4. Dans un récipient, les grandeurs intensives varient de façon continue dans chaque région, et deux régions sont séparées par une interface. Comment caractériser le système ?

Homogène, car chaque région constitue une phase
Hétérogène, car il comporte plusieurs phases
Homogène, car les grandeurs intensives sont définies dans les régions
Hétérogène, car les grandeurs intensives varient continûment

Hétérogène, car il comporte plusieurs phases

Explication

Chaque région où les grandeurs intensives varient continûment constitue une phase ; plusieurs phases rendent le système hétérogène. Le fait que chaque région forme une phase ne rend pas l’ensemble homogène, et la continuité est définie dans une phase, pas à travers les interfaces.

5. Un gaz et un liquide sont placés séparément dans deux récipients dont le volume peut varier. Quelle différence permet de les distinguer ?

Le gaz garde une forme propre, tandis que le liquide occupe tout le volume offert
Le liquide est compressible, tandis que le gaz est quasi incompressible
Le gaz occupe tout le volume offert, tandis que le liquide garde un volume propre
Le liquide occupe tout le volume offert, tandis que le gaz garde un volume propre

Le gaz occupe tout le volume offert, tandis que le liquide garde un volume propre

Explication

Un gaz est compressible et occupe tout le volume disponible ; un liquide, quasi incompressible, possède un volume propre sans forme propre. Attribuer au liquide l’expansion dans tout le récipient inverse la distinction, tandis que l’attribution d’un volume propre au gaz ou d’une compressibilité au liquide confond leurs caractéristiques.

6. Lors d’une transformation, les états physiques changent, mais les entités chimiques restent les mêmes. De quel type de transformation s’agit-il ?

Une transformation chimique
Une transformation physique
Une transformation nucléaire
Une transformation qui modifie les éléments

Une transformation physique

Explication

Une transformation physique modifie l’état physique sans changer l’entité chimique. Une transformation chimique change les entités en conservant les éléments et la charge, alors qu’une transformation nucléaire modifie les noyaux.

7. Un échantillon de 18,0 g18{,}0\ \mathrm{g} d’eau a une masse molaire de 18,0 g mol−118{,}0\ \mathrm{g\,mol^{-1}}. Quelle quantité de matière contient-il ?

324 mol324\ \mathrm{mol}
0,00100 mol0{,}00100\ \mathrm{mol}
6,022×1023 mol6{,}022\times10^{23}\ \mathrm{mol}
1,00 mol1{,}00\ \mathrm{mol}

$$1{,}00\ \mathrm{mol}$$

Explication

La relation n=m/Mn=m/M donne n=18,0/18,0=1,00 moln=18{,}0/18{,}0=1{,}00\ \mathrm{mol}. 324 mol324\ \mathrm{mol} résulte d’une multiplication, tandis que le nombre d’Avogadro dénombre les entités et ne s’exprime pas en moles.

8. Une solution contient 0,30 mol0{,}30\ \mathrm{mol} de soluté dans 0,60 L0{,}60\ \mathrm{L}. Si sa masse molaire vaut 50 g mol−150\ \mathrm{g\,mol^{-1}}, quelle est sa concentration massique ?

83 g L−183\ \mathrm{g\,L^{-1}}
25 g L−125\ \mathrm{g\,L^{-1}}
0,50 g L−10{,}50\ \mathrm{g\,L^{-1}}
2,0 g L−12{,}0\ \mathrm{g\,L^{-1}}

$$25\ \mathrm{g\,L^{-1}}$$

Explication

La concentration molaire vaut c=n/V=0,30/0,60=0,50 mol L−1c=n/V=0{,}30/0{,}60=0{,}50\ \mathrm{mol\,L^{-1}}, donc t=cM=0,50×50=25 g L−1t=cM=0{,}50\times50=25\ \mathrm{g\,L^{-1}}. 0,50 g L−10{,}50\ \mathrm{g\,L^{-1}} confond les deux concentrations, et 83 g L−183\ \mathrm{g\,L^{-1}} provient d’une division de la masse par la quantité de matière.

9. Dans un mélange gazeux à 2,0 bar2{,}0\ \mathrm{bar}, la fraction molaire d’un gaz est 0,300{,}30. Quelle est sa pression partielle ?

2,30 bar2{,}30\ \mathrm{bar}
1,40 bar1{,}40\ \mathrm{bar}
0,60 bar0{,}60\ \mathrm{bar}
0,30 bar0{,}30\ \mathrm{bar}

$$0{,}60\ \mathrm{bar}$$

Explication

La loi de Dalton donne Pi=xiPtotP_i=x_iP_{\mathrm{tot}}, donc Pi=0,30×2,0=0,60 barP_i=0{,}30\times2{,}0=0{,}60\ \mathrm{bar}. 0,30 bar0{,}30\ \mathrm{bar} confond fraction molaire et pression, tandis que 1,40 bar1{,}40\ \mathrm{bar} correspond à la fraction complémentaire.

10. On réunit deux portions identiques d’un même gaz à la même température et à la même pression. Quelle comparaison entre la quantité de matière totale et la température décrit correctement les grandeurs extensives et intensives ?

La quantité de matière et la température restent toutes deux inchangées.
La température double, tandis que la quantité de matière reste inchangée.
La quantité de matière et la température doublent toutes deux.
La quantité de matière double, tandis que la température reste inchangée.

La quantité de matière double, tandis que la température reste inchangée.

Explication

La quantité de matière est extensive et additive : elle double lorsqu’on réunit deux systèmes identiques. La température est intensive et ne dépend pas de la taille du système ; la traiter comme extensive inverse ces classifications.

11. Une expérience en laboratoire produit réellement un changement chimique, que l’on représente ensuite par une équation. Quelle distinction entre transformation et réaction convient ?

La réaction est le phénomène réel, et la transformation en est le modèle.
La transformation est l’équation, et la réaction est le résultat mesuré.
La réaction et la transformation sont deux noms pour l’équation.
La transformation est le phénomène réel, et la réaction en est le modèle.

La transformation est le phénomène réel, et la réaction en est le modèle.

Explication

La transformation désigne le phénomène réel observé, tandis que la réaction, exprimée par son équation, constitue le modèle de ce phénomène. Dire que la réaction est le phénomène réel confond le processus et sa représentation.

12. Pour une réaction où le coefficient stœchiométrique du produit XX est +2+2, l’avancement augmente de 0,15 mol0{,}15\ \mathrm{mol}. De combien la quantité de matière de XX augmente-t-elle ?

0,30 mol0{,}30\ \mathrm{mol}
0,075 mol0{,}075\ \mathrm{mol}
0,15 mol0{,}15\ \mathrm{mol}
−0,30 mol-0{,}30\ \mathrm{mol}

$$0{,}30\ \mathrm{mol}$$

Explication

La relation nX(ξ)=nX,0+νXξn_X(\xi)=n_{X,0}+\nu_X\xi implique ΔnX=νXΔξ=2×0,15=0,30 mol\Delta n_X=\nu_X\Delta\xi=2\times0{,}15=0{,}30\ \mathrm{mol}. La variation est positive pour ce produit ; prendre directement l’avancement oublie le coefficient stœchiométrique.

13. Dans un mélange gazeux idéal, une espèce solide pure est présente au début puis entièrement consommée. Quelle activité lui attribue-t-on avant et après sa disparition ?

la concentration divisée par la concentration standard
le rapport de sa pression partielle à la pression standard
une valeur proportionnelle à sa quantité avant et après
1 avant sa disparition, puis aucune contribution après

1 avant sa disparition, puis aucune contribution après

Explication

L’activité d’un solide pur présent vaut 1, mais cette contribution disparaît lorsque le solide n’est plus présent. La dépendance à la quantité confond activité et quantité de matière, le rapport de pressions concerne les gaz parfaits, et la concentration standard concerne les solutés dilués.

14. Pour écrire le quotient réactionnel d’une réaction, quelle règle détermine la position et l’exposant des activités ?

Placer les produits au numérateur et les réactifs au dénominateur, avec les coefficients stœchiométriques comme exposants
Placer les produits au numérateur et les réactifs au dénominateur, sans utiliser les coefficients stœchiométriques
Placer les produits au numérateur et les réactifs au dénominateur, avec les coefficients des réactifs comme exposants positifs
Placer les réactifs au numérateur et les produits au dénominateur, avec les coefficients stœchiométriques comme exposants

Placer les produits au numérateur et les réactifs au dénominateur, avec les coefficients stœchiométriques comme exposants

Explication

Le quotient est le produit des activités des produits au numérateur et des réactifs au dénominateur, chaque activité étant élevée à son coefficient stœchiométrique algébrique. Inverser les espèces inverse le quotient, omettre les coefficients supprime les exposants requis, et rendre positifs les coefficients des réactifs néglige leur signe algébrique.

15. À température donnée, une réaction est écrite dans un sens précis et son quotient initial est inférieur à sa constante d’équilibre. Dans quel sens le système évolue-t-il spontanément ?

Dans le sens inverse, en augmentant l’avancement
Dans le sens inverse, en diminuant l’avancement
Dans le sens direct, sans modifier l’avancement
Dans le sens direct, en augmentant l’avancement

Dans le sens direct, en augmentant l’avancement

Explication

Lorsque le quotient initial est inférieur à la constante, le système évolue dans le sens direct et l’avancement augmente. Le sens inverse correspond à un quotient supérieur à la constante, l’absence d’évolution à l’égalité, et un avancement croissant ne caractérise pas le sens inverse.

16. Dans un système chimique à l’équilibre, quelle description correspond à l’évolution microscopique et macroscopique ?

La composition macroscopique reste constante tandis que les deux réactions se poursuivent à des vitesses différentes
La composition macroscopique reste constante tandis que les réactions directe et inverse se poursuivent à vitesse égale
La composition macroscopique reste constante parce que les deux réactions ont cessé
La composition macroscopique change tandis que les réactions directe et inverse se poursuivent à vitesse égale

La composition macroscopique reste constante tandis que les réactions directe et inverse se poursuivent à vitesse égale

Explication

L’équilibre chimique est dynamique : la composition macroscopique demeure constante parce que les réactions directe et inverse se poursuivent à la même vitesse. Une composition qui change n’est pas l’état d’équilibre, l’arrêt des réactions confond équilibre et immobilité, et des vitesses différentes entraîneraient une évolution nette.

17. Lors d’une réaction acide-base, quelle capacité définit un acide de Brønsted ?

Capter un proton H⁺
Céder un électron
Céder un proton H⁺
Libérer un ion HO⁻

Céder un proton H⁺

Explication

Un acide de Brønsted est une espèce capable de céder un proton H⁺. Capter un proton définit une base de Brønsted, tandis que le transfert d’électron et la libération de HO⁻ ne définissent pas un acide selon cette notion.

18. Une espèce peut-elle agir comme acide dans un couple et comme base dans un autre ; comment la nomme-t-on ?

Un ampholyte
Une base de Brønsted
Un polyacide
Un acide de Brønsted

Un ampholyte

Explication

Un ampholyte est l’acide d’un couple et la base d’un autre, comme l’eau ou l’ion hydrogénocarbonate. Un polyacide peut céder plusieurs protons, alors que les termes acide et base de Brønsted désignent respectivement une espèce donneuse et capteuse de proton.

19. À 25 °C, une solution aqueuse vérifie [H3O+]=10−5 mol L−1[\mathrm{H_3O^+}]=10^{-5}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}. Quelle valeur de [HO−][\mathrm{HO^-}] satisfait le produit ionique de l’eau ?

10−9 mol L−110^{-9}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}
10−7 mol L−110^{-7}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}
109 mol L−110^{9}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}
10−5 mol L−110^{-5}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}

$$10^{-9}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}$$

Explication

À 25 °C, le produit des concentrations vaut 10−1410^{-14} ; ainsi [HO−]=10−14/10−5=10−9 mol L−1[\mathrm{HO^-}]=10^{-14}/10^{-5}=10^{-9}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}. Reprendre la concentration d’oxonium confond les deux espèces, inverser l’exposant donne une valeur incohérente avec le produit, et 10−710^{-7} correspond à la concentration de chaque ion dans l’eau neutre.

20. Une solution diluée a une concentration en ions oxonium de 10−3 mol L−110^{-3}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}. En prenant c°=1 mol L−1c°=1\ \mathrm{mol\,L^{-1}}, quel est son pH ?

−11
3
11
−3

3

Explication

La définition donne pH=−log⁡(10−3/1)=3\mathrm{pH}=-\log(10^{-3}/1)=3. La valeur −3 omet le signe négatif, tandis que −11 et 11 résultent d’une confusion avec la concentration en ions hydroxyde ou d’un signe erroné.

21. Pour la dissociation AH+H2O=A−+H3O+\mathrm{AH+H_2O=A^-+H_3O^+}, un élève veut exprimer KaK_a à partir des concentrations à l’équilibre. Quelle expression doit-il utiliser ?

[AH]c°[A−][H3O+]\frac{[\mathrm{AH}]c°}{[\mathrm{A^-}][\mathrm{H_3O^+}]}
[A−][AH]c°\frac{[\mathrm{A^-}]}{[\mathrm{AH}]c°}
[A−][H3O+][AH]\frac{[\mathrm{A^-}][\mathrm{H_3O^+}]}{[\mathrm{AH}]}
[A−][H3O+][AH]c°\frac{[\mathrm{A^-}][\mathrm{H_3O^+}]}{[\mathrm{AH}]c°}

$$\frac{[\mathrm{A^-}][\mathrm{H_3O^+}]}{[\mathrm{AH}]c°}$$

Explication

La constante d’acidité est le produit des concentrations de A⁻ et de H₃O⁺, divisé par le produit de [AH] et de c°. L’expression sans c° omet la concentration standard, le rapport inversé échange numérateur et dénominateur, et le dernier rapport oublie H₃O⁺.

22. Dans une solution tampon du couple AH/A⁻, on mesure [A−]=0,10 mol L−1[\mathrm{A^-}]=0{,}10\ \mathrm{mol\,L^{-1}} et [AH]=0,010 mol L−1[\mathrm{AH}]=0{,}010\ \mathrm{mol\,L^{-1}}. Quelle relation donne le pH ?

pH=pKa+log⁡(10)\mathrm{pH=p}K_a+\log(10)
pH=pKa+ln⁡(10)\mathrm{pH=p}K_a+\ln(10)
pH=pKa+10\mathrm{pH=p}K_a+10
pH=pKa−log⁡(10)\mathrm{pH=p}K_a-\log(10)

$$\mathrm{pH=p}K_a+\log(10)$$

Explication

La relation de Henderson–Hasselbalch ajoute à pKa le logarithme décimal de [A⁻]/[AH] ; ici, le rapport vaut 10. Le signe négatif correspond à l’inversion du rapport, ln utilise le logarithme népérien, et ajouter directement 10 omet le logarithme.

23. Deux couples acide-base ont des pKa de 3,2 et 8,1. Quelle comparaison de leurs forces est correcte ?

L’acide de pKa 8,1 et sa base conjuguée sont les deux formes les plus fortes.
L’acide de pKa 3,2 et sa base conjuguée sont les deux formes les plus fortes.
L’acide de pKa 3,2 est le plus fort, et la base conjuguée de pKa 8,1 est la plus forte.
L’acide de pKa 8,1 est le plus fort, et la base conjuguée de pKa 3,2 est la plus forte.

L’acide de pKa 3,2 est le plus fort, et la base conjuguée de pKa 8,1 est la plus forte.

Explication

Un pKa plus petit correspond à un acide plus fort, tandis qu’un pKa plus grand correspond à une base conjuguée plus forte. Les réponses qui associent la force de l’acide au pKa élevé inversent la première relation; celles qui renforcent les deux formes d’un même couple confondent acide et base conjuguée.

24. Pour la réaction A1H+B2=A1−+B2H+\mathrm{A_1H+B_2=A_1^-+B_2H^+}, les pKa des couples de l’acide réactif et de l’acide formé valent respectivement 5,0 et 8,0. Quelle est la constante K°K° ?

10−310^{-3}
33
10310^3
101310^{13}

$$10^3$$

Explication

La constante vaut 10pKa2−pKa1=108,0−5,0=10310^{pK_{a2}-pK_{a1}}=10^{8{,}0-5{,}0}=10^3. L’exposant négatif inverse la différence, 13 vient de la somme des pKa, et 3 seul oublie que cette différence est l’exposant de 10.

25. Une réaction acide-base met en jeu un acide réactif de pKa 6,5 et l’acide du couple associé à la base réactive, de pKa 9,0. Quel signe de ΔpKa\Delta pK_a obtient-on, et quel sens est favorisé ?

ΔpKa=+2,5\Delta pK_a=+2{,}5, ce qui favorise le sens direct.
ΔpKa=−2,5\Delta pK_a=-2{,}5, ce qui favorise le sens direct.
ΔpKa=+2,5\Delta pK_a=+2{,}5, ce qui favorise le sens inverse.
ΔpKa=−15,5\Delta pK_a=-15{,}5, ce qui favorise le sens inverse.

$$\Delta pK_a=+2{,}5$$, ce qui favorise le sens direct.

Explication

On soustrait le pKa de l’acide réactif à celui de l’acide associé à la base réactive : 9,0−6,5=+2,59{,}0-6{,}5=+2{,}5. Un ΔpKa positif favorise le sens direct; les signes négatifs inversent la soustraction, tandis que l’association d’un signe positif au sens inverse contredit la règle.

26. Pour le couple AH/A⁻ de pKa 6,8, quelle espèce prédomine dans une solution de pH 8,1 ?

La base conjuguée A⁻.
Aucune des deux formes ne prédomine.
Les deux formes en concentrations égales.
L’acide AH.

La base conjuguée A⁻.

Explication

Lorsque le pH est supérieur au pKa, la base conjuguée A⁻ prédomine. AH prédomine sous le pKa, et les concentrations sont égales au pH égal au pKa; ici, 8,1 est supérieur à 6,8.

27. Dans un diagramme de prédominance, les domaines de deux espèces se recouvrent sur une plage de pH. Quelle conclusion peut-on tirer au sujet de ces espèces ?

Leurs domaines sont disjoints malgré leur recouvrement.
Elles ne peuvent coexister que lorsque leurs concentrations sont égales.
Elles réagissent entre elles dans la plage de pH commune.
Elles sont compatibles dans la plage de pH commune.

Elles sont compatibles dans la plage de pH commune.

Explication

Deux espèces ayant un domaine de prédominance commun sont compatibles. La réaction entre espèces est associée à des domaines disjoints; un recouvrement n’implique pas l’égalité de leurs concentrations.

28. Une solution contient un monoacide de pKa égal à 4,0 et son pH vaut 5,0. Quelle fraction est sous la forme A⁻, selon la formule de distribution ?

11+10−9\frac{1}{1+10^{-9}}
11+109\frac{1}{1+10^{9}}
11+101\frac{1}{1+10^{1}}
11+10−1\frac{1}{1+10^{-1}}

$$\frac{1}{1+10^{-1}}$$

Explication

La fraction de A⁻ vaut αA−=11+10pKa−pH\alpha_{A^-}=\frac{1}{1+10^{pK_a-pH}} ; ici, pKa−pH=−1pK_a-pH=-1. L’exposant positif correspond à la fraction de AH, tandis que les exposants fondés sur la somme ou la différence inversée ne respectent pas le rapport pH–pKa.

29. Sur le diagramme de distribution d’un monoacide, à quel pH les courbes de AH et de A⁻ se croisent-elles si le pKa vaut 6,3 ?

À pH 7,3
À pH 50
À pH 6,3
À pH 5,3

À pH 6,3

Explication

Les deux formes ont chacune une fraction de 50 % lorsque le pH est égal au pKa, donc ici à 6,3. Les valeurs 7,3 et 5,3 correspondent à des écarts d’une unité au pKa, et 50 est le pourcentage de chaque forme, non un pH.

30. Dans un mélange contenant H₃O⁺, HO⁻, NH₄⁺ et NH₃, quelles espèces faut-il choisir pour écrire la réaction prépondérante ?

Les deux espèces acides les plus fortes parmi ces espèces
L’acide le plus fort et la base la plus forte parmi ces espèces
L’acide le plus abondant et la base la plus abondante parmi ces espèces
L’acide le plus fort et la base la plus abondante parmi ces espèces

L’acide le plus fort et la base la plus forte parmi ces espèces

Explication

La réaction prépondérante met en jeu l’acide le plus fort et la base la plus forte présents, en tenant compte de H₂O, H₃O⁺ et HO⁻. Choisir selon l’abondance confond force et quantité, tandis que l’association de deux acides ne constitue pas le choix acide-base recherché.

31. Pour déterminer le pH final d’un mélange acide-base dont plusieurs réactions peuvent intervenir, quelle démarche convient-il d’utiliser ?

La comparaison directe des volumes versés
L’addition des pKa des espèces présentes
Le calcul à partir du seul réactif en excès
La méthode de la réaction prépondérante

La méthode de la réaction prépondérante

Explication

La méthode de la réaction prépondérante sert à déterminer le pH final d’un mélange acide-base en analysant les réactions entre les espèces présentes. Les volumes seuls ne suffisent pas, et ni le seul excès apparent ni la somme des pKa ne remplacent cette démarche.

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Mémorisez les réponses avec 77 flashcards sur Transformations chimiques et acide-base.

Qu’est-ce qu’un système en thermodynamique ?

La partie de l’Univers étudiée, séparée de l’extérieur par une surface réelle ou fictive.

Quels échanges caractérisent un système ouvert ?

Il échange de la matière et de l’énergie avec l’extérieur.

Quels échanges caractérisent un système fermé ?

Il échange de l’énergie, mais pas de matière, avec l’extérieur.

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