QCM : Transformations et analyses chimiques (25 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Selon la définition de Brønsted, quelle propriété caractérise un acide ?

Il peut échanger un électron avec l’eau
Il peut céder au moins un proton H+
Il peut capter au moins un proton H+
Il peut produire des ions hydroxydes en solution

Il peut céder au moins un proton H+

Explication

Un acide de Brønsted est une espèce capable de céder au moins un proton H+. Une base de Brønsted se définit au contraire par sa capacité à capter un proton.

2. Selon la définition de Brønsted, qu’est-ce qu’une base ?

Une espèce capable de céder au moins un proton H+
Une espèce qui contient nécessairement un ion hydroxyde
Une espèce qui absorbe un rayonnement lumineux
Une espèce capable de capter au moins un proton H+

Une espèce capable de capter au moins un proton H+

Explication

Une base de Brønsted capte au moins un proton H+. La capacité à céder un proton correspond à la définition d’un acide, et la présence d’un ion hydroxyde n’est pas indispensable.

3. Dans le couple acide/base noté AH/A−, quelle attribution est correcte ?

AH est l’acide et A− sa base conjuguée
AH et A− sont deux bases qui ne peuvent pas réagir ensemble
AH et A− sont deux acides appartenant à des couples différents
A− est l’acide et AH sa base conjuguée

AH est l’acide et A− sa base conjuguée

Explication

Le couple AH/A− est associé à la demi-équation AH⇌A−+H+AH \rightleftharpoons A^- + H^+ : AH cède le proton et A− est sa base conjuguée. Inverser ces rôles constitue la confusion classique sur la notation du couple.

4. Quelle propriété définit une espèce amphotère ?

Elle intervient dans une réaction sans échanger de proton
Elle possède une charge électrique positive dans toute réaction
Elle réagit avec l’eau en formant un précipité
Elle peut se comporter comme un acide ou comme une base

Elle peut se comporter comme un acide ou comme une base

Explication

Une espèce amphotère peut céder un proton dans certaines réactions et en capter un dans d’autres. Sa charge électrique ou la formation d’un précipité ne définit pas cette propriété.

5. Comment se produit une réaction acido-basique en milieu aqueux ?

Par transfert d’un électron entre deux molécules dissoutes
Par formation d’un précipité entre deux ions spectateurs
Par transfert d’un proton entre un acide et une base de deux couples
Par absorption d’un rayonnement par une espèce colorée

Par transfert d’un proton entre un acide et une base de deux couples

Explication

Une réaction acido-basique aqueuse résulte du transfert d’un proton entre l’acide d’un couple et la base d’un autre couple. Un transfert d’électron correspond à une réaction d’oxydoréduction, tandis que l’absorption lumineuse relève de la spectrophotométrie.

6. Quelle relation exprime le pH d’une solution aqueuse diluée en fonction de sa concentration en ions oxonium ?

pH=−log⁡([H3O+]c°)pH=-\log\left(\frac{[H_3O^+]}{c^°}\right)
pH=c°×10−[H3O+]pH=c^°\times10^{-[H_3O^+]}
pH=−[H3O+]c°pH=-\frac{[H_3O^+]}{c^°}
pH=log⁡([H3O+]c°)pH=\log\left(\frac{[H_3O^+]}{c^°}\right)

$$pH=-\log\left(\frac{[H_3O^+]}{c^°}\right)$$

Explication

Le pH est défini par pH=−log⁡([H3O+]c°)pH=-\log\left(\frac{[H_3O^+]}{c^°}\right), avec c°=1 mol L−1c^°=1\ \mathrm{mol\,L^{-1}}. Le signe négatif et le logarithme sont essentiels ; la concentration en ions oxonium possède une unité, contrairement au pH.

7. Une solution aqueuse a un pH égal à 3. Quelle expression donne sa concentration en ions oxonium ?

[H3O+]=c°×103[H_3O^+]=c^°\times10^{3}
[H3O+]=c°3×10−1[H_3O^+]=\frac{c^°}{3\times10^{-1}}
[H3O+]=c°×10−3[H_3O^+]=c^°\times10^{-3}
[H3O+]=3c°×10−1[H_3O^+]=3c^°\times10^{-1}

$$[H_3O^+]=c^°\times10^{-3}$$

Explication

La concentration en ions oxonium se calcule avec [H3O+]=c°×10−pH[H_3O^+]=c^°\times10^{-pH} ; pour un pH de 3, elle vaut donc c°×10−3c^°\times10^{-3}. Une augmentation du pH entraîne une diminution de cette concentration.

8. Quel principe caractérise un dosage par étalonnage ?

Mesurer la masse du soluté après évaporation du solvant
Comparer deux solutions dont les concentrations sont toutes deux inconnues
Comparer une solution inconnue à plusieurs solutions étalons de concentrations connues
Ajouter progressivement un réactif jusqu’à observer un changement de couleur

Comparer une solution inconnue à plusieurs solutions étalons de concentrations connues

Explication

Un dosage par étalonnage détermine la concentration inconnue en la comparant à plusieurs solutions étalons de concentrations connues et différentes. Dans un dosage direct, l’ajout d’un réactif jusqu’à l’équivalence constitue au contraire le principe central.

9. Quelle grandeur mesure directement un spectrophotomètre lors d’un dosage spectrophotométrique ?

La masse volumique de la solution analysée
La concentration du soluté sans étalonnage
L’absorbance de la solution colorée
La longueur d’onde de toutes les radiations émises

L’absorbance de la solution colorée

Explication

Lors d’un dosage spectrophotométrique, le spectrophotomètre mesure l’absorbance de la solution colorée. Un spectre représente la variation de cette absorbance avec la longueur d’onde, mais ce n’est pas la grandeur mesurée comme résultat unique de l’appareil.

10. Dans les conditions d’application de la loi de Beer-Lambert, comment varie l’absorbance avec la concentration ?

Elle est proportionnelle à la concentration selon A=ε×l×c=k×cA=\varepsilon\times l\times c=k\times c
Elle varie comme le carré de la concentration selon A=k×c2A=k\times c^2
Elle est indépendante de la concentration selon A=ε+l+cA=\varepsilon+l+c
Elle est inversement proportionnelle à la concentration selon A=kcA=\frac{k}{c}

Elle est proportionnelle à la concentration selon $$A=\varepsilon\times l\times c=k\times c$$

Explication

Pour une longueur d’onde fixée et une solution suffisamment diluée, la loi de Beer-Lambert établit la proportionnalité A=k×cA=k\times c, avec A=ε×l×cA=\varepsilon\times l\times c. Les relations inverse, additive ou quadratique ne correspondent pas à cette loi dans ces conditions.

11. Quelle grandeur traduit la capacité d’une solution ionique à conduire le courant électrique et s’exprime en S m−1\mathrm{S\,m^{-1}} ?

La conductance, qui dépend de la cellule utilisée
La conductivité, qui caractérise la solution ionique
La concentration molaire, qui quantifie les solutés dissous
La résistivité, qui mesure l’opposition au passage du courant

La conductivité, qui caractérise la solution ionique

Explication

La conductivité décrit l’aptitude propre de la solution ionique à conduire le courant et s’exprime en S m−1\mathrm{S\,m^{-1}}. La conductance est une grandeur différente, car elle dépend aussi de la géométrie de la cellule de mesure.

12. Une cellule de conductimétrie possède une constante de cellule KcelluleK_{\mathrm{cellule}} et mesure une conductivité σ\sigma ; quelle relation permet de calculer la conductance GG ?

G=Kcellule×σG=K_{\mathrm{cellule}}\times\sigma
G=σKcelluleG=\frac{\sigma}{K_{\mathrm{cellule}}}
G=KcelluleσG=\frac{K_{\mathrm{cellule}}}{\sigma}
G=Kcellule+σG=K_{\mathrm{cellule}}+\sigma

$$G=K_{\mathrm{cellule}}\times\sigma$$

Explication

La conductance et la conductivité sont reliées par le produit de la conductivité par la constante géométrique de la cellule. Diviser la conductivité par cette constante ne correspond pas à la relation donnée.

13. À faible concentration, une solution contient les ions X1X_1 et X2X_2 ; quelle expression donne sa conductivité ?

σ=[X1]+[X2]λ1+λ2\sigma=\frac{[X_1]+[X_2]}{\lambda_1+\lambda_2}
σ=λ1[X1]×λ2[X2]\sigma=\lambda_1[X_1]\times\lambda_2[X_2]
σ=λ1[X1]+λ2[X2]\sigma=\lambda_1[X_1]+\lambda_2[X_2]
σ=λ1+λ2+[X1]+[X2]\sigma=\lambda_1+\lambda_2+[X_1]+[X_2]

$$\sigma=\lambda_1[X_1]+\lambda_2[X_2]$$

Explication

À faible concentration, chaque ion contribue à la conductivité par le produit de sa conductivité molaire ionique par sa concentration, puis les contributions s’additionnent. Le produit des contributions ne représente donc pas la loi de sommation attendue.

14. Dans quel cas un gaz peut-il être modélisé comme un gaz parfait ?

Lorsque la taille des entités et leurs interactions sont négligeables
Lorsque la pression est nulle et la température reste constante
Lorsque les interactions sont fortes et les entités très rapprochées
Lorsque les entités sont immobiles et occupent tout le volume

Lorsque la taille des entités et leurs interactions sont négligeables

Explication

Le modèle du gaz parfait néglige à la fois la taille des entités devant les distances qui les séparent et leurs interactions. Des interactions fortes ou des entités très rapprochées correspondent plutôt à un comportement de gaz réel.

15. Pour appliquer l’équation p×V=n×R×Tp\times V=n\times R\times T à un gaz parfait, dans quelle unité la température doit-elle être exprimée ?

En kelvins
En degrés Celsius
En degrés de température usuelle
En degrés Fahrenheit

En kelvins

Explication

La température de l’équation d’état du gaz parfait doit être exprimée en kelvins, avec R=8,314 Pa m3 K−1 mol−1R=8{,}314\ \mathrm{Pa\,m^3\,K^{-1}\,mol^{-1}}. Une température donnée en degrés Celsius doit donc être convertie avant le calcul.

16. Comment exprimer le volume molaire VmV_m d’un gaz parfait en fonction de la pression pp et de la température TT ?

Vm=p×TRV_m=\frac{p\times T}{R}
Vm=pR×TV_m=\frac{p}{R\times T}
Vm=R×T×pV_m=R\times T\times p
Vm=R×TpV_m=\frac{R\times T}{p}

$$V_m=\frac{R\times T}{p}$$

Explication

Le volume molaire est défini par Vm=VnV_m=\frac{V}{n} ; en utilisant l’équation des gaz parfaits, on obtient Vm=R×TpV_m=\frac{R\times T}{p}. La pression intervient donc au dénominateur et non au numérateur.

17. Quelle affirmation compare correctement les domaines d’absorption visible et ultraviolet ?

Le visible est inférieur à 400 nm, tandis que l’ultraviolet s’étend de 400 à 800 nm.
Le visible s’étend de 800 à 1200 nm, tandis que l’ultraviolet est supérieur à 1200 nm.
Le visible s’étend approximativement de 400 à 800 nm, tandis que l’ultraviolet est inférieur à 400 nm.
Le visible et l’ultraviolet occupent tous deux l’intervalle compris entre 400 et 800 nm.

Le visible s’étend approximativement de 400 à 800 nm, tandis que l’ultraviolet est inférieur à 400 nm.

Explication

Les solutions colorées absorbent dans le domaine visible, situé approximativement entre 400 et 800 nm, tandis que des solutions incolores peuvent absorber dans l’ultraviolet sous 400 nm. L’ultraviolet ne correspond donc pas à l’intervalle visible.

18. Que représente λmax⁡\lambda_{\max} sur un spectre d’absorption UV-visible ?

La longueur d’onde de la couleur perçue par l’observateur
La longueur d’onde correspondant au maximum d’absorbance
La longueur d’onde correspondant au minimum de transmittance infrarouge
La limite séparant le domaine visible du domaine ultraviolet

La longueur d’onde correspondant au maximum d’absorbance

Explication

Sur un spectre UV-visible, λmax⁡\lambda_{\max} est la longueur d’onde pour laquelle l’absorbance atteint sa valeur maximale. La couleur observée est liée à la lumière transmise ou complémentaire, et ne constitue pas directement la définition de λmax⁡\lambda_{\max}.

19. Quel phénomène moléculaire est principalement analysé par la spectroscopie infrarouge ?

La migration des ions dans une solution
Les vibrations des liaisons moléculaires
Les transitions électroniques entre niveaux d’énergie
La rotation macroscopique d’un échantillon

Les vibrations des liaisons moléculaires

Explication

La spectroscopie infrarouge étudie les vibrations des liaisons moléculaires afin d’identifier les liaisons et les groupes caractéristiques. Les transitions électroniques relèvent plutôt de la spectroscopie UV-visible.

20. Quelle expression permet de calculer la masse volumique d’une solution ?

ρ=msoluteˊV\rho=\frac{m_{soluté}}{V}, avec msoluteˊm_{soluté} la masse du soluté
ρ=Vm\rho=\frac{V}{m}, avec VV le volume de la solution
ρ=msoluteˊm\rho=\frac{m_{soluté}}{m}, avec mm la masse totale de la solution
ρ=mV\rho=\frac{m}{V}, avec mm la masse totale de la solution

$$\rho=\frac{m}{V}$$, avec $$m$$ la masse totale de la solution

Explication

La masse volumique est le rapport entre la masse totale de la solution et son volume, soit ρ=mV\rho=\frac{m}{V}. La masse du soluté rapportée au volume correspond plutôt à la concentration massique.

21. Une solution contient 12 g12\,\mathrm{g} de soluté dans 0,50 L0{,}50\,\mathrm{L} de solution ; quelle est sa concentration massique ?

12,5 g⋅L−112{,}5\,\mathrm{g\cdot L^{-1}}
24 g⋅L−124\,\mathrm{g\cdot L^{-1}}
6,0 g⋅L−16{,}0\,\mathrm{g\cdot L^{-1}}
0,042 g⋅L−10{,}042\,\mathrm{g\cdot L^{-1}}

$$24\,\mathrm{g\cdot L^{-1}}$$

Explication

La concentration massique se calcule par tm=msoluteˊVsolutiont_m=\frac{m_{soluté}}{V_{solution}}, donc tm=120,50=24 g⋅L−1t_m=\frac{12}{0{,}50}=24\,\mathrm{g\cdot L^{-1}}. Multiplier la masse par le volume ne correspond pas à la définition de cette grandeur.

22. Quel est l’objectif principal d’un titrage d’une espèce chimique en solution ?

Déterminer une grandeur caractérisant l’espèce titrée
Identifier le solvant à partir de sa masse volumique
Ajouter progressivement une solution pour faire réagir le titrant
Mesurer la masse totale de la solution étudiée

Déterminer une grandeur caractérisant l’espèce titrée

Explication

Un titrage permet de déterminer la quantité de matière, la concentration ou la masse de l’espèce titrée grâce à une réaction chimique. La solution titrante est ajoutée pour provoquer la réaction, mais elle constitue le moyen de mesure plutôt que la grandeur recherchée.

23. Quelles propriétés doit posséder la réaction support d’un titrage pour permettre une détermination fiable ?

Elle doit être rapide, réversible et difficile à distinguer
Elle doit être lente, partielle et accompagnée de plusieurs réactions
Elle doit être totale, calorimétrique et indépendante des réactifs
Elle doit être rapide, totale et univoque

Elle doit être rapide, totale et univoque

Explication

La réaction support doit être rapide, totale et univoque afin que l’état du système soit directement relié aux quantités de réactifs introduites. Une réaction lente ou partielle ne permettrait pas de repérer correctement l’avancement du titrage.

24. Que caractérise l’équivalence lors d’un titrage ?

Les réactifs sont mélangés dans des proportions quelconques puis identifiés par leur couleur
Les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques et sont entièrement consommés
Le titrant est présent en grand excès avant toute consommation du réactif titré
Le volume de solution versé atteint une valeur choisie sans lien avec la réaction

Les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques et sont entièrement consommés

Explication

À l’équivalence, les quantités de titrant et de réactif titré respectent les proportions stœchiométriques et les réactifs sont entièrement consommés. L’équivalence ne correspond donc pas à un excès arbitraire de titrant.

25. Lors d’un titrage, que représente le volume équivalent VeV_e ?

Un volume quelconque de solution titrante prélevé pendant le titrage
Le volume de solution titrante versé pour atteindre l’équivalence
Le volume total de la solution analysée avant l’ajout du titrant
Le volume de solvant nécessaire pour dissoudre l’espèce titrée

Le volume de solution titrante versé pour atteindre l’équivalence

Explication

Le volume équivalent VeV_e est précisément le volume de solution titrante versé au moment où l’équivalence est atteinte. Un volume noté VV peut désigner une valeur quelconque mesurée pendant le titrage, sans correspondre nécessairement à l’équivalence.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 48 flashcards sur Transformations et analyses chimiques.

Qu'est-ce qu'un acide selon Brønsted ?

Une espèce chimique capable de céder au moins un ion hydrogène H+.

Qu'est-ce qu'une base selon Brønsted ?

Une espèce chimique capable de capter au moins un ion hydrogène H+.

Comment est défini un couple acide/base AH/A- ?

Par la demi-équation AH ⇌ A- + H+.

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