QCM : Transformations et force acide-base (28 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Pour un couple acide-base AH/A⁻ dont le pKA vaut 4,8, quelle espèce prédomine à pH 3,2 ?

AH et A⁻ en concentrations égales, car le milieu est acide
AH, car le pH est supérieur au pKA
A⁻, car le pH est inférieur au pKA
AH, car le pH est inférieur au pKA

AH, car le pH est inférieur au pKA

Explication

Lorsque le pH est inférieur au pKA, la forme acide AH prédomine dans le couple. La forme basique A⁻ devient prédominante lorsque le pH dépasse le pKA, tandis que l’égalité des concentrations correspond à pH = pKA.

2. Quelle propriété permet de reconnaître une espèce amphotère ?

Elle peut former un précipité ou un gaz selon la température.
Elle peut céder ou capter un ion hydrogène selon la réaction.
Elle peut produire des électrons ou en consommer selon le milieu.
Elle peut se dissoudre ou rester solide selon le solvant.

Elle peut céder ou capter un ion hydrogène selon la réaction.

Explication

Une espèce amphotère, ou ampholyte, peut se comporter comme un acide en cédant H+H^+ et comme une base en le captant. Les autres propriétés décrivent d’autres phénomènes chimiques ou physiques, pas l’amphoterie.

3. Quelle concentration en ions oxonium correspond à une solution de pH égal à 5, avec C∘=1 mol L−1C^\circ=1\ \mathrm{mol\,L^{-1}} ?

1,0×105 mol L−11,0\times10^{5}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}
1,0×10−5 mol L−11,0\times10^{-5}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}
5,0×10−1 mol L−15,0\times10^{-1}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}
5,0×10−5 mol L−15,0\times10^{-5}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}

$$1,0\times10^{-5}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}$$

Explication

La relation [H3O+]=C∘×10−pH[H_3O^+]=C^\circ\times10^{-pH} donne ici [H3O+]=1×10−5 mol L−1[H_3O^+]=1\times10^{-5}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}. Le pH intervient comme exposant de dix, et non comme facteur direct de la concentration.

4. Quel est le rôle fondamental de la séparation en deux demi-piles dans une pile électrochimique ?

Elle transforme directement les réactifs en chaleur dans une même solution
Elle impose un passage des électrons par le circuit extérieur
Elle empêche toute réaction d’oxydoréduction entre les espèces chimiques
Elle remplace les électrodes métalliques par des ions dissous

Elle impose un passage des électrons par le circuit extérieur

Explication

La séparation des demi-piles évite le transfert direct des électrons entre les réactifs et les contraint à circuler dans le circuit extérieur, ce qui produit un courant électrique. Dans un mélange unique, le transfert électronique peut se faire directement sans fournir cette circulation utile.

5. Quelle caractéristique définit un indicateur coloré acido-basique ?

C’est un acide fort dont la couleur varie selon la concentration totale
C’est un couple HInd/Ind⁻ dont les deux formes ont des teintes différentes
C’est une base faible dont la teinte reste identique après protonation
C’est un couple métallique dont les ions changent de couleur par dilution

C’est un couple HInd/Ind⁻ dont les deux formes ont des teintes différentes

Explication

Un indicateur coloré acido-basique est formé du couple conjugué HInd/Ind⁻, dont les deux espèces présentent des couleurs différentes. Un changement de concentration ou la présence d’ions métalliques ne constitue pas la définition de cet indicateur.

6. Quelle équation correspond à la réaction d’une base faible avec l’eau ?

BH++HO−⇌B+H2OBH^++HO^-\rightleftharpoons B+H_2O
B+H2O⇌BH++HO−B+H_2O\rightleftharpoons BH^++HO^-
B+H2O→BH++HO−B+H_2O\rightarrow BH^++HO^-
B+HO−⇌BH++H2OB+HO^-\rightleftharpoons BH^++H_2O

$$B+H_2O\rightleftharpoons BH^++HO^-$$

Explication

Une base faible réagit partiellement avec l’eau, ce qui se traduit par une équation d’équilibre réversible. La flèche simple correspond à la réaction totale caractéristique d’une base forte.

7. Dans le couple H2O/HO−H_2O/HO^-, quelle espèce est l’acide ?

HO−HO^-, car elle peut céder un ion hydrogène à H2OH_2O.
H2OH_2O, car elle peut céder un ion hydrogène à HO−HO^-.
H2OH_2O, car elle capte un ion hydrogène pour former H3O+H_3O^+.
HO−HO^-, car elle capte un ion hydrogène pour former H2OH_2O.

$$H_2O$$, car elle peut céder un ion hydrogène à $$HO^-$$.

Explication

Dans l’écriture d’un couple, la première espèce est l’acide : ici, H2OH_2O peut céder H+H^+ pour donner HO−HO^-. Le fait que HO−HO^- puisse capter H+H^+ correspond à son rôle de base conjuguée.

8. Quelle relation définit la constante d’acidité du couple AH/A−AH/A^- ?

KA=[AH]eqC∘[A−]eq[H3O+]eqK_A=\frac{[AH]_{eq}C^\circ}{[A^-]_{eq}[H_3O^+]_{eq}}
KA=[A−]eq[H3O+]eq[AH]eqC∘K_A=\frac{[A^-]_{eq}[H_3O^+]_{eq}}{[AH]_{eq}C^\circ}
KA=[AH]eq[H3O+]eq[A−]eqC∘K_A=\frac{[AH]_{eq}[H_3O^+]_{eq}}{[A^-]_{eq}C^\circ}
KA=[A−]eq[AH]eq[H3O+]eqC∘K_A=\frac{[A^-]_{eq}}{[AH]_{eq}[H_3O^+]_{eq}C^\circ}

$$K_A=\frac{[A^-]_{eq}[H_3O^+]_{eq}}{[AH]_{eq}C^\circ}$$

Explication

Pour le couple AH/A−AH/A^-, la constante d’acidité est le quotient des concentrations des produits, A−A^- et H3O+H_3O^+, par celle de l’acide, avec la référence C∘C^\circ au dénominateur. La constante d’autoprotolyse de l’eau caractérise une autre réaction et ne remplace pas KAK_A.

9. Quelle propriété caractérise la constante d’équilibre KK à température donnée ?

Elle correspond au quotient calculé avant toute évolution du système
Elle reste déterminée par la température, quelle que soit la composition initiale
Elle varie avec les concentrations présentes dans le mélange initial
Elle change lorsque les coefficients stœchiométriques sont remplacés par les concentrations

Elle reste déterminée par la température, quelle que soit la composition initiale

Explication

À température donnée, KK est le quotient de réaction à l’équilibre et sa valeur dépend de la température. Le quotient initial Qr,iQ_{r,i}, lui, dépend de la composition du mélange de départ.

10. Quelle transformation caractérise le comportement d’un acide de Brønsted ?

Il forme un électron selon AH⇌A−+e−AH \rightleftharpoons A^- + e^-.
Il capte un ion hydrogène selon A−+H+⇌AHA^- + H^+ \rightleftharpoons AH.
Il échange un ion hydroxyde selon AH⇌A−+HO−AH \rightleftharpoons A^- + HO^-.
Il cède un ion hydrogène selon AH⇌A−+H+AH \rightleftharpoons A^- + H^+.

Il cède un ion hydrogène selon $$AH \rightleftharpoons A^- + H^+$$.

Explication

Un acide de Brønsted est capable de céder un ion hydrogène, ce qui correspond à la demi-équation AH⇌A−+H+AH \rightleftharpoons A^- + H^+. La capture de H+H^+ décrit au contraire le comportement d’une base de Brønsted.

11. Quel critère permet d’identifier une réaction acide-base dans une équation chimique ?

On y observe un transfert d’ion hydrogène H+H^+ entre deux espèces.
On y observe un échange d’électrons entre deux espèces chimiques.
On y observe forcément la formation d’un précipité entre deux espèces.
On y observe nécessairement la production d’un gaz au cours de la réaction.

On y observe un transfert d’ion hydrogène $$H^+$$ entre deux espèces.

Explication

Une réaction acide-base se reconnaît par le transfert explicite d’un ion hydrogène H+H^+ d’un acide vers une base. Un précipité, un échange d’électrons ou un dégagement gazeux peuvent relever d’autres transformations et ne définissent pas cette catégorie.

12. Quelle association entre une électrode, son signe et la transformation qui s’y produit est correcte dans une pile ?

Anode négative avec oxydation et cathode positive avec réduction
Anode positive avec oxydation et cathode négative avec réduction
Anode négative avec réduction et cathode positive avec oxydation
Anode positive avec réduction et cathode négative avec oxydation

Anode négative avec oxydation et cathode positive avec réduction

Explication

Dans une pile, l’anode est la borne négative où se produit l’oxydation, tandis que la cathode est la borne positive où se produit la réduction. La confusion fréquente consiste à attribuer à la cathode l’oxydation, alors qu’elle est le siège de la réduction.

13. Un système vérifie Qr,i<KQ_{r,i}<K pour une réaction écrite dans le sens direct ; dans quel sens évolue-t-il spontanément ?

Dans un sens choisi par la concentration du solvant
Vers un état sans réactifs ni produits
Dans le sens inverse de l’équation
Dans le sens direct de l’équation

Dans le sens direct de l’équation

Explication

Lorsque Qr,i<KQ_{r,i}<K, le système évolue dans le sens direct afin d’atteindre la composition d’équilibre. Le sens inverse correspond au cas où Qr,i>KQ_{r,i}>K.

14. Pour la réaction aA+bB⇌cC+dDaA+bB\rightleftharpoons cC+dD, quelle expression représente le quotient de réaction dans l’état étudié ?

Qr=[C]a[D]b[A]c[B]dQ_r=\frac{[C]^a[D]^b}{[A]^c[B]^d}
Qr=[C]c[D]d[A]a[B]bQ_r=\frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}
Qr=[A]a[B]b[C]c[D]dQ_r=\frac{[A]^a[B]^b}{[C]^c[D]^d}
Qr=[A]c[B]d[C]a[D]bQ_r=\frac{[A]^c[B]^d}{[C]^a[D]^b}

$$Q_r=\frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}$$

Explication

Le quotient de réaction place les concentrations des produits au numérateur et celles des réactifs au dénominateur, chacune étant élevée à son coefficient stœchiométrique. Il est calculé avec la composition de l’état considéré, et non avec une composition imposée par l’équilibre.

15. Quelle équation modélise l’autoprotolyse de l’eau ?

H2O+HO−⇌H3O+H_2O+HO^-\rightleftharpoons H_3O^+
2H2O⇌H3O++HO−2H_2O\rightleftharpoons H_3O^+ + HO^-
H2O→H3O++HO−H_2O\rightarrow H_3O^+ + HO^-
H3O++HO−→2H2OH_3O^+ + HO^-\rightarrow 2H_2O

$$2H_2O\rightleftharpoons H_3O^+ + HO^-$$

Explication

L’autoprotolyse met en jeu deux molécules d’eau et forme des ions oxonium et hydroxyde dans une transformation non totale. Une équation à une seule molécule d’eau ne conserve pas correctement les atomes et les charges.

16. Comment s’écrit correctement un couple acide-base formé d’un acide AHAH et de sa base conjuguée ?

A−/AHA^-/AH, avec la demi-équation AH⇌A−+H+AH \rightleftharpoons A^- + H^+
AH/H+AH/H^+, avec la demi-équation AH⇌H++A−AH \rightleftharpoons H^+ + A^-
AH/A−AH/A^-, avec la demi-équation AH⇌A−+H+AH \rightleftharpoons A^- + H^+
A−/H+A^-/H^+, avec la demi-équation A−+H+⇌AHA^- + H^+ \rightleftharpoons AH

$$AH/A^-$$, avec la demi-équation $$AH \rightleftharpoons A^- + H^+$$

Explication

Un couple acide-base s’écrit dans l’ordre acide/base conjuguée, soit AH/A−AH/A^-, et ses deux espèces sont reliées par la cession de H+H^+. L’écriture A−/AHA^-/AH inverse l’ordre demandé pour un couple acide-base.

17. Lorsqu’une espèce chimique capte un ion hydrogène pour devenir sa forme protonée, quel rôle joue-t-elle selon Brønsted ?

Elle joue le rôle d’un ion spectateur.
Elle joue le rôle d’un oxydant.
Elle joue le rôle d’un acide de Brønsted.
Elle joue le rôle d’une base de Brønsted.

Elle joue le rôle d’une base de Brønsted.

Explication

Une base de Brønsted capte un ion hydrogène selon une transformation du type A−+H+⇌AHA^- + H^+ \rightleftharpoons AH. Un acide de Brønsted se définit par la cession de cet ion, et non par sa capture.

18. La zone de virage d’un indicateur dont le pKA vaut 7,0 se situe approximativement entre quelles valeurs de pH ?

Entre 7,0 et 9,0
Entre 5,0 et 7,0
Entre 6,0 et 8,0
Entre 6,5 et 7,5

Entre 6,0 et 8,0

Explication

La zone de virage s’étend approximativement de pKA − 1 à pKA + 1, soit ici de pH 6,0 à pH 8,0. Elle dépend donc du pKA de l’indicateur, et non directement du pH à l’équivalence d’un titrage donné.

19. Quelle équation générale obtient-on en combinant la cession de H+H^+ par A1HA_1H et sa capture par A2−A_2^- ?

A1−+A2H→A1H+A2−A_1^- + A_2H \rightarrow A_1H + A_2^-
A1−+A2−→A1H+A2HA_1^- + A_2^- \rightarrow A_1H + A_2H
A1H+A2H→A1−+A2−+2H+A_1H + A_2H \rightarrow A_1^- + A_2^- + 2H^+
A1H+A2−→A1−+A2HA_1H + A_2^- \rightarrow A_1^- + A_2H

$$A_1H + A_2^- \rightarrow A_1^- + A_2H$$

Explication

L’acide A1HA_1H fournit H+H^+ et devient A1−A_1^-, tandis que la base A2−A_2^- reçoit cet ion et devient A2HA_2H. L’équation inverse correspondrait au transfert opposé et ne décrit pas la combinaison demandée.

20. Dans une pile Daniell, quelle équation globale décrit correctement la réaction spontanée ?

Zn2++Cu→Zn+Cu2+Zn^{2+}+Cu\rightarrow Zn+Cu^{2+}
Zn+Cu→Zn2++Cu2+Zn+Cu\rightarrow Zn^{2+}+Cu^{2+}
Zn2++Cu2+→Zn+CuZn^{2+}+Cu^{2+}\rightarrow Zn+Cu
Zn+Cu2+→Zn2++CuZn+Cu^{2+}\rightarrow Zn^{2+}+Cu

$$Zn+Cu^{2+}\rightarrow Zn^{2+}+Cu$$

Explication

Dans la pile Daniell, le zinc s’oxyde en ions zinc(II) tandis que les ions cuivre(II) se réduisent en cuivre, ce qui conduit à l’équation globale indiquée. L’équation inverse représenterait l’évolution opposée à celle qui fournit spontanément l’énergie électrique.

21. Lors du détartrage, quelle transformation décrit la réaction entre l’ion oxonium et l’ion carbonate ?

H2O+HCO3−→H3O++CO32−H_2O + HCO_3^- \rightarrow H_3O^+ + CO_3^{2-}
H3O++CO32−→H2O+HCO3−H_3O^+ + CO_3^{2-} \rightarrow H_2O + HCO_3^-
H3O++CO32−→H2CO3+HO−H_3O^+ + CO_3^{2-} \rightarrow H_2CO_3 + HO^-
H3O++HCO3−→H2O+CO32−H_3O^+ + HCO_3^- \rightarrow H_2O + CO_3^{2-}

$$H_3O^+ + CO_3^{2-} \rightarrow H_2O + HCO_3^-$$

Explication

L’ion oxonium cède un ion hydrogène à l’ion carbonate, qui devient alors l’ion hydrogénocarbonate, tandis que H3O+H_3O^+ devient H2OH_2O. La formation de H2CO3H_2CO_3 à partir de ces réactifs ne correspond pas à l’équation donnée.

22. Que représente la capacité électrique maximale d’une pile ?

La quantité de matière initiale de l’électrolyte principal
La charge totale débitée pendant toute sa durée de fonctionnement
La puissance électrique fournie par la pile à chaque instant
Le quotient de réaction atteint lorsque la pile est à l’équilibre

La charge totale débitée pendant toute sa durée de fonctionnement

Explication

La capacité maximale correspond à la charge totale que la pile peut fournir durant son fonctionnement. Le quotient de réaction décrit l’état chimique du système et ne constitue pas une charge électrique.

23. Une pile peut transférer au maximum 0,020 mol0,020\ \mathrm{mol} d’électrons. Quelle expression permet de calculer sa capacité électrique maximale ?

Qmax=0,020+96500 CQ_{max}=0,020+96500\ \mathrm{C}
Qmax=965000,020 CQ_{max}=\frac{96500}{0,020}\ \mathrm{C}
Qmax=0,02096500 CQ_{max}=\frac{0,020}{96500}\ \mathrm{C}
Qmax=0,020×96500 CQ_{max}=0,020\times 96500\ \mathrm{C}

$$Q_{max}=0,020\times 96500\ \mathrm{C}$$

Explication

La capacité est le produit de la quantité maximale d’électrons par la constante de Faraday, soit Qmax=n(e−)maxFQ_{max}=n(e^-)_{max}F. La quantité de matière s’exprime en moles et la capacité obtenue en coulombs, ce qui exclut les rapports ou les sommes proposés.

24. Une solution aqueuse a une concentration en ions oxonium égale à 1,0×10−3 mol L−11,0\times10^{-3}\ \mathrm{mol\,L^{-1}} ; quel est approximativement son pH ?

7
2
11
3

3

Explication

Avec C∘=1 mol L−1C^\circ=1\ \mathrm{mol\,L^{-1}}, la relation pH=−log⁡([H3O+]C∘)pH=-\log\left(\frac{[H_3O^+]}{C^\circ}\right) donne un pH égal à 3. La valeur 7 correspond à une concentration en ions oxonium proche de 1,0×10−7 mol L−11,0\times10^{-7}\ \mathrm{mol\,L^{-1}}.

25. Quelle grandeur permet de classer une solution comme acide, neutre ou basique en fonction de sa concentration en ions oxonium ?

La quantité de matière, grandeur exprimée en mole
Le pH, grandeur sans unité comprise entre 0 et 14
La température, grandeur exprimée en degrés Celsius
La conductivité, grandeur exprimée en siemens par mètre

Le pH, grandeur sans unité comprise entre 0 et 14

Explication

Le pH est une grandeur sans unité comprise entre 0 et 14 qui dépend de la concentration en ions oxonium et permet de caractériser l’acidité ou la basicité. La conductivité renseigne plutôt sur le transport du courant par les ions dans la solution.

26. Quelle observation caractérise le comportement d’une solution tampon lorsqu’on lui ajoute une petite quantité d’acide ou de base ?

Son pH devient égal au pH de la solution ajoutée
Son pH varie fortement dès la première addition
Son pH varie peu malgré l’ajout effectué
Son pH s’éloigne rapidement de la valeur initiale

Son pH varie peu malgré l’ajout effectué

Explication

Une solution tampon est conçue pour limiter les variations de pH lors de l’ajout de petites quantités d’acide ou de base. Une variation forte et immédiate du pH correspondrait plutôt à une solution dépourvue de cette capacité de régulation.

27. Comment le pont salin contribue-t-il au fonctionnement électrique d’une pile ?

Il mesure la différence de potentiel entre les deux électrodes
Il ferme le circuit et maintient la neutralité électrique des solutions
Il déclenche l’oxydation du métal situé à la cathode
Il fournit les électrons qui circulent dans le fil extérieur

Il ferme le circuit et maintient la neutralité électrique des solutions

Explication

Le pont salin contient une solution ionique gélifiée qui permet la circulation d’ions, ferme le circuit et maintient la neutralité électrique des deux solutions. Les électrons, en revanche, se déplacent dans le circuit extérieur entre les électrodes.

28. Quelle comparaison décrit correctement un acide fort et un acide faible dans l’eau ?

Les deux acides réagissent presque totalement, mais leurs concentrations initiales diffèrent.
Les deux acides réagissent partiellement, mais leurs taux d’avancement finaux sont identiques.
L’acide fort réagit presque totalement, tandis que l’acide faible réagit partiellement.
L’acide fort réagit partiellement, tandis que l’acide faible réagit presque totalement.

L’acide fort réagit presque totalement, tandis que l’acide faible réagit partiellement.

Explication

Un acide fort présente un taux d’avancement final proche de 1 et un pKA nul, alors qu’un acide faible réagit avec un taux inférieur à 1 et un pKA non nul. Une réaction partielle caractérise donc l’acide faible plutôt que l’acide fort.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 67 flashcards sur Transformations et force acide-base.

Qu'est-ce qu'un acide de Brønsted?

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

Quelle est la demi-équation caractéristique d'un acide de Brønsted?

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

Qu'est-ce qu'une base de Brønsted?

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

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