Quiz: Introduction aux transformations électrochimiques — 20 questions

1. Dans une électrolyse, quel rôle joue l’anode ?

A. Elle forme uniquement l’espèce réduite

B. Elle est le siège d’une oxydation

C. Elle est le siège d’une réduction

D. Elle est toujours l’électrode négative

Answer: (B)

Explanation

À l’anode, une espèce perd des électrons : c’est donc le siège de l’oxydation. La réduction se produit à la cathode.

2. Lors de l’électrolyse d’une solution d’iodure de zinc, quelle transformation se produit à la cathode ?

A. L’oxydation de l’eau en dioxygène

B. La formation de diiode à partir de I−

C. La formation d’ions iodure à partir de I2

D. La formation de zinc métallique à partir de Zn2+

Answer: (D)

Explanation

À la cathode, il y a réduction : les ions Zn2+ gagnent des électrons et forment du zinc métallique. La formation de I2 a lieu à l’anode.

3. Quelle équation correspond à l’oxydation de l’eau lors de son électrolyse ?

A. H2O → H2 + 1/2 O2

B. O2 + 4H+ + 4e− → 2H2O

C. 2H+ + 2e− → H2

D. 2H2O → O2 + 4H+ + 4e−

Answer: (D)

Explanation

L’oxydation de l’eau libère des électrons et produit du dioxygène ainsi que des ions H+. La réaction de réduction des ions H+ mène, elle, à H2.

4. Quel gaz se forme par réduction des ions H+ lors de l’électrolyse de l’eau ?

A. Du dioxygène

B. Du dihydrogène

C. Du diazote

D. Du chlore

Answer: (B)

Explanation

Les ions H+ sont réduits en dihydrogène selon 2H+ + 2e− → H2. Le dioxygène provient au contraire de l’oxydation de l’eau.

5. Quel dispositif convertit une énergie chimique en énergie électrique grâce à une transformation spontanée ?

A. Un accumulateur en charge

B. Un électrolyseur

C. Un pont salin

D. Une pile

Answer: (D)

Explanation

Une pile fonctionne spontanément et transforme l’énergie chimique en énergie électrique. Un électrolyseur réalise l’inverse en imposant une transformation forcée.

6. Quel dispositif peut fonctionner à la fois comme une pile et comme un électrolyseur ?

A. Une demi-pile

B. Une pile à combustible

C. Un pont salin

D. Un accumulateur

Answer: (D)

Explanation

Un accumulateur est réversible : il peut fournir de l’énergie électrique comme une pile et être rechargé comme un électrolyseur. C’est le cas d’une batterie de téléphone ou de voiture.

7. Comment s’écrit la relation reliant la constante d’acidité Ka et le pKa ?

A. Ka = −log pKa

B. pKa = log Ka

C. pKa = −log Ka

D. Ka = 10pKa

Answer: (C)

Explanation

Le pKa est défini par pKa = −log Ka. Cette écriture permet de comparer facilement l’acidité de deux couples acide/base.

8. Pour un couple AH/A−, quelle relation relie le pH au rapport des concentrations ?

A. pH = pKa + log([A−]/[AH])

B. pH = pKe + log([AH]/[A−])

C. pH = pKa − log([A−]/[AH])

D. pH = Ka + log([AH]/[A−])

Answer: (A)

Explanation

La relation de Henderson pour le couple AH/A− est pH = pKa + log([A−]/[AH]). La forme avec un signe moins est une erreur fréquente.

9. Quand une base faible réagit avec l’eau, quel comportement la caractérise ?

A. La solution devient toujours neutre

B. La réaction établit un équilibre avec l’eau

C. La base ne peut pas être la forme conjuguée d’un acide

D. La réaction est totale et sans équilibre

Answer: (B)

Explanation

Une base faible ne réagit pas totalement avec l’eau : un équilibre s’établit. Elle correspond à la forme conjuguée d’un acide faible.

10. Pour le couple NH4+/NH3, quelle espèce prédomine lorsque le milieu est basique et que le pH est supérieur au pKa ?

A. Aucune des deux espèces

B. H3O+

C. NH3

D. NH4+

Answer: (C)

Explanation

Quand le pH dépasse le pKa, la forme basique du couple prédomine. Pour NH4+/NH3, il s’agit donc de NH3.

11. Dans un diagramme de prédominance d’un couple acide faible/base conjuguée, que peut-on conclure lorsque le pH est supérieur au pKa ?

A. Les deux formes sont absentes

B. La forme basique A- prédomine

C. Le couple n’est plus à l’équilibre

D. La forme acide AH prédomine

Answer: (B)

Explanation

Quand pH > pKa, le rapport [A-]/[AH] est supérieur à 1, donc la forme A- prédomine. La forme AH domine au contraire lorsque pH < pKa.

12. Dans un diagramme de distribution, quelle zone correspond généralement à l’intervalle où les deux formes conjuguées sont présentes en proportions comparables ?

A. La zone de très fort pH uniquement

B. La zone située forcément au-dessus de pH 14

C. La zone où une seule forme est totalement absente

D. La zone de transition autour du pKa

Answer: (D)

Explanation

La zone de transition est celle où l’équilibre entre les deux formes s’établit de façon notable, souvent autour du pKa. Ce n’est pas une zone où une forme disparaît totalement.

13. Pour un indicateur coloré acide-base noté HIn/In-, quelle couleur observe-t-on lorsque la forme acide est majoritaire ?

A. La couleur associée à HIn

B. Une couleur intermédiaire indépendante du pH

C. La couleur associée à In-

D. Aucune couleur, car l’indicateur devient incolore

Answer: (A)

Explanation

Quand HIn est majoritaire, l’indicateur prend la couleur de sa forme acide. La couleur basique est au contraire liée à In-.

14. Comment évoluent les formes d’un acide alpha-aminé quand le pH augmente progressivement ?

A. Il se déprotonne d’abord sur l’amine, puis sur le carboxyle

B. Il se transforme directement en sel neutre sans étapes intermédiaires

C. Il passe d’abord à une forme entièrement protonée, puis le carboxyle se déprotonne, puis l’amine

D. Il reste sous une seule forme quel que soit le pH

Answer: (C)

Explanation

L’augmentation du pH entraîne une déprotonation successivement du carboxyle puis de l’amine, après une forme initialement totalement protonée. Cette succession traduit le caractère polyfonctionnel de l’acide alpha-aminé.

15. Qu’indique le quotient de réaction Qr lorsqu’il est comparé à la constante d’équilibre K pour un état donné ?

A. Il permet de prévoir le sens d’évolution du système

B. Il donne directement la vitesse de réaction

C. Il mesure la température du milieu réactionnel

D. Il indique la masse des produits formés

Answer: (A)

Explanation

Qr sert à comparer l’état du système à l’équilibre et à prévoir le sens d’évolution. S’il est inférieur ou supérieur à K, la réaction évolue respectivement dans le sens direct ou inverse.

16. Pour une réaction limitée, quelle affirmation décrit correctement l’état final ?

A. Le quotient de réaction vaut toujours zéro

B. Tous les réactifs ont disparu

C. Réactifs et produits coexistent à l’état final

D. La transformation est forcément totale

Answer: (C)

Explanation

Une réaction limitée s’arrête avant consommation complète des réactifs, donc réactifs et produits coexistent. La transformation n’est totale que si le taux d’avancement final vaut 1.

17. Dans le modèle de la chute libre, quelle est l’expression de l’accélération verticale dans le repère galiléen choisi ?

A. ay = +g

B. ay = -g

C. ay = g/2

D. ay = 0

Answer: (B)

Explanation

En chute libre, la seule accélération est celle du poids, orientée vers le bas, donc ay = -g. L’accélération horizontale est nulle.

18. Quelle équation horaire de la position verticale correspond à une chute libre avec vitesse initiale V0 faisant un angle α et hauteur initiale h ?

A. y = -g t²/2 + V0 sin α · t + h

B. y = -g t + V0 sin α + h

C. y = V0 sin α · t + h

D. y = g t²/2 + V0 cos α · t + h

Answer: (A)

Explanation

La position verticale résulte de l’intégration de l’accélération constante -g, ce qui donne un terme en t² avec un signe négatif. Le terme linéaire dépend de la composante verticale initiale V0 sin α.

19. Quelle est l’expression de la capacité électrique Q d’une pile en fonction du nombre de moles d’électrons transférés ne ?

A. Q = ne · F

B. Q = F / ne

C. Q = ne / F

D. Q = ne + F

Answer: (A)

Explanation

La capacité électrique correspond à la charge maximale fournie, et elle se calcule par Q = ne · F. F est la charge d’une mole d’électrons.

20. Quel rôle joue le pont salin dans une pile ?

A. Il mesure la tension de la pile

B. Il fournit directement les électrons au circuit externe

C. Il permet le passage ionique et maintient l’électroneutralité

D. Il empêche toute transformation chimique entre les demi-piles

Answer: (C)

Explanation

Le pont salin assure la circulation des ions entre les demi-piles pour conserver l’électroneutralité. Le transport des électrons, lui, se fait dans le circuit externe.