Quiz: Réactions d’oxydo-réduction — 24 questions

1. Quel énoncé décrit correctement un couple oxydant-réducteur Ox/Réd ?

A. Ox/Réd regroupe deux espèces reliées par une demi-réaction où le réducteur cède n électrons pour devenir l’oxydant, selon Réd = Ox + n e−

B. Ox/Réd regroupe deux espèces où l’oxydant cède n électrons au réducteur, selon Ox = Réd + n e−

C. Ox/Réd est une réaction globale qui ne se décompose pas en demi-réactions

D. Ox/Réd correspond à deux espèces séparées qui n’échangent pas d’électrons mais seulement des protons

Answer: (A)

Explanation

Un couple Ox/Réd relie l’oxydant et le réducteur via une demi-réaction où le réducteur cède n électrons. Les autres choix inversent le sens électronique ou décrivent autre chose qu’un couple.

2. Dans une réaction d’oxydo-réduction, quelle combinaison de phénomènes décrit l’évolution des espèces impliquées ?

A. L’oxydant d’un couple est réduit et le réducteur d’un autre couple est oxydé, avec transfert d’électrons

B. L’oxydant d’un couple est oxydé et le réducteur d’un autre couple est réduit, avec transfert d’électrons

C. L’oxydant et le réducteur échangent seulement des protons, sans transfert d’électrons

D. Le réducteur d’un couple se réduit et l’oxydant d’un autre couple s’oxyde, sans transfert d’électrons

Answer: (A)

Explanation

Une réaction d’oxydo-réduction met en jeu l’oxydant d’un couple et le réducteur d’un autre, avec réduction de l’oxydant et oxydation du réducteur. Les distracteurs inversent les rôles ou excluent le transfert d’électrons.

3. Lors de l’équilibrage d’une demi-réaction comportant O et H, quel ordre de conservation est suivi pour équilibrer la demi-réaction ?

A. Conserver d’abord la charge avec e−, puis équilibrer l’hydrogène avec H2O, ensuite l’oxygène avec H+ et enfin les autres éléments

B. Conserver d’abord l’oxygène avec e−, puis équilibrer l’hydrogène avec H2O, et terminer par la charge sans ajuster les autres éléments

C. Conserver d’abord les éléments autres que l’oxygène et l’hydrogène, puis équilibrer l’oxygène avec H2O, ensuite l’hydrogène avec H+, et enfin la charge avec e−

D. Équilibrer d’abord tous les atomes, puis remplacer systématiquement H+ par H2O avant de corriger la charge

Answer: (C)

Explanation

L’équilibrage d’une demi-réaction se fait en conservant successivement les éléments (hors O/H), puis O avec H2O, H avec H+, et enfin la charge avec e−. Les autres choix ne respectent pas cet ordre et mélangent les espèces utilisées.

4. Pour équilibrer une réaction d’oxydo-réduction à partir de deux demi-réactions, quelle étape est essentielle avant de les additionner ?

A. Supprimer d’abord les électrons, puis équilibrer à nouveau tous les atomes pour rétablir l’égalité

B. Égaliser d’abord les nombres d’oxygènes et d’hydrogènes dans les deux demi-réactions, puis seulement équilibrer la charge

C. Additionner directement les demi-réactions sans ajuster les électrons, car ils s’annulent automatiquement

D. Égaliser le nombre d’électrons libérés et captés avec des coefficients, puis additionner les demi-réactions en supprimant les électrons

Answer: (D)

Explanation

On écrit les deux demi-réactions, on égalise les électrons avec des coefficients, puis on additionne en supprimant les électrons. Les distracteurs oublient l’égalisation des électrons ou perturbent la cohérence de l’équilibrage.

5. Que mesure le nombre d’oxydation d’un élément dans une entité ?

A. Il caractérise l’état d’oxydation de l’élément dans cette entité et dépend notamment des atomes auxquels il est lié

B. Il donne directement la masse de l’atome dans l’entité

C. Il est identique à la valence chimique mesurée expérimentalement

D. Il correspond uniquement à la charge formelle de l’entité, sans dépendre des liaisons

Answer: (A)

Explanation

Le nombre d’oxydation décrit l’état d’oxydation d’un élément dans l’entité et dépend des atomes liés. Les autres choix confondent avec des grandeurs ou règles qui ne sont pas celles du nombre d’oxydation.

6. Dans une entité monoatomique, comment détermine-t-on le nombre d’oxydation de l’atome ?

A. Il est toujours nul car il n’y a pas de liaison

B. Il est égal à la charge formelle de l’atome, quel que soit le contexte de liaison

C. Il est calculé à partir de l’électronégativité des atomes voisins

D. Il est égal à la charge formelle de l’entité

Answer: (D)

Explanation

Pour une entité monoatomique, le nombre d’oxydation de l’atome correspond à la charge formelle de l’entité. Les autres propositions introduisent des règles qui ne s’appliquent pas aux entités monoatomiques.

7. Dans un édifice covalent, à quoi correspond le nombre d’oxydation d’un atome ?

A. À la charge formelle réelle mesurée expérimentalement dans l’édifice

B. À la somme des nombres d’oxydation des atomes liés, sans tenir compte du sens d’attribution des électrons

C. À la charge qu’il porterait si les liaisons étaient totalement ioniques et si les électrons étaient attribués à l’atome le plus électronégatif

D. À la charge qu’il porterait si les électrons étaient partagés également entre tous les atomes

Answer: (C)

Explanation

Dans un édifice covalent, le nombre d’oxydation est la charge « fictive » obtenue par attribution des électrons à l’atome le plus électronégatif. Les distracteurs utilisent des hypothèses de partage égal ou une grandeur expérimentale.

8. Dans un édifice polyatomique, quelle relation relie les nombres d’oxydation à la charge globale de l’édifice ?

A. La charge globale est égale à la différence entre les nombres d’oxydation des atomes les plus électronégatifs et les plus électropositifs

B. La charge globale est égale à la moyenne des nombres d’oxydation des atomes présents

C. La somme des nombres d’oxydation des atomes, sans pondération stœchiométrique, est égale à la charge globale

D. La somme des nombres d’oxydation des atomes, pondérés par leurs nombres stœchiométriques, est égale à la charge globale

Answer: (D)

Explanation

Pour un édifice polyatomique, on additionne les nombres d’oxydation des atomes en les pondérant par leurs coefficients stœchiométriques, et on obtient la charge globale. Les autres choix modifient la pondération ou la forme de l’addition.

9. Quand dit-on qu’un transfert d’électrons est direct ?

A. Lorsque l’oxydant d’un couple et le réducteur d’un autre couple sont directement au contact en solution

B. Lorsque les électrons passent par un circuit extérieur entre les espèces réductrice et oxydante

C. Lorsque les espèces échangent des protons mais pas d’électrons

D. Lorsque les électrons se déplacent uniquement à travers un pont salin

Answer: (A)

Explanation

Un transfert direct se produit lorsqu'oxydant et réducteur sont au contact en solution. Les autres choix décrivent un transfert indirect ou un échange non électronique.

10. Quand dit-on qu’un transfert d’électrons est indirect ?

A. Lorsque les électrons restent dans la même espèce et ne traversent pas de circuit

B. Lorsque l’oxydant et le réducteur sont mélangés sans contact direct et sans chemin électrique

C. Lorsque les électrons circulent seulement via une jonction électrolytique sans circuit extérieur

D. Lorsque les électrons passent par l’intermédiaire d’un circuit extérieur entre l’espèce réductrice et l’espèce oxydante

Answer: (D)

Explanation

Un transfert indirect correspond au passage des électrons via un circuit extérieur entre réducteur et oxydant. Les distracteurs confondent indirect et absence de trajet, ou ne distinguent pas circuit extérieur et pont salin.

11. Quel énoncé décrit le rôle d’une pile dans le cadre de ces transferts d’électrons ?

A. Elle convertit de l’énergie chimique en énergie électrique grâce à un transfert indirect d’électrons

B. Elle transforme de l’énergie électrique en énergie chimique par transfert direct d’électrons

C. Elle assure uniquement le passage des ions à travers une jonction électrolytique, sans production d’énergie

D. Elle produit de l’énergie chimique à partir de la chaleur en absence de transfert d’électrons

Answer: (A)

Explanation

Une pile convertit l’énergie chimique en énergie électrique grâce à un transfert indirect d’électrons. Les distracteurs inversent le sens ou décrivent un rôle incomplet (pont salin seul, sans conversion).

12. Quelle relation donne la capacité maximale Qmax d’une pile en fonction du nombre d’électrons échangés, de l’intensité et de la durée de fonctionnement ?

A. Qmax = F/I = n(e−)Δt

B. Qmax = n(F) = IΔt²

C. Qmax = (n(e−)/F) = I/Δt

D. Qmax = n(e−)F = IΔt

Answer: (D)

Explanation

La capacité maximale s’écrit Qmax = n(e−)F et elle vaut aussi IΔt. Le piège typique est de croire qu’il s’agit seulement de coulombs ou uniquement d’ampères-heures, alors que l’expression relie directement ces grandeurs.

13. Dans quel cas une pile cesse-t-elle de débiter ?

A. Quand la température baisse, quelle que soit l’avancement de la réaction

B. Quand la durée de fonctionnement dépasse une valeur maximale fixée par le métal des électrodes

C. Quand la tension de la pile devient nulle à chaque instant du fonctionnement

D. Quand un réactif a été entièrement consommé ou quand la réaction atteint l’équilibre

Answer: (D)

Explanation

Une pile ne débite plus lorsque l’un des réactifs a disparu ou lorsque la réaction atteint l’équilibre. Les autres propositions ne correspondent pas aux conditions d’arrêt liées à l’avancement chimique.

14. Qu’appelle-t-on une électrode (demi-pile) dans une pile électrochimique ?

A. Un conducteur électrique, souvent un métal, et un conducteur ionique, souvent une solution appelée électrolyte

B. Un conducteur électrique et un conducteur ionique, mais sans électrolyte impliqué

C. Une jonction électrolytique séparant directement deux métaux sans solution

D. Un générateur qui fournit directement des électrons sans couple électrode/électrolyte

Answer: (A)

Explanation

Une électrode associe un conducteur électronique (souvent un métal) et un conducteur ionique (souvent un électrolyte). Les distracteurs confondent une électrode avec la jonction ou avec un simple générateur.

15. Comment définir une cathode dans une pile ?

A. C’est l’électrode où se produit l’oxydation

B. C’est l’électrode qui porte le signe négatif du potentiel par convention

C. C’est l’électrode où se produit la réduction

D. C’est l’électrode toujours chargée positivement par rapport à l’anode

Answer: (C)

Explanation

La cathode est définie comme l’électrode où a lieu la réduction. Les notions de signe du potentiel ne remplacent pas cette définition par la réaction électrochimique.

16. Comment définir une anode dans une pile ?

A. C’est l’électrode située du côté de l’électrolyte le plus concentré

B. C’est l’électrode où se produit la réduction

C. C’est l’électrode où se produit l’oxydation

D. C’est l’électrode qui est toujours positive quel que soit le sens de la réaction

Answer: (C)

Explanation

L’anode est l’électrode où se produit l’oxydation. Les distracteurs proposent des critères liés au signe ou à la concentration, qui ne constituent pas la définition électrochimique.

17. Pour une demi-équation a Ox + n e− = b Red, quelle expression donne le lien de Nernst pour le potentiel EOx/Red ?

A. EOx/Red = E°Ox/Red + (RT/nF) ln(a(Ox)^α/a(Red)^β)

B. EOx/Red = E°Ox/Red − (nF/RT) ln(a(Ox)^α·a(Red)^β)

C. EOx/Red = E°Ox/Red + (nF/RT) ln(a(Ox)+a(Red))

D. EOx/Red = E°Ox/Red + (RT/F) ln(n·a(Red)/a(Ox))

Answer: (A)

Explanation

Le potentiel suit la forme E = E° + (RT/nF) ln(…) avec les activités des espèces de la demi-équation dans le logarithme. Les distracteurs modifient le facteur (RT/nF) ou utilisent une structure de logarithme incorrecte.

18. Pourquoi ne faut-il pas équilibrer les demi-réactions rédox avec des ions HO− pour appliquer la relation de Nernst ?

A. Parce que les ions HO− annulent le terme RT/nF de la relation de Nernst

B. Parce que les potentiels standards sont tabulés à pH = 0, et l’écriture via HO− modifie la forme à utiliser

C. Parce que la relation de Nernst ne peut s’appliquer qu’en milieu acide et jamais avec HO−

D. Parce que HO− n’apparaît jamais dans les demi-réactions rédox, donc son introduction est impossible

Answer: (B)

Explanation

On évite l’ajustement avec HO− car cela change l’écriture alors que les potentiels standards tabulés correspondent à pH = 0. Les autres propositions inventent des restrictions ou des effets qui ne suivent pas l’idée centrale.

19. Qu’est-ce que l’électrode standard à hydrogène ?

A. Une électrode de référence : platine dans une solution d’acide, avec activité de H+ égale à 0 et dihydrogène à 0 bar

B. Une électrode de référence : cuivre dans une solution de pH nul, avec H+ à activité 1 et dihydrogène à 10 bar

C. Une électrode de référence : platine dans une solution de pH nul, avec activité de H+ égale à 1 et dihydrogène à 1 bar

D. Une électrode de référence : électrode inerte sans gaz, avec H+ à activité 1 et pH quelconque

Answer: (C)

Explanation

L’électrode standard à hydrogène comporte un fil de platine dans une solution de pH nul (activité H+ = 1) en contact avec H2 à 1 bar. Les distracteurs changent le métal, le pH ou la pression partielle.

20. Pour une réaction d’échange de n électrons entre deux couples rédox de potentiels standards E1° et E2°, quelle est l’expression de la constante d’équilibre standard à 25 °C ?

A. K° = 10^((E2° − E1°)/(0,06/n))

B. K° = 10^(n(E1° − E2°)/0,06)

C. K° = 10^(n(E2° − E1°)/0,06)

D. K° = 10^((E1° − E2°)/(0,06/n))

Answer: (B)

Explanation

La constante d’équilibre standard s’écrit K° = 10^(n(E1° − E2°)/0,06) à 25 °C pour un échange de n électrons. Les autres choix inversent le signe ou placent n au mauvais endroit dans l’expression.

21. Quel énoncé relie le potentiel standard E° d’un couple à la force oxydante de ce couple ?

A. Un E° faible correspond à un oxydant fort et à un réducteur conjugué faible

B. Un E° élevé correspond à un oxydant fort et à un réducteur conjugué faible

C. Un E° élevé correspond à un réducteur fort et à un oxydant conjugué faible

D. Un E° faible correspond à un oxydant faible et à un réducteur conjugué fort

Answer: (B)

Explanation

Plus le potentiel standard E° est élevé, plus l’espèce du couple se comporte comme oxydant fort et son réducteur conjugué comme réducteur faible. Le choix distracteur renverse cette relation, notamment en associant un E° faible à un oxydant fort.

22. Comment définit-on une dismutation en termes de nature des espèces impliquées ?

A. La dismutation est l’oxydation d’un ampholyte redox par un autre couple

B. La dismutation est la réaction inverse d’une médiamutation

C. La dismutation est une réaction entre deux ampholytes redox de couples différents

D. La dismutation est la réaction d’un ampholyte redox sur lui-même

Answer: (D)

Explanation

Une dismutation est la réaction d’un ampholyte redox sur lui-même. Les distracteurs confondent avec une médiamutation (ou décrivent des échanges entre espèces/couples différents).

23. Dans quel cas le pH peut-il modifier le pouvoir oxydant d’un couple rédox ?

A. Uniquement lorsque la solution contient déjà un précipité stable

B. Lorsque le pH est modifié à distance du système, sans toucher aux espèces réactives

C. Lorsque des ions H+ ou des espèces dépendant du pH interviennent dans la demi-réaction

D. Seulement lorsque le couple contient directement un acide fort et pas d’autres espèces

Answer: (C)

Explanation

Le pH influence le pouvoir oxydant si la demi-réaction fait intervenir des ions H+ (ou d’autres espèces dépendantes du pH). Les autres propositions supposent un effet du pH même sans intervention des espèces concernées.

24. L’ajout de chlorure à une solution contenant des ions Ag+ en contact avec une lame d’argent peut avoir quel effet principal sur le couple Ag+/Ag ?

A. Il peut dissoudre l’argent en augmentant systématiquement le potentiel du couple

B. Il peut provoquer la précipitation de AgCl(s), modifiant le potentiel du couple

C. Il n’influence pas le potentiel car la précipitation n’affecte pas les activités

D. Il transforme Ag+ en Ag(s) sans formation de précipité, donc sans effet sur le potentiel

Answer: (B)

Explanation

La présence de Cl− peut former AgCl(s) par précipitation et, ce faisant, modifier le potentiel du couple Ag+/Ag. Les distracteurs nient l’effet de la précipitation ou postulent une transformation sans précipité.