Quiz: Les équilibres acido-basiques en milieu tampon — 18 perguntas

1. Quelle organisation correspond à la semaine du 23 mars dans le semestre mineure BPC ?

A. 2 TD en présentiel et 2 activités Moodle

B. 2 CM de chimie et 2 TD en présentiel

C. 4 CM de chimie en présentiel

D. 2 CM de chimie et 2 activités Moodle

Answer: (B)

Explicação

La semaine du 23 mars comporte bien 2 CM de chimie et 2 TD. Les activités Moodle sont prévues plus tard, à la semaine du 13 avril.

2. Quel énoncé décrit correctement les enregistrements des cours de chimie ?

A. Ils sont mis en ligne dans un délai maximal de 48 h

B. Ils remplacent systématiquement tous les TD

C. Ils sont disponibles uniquement en amphithéâtre

D. Ils ne concernent que la semaine du 16 mars

Answer: (A)

Explicação

Les cours enregistrés sont mis en ligne pour tous au plus tard 48 heures après. Les TD, eux, restent en présentiel pour tous.

3. Que signifie l’expression « réaction à pH fixé » ?

A. Une réaction dont le pH augmente toujours au cours du temps

B. Une réaction limitée aux solutions très acides

C. Une réaction menée uniquement à l’équivalence

D. Une réaction étudiée en supposant le pH constant

Answer: (D)

Explicação

À pH fixé, on étudie l’évolution de la réaction en maintenant le pH constant, ce qui fixe la forme des espèces acido-basiques. Cela ne veut pas dire que la réaction est forcément à l’équivalence.

4. Quelle relation définit le pH d’une solution aqueuse à l’équilibre ?

A. pH = 14 - log[H3O+]eq

B. pH = log[H3O+]eq

C. pH = -log[H3O+]eq

D. pH = -log[HO-]eq

Answer: (C)

Explicação

Le pH est défini par la concentration en ions oxonium à l’équilibre : pH = -log[H3O+]eq. La concentration en HO- intervient plutôt via Ke.

5. Quel est le rôle principal d’une solution tampon ?

A. Rendre une solution totalement insensible à tout ajout de réactif

B. Transformer un acide faible en acide fort

C. Maintenir un pH exactement égal à 7 dans tous les cas

D. Limiter les variations de pH lors d’ajouts modérés d’acide ou de base

Answer: (D)

Explicação

Une solution tampon amortit les variations de pH lors d’ajouts modérés d’acide ou de base grâce à l’équilibre acide/base. Elle ne rend pas le pH parfaitement constant en toute circonstance.

6. Dans le cas d’un couple AH/A−, quelle égalité est vérifiée lorsque pH = pKa ?

A. [H3O+]eq = [HO-]eq

B. [A-]eq = 0

C. [AH]eq = [A-]eq

D. [AH]eq = 2[A-]eq

Answer: (C)

Explicação

Quand pH = pKa, la relation de Henderson-Hasselbalch impose [A-]eq/[AH]eq = 1, donc les deux espèces sont en quantités égales. C’est le point d’égalité du couple.

7. À quoi correspond la demi-équivalence lors du dosage d’un acide faible par une base forte ?

A. À une situation où pH = pKa

B. À une situation où tout l’acide a disparu

C. À une situation où les concentrations de acide et base sont nulles

D. À une situation où le pH vaut 14

Answer: (A)

Explicação

À la demi-équivalence, la quantité de base ajoutée vaut la moitié de la quantité initiale d’acide faible, ce qui conduit à [A-] = [AH]. On a alors pH = pKa.

8. De quoi dépend avant tout l’efficacité d’un tampon AH/A− ?

A. De la couleur de la solution

B. De la proximité entre le pH initial et le pKa

C. Du fait que le couple soit toujours fort

D. De la température uniquement

Answer: (B)

Explicação

Un tampon est d’autant plus efficace que son pH initial est proche du pKa, car il amortit alors bien les ajouts dans les deux sens. L’efficacité ne dépend pas d’une propriété visuelle comme la couleur.

9. Que vérifie le point d’équivalence lors du dosage d’un acide faible par une base forte ?

A. nAH,initial = nH3O+,versé

B. nAH,initial = nOH,versé

C. nAH,initial = 2 nOH,versé

D. [AH]eq = [A-]eq

Answer: (B)

Explicação

À l’équivalence, la quantité initiale d’acide faible est exactement neutralisée par la quantité de base forte versée. La relation [AH]eq = [A-]eq correspond plutôt à la demi-équivalence.

10. Que signifie une capacité tampon élevée ?

A. Le pH varie fortement dès l’ajout d’une goutte

B. Le pH est forcément inférieur à 7

C. Il faut ajouter beaucoup de H3O+ ou de HO− pour faire varier le pH de 1 unité

D. La solution ne contient plus de couple acide/base

Answer: (C)

Explicação

La capacité tampon correspond à la quantité de matière de H3O+ ou HO− qu’il faut ajouter, à volume constant, pour faire varier le pH d’une unité. Une capacité élevée signifie donc une grande résistance aux variations de pH.

11. Que compare le quotient de réaction Qr à la constante d’équilibre K ?

A. La masse du système à son volume

B. La composition instantanée du système à la composition d’équilibre

C. La température à la pression

D. Le pH d’une solution à son pKa

Answer: (B)

Explicação

Le quotient de réaction décrit l’état instantané du système, tandis que K correspond à l’état d’équilibre à température donnée. Leur comparaison permet de prévoir le sens d’évolution.

12. Pour le système à l’équilibre, quelle affirmation est correcte ?

A. Le quotient de réaction est toujours supérieur à K

B. Le quotient de réaction est égal à K

C. Le quotient de réaction est toujours inférieur à K

D. La constante K dépend des conditions initiales

Answer: (B)

Explicação

À l’équilibre, le quotient de réaction prend la valeur de la constante d’équilibre : Qr = K. Cette constante ne dépend pas des conditions initiales mais de la température.

13. Quel signe de ΔrG indique une évolution spontanée dans le sens direct ?

A. ΔrG < 0

B. ΔrG = ΔrH

C. ΔrG = 0

D. ΔrG > 0

Answer: (A)

Explicação

Un ΔrG négatif signifie que l’évolution spontanée se fait dans le sens direct. À l’équilibre, ΔrG est nul.

14. Quelle relation relie l’énergie libre standard de réaction, l’enthalpie standard et l’entropie standard ?

A. ΔrG°T = TΔrH° − ΔrS°

B. ΔrG°T = ΔrH° − TΔrS°

C. ΔrG°T = ΔrH° + TΔrS°

D. ΔrG°T = ΔrS° − TΔrH°

Answer: (B)

Explicação

La relation thermodynamique standard est ΔrG°T = ΔrH° − TΔrS°. Elle relie l’aspect énergétique et l’aspect entropique de la réaction.

15. Quelle est la relation entre ΔrG°T et la constante d’équilibre K_T ?

A. ΔrG°T = RT ln(K_T)

B. ΔrG°T = -RT ln(K_T)

C. ΔrG°T = -K_T / RT

D. ΔrG°T = K_T / RT

Answer: (B)

Explicação

La variation standard d’énergie libre est liée à la constante d’équilibre par ΔrG°T = -RT ln(K_T). Cette relation permet de relier thermodynamique et équilibre.

16. Si Qr est supérieur à K_T, dans quel sens le système évolue-t-il spontanément ?

A. Dans le sens direct

B. Vers une augmentation de K_T

C. Sans évolution possible

D. Dans le sens indirect

Answer: (D)

Explicação

Lorsque Qr > K_T, le système contient trop de produits par rapport à l’équilibre et évolue donc dans le sens indirect. Il revient ainsi vers l’état d’équilibre.

17. À pH fixé, quelle grandeur permet de prévoir le sens spontané de la réaction ?

A. Le volume total de la solution

B. La comparaison entre Γ'pH et K'pH

C. La masse molaire des réactifs

D. La valeur de la température seule

Answer: (B)

Explicação

À pH fixé, le sens d’évolution est déterminé par la comparaison entre le quotient de réaction adapté Γ'pH et la constante apparente K'pH. Si Γ'pH est plus petit, l’évolution se fait dans le sens direct.

18. Que vaut ΔrG lorsque le système est à l’équilibre à pH fixé ?

A. ΔrG°'pH uniquement

B. -RT ln(K'pH)

C. RT ln(Γ'pH/K'pH) toujours positif

D. 0

Answer: (D)

Explicação

À l’équilibre, l’énergie libre de réaction est nulle. Cela correspond aussi à l’égalité entre le quotient adapté et la constante apparente : Γ'pH = K'pH.