Ressources · 1ʳᵉ · Spécialité Physique-Chimie
Réactions acido-basiques
Couples acide/base, transfert de proton et pH — Constitution et transformations de la matière (1re Spécialité)
À propos de cette page
Choisis ton niveau. Questions et réponses mélangées à chaque partie. Bonne chance !
Les 24 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile — 8 questions
Selon Brønsted, un acide est une espèce chimique capable de :
- A. céder un ion hydrogène H⁺
- B. capter un ion hydrogène H⁺
- C. céder un électron
- D. capter un électron
Réponse
A. céder un ion hydrogène H⁺ — Un acide est un donneur de proton H⁺ ; celui qui le capte est la base. Les électrons n'interviennent pas : céder ou capter un électron caractérise un réducteur ou un oxydant.
La base conjuguée de l'acide propanoïque C₂H₅COOH est :
- A. l'ion C₂H₅COOH₂⁺
- B. l'ion C₂H₅COO⁻
- C. l'ion C₂H₅CO⁻
- D. l'ion C₂H₅COOH⁻
Réponse
B. l'ion C₂H₅COO⁻ — La base conjuguée s'obtient en retirant un ion H⁺ à l'acide : C₂H₅COOH = C₂H₅COO⁻ + H⁺. On retire un H et on gagne une charge négative.
L'eau joue le rôle d'acide dans le couple :
- A. H₃O⁺/H₂O
- B. HO⁻/O²⁻
- C. H₂O/HO⁻
- D. H₃O⁺/HO⁻
Réponse
C. H₂O/HO⁻ — Dans un couple, l'acide est écrit à gauche. L'eau cède un H⁺ pour donner HO⁻ : elle est donc l'acide du couple H₂O/HO⁻. Dans H₃O⁺/H₂O, elle est au contraire la base.
À 25 °C, le pH d'une solution neutre vaut :
- A. 0
- B. 1,0
- C. 14,0
- D. 7,0
Réponse
D. 7,0 — La neutralité correspond à [H₃O⁺] = [HO⁻] = 1,0×10⁻⁷ mol·L⁻¹, donc pH = -log(1,0×10⁻⁷) = 7,0. Cette valeur n'est valable qu'à 25 °C.
Si le pH d'une solution vaut 5,0, la concentration en ions oxonium vaut :
- A. 1,0×10⁻⁵ mol·L⁻¹
- B. 5,0×10⁻¹ mol·L⁻¹
- C. 1,0×10⁻⁹ mol·L⁻¹
- D. 5,0×10⁻⁵ mol·L⁻¹
Réponse
A. 1,0×10⁻⁵ mol·L⁻¹ — On applique [H₃O⁺] = c° × 10⁻ᵖᴴ = 10⁻⁵ mol·L⁻¹. L'exposant est directement l'opposé du pH.
Parmi deux acides comparés à la même concentration, le plus fort est celui dont :
- A. la concentration apportée est la plus grande
- B. le pKa est le plus petit
- C. le pKa est le plus grand
- D. le pH mesuré est le plus grand
Réponse
B. le pKa est le plus petit — Plus Ka est grande, plus l'acide est dissocié ; comme pKa = -log Ka, le pKa le plus petit correspond à l'acide le plus fort, donc au pH le plus bas.
Pour un couple AH/A⁻, si le pH de la solution est inférieur au pKa, alors :
- A. la base A⁻ prédomine
- B. les deux espèces sont en quantités égales
- C. l'acide AH prédomine
- D. la solution est nécessairement basique
Réponse
C. l'acide AH prédomine — La relation pH = pKa + log([A⁻]/[AH]) donne un logarithme négatif, donc [A⁻] < [AH] : la forme acide prédomine à gauche du pKa sur le diagramme.
À 25 °C, le produit ionique de l'eau Ke = [H₃O⁺]×[HO⁻] vaut :
- A. 1,0×10⁻⁷
- B. 7,0×10⁻¹⁴
- C. 1,0×10⁻¹⁰
- D. 1,0×10⁻¹⁴
Réponse
D. 1,0×10⁻¹⁴ — Ke = 1,0×10⁻¹⁴ à 25 °C : c'est le produit des deux concentrations, pas l'une d'elles (chacune valant 1,0×10⁻⁷ mol·L⁻¹ dans l'eau pure).
Niveau moyen — 8 questions
Une solution a un pH de 4,6. Sa concentration en ions oxonium vaut :
- A. 2,5×10⁻⁵ mol·L⁻¹
- B. 4,0×10⁻⁵ mol·L⁻¹
- C. 2,5×10⁻⁴ mol·L⁻¹
- D. 4,6×10⁻⁵ mol·L⁻¹
Réponse
A. 2,5×10⁻⁵ mol·L⁻¹ — [H₃O⁺] = 10⁻⁴·⁶ = 2,5×10⁻⁵ mol·L⁻¹. L'exposant entier donne la puissance de dix, la partie décimale le facteur (10⁻⁰·⁶ ≈ 0,25).
Une solution telle que [H₃O⁺] = 4,0×10⁻⁹ mol·L⁻¹ a un pH de :
- A. 8,6
- B. 8,4
- C. 9,4
- D. 5,6
Réponse
B. 8,4 — pH = -log(4,0×10⁻⁹) = 9 - log 4,0 = 9 - 0,60 = 8,4. La solution est légèrement basique.
Le pH d'une solution d'acide fort de concentration apportée 3,0×10⁻³ mol·L⁻¹ vaut :
- A. 0,5
- B. 3,5
- C. 2,5
- D. 11,5
Réponse
C. 2,5 — La réaction avec l'eau est totale, donc [H₃O⁺] = c et pH = -log(3,0×10⁻³) = 2,5. Attention : ce calcul est réservé aux acides forts.
Dans une solution de pH 9,6, la concentration en ions hydroxyde vaut :
- A. 2,5×10⁻¹⁰ mol·L⁻¹
- B. 4,0×10⁻¹⁰ mol·L⁻¹
- C. 2,5×10⁻⁵ mol·L⁻¹
- D. 4,0×10⁻⁵ mol·L⁻¹
Réponse
D. 4,0×10⁻⁵ mol·L⁻¹ — [H₃O⁺] = 10⁻⁹·⁶ = 2,5×10⁻¹⁰ mol·L⁻¹, puis [HO⁻] = Ke/[H₃O⁺] = 1,0×10⁻¹⁴/2,5×10⁻¹⁰ = 4,0×10⁻⁵ mol·L⁻¹.
Un couple AH/A⁻ de pKa 5,7 est étudié dans une solution de pH 6,7. Le rapport [A⁻]/[AH] vaut :
- A. 10
- B. 0,10
- C. 1,0
- D. 100
Réponse
A. 10 — [A⁻]/[AH] = 10^(pH - pKa) = 10^(6,7 - 5,7) = 10. Une unité de pH au-dessus du pKa multiplie par dix la proportion de forme basique.
Un couple dont la constante d'acidité vaut Ka = 4,0×10⁻⁶ a un pKa de :
- A. 6,4
- B. 5,4
- C. 4,6
- D. 5,6
Réponse
B. 5,4 — pKa = -log(4,0×10⁻⁶) = 6 - log 4,0 = 6 - 0,60 = 5,4. On vérifie : 10⁻⁵·⁴ = 4,0×10⁻⁶.
On dilue 100 fois une solution d'acide fort. Son pH :
- A. diminue de 2 unités
- B. ne change pas
- C. augmente de 2 unités
- D. augmente de 100 unités
Réponse
C. augmente de 2 unités — La concentration est divisée par 100, donc pH' = -log(c/100) = pH + log 100 = pH + 2. Le pH se rapproche de 7,0.
Une solution de pH 1,9 contient des ions oxonium à la concentration :
- A. 1,9×10⁻² mol·L⁻¹
- B. 7,9×10⁻¹ mol·L⁻¹
- C. 1,3×10⁻¹ mol·L⁻¹
- D. 1,3×10⁻² mol·L⁻¹
Réponse
D. 1,3×10⁻² mol·L⁻¹ — [H₃O⁺] = 10⁻¹·⁹ = 1,3×10⁻² mol·L⁻¹. Le pH n'est jamais le coefficient : c'est l'opposé de l'exposant.
Niveau difficile — 8 questions
Quand on dilue une solution d'acide faible, le taux d'avancement final de sa réaction avec l'eau :
- A. augmente
- B. diminue
- C. reste rigoureusement constant
- D. devient égal à 1
Réponse
A. augmente — La dilution déplace l'équilibre dans le sens de la dissociation : la proportion d'acide ayant réagi augmente, même si le pH augmente aussi (moins d'ions H₃O⁺ par litre). Ka, elle, ne change pas.
L'ion hydrogénocarbonate HCO₃⁻ est dit amphotère parce qu'il :
- A. est à la fois oxydant et réducteur
- B. appartient à deux couples acide/base
- C. peut céder deux ions H⁺ successifs
- D. ne réagit qu'avec l'eau pure
Réponse
B. appartient à deux couples acide/base — HCO₃⁻ est la base du couple (CO₂,H₂O)/HCO₃⁻ et l'acide du couple HCO₃⁻/CO₃²⁻ : il joue les deux rôles, comme l'eau. Cela ne concerne pas l'oxydoréduction.
Dans une solution où [AH] = [A⁻], on peut affirmer que :
- A. la solution est neutre
- B. le pH vaut 7,0
- C. le pH est égal au pKa du couple
- D. l'acide est totalement dissocié
Réponse
C. le pH est égal au pKa du couple — pH = pKa + log(1) = pKa. Selon le couple, ce pH peut être très acide (pKa = 1,9) ou très basique (pKa = 10,7) : rien n'impose 7,0.
Pour une solution d'acide fort de concentration 1,0×10⁻⁸ mol·L⁻¹, la relation pH = -log c ne s'applique plus car :
- A. l'acide devient un acide faible
- B. le produit ionique de l'eau change
- C. la mesure au pH-mètre est impossible
- D. l'autoprotolyse de l'eau n'est plus négligeable
Réponse
D. l'autoprotolyse de l'eau n'est plus négligeable — L'eau elle-même fournit environ 1,0×10⁻⁷ mol·L⁻¹ d'ions oxonium, dix fois plus que l'acide : on ne peut plus l'ignorer et le pH reste voisin de 7,0, il ne vaut pas 8,0.
À 37 °C, Ke est plus grand qu'à 25 °C. Pour de l'eau pure à 37 °C :
- A. le pH est inférieur à 7,0 mais l'eau reste neutre
- B. le pH vaut encore exactement 7,0
- C. l'eau est devenue acide
- D. le pH dépasse 7,0 et l'eau est basique
Réponse
A. le pH est inférieur à 7,0 mais l'eau reste neutre — L'eau pure vérifie toujours [H₃O⁺] = [HO⁻] : elle est neutre par définition. Mais ces concentrations valent racine de Ke, plus grandes qu'à 25 °C, donc le pH de neutralité descend légèrement sous 7,0.
Deux solutions d'acides différents ont le même pH. On peut en déduire :
- A. qu'elles ont la même concentration apportée
- B. qu'elles ont la même concentration en ions oxonium
- C. que les deux acides ont le même pKa
- D. que les deux réactions ont le même taux d'avancement
Réponse
B. qu'elles ont la même concentration en ions oxonium — Le pH ne renseigne que sur [H₃O⁺]. Un acide fort très dilué et un acide faible concentré peuvent avoir le même pH avec des concentrations, des pKa et des taux d'avancement très différents.
On dilue 10 fois une solution d'hydroxyde de sodium. Son pH :
- A. augmente d'une unité
- B. ne varie pas
- C. diminue d'une unité
- D. diminue de 10 unités
Réponse
C. diminue d'une unité — [HO⁻] est divisée par 10, donc [H₃O⁺] = Ke/[HO⁻] est multipliée par 10 : le pH perd une unité et se rapproche de 7,0, comme pour toute dilution.
Une réaction acido-basique peut être considérée comme quasi totale lorsque :
- A. les deux pKa sont très voisins
- B. l'acide réactif est un acide faible
- C. les concentrations initiales sont égales
- D. le pKa de l'acide réactif est très inférieur à celui de l'acide formé
Réponse
D. le pKa de l'acide réactif est très inférieur à celui de l'acide formé — L'acide le plus fort (pKa le plus petit) impose le transfert de H⁺ à la base la plus forte. Plus l'écart entre les deux pKa est grand, plus la réaction est déplacée vers les produits ; leurs domaines de prédominance sont alors disjoints.
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