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Série 1 - Introduction à la conductimétrie

Exercices 1 à 2 : QCM sur la conductimétrie

1 QCM - Bases de la conductimétrie

QCM Facile

Choisir la (ou les) bonne(s) réponse(s) :

1)

Le passage du courant dans une solution est provoqué par :

  • a. l'agitation thermique
  • b. les interactions entre les ions
  • c. la tension appliquée entre les deux plaques
✅ Solution
Réponse : c. la tension appliquée entre les deux plaques

Le passage du courant est dû à la tension électrique appliquée qui crée un champ électrique, mettant en mouvement les ions.

Rappel

La conductimétrie repose sur la mesure de la conductivité des solutions ioniques sous l'effet d'une tension électrique alternative.

2)

Dans une solution ionique, les porteurs de charges sont :

  • a. des ions
  • b. des molécules d'eau
  • c. des électrons
✅ Solution
Réponse : a. des ions

Les ions (cations et anions) sont les porteurs de charges dans les solutions électrolytiques.

3)

Lors du passage de courant dans une solution :

  • a. Les anions et les cations se déplacent en sens inverse
  • b. Les cations se déplacent dans le sens du courant
  • c. Les anions se déplacent dans le même sens que les électrons dans le circuit extérieur
✅ Solution
Réponses : a, b et c

Les cations (chargés positivement) se déplacent dans le sens du courant (vers la cathode). Les anions (chargés négativement) se déplacent en sens inverse (vers l'anode), donc dans le même sens que les électrons dans le circuit extérieur.

Schéma
Cations → sens du courant Anions → sens inverse du courant

2 QCM - Conductance, conductivité et grandeurs associées

QCM Facile

Choisir la (ou les) bonne(s) réponse(s) :

1)

La concentration d'une solution électrolytique est \(C = 2,0 \times 10^{-4}\text{ mol/L}\). Sa valeur en \(\text{mol/m}^3\) est :

  • a. \(2,0 \times 10^{-7}\)
  • b. \(2,0\)
  • c. \(0,20\)
  • d. Aucune des réponses n'est exacte
✅ Solution
Conversion :
$$1\text{ L} = 10^{-3}\text{ m}^3 \quad \Rightarrow \quad 1\text{ mol/L} = 10^3\text{ mol/m}^3$$ $$C = 2,0 \times 10^{-4} \times 10^3 = 0,20\text{ mol/m}^3$$
Réponse : c. \(0,20\)
2)

On peut mesurer la conductance d'une solution avec :

  • a. Un conductimètre
  • b. Un voltmètre et un ampèremètre
  • c. Un thermomètre
  • d. Un pH-mètre
✅ Solution
Réponses : a et b

Un conductimètre mesure directement la conductance. Un voltmètre et un ampèremètre permettent de mesurer U et I, puis d'en déduire la conductance \(G = I/U\).

3)

La relation entre la conductance et la résistance d'une solution est :

  • a. \(R \cdot G = 1\)
  • b. \(G = \frac{1}{R}\)
  • c. \(G = R \cdot S\)
✅ Solution
Réponses : a et b
$$G = \frac{I}{U} = \frac{1}{R} \quad \text{donc} \quad R \cdot G = 1$$

La conductance \(G\) est l'inverse de la résistance \(R\). Elle s'exprime en siemens (S).

4)

La conductance augmente lorsque :

  • a. la surface des électrodes diminue
  • b. la surface des électrodes augmente
  • c. la distance séparant les électrodes diminue
  • d. la distance séparant les électrodes augmente
✅ Solution
Réponses : b et c
$$G = \sigma \cdot \frac{S}{L}$$

La conductance est proportionnelle à la surface \(S\) des électrodes et inversement proportionnelle à la distance \(L\) qui les sépare.

Formule
$$G = \sigma \cdot \frac{S}{L}$$

\(\sigma\) : conductivité (S/m), \(S\) : surface des électrodes (m²), \(L\) : distance entre les électrodes (m).

5)

La conductance d'une solution suffisamment diluée :

  • a. est proportionnelle à la concentration de la solution
  • b. ne varie pas avec la concentration
  • c. est inversement proportionnelle à la concentration
✅ Solution
Réponse : a. est proportionnelle à la concentration

Pour les solutions suffisamment diluées, la conductance est proportionnelle à la concentration en ions. C'est le principe de la conductimétrie.

$$G = k \cdot C \quad \text{(pour une cellule donnée)}$$
6)

On exprime la conductivité en :

  • a. S
  • b. S/m
  • c. S·m
  • d. m/S
✅ Solution
Réponse : b. S/m

La conductivité \(\sigma\) s'exprime en siemens par mètre (S/m).

$$\sigma = \frac{G \cdot L}{S} \quad \text{avec} \quad [\sigma] = \text{S/m}$$
7)

La relation entre la conductance, la conductivité et les grandeurs caractéristiques de la cellule est :

  • a. \(G = \sigma \cdot L \cdot S\)
  • b. \(G = \sigma \cdot \frac{L}{S}\)
  • c. \(G = \sigma \cdot \frac{S}{L}\)
  • d. Aucune des relations n'est bonne
✅ Solution
Réponse : c. \(G = \sigma \cdot \frac{S}{L}\)

La conductance \(G\) est proportionnelle à la surface \(S\) des électrodes et inversement proportionnelle à la distance \(L\) qui les sépare.

Relation fondamentale
$$G = \sigma \cdot \frac{S}{L} \quad \text{ou} \quad G = \sigma \cdot K$$

\(K = S/L\) est la constante de la cellule (\(K\) en m).

8)

La conductivité molaire ionique d'une solution :

  • a. est toujours constante
  • b. est exprimée en S
  • c. est la somme des conductivités molaires des différents ions de la solution
  • d. dépend de la température
✅ Solution
Réponses : c et d

La conductivité molaire ionique d'une espèce dépend de la température. La conductivité d'une solution est la somme des conductivités molaires ioniques de chaque ion multipliées par leur concentration.

$$\sigma = \sum_i \lambda_i \cdot C_i$$
\(\lambda_i\) : conductivité molaire ionique de l'ion \(i\) (S·m²/mol)
\(C_i\) : concentration molaire de l'ion \(i\) (mol/m³)
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