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Ions et pH : raisonner comme un chimiste

QCM · 17 questions Difficile · Physique-chimie · Publié le

Chapitre : Ions et pH (3e) ›

Programme de référence : Programme d'enseignement de physique-chimie du cycle 4 (BO n° 31 du 30 juillet 2020)

En 3e, le chapitre « Ions et pH » fait passer la chimie des observations aux explications : pourquoi une solution est-elle acide ou basique ? Que se passe-t-il quand on mêle un acide et une base, quand on teste une solution inconnue avec des réactifs, quand un métal est attaqué par son environnement ? Ce quiz de niveau difficile met surtout l'accent sur le raisonnement : relier deux faits, prédire le résultat d'une expérience, retrouver l'erreur dans le raisonnement d'un élève. Beaucoup de questions s'appuient sur une situation de laboratoire, d'autres vérifient directement une notion. pH et échelle, ions H+ et OH-, indicateurs colorés, tests de reconnaissance, réactions acide-base et corrosion du fer sont abordés. Une seule bonne réponse par question, et la correction détaille le raisonnement attendu.

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Temps 9:00

Ions et pH : raisonner comme un chimiste

Une seule bonne réponse par question. La correction et l’explication s’affichent aussitôt.

17 questions

Vous n’avez pas encore tenté ce quiz.

  1. Question 1 / 17

    Trois solutions ont des pH de 2, 7 et 11. Quel classement est correct ?

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Astuce : touches 1–4 ou A–D pour répondre.

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Ions et pH : raisonner comme un chimiste

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Comment jouer

  • Quatre propositions, une seule bonne réponse.
  • La correction et l’explication s’affichent après chaque réponse.
  • Touches 1 à 4 ou A à D au clavier. Affichage « Une par une » ou « Toutes ».
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Réponses et explications

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La bonne réponse de chaque question, avec son explication.

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  1. Trois solutions ont des pH de 2, 7 et 11. Quel classement est correct ?

    Réponse C : La solution de pH 2 est la plus acide, celle de pH 11 la plus basique

    Le pH 2 correspond à la solution la plus acide : plus le pH d'une solution acide est petit, plus elle est acide. Le pH 11 correspond à la solution la plus basique : plus le pH d'une solution basique est grand, plus elle est basique.

  2. On ajoute du bleu de bromothymol à une solution : il devient jaune. Dans un autre échantillon de la même solution, la phénolphtaléine reste incolore. Que conclut-on ?

    Réponse A : La solution est acide : les deux observations sont compatibles

    Le bleu de bromothymol jaune indique un milieu acide. La phénolphtaléine incolore est compatible avec ce résultat.

  3. De la phénolphtaléine versée dans une solution devient rose. Si l'on testait cette même solution avec du bleu de bromothymol, que devrait-on observer ?

    Réponse B : Il deviendrait bleu

    Le bleu de bromothymol devient bleu dans le même milieu que celui où la phénolphtaléine devient rose : les deux indicateurs mènent à la même conclusion.

  4. Dans une solution, il y a beaucoup plus d'ions H+ que d'ions OH-. Sans mesurer le pH, que peut-on déjà prédire ?

    Réponse C : La solution est acide

    Le caractère acide d'une solution aqueuse est dû aux ions H+. S'ils y sont majoritaires, la solution est acide, donc de pH inférieur à 7.

  5. Un atome devient un ion chargé négativement. Que s'est-il passé ?

    Réponse B : Il a gagné un ou plusieurs électrons

    Un ion est un atome ou un groupe d'atomes qui a gagné ou perdu un ou plusieurs électrons, et un ion chargé négativement est un anion.

  6. À 25 °C, une solution a un pH égal à 7. Que peut-on dire de ses ions H+ et OH- ?

    Réponse B : Il y a autant d'ions H+ que d'ions OH-

    À 25 °C, une solution de pH égal à 7 est neutre ; dans une solution neutre, il y a autant d'ions H+ que d'ions OH-.

  7. Avec la soude, une solution inconnue donne un précipité blanc. Parmi les ions proposés, lequel peut être présent ?

    Réponse B : Des ions zinc Zn2+

    Avec la soude, les ions zinc Zn2+ donnent un précipité blanc. Les ions cuivre(II) donnent un précipité bleu et les ions fer(III), un précipité rouille ; les ions chlorure se testent au nitrate d'argent.

  8. On place du zinc dans de l'acide chlorhydrique : des bulles se dégagent et une allumette enflammée provoque une petite détonation (« pop ») au contact du gaz. Quel gaz vient d'être identifié ?

    Réponse D : Du dihydrogène

    Le zinc réagit avec l'acide chlorhydrique en dégageant du dihydrogène, que l'on reconnaît à la petite détonation (« pop ») avec une allumette enflammée.

  9. On verse du nitrate d'argent dans une solution : un précipité blanc apparaît, qui noircit à la lumière. Quelle conclusion peut-on tirer ?

    Réponse A : La solution contient des ions chlorure Cl-

    Le nitrate d'argent forme un précipité blanc en présence d'ions chlorure Cl-, et ce précipité noircit à la lumière. Les deux indices concordent.

  10. Avec la soude, une solution inconnue donne un précipité vert. Un élève conclut : « La solution contient des ions cuivre(II) Cu2+. » Que penser de son raisonnement ?

    Réponse B : Il se trompe : les ions cuivre(II) donnent un précipité bleu, le vert signale des ions fer(II) Fe2+

    Avec la soude, les ions cuivre(II) donnent un précipité bleu, les ions fer(II) un précipité vert et les ions fer(III) un précipité rouille.

  11. Une statue de fer se trouve dans un environnement humide, où les dépôts d'eau sont acidifiés. Pourquoi se dégrade-t-elle rapidement ?

    Réponse A : Parce que l'eau et le dioxygène la font rouiller, et que le milieu acide accélère aussi la corrosion du fer

    La rouille se forme par oxydation du fer en présence de dioxygène et d'eau ; un milieu acide accélère aussi la corrosion du fer. Les trois facteurs sont réunis.

  12. Dans une solution de chlorure de sodium, un élève écrit les ions « Na- » et « Cl+ ». Quel est le problème ?

    Réponse A : Les charges sont inversées : il faut écrire Na+ et Cl-

    Le chlorure de sodium se dissout dans l'eau en ions Na+ et Cl- : Na+ est un cation, chargé positivement, et Cl- un anion, chargé négativement.

  13. On ne dispose pas de pH-mètre, mais on veut savoir si une solution est acide ou basique. Quelle méthode fonctionne, et pourquoi ?

    Réponse B : Ajouter du papier pH ou un indicateur coloré, qui change de couleur selon le pH

    Le pH se mesure aussi avec du papier pH, et un indicateur coloré change de couleur selon le pH de la solution. On obtient ainsi une indication sans appareil.

  14. À 25 °C, un élève mesure un pH de 6,5 et conclut : « La solution est neutre, car 6,5 est proche de 7. » Quelle est l'erreur ?

    Réponse C : À 25 °C, seule l'égalité avec 7 correspond à une solution neutre ; à 6,5, elle est acide

    À 25 °C, une solution de pH égal à 7 est neutre : un pH de 6,5, même proche de 7, ne correspond donc pas à une solution neutre.

  15. On verse progressivement de la soude dans de l'acide chlorhydrique. Pourquoi le pH de la solution augmente-t-il ?

    Réponse B : Parce que les ions OH- de la soude réagissent avec les ions H+ pour former de l'eau

    Les ions OH- ajoutés réagissent avec les ions H+ de l'acide pour former de l'eau (H+ + OH- → H2O) : il reste moins d'ions H+ dans la solution, donc le pH augmente.

  16. On dissout de la soude dans l'eau, puis on ajoute de la phénolphtaléine : elle devient rose. Comment expliquer cette observation ?

    Réponse D : La soude libère des ions OH- : la solution devient basique, et la phénolphtaléine est rose en milieu basique

    La soude libère des ions OH- en solution aqueuse : la solution devient basique, et la phénolphtaléine devient rose en milieu basique.

  17. Deux gardes-corps sont installés en plein air, dans un environnement humide : l'un en acier nu, l'autre en acier galvanisé. Lequel résistera mieux à la corrosion, et pourquoi ?

    Réponse C : L'acier galvanisé, car sa couche de zinc le protège de la corrosion

    La galvanisation recouvre l'acier d'une couche de zinc qui le protège de la corrosion, alors que l'acier nu rouille au contact du dioxygène et de l'eau.

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Ions et pH : raisonner comme un chimiste

QCM · 17 questions · niveau difficile

Nom : Date :

Une seule bonne réponse par question. Entourez la lettre de votre choix.

Questions

  1. 1

    Trois solutions ont des pH de 2, 7 et 11. Quel classement est correct ?

    • ALa solution de pH 2 est la plus basique, celle de pH 11 la plus acide
    • BLa solution de pH 7 est acide, les deux autres sont basiques
    • CLa solution de pH 2 est la plus acide, celle de pH 11 la plus basique
    • DLes trois sont neutres, car leurs pH sont compris entre 0 et 14
  2. 2

    On ajoute du bleu de bromothymol à une solution : il devient jaune. Dans un autre échantillon de la même solution, la phénolphtaléine reste incolore. Que conclut-on ?

    • ALa solution est acide : les deux observations sont compatibles
    • BLa solution est basique, car la phénolphtaléine y est incolore
    • CLa solution est neutre, car un indicateur n'a pas changé de couleur
    • DLes deux tests se contredisent, il faut les refaire
  3. 3

    De la phénolphtaléine versée dans une solution devient rose. Si l'on testait cette même solution avec du bleu de bromothymol, que devrait-on observer ?

    • AIl resterait jaune
    • BIl deviendrait bleu
    • CIl deviendrait incolore
    • DIl ne changerait de couleur dans aucun milieu
  4. 4

    Dans une solution, il y a beaucoup plus d'ions H+ que d'ions OH-. Sans mesurer le pH, que peut-on déjà prédire ?

    • ALa solution est basique
    • BLa solution est neutre
    • CLa solution est acide
    • DOn ne peut rien prédire sans pH-mètre
  5. 5

    Un atome devient un ion chargé négativement. Que s'est-il passé ?

    • AIl a perdu un ou plusieurs électrons
    • BIl a gagné un ou plusieurs électrons
    • CIl a gagné un ou plusieurs protons
    • DIl s'est associé à un autre atome pour former une molécule
  6. 6

    À 25 °C, une solution a un pH égal à 7. Que peut-on dire de ses ions H+ et OH- ?

    • AIl y a plus d'ions H+ que d'ions OH-
    • BIl y a autant d'ions H+ que d'ions OH-
    • CIl y a plus d'ions OH- que d'ions H+
    • DIl n'y a ni ions H+ ni ions OH-
  7. 7

    Avec la soude, une solution inconnue donne un précipité blanc. Parmi les ions proposés, lequel peut être présent ?

    • ADes ions chlorure Cl-
    • BDes ions zinc Zn2+
    • CDes ions cuivre(II) Cu2+
    • DDes ions fer(III) Fe3+
  8. 8

    On place du zinc dans de l'acide chlorhydrique : des bulles se dégagent et une allumette enflammée provoque une petite détonation (« pop ») au contact du gaz. Quel gaz vient d'être identifié ?

    • ADu dioxygène
    • BDe la vapeur d'eau
    • CDu chlorure d'hydrogène
    • DDu dihydrogène
  9. 9

    On verse du nitrate d'argent dans une solution : un précipité blanc apparaît, qui noircit à la lumière. Quelle conclusion peut-on tirer ?

    • ALa solution contient des ions chlorure Cl-
    • BLa solution contient des ions cuivre(II) Cu2+
    • CLa solution contient des ions fer(III) Fe3+
    • DLa solution est basique
  10. 10

    Avec la soude, une solution inconnue donne un précipité vert. Un élève conclut : « La solution contient des ions cuivre(II) Cu2+. » Que penser de son raisonnement ?

    • AIl est correct : le vert est la couleur des ions cuivre(II)
    • BIl se trompe : les ions cuivre(II) donnent un précipité bleu, le vert signale des ions fer(II) Fe2+
    • CIl se trompe : aucun ion ne donne de précipité vert avec la soude
    • DIl se trompe : le vert signale des ions fer(III) Fe3+
  11. 11

    Une statue de fer se trouve dans un environnement humide, où les dépôts d'eau sont acidifiés. Pourquoi se dégrade-t-elle rapidement ?

    • AParce que l'eau et le dioxygène la font rouiller, et que le milieu acide accélère aussi la corrosion du fer
    • BParce que le fer se dissout dans l'eau froide
    • CParce que la lumière noircit le fer, comme le précipité blanc
    • DParce que le fer réagit avec le dioxygène seul, l'humidité ne jouant aucun rôle
  12. 12

    Dans une solution de chlorure de sodium, un élève écrit les ions « Na- » et « Cl+ ». Quel est le problème ?

    • ALes charges sont inversées : il faut écrire Na+ et Cl-
    • BLe chlorure de sodium ne se dissout pas dans l'eau
    • CLes ions devraient s'écrire Na et Cl, sans charge
    • DLes deux ions sont des anions
  13. 13

    On ne dispose pas de pH-mètre, mais on veut savoir si une solution est acide ou basique. Quelle méthode fonctionne, et pourquoi ?

    • AObserver la couleur de la solution à l'œil nu
    • BAjouter du papier pH ou un indicateur coloré, qui change de couleur selon le pH
    • CChauffer la solution pour observer son ébullition
    • DAgiter vigoureusement la solution et regarder si elle mousse
  14. 14

    À 25 °C, un élève mesure un pH de 6,5 et conclut : « La solution est neutre, car 6,5 est proche de 7. » Quelle est l'erreur ?

    • AAucune : un pH proche de 7 suffit pour être neutre
    • BUne solution neutre a un pH de 0, pas de 7
    • CÀ 25 °C, seule l'égalité avec 7 correspond à une solution neutre ; à 6,5, elle est acide
    • DÀ 25 °C, un pH de 6,5 indique une solution basique
  15. 15

    On verse progressivement de la soude dans de l'acide chlorhydrique. Pourquoi le pH de la solution augmente-t-il ?

    • AParce que la soude apporte des ions H+ qui s'ajoutent à ceux de l'acide
    • BParce que les ions OH- de la soude réagissent avec les ions H+ pour former de l'eau
    • CParce que la soude chauffe la solution et fausse la mesure
    • DParce que la soude transforme l'eau en ions H+
  16. 16

    On dissout de la soude dans l'eau, puis on ajoute de la phénolphtaléine : elle devient rose. Comment expliquer cette observation ?

    • ALa soude libère des ions H+ : la solution devient acide, et la phénolphtaléine est rose en milieu acide
    • BLa phénolphtaléine réagit avec le sodium pour former un précipité rose
    • CLa phénolphtaléine est toujours rose dans l'eau
    • DLa soude libère des ions OH- : la solution devient basique, et la phénolphtaléine est rose en milieu basique
  17. 17

    Deux gardes-corps sont installés en plein air, dans un environnement humide : l'un en acier nu, l'autre en acier galvanisé. Lequel résistera mieux à la corrosion, et pourquoi ?

    • AL'acier nu, car le zinc accélère la rouille
    • BLes deux de la même façon : la corrosion ne dépend pas de l'environnement
    • CL'acier galvanisé, car sa couche de zinc le protège de la corrosion
    • DL'acier nu, car le fer ne rouille pas en présence d'eau

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Corrigé et explications

Ions et pH : raisonner comme un chimiste

La bonne réponse de chaque question, avec son explication.

  1. 1

    C · La solution de pH 2 est la plus acide, celle de pH 11 la plus basique

    Le pH 2 correspond à la solution la plus acide : plus le pH d'une solution acide est petit, plus elle est acide. Le pH 11 correspond à la solution la plus basique : plus le pH d'une solution basique est grand, plus elle est basique.

  2. 2

    A · La solution est acide : les deux observations sont compatibles

    Le bleu de bromothymol jaune indique un milieu acide. La phénolphtaléine incolore est compatible avec ce résultat.

  3. 3

    B · Il deviendrait bleu

    Le bleu de bromothymol devient bleu dans le même milieu que celui où la phénolphtaléine devient rose : les deux indicateurs mènent à la même conclusion.

  4. 4

    C · La solution est acide

    Le caractère acide d'une solution aqueuse est dû aux ions H+. S'ils y sont majoritaires, la solution est acide, donc de pH inférieur à 7.

  5. 5

    B · Il a gagné un ou plusieurs électrons

    Un ion est un atome ou un groupe d'atomes qui a gagné ou perdu un ou plusieurs électrons, et un ion chargé négativement est un anion.

  6. 6

    B · Il y a autant d'ions H+ que d'ions OH-

    À 25 °C, une solution de pH égal à 7 est neutre ; dans une solution neutre, il y a autant d'ions H+ que d'ions OH-.

  7. 7

    B · Des ions zinc Zn2+

    Avec la soude, les ions zinc Zn2+ donnent un précipité blanc. Les ions cuivre(II) donnent un précipité bleu et les ions fer(III), un précipité rouille ; les ions chlorure se testent au nitrate d'argent.

  8. 8

    D · Du dihydrogène

    Le zinc réagit avec l'acide chlorhydrique en dégageant du dihydrogène, que l'on reconnaît à la petite détonation (« pop ») avec une allumette enflammée.

  9. 9

    A · La solution contient des ions chlorure Cl-

    Le nitrate d'argent forme un précipité blanc en présence d'ions chlorure Cl-, et ce précipité noircit à la lumière. Les deux indices concordent.

  10. 10

    B · Il se trompe : les ions cuivre(II) donnent un précipité bleu, le vert signale des ions fer(II) Fe2+

    Avec la soude, les ions cuivre(II) donnent un précipité bleu, les ions fer(II) un précipité vert et les ions fer(III) un précipité rouille.

  11. 11

    A · Parce que l'eau et le dioxygène la font rouiller, et que le milieu acide accélère aussi la corrosion du fer

    La rouille se forme par oxydation du fer en présence de dioxygène et d'eau ; un milieu acide accélère aussi la corrosion du fer. Les trois facteurs sont réunis.

  12. 12

    A · Les charges sont inversées : il faut écrire Na+ et Cl-

    Le chlorure de sodium se dissout dans l'eau en ions Na+ et Cl- : Na+ est un cation, chargé positivement, et Cl- un anion, chargé négativement.

  13. 13

    B · Ajouter du papier pH ou un indicateur coloré, qui change de couleur selon le pH

    Le pH se mesure aussi avec du papier pH, et un indicateur coloré change de couleur selon le pH de la solution. On obtient ainsi une indication sans appareil.

  14. 14

    C · À 25 °C, seule l'égalité avec 7 correspond à une solution neutre ; à 6,5, elle est acide

    À 25 °C, une solution de pH égal à 7 est neutre : un pH de 6,5, même proche de 7, ne correspond donc pas à une solution neutre.

  15. 15

    B · Parce que les ions OH- de la soude réagissent avec les ions H+ pour former de l'eau

    Les ions OH- ajoutés réagissent avec les ions H+ de l'acide pour former de l'eau (H+ + OH- → H2O) : il reste moins d'ions H+ dans la solution, donc le pH augmente.

  16. 16

    D · La soude libère des ions OH- : la solution devient basique, et la phénolphtaléine est rose en milieu basique

    La soude libère des ions OH- en solution aqueuse : la solution devient basique, et la phénolphtaléine devient rose en milieu basique.

  17. 17

    C · L'acier galvanisé, car sa couche de zinc le protège de la corrosion

    La galvanisation recouvre l'acier d'une couche de zinc qui le protège de la corrosion, alors que l'acier nu rouille au contact du dioxygène et de l'eau.

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