3.1.5 Question n°14

Vous êtes fabriquant de piles au mercure. Pour faire vos piles vous avez besoin de mercure et de zinc. Or le mercure est plus cher que le zinc (65 centimes le gramme contre 25 centimes). Vous décidez, pour faire des économies, de mettre deux fois moins de mercure et deux fois plus de zinc dans vos piles. Que se passe-t-il ? (Vos piles vont-elles fonctionner ?).

Pour répondre à la question, les élèves vont consulter les pages du site faisant référence au fonctionnement général des piles. Ils vont rechercher les informations concernant le zinc et le mercure : à quoi servent-ils dans une pile ?

Dans le site on explique le fonctionnement des piles “ en général ” et des piles au mercure “ en particulier ”. En résumé, pour qu’une pile fonctionne d’électrons doivent circuler entre l’anode et la cathode. Des réactions chimiques sont nécessaires. Dans la réponse à la question les élèves doivent tenir compte des deux électrodes : quand une réaction s’arrête d’un côté, la circulation des électrons ne s’effectue plus et la pile cesse de débiter de l’électricité. Même si à l’anode un nombre plus important d’électrons peut être produit (deux fois plus), à la cathode un nombre moins important peut être consommé (deux fois moins). La quantité de réactif à la cathode est le facteur limitant de la réaction chimique.

Les élèves peuvent répondre que la pile va fonctionner mais qu’elle fonctionnera moins longtemps qu’une pile “ normale ”, de plus toute une partie de réactif n’aura pas été consommée ce qui finalement n’est pas très économique.

La difficulté de la question se trouve dans le fait qu’il faut pouvoir considérer les deux électrodes de la pile en même temps. Elles doivent être le lieu de deux réactions chimiques “ complémentaires ” et simultanées. Si une réaction n’a plus lieu alors l’autre réaction n’a plus lieu non plus.