Du dioxyde de soufre est produit lors du grillage du sulfure de mercure. Or dans le mélange final (récupéré après le grillage), sous forme de suie, il n’y a plus de dioxyde de soufre. Pourquoi ?
Pour répondre à cette question, les élèves doivent se renseigner sur les température des changements d’états gazeux-liquide du dioxyde de soufre et du mercure.
Dans un premier temps, on suppose qu’ils vont utiliser les traits de surface “ sulfure de mercure ” pour rechercher des informations dans le site Mercure. En recherchant toujours le même terme, ils vont se diriger vers les “ Usine de transformation du cinabre ” ou “ Mine de cinabre ” dans lesquelles il est effectivement question de sulfure de mercure. Nous supposons que les élèves vont alors recherche “ grillage ” dans les informations lues.
Dans la partie “ Usine de transformation du cinabre ”, ils vont effectivement pouvoir consulter la définition de griller :
Chauffer au rouge un minerai en présence d'air pour en extraire certaines substances combinées avec lui.
Il s’agit d’une réaction chimique dont ils ont l’équation bilan :
HgS+ O2 -> Hg +SO2
Ainsi, ils peuvent effectivement vérifier que le grillage du sulfure de mercure permet d’obtenir du dioxyde de soufre ainsi que du mercure métallique.
De plus, les informations du site leur permettent d’apprendre que cette réaction chimique se fait à haute température (600°C) et que :
Le gaz obtenu circule dans des batteries de tubes refroidis à l'eau afin de condenser [le] mélange contenant entre autres : du mercure, de l'eau, des traces de sulfure de mercure, d'oxyde de mercure, de zinc, de cuivre et de fer.
Le mélange final obtenu ne contient effectivement plus de dioxyde de soufre. Pour répondre à la question posée, les élèves doivent alors consulter le tableau des données numériques afin de connaître les température des changements d’états (gazeux-liquide) du dioxyde de soufre et du mercure25. La consultation du tableau, situé dans le site Science, leur permet de savoir que les températures de liquéfaction du mercure et du dioxyde de soufre sont respectivement de 357°C et –10°C. Il est également stipulé que le mélange gazeux se condense en parcourant des tubes refroidis à l’eau. Or, la consultation du tableau des données numériques permet aux élèves de savoir (même si c’est très certainement déjà bien connu d’eux) que l’eau gèle à partir de 0°C, les tubes ne peuvent donc avoir une température inférieure à celle-ci. De ce fait, le mélange gazeux ne peut non plus avoir une telle température. Le dioxyde de soufre ne peut donc passer de l’état gazeux à l’état liquide lors de sa circulation dans les tubes : il reste donc gazeux.
En toute logique, les élèves doivent également consulter les températures de changement d’états gazeux-liquide des autres composés présents dans les suies (fer, cuivre, zinc, oxyde de mercure, sulfure de mercure). Cependant, étant donné que la question ne porte pas sur ces composés, on suppose que les élèves ne vont pas s’y intéresser. S’ils le faisaient, ils pourraient se rendre compte que les températures de condensation des composés du mercure étant inférieures à 600°C, ils peuvent effectivement se retrouver sous forme solide dans les suies. De plus les températures de vaporisation du cuivre, du fer et du zinc sont bien supérieures à 600°C. Ces métaux ne devraient pas passer à l’état de gaz lors du grillage du minerai et ne devraient donc pas se retrouver dans les suies. En fait, ces métaux à l’état de traces sont effectivement présents dans les suies car quelques atomes peuvent être emportés par les gaz lors du grillage.