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Vidéo question :: Identifier la similitude entre une pile à combustible à hydrogène et une pile au mercure Chimie • Troisième année secondaire

Quelle est la similitude possible entre une pile à combustible à hydrogène et une pile au mercure ?

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Transcription de la vidéo

Quelle est la similitude possible entre une pile à combustible à hydrogène et une pile au mercure ? (A) La cathode d’oxyde de mercure. (B) L’anode de platine. (C) L’électrolyte KOH. (D) La différence de potentiel dans les conditions normales. (E) La réaction qui a lieu à la cathode.

Les cellules galvaniques sont des types de cellules électrochimiques qui produisent de l’énergie électrique à partir d’énergie chimique. Elles utilisent des réactions d'oxydoréduction pour générer un flux d'électrons, qui alimente les appareils électriques. Il existe deux types de cellules galvaniques. Les cellules galvaniques primaires ne sont utilisées qu’une seule fois avant de devoir être jetées, tandis que les cellules galvaniques secondaires peuvent être rechargées et réutilisées. Cette question compare deux cellules galvaniques primaires bien connues, la pile au mercure et la pile à combustible à hydrogène. Regardons une pile au mercure plus en détail.

L’oxydation se produit à l’anode, qui est hachurée en bleu et contient du zinc. La réduction se produit à la cathode, qui est hachurée en rose. La cathode contient de l’oxyde de mercure. Les électrons sortent de l’anode, traversent le circuit externe et arrivent dans la cathode positive. La solution d’hydroxyde de potassium entre l’anode et la cathode joue le rôle de pont salin, ce qui complète le circuit en permettant aux ions de circuler librement mais en séparant les produits chimiques de chaque côté.

Voyons l’autre type de cellule galvanique primaire, la pile à combustible à hydrogène. Sur le côté gauche de la figure, nous voyons de l'hydrogène gazeux qui est introduit. Il se diffuse ensuite dans l’anode et l’excès d’hydrogène ressort. Les électrons de l'hydrogène traversent le circuit, créant ainsi un courant. Les ions hydrogène formés réagissent avec les ions hydroxyde de l'électrolyte d'hydroxyde de potassium, formant ainsi de l'eau. De l’autre côté de la figure, nous voyons de l’oxygène gazeux qui arrive dans la cathode. Il se combine avec des électrons et de l'eau pour former d'autres ions hydroxyde. L’excès d’oxygène gazeux, l’eau et la chaleur générée quittent le système.

Maintenant que nous avons une compréhension de base du mode de fonctionnement de ces deux cellules, nous pouvons rechercher d'éventuelles similitudes. Seules les piles au mercure ont une cathode d’oxyde de mercure, donc la réponse (A) est incorrecte.

Aucun des deux types de cellules n’a une anode en platine, donc la réponse (B) est également incorrecte. Nos deux exemples utilisent une solution électrolyte d’hydroxyde de potassium, donc (C) pourrait être la bonne réponse. Les deux cellules utilisent des réactions d'oxydoréduction différentes, donc leurs différences de potentiel seront différentes. La réponse (D) est donc incorrecte. Puisque différentes réactions d'oxydoréduction se produisent dans chaque cellule, les réactions à la cathode ne seront pas les mêmes. Les piles au mercure réduisent l’oxyde mercurique alors que les piles à combustible à hydrogène réduisent l’oxygène gazeux. La réponse (E) n’est pas correcte.

L’électrolyte KOH est donc la bonne réponse, option (C).

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