Bac Physique-Chimie · Amérique du Nord 2024 · Jour 2 · Réf. 24-PYCJ2AN1

Exercice 2 — Une batterie comestible

Fonctionnement d'une pile (riboflavine / quercétine), capacité électrique et comparaison à une pile classique.
5 points · 9 questions · Exercice 2 / 3

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Exercice 2 — Une batterie comestible (5 points)

Prototype de pile comestible : deux électrodes en or recouvertes de charbon actif + riboflavine (vitamine B2) et quercétine, séparées par un film d'algue Nori dans une solution d'hydrogénosulfate de sodium.

Riboflavine (R)M = 376,36 g·mol⁻¹ · 0,75 mg
Quercétine (Q)M = 302,24 g·mol⁻¹ · 0,60 mg · Q + 2 H⁺ + 2 e⁻ = H₂Q
Faraday F96 500 C·mol⁻¹
FonctionnementU = 0,65 V ; I = 48 µA ; Δt = 12 min
Pile NMH (fig. 4)1,2 V · 0,048 W·h
CA / Rriboflavine−CA / Qquercétine+algue NoriRe⁻ →→ e⁻← II ←
Figure 1 (annexe) — pile : électrode riboflavine = − (oxydation), quercétine = + (réduction). e⁻ dans le fil : − → + ; courant : + → −.
Q1. Équation électrochimique de la riboflavine.
Q2. Oxydation ou réduction ? (définir un oxydant).
Q3. Compléter le schéma (bornes, sens du courant et des électrons).
Q4. Rôle du film d'algue Nori.

La pile fonctionne : I = 48 µA pendant Δt = 12 min. Réaction quercétine : C₁₅H₁₀O₇ + 2 H⁺ + 2 e⁻ = C₁₅H₁₂O₇.

Q5. Charge électrique Q pendant 12 min.
Q6. En déduire n(e⁻) = 3,6×10⁻⁷ mol.
Q7. La demi-pile est-elle déchargée ? (% de quercétine consommée).

2. Recharge et comparaison

U (V)t (s)courbe a (charge)courbe b (décharge)0,800,60
Figure 2 — charge/décharge. Courbe a : U monte de 0,60 à 0,80 V = charge. Courbe b : U descend = décharge.
Q8. Quelle courbe représente la charge ?
Q9. Capacité (A·h) de la pile NMH ; discuter l'application réelle.
📖Le contexte (énoncé)
📋 ÉNONCÉ (mot pour mot)
Une pile comestiblePile comestible : deux électrodes (riboflavine / quercétine) dissolubles dans le corps, pour des dispositifs médicaux ingérables sans danger. fonctionne grâce à des réactions d'oxydoréduction entre la riboflavine et la quercétine. On étudie son fonctionnement, sa capacité électrique et on la compare à une pile classique.
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