യൂണിറ്റ് 3 ഇലക്ട്രോകെമിസ്ട്രി (പ്രശ്നങ്ങൾ)

ഉത്തരം

താഴെപ്പറയുന്ന ക്രമമാണ് നൽകിയിരിക്കുന്ന ലോഹങ്ങൾ പരസ്പരം അവയുടെ ഉപ്പുകളുടെ ദ്രാവണത്തിൽ നിന്ന് പുറത്താക്കുന്നത്.

$\mathrm{Mg}, \mathrm{Al}, \mathrm{Zn}, \mathrm{Fe}, \mathrm{Cu}$

ഉത്തരം

ഓക്സിഡേഷൻ സാധ്യത കൂടുതലായാൽ, അത്രയും എളുപ്പത്തിൽ ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്യപ്പെടുകയും അതിനാൽ റെഡ്യൂസിംഗ് ശക്തി കൂടുതലായിരിക്കുകയും ചെയ്യും. അതിനാൽ, റെഡ്യൂസിംഗ് ശക്തിയുടെ വർദ്ധിച്ച ക്രമം $\mathrm{Ag}<\mathrm{Hg}<\mathrm{Cr}<\mathrm{Mg}<\mathrm{K}$ ആയിരിക്കും.

ഉത്തരം

സെറ്റപ്പ് അതിന് സമാനമായിരിക്കും. സെൽ ഇങ്ങനെ പ്രതിനിധീകരിക്കപ്പെടും:

$$ \mathrm{Zn}(s)\left|\mathrm{Zn}^{2+}(a q)\right|\left|\mathrm{Ag}^{+}(a q)\right| \mathrm{Ag}(s) $$

(i) ആനോഡ്, അതായത് സിങ്ക് ഇലക്ട്രോഡ് നെഗറ്റീവായി ചാർജ് ചെയ്യപ്പെടും.

(ii) കറന്റ് സിൽവർ നിന്ന് കോപ്പറിലേക്ക് ബാഹ്യ സർക്യൂട്ടിലൂടെ ഒഴുകും.

(iii) ആനോഡിൽ : $\mathrm{Zn}(s) \longrightarrow \mathrm{Zn}^{2+}(a q)+2 e^{-}$

കാത്തോഡിൽ : $\mathrm{Ag}^{+}(a q)+e \longrightarrow \mathrm{Ag}$

ഉത്തരം

(i) $E_{\mathrm{Cr}^{3+} / \mathrm{Cr}}^{o}=0.74 \mathrm{~V}$

$E^{o}{ _{\mathrm{Cd}^{2+} / \mathrm{Cd}}}=-0.40 \mathrm{~V}$

നൽകിയിരിക്കുന്ന പ്രതികരണത്തിന്റെ ഗാൽവാനിക് സെൽ ഇങ്ങനെ ചിത്രീകരിക്കപ്പെടുന്നു:

$\mathrm{Cr {(s)}} |\mathrm{Cr^{3+} {(a q)}}||\mathrm{Cd^{2+} {(a q)}}| \mathrm{Cd {(s)}}$

ഇപ്പോൾ, സ്റ്റാൻഡേർഡ് സെല്ല് സാധ്യതയാണ് : $ E_{\text {cell }}^{o} =E_{{R}}^{o}-E_{{L}}^{o} $

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad =-0.40-(-0.74) $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad =+0.34 {~V} $

നൽകിയിരിക്കുന്ന സമവാക്യത്തിൽ, $n=6$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\mathrm{F}=96487 \hspace{0.5mm} \mathrm{C} \hspace{0.5mm} \mathrm{mol}^{-1}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad E_{\text {cell }}^{o}=+0.34 \mathrm{~V}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\Delta_{{r}} G^{o} =-n {~F} E_{\text {cell }}^{o}$

എന്നിട്ട്, $\Delta_{\mathrm{r}} G^{o}=-6 \times 96487 \hspace{0.5mm} \mathrm{C} \hspace{0.5mm} \mathrm{mol}^{-1} \times 0.34 \mathrm{~V}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad=-196833.48 \hspace{0.5mm}\mathrm{CV}\hspace{0.5mm} \mathrm{mol}^{-1}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad=-196833.48 \mathrm{~J} \mathrm{~mol}^{-1}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad=-196.83 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}$

വീണ്ടും, $\Delta_{\mathrm{r}} G^{o}=-\mathrm{R} T \ln K$

$\Rightarrow \hspace{2.5mm} \Delta_{\mathrm{r}} G^{o}=-2.303 \mathrm{R} T \ln K$

$\Rightarrow \hspace{2.5mm} \log K=-\dfrac{\Delta_{\mathrm{r}} G}{2.303 \mathrm{R} T}$

$ \quad\quad\quad\quad\quad =\dfrac{-196.83 \times 10^{3}}{2.303 \times 8.314 \times 298} $

$\quad\quad\quad\quad\quad=34.496$

$\therefore \mathrm{K}= \text{antilog (34.496)}$

$\quad\quad\quad=3.13 \times 10^{34}$

(ii) $E_{\mathrm{Fe}^{3+} / \mathrm{Fe}^{2+}}^{o}=0.77 \mathrm{~V}$

$E_{\mathrm{Ag}^{+} / \mathrm{Ag}}^{o}=0.80 \mathrm{~V}$

നൽകിയിരിക്കുന്ന പ്രതികരണത്തിന്റെ ഗാൽവാനിക് സെൽ ഇങ്ങനെ ചിത്രീകരിക്കപ്പെടുന്നു:

$ \mathrm{Fe^{2+}{(a q)}} \left|\mathrm{Fe^{3+}{(a q)}}\right|\left|\mathrm{Ag^{+}{(a q)}}\right| \mathrm{Ag{(s)}} $

ഇപ്പോൾ, സ്റ്റാൻഡേർഡ് സെല്ല് സാധ്യതയാണ് $E_{\text {cell }}^{o} =E_{\mathrm{R}}^{o}-E_{\mathrm{L}}^{o} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=0.80-0.77 $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=0.03 \mathrm{~V}$

$ Here, n=1$.

$ Then, \Delta_{\mathrm{r}} G^{o}=-n \mathrm{~F} E_{\text {cell }}^{o}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad=-1 \times 96487 \hspace{0.5mm} \mathrm{C} \hspace{0.5mm} \mathrm{mol}^{-1} \times 0.03 \mathrm{~V}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad=-2894.61 \hspace{0.5mm}\mathrm{CV}\hspace{0.5mm} \mathrm{mol}^{-1}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad=-2894.61 \mathrm{~J} \mathrm{~mol}^{-1}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad=-2.89 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}$

$\text { Again, } \Delta_{\mathrm{r}} G^{o}=-2.303 \mathrm{R} T \ln K $

$\Rightarrow \log K=-\dfrac{\Delta_{\mathrm{r}} G}{2.303 \mathrm{R} T}$

$\quad\quad\quad\quad=\dfrac{-2894.61}{2.303 \times 8.314 \times 298}$

$\quad\quad\quad\quad=0.5073$

$\therefore \mathrm{K}=\text { antilog (0.5073) } $

$\quad\quad=3.2 \text { (approximately) }$

ഉത്തരം

(i) സെൽ പ്രതികരണം : $\mathrm{Mg}+\mathrm{Cu}^{2+} \longrightarrow \mathrm{Mg}^{2+}+\mathrm{Cu}(n=2)$

നൽകിയിരിക്കുന്ന പ്രതികരണത്തിന്, Nernst സമവാക്യം ഇങ്ങനെ നൽകാം :

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad E_{\text {cell }} =E_{\text {cell }}^{o}-\dfrac{0.0591}{n} \log \dfrac{\left[\mathrm{Mg}^{2+}\right]}{\left[\mathrm{Cu}^{2+}\right]} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad={0.34-(-2.36)}-\dfrac{0.0591}{2} \log \dfrac{0.001}{0.0001} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=2.7-\dfrac{0.0591}{2} \log 10 $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=2.7-0.02955$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=2.67 \mathrm{~V}$ (ഏകദേശം)

(ii) സെൽ പ്രതികരണം : $\mathrm{Fe}+2 \mathrm{H}^{+} \longrightarrow \mathrm{Fe}^{2+}+\mathrm{H}_2(n=2)$

നൽകിയിരിക്കുന്ന പ്രതികരണത്തിന്, Nernst സമവാക്യം ഇങ്ങനെ നൽകാം :

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad
E_{\text {cell }}=E_{\text {cell }}^{o}-\dfrac{0.0591}{n} \log \dfrac{\left[\mathrm{Fe}^{2+}\right]}{\left[\mathrm{H}^{+}\right]^{2}} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad={0-(-0.44)}-\dfrac{0.0591}{2} \log \dfrac{0.001}{1^{2}} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=0.44-0.02955(-3) $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad = 0.52865 \mathrm{~V}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=0.53 \mathrm{~V}$ (ഏകദേശം)

(iii) $\text { Cell reaction : } \mathrm{Sn}+2 \mathrm{H}^{+} \longrightarrow \mathrm{Sn}^{2+}+\mathrm{H}_2(n=2) $

നൽകിയിരിക്കുന്ന പ്രതികരണത്തിന്, Nernst സമവാക്യം ഇങ്ങനെ നൽകാം :

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad E_{\text {cell }} =E_{\text {cell }}^{o}-\dfrac{0.0591}{n} \log \dfrac{\left[\mathrm{Sn}^{2+}\right]}{\left[\mathrm{H}^{+}\right]^{2}} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad ={0-(-0.14)}-\dfrac{0.0591}{2} \log \dfrac{0.050}{(0.020)^{2}}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=0.14-0.0295 \times \log 125$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=0.14-0.062$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=0.078 \mathrm{~V}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=0.08 \mathrm{~V}$ (ഏകദേശം)

(iv)$\text { Cell reaction : } 2 \mathrm{Br}^{-}+2 \mathrm{H}^{+} \longrightarrow \mathrm{Br}_2+\mathrm{H}_2 \text { (n=2) }$

നൽകിയിരിക്കുന്ന പ്രതികരണത്തിന്, Nernst സമവാക്യം ഇങ്ങനെ നൽകാം :

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad E_{\text {cell }} =E_{\text {cell }}^{o}-\dfrac{0.0591}{n} \log \dfrac{1}{\left[\mathrm{Br}^{-}\right]^{2}\left[\mathrm{H}^{+}\right]^{2}} $

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=(0-1.09)-\dfrac{0.0591}{2} \log \dfrac{1}{(0.010)^{2}(0.030)^{2}} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad =-1.09-0.02955 \times \log \dfrac{1}{0.00000009} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad =-1.09-0.02955 \times \log \dfrac{1}{9 \times 10^{-8}} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad =-1.09-0.02955 \times \log \left(1.11 \times 10^{7}\right) $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad =-1.09-0.02955(0.0453+7) $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad =-1.09-0.208 $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad =-1.298 \mathrm{~V}$

ഉത്തരം

$$ \begin{array}{rl} \mathrm{Zn\ (s)} & \longrightarrow \mathrm{Zn^{2+}\ (aq)} + 2 \mathrm{e}^{-} ; E^{o} = 0.76\ \mathrm{V} \ \mathrm{Ag_2O\ (s)} + \mathrm{H_2O\ (l)} + 2 \mathrm{e}^{-} & \longrightarrow 2 \mathrm{Ag\ (s)} + 2 \mathrm{OH^{-}\ (aq)} ; E^{o} = 0.344\ \mathrm{V} \ \hline \mathrm{Zn\ (s)} + \mathrm{Ag_2O\ (s)} + \mathrm{H_2O\ (l)} & \longrightarrow \mathrm{Zn^{2+}\ (aq)} + 2 \mathrm{Ag\ (s)} + 2 \mathrm{OH^{-}\ (aq)} ; E^{o} = 1.104\ \mathrm{V} \end{array} $$

$\therefore E^{o}=1.104 \mathrm{~V}$

നമുക്കറിയാം, $\Delta_{r} G^{o}=-n \mathrm{~F} E^{o} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad = -2 \times 96487 \times 1.104 $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad = -213043.296 \mathrm{~J} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad = -213.04 \mathrm{~kJ}$

ഉത്തരം

ഒരു ദ്രാവണത്തിന്റെ കണ്ടക്ടിവിറ്റി 1 സെ.മീ. നീളമുള്ളതും 1 ച.സെ.മീ. കുറ്റച്ചതുരത്തോടുകൂടിയതുമായ ഒരു ദ്രാവണത്തിന്റെ കണ്ടക്ടൻസ് എന്നാണ് നിർവചിക്കുന്നത്. കണ്ടക്ടിവിറ്റി സ്പെസിഫിക് കണ്ടക്ടിവിറ്റി എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു.

$ \text { സ്പെസിഫിക് കണ്ടക്ടിവിറ്റി }(\kappa)=\dfrac{1}{\rho}=\dfrac{1}{\text { ഓം സെ.മീ. }}=\mathrm{ohm}^{-1} \mathrm{~cm}^{-1} $

മോളാർ കണ്ടക്ടിവിറ്റി:

ഒരു ദ്രാവണത്തിന്റെ മോളാർ കണ്ടക്ടിവിറ്റി ഒരു ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ ഒരു മോൾ ദ്രാവണത്തിൽ നിന്ന് ഉത്പാകുന്ന എല്ലാ അയണുകളുടെയും കണ്ടക്ടൻസ് ആണ്, ഇലക്ട്രോഡുകൾ ഒരു സെ.മീ. അകലെയാണെങ്കിലും ഇലക്ട്രോഡുകളുടെ വിസ്തീർണ്ണം അത്ര വലുതായിരിക്കണം, മുഴുവൻ ദ്രാവണവും അതിനിടയിൽ ഉൾക്കൊള്ളാൻ കഴിയുന്നതായിരിക്കണം. ഇത് സാധാരണയായി $\Lambda^c_m$ എന്നാണ് പ്രതിനിധീകരിക്കപ്പെടുന്നത്.

$\Lambda^c_m=\kappa \times {V}$

$ \Lambda^c_m=\kappa_c \times \dfrac{1000}{c}=\kappa_c \times \dfrac{1000}{\text { മോളാരിറ്റി }} $

ഇവിടെ $\kappa$ സ്പെസിഫിക് കണ്ടക്ടിവിറ്റിയും V എന്നത് ഒരു മോൾ ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന ദ്രാവണത്തിന്റെ വോള്യവുമാണ്, $c$ മോളാർ സാന്ദ്രതയാണ്, അതായത് $\mathrm{mol}\hspace{0.5mm} \mathrm{L}^{-1}\left(\mathrm{or}\hspace{0.5mm} \mathrm{mol} \hspace{0.5mm}\mathrm{dm}^{-3}\right)$.

മോളാർ കണ്ടക്ടിവിറ്റി സാന്ദ്രത കുറയുമ്പോൾ വർദ്ധിക്കുന്നു. ഇതിന് കാരണം, ഒരു മോൾ ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന ദ്രാവണത്തിന്റെ മൊത്തം വോള്യം $V$ ദ്രവീകരണത്തിൽ വർദ്ധിക്കുന്നു. ഒരു ദ്രാവണം ദ്രവീകരിക്കുമ്പോൾ k-യുടെ കുറവ് അതിന്റെ വോള്യത്തിലെ വർദ്ധനവാൽ കൂടുതൽ നികത്തപ്പെടുന്നു. ഭൗതികമായി, ഇത് അർത്ഥമാക്കുന്നത് നൽകിയിരിക്കുന്ന സാന്ദ്രതയിൽ, Lm എന്നത് ഇലക്ട്രോഡുകൾ യൂണിറ്റ് അകലത്തിലുള്ള ഒരു കണ്ടക്ടിവിറ്റി സെല്ലിൽ സൂക്ഷിച്ചിരിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് ദ്രാവണത്തിന്റെ കണ്ടക്ടൻസ് ആയി നിർവചിക്കാം, പക്ഷേ കുറ്റച്ചതുര വിസ്തീർണ്ണം അത്ര വലുതായിരിക്കണം, ഒരു മോൾ ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന വോള്യം ഉൾക്കൊള്ളാൻ കഴിയുന്നതായിരിക്കണം.

ശക്തമായ ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകൾക്ക് (പൊട്ടാസ്യം ക്ലോറൈഡ്) ദുർബല ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകൾക്ക് (അസറ്റിക് ആസിഡ്) $\Lambda_{m}$ യുടെ $\sqrt{c}$ ഉം സാന്ദ്രതയുമായുള്ള വ്യതിയാനം താഴെപ്പറയുന്ന പ്ലോട്ടിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു:

ഉത്തരം

നൽകിയിരിക്കുന്നത്,

$\kappa=0.0248 \mathrm{~S} \mathrm{~cm}^{-1}$

$\mathrm{C}=0.20 \hspace{0.5mm}\mathrm{M}$

$\therefore$ മോളാർ കണ്ടക്ടിവിറ്റി ; $ \Lambda^c_{m}=\dfrac{\kappa \times 1000}{\mathrm{c}} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=\dfrac{0.0248 \times 1000}{0.2}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=124 \hspace{0.5mm}\mathrm{\hspace{0.5mm}S\hspace{0.5mm}cm}^{2} \mathrm{~mol}^{-1}$

ഉത്തരം

$\text{Cell constant} =\dfrac{\text { Conductivity }}{\text { Conductance }}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad=\text { Conductivity } \times \text { Resistance }$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad= \left(0.146 \times 10^{-3}\right) \mathrm{S} \hspace{0.7 mm}\mathrm{cm}^{-1} \times 1500\hspace{1 mm}\Omega $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad= \mathbf{0 . 2 1 9} \hspace{1 mm}\mathrm{cm}^{-1}$

ഉത്തരം

$\begin{aligned} 1 \mathrm{~S} \mathrm{~cm}^{-1} & =100 \mathrm{~S} \mathrm{~m}^{-1} \ \dfrac{1 \mathrm{~S} \mathrm{~cm}^{-1}}{100 \mathrm{~S} \mathrm{~m}^{-1}} & =1 \text { (unit conversion factor) }\end{aligned}$

$\Lambda^{o}=$ $\Lambda_{\mathrm{m}}$ അക്ഷത്തിൽ ഇന്റർസെപ്റ്റ് $=124.0 \mathrm{~S} \mathrm{~cm}^2 \mathrm{~mol}^{-1}$ (സീറോ സാന്ദ്രതയിലേക്ക് എക്സ്ട്രപ്പോലേഷൻ ചെയ്താൽ)

ഉത്തരം

നൽകിയിരിക്കുന്നത്, $\kappa=7.896 \times 10^{-5} \mathrm{~S} \mathrm{~m}^{-1}$

$\mathrm{C}=0.00241 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1}$

എന്നിട്ട്, മോളാർ കണ്ടക്ടിവിറ്റി, $\Lambda_{m}=\dfrac{\kappa}{\mathrm{c}}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=\dfrac{7.896 \times 10^{-5} \mathrm{~S} \mathrm{~cm}^{-1}}{0.00241 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1}} \times \dfrac{1000 \mathrm{~cm}^{3}}{\mathrm{~L}}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=32.76 \mathrm{~S} \mathrm{~cm}^{2} \mathrm{~mol}^{-1}$

വീണ്ടും, $\Lambda_{m}^{0}=390.5 \mathrm{~S} \mathrm{~cm}^{2} \mathrm{~mol}^{-1}$

ഇപ്പോൾ, $\alpha=\dfrac{\Lambda^c_{m}}{\Lambda_{m}^{0}}=\dfrac{32.76 \mathrm{~S} \mathrm{~cm}^{2} \mathrm{~mol}^{-1}}{390.5 \mathrm{~S} \mathrm{~cm}^{2} \mathrm{~mol}^{-1}}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad=0.084$

$\therefore$ ഡിസോസിയേഷൻ സ്ഥിരാങ്കം, $K_{a}=\dfrac{\mathrm{c} \alpha^{2}}{(1-\alpha)}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=\dfrac{\left(0.00241 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1}\right)(0.084)^{2}}{(1-0.084)}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=1.86 \times 10^{-5} $

ഉത്തരം

(i) $\mathrm{Al}^{3+}+3 \mathrm{e}^{-} \longrightarrow \mathrm{Al}$

$\therefore \text { Quantity of charge required for reduction of } 1 \mathrm{~mol} \text { of } \mathrm{Al}^{3+}=3 \mathrm{~F}=3 \times 96500 \mathrm{~C}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad = {2 8 9 5 0 0} {~C} \text {. }$

(ii) $\mathrm{Cu}^{2+}+2 \mathrm{e}^{-} \longrightarrow \mathrm{Cu}$

$\therefore$ $1 \mathrm{~mol}^{\text {of }} \mathrm{Cu}^{2+}=2$ ഫാരഡേകളുടെ റെഡക്ഷനായി ആവശ്യമായ ചാർജ് $=2 \times 96500 \hspace{1mm} \mathrm{C}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=193000 \hspace{1mm} \mathrm{C}$

(iii) $\mathrm{MnO_4}^{-} \longrightarrow \mathrm{Mn}^{2+}$

$\therefore$ ആവശ്യമായ ചാർജ് $=5 \mathrm{~F}=5 \times 96500 \hspace{1mm} \mathrm{C}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=482500 \hspace{1mm} \mathrm{C}$.

ഉത്തരം

(i) $\mathrm{Ca}^{2+}+2 e^{-} \longrightarrow \mathrm{Ca}$

അതിനാൽ, 1 മോൾ Ca, അതായത് 40 g Ca യ്ക്ക് ആവശ്യമായ വൈദ്യുതി $=2 \mathrm{~F} $

$\therefore 20 \mathrm{~g}$ Ca യ്ക്ക് ആവശ്യമായ വൈദ്യുതി $=1 \mathrm{~F}$

(ii) $\mathrm{Al}^{3+}+3 e^{-} \longrightarrow \mathrm{Al}$. അതിനാൽ, 1 മോൾ Al, അതായത് 27 g Al യ്ക്ക് ആവശ്യമായ വൈദ്യുതി $=3 \mathrm{~F}$

$\therefore 40 \mathrm{~g}$ Al യ്ക്ക് ആവശ്യമായ വൈദ്യുതി $=\dfrac{3}{27} \times 40=4 \cdot 44 \mathrm{~F}$.

ഉത്തരം

(i) 1 മോൾ $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}$ യ്ക്കുള്ള ഇലക്ട്രോഡ് പ്രതികരണം:

$$ \mathrm{H}_2 \mathrm{O} \longrightarrow \mathrm{H}_2+\dfrac{1}{2} \mathrm{O}_2 \text {, \quad i.e., } \mathrm{O}^{2-} \longrightarrow \dfrac{1}{2} \mathrm{O}_2+2 e^{-} $$

$$ \text { or } \quad 2 \mathrm{H}^{+}+2 e^{-} \longrightarrow \mathrm{H}_2 $$

$$\text { or } \mathrm{H}_2 \mathrm{O} \longrightarrow 2 \mathrm{H}^{+}+\dfrac{1}{2} \mathrm{O}_2+2 e^{-}$$

$\therefore$ 1 മോൾ $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}=2 \mathrm{~F}$ യുടെ ഓക്സിഡേഷനായി ആവശ്യമായ വൈദ്യുതി

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=2 \times 96500 \hspace{0.5mm}\mathrm{C}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=193000 \hspace{0.5mm} \mathrm{C}$

(ii) 1 മോൾ FeO യ്ക്കുള്ള ഇലക്ട്രോഡ് പ്രതികരണം:

$$\mathrm{FeO} \longrightarrow \dfrac{1}{2} \mathrm{Fe}_2 \mathrm{O}_3$$

$$ i.e., \mathrm{Fe}^{2+} \longrightarrow \mathrm{Fe}^{3+}+e^{-}$$

$\therefore$ ആവശ്യമായ വൈദ്യുതി $=1 \mathrm{~F}=96500 \mathrm{C}$.

ഉത്തരം

നൽകിയിരിക്കുന്നത്,

കറന്റ് $=5 \mathrm{~A}$

സമയം $=20 \times 60=1200 \mathrm{~s}$

$\therefore$ ചാർജ് $=$ കറന്റ് $\times$ സമയം

$\quad\quad\quad\quad=5 \times 1200$

$\quad\quad\quad\quad=6000 \hspace{0.5mm}\mathrm{C}$

പ്രതികരണം അനുസരിച്ച്,

$\mathrm{Ni^{2+}}+2 \mathrm{e}^{-} \longrightarrow {\mathrm{Ni}}$

അതിനാൽ, $2 F$ , അതായത്, $2 \times 96500 \mathrm{C}$ 58.7 g നിക്ഷേപിക്കുന്നു

$ \therefore 6000 \mathrm{C} \text { നിക്കൽ നിക്ഷേപിക്കും } \mathrm{Ni}=\dfrac{58.7}{2 \times 96500} \times 6000 \mathrm{~g}=1.825 \mathrm{~g} $

അതിനാൽ, കാത്തോഡിൽ 1.825 g നിക്കൽ നിക്ഷേപിക്കപ്പെടും.

ഉത്തരം

പ്രതികരണം അനുസരിച്ച്:

$\mathrm{Ag}^{+}+\mathrm{e}^{-} \longrightarrow {\mathrm{Ag}}$

അതായത്, $108 \mathrm{~g}$ ന്റെ $\mathrm{Ag}$ നിക്ഷേപിക്കാൻ $96487 \mathrm{~C}$ ആവശ്യമാണ്.

അതിനാൽ, $1.45 \mathrm{~g}$ ന്റെ $\mathrm{Ag}$ നിക്ഷേപിക്കാൻ $=\dfrac{96487 \times 1.45}{108} \mathrm{~C}$ ആവശ്യമാണ്

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=1295.43 \mathrm{~C}$

നൽകിയിരിക്കുന്നത്, കറന്റ് $=1.5 \mathrm{~A}$

$\therefore$ സമയം $=\dfrac{1295.43}{1.5} \mathrm{~s}=863.6 \mathrm{~s}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=864 \mathrm{~s}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=14.40 \mathrm{~min}$

വീണ്ടും,

$ \mathrm{Cu_{(\alpha q)}^{2+}}+2 \mathrm{e}^{-} \longrightarrow \underset{63.5 \mathrm{~g}}{\mathrm{Cu_{(s)}}} $

അതായത്, $2 \times 96487 \mathrm{C}$ ചാർജ് നിക്ഷേപിക്കുന്നു $=63.5 \mathrm{~g}$ ന്റെ $\mathrm{Cu}$

അതിനാൽ,$ 1295.43 ~C $ ചാർജ് നിക്ഷേപിക്കും $ =\dfrac{63.5 \times 1295.43}{2 \times 96487} \mathrm{~g} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=0.426 \mathrm{~g}$ ന്റെ $\mathrm{Cu}$

$ \text{അതിനായി, } \mathrm{Zn}^{2+}+2 \mathrm{e}^{-} \longrightarrow {\mathrm{Zn}} $

അതായത്, $2 \times 96487 \mathrm{~C}$ ചാർജ് നിക്ഷേപിക്കുന്നു $=65.4 \mathrm{~g}$ ന്റെ $\mathrm{Zn}$

അതിനാൽ, $1295.43 \mathrm{~C}$ ചാർജ് നിക്ഷേപിക്കും $=\dfrac{65.4 \times 1295.43}{2 \times 96487} \mathrm{~g}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=0.439 \mathrm{~g}$ ന്റെ $\mathrm{Zn}$

ഉത്തരം

സെൽ പ്രതികരണത്തിന്റെ EMF പോസിറ്റീവ് ആണെങ്കിൽ പ്രതികരണം സാധ്യമാണ്

$ \text { (i) } \mathrm{Fe}^{3+}(a q)+\mathrm{I}^{-}(a q) \longrightarrow \mathrm{Fe}^{2+}(a q)+\frac{1}{2} \mathrm{I}_2 $

$\text { i.e., } \mathrm{Pt}\left|\mathrm{I}_2\right| \mathrm{I}^{-}(a q)| | \mathrm{Fe}^{3+}(a q)\left|\mathrm{Fe}^{2+}(a q)\right| \mathrm{Pt} $

$ \therefore \mathrm{E}{\text {cell }}^{\circ}=\mathrm{E}{\mathrm{Fe}^{3+}, \mathrm{Fe}^{2+}}^{\circ}-\mathrm{E}_{1 / 2 \mathrm{I}_2, \mathrm{I}^{-}}^{\circ}$

$\quad\quad\quad=0.77-0.54=0.23 \mathrm{~V} \text { (സാധ്യമാണ്) } $

മൊത്തം പ്രതികരണത്തിനായി $E^{o}$ പോസിറ്റീവ് ആയതിനാൽ, $\mathrm{Fe^{3+}} $ ഉം $\mathrm{I^-}$ ഉം ഇടയിലെ പ്രതികരണം സാധ്യമാണ്.

(ii) $ \mathrm{Ag}^{+}(a q)+\mathrm{Cu} \longrightarrow \mathrm{Ag}(s)+\mathrm{Cu}^{2+}(a q) $

$\text {, i.e., }{\mathrm{Cu}\left|\mathrm{Cu}^{2+}(a q)\right|\left|\mathrm{Ag}^{+}(a q)\right| \mathrm{Ag}} $

${\mathrm{E}{\text {cell }}^{\circ}=\mathrm{E}{\mathrm{Ag}^{+}, \mathrm{Ag}^{-}}-\mathrm{E}_{\mathrm{Cu}^{2+}, \mathrm{Cu}}}$

$\quad\quad=0.80-0.34=0.46 \mathrm{~V} \text { (Feasible) } .$

മൊത്തം പ്രതികരണത്തിനായി $E^{\text {o }}$ പോസിറ്റീവ് ആയതിനാൽ, $\mathrm{Ag_{(a q)}^{+}}$ ഉം $\mathrm{Cu_{(s)}}$ ഉം ഇടയിലെ പ്രതികരണം സാധ്യമാണ്.

(iii) $\mathrm{Fe}^{3+}(a q)+\mathrm{Br}^{-}(a q) \longrightarrow \mathrm{Fe}^{2+}(a q)+\frac{1}{2} \mathrm{Br}_2$

$\mathrm{E}_{\text {cell }}^{\circ}=0.77-1.09=-0.32 \mathrm{~V}$ (സാധ്യമല്ല)

മൊത്തം പ്രതികരണത്തിനായി $E^{0}$ നെഗറ്റീവ് ആയതിനാൽ, $\mathrm{Fe^{3+}}$ ഉം $\mathrm{Br^{-}}$ ഉം ഇടയിലെ പ്രതികരണം സാധ്യമല്ല.

(iv) $\mathrm{Ag}(s)+\mathrm{Fe}^{3+}(a q) \longrightarrow \mathrm{Ag}^{+}(a q)+\mathrm{Fe}^{2+}(a q) $

$\mathrm{E}_{\text {cell }}^{\circ}=0.77-0.80=-0.03 \mathrm{~V}$ (സാധ്യമല്ല)

മൊത്തം പ്രതികരണത്തിനായി $E^{\mathrm{o}} $ നെഗറ്റീവ് ആയതിനാൽ, $\mathrm{Ag}$ ഉം $\mathrm{Fe^{3+}}$ ഉം ഇടയിലെ പ്രതികരണം സാധ്യമല്ല.

(v) $\frac{1}{2} \mathrm{Br}_2(a q)+\mathrm{Fe}^{2+}(a q) \longrightarrow \mathrm{Br}^{-}+\mathrm{Fe}^{3+}$

$ \mathrm{E}_{\text {cell }}^{\mathrm{o}}=1.09-0.77=0.32 \mathrm{~V}$ (സാധ്യമാണ്)

മൊത്തം പ്രതികരണത്തിനായി $E^{0}$ പോസിറ്റീവ് ആയതിനാൽ, $\mathrm{Br_2(a q)}$ ഉം $\mathrm{Fe}^{2+}{(a q)}$ ഉം ഇടയിലെ പ്രതികരണം സാധ്യമാണ്.

ഉത്തരം

(i) $\mathrm{AgNO}_3$ ന്റെ ജലദ്രാവണത്തിന്റെ ഇലക്ട്രോലൈസിസ് സിൽവർ ഇലക്ട്രോഡുകൾ ഉപയോഗിച്ച്.

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad \mathrm{AgNO}_3(s)+a q \longrightarrow \mathrm{Ag}^{+}(a q)+\mathrm{NO}_3^{-}(a q) $

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad \mathrm{H}_2 \mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{H}^{+}+\mathrm{OH}^{-} $

കാത്തോഡിൽ : $\mathrm{Ag}^{+}$ അയണുകൾക്ക് $\mathrm{H}^{+}$ അയണുകളെക്കാൾ കുറഞ്ഞ ഡിസ്ചാർജ് സാധ്യതയുണ്ട്. അതിനാൽ, $\mathrm{Ag}^{+}$ അയണുകൾ $\mathrm{H}^{+}$ അയണുകളെക്കാൾ മുൻഗണനയോടെ Ag ആയി നിക്ഷേപിക്കപ്പെടും.

അതിനാൽ, നമുക്ക് സ്റ്റാൻഡേർഡ് റെഡക്ഷൻ സാധ്യതകൾ ഉണ്ട്:

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\mathrm{Ag}^{+}(a q)+e^{-} \longrightarrow \mathrm{Ag}(s), \mathrm{E}^{\circ}=+0.80 \mathrm{~V}$

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad \mathrm{H}^{+}(a q)+e^{-} \longrightarrow \frac{1}{2} \mathrm{H}_2(g), \mathrm{E}^{\circ}=0.00 \mathrm{~V} $

$\mathrm{Ag}^{+}$ അയണുകൾക്ക് $\mathrm{H}^{+}$ അയണുകളെക്കാൾ ഉയർന്ന സ്റ്റാൻഡേർഡ് റെഡക്ഷൻ സാധ്യതയുള്ളതിനാൽ, $\mathrm{Ag}^{+}$ അയണുകൾ കൂടുതൽ എളുപ്പത്തിൽ റെഡ്യൂസ് ചെയ്യപ്പെടുകയും Ag ആയി നിക്ഷേപിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യും.

ആനോഡിൽ : Ag ആനോഡ് $\mathrm{NO}_3^{-}$ അയണുകൾ ആക്രമിക്കുന്നതിനാൽ, ആനോഡിലെ Ag ദ്രാവണത്തിലേക്ക് $\mathrm{Ag}^{+}$ അയണുകളായി ലയിക്കും.

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad \mathrm{Ag} \longrightarrow \mathrm{Ag}^{+}+e^{-} $

അതിനാൽ, ആനോഡിൽ സാധ്യമായ മൂന്ന് ഓക്സിഡേഷൻ പ്രതികരണങ്ങളിൽ നിന്ന്,

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad \mathrm{Ag} \longrightarrow \mathrm{Ag}^{+}+e^{-},$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad 2 \mathrm{OH}^{-} \longrightarrow \mathrm{H}_2 \mathrm{O}+\frac{1}{2} \mathrm{O}_2+e^{-} $

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\mathrm{NO}_3^{-} \longrightarrow \mathrm{NO}_3+e^{-} $

$Ag $ ക്ക് ഏറ്റവും ഉയർന്ന ഓക്സിഡേഷൻ സാധ്യതയുണ്ട്. അതിനാൽ, ആനോഡിലെ $Ag$ $\mathrm{Ag}^{+}$ അയണുകളായി ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്യപ്പെടുകയും ദ്രാവണത്തിലേക്ക് കടക്കുകയും ചെയ്യും.

(ii) $\mathrm{AgNO}_3$ ന്റെ ജലദ്രാവണത്തിന്റെ ഇലക്ട്രോലൈസിസ് പ്ലാറ്റിനം ഇലക്ട്രോഡുകൾ ഉപയോഗിച്ച്.

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad \mathrm{AgNO}_3(s)+a q \longrightarrow \mathrm{Ag}^{+}(a q)+\mathrm{NO}_3^{-}(a q) $

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad \mathrm{H}_2 \mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{H}^{+}+\mathrm{OH}^{-} $

കാത്തോഡിൽ : $\mathrm{Ag}^{+}$ അയണുകൾക്ക് $\mathrm{H}^{+}$ അയണുകളെക്കാൾ കുറഞ്ഞ ഡിസ്ചാർജ് സാധ്യതയുണ്ട്. അതിനാൽ, $\mathrm{Ag}^{+}$ അയണുകൾ $\mathrm{H}^{+}$ അയണുകളെക്കാൾ മുൻഗണനയോടെ Ag ആയി നിക്ഷേപിക്കപ്പെടും.

അതിനാൽ, നമുക്ക് സ്റ്റാൻഡേർഡ് റെഡക്ഷൻ സാധ്യതകൾ ഉണ്ട്:

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\mathrm{Ag}^{+}(a q)+e^{-} \longrightarrow \mathrm{Ag}(s), \mathrm{E}^{\circ}=+0.80 \mathrm{~V}$

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad \mathrm{H}^{+}(a q)+e^{-} \longrightarrow \frac{1}{2} \mathrm{H}_2(g), \mathrm{E}^{\circ}=0.00 \mathrm{~V} $

$\mathrm{Ag}^{+}$ അയണുകൾക്ക് $\mathrm{H}^{+}$ അയണുകളെക്കാൾ ഉയർന്ന സ്റ്റാൻഡേർഡ് റെഡക്ഷൻ സാധ്യതയുള്ളതിനാൽ, $\mathrm{Ag}^{+}$ അയണുകൾ കൂടുതൽ എളുപ്പത്തിൽ റെഡ്യൂസ് ചെയ്യപ്പെടുകയും Ag ആയി നിക്ഷേപിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യും.

ആനോഡിൽ : ആനോഡ് ആക്രമിക്കാവുന്നതല്ലാത്തതിനാൽ, $\mathrm{OH}^{-}$ ഉം $\mathrm{NO}_3^{-}$ അയണുകളിൽ നിന്ന്, $\mathrm{OH}^{-}$ അയണുകൾക്ക് കുറഞ്ഞ ഡിസ്ചാർജ് സാധ്യതയുണ്ട്. അതിനാൽ, $\mathrm{OH}^{-}$ അയണുകൾ $\mathrm{NO}_3^{-}$ അയണുകളെക്കാൾ മുൻഗണനയോടെ ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യപ്പെടുകയും, $\mathrm{O}_2$ പുറത്തുവിടുകയും ചെയ്യും.

$$ \mathrm{OH}^{-}(a q) \longrightarrow \mathrm{OH}+e^{-}, \quad 4 \mathrm{OH} \longrightarrow 2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(l)+\mathrm{O}_2(g) $$

(iii) തിളക്കുറഞ്ഞ $\mathrm{H}_2 \mathrm{SO}_4$ ന്റെ ഇലക്ട്രോലൈസിസ് പ്ലാറ്റിനം ഇലക്ട്രോഡുകൾ ഉപയോഗിച്ച്.

$$ \begin{aligned} & \mathrm{H}_2 \mathrm{SO}_4(a q) \longrightarrow 2 \mathrm{H}^{+}(a q)+\mathrm{SO}_4^{2-}(a q) \\ & \mathrm{H}_2 \mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{H}^{+}+\mathrm{OH}^{-} \end{aligned} $$

കാത്തോഡിൽ : $\mathrm{H}^{+}+e \longrightarrow \mathrm{H}, \mathrm{H}+\mathrm{H} \longrightarrow \mathrm{H}_2(\mathrm{~g})$

ആനോഡിൽ : $\quad \mathrm{OH}^{-} \longrightarrow \mathrm{OH}+e^-,$

$ \quad\quad\quad\quad\quad 4 \mathrm{OH} \longrightarrow 2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}+\mathrm{O}_2(g)$

അതിനാൽ, കാത്തോഡിൽ $\mathrm{H}_2$ പുറത്തുവിടപ്പെടുകയും ആനോഡിൽ $\mathrm{O}_2$ പുറത്തുവിടപ്പെടുകയും ചെയ്യും.

(iv) $\mathrm{CuCl}_2$ ന്റെ ജലദ്രാവണത്തിന്റെ ഇലക്ട്രോലൈസിസ് പ്ലാറ്റിനം ഇലക്ട്രോഡുകൾ ഉപയോഗിച്ച്

$$ \begin{aligned} & \mathrm{CuCl}_2(s)+a q \longrightarrow \mathrm{Cu}^{2+}(a q)+2 \mathrm{Cl}^{-}(a q) \\ & \mathrm{H}_2 \mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{H}^{+}+\mathrm{OH}^{-} \end{aligned} $$

കാത്തോഡിൽ : $\mathrm{Cu}^{2+}$ അയണുകൾ $\mathrm{H}^{+}$ അയണുകളെക്കാൾ മുൻഗണനയോടെ റെഡ്യൂസ് ചെയ്യപ്പെടും

$$ \mathrm{Cu}^{2+}+2 e^{-} \longrightarrow \mathrm{Cu} $$

ആനോഡിൽ : $\mathrm{Cl}^{-}$ അയണുകൾ $\mathrm{OH}^{-}$ അയണുകളെക്കാൾ മുൻഗണനയോടെ ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്യപ്പെടും

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad \mathrm{Cl}^{-} \longrightarrow \mathrm{Cl}+e^{-}, $

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad \mathrm{Cl}+\mathrm{Cl} \longrightarrow \mathrm{Cl}_2(g) $

അതിനാൽ, കാത്തോഡിൽ Cu നിക്ഷേപിക്കപ്പെടുകയും ആനോഡിൽ $\mathrm{Cl}_2$ പുറത്തുവിടപ്പെടുകയും ചെയ്യും.