Unit 3 மின்னணுவியல் (பயிற்சிகள்)

பதில்

கீழ்க்கண்ட வரிசையில் கொடுக்கப்பட்ட உலோகங்கள் அவற்றின் உப்புகளின் தீர்வுகளிலிருந்து ஒருவரையொருவர் விலக்குகின்றன.

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

பதில்

ஆக்ஸிஜனேஷன் நிலைத்திறன் அதிகமாக இருந்தால், அது எளிதாக ஆக்ஸிஜனேட் செய்யப்படும் மற்றும் எனவே குறைப்பு சக்தி அதிகமாக இருக்கும். எனவே, குறைப்பு சக்தியின் அதிகரிக்கும் வரிசை $\mathrm{Ag}<\mathrm{Hg}<\mathrm{Cr}<\mathrm{Mg}<\mathrm{K}$ ஆக இருக்கும்.

பதில்

அமைப்பு அதே போன்றதாக இருக்கும். செல் பின்வருமாறு குறிக்கப்படும்:

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

(i) ஆனோட், அதாவது துத்தநாக மின்னோட்டம் எதிர்மின்னோட்டமாக சார்ந்திருக்கும்.

(ii) வெளிப்புற சுற்றில் வெள்ளியிலிருந்து செம்பிற்கு மின்னோட்டம் ஓடும்.

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

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

பதில்

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

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

கொடுக்கப்பட்ட வினையூட்டத்தின் கலவன் மின்னணு செல் பின்வருமாறு குறிக்கப்படுகிறது:

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

இப்போது, தரநிலை செல் நிலைத்திறன் : $ 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} $

கொடுக்கப்பட்ட சமன்பாட்டில், $n=6$

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

கலவன் மின்னணு செல் பின்வருமாறு குறிக்கப்படுகிறது:

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

இப்போது, தரநிலை செல் நிலைத்திறன் $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) } $

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

பதில்

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

கொடுக்கப்பட்ட வினையூட்டத்திற்கு, நெர்ன்ஸ்ட் சமன்பாடு பின்வருமாறு கொடுக்கப்படும் :

$\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 $

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

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

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

கொடுக்கப்பட்ட வினையூட்டத்திற்கு, நெர்ன்ஸ்ட் சமன்பாடு பின்வருமாறு கொடுக்கப்படும் :

$\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{\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) $

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

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

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

கொடுக்கப்பட்ட வினையூட்டத்திற்கு, நெர்ன்ஸ்ட் சமன்பாடு பின்வருமாறு கொடுக்கப்படும் :

$\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}} $

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

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

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

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

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

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

கொடுக்கப்பட்ட வினையூட்டத்திற்கு, நெர்ன்ஸ்ட் சமன்பாடு பின்வருமாறு கொடுக்கப்படும் :

$\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 $

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

பதில்

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

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

நாம் அறிந்திருக்கிறோம், $\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} $

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

பதில்

தீர்வின் நடத்திறன் என்பது 1 செ.மீ. நீளமும் 1 சதுர செ.மீ. குறுக்குவெட்டு பரப்பும் கொண்ட ஒரு தீர்வின் நடத்துத்திறனாக வரையறுக்கப்படுகிறது. நடத்திறன் என்பது குறிப்பிட்ட நடத்திறன் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது.

$ \text { குறிப்பிட்ட நடத்திறன் }(\kappa)=\dfrac{1}{\rho}=\dfrac{1}{\text { ஓம் செ.மீ. }}=\mathrm{ohm}^{-1} \mathrm{~cm}^{-1} $

மோலார் நடத்திறன்:

ஒரு தீர்வின் மோலார் நடத்திறன் என்பது $V$ என்ற நீர்த்தலில், ஒரு மோல் மின்னியல் கரைசலால் உருவாகும் அனைத்து அயனிகளின் நடத்துத்திறனாகும், இது $V \mathrm{~cm}^3$ தீர்வில் கரைக்கப்பட்டு, மின்னோட்டங்கள் ஒரு செ.மீ. இடைவெளியில் மற்றும் மின்னோட்டங்களின் பரப்பு மிகப்பெரியதாக இருந்தால், முழு தீர்வும் அவற்றுக்கு இடையில் அடங்கும். இது பொதுவாக $\Lambda^c_m$ என்று குறிக்கப்படுகிறது.

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

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

இங்கு $\kappa$ என்பது குறிப்பிட்ட நடத்திறன் மற்றும் V என்பது ஒரு மோல் மின்னியல் கரைசலைக் கொண்ட தீர்வின் அளவு மற்றும் $c$ என்பது மோலார் செறிவு, அதாவது $\mathrm{mol}\hspace{0.5mm} \mathrm{L}^{-1}\left(\mathrm{or}\hspace{0.5mm} \mathrm{mol} \hspace{0.5mm}\mathrm{dm}^{-3}\right)$.

மோலார் நடத்திறன் செறிவு குறையும் போது அதிகரிக்கிறது. இது நீர்த்தலின் போது, ஒரு மோல் மின்னியல் கரைசலைக் கொண்ட தீர்வின் மொத்த அளவு $V$ அதிகரிக்கிறது. ஒரு தீர்வின் நீர்த்தலின் போது k குறைவது அதன் அளவு அதிகரிப்பதால் ஈடுசெய்யப்படுகிறது. உண்மையில், இது ஒரு கொடுக்கப்பட்ட செறிவில், Lm என்பது ஒரு நடத்துத்திறன் செல்லில் ஒரு அலகு இடைவெளியில் வைக்கப்பட்ட மின்னியல் தீர்வின் நடத்துத்திறனாக வரையறுக்கப்படுகிறது, ஆனால் குறுக்குவெட்டு பரப்பு மிகப்பெரியதாக இருந்தால், ஒரு மோல் மின்னியல் கரைசலைக் கொண்ட போதுமான அளவு தீர்வை அடக்கும்.

$\Lambda_{m}$ மற்றும் $\sqrt{c}$ இன் மாற்றம் வலுவான மின்னியல் கரைசல்களுக்கு (பொட்டாசியம் குளோரைடு) மற்றும் பலவீன மின்னியல் கரைசல்களுக்கு (அசிட்டிக் அமிலம்) கீழ்க்கண்ட வரைபடத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது:

பதில்

கொடுக்கப்பட்டது,

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

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

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

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

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

பதில்

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

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

$\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 $

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

பதில்

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

$\Lambda^{o}=$ $\Lambda_{\mathrm{m}}$ அச்சில் இடைமறிப்பு $=124.0 \mathrm{~S} \mathrm{~cm}^2 \mathrm{~mol}^{-1}$ (சுழற்சி செய்யும் போது சுழியாக்கம்)

பதில்

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

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

பின்னர், மோலார் நடத்திறன், $\Lambda_{m}=\dfrac{\kappa}{\mathrm{c}}$

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

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

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

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

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

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

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

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

பதில்

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

$\therefore$ $1 \mathrm{~mol}^{\text {of }} \mathrm{Cu}^{2+}=2$ ஃபராடேக்களின் குறைப்புக்கு தேவையான மின்னோட்டம் $=2 \times 96500 \hspace{1mm} \mathrm{C}$

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

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

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

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

பதில்

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

எனவே, 1 மோல் Ca, அதாவது 40 g Ca-வுக்கு $=2 \mathrm{~F} $ மின்னோட்டம் தேவைப்படுகிறது

$\therefore 20 \mathrm{~g}$ Ca-வுக்கு $=1 \mathrm{~F}$ மின்னோட்டம் தேவைப்படும்

(ii) $\mathrm{Al}^{3+}+3 e^{-} \longrightarrow \mathrm{Al}$. எனவே, 1 மோல் Al, அதாவது 27 g Al-வுக்கு $=3 \mathrm{~F}$ மின்னோட்டம் தேவைப்படுகிறது

$\therefore 40 \mathrm{~g}$ Al-வுக்கு $=\dfrac{3}{27} \times 40=4 \cdot 44 \mathrm{~F}$ மின்னோட்டம் தேவைப்படும்.

பதில்

(i) 1 மோல் $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}$-இன் மின்னோட்ட வினையூட்டம்:

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

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

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

$\therefore$ 1 மோல் $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}=2 \mathrm{~F}$-இன் ஆக்ஸிஜனேஷனுக்கு தேவையான மின்னோட்டம்

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

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

(ii) 1 மோல் FeO-இன் மின்னோட்ட வினையூட்டம்:

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

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

$\therefore$ தேவையான மின்னோட்டம் $=1 \mathrm{~F}=96500 \mathrm{C}$.

பதில்

கொடுக்கப்பட்டது,

மின்னோட்டம் $=5 \mathrm{~A}$

நேரம் $=20 \times 60=1200 \mathrm{~s}$

$\therefore$ மின்னோட்டம் $=$ மின்னோட்டம் $\times$ நேரம்

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

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

வினையூட்டத்தின் படி,

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

எனவே, $2 F$, அதாவது $2 \times 96500 \mathrm{C}$ நிறைவேற்றும் $\mathrm{Ni}=1$ மோல், அதாவது 58.7 g

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

எனவே, $1.825 \mathrm{~g}$ நிக்கல் கேத்தோடில் நிறைவேற்றப்படும்.

பதில்

வினையூட்டத்தின் படி:

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

அதாவது, $108 \mathrm{~g}$-இன் $\mathrm{Ag}$ நிறைவேற்ற $96487 \mathrm{~C}$ தேவைப்படும்.

எனவே, $1.45 \mathrm{~g}$-இன் $\mathrm{Ag}$ நிறைவேற்ற $=\dfrac{96487 \times 1.45}{108} \mathrm{~C}$ தேவைப்படும்

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

கொடுக்கப்பட்டது, மின்னோட்டம் $=1.5 \mathrm{~A}$

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

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

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

மீண்டும்,

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

அதாவது, $2 \times 96487 \mathrm{C}$ மின்னோட்டம் நிறைவேற்றும் $=63.5 \mathrm{~g}$-ஐ $\mathrm{Cu}$

எனவே,$ 1295.43 ~C $ மின்னோட்டம் நிறைவேற்றும் $ =\dfrac{63.5 \times 1295.43}{2 \times 96487} \mathrm{~g} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=0.426 \mathrm{~g}$-ஐ $\mathrm{Cu}$

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

அதாவது, $2 \times 96487 \mathrm{~C}$ மின்னோட்டம் நிறைவேற்றும் $=65.4 \mathrm{~g}$-ஐ $\mathrm{Zn}$

எனவே, $1295.43 \mathrm{~C}$ மின்னோட்டம் நிறைவேற்றும் $=\dfrac{65.4 \times 1295.43}{2 \times 96487} \mathrm{~g}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=0.439 \mathrm{~g}$-ஐ $\mathrm{Zn}$

பதில்

செல் வினையூட்டத்தின் EMF $+ve$ என்றால் வினையூட்டம் சாத்தியமானது

$ \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 { (சாத்தியமானது) } $

மொத்த வினையூட்டத்திற்கான $E^{o}$ நேர்மறையாக இருப்பதால், $\mathrm{Fe^{3+}} $ மற்றும் $\mathrm{I^-}$ இடையே வினையூட்டம் சாத்தியமானது.

(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}} $

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

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

மொத்த வினையூட்டத்திற்கான $E^{\text {o }}$ நேர்மறையாக இருப்பதால், $\mathrm{Ag_{(a q)}^{+}}$ மற்றும் $\mathrm{Cu_{(s)}}$ இடையே வினையூட்டம் சாத்தியமானது.

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

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

மொத்த வினையூட்டத்திற்கான $E^{0}$ எதிர்மறையாக இருப்பதால், $\mathrm{Fe^{3+}}$ மற்றும் $\mathrm{Br^{-}}$ இடையே வினையூட்டம் சாத்தியமில்லை.

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

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

மொத்த வினையூட்டத்திற்கான $E^{\mathrm{o}} $ எதிர்மறையாக இருப்பதால், $\mathrm{Ag}$ மற்றும் $\mathrm{Fe^{3+}}$ இடையே வினையூட்டம் சாத்தியமில்லை.

(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}$ (சாத்தியமானது)

மொத்த வினையூட்டத்திற்கான $E^{0}$ நேர்மறையாக இருப்பதால், $\mathrm{Br_2(a q)}$ மற்றும் $\mathrm{Fe}^{2+}{(a q)}$ இடையே வினையூட்டம் சாத்தியமானது.

பதில்

(i) $\mathrm{AgNO}_3$-இன் நீரியல் தீர்வு வெள்ளி மின்னோட்டங்களுடன் மின்னியல் செயல்.

$ \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}^{-} $

கேத்தோடில் : $\mathrm{Ag}^{+}$ அயனிகளுக்கு $\mathrm{H}^{+}$ அயனிகளை விட குறைவான வெளியேற்ற நிலைத்திறன் உள்ளது. எனவே, $\mathrm{Ag}^{+}$ அயனிகள் $\mathrm{H}^{+}$ அயனிகளை விட முன்னுரிமையில் Ag-ஆக நிறைவேற்றப்படும்.

மாற்றாக, நமக்கு தரநிலை குறைப்பு நிலைத்திறன்கள் உள்ளன:

$ \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} $

$\mathrm{Ag}^{+}$ அயனிகளுக்கு $\mathrm{H}^{+}$ அயனிகளை விட அதிக தரநிலை குறைப்பு நிலைத்திறன் உள்ளதால், எனவே $\mathrm{Ag}^{+}$ அயனிகள் மிக எளிதாக குறைக்கப்பட்டு Ag-ஆக நிறைவேற்றப்படும்.

ஆனோடில் : Ag ஆனோடை $\mathrm{NO}_3^{-}$ அயனிகள் தாக்கும் போது, ஆனோடின் Ag கரைந்து தீர்வில் $\mathrm{Ag}^{+}$ அயனிகளை உருவாக்கும்.

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

மாற்றாக, ஆனோடில் நடைபெறும் மூன்று சாத்தியமான ஆக்ஸிஜனேஷன் வினையூட்டங்களில்,

$ \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 $-க்கு மிக உயர்ந்த ஆக்ஸிஜனேஷன் நிலைத்திறன் உள்ளது. எனவே, ஆனோடின் $Ag$ ஆனது $\mathrm{Ag}^{+}$ அயனிகளாக ஆக்ஸிஜனேட் செய்யப்பட்டு தீர்வில் செல்கிறது.

(ii) $\mathrm{AgNO}_3$-இன் நீரியல் தீர்வு பிளாட்டினம் மின்னோட்டங்களுடன் மின்னியல் செயல்.

$ \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}^{-} $

கேத்தோடில் : $\mathrm{Ag}^{+}$ அயனிகளுக்கு $\mathrm{H}^{+}$ அயனிகளை விட குறைவான வெளியேற்ற நிலைத்திறன் உள்ளது. எனவே, $\mathrm{Ag}^{+}$ அயனிகள் $\mathrm{H}^{+}$ அயனிகளை விட முன்னுரிமையில் Ag-ஆக நிறைவேற்றப்படும்.

மாற்றாக, நமக்கு தரநிலை குறைப்பு நிலைத்திறன்கள் உள்ளன:

$ \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} $

$\mathrm{Ag}^{+}$ அயனிகளுக்கு $\mathrm{H}^{+}$ அயனிகளை விட அதிக தரநிலை குறைப்பு நிலைத்திறன் உள்ளதால், எனவே $\mathrm{Ag}^{+}$ அயனிகள் மிக எளிதாக குறைக்கப்பட்டு Ag-ஆக நிறைவேற்றப்படும்.

ஆனோடில் : ஆனோட் தாக்க முடியாததால், $\mathrm{OH}^{-}$ மற்றும் $\mathrm{NO}_3^{-}$ அயனிகளில், $\mathrm{OH}^{-}$ அயனிகளுக்கு குறைவான வெளியேற்ற நிலைத்திறன் உள்ளது. எனவே, $\mathrm{OH}^{-}$ அயனிகள் $\mathrm{NO}_3^{-}$ அயனிகளை விட முன்னுரிமையில் வெளியேற்றப்படும், பின்னர் அவை $\mathrm{O}_2$-ஐ வெளியேற்றும்.

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

(iii) $\mathrm{H}_2 \mathrm{SO}_4$-இன் நீர்த்த தீர்வு பிளாட்டினம் மின்னோட்டங்களுடன் மின்னியல் செயல்.

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

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

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

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

எனவே, $\mathrm{H}_2$ கேத்தோடில் விடுவிக்கப்படும் மற்றும் $\mathrm{O}_2$ ஆனோடில் விடுவிக்கப்படும்.

(iv) $\mathrm{CuCl}_2$-இன் நீரியல் தீர்வு பிளாட்டினம் மின்னோட்டங்களுடன்

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

கேத்தோடில் : $\mathrm{Cu}^{2+}$ அயனிகள் $\mathrm{H}^{+}$ அயனிகளை விட முன்னுரிமையில் குறைக்கப்படும்

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

ஆனோடில் : $\mathrm{Cl}^{-}$ அயனிகள் $\mathrm{OH}^{-}$ அயனிகளை விட முன்னுரிமையில் ஆக்ஸிஜனேட் செய்யப்படும்

$\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) $

எனவே, Cu கேத்தோடில் நிறைவேற்றப்படும் மற்றும் $\mathrm{Cl}_2$ ஆனோடில் விடுவிக்கப்படும்.