Unit 10: Types of Chemical Reactions (வேதிவினைகளின் வகைகள்)

அலகு 10: வேதிவினைகளின் வகைகள் — Tamil Nadu Samacheer Kalvi Book Back Answers & Solutions

Complete textbook solutions for Types of Chemical Reactions: Combination, decomposition, displacement, double displacement, precipitation, neutralisation, combustion, reversible and irreversible reactions, chemical equilibrium, rate of reaction, and pH scale with numerical calculations.

கூடுகை வினை, சிதைவுறு வினை, ஒற்றை இடப்பெயர்ச்சி, இரட்டை இடப்பெயர்ச்சி, வீழ்படிவாக்கல், நடுநிலையாக்கல், எரிதல் வினை, மீள் மற்றும் மீளாவினைகள், வேதிச் சமநிலை, வினைவேகம், மற்றும் pH அளவீடு கணக்கீடுகளுக்கான முழுமையான அதிகாரப்பூர்வ தீர்வுகள்.

📖 Read Official Class 10 Textbook PDF 📱 Share with Classmates on WhatsApp

📐 Important Formulas & Laws Quick Revision

  • pH Definition (pH வரையறை): pH = -log₁₀[H⁺] or [H⁺] = 10^(-pH) Negative logarithm of hydronium/hydrogen ion concentration to the base 10.
  • pOH Definition (pOH வரையறை): pOH = -log₁₀[OH⁻] or [OH⁻] = 10^(-pOH) Negative logarithm of hydroxyl ion concentration to the base 10.
  • Ionic Product of Water & pH Relation (நீரின் அயனிப் பெருக்கம் மற்றும் pH தொடர்பு): K_w = [H⁺][OH⁻] = 1 × 10⁻¹⁴ at 25 °C | pH + pOH = 14 Sum of pH and pOH of any aqueous solution at 25 °C is always 14.

Part I: Choose the Correct Answer (1 Mark)

1. H₂(g) + Cl₂(g) → 2HCl(g) is a ________ reaction.

H₂(g) + Cl₂(g) → 2HCl(g) என்பது ஒரு ________ வினை.

  • (a) Decomposition Reaction
  • (b) Combination Reaction ✓ (Correct Answer)
  • (c) Single Displacement Reaction
  • (d) Double Displacement Reaction
Explanation: Two elements (H₂ and Cl₂) combine to form a single compound (HCl). Hence, it is a combination (synthesis) reaction.

2. Photolysis is a decomposition reaction caused by ________.

ஒளிச்சிதைவு என்பது ________ ஆல் ஏற்படும் சிதைவுறு வினை ஆகும்.

  • (a) heat
  • (b) electricity
  • (c) light ✓ (Correct Answer)
  • (d) mechanical energy
Explanation: Photolysis (photo = light, lysis = splitting) is chemical decomposition brought about by light energy (e.g., 2AgBr → 2Ag + Br₂).

3. A reaction between carbon and oxygen is represented by C(s) + O₂(g) → CO₂(g) + Heat. In which of the type(s), the above reaction can be classified? (i) Combination Reaction (ii) Combustion Reaction (iii) Decomposition Reaction (iv) Irreversible Reaction.

C(s) + O₂(g) → CO₂(g) + வெப்பம் என்ற வினையை எவ்வகை வினையாக வகைப்படுத்தலாம்? (i) கூடுகை வினை (ii) எரிதல் வினை (iii) சிதைவுறு வினை (iv) மீளா வினை.

  • (a) i and ii
  • (b) i and iv
  • (c) i, ii and iii
  • (d) i, ii and iv ✓ (Correct Answer)
Explanation: The reaction combines C and O₂ into CO₂ (Combination - i), burns in oxygen releasing heat (Combustion - ii), and does not spontaneously revert to carbon and oxygen (Irreversible - iv). Hence (i), (ii), and (iv) are correct.

4. The chemical equation Na₂SO₄(aq) + BaCl₂(aq) → BaSO₄(s)↓ + 2NaCl(aq) represents which of the following types of reaction?

Na₂SO₄(aq) + BaCl₂(aq) → BaSO₄(s)↓ + 2NaCl(aq) என்ற சமன்பாடு குறிக்கும் வினை வகை எது?

  • (a) Neutralisation
  • (b) Combustion
  • (c) Precipitation ✓ (Correct Answer)
  • (d) Single displacement
Explanation: Barium chloride reacts with sodium sulphate by exchanging ions (double displacement) to form an insoluble white precipitate of Barium sulphate (BaSO₄↓). Hence, it is a precipitation reaction.

5. Which of the following statements are correct about a chemical equilibrium? (i) It is dynamic in nature, (ii) The rate of the forward and backward reactions are equal, (iii) Irreversible reactions do not attain equilibrium, (iv) The concentration of reactants and products may be different.

வேதிச் சமநிலை பற்றிய சரியான கூற்றுகள் எவை? (i) இது இயக்கச் சமநிலை கொண்டது, (ii) முன்னோக்கு மற்றும் பின்னோக்கு வினைகளின் வேகம் சமம், (iii) மீளாவினைகள் சமநிலையை அடைவதில்லை, (iv) வினைபடு மற்றும் வினைவிளை பொருட்களின் செறிவு மாறுபடலாம்.

  • (a) i, ii and iii
  • (b) i, ii and iv
  • (c) ii, iii and iv
  • (d) All the above (i, ii, iii and iv) ✓ (Correct Answer)
Explanation: All four statements are fundamentally correct about dynamic chemical equilibrium: forward and reverse rates are equal, equilibrium is dynamic, irreversible reactions go to completion without reaching equilibrium, and concentrations remain constant but are not necessarily equal.

6. A single displacement reaction is represented by X(s) + 2HCl(aq) → XCl₂(aq) + H₂(g). Which of the following could be X: (i) Zn (ii) Ag (iii) Cu (iv) Mg. Choose the best pair.

X(s) + 2HCl(aq) → XCl₂(aq) + H₂(g) என்ற ஒற்றை இடப்பெயர்ச்சி வினையில் X ஆக இருக்கக்கூடியவை எவை? (i) Zn (ii) Ag (iii) Cu (iv) Mg. சரியான ஜோடியைத் தேர்ந்தெடுக்கவும்.

  • (a) i and ii
  • (b) ii and iii
  • (c) iii and iv
  • (d) i and iv ✓ (Correct Answer)
Explanation: In the reactivity series, Zinc (Zn) and Magnesium (Mg) are more electropositive than Hydrogen, reacting with dilute HCl to displace H₂ gas and form divalent chlorides (ZnCl₂ and MgCl₂). Silver (Ag) and Copper (Cu) are less reactive than hydrogen and cannot displace H₂.

7. Which of the following is not an 'element + element → compound' type reaction?

கீழ்க்கண்டவற்றுள் எது 'தனிமம் + தனிமம் → சேர்மம்' வகை வினை அல்ல?

  • (a) C(s) + O₂(g) → CO₂(g)
  • (b) 2K(s) + Br₂(l) → 2KBr(s)
  • (c) 2CO(g) + O₂(g) → 2CO₂(g) ✓ (Correct Answer)
  • (d) 4Fe(s) + 3O₂(g) → 2Fe₂O₃(s)
Explanation: In 2CO + O₂ → 2CO₂, Carbon monoxide (CO) is a compound, not an element! Therefore, it is a 'compound + element → compound' reaction.

8. Which of the following represents a precipitation reaction?

கீழ்க்கண்டவற்றுள் வீழ்படிவாக்கல் வினையைக் குறிப்பது எது?

  • (a) A(s) + B(s) → C(s) + D(s)
  • (b) A(s) + B(aq) → C(aq) + D(l)
  • (c) A(aq) + B(aq) → C(s) + D(aq) ✓ (Correct Answer)
  • (d) A(aq) + B(s) → C(aq) + D(l)
Explanation: In a precipitation reaction, two clear aqueous solutions (A(aq) + B(aq)) react to form an insoluble solid precipitate (C(s)) and a soluble product (D(aq)).

9. The pH of a solution is 3. Its [OH⁻] concentration is ________.

ஒரு கரைசலின் pH = 3 எனில், அதன் [OH⁻] செறிவு ________.

  • (a) 1 × 10⁻³ M
  • (b) 3 M
  • (c) 1 × 10⁻¹¹ M ✓ (Correct Answer)
  • (d) 11 M
Explanation: pH = 3 ⟹ [H⁺] = 1 × 10⁻³ M. Since pH + pOH = 14, pOH = 14 - 3 = 11. Therefore, [OH⁻] = 10^(-pOH) = 1 × 10⁻¹¹ M.

10. Powdered CaCO₃ reacts more rapidly than flaky CaCO₃ because of ________.

துண்டு CaCO₃-ஐ விட தூளாக்கப்பட்ட CaCO₃ வேகமாக வினைபுரியக் காரணம் ________.

  • (a) large surface area ✓ (Correct Answer)
  • (b) high pressure
  • (c) high concentration
  • (d) high temperature
Explanation: Powdering a solid substance tremendously increases its surface area, exposing many more calcium carbonate molecules to collisions with acid molecules.

Part II: Fill in the Blanks (கோடிட்ட இடங்களை நிரப்புக)

1. A reaction between an acid and a base is called ________.

அமிலத்திற்கும் காரத்திற்கும் இடையே நிகழும் வினை ________ எனப்படும்.

Answer: neutralisation reaction (நடுநிலையாக்கல் வினை (Neutralisation))

2. When lithium metal is placed in hydrochloric acid, ________ gas is evolved.

லித்தியம் உலோகம் ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலத்துடன் வினைபுரியும் போது ________ வாயு வெளியேறுகிறது.

Answer: Hydrogen (H₂) (ஹைட்ரஜன் (H₂))

3. The equilibrium attained during the melting of ice is known as ________.

பனிக்கட்டி உருகும் போது உருவாகும் சமநிலை ________ எனப்படும்.

Answer: physical equilibrium (இயற்பியல் சமநிலை (Physical equilibrium))

4. The pH of a fruit juice is 5.6. If you add slaked lime to this juice, its pH ________ (increases / decreases).

ஒரு பழச்சாற்றின் pH = 5.6. இதில் நீற்றுப்பூசிய சுண்ணாம்பு (காரப்பொருள்) சேர்க்கும் போது அதன் pH ________ (அதிகரிக்கும் / குறையும்).

Answer: increases (அதிகரிக்கும் (increases))

5. The value of ionic product of water at 25 °C is ________.

25 °C வெப்பநிலையில் நீரின் அயனிப் பெருக்கத்தின் மதிப்பு ________ ஆகும்.

Answer: 1.0 × 10⁻¹⁴ mol² dm⁻⁶ (1.0 × 10⁻¹⁴ (mol² L⁻²))

6. The normal pH of human blood is ________.

மனித இரத்தத்தின் சராசரி pH மதிப்பு ________ ஆகும்.

Answer: 7.35 to 7.45 (or 7.4) (7.35 முதல் 7.45 வரை (7.4))

7. Electrolysis is a type of ________ reaction.

மின்னாற்பகுப்பு என்பது ஒரு வகை ________ வினை ஆகும்.

Answer: electrolytic decomposition (மின்னாற் சிதைவுறு வினை (Electrolytic decomposition))

8. The number of products formed in a synthesis reaction is ________.

கூடுகை வினையில் (Synthesis) உருவாகும் விளைபொருட்களின் எண்ணிக்கை ________ ஆகும்.

Answer: one (ஒன்று (One))

9. Chemical volcano is an example for ________ type of reaction.

வேதி எரிமலை என்பது ________ வகை வினைக்கு எடுத்துக்காட்டு ஆகும்.

Answer: thermal decomposition (வெப்பச் சிதைவு வினை (Thermal decomposition))

10. The ion formed by dissolution of H⁺ in water is called ________.

நீரில் H⁺ அயனி கரைவதால் உருவாகும் அயனி ________ எனப்படும்.

Answer: Hydronium ion (H₃O⁺) (ஹைட்ரோனியம் அயனி (H₃O⁺))

Part III: State True or False with Statement Correction (சரியா? தவறா?)

1. Silver metal can displace hydrogen gas from nitric acid.

வெள்ளி உலோகம் நைட்ரிக் அமிலத்திலிருந்து ஹைட்ரஜன் வாயுவை இடப்பெயர்ச்சி செய்யும்.

✗ FALSE (தவறு)

Correct Statement: Silver (Ag) is less reactive than hydrogen and cannot displace hydrogen gas from acids.

2. The pH of rain water containing dissolved gases like SO₃, CO₂, NO₂ is less than 7.

SO₃, CO₂, NO₂ போன்ற வாயுக்கள் கரைந்துள்ள மழைநீரின் pH மதிப்பு 7-ஐ விடக் குறைவு.

✓ TRUE (சரி)

3. At the equilibrium of a reversible reaction, the concentration of the reactants and the products will be equal.

மீள் வினையின் சமநிலையில் வினைபடு மற்றும் வினைவிளை பொருட்களின் செறிவுகள் சமமாக இருக்கும்.

✗ FALSE (தவறு)

Correct Statement: At equilibrium, the RATES of forward and reverse reactions are equal. The concentrations of reactants and products become CONSTANT, not necessarily equal.

4. Periodical removal of one of the products of a reversible reaction increases the yield.

மீள் வினையில் உருவான ஒரு விளைபொருளை அவ்வப்போது வெளியேற்றுவது விளைபொருளின் அளவை அதிகரிக்கும்.

✓ TRUE (சரி)

Part IV: Match the Following (பொருத்துக)

  • NH₄OH + CH₃COOH → CH₃COONH₄ + H₂O (NH₄OH + CH₃COOH) ➔ Neutralisation (Base + Acid → Salt + Water)
  • Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu (Zn + CuSO₄) ➔ Single Displacement (Zn displaces Cu)
  • ZnCO₃ + Heat → ZnO + CO₂ (ZnCO₃ + வெப்பம்) ➔ Thermal decomposition
  • C₂H₄ + 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂O + Heat (C₂H₄ + 3O₂) ➔ Combustion

Part VI: Short Answer Questions — 2 Marks (சுருக்கமான விடையளி)

Q1. What is a combination reaction? Give an example.

கூடுகை வினை என்றால் என்ன? ஓர் எடுத்துக்காட்டு தருக.

Answer:
  • A combination reaction is a reaction in which two or more reactants combine together to form a single product.
  • General form: A + B → AB.
  • Example: Burning of magnesium ribbon in air: 2Mg(s) + O₂(g) → 2MgO(s).

Q2. Differentiate between reversible and irreversible reactions.

மீள் மற்றும் மீளா வினைகளை வேறுபடுத்துக.

Answer:
  • 1. Reversible Reaction: Occurs in both forward and reverse directions; does not go to completion; attains dynamic equilibrium (e.g., N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃).
  • 2. Irreversible Reaction: Occurs in only one direction (forward); goes to completion; cannot attain equilibrium (e.g., Combustion of petrol, C + O₂ → CO₂).

Q3. Define: Rate of a chemical reaction.

வரையறு: வேதிவினை வேகம்.

Answer:
  • Rate of a chemical reaction is defined as the change in concentration of reactants or products per unit time.
  • Formula: Rate = - (d[Reactant] / dt) = + (d[Product] / dt).
  • Unit: mol L⁻¹ s⁻¹.

Q4. How does temperature affect the rate of a reaction?

வெப்பநிலை வினைவேகத்தை எவ்வாறு பாதிக்கிறது?

Answer:
  • Increasing temperature increases the kinetic energy of reacting molecules.
  • This leads to more frequent and energetic collisions with energy greater than the activation energy, dramatically accelerating the reaction rate.
  • Rule of thumb: For most chemical reactions, rate approximately doubles for every 10 °C rise in temperature.

Q5. Define pH. Who introduced the pH scale?

pH வரையறு. pH அளவீட்டை அறிமுகப்படுத்தியவர் யார்?

Answer:
  • pH is defined as the negative logarithm of hydrogen ion concentration [H⁺] to the base 10.
  • Formula: pH = -log₁₀[H⁺].
  • The pH scale was introduced by Danish biochemist S.P.L. Sorensen in 1909.

Q6. The pH of a solution is 4.5. What will be the action of this solution on (i) Blue litmus (ii) Red litmus?

ஒரு கரைசலின் pH = 4.5. இது (i) நீல லிட்மஸ், (ii) சிவப்பு லிட்மஸ் தாளில் என்ன மாற்றத்தை ஏற்படுத்தும்?

Answer:
  • Since pH = 4.5 (< 7), the solution is acidic.
  • (i) Action on Blue litmus: Turns BLUE litmus to RED.
  • (ii) Action on Red litmus: NO CHANGE (remains red).

Part VII: Long Answer Questions — 5 / 7 Marks (விரிவான விடையளி)

Q1. Explain the factors which influence the rate of a chemical reaction.

வேதிவினை வேகத்தைப் பாதிக்கும் காரணிகளை விளக்குக.

1. Nature of Reactants & Physical State
  • Reactions involving ionic compounds (e.g., AgNO₃ + NaCl) are virtually instantaneous because no covalent bonds need to be broken.
  • Reactions involving covalent bonds (breaking and forming bonds) are slower.
2. Concentration of Reactants & Pressure
  • Higher reactant concentration increases the number of molecules per unit volume, leading to more collision frequency and faster reaction rate.
  • For gaseous reactions, increasing pressure increases the concentration of gas molecules.
3. Surface Area of Solid Reactants
  • Powdered solids offer much larger surface area than lumps, resulting in more collisions and faster reactions (e.g., powdered zinc reacts faster with HCl than zinc granules).
4. Temperature & Catalyst
  • Temperature: Higher temperature increases kinetic energy and effective collisions.
  • Catalyst: A catalyst provides an alternative pathway with lower activation energy, drastically speeding up the reaction without being consumed.
Conclusion: Optimizing these kinetic parameters is the cornerstone of chemical manufacturing and process engineering.

Q2. What are the characteristics of chemical equilibrium?

வேதிச் சமநிலையின் பண்புகள் யாவை?

Salient Characteristics of Dynamic Chemical Equilibrium
  • 1. Dynamic Nature: At equilibrium, both forward and reverse reactions continue to occur simultaneously at identical rates (Rate_forward = Rate_reverse).
  • 2. Constancy of Concentrations: The concentrations of both reactants and products remain completely unchanged with time.
  • 3. Closed System: Chemical equilibrium can only be established and maintained in a closed system to prevent loss of volatile products.
  • 4. Approach from Either Direction: Equilibrium can be approached from either direction (starting with pure reactants or pure products).
  • 5. Effect of Catalyst: A catalyst does NOT change the position of equilibrium; it only helps to attain equilibrium more quickly by accelerating forward and reverse reactions equally.
Conclusion: Chemical equilibrium represents a state of minimum free energy for a reacting system.

Part VIII: Solved Problems Corner / Numerical Calculations

Problem 1: Calculate the pH of 0.01 M HNO₃ solution.

0.01 M HNO₃ கரைசலின் pH மதிப்பைக் கணக்கிடுக.

Step-by-Step Working:
1. Nitric acid completely dissociates: HNO₃ → H⁺ + NO₃⁻.
2. [H⁺] = 0.01 M = 1 × 10⁻² M.
3. pH = -log₁₀(10⁻²) = -(-2 log₁₀10) = 2 × 1 = 2.
Boxed Final Answer: pH = 2 (Strongly acidic)

Problem 2: Calculate the pH of 1 × 10⁻⁴ M aqueous solution of NaOH.

1 × 10⁻⁴ M செறிவுள்ள NaOH நீர்க்கரைசலின் pH மதிப்பைக் கணக்கிடுக.

Step-by-Step Working:
1. NaOH dissociates completely: NaOH → Na⁺ + OH⁻ ⟹ [OH⁻] = 10⁻⁴ M.
2. pOH = -log₁₀[OH⁻] = -log₁₀(10⁻⁴) = 4.
3. Using relationship: pH + pOH = 14 ⟹ pH = 14 - 4 = 10.
Boxed Final Answer: pH = 10 (Basic solution)

Problem 3: The hydrogen ion concentration of a fruit juice is 2 × 10⁻³ M. What is the nature of the solution?

ஒரு பழச்சாற்றின் ஹைட்ரஜன் அயனிச் செறிவு 2 × 10⁻³ M எனில், அதன் pH மற்றும் தன்மையைக் காண்க. (log 2 = 0.3010)

Step-by-Step Working:
1. pH = -[log₁₀ 2 + log₁₀ 10⁻³]
2. pH = -[0.3010 + (-3)] = -[-2.6990] = 2.70.
3. Since pH = 2.70 is less than 7, the solution is acidic.
Boxed Final Answer: pH = 2.70 (Acidic in nature)