इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री
बहुविकल्पीय प्रश्न (MCQs)
1. कौन सी सेल कॉपर इलेक्ट्रोड के मानक इलेक्ट्रोड विभव को मापेगी?
(a) $ Pt (s) \mid H_2(g, 0.1 bar) \mid H^{+}(aq., 1 M)|| Cu^{2+}(aq., 1 M) \mid Cu$
(b) $ Pt (s) \mid H_2(g, 1 bar) |H^{+}(aq., 1 M)||Cu^{2+}(aq., 2 M)| Cu$
(c) $ Pt(s)|H_2(g, 1 bar)| H^{+}(aq., 1 M) | Cu^{2+}(aq, 1 M) \mid Cu$
(d) $ Pt(s) \mid H_2(g, 1$ bar $)|H^{+}(aq., 0.1 M) | Cu^{2+}(aq., 1 M)| Cu$
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उत्तर: (c)
स्पष्टीकरण:
कॉपर इलेक्ट्रोड के मानक इलेक्ट्रोड विभव की गणना दो आधा सेल अभिक्रिया के एक सांद्रता सेल के द्वारा की जा सकती है जिसमें बाएं ओर और दाएं ओर विद्यमान अणुओं की सांद्रता एक होती है। ऐसे मामले में सेल विभव मानक इलेक्ट्रोड विभव के बराबर होता है।
$ \underbrace{Pt(s)|H_2(g, 1 bar)| H^+(aq, 1 M)}_{\text {ऑक्सीकरण आधा सेल अभिक्रिया }} || \underbrace{Cu^{2+}(aq, 1 M)| Cu} _{\text {अपचयन आधा सेल अभिक्रिया }} $
(a) अनुपचयन गैस के दबाव 0.1 बार है जो मानक दबाव (1 बार) के बराबर नहीं है, जिसके कारण मानक इलेक्ट्रोड विभव को मापने के लिए आवश्यक मानक स्थितियाँ पूरी नहीं होती हैं।
(b) $ \text{Cu}^{2+} $ की सांद्रता 2 M है जो मानक सांद्रता (1 M) के बराबर नहीं है, जिसके कारण मानक इलेक्ट्रोड विभव को मापने के लिए आवश्यक मानक स्थितियाँ पूरी नहीं होती हैं।
(d) अनुपचयन गैस के दबाव 0.1 बार है और $ \text{H}^+ $ की सांद्रता 0.1 M है, जो दोनों मानक स्थितियों के बराबर नहीं हैं, जिसके कारण मानक इलेक्ट्रोड विभव को मापने के लिए आवश्यक मानक स्थितियाँ पूरी नहीं होती हैं।
2. $Mg$ इलेक्ट्रोड के इलेक्ट्रोड विभव के समीकरण $E_{Mg^{2+}|Mg}=E_{Mg^{2+} | Mg}^{\ominus}-\dfrac{0.059}{2} \log \dfrac{1}{[Mg^{2+}]}$ के अनुसार बदलता है। $E_{Mg^{2+} |Mg}$ और $\log [Mg^{2+}]$ के लेखन ग्राफ होगा-
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उत्तर: (b)
स्पष्टीकरण:
Mg इलेक्ट्रोड के विभव के अनुसार समीकरण के अनुसार बदलता है
$ E_{Mg^{2+} / Mg}=E_{Mg^{2+} / Mg}^{\circ}-\dfrac{0.059}{2} \log \dfrac{1}{[Mg^{2+}]} $
$ E_{Mg^{2+} / Mg}=E_{Mg^{2+} / Mg}^{\circ}+\dfrac{0.059}{2} \log [Mg^{2+}] $
$ E_{Mg^{2+} / Mg}=\dfrac{0.059}{2} \log [Mg^{2+}]+E_{Mg^{2+} / Mg}^{\circ} $
इस समीकरण को सीधी रेखा के समीकरण के रूप में प्रस्तुत किया जा सकता है। इसे इस प्रकार संबंधित किया जा सकता है
$ \begin{array}{cccc} E_{\mathrm{Mg}^{2+} / \mathrm{Mg}} & =\left(\dfrac{0.059}{2}\right) & \log \left[\mathrm{Mg}^{2+}\right] & +E_{\mathrm{Mg}^{2+} / \mathrm{Mg}}^{\circ} \\ \uparrow & \uparrow & \uparrow & \uparrow \\ \text{ Y }& \text { M } & \text{ X } & \text{ +C } \end{array} $
इसलिए, अपवाद $(C)= {E ^\circ}_{{Mg^{2}}/Mg} $
इस समीकरण को आरेखीय रूप में इस प्रकार प्रस्तुत किया जा सकता है:
विकल्प 2:
- विकल्प 2 में आरेख एक क्षैतिज रेखा दिखाता है, जो इलेक्ट्रोड विभव के निरंतर रहने को दर्शाता है और इसका बदलाव $ \text{Mg}^{2+} $ के सांद्रण के साथ नहीं होता। यह दिए गए समीकरण के विपरीत है, जो $ E_{Mg^{2+} / Mg} $ और $ \log [Mg^{2+}] $ के बीच एक रेखीय संबंध को दर्शाता है जिसमें धनात्मक ढलान होता है।
विकल्प 3:
- विकल्प 3 में आरेख एक वक्र दिखाता है, जो इलेक्ट्रोड विभव और $ \text{Mg}^{2+} $ के सांद्रण के बीच गैर-रेखीय संबंध को दर्शाता है। हालांकि, दिए गए समीकरण $ E_{Mg^{2+} / Mg} = E_{Mg^{2+} / Mg}^{\circ} + \dfrac{0.059}{2} \log [Mg^{2+}] $ एक रेखीय संबंध को दर्शाता है, न कि वक्र। इसलिए, यह विकल्प गलत है क्योंकि यह एक सीधी रेखा को नहीं दर्शाता है।
विकल्प 4:
- विकल्प 1 में आरेख एक नकारात्मक ढलान दिखाता है, जो इलेक्ट्रोड विभव के $ \text{Mg}^{2+} $ के सांद्रण के बढ़ने के साथ घटने को दर्शाता है। हालांकि, दिए गए समीकरण $ E_{Mg^{2+} / Mg} = E_{Mg^{2+} / Mg}^{\circ} + \dfrac{0.059}{2} \log [Mg^{2+}] $ के अनुसार ढलान धनात्मक होना चाहिए ($ \dfrac{0.059}{2} $), जो इलेक्ट्रोड विभव के $ \text{Mg}^{2+} $ के सांद्रण के बढ़ने के साथ बढ़ने को दर्शाता है।
3. निम्नलिखित में से कौन सा कथन सही है?
(a) $E_{\text {cell }}$ और $\Delta_{r} G$ दोनों कोशिका अभिक्रिया के विस्तार गुण हैं
(b) $E_{\text {cell }}$ और $\Delta_{r} G$ दोनों कोशिका अभिक्रिया के घनत्व गुण हैं
(c) $E_{\text {cell }}$ एक घनत्व गुण है जबकि कोशिका अभिक्रिया के $\Delta_{r} G$ एक विस्तार गुण है
(d) $E_{\text {cell }}$ एक विस्तार गुण है जबकि कोशिका अभिक्रिया के $\Delta_{r} G$ एक घनत्व गुण है
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उत्तर: (c)
स्पष्टीकरण:
$E_{\text {cell }}$ एक घनत्व गुण है क्योंकि इसका मान पदार्थ के द्रव्यमान (कणों की संख्या) पर निर्भर नहीं करता। लेकिन कोशिका अभिक्रिया के $\Delta_{r} G$ एक विस्तार गुण है क्योंकि यह पदार्थ के द्रव्यमान (कणों की संख्या) पर निर्भर करता है।
(a) $E_{\text {cell }}$ और $\Delta_{r} G$ दोनों कोशिका अभिक्रिया के विस्तार गुण हैं: यह गलत है क्योंकि $E_{\text {cell }}$ (कोशिका विभव) एक घनत्व गुण है, जिसका मान पदार्थ की मात्रा या प्रणाली के आकार पर निर्भर नहीं करता। विपरीत, $\Delta_{r} G$ (जिब्स आवश्यकता परिवर्तन) एक विस्तार गुण है, जिसका मान पदार्थ की मात्रा पर निर्भर करता है।
(b) $E_{\text {cell }}$ और $\Delta_{r} G$ दोनों कोशिका अभिक्रिया के घनत्व गुण हैं: यह गलत है क्योंकि जबकि $E_{\text {cell }}$ एक घनत्व गुण है, $\Delta_{r} G$ एक विस्तार गुण है। घनत्व गुण प्रणाली के आकार या पदार्थ की मात्रा पर निर्भर नहीं करते, जबकि विस्तार गुण इन पर निर्भर करते हैं।
(d) $E_{\text {cell }}$ एक विस्तार गुण है जबकि कोशिका अभिक्रिया के $\Delta_{r} G$ एक घनत्व गुण है: यह गलत है क्योंकि $E_{\text {cell }}$ एक घनत्व गुण है, न कि विस्तार गुण। विपरीत, $\Delta_{r} G$ एक विस्तार गुण है, न कि घनत्व गुण।
4. जब कोई धारा कोशिका से गुजर नहीं रही है तो दो इलेक्ट्रोड के विभव के बीच के अंतर को कहते हैं…..
(a) कोशिका विभव
(b) कोशिका वि. वा. बल
(c) विभवांतर
(d) सेल वोल्टेज
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उत्तर: (b)
स्पष्टीकरण:
जब कोई विद्युत धारा सेल के माध्यम से प्रवाहित नहीं होती है, तो दो इलेक्ट्रोडों के इलेक्ट्रोड विभव के बीच अंतर को सेल वैद्युत वाहक बल (emf) कहते हैं।
(a) सेल विभव: यह शब्द अक्सर सेल वैद्युत वाहक बल के साथ बराबर उपयोग किया जाता है, लेकिन यह विद्युत धारा प्रवाहित हो रही होने पर विभवांतर का संदर्भ भी ले सकता है, जो इस स्थिति में नहीं है।
(c) विभवांतर: यह एक सामान्य शब्द है जो दो बिंदुओं के बीच विद्युत विभव के अंतर का संदर्भ लेता है। यह सेल के माध्यम से विद्युत धारा नहीं प्रवाहित होने की विशिष्ट स्थिति का संदर्भ नहीं लेता है।
(d) सेल वोल्टेज: यह शब्द आमतौर पर विद्युत धारा प्रवाहित हो रही होने पर सेल के बीच वोल्टेज का संदर्भ लेता है। यह सेल के माध्यम से विद्युत धारा नहीं प्रवाहित होने की विशिष्ट स्थिति का संदर्भ नहीं लेता है।
5. निम्नलिखित में से कौन सा कथन सेल में एक अक्रिय इलेक्ट्रोड के बारे में गलत है?
(a) यह सेल अभिक्रिया में भाग नहीं लेता
(b) यह ऑक्सीकरण या अपचयन अभिक्रिया के लिए सतह प्रदान करता है
(c) यह इलेक्ट्रॉन के प्रवाह के लिए सतह प्रदान करता है
(d) यह रेडॉक्स अभिक्रिया के लिए सतह प्रदान करता है
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उत्तर: (d)
स्पष्टीकरण:
एक सेल में अक्रिय इलेक्ट्रोड इलेक्ट्रॉन के माध्यम से ऑक्सीकरण या अपचयन अभिक्रिया के लिए सतह प्रदान करता है लेकिन सेल अभिक्रिया में भाग नहीं लेता।
यह रेडॉक्स अभिक्रिया के लिए सतह प्रदान नहीं करता।
अब, सही विकल्पों के बारे में विचार करें:
(a) यह सेल अभिक्रिया में भाग नहीं लेता: यह कथन सही है। एक अक्रिय इलेक्ट्रोड अभिक्रिया में भाग नहीं लेता, बल्कि अभिक्रिया के लिए सतह प्रदान करता है।
(b) यह ऑक्सीकरण या अपचयन अभिक्रिया के लिए सतह प्रदान करता है: यह कथन सही है। एक अक्रिय इलेक्ट्रोड ऑक्सीकरण या अपचयन अभिक्रिया के लिए सतह प्रदान करता है।
(c) यह इलेक्ट्रॉन के प्रवाह के लिए सतह प्रदान करता है: यह कथन सही है। एक अक्रिय इलेक्ट्रोड इलेक्ट्रॉन के प्रवाह के लिए सतह प्रदान करता है, जिससे रेडॉक्स अभिक्रिया उसकी सतह पर हो सकती है।
6. एक विद्युत रासायनिक सेल एक विद्युत अपघटनी सेल के रूप में व्यवहार कर सकता है जब…… ।
(a) $E_{\text {cell }}=0$
(b) $E_{\text {cell }}>E_{\text {ext }}$
(c) $E_{\text {ext }}>E_{\text {cell }}$
(d) $E_{\text {cell }}=E_{\text {ext }}$
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उत्तर: (c)
स्पष्टीकरण:
यदि गैल्वैनिक सेल पर एक बाहरी विपरीत विभव लगाया जाता है और अपघटन क्रिया जारी रहती है तक विपरीत विभव का मान $1.1 V$ तक पहुँच जाता है। इस स्थिति में सेल में कोई धारा प्रवाहित नहीं होती है और यदि बाहरी विभव में और वृद्धि होती है तो अपघटन क्रिया विपरीत दिशा में शुरू हो जाती है। इसलिए, यह एक विद्युत अपघटनी सेल के रूप में कार्य करता है।
(a) $ E_{\text{cell}} = 0 $ : जब सेल विभव शून्य होता है, तो यह अर्थ है कि सेल संतुलन में होता है और कोई शुद्ध प्रतिक्रिया नहीं होती। यह सेल को विद्युत अपघटनी सेल के रूप में व्यवहार करने के लिए कारण नहीं बनता है, क्योंकि कोई भी दिशा में प्रतिक्रिया के लिए चालक बल नहीं होता।
(b) $ E_{\text{cell}} > E_{\text{ext}} $: इस स्थिति में, सेल विभव बाहरी विभव से अधिक होता है, जिसका अर्थ है कि गैल्वैनिक सेल सामान्य रूप से कार्य करता रहेगा और प्राकृतिक प्रतिक्रिया को आगे बढ़ाएगा। यह विद्युत अपघटनी सेल के रूप में व्यवहार नहीं करेगा क्योंकि बाहरी विभव अप्रतिक्रिया को उलट नहीं कर सकता है।
(d) $ E_{\text{cell}} = E_{\text{ext}} $: जब सेल विभव बाहरी विभव के बराबर होता है, तो प्रणाली संतुलन की स्थिति में होती है जहाँ कोई शुद्ध धारा प्रवाहित नहीं होती। यह सेल को विद्युत अपघटनी सेल के रूप में व्यवहार करने के लिए कारण नहीं बनता है, क्योंकि कोई बाहरी बल प्रतिक्रिया के विपरीत दिशा में कार्य कर रहा होता है।
7. विद्युत अपघट्य के विलयनों के बारे में कौन सा कथन सही नहीं है?
(a) विलयन की चालकता आयनों के आकार पर निर्भर करती है
(b) चालकता विलयन के श्यानता पर निर्भर करती है
(c) चालकता विलयन में उपस्थित आयनों के संलयन पर निर्भर नहीं करती है
(d) विलयन की चालकता तापमान के साथ बढ़ती जाती है
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उत्तर: (c)
स्पष्टीकरण:
विद्युत चालकता वाले विलयन के समाधान के बारे में जानकारी है और विलयन की चालकता निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करती है:
(i) आयन के आकार: आयन के आकार बढ़ने के साथ, आयन की गति कम हो जाती है और चालकता कम हो जाती है।
(ii) विलयन के श्यानता: श्यानता बढ़ने के साथ विलयन की चालकता कम हो जाती है।
(iii) आयन के संलयन: एक विद्युत अपघट्य के आयन के संलयन बढ़ने के साथ विलयन की विद्युत चालकता कम हो जाती है।
(iv) माध्यम के तापमान: माध्यम के तापमान बढ़ने के साथ विलयन की चाजलकता बढ़ जाती है।
अब, सही विकल्पों को ध्यान में लें:
(a) विलयन की चालकता आयन के आकार पर निर्भर करती है: यह कथन सही है क्योंकि आयन के आकार बढ़ने के साथ उनकी गति कम हो जाती है, जिसके कारण चालकता कम हो जाती है।
(b) चालकता विलयन की श्यानता पर निर्भर करती है: यह कथन सही है क्योंकि श्यानता बढ़ने के साथ आयन की गति कम हो जाती है, जिसके कारण विलयन की चालकता कम हो जाती है।
(d) विलयन की चालकता तापमान के बढ़ने के साथ बढ़ती है: यह कथन सही है क्योंकि तापमान बढ़ने के साथ आयन की गति बढ़ जाती है, जिसके कारण विलयन की चालकता बढ़ जाती है।
8. नीचे दिए गए डेटा के आधार पर सबसे मजबूत अपचायक एजेंट को ज्ञात करें।
$ E^{\ominus}{Cr_2 O_7^{2-} / Cr^{3+}}=1.33 V ; \quad E^{\ominus}{Cl_2 / Cl^{-}}=1.36 V $
$ E^{\ominus}{MnO_4^{-} / Mn^{2+}}=1.51 V ; \quad E^{\ominus}{Cr^{3+} / Cr}=-0.74 V $
(a) $Cl^{-}$
(b) $Cr$
(c) $Cr^{3+}$
(d) $Mn^{2+}$
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उत्तर: (b)
स्पष्टीकरण:
सबसे मजबूत अपचायक एजेंट वह होता है जो सबसे आसानी से ऑक्सीकृत होता है, अर्थात जिसकी उच्चतम ऑक्सीकरण विभव होता है।
यहाँ, दिए गए चार विकल्पों में क्रोमियम के मानक अपचायक विभव का सबसे उच्च नकारात्मक मान है, अर्थात $ \mathrm{Cr} / \mathrm{Cr}^{3+}$ के उच्चतम ऑक्सीकरण विभव है, अर्थात (+0.74) है, इसलिए यह सबसे आसानी से ऑक्सीकृत होता है और इसलिए यह सबसे मजबूत अपचायक एजेंट है।
(a) $Cl^-$: क्लोराइड आयन ($Cl^-$) के $ Cl_2$/$Cl^-$ युग्म के लिए मानक अपचायक विभव 1.36 V है, जो एक धनात्मक मान है। यह इंगित करता है कि $Cl^-$ इलेक्ट्रॉन लेने और अपचायित होने के लिए अधिक संभावना है बजाय इलेक्ट्रॉन खोने और अपचायक एजेंट के रूप में कार्य करने के। इसलिए, यह सबसे मजबूत अपचायक नहीं है।
(c) $ Cr^{3+} $: $ Cr^{3+} /Cr $ युग्म के लिए मानक अपचायक विभव -0.74 V है। यह एक नकारात्मक मान है, जो इंगित करता है कि $ Cr^{3+} $ एक अपचायक एजेंट के रूप में कार्य कर सकता है, लेकिन इसका मान $ Cr $ के लिए अपचायक विभव (जो $ Cr^{3+} /Cr $ के लिए -0.74 V है) के बराबर नहीं है। इसलिए, $ Cr^{3+} $ की तुलना में $ Cr $ के संबंध में यह सबसे मजबूत अपचायक नहीं है।
(d) $ Mn^{2+} $: $ MnO_4^-$/$ Mn^{2+} $ युग्म के लिए मानक अपचायक विभव 1.51 V है, जो एक धनात्मक मान है। यह इंगित करता है कि $ Mn^{2+} $ इलेक्ट्रॉन लेने और अपचायित होने के लिए अधिक संभावना है बजाय इलेक्ट्रॉन खोने और अपचायक एजेंट के रूप में कार्य करने के। इसलिए, यह सबसे मजबूत अपचायक नहीं है।
9. प्रश्न 8 में दिए गए डेटा का उपयोग करके निम्नलिखित में से कौन सबसे मजबूत ऑक्सीकारक है?
(a) $Cl^{-}$
(b) $Mn^{2+}$
(c) $MnO_4^{-}$
(d) $Cr^{3+}$
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उत्तर: (c)
स्पष्टीकरण:
मेटल आयन के मानक अपचायक विभव के धनात्मक मान जितना अधिक होगा, उसकी ऑक्सीकारक क्षमता उतनी ही अधिक होगी।
क्योंकि, $E_{MnO_4^{\circ} / Mn^{2+}}$ का मान 1.51 V है, इसलिए यह सबसे मजबूत ऑक्सीकारक है।
(a) $Cl^{-}$: $Cl_2/Cl^{-}$ के मानक अपचायक विभव $MnO_4^{-}/Mn^{2+}$ के मान के बराबर नहीं है, जिससे यह इंगित करता है कि $Cl^{-}$ $MnO_4^{-}$ की तुलना में कम ऑक्सीकारक है।
(b) $Mn^{2+}$: $Mn^{2+}/Mn$ के मानक अपचायक विभव $MnO_4^{-}/Mn^{2+}$ के मान के बराबर नहीं है, जिससे यह इंगित करता है कि $Mn^{2+}$ $MnO_4^{-}$ की तुलना में कम ऑक्सीकारक है।
(d) $Cr^{3+}$: $Cr^{3+}/Cr$ के मानक अपचायक विभव $MnO_4^{-}/Mn^{2+}$ के मान के बराबर नहीं है, जिससे यह इंगित करता है कि $Cr^{3+}$ $MnO_4^{-}$ की तुलना में कम ऑक्सीकारक है।
10. Q.8 में दिए गए डेटा का उपयोग करते हुए उस विकल्प का पता लगाएं जहां अपचायक शक्ति के क्रम के लिए क्रम सही है।
(a) $Cr^{3+}<Cl^{-}<Mn^{2+}<Cr$
(b) $Mn^{2+}<Cl^{-}<Cr^{3+}<Cr$
(c) $Cr^{3+}<Cl^{-}<Cr_2 O_7^{2-}<MnO_4^{-}$
(d) $Mn^{2+}<Cr^{3+}<Cl^{-}<Cr$
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Answer: (b)
Explanation:
| विशिष्टता (आयन) | SRP मान |
|---|---|
| $Mn^{2+}$ | $1.51 V$ |
| $Cl^{-}$ | $1.36 V$ |
| $Cr^{3+}$ | $1.33 V$ |
| $Cr$ | $-0.74 V$ |
ऊपर से नीचे जाते हुए SRP मान धनात्मक मान से नकारात्मक मान तक घटता जाता है, जो अपचायक क्षमता को बढ़ाएगा। इसलिए, सही विकल्प (b) है।
(a): $Cr^{3+}<Cl^{-}<Mn^{2+}<Cr$
गलत है क्योंकि $Mn^{2+}$ का SRP मान (1.51 V) $Cl^{-}$ (1.36 V) से अधिक है, इसलिए $Mn^{2+}$ के अपचायक शक्ति के क्रम में $Cl^{-}$ के पहले आना चाहिए।
(c): $Cr^{3+}<Cl^{-}<Cr_2 O_7^{2-}<MnO_4^{-}$
गलत है क्योंकि $Cr_2 O_7^{2-}$ और $MnO_4^{-}$ के लिए SRP मान तालिका में शामिल नहीं है, जिसके कारण इनके $Cr^{3+}$ और $Cl^{-}$ के संबंध में सही क्रम निर्धारित नहीं किया जा सकता है।
(d): $Mn^{2+}<Cr^{3+}<Cl^{-}<Cr$
गलत है क्योंकि $Mn^{2+}$ का SRP मान (1.51 V) $Cr^{3+}$ (1.33 V) से अधिक है, इसलिए $Mn^{2+}$ के अपचायक शक्ति के क्रम में $Cr^{3+}$ के बाद आना चाहिए।
11. Q. 8 में दिए गए डेटा का उपयोग करते हुए अपचयित रूप में सबसे स्थायी आयन का पता लगाएं।
(a) $Cl^{-}$
(b) $Cr^{3+}$
(c) $Cr$
(d) $Mn^{2+}$
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Answer: (d)
Explanation:
$E_{MnO_4^{\circ} / Mn^{2+}}$ का मान + ve है जो $1.51 V$ है जो दिए गए चार विकल्पों में सबसे अधिक है। इसलिए, $Mn^{2+}$ अपचयित रूप में सबसे स्थायी आयन है।
(a) $Cl^{-}$: $Cl_2/Cl^{-}$ के लिए मानक अपचयन विभव +1.36 V है, जो $MnO_4^-/Mn^{2+}$ के +1.51 V से कम है। इसलिए, $Cl^{-}$ के अपचयित रूप में $Mn^{2+}$ की तुलना में कम स्थायी है।
(b) $Cr^{3+}$: $Cr_2O_7^{2-}/Cr^{3+}$ के लिए मानक अपचयन विभव +1.33 V है, जो $MnO_4^-/Mn^{2+}$ के +1.51 V से भी कम है। इसलिए, $Cr^{3+}$ के अपचयित रूप में $Mn^{2+}$ की तुलना में कम स्थायी है।
(c) $Cr$: $Cr^{3+}/Cr$ के मानक अपचयन विभव के लिए -0.74 V है, जो $MnO_4^-/Mn^{2+}$ के +1.51 V के मुकाबले काफी कम है। इससे $Cr$ के अपचयित रूप में अपेक्षाकृत $Mn^{2+}$ की तुलना में कम स्थायी होता है।
12. $Q .8$ के डेटा का उपयोग करके सबसे स्थायी ऑक्सीकृत वस्तु को ज्ञात कीजिए।
(a) $Cr^{3+}$
(b) $MnO_4^{-}$
(c) $Cr_2 O_7^{2-}$
(d) $Mn^{2+}$
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Answer: (a)
Explanation:
$E_{Cr^{3+} / Cr}^{\circ}$ दिए गए चार विकल्पों में सबसे नकारात्मक मान है जो -0.74 के बराबर है। $So, Cr^{3+}$ सबसे स्थायी ऑक्सीकृत वस्तु है।
(b) $MnO_4^{-}$: $E_{MnO_4^{-} / Mn^{2+}}^{\circ}$ का मान बहुत धनात्मक है, जो इस बात को दर्शाता है कि $MnO_4^{-}$ एक मजबूत ऑक्सीकारक है और एक स्थायी ऑक्सीकृत वस्तु नहीं है।
(c) $Cr_2O_7^{2-}$: $E_{Cr_2O_7^{2-} / Cr^{3+}}^{\circ}$ का मान भी धनात्मक है, जो इस बात को दर्शाता है कि $Cr_2O_7^{2-}$ एक मजबूत ऑक्सीकारक है और एक स्थायी ऑक्सीकृत वस्तु नहीं है।
(d) $Mn^{2+}$: $E_{Mn^{2+} / Mn}^{\circ}$ का मान $E_{Cr^{3+} / Cr}^{\circ}$ के मुकाबले कम नकारात्मक है, जो इस बात को दर्शाता है कि $Mn^{2+}$ के रूप में ऑक्सीकृत वस्तु के रूप में $Cr^{3+}$ की तुलना में कम स्थायी है।
16. $ \Lambda_{m(NH_4 OH)}^{\circ}$ बराबर है…… .
(a) $\Lambda_{m(NH_4 OH)}^{\circ}+\Lambda_{m(NH_4 Cl)}^{\circ}-\Lambda_{(HCl)}^{\circ}$
(b) $\Lambda_{m(NH_4 Cl)}^{\circ}+\Lambda_{m(NaOH)}^{\circ}-\Lambda_{(NaCl)}^{\circ}$
(c) $\Lambda_{m(NH_4 Cl)}^{\circ}+\Lambda_{m(NaCl)}^{\circ}-\Lambda_{(NaOH)}^{\circ}$
(d) $\Lambda_{m(NaOH)}^{\circ}+\Lambda_{m(NaCl)}^{\circ}-\Lambda_{(NH_4 Cl)}^{\circ}$
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उत्तर: (b)
स्पष्टीकरण:
$ \Lambda_{m(NH_4 Cl)}^{\circ} = \Lambda_{m(NH_4^{+})}^{\circ} + \Lambda_{m(Cl^{-})}^{\circ} $
$ \Lambda_{m(NaOH)}^{\circ} = \Lambda_{m(Na^{+})}^{\circ} + \Lambda_{m(OH^{-})}^{\circ} $
$ \Lambda_{m(NaCl)}^{\circ} = \Lambda_{m(Na^{+})}^{\circ} + \Lambda_{m(Cl^{-})}^{-} $
$ \Lambda_{m(NH_4 Cl)}^{\circ} + \Lambda_{m(NaOH)}^{\circ}-\Lambda_{m(NaCl)}^{\circ} = \Lambda_{m(NH_4 OH)}^{\circ} $
अतः, विकल्प (b) सही विकल्प है।
(अ) यह विकल्प गलत है क्योंकि इसमें समीकरण के दोनों ओर $\Lambda_{m(NH_4 OH)}^{\circ}$ को गलत रूप से शामिल किया गया है, जो गणितीय रूप से वैध नहीं है। सही तरीका अलग-अलग आयनों के मोलर चालकताओं को संयोजित करके $\Lambda_{m(NH_4 OH)}^{\circ}$ के निर्माण करना होता है, न कि इसे अपने अपने रूप में शामिल करना।
(स) यह विकल्प गलत है क्योंकि इसमें $\Lambda_{m(NH_4 Cl)}^{\circ}$, $\Lambda_{m(NaCl)}^{\circ}$ के मोलर चालकताओं को गलत रूप से संयोजित किया गया है और $\Lambda_{m(NaOH)}^{\circ}$ को घटाया गया है। इस संयोजन से $NH_4OH$ में उपस्थित आयनों को सही रूप से गणना नहीं की गई है। विशेष रूप से, इसमें $NH_4^+$ और $OH^-$ आयनों के योगदान को सही रूप से संतुलित नहीं किया गया है।
(द) यह विकल्प गलत है क्योंकि इसमें $\Lambda_{m(NaOH)}^{\circ}$, $\Lambda_{m(NaCl)}^{\circ}$ के मोलर चालकताओं को गलत रूप से संयोजित किया गया है और $\Lambda_{m(NH_4 Cl)}^{\circ}$ को घटाया गया है। इस संयोजन से $NH_4OH$ में उपस्थित आयनों को सही रूप से गणना नहीं की गई है। विशेष रूप से, इसमें $NH_4^+$ और $OH^-$ आयनों के योगदान को सही रूप से संतुलित नहीं किया गया है।
17. जलीय सोडियम क्लोराइड विलयन के विद्युत अपघटन में एनोड पर कौन सा अर्ध-सेल अभिक्रिया होती है?
(अ) $Na^{+}(aq)+e^{-} \longrightarrow Na(s) ; E_{\text {cell }}^{\ominus}=-2.71 V$
(ब) $2 H_2 O(l) \longrightarrow O_2(g)+4 H^{+}(aq)+4 e^{-} ; E_{\text {cell }}^{\ominus} = -1.23 V$
(स) $H^{+}(aq)+e^{-} \longrightarrow \dfrac{1}{2} H_2(g)$ ; $E_{\text {cell }}^{\ominus} =0.00 V$
(द) $Cl^{-}(aq) \longrightarrow \dfrac{1}{2} Cl_2(g)+e^{-} ; E_{\text {cell }}^{\ominus} =1.36 V$
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उत्तर: (ब)
स्पष्टीकरण:
जलीय $NaCl$ के विद्युत अपघटन में एनोड पर ऑक्सीकरण अभिक्रिया होती है जैसे कि नीचे दिया गया है
$ Cl^{-}(aq) \longrightarrow \dfrac{1}{2} Cl_2(g)+e^{-} \quad ; \quad E_{\text {cell }}^{\ominus}=1.36 V $
$ 2 H_2 O(l) \longrightarrow O_2(g)+4 H^{+}(aq)+4 e^{-} \quad ; \quad E_{\text {cell }}^{\ominus}=1.23 V $
लेकिन कम $E_{\text {cell }}^{\ominus}$ मान के कारण पानी के ऑक्सीकरण को $Cl^{-}(a q)$ के बजाय प्राथमिकता दी जानी चाहिए।
हालांकि, वास्तविक अभिक्रिया जो $NaCl$ के सांद्रित विलयन में होती है, (d) है और नहीं (b), अर्थात $Cl_2$ उत्पादित होता है और नहीं $O_2$।
इस अप्रत्याशित परिणाम की व्याख्या ‘ओवरवोल्टेज’ के अवधारणा पर आधारित है, अर्थात पानी के ऑक्सीकरण $O_2$ बनाने के लिए बड़ी वोल्टेज की आवश्यकता होती है (क्योंकि यह एक आंतरिक रूप से धीमी प्रक्रिया है) जबकि $Cl^{-}$ आयनों के ऑक्सीकरण $Cl_2$ बनाने के लिए आवश्यक वोल्टेज कम होती है। इसलिए, सही विकल्प (d) है और नहीं (b)।
(a) $Na^{+}(aq)+e^{-} \longrightarrow Na(s) ; E_{\text {cell }}^{\ominus}=-2.71 V$: यह अभिक्रिया सोडियम आयनों के रूपांतरण सोडियम धातु में होता है, जो कैथोड पर होता है, न कि एनोड पर। एनोड वह स्थान होता है जहां ऑक्सीकरण होता है।
(b) $2 H_2 O(l) \longrightarrow O_2(g)+4 H^{+}(aq)+4 e^{-} ; E_{\text {cell }}^{\ominus}=-1.23 V$: यह एक ऑक्सीकरण अभिक्रिया है जो एनोड पर हो सकती है, लेकिन सांद्रित $NaCl$ विलयन के मामले में, $Cl^{-}$ आयनों के ऑक्सीकरण $Cl_2$ गैस बनाना ओवरवोल्टेज प्रभाव के कारण प्राथमिकता दी जाती है। पानी के ऑक्सीकरण आंतरिक रूप से धीमी प्रक्रिया है और उच्च वोल्टेज की आवश्यकता होती है।
(c) $H^{+}(aq)+e^{-} \longrightarrow \dfrac{1}{2} H_2(g)$; $E_{\text {cell }}^{\ominus}=0.00 V$: यह अभिक्रिया हाइड्रोजन आयनों के रूपांतरण हाइड्रोजन गैस में होता है, जो कैथोड पर होता है, न कि एनोड पर। एनोड वह स्थान होता है जहां ऑक्सीकरण होता है।
बहुविकल्पीय प्रश्न (एक से अधिक विकल्प)
18. $Cu^{2+} / Cu$ के मानक इलेक्ट्रोड विभव के धनात्मक मान का अर्थ है कि……
(a) इस रेडॉक्स युग्म के रूपांतरक बल के लिए $H^{+} / H_2$ युग्म की तुलना में अधिक होता है
(b) इस रेडॉक्स युग्म के ऑक्सीकरक बल के लिए $H^{+} / H_2$ युग्म की तुलना में अधिक होता है
(c) $Cu$ अम्ल से $H_2$ को विस्थापित कर सकता है
(d) $Cu$ अम्ल से $H_2$ को विस्थापित नहीं कर सकता है
उत्तर दिखाएं
उत्तर: (b, d)
व्याख्या:
कम वैल्यू वाले रेडॉक्स युग्म के लिए अधिक रूपांतरक बल होता है।
$ Cu^{2+}+2 e^{-} \longrightarrow Cu \quad ; \quad E^{\circ}=0.34 V $
$ 2 H^{+}+2 e^{-} \longrightarrow H_2 \quad ; \quad E^{\circ}=0.00 V $
सामान्यतः, $2 H^{+} / H_2$ के विस्थापन युग्म के तुलना में $Cu^{2+} / Cu$ रेडॉक्स युग्म के अपचायक विभव (SRP) कम होता है। इसलिए,
(i) यह रेडॉक्स युग्म $H^{+} / H_2$ के विस्थापन युग्म की तुलना में एक शक्तिशाली ऑक्सीकारक है।
(ii) $Cu$ अम्ल से $H_2$ को विस्थापित नहीं कर सकता।
इसलिए, (b) और (d) सही हैं।
(a) यह रेडॉक्स युग्म $H^{+} / H_2$ के विस्थापन युग्म की तुलना में एक शक्तिशाली अपचायक है: यह गलत है क्योंकि उच्च मानक विभव ($E^{\circ}$) एक शक्तिशाली ऑक्सीकारक को दर्शाता है, न कि एक शक्तिशाली अपचायक। क्योंकि $Cu^{2+} / Cu$ के विभव के मान $H^{+} / H_2$ के विभव के मान से अधिक होता है, इसलिए $Cu^{2+} / Cu$ एक शक्तिशाली ऑक्सीकारक है, न कि एक शक्तिशाली अपचायक।
(c) $Cu$ अम्ल से $H_2$ को विस्थापित कर सकता है: यह गलत है क्योंकि $Cu$ अम्ल से $H_2$ को विस्थापित करने के लिए $Cu$ को $H^{+} / H_2$ के विस्थापन युग्म की तुलना में एक शक्तिशाली अपचायक होना चाहिए। हालांकि, क्योंकि $Cu^{2+} / Cu$ के विभव के मान $H^{+} / H_2$ के विभव के मान से अधिक होता है, इसलिए $Cu$ $H^{+} / H_2$ के विस्थापन युग्म की तुलना में एक कम शक्तिशाली अपचायक है। इसलिए, $Cu$ अम्ल से $H_2$ को विस्थापित नहीं कर सकता।
19. कुछ आंशिक सेल अभिक्रियाओं के लिए $E_{\text {cell }}^{\ominus}$ नीचे दिया गया है। इन आधार पर सही उत्तर चुनें।
(a) $H^{+}(aq)+e^{-} \longrightarrow \dfrac{1}{2} H_2(g) \quad ; \quad \quad E_{\text {cell }}^{\ominus}=0.00 V$
(b) $2 H_2 O(l) \longrightarrow O_2(g)+4 H^{+}(aq)+4 e^{-} \quad ; \quad E_{\text {cell }}^{\ominus}=1.23 V$
(c) $2 SO_4^{2-}(aq) \longrightarrow S_2 O_8^{2-}(aq)+2 e^{-} \quad ; \quad E_{\text {cell }}^{\ominus} =1.96 V$
(i) तनु सल्फरिक अम्ल के घोल में, एनोड पर हाइड्रोजन का अपचयन होता है
(ii) सांद्र सल्फरिक अम्ल के घोल में, एनोड पर पानी का ऑक्सीकरण होता है
(iii) तनु सल्फरिक अम्ल के घोल में, एनोड पर पानी का ऑक्सीकरण होता है
(iv) तनु सल्फरिक अम्ल के घोल में, एनोड पर $SO_4^{2-}$ आयन टेट्राथियोनेट आयन में ऑक्सीकृत होता है।
उत्तर दिखाएं
उत्तर: (a, c)
स्पष्टीकरण:
तनु सल्फरिक अम्ल के विद्युत अपघटन के दौरान ऊपर दिए गए तीन अभिक्रियाएं होती हैं, जिनमें से प्रत्येक एक विशिष्ट ऑक्सीकरण अर्ध-सेल अभिक्रिया या अपचयन अर्ध-सेल अभिक्रिया को दर्शाती है।
ऑक्सीकरण अर्ध सेल अभिक्रियाएं एनोड पर निम्नलिखित हैं
$ 2 SO_4^{2-}(aq) \longrightarrow S_2 O_8^{2-}+2 e^{-} E_{\text {cell }}^{\ominus}=1.96 V $
$ 2 H_2 O^{+}(l) \longrightarrow O_2(g)+4 H^{+}(aq)+4 e^{-} ; E_{\text {cell }}^{\ominus}=1.23 V $
$ E_{\text {cell }}^{\ominus} $ के कम मान वाली अभिक्रिया तेजी से ऑक्सीकरण करेगी।
इसलिए, पानी के ऑक्सीकरण के अधिक प्राथमिकता दी जाती है और अपचयन अर्ध सेल अभिक्रिया कैथोड पर होती है
$ H^{+}(aq)+e^{-} \longrightarrow \underset{\text{कैथोड पर}}{\dfrac{1}{2} H_2(g)} $
इसलिए, विकल्प (a) और (b) सही हैं।
(b): सांद्र अमोनियम सल्फेट विलयन में, सल्फेट आयनों ($SO_4^{2-}$) के परॉक्सोडीसल्फेट ($S_2O_8^{2-}$) में ऑक्सीकरण के लिए इसकी उच्च मानक इलेक्ट्रोड विभव ($E_{\text {cell }}^{\ominus} = 1.96 , \text{V}$) पानी के ऑक्सीकरण ($E_{\text {cell }}^{\ominus} = 1.23 , \text{V}$) की तुलना में अधिक अनुकूल है। इसलिए, सल्फेट आयन एनोड पर ऑक्सीकृत होंगे जबकि पानी नहीं।
(d): तनु अमोनियम सल्फेट विलयन में, पानी के ऑक्सीकरण ऑक्सीजन गैस ($O_2$) में अधिक अनुकूल है क्योंकि इसकी मानक इलेक्ट्रोड विभव ($E_{\text {cell }}^{\ominus} = 1.23 , \text{V}$) सल्फेट आयनों के परॉक्सोडीसल्फेट में ऑक्सीकरण ($E_{\text {cell }}^{\ominus} = 1.96 , \text{V}$) की तुलना में कम है। इसलिए, पानी एनोड पर ऑक्सीकृत होंगे जबकि सल्फेट आयनों के टेट्राथियोनेट आयनों में ऑक्सीकरण नहीं होगा।
20. $ E_{\text {cell }}^{\ominus} =1.1 V$ या डेनियल सेल। निम्नलिखित में से कौन से व्यंजक सेल के साम्य अवस्था का सही वर्णन करते हैं?
(a) $1.1=K_{C}$
(b) $\dfrac{2.303 R T}{2 F} \log K_{c}=1.1$
(c) $\log K_{c}=\dfrac{2.2}{0.059}$
(d) $\log K_{c}=1.1$
उत्तर दिखाएं
उत्तर: (b, c)
स्पष्टीकरण:
साम्य अवस्था पर
$ \Delta G =-R T \log K $
$ -n F E^{\circ} =-RT ~2.303 \log K_{c} $
$E^{\circ} =\dfrac{+RT~ 2.303 \log K_{c}}{+2 F} \quad(n=2 \text { डेनियल सेल के लिए }) $
$\because$ साम्य अवस्था पर $E^{\circ}=1.1$
$ \therefore \quad \dfrac{2.303 R T}{2 F} \log K_{c}=1.1 $
$ \log K_{c}=\dfrac{2.2}{0.059} \quad \text{[on solving]} $
अतः, विकल्प (b) और (c) सही विकल्प हैं।
(a) गलत है क्योंकि 1.1 मानक सैल विभव $ E_{\text {cell }}^{\ominus} $ है और नहीं साम्य स्थिरांक $ (K_c) $ है। साम्य स्थिरांक एक विमाहीन राशि है और वो वोल्टेज के साथ बराबर नहीं किया जा सकता।
(d) गलत है क्योंकि $ \log K_c $ मानक सैल विभव $ E_{\text {cell }}^{\ominus} $ के बराबर नहीं है। सही संबंध अनुपाती रूप से साम्य स्थिरांक के लघुगणक के साथ मानक सैल विभव के संबंध में है, जैसा कि सही व्यंजक (b) और (c) में दिखाया गया है।
21. विद्युत चालकता विलयन के घटक पर निर्भर करती है
(a) विद्युत अपघट्य की प्रकृति
(b) विद्युत अपघट्य की सांद्रता
(c) AC स्रोत की शक्ति
(d) इलेक्ट्रोड के बीच दूरी
उत्तर दिखाएं
उत्तर: (a, b)
स्पष्टीकरण:
विद्युत अपघट्य विलयन की चालकता विलयन में गतिशील आयनों की उपस्थिति के कारण होती है। इस प्रकार की चालकता को आयनिक चालकता के रूप में जाना जाता है।
इस प्रकार के विलयन की चालकता निम्नलिखित पर निर्भर करती है:
(i) उस विद्युत अपघट्य की प्रकृति जो डाला गया है
(ii) उत्पन्न आयन के आकार और उनके सोल्वेटेशन
(iii) विद्युत अपघट्य की सांद्रता
(iv) विलायक की प्रकृति और इसकी चिपचिपाहट
(v) तापमान
जबकि स्रोत की शक्ति या इलेक्ट्रोड के बीच दूरी विद्युत अपघट्य विलयन की चालकता पर प्रभाव नहीं डालती है।
अतः, विकल्प (a) और (b) सही विकल्प हैं।
(c) AC स्रोत की शक्ति: एसी स्रोत की शक्ति विद्युत अपघट्य विलयन की चालकता पर प्रभाव नहीं डालती क्योंकि चालकता विलयन के अंतर्निहित गुणों पर निर्भर करती है, जैसे कि विद्युत अपघट्य की प्रकृति और इसकी सांद्रता, बाहरी आवेश लगाए गए नहीं।
(d) इलेक्ट्रोड के बीच दूरी: इलेक्ट्रोड के बीच दूरी विद्युत अपघट्य विलयन की चालकता पर प्रभाव नहीं डालती क्योंकि चालकता विलयन के अंतर्निहित गुण है। जबकि इलेक्ट्रोड के बीच दूरी एक विशिष्ट सेटअप में मापी गई प्रतिरोध पर प्रभाव डाल सकती है, लेकिन विलयन की अंतर्निहित चालकता को बदल नहीं सकती।
22. $ \Lambda_m^{\circ} H_2 O$ के बराबर है…….
(a) $\Lambda_{m(HCl)}^{\circ}+\Lambda_{m(NaOH)}^{\circ}-\Lambda_{m(NaCl)}^{\circ}$
(b) $\Lambda_{m(HNO_3)}^{\circ}+\Lambda_{m(NaNO_3)}^{\circ}-\Lambda_{m(NaOH)}^{\circ}$
(c) $\Lambda_{m(HNO_3)}^{\circ}+\Lambda_{m(NaOH)}^{\circ}-\Lambda_{m(NaNO_3)}^{\circ}$
(d) $\Lambda_{m(NH_4 OH)}^{\circ}+\Lambda_{m(HCl)}^{\circ}-\Lambda_{m(NH_4 Cl)}^{\circ}$
उत्तर दिखाएं
उत्तर: (a, c)
स्पष्टीकरण:
(a)
$ \Lambda _{m(HCl)}^{\circ} = \Lambda _{m(H^{+})}^{\circ} + \Lambda _{m(Cl^{-})}^{\circ} $
$ \Lambda _{m(HCl)}^{\circ} = \Lambda _{m(H^{+})}^{\circ} + \Lambda _{m(Cl^{-})}^{\circ} $
$ \Lambda _{m(NaCl)}^{\circ} = \Lambda _{m(Na^{+}) }^{0} + \Lambda _{m(Cl^{-})} $
$ \Lambda _{m\left(\mathrm{HCl}\right)}^{\circ} + \Lambda _{m(\mathrm{NaOH})}^{\circ}-\Lambda _{m(\mathrm{NaCl})}^{\circ} = \Lambda _{m\left(\mathrm{H}^{+}\right)}^{\circ} +\Lambda _{m\left(\mathrm{HO}^{-}\right)}^{\circ}$
$ =\Lambda _{m\left(\mathrm{H}_2 \mathrm{O}\right)} $
(d)
$ \Lambda _{m\left(\mathrm{NH}_4 \mathrm{OH}\right)}^{\circ} = \Lambda _{m\left(\mathrm{NH}_4{ }^{+}\right)}^{\circ} + \Lambda _{m\left(\mathrm{OH}^{-}\right)}^{\circ} $
$ \Lambda _{m(\mathrm{HCl})}^{\circ} = \Lambda _{m\left(\mathrm{H}^{+}\right)}^{\circ} + \Lambda _{m\left(\mathrm{Cl}^{-}\right)}^{\circ} $
$\Lambda _{m\left(\mathrm{NH}_4 \mathrm{Cl}\right)}^{\circ} = \Lambda _{m\left(\mathrm{NH}_4{ }^{+}\right)}^{\circ} + \Lambda _{m\left(\mathrm{Cl}^{-}\right)}^{\circ} \text{-} $
$ \Lambda _{m\left(\mathrm{NH}_4 \mathrm{OH}\right)}^{\circ} + \Lambda _{m(\mathrm{HCl})}^{\circ} - \Lambda _{m\left(\mathrm{NH}_4 \mathrm{Cl}\right)}^{\circ}$
$=\Lambda _{m\left(\mathrm{H}^{+}\right)}^{\circ} +\Lambda _{m\left(\mathrm{OH}^{-}\right)}^{\circ}=\Lambda _{m\left(\mathrm{H}_2 \mathrm{O}\right)}^{\circ} $
$NH_4 OH$ के कम मात्रा बेसिक शक्ति के कारण इस प्रकार का विघटन संभव नहीं है। इस लाइन को ऊपर रखा जाएगा।
(b)
$ \Lambda _{m\left(\mathrm{HNO}_3\right)}^{\circ} =\Lambda _{m\left(\mathrm{H}^{+}\right)}^{\circ}+\Lambda _{m\left(\mathrm{NO}_3^{-}\right)}^{\circ} $
$\Lambda _{m\left(\mathrm{NaNO}_3\right)}^{\circ} =\Lambda _{m\left(\mathrm{Na}^{+}\right)}^{\circ}+\Lambda _{m\left(\mathrm{NO}_3^{-}\right)}^{\circ} $
$\Lambda _{m(\mathrm{NaOH})}^{\circ} =\Lambda _{m\left(\mathrm{Na}^{+}\right)}^{\circ}+\Lambda _{m\left(\mathrm{OH}^{-}\right)}^{\circ} $
$\Lambda _{m\left(\mathrm{HNO}_3\right)}^{\circ} +\Lambda _{m\left(\mathrm{NaNO}_3\right)}^{\circ}-\Lambda _{m(\mathrm{NaOH})}^{\circ} $
$ =\Lambda _{m\left(\mathrm{H}^{+}\right)}^{\circ}+2 \Lambda _{m\left(\mathrm{NO}_3^{-}\right)}^{\circ}-\Lambda _{m\left(\mathrm{OH}^{-}\right)}^{\circ} $
(b) गलत है
(c)
$ \Lambda _{m\left(\mathrm{HNO} _3\right)}^{\circ} =\Lambda _{m\left(\mathrm{H}^{+}\right)}^{\circ}+\Lambda _{m\left(\mathrm{NO} _3^{-}\right)}^{\circ} $
$ \Lambda _{m\left(\mathrm{NaOH}^{\circ}\right)}^{\circ} =\Lambda _{m\left(\mathrm{Na}^{+}\right)}^{\circ}+\Lambda _{m\left(\mathrm{OH}^{-}\right)}^{\circ} $
$ \Lambda _{m\left(\mathrm{NaNO} _3\right)}^{\circ} =\Lambda _{m\left(\mathrm{Na} _{-}^{+}\right)}^{\circ}+\Lambda _{m\left(\mathrm{NO} _3^{-}\right)}^{\circ} $
$ \Lambda _{m\left(\mathrm{HNO} _3\right)}^{\circ} +\Lambda _{m(\mathrm{NaOH})}^{\circ}-\Lambda _{m\left(\mathrm{NaNO} _3\right)}^{\circ} $
$ =\Lambda _{m\left(\mathrm{H}^{+}\right)}^{\circ}+\Lambda _{m\left(\mathrm{OH}^{-}\right)}^{\circ}=\Lambda _{m\left(\mathrm{H} _2 \mathrm{O}\right)}^{\circ} $
इसलिए, विकल्प (a) और (c) सही विकल्प हैं।
(b) गलत है क्योंकि व्यंजक $ \Lambda_{m(HNO_3)}^{\circ} + \Lambda_{m(NaNO_3)}^{\circ} - \Lambda_{m(NaOH)}^{\circ} $ सरलीकृत करने पर $ \Lambda_{m(H^{+})}^{\circ} + 2\Lambda_{m(NO_3^{-})}^{\circ} - \Lambda_{m(OH^{-})}^{\circ}$ प्राप्त होता है, जो $ \Lambda_{m(H_2O)}^{\circ} $ के रूप में नहीं होता। बजाए इसके, इसमें एक अतिरिक्त पद $ \Lambda_{m(NO_3^{-})}^{\circ} $ शामिल होता है।
(d) गलत है क्योंकि $ \Lambda_{m(NH_4OH)}^{\circ} $ के विघटन के लिए कमजोर क्षारकीय प्रबलता के कारण यह अमान्य है। व्यंजक $ \Lambda_{m(NH_4OH)}^{\circ} + \Lambda_{m(HCl)}^{\circ} - \Lambda_{m(NH_4Cl)}^{\circ} $ स理论上 सरलीकृत करने पर $ \Lambda_{m(H^{+})}^{\circ} + \Lambda_{m(OH^{-})}^{\circ} $ प्राप्त होता है, लेकिन $ NH_4OH $ की कमजोर क्षारकीय प्रबलता के कारण इस विघटन को अमान्य माना जाता है।
23. $CuSO_4$ के जलीय विलयन के विद्युत अपघटन के दौरान प्लैटिनम इलेक्ट्रोड का उपयोग करते हुए क्या होगा?
(a) कैथोड पर कॉपर का उपास्थि जमा होगा
(b) एनोड पर कॉपर का उपास्थि जमा होगा
(c) एनोड पर ऑक्सीजन गैस उत्सर्जित होगी
(d) एनोड पर कॉपर का घोलन होगा
उत्तर दिखाएं
उत्तर: (a, c)
स्पष्टीकरण:
$CuSO_4$ के जलीय विलयन के विद्युत अपघटन के लिए।
$ CuSO_4(aq) \longrightarrow Cu^{2+}+SO_4^{2-} $
$H_2 O \longrightarrow 2 H^{+}+O^{2-} $
$ \text{एनोड पर} \quad 2 O^{2-} \longrightarrow O_2+2 e^{-} $
$ \text{कैथोड पर} \quad Cu^{2+}+2 e^{-} \longrightarrow Cu(s) $
(b) एनोड पर कॉपर का उपास्थि जमा होगा: यह गलत है क्योंकि, $CuSO_4$ के जलीय विलयन के विद्युत अपघटन में प्लैटिनम इलेक्ट्रोड का उपयोग करते हुए, एनोड पर पानी के ऑक्सीकरण से ऑक्सीजन गैस उत्पन्न होती है, न कि कॉपर का उपास्थि जमा होता है। कॉपर का उपास्थि जमा कैथोड पर होता है।
(d) एनोड पर कॉपर का घोलन होगा: यह गलत है क्योंकि इस सेटअप में एनोड पर पानी के ऑक्सीकरण से ऑक्सीजन गैस उत्सर्जित होती है। एनोड पर कॉपर का घोलन होगा यदि एनोड खुद कॉपर से बना हो, लेकिन इस मामले में प्लैटिनम इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जा रहा है।
24. $CuSO_4$ के जलीय विलयन के विद्युत अपघटन के दौरान कॉपर इलेक्ट्रोड की उपस्थिति में क्या होगा?
(a) कैथोड पर कॉपर का उपास्थि जमा होगा
(b) एनोड पर कॉपर का घोलन होगा
(c) एनोड पर ऑक्सीजन गैस उत्सर्जित होगी
(d) एनोड पर कॉपर का उपास्थि जमा होगा
उत्तर दिखाएं
उत्तर: (a, b)
स्पष्टीकरण:
$CuSO_4$ के विद्युत अपघटन को कैथोड और एनोड पर होने वाले अर्ध-सेल अभिक्रियाओं के रूप में निरूपित किया जा सकता है:
$\text{कैथोड पर } \quad Cu^{2+} (aq)+2 e^{-} \longrightarrow Cu(s)$
$ \text{एनोड पर } \quad Cu(s) \longrightarrow Cu^{2+} (aq) +2 e^{-}$
यहाँ, कैथोड पर कॉपर का उपास्थि जमा होता है जबकि एनोड पर कॉपर का घोलन होता है।
इसलिए, विकल्प (a) और (b) सही चयन हैं।
(c) एनोड पर ऑक्सीजन गैस उत्सर्जित होगी
इस विकल्प को गलत माना जाता है क्योंकि कॉपर इलेक्ट्रोड की उपस्थिति में, एनोड पर कॉपर घोलन करेगा और $ Cu^{2+} $ आयनों के रूप में विलयन में घुल जाएगा, न कि ऑक्सीजन गैस के उत्सर्जन। एनोड पर कॉपर के घोलन की तुलना में पानी के ऑक्सीकरण से ऑक्सीजन गैस के उत्सर्जन की प्रवृत्ति कम होती है।
(d) तांबा एनोड पर उपचारित होता है
इस विकल्प के असत्य होने का कारण यह है कि एनोड पर तांबा विलयन में वास्तव में $ Cu^{2+} $ आयनों के रूप में घुल जाता है। तांबे का उपचारित होना कैथोड पर होता है, न कि एनोड पर।
25. चालकता $\kappa$, बराबर होती है……
(a) $\dfrac{1}{R} \dfrac{l}{A}$
(b) $\dfrac{G^{*}}{R}$
(c) $\Lambda_{m}$
(d) $\dfrac{l}{A}$
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उत्तर: (a, b)
स्पष्टीकरण:
हम जानते हैं कि, चालकता प्रतिरोध के व्युत्क्रम होती है और चालकता एक पदार्थ के $1 cm^{3}$ की चालकता होती है।
इसके अतिरिक्त, चालकता प्रतिरोधकता के व्युत्क्रम होती है।
$ \kappa =\dfrac{1}{\rho} $
$ R =\rho \dfrac{l}{A} $
$ \rho =\dfrac{R \cdot A}{l} $
$ \Rightarrow \kappa=\dfrac{1}{(\dfrac{R \cdot A}{l})} $
$ \kappa \dfrac{1}{R} \cdot \dfrac{l}{A} = \dfrac{1}{R} \times G^* = \dfrac{G^*}{R} $
अतः, विकल्प (a) और (b) सही विकल्प हैं।
(c) $\Lambda_{m}$ गलत है क्योंकि $\Lambda_{m}$ मोलर चालकता को दर्शाता है, जो चालकता $\kappa$ से भिन्न होती है। मोलर चालकता विद्युत अपघट्य विलयन की चालकता को अपघट्य के मोलर सांद्रता से विभाजित करके परिभाषित की जाती है, जबकि चालकता $\kappa$ एक पदार्थ के विद्युत धारा के चालकता क्षमता को मापती है।
(d) $\dfrac{l}{A}$ गलत है क्योंकि यह एक पदार्थ के लंबाई और क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रफल के अनुपात को दर्शाता है, जो पदार्थ के ज्यामितीय विशेषता से संबंधित होता है, न कि इसकी चालकता के अंतर्निहित गुण। चालकता $\kappa$ एक पदार्थ की गुणवत्ता होती है और यह अनुपात $\dfrac{l}{A}$ से व्यक्त नहीं की जाती है।
26. आयनिक विलयन की मोलर चालकता निर्भर करती है…… .
(a) तापमान
(b) इलेक्ट्रोड के बीच दूरी
(c) विलयन में विद्युत अपघट्य के सांद्रता
(d) इलेक्ट्रोड के सतह क्षेत्रफल
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उत्तर: (a, c)
स्पष्टीकरण:
मोलर चालकता विलयन में एक मोल अपघट्य द्वारा प्रदान किए गए आयनों के कारण चालकता होती है। आयनिक विलयन की मोलर चालकता निर्भर करती है
तापमान विद्युत विलयन की मोलर चालकता तापमान में वृद्धि के साथ बढ़ती है।
विलयन में विद्युत अपघट्य की सांद्रता विद्युत अपघट्य की सांद्रता बढ़ने पर मोलर चालकता घटती है।
$ \therefore \lambda=\dfrac{\kappa}{c} $
(b) इलेक्ट्रोड के बीच की दूरी: इलेक्ट्रोड के बीच की दूरी विलयन के समग्र प्रतिरोध को प्रभावित करती है लेकिन मोलर चालकता को व्युत्पन्न गुणधर्म के रूप में नहीं प्रभावित करती है, जो विद्युत अपघट्य विलयन का एक आंतरिक गुण है।
(d) इलेक्ट्रोड का सतह क्षेत्रफल: इलेक्ट्रोड का सतह क्षेत्रफल व्यावहारिक स्थापन में धारा और मापी गई चालकता को प्रभावित कर सकता है, लेकिन विलयन की आंतरिक मोलर चालकता को बदल नहीं सकता है।
27. दिए गए सेल के लिए, $Mg|Mg^{2+} || Cu^{2+}| Cu$
(a) $Mg$ एनोड है
(b) $Cu$ एनोड है
(c) सेल अभिक्रिया $Mg+Cu^{2+} \longrightarrow Mg^{2+}+Cu$ है
(d) $Cu$ ऑक्सीकारक है
उत्तर दिखाएं
उत्तर: (b, c)
स्पष्टीकरण:
सेल अभिक्रिया के बाएं भाग ऑक्सीकरण अर्ध-सेल को दर्शाता है, अर्थात $Mg$ का ऑक्सीकरण और सेल अभिक्रिया के दाएं भाग अपचयन अर्ध-सेल को दर्शाता है, अर्थात कॉपर का अपचयन।
$Cu$ का अपचयन होता है और अपचयन एनोड पर होता है।
$Mg$ का ऑक्सीकरण होता है और ऑक्सीकरण एनोड पर होता है।
पूर्ण सेल अभिक्रिया इस प्रकार लिखी जा सकती है:
इसलिए, विकल्प (b) और (c) दोनों सही चयन हैं।
(a) गलत है क्योंकि दिए गए सेल में $Mg$ एनोड है जहां ऑक्सीकरण होता है, न कि कैथोड। कैथोड वह जगह होती है जहां अपचयन होता है, और इस मामले में यह $Cu$ है।
(d) गलत है क्योंकि $Cu$ वह तत्व है जो अपचयन होता है, जिसका अर्थ है कि यह ऑक्सीकारक है। हालांकि, कथन गलत है क्योंकि यह $Cu$ तत्व और $Cu^{2+}$ आयन के बीच अंतर को स्पष्ट रूप से नहीं बताता है। सही कथन यह होना चाहिए कि $Cu^{2+}$ ऑक्सीकारक है।
छोटे उत्तर प्रकार के प्रश्न
28. एक इलेक्ट्रोड का अमूल्य इलेक्ट्रोड विभव मापा जा सकता है?
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उत्तर:
नहीं, केवल दो इलेक्ट्रोड के बीच विभव के अंतर को मापा जा सकता है। इसके कारण ऑक्सीकरण या अपचयन अकेले नहीं हो सकता। इसलिए, जब हम किसी भी इलेक्ट्रोड का इलेक्ट्रोड विभव मापते हैं तो हमें एक संदर्भ इलेक्ट्रोड का उपयोग करना पड़ता है।
29. केल्सिल अभिक्रिया के $E_{\text {cell }}^{\ominus}$ या $\Delta_{r} G^{\ominus}$ कभी शून्य के बराबर हो सकते हैं?
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उत्तर:
नहीं, अन्यथा अभिक्रिया असंभव हो जाएगी।
अभिक्रिया केवल तब संभव होती है जब $E_{\text {cell }}^{\ominus}=$ धनात्मक या $\Delta_{r} G^{\ominus}=$ नकारात्मक हो।
जब $E^{\ominus}=\Delta_{r} G^{\ominus}=0$ अभिक्रिया साम्य में होती है।
30. किस स्थिति में $E_{\text {cell }}=0$ या $\Delta_{r} G=0$ होता है?
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उत्तर:
कोशिका में रासायनिक साम्य के चरण पर $E_{\text {cell }}=0$ या $\Delta_r G=0$ होता है।
$ E_{cell} =0 $
$ \Delta_{r} G^{\circ} =-n F E_cell^{\circ} $
$ \Delta_{r} G^{\circ} =-n \times F \times 0=0 $
31. $E^{\ominus}_{Zn^{2}+/ Zn}=-0.76 V$ के व्यंजक में नकारात्मक चिह्न का क्या अर्थ है?
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
मेटल के मानक अपचयन विभव की अधिक नकारात्मक प्रतिरोधकता उसकी अधिक प्रतिरोधकता का सूचक होती है। इसका अर्थ यह है कि $Zn$ हाइड्रोजन से अधिक प्रतिरोधक होता है। जब जिंक इलेक्ट्रोड को मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड से जोड़ा जाता है, तो $Zn$ ऑक्सीकृत हो जाता है और $H^{+}$ अपचयित हो जाता है। इसलिए, जिंक इलेक्ट्रोड को कोशिका का एनोड और हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड को कैथोड माना जाता है।
32. 1 ऐम्पियर की धारा के अंतर्गत 10 मिनट के लिए अलग-अलग विद्युत अपघटनी कोशिकाओं में जलीय कॉपर सल्फेट घोल और जलीय सिल्वर नाइट्रेट घोल के विद्युत अपघटन किया जाता है। कैथोड पर कॉपर और सिल्वर के उपादान के द्रव्यमान समान होंगे या अलग-अलग? अपने उत्तर की व्याख्या करें।
उत्तर दिखाएँ
उत्तर:
कैथोड पर अलग-अलग $Cu$ और $Ag$ के द्रव्यमान जमा होंगे। विद्युत अपघटन के फैराडे के द्वितीय नियम के अनुसार, समान मात्रा के विद्युत के माध्यम से पारित होने वाले विभिन्न पदार्थों के जमा होने की मात्रा उनके रासायनिक तुल्यांक भार के सीधे अनुपात में होती है।
$ \dfrac{W_1}{W_2}=\dfrac{E_1}{E_2} $
जहाँ, $E_1$ और $E_2$ के मान धातु आयन के रूपांतरण के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉनों की संख्या पर निर्भर करते हैं। इसलिए, $Cu$ और $Ag$ के द्रव्यमान अलग-अलग होंगे।
33. विद्युत रासायनिक सेल को चित्रित करें जिसमें सेल अभिक्रिया है
$ Cu+2 Ag^{+} \longrightarrow 2 Ag+Cu^{2+} $
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उत्त र:
एक विद्युत रासायनिक सेल में, ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रिया बाएँ ओर लिखी जाती है और अपचयन अर्ध-अभिक्रिया दाएँ ओर लिखी जाती है। लवण पुलिया को समानांतर रेखाओं द्वारा $Cu|Cu^{2+} || Ag^{+}| Ag$ दर्शाया जाता है।
34. जलीय सोडियम क्लोराइड के विद्युत अपघटन के दौरान, $Cl^{-}$ आयन के ऑक्सीकरण के मान जल के मान से अधिक धनात्मक होता है, फिर भी क्यों एनोड पर $Cl^{-}$ के ऑक्सीकरण के बजाए जल के ऑक्सीकरण होता है?
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उत्तर:
जलीय सोडियम क्लोराइड के विद्युत अपघटन की स्थिति में, एनोड पर जल के ऑक्सीकरण के लिए अतिरिक्त विभव की आवश्यकता होती है। इसलिए, एनोड पर $Cl^{-}$ के ऑक्सीकरण के बजाए जल के ऑक्सीकरण होता है।
एनोड पर होने वाले संभावित ऑक्सीकरण अर्ध-सेल अभिक्रियाएँ हैं
$ Cl^{-}(aq) \longrightarrow \dfrac{1}{2} Cl_2(g)+e^{-} ; E_{\text {cell }}^{\ominus}=1.36 V $
$ 2 H_2 O(l) \longrightarrow O_2(g)+4 H^{+}(aq)+4 e^{-} ; E_{\text {cell }}^{\ominus}=1.23 V $
उन विशिष्टताओं के लिए जिनका $E_{\text {cell }}^{\ominus}$ कम होता है, ऑक्सीकरण पहले होता है जबकि $H_2 O$ के $O_2$ में ऑक्सीकरण किसी तरह से आंतरिक रूप से धीमा होता है जिसके लिए कुछ अतिरिक्त विभव की आवश्यकता होती है।
35. इलेक्ट्रोड विभव क्या होता है?
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उत्तर:
एक विद्युत रासायनिक सेल में, इलेक्ट्रोड और विलयन के बीच विभवांतर को इलेक्ट्रोड विभव कहते हैं।
36. निम्न चित्र में एक विद्युत रासायनिक सेल को एक विद्युत अपघटनी सेल के साथ जोड़ा गया है। विद्युत अपघटनी सेल में ध्रुव ’ $A$ ’ और ’ $B$ ’ के ध्रुव के चिह्न क्या होंगे?
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Answer:
ऊपर बनाया गया सेल एक विद्युत रासायनिक सेल को दर्शाता है जिसमें दो अलग-अलग ध्रुव अपने क्रमशः विद्युत अपघटनी विलयन में स्थापित हैं और नीचे बनाया गया सेल विद्युत अपघटनी सेल को दर्शाता है।
सेल को निरूपित कर सकते हैं $ Zn|Zn^{2+} | Cu^{2+}| Cu $ ।
$Zn$ इलेक्ट्रॉन खो रहा है जो ध्रुव (A) की ओर जा रहे हैं जिसके कारण यह नकारात्मक चार्ज हो जाता है और कॉपर ध्रुव $B$ से इलेक्ट्रॉन लेता है जिसके कारण यह धनात्मक चार्ज हो जाता है। इसलिए, ध्रुव $A$ का ध्रुव नकारात्मक होगा और ध्रुव $B$ का ध्रुव धनात्मक होगा।
37. क्यों एक विद्युत अपघटनी विलयन के प्रतिरोध को मापने के लिए एल्टरनेटिंग करंट का उपयोग किया जाता है?
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Answer:
एल्टरनेटिंग करंट आयनों के सांद्रण को निरंतर रखता है जबकि डायरेक्ट करंट आयनों के सांद्रण को बदल देता है। इसलिए एल्टरनेटिंग करंट का उपयोग एक विद्युत अपघटनी विलयन के प्रतिरोध को मापने के लिए किया जाता है।
38. एक विद्युत रासायनिक सेल की विद्युत विभव 1.1V है। यदि इस सेल के लिए 1.1 V के विपरीत विभव को लगाया जाए तो सेल अभिक्रिया और सेल के माध्यम से प्रवाहित विद्युत के बारे में क्या होगा?
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Answer:
जब एक विद्युत रासायनिक सेल में 1.1 V के विपरीत विभव को लगाया जाए जिसकी विद्युत विभव 1.1 V है, तो सेल अभिक्रिया पूरी तरह से रोक देता है और कोई विद्युत सेल के माध्यम से प्रवाहित नहीं होगी।
39. जब नमकीय जल (aq $NaCl$ विलयन) के विद्युत अपघटन कराया जाता है तो इसका $\text{pH}$ कैसे प्रभावित होगा?
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उत्तर:
समाधान के $\text{pH}$ का मान बढ़ेगा क्योंकि विद्युत अपघटन कोशिका में $NaOH$ बनता है।
कोशिका में जलीय नमक के समाधान के विद्युत अपघटन के दौरान होने वाले रासायनिक अभिक्रियाएं निम्नलिखित हैं :
$ NaCl (aq) \stackrel{H_2 O}{\longrightarrow} Na^{+}(aq)+Cl^{-}(aq) $
$ \text { एनोड } \quad H_2 O(l)+e^{-} \longrightarrow \dfrac{1}{2} H_2(g)+OH^{-}(aq) $
$ \text { कैथोड } \quad {Cl^{-}(aq) \longrightarrow \dfrac{1}{2} Cl_2(g)+e^{-} }$
$ \text{संतृप्त अभिक्रिया} \quad { NaCl(aq)+H_2 O(l) \longrightarrow Na^{+}(aq)+OH^{-}(aq)+\dfrac{1}{2} H_2+\dfrac{1}{2} Cl_2} $
40. सूखे सेल के विपरीत, पारा सेल के उपयोगी जीवन के दौरान इसकी सेल विभव स्थिर रहता है। क्यों?
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उत्तर:
किसी भी सेल के जीवन काल उस सेल में उपस्थित आयनों पर निर्भर करता है। आयन सेल की संपूर्ण अभिक्रिया में शामिल नहीं होते हैं। इसलिए, पारा सेल के उपयोगी जीवन के दौरान इसकी सेल विभव स्थिर रहता है।
41. दो विद्युत अपघट्यों $‘A’$ और $‘B’$ के विलयन को तनु कर दिया जाता है। $‘B’$ के $\Lambda_{m}$ मान 1.5 गुना बढ़ जाता है जबकि $A$ के $\Lambda_{m}$ मान 25 गुना बढ़ जाता है। दोनों में से कौन एक मजबूत विद्युत अपघट्य है? अपने उत्तर की व्याख्या करें।
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उत्तर:
मजबूत विद्युत अपघट्य उच्च सांद्रता पर भी लगभग पूर्ण रूप से अपघटित हो जाते हैं। इसलिए, ऐसे विलयन के तनुकरण के बाद भी इनकी सांद्रता लगभग समान रहती है। विद्युत अपघट्य ’ $B$ ’ अपेक्षाकृत ’ $A$ ’ से अधिक मजबूत है क्योंकि ’ $B$ ’ में तनुकरण के बाद आयनों की संख्या अपरिवर्तित रहती है, लेकिन केवल आयनों के बीच आकर्षण कम हो जाता है। इसलिए, $\Lambda_{m}$ केवल 1.5 गुना बढ़ जाता है। जबकि दुर्बल विद्युत अपघट्य के तनुकरण के बाद घटक आयनों की संख्या बढ़ जाती है।
42. अम्लीय जल (तनु $H_2 SO_4$ विलयन) के विद्युत अपघटन के दौरान समाधान के $\text{pH}$ को प्रभावित होगा या नहीं? अपने उत्तर की व्याख्या करें।
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उत्तर:
$ \text { एनोड } 2 H_2 O \longrightarrow O_2+4 H^{+}+4 e^{-} $
$ \text { कैथोड } 4 H^{+}+4 e^{-} \longrightarrow 2 H_2 $
Since $\text{pH}$ of solution depends upon concentration of $H^{+}$ presence in solutions. $\text{pH}$ of the solution will not be affected as $[H^{+}]$ remains constant.
43. जलीय विलयन में विद्युत चालकता जल के अतिरिक्त करने पर कैसे परिवर्तित होती है?
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Answer:
विलयन की चालकता विलयन के इकाई आयतन में उपस्थित आयनों की कुल संख्या के कारण जानी जाती है जिसे विशिष्ट चालकता कहते हैं। विशिष्ट चालकता कम हो जाती है क्योंकि इकाई आयतन में आयनों की संख्या कम हो जाती है। जलीय विलयन में जल के अतिरिक्त करने पर इकाई आयतन में उपस्थित आयनों की संख्या कम हो जाती है और चालकता भी कम हो जाती है।
44. अन्य इलेक्ट्रोड के इलेक्ट्रोड विभव को मापने के लिए कौन सा संदर्भ इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है?
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Answer:
मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (SHE) वह संदर्भ इलेक्ट्रोड है जिसका इलेक्ट्रोड विभव शून्य माना जाता है। अन्य इलेक्ट्रोड के इलेक्ट्रोड विभव को इसके संदर्भ में मापा जाता है।
45. नीचे दिया गया सेल को विचार करें
$ Cu|Cu^{2+} | Cl^{-}| Cl_{2 .}, Pt $
एनोड और कैथोड पर होने वाली अभिक्रियाओं को लिखें।
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Answer:
प्रश्न में दिए गए सेल अभिक्रिया दो अर्ध सेल अभिक्रियाओं से मिलकर बनी है। ये अभिक्रियाएं निम्नलिखित हैं
$ \text { एनोड पर } Cu \longrightarrow Cu^{2+}+2 e^{-} $
$ \text {कैथोड पर } Cl_2+2 e^{-} \longrightarrow 2 Cl^{-} $
एनोड पर कॉपर ऑक्सीकृत हो रहा है। कैथोड पर $Cl_2$ अपचयित हो रहा है।
46. डेनियल सेल में सेल अभिक्रिया के लिए नर्नस्ट समीकरण लिखें। जब $Zn^{2+}$ आयनों की सांद्रता बढ़ाई जाए तो $E_{\text {cell }}$ कैसे प्रभावित होगा?
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Answer:
$ Zn|Zn^{2+} ||Cu^{2+} |Cu $
$ \text { एनोड पर } \quad Zn \longrightarrow Zn^{2+}+2 e^{-} $
$\text {कैथोड पर } \quad \underline { Cu^{+2} + 2e^{-} \longrightarrow Cu }$
$\text {सेल अभिक्रिया } ~ Zn+Cu^{2+} \longrightarrow Zn^{2+}+Cu$
$ E_{\text {cell }}=E_{\text {cell }}^{\circ}-\dfrac{0.0591}{2} \log \dfrac{[Zn^{2+}]}{[Cu^{2+}]} $
$ E_{\text {cell }}^{\circ}=E_{\text {cell }}^{\circ}+\dfrac{0.0591}{2} \log \dfrac{[Cu^{2+}]}{[Zn^{2+}]} $
इस समीकरण के अनुसार
$E_{\text {cell }}^{\circ}$ $Cu^{2+}$ के सांद्रण पर प्रत्यक्ष निर्भर होता है और $Zn^{2+}$ आयनों के सांद्रण पर विपरीत रूप से निर्भर होता है।
$E_{\text {cell }}^{\circ}$ कम होता है जब $Zn^{2+}$ आयनों के सांद्रण में वृद्धि होती है।
47. ईंधन सेल प्राथमिक और द्वितीयक बैटरी की तुलना में किस लाभ के लाभ लेते हैं?
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उत्तर:
प्राथमिक बैटरी में अभिकर्मकों की सीमित मात्रा होती है और जब अभिकर्मक खत्म हो जाते हैं तो बैटरी खाली हो जाती है। द्वितीयक बैटरी को पुनः चार्ज किया जा सकता है लेकिन इसके लिए लंबा समय लगता है। ईंधन सेल तब तक चलते रहते हैं जब तक अभिकर्मक इसमें प्रदान किए जाते रहते हैं और उत्पाद निरंतर बाहर निकाले जाते रहते हैं।
48. जब लेड संग्रहण बैटरी खाली होती है तो इसकी सेल अभिक्रिया क्या होती है? बैटरी खाली होने पर इलेक्ट्रोलाइट के घनत्व में क्या परिवर्तन होता है?
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उत्तर:
जब लेड संग्रहण बैटरी खाली होती है तो निम्नलिखित सेल अभिक्रिया होती है
$ {Pb+PbO_2+2 H_2 SO_4 \longrightarrow 2 PbSO_4+2 H_2 O} $
इलेक्ट्रोलाइट के घनत्व इलेक्ट्रोलाइट विलयन के प्रति इकाई आयतन में उपस्थित घटक आयनों की संख्या पर निर्भर करता है। इस मामले में बैटरी के विस्थापन के दौरान पानी के निर्माण और सल्फ्यूरिक अम्ल के उपयोग के कारण इलेक्ट्रोलाइट के घनत्व में कमी होती है।
49. क्यों तनुकरण के दौरान $CH_3 COOH$ के $\Lambda_{m}$ में बहुत तेजी से वृद्धि होती है, जबकि $CH_3 COONa$ के $\Lambda_{m}$ में धीरे-धीरे वृद्धि होती है?
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उत्तर:
$CH_3 COOH$ के मामले में, जो एक कम विद्युत अपघट्य है, तनुकरण के दौरान विघटन के मात्रा के बढ़ने के कारण आयनों की संख्या बढ़ जाती है।
$ CH_3 COOH+H_2 O \rightleftharpoons CH_3 COO^{-}+H_3 O^{+} $
जबकि शक्तिशाली विद्युत अपघट्य के मामले में, आयनों की संख्या समान रहती है लेकिन आयनों के बीच आकर्षण कम हो जाता है।
स्तंभों का सुमेलन
50. स्तंभ I में दिए गए शब्दों को स्तंभ II में दिए गए इकाइयों से सुमेलित करें।
| स्तंभ I | स्तंभ II | ||
|---|---|---|---|
| A. | $\wedge_{m}$ | 1. | $Scm^{-1}$ |
| B. | $E_{\text {cell }}$ | 2. | $m^{-1}$ |
| C. | $\kappa$ | 3. | $Scm^{2} mol^{-1}$ |
| D. | $G^{*}$ | 4. | $V$ |
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उत्तर:
A. $\rightarrow(3)$
B. $\rightarrow(4)$
C. $\rightarrow(1)$
D. $\rightarrow(2)$
| स्तंभ I | स्तंभ II (पैरामीटर की इकाई) | |
|---|---|---|
| A. | $\wedge_{m}$ | $Scm^{2} mol^{-1}$ |
| B. | $E_{\text {cell }}$ | $V$ |
| C. | $\kappa$ (चालकता) | $S cm^{-1}$ |
| D. | $G^{*}=\dfrac{l}{a}$ | $m^{-1}$ |
51. स्तंभ I में दिए गए शब्दों को स्तंभ II में दिए गए वस्तुओं से सुमेलित करें।
| स्तंभ I | स्तंभ II | ||
|---|---|---|---|
| A. | $\wedge_{m}$ | 1. | तात्कालिक गुण |
| B. | $E_{\text {cell }}^{\ominus}$ | 2. | आयनों की संख्या/आयतन पर निर्भर |
| C. | $\kappa$ | 3. | विस्तारित गुण |
| D. | $\Delta_{r} G_{\text {cell }}$ | 4. | तनुकरण के साथ बढ़ता है |
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उत्तर:
A. $\rightarrow(4)$
B. $\rightarrow(1)$
C. $\rightarrow(2)$
D. $\rightarrow(3)$
A. $\wedge_{m}$ (मोलर चालकता) एक विद्युत अपघट्य के एक मोल द्वारा प्रदान किए गए आयनों के कारण चालकता होती है। तनुकरण बढ़ने पर विलयन में उपस्थित आयनों की संख्या बढ़ती है, इसलिए मोलर चालकता बढ़ती है।
B. किसी भी परमाणु/आयन के $E_{\text {cell }}^{\circ}$ पर आयनों की संख्या पर निर्भर नहीं करता, इसलिए किसी भी परमाणु/आयन के $E_{\text {cell }}^{\circ}$ एक तात्कालिक गुण होता है।
C. $\kappa$ विशिष्ट चालकता का प्रतिनिधित्व करता है जो प्रति इकाई आयतन में आयनों की संख्या पर निर्भर करती है।
D. $\Delta_{r} G_{\text {cell }}$ एक विस्तारित गुण है क्योंकि इसकी गणना विशिष्ट प्रकार के कणों (वस्तुओं) की संख्या पर निर्भर करती है।
52. स्तंभ I और स्तंभ II के आइटमों को सुमेलित करें।
| स्तंभ I | स्तंभ II |
|---|
| :— | :— | :— | :— | | A. | लीड स्टोरेज बैटरी | 1. | अधिकतम दक्षता | | B. | मर्करी सेल | 2. | गैल्वेनीकरण द्वारा रोका जाता है | | C. | ईंधन सेल | 3. | स्थिर विभव उत्पन्न करता है | | D. | लकड़ी का जाला | 4. | $Pb$ एनोड है, $PbO_2$ कैथोड है |
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उत्तर:
A. $\rightarrow(4)$
B. $\rightarrow (3) $
C. $\rightarrow(1)$
D. $\rightarrow (2) $
A. लीड स्टोरेज बैटरी पर होने वाला रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार दर्शाई जा सकती है
एनोड पर $\quad Pb(s)+SO_4{ }^{2-}(aq) \longrightarrow PbSO_4(s)+2 e^{-}$
कैथोड पर $\quad PbO_2(s)+SO_4^{2-}(aq)+4 H^{+}(aq) \xrightarrow{+2 e^-} 2 PbSO_4(s)+2 H_2 O(l) $
इसलिए, $Pb$ एनोड है और $PbO_2$ कैथोड है।
B. मर्करी सेल कार्य करते समय आयनों को शामिल नहीं करता है इसलिए स्थिर धारा उत्पन्न करता है।
C. ईंधन सेल अधिकतम दक्षता के कारण होते हैं क्योंकि वे ईंधन के दहन अभिक्रिया के कारण ऊर्जा उत्पन्न करते हैं।
D. लकड़ी का जाला गैल्वेनीकरण द्वारा रोका जाता है।
53. स्तंभ I और स्तंभ II के आइटमों का मिलान करें।
| स्तंभ I | स्तंभ II | ||
|---|---|---|---|
| A. | $\kappa$ | 1. | $I \times t$ |
| B. | $\wedge_{m}$ | 2. | $\wedge_{m} / \wedge_m^{0}$ |
| C. | $\alpha$ | 3. | $\dfrac{\kappa}{C}$ |
| D. | $Q$ | 4. | $\dfrac{G^{*}}{R}$ |
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उत्तर:
A. $\rightarrow(4)$
B. $\rightarrow (3) $
C. $\rightarrow(2)$
D. $\rightarrow(1)$
A. चालकता $(\kappa)=\dfrac{G^{*}}{R}$
B. मोलर चालकता $(\wedge_{m})=\dfrac{\kappa}{C}$
C. वियोजन की डिग्री $(\alpha)=\dfrac{\wedge_{m}}{\wedge_m^{\circ}}$
D. आवेश $Q=I \times t$
54. स्तंभ I और स्तंभ II के आइटमों का मिलान करें।
| स्तंभ I | स्तंभ II | ||
|---|---|---|---|
| A. | Lechlanche cell | 1. | Cell reaction $2 H_2+O_2 \longrightarrow 2 H_2 O$ |
| B. | Ni-Cd cell | 2. | समाधान में कोई आयन शामिल नहीं होता और सुनार बर्तन में उपयोग किया जाता है। |
| C. | Fuel cell | 3. | पुनः चार्ज करने योग्य |
| D. | Mercury cell | 4. | एनोड पर अभिक्रिया, $Zn \longrightarrow Zn^{2+}+2 e^{-}$ |
| | |5. | दहन के ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है |
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Answer:
A. $\rightarrow(4)$
B. $\rightarrow (3) $
C. $\rightarrow(1,5)$
D. $\rightarrow(2)$
A. लेकलेंच सेल इलेक्ट्रोड अभिक्रिया लेकलेंच सेल में होती है
एनोड पर $ Zn(s) \longrightarrow Zn^{2+}+2 e^{-} $
कैथोड पर $MnO_2+NH_4^{+}+e^{-} \longrightarrow MnO(OH)+NH_3$
B. Ni-Cd सेल पुनः चार्ज किया जा सकता है। इसलिए, इसकी जीवन अवधि अधिक होती है।
C. ईंधन सेल दहन के कारण ऊर्जा उत्पन्न करता है। इसलिए, ईंधन सेल दहन के ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है, उदाहरण के लिए,
$2 H_2+O_2 \longrightarrow 2 H_2 O$
D. पारा सेल में विलयन में कोई आयन शामिल नहीं होता और यह श्रवण उपकरणों में उपयोग किया जाता है।
55. नीचे दिए गए डेटा के आधार पर स्तम्भ I और स्तम्भ II के आइटम को मिलाएं
$ E_{F_2 / F^{-}}^{\ominus} =2.87 V, E_{Li^{+} / Li}^{\ominus}=-3.5 V $
$ E_{Au^{3+} / Au}^{\ominus} =1.4 V, E_{Br_2 / Br^{-}}^{\ominus}=1.09 V $
| स्तम्भ I | स्तम्भ II | ||
|---|---|---|---|
| A. | $F_2$ | 1. | धातु सबसे मजबूत अपचायक है |
| B. | $Li^{\text { }}$ | 2. | धातु आयन जो सबसे कम ऑक्सीकारक है |
| C. | $Au^{3+}$ | 3. | एक अधातु जो सबसे अच्छा ऑक्सीकारक है |
| D. | $Br^{-}$ | 4. | अक्रिय धातु |
| E. | $Au$ | 5. | $Au^{3+}$ द्वारा ऑक्सीकृत किया जा सकने वाला एनियन |
| F. | $Li^{+}$ | 6. | सबसे कम अपचायक एनियन |
| G. | $F^{-}$ | 7. | धातु आयन जो ऑक्सीकारक है |
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Answer:
A. $\rightarrow(3)$
B. $\rightarrow(1)$
C. $\rightarrow(7)$
D. $\rightarrow(5)$
E. $\rightarrow(4)$
F. $\rightarrow(2)$
G. $\rightarrow(6)$
A. $F_2$ एक अधातु है और सबसे अच्छा ऑक्सीकारक है क्योंकि $F_2$ का स्टैंडर्ड रेडॉक्स विभव $+2.87 V$ है।
B. $Li$ एक धातु है और सबसे मजबूत अपचायक है क्योंकि $Li$ का स्टैंडर्ड रेडॉक्स विभव $-3.05 V$ है।
C. $Au^{3+}$ एक धातु आयन है जो ऑक्सीकारक है क्योंकि $Au^{3+}$ का स्टैंडर्ड रेडॉक्स विभव $+1.40 V$ है।
D. $Br^{-}$ एक एनियन है जो $Au^{3+}$ द्वारा ऑक्सीकृत किया जा सकता है
$Au^{3+}$ के रूप में $Au^{3+}(E^{\circ}=1.40)$ अधिक होता है
$ Br^{-}(E^{\circ}=1.09 V) $
E. Au एक अक्रिय धातु है।
F. $Li^{+}$ एक धातु आयन है जिसका $SRP(-3.05 V)$ मान सबसे कम होता है, इसलिए यह सबसे कम ऑक्सीकारक होता है।
G. $F^{-}$ एक ऋणायन है जो सबसे कम अपचायक होता है क्योंकि $F^{-} / F_2$ के निम्न ऑक्सीकरण विभव $(-2.87 V)$ होता है।
अभिकथन और कारण
निम्नलिखित प्रश्नों में एक अभिकथन (A) और एक कारण (R) दिया गया है। निम्नलिखित विकल्पों में से सही उत्तर चुनें।
(a) अभिकथन और कारण दोनों सत्य हैं और कारण अभिकथन का सही स्पष्टीकरण है।
(b) अभिकथन और कारण दोनों सत्य हैं लेकिन कारण अभिकथन का सही स्पष्टीकरण नहीं है।
(c) अभिकथन सत्य है लेकिन कारण गलत है।
(d) अभिकथन और कारण दोनों गलत हैं।
(e) अभिकथन गलत है लेकिन कारण सत्य है।
56. अभिकथन (A): $Cu$ हाइड्रोजन के अपेक्षाकृत कम क्रियाशील होता है।
कारण (R): $E_{Cu^{2+} / Cu}^{\ominus}$ नकारात्मक होता है।
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उत्तर: (c) अभिकथन सत्य है लेकिन कारण गलत है।
$Cu^{2+} / Cu$ के इलेक्ट्रोड विभव $+0.34 V$ होता है और $2 H^{+} / H_2$ के इलेक्ट्रोड विभव $0.00 V$ होता है।
इसलिए, सही कारण यह है कि $Cu^{2+} / Cu$ के धनात्मक मान के कारण यह इलेक्ट्रॉन $H^{+}$ को सौंपता है और अपचयित हो जाता है, जबकि $H_2$ गैस उत्पादित होती है।
57. अभिकथन (A): सेल के कार्य करने के लिए $E_{\text {cell }}$ का मान धनात्मक होना चाहिए।
कारण (R): $E_{\text {cathode }}<E_{\text {anode }}$
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उत्तर: (c) अभिकथन सत्य है लेकिन कारण गलत है।
रासायनिक अभिक्रिया की संभावना गिब्स आंतरिक ऊर्जा पर निर्भर करती है जो $E_{\text {cell }}^{\circ}$ से संबंधित होती है जैसे कि
$ \Delta G^{\circ}=-nFE^{\circ}_{\text {cell }} $
जब $E_{\text {cell }}^{\circ}$ का मान धनात्मक होता है तो $\Delta G^{\circ}$ नकारात्मक हो जाता है। इसलिए, अभिक्रिया संभव हो जाती है।
सही कारण यह है कि $E_{\text {cathode }}>E_{\text {anode }}$ होता है।
58. अभिकथन (A): सभी विद्युत अपघट्यों की चालकता तनुकरण पर कम होती है।
Reason (R): तनुकरण पर इकाई आयतन में आयनों की संख्या कम हो जाती है।
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Answer: (a) दोनों दावा और कारण सही हैं और कारण दावे का सही स्पष्टीकरण है।
क्योंकि, चालकता इकाई आयतन में आयनों की संख्या पर निर्भर करती है। अतः, सभी विद्युत अपघट्यों की चालकता तनुकरण पर कम हो जाती है क्योंकि इकाई आयतन में आयनों की संख्या कम हो जाती है।
59. Assertion (A): दुर्बल विद्युत अपघट्य के विलयन के तनुकरण पर $\Lambda_{m}$ एक तीव्र वृद्धि दर्शाता है।
Reason (R): दुर्बल विद्युत अपघट्य के विलयन के तनुकरण पर वियोजन की डिग्री बढ़ जाती है।
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Answer: (a) दोनों दावा और कारण सही हैं और कारण दावे का सही स्पष्टीकरण है।
दुर्बल विद्युत अपघन विलयन की मोलर चालकता तनुकरण पर बढ़ जाती है, क्योंकि जब हम अतिरिक्त पानी मिलाकर तनुकरण बढ़ाते हैं तो वियोजन की डिग्री बढ़ जाती है जिसके कारण विलयन में आयनों की संख्या बढ़ जाती है। अतः, $\Lambda_{m}$ बहुत तीव्र वृद्धि दर्शाता है।
60. Assertion (A): पारा सेल स्थिर विभव नहीं देता है।
Reason (R): सेल अभिक्रिया में आयन समाधान में शामिल नहीं होते हैं।
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Answer: (e) दावा गलत है लेकिन कारण सही है।
सही दावा यह है कि पारा सेल स्थिर विभव देता है।
कारण सही है क्योंकि सेल अभिक्रिया में आयन समाधान में शामिल नहीं होते हैं।
61. Assertion (A): $NaCl$ विलयन के विद्युत अपघटन से एनोड पर क्लोरीन बनती है बजाय $O_2$ के।
Reason (R): एनोड पर ऑक्सीजन के निर्माण के लिए अतिवोल्टता की आवश्यकता होती है।
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Answer: (a) दोनों दावा और कारण सही हैं और कारण दावे का सही स्पष्टीकरण है।
$NaCl$ के विद्युत अपघटन को निम्नलिखित रासायनिक अभिक्रियाओं द्वारा प्रदर्शित किया जाता है
$ \text{एनोड पर} ~H^{+}(aq)+e^{-} \longrightarrow \dfrac{1}{2} H_2(g) $
$ \text{कैथोड पर} \quad Cl^{-}(aq) \longrightarrow \dfrac{1}{2} Cl_2+e^{-} ; E_{cell}^{\circ}=1.36 V $
$ 2 H_2 O(aq) \longrightarrow O_2(g)+4 H^{+}(aq)+4 e^{-} ; E_{cell}^{\circ} =1.23 V $
$E_{\text {cell }}^{\circ}$ इस अभिक्रिया के लिए एक कम मान रखता है लेकिन एनोड पर ऑक्सीजन के निर्माण के लिए अतिविभव की आवश्यकता होती है।
62. दावा (A): आयनिक विलयन के प्रतिरोध को मापने के लिए एक $A C$ स्रोत का उपयोग किया जाता है।
कारण (R): यदि DC स्रोत का उपयोग किया जाता है तो आयनिक विलयन की सांद्रता बदल जाती है।
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उत्तर: (a) दोनों दावा और कारण सही हैं और कारण दावा की सही व्याख्या है।
DC धारा के उपयोग से आयनिक विलयन की सांद्रता बदल जाती है जबकि AC धारा के प्रवाह के दौरान सांद्रता बदलती नहीं। इसलिए, प्रतिरोध मापने के लिए AC स्रोत का उपयोग किया जाता है।
63. दावा (A): जब $E_{\text {cell }}=0$ होता है तो धारा बंद हो जाती है।
कारण (R): सेल अभिक्रिया की साम्यावस्था प्राप्त हो जाती है।
उत्तर दिखाएं
उत्तर: (a) दोनों दावा और कारण सही हैं और कारण दावा की सही व्याख्या है।
जब $E_{\text {cell }}=0$ होता है तो धारा बंद हो जाती है।
$E_{cell}=0$ के अवस्था पर अभिक्रिया साम्यावस्था पहुंच जाती है।
64. दावा (A): $E_{Ag^{+} / Ag}$ के आयन $Ag^{+}$ के सांद्रता में वृद्धि के साथ बढ़ता है।
कारण (R): $E_{Ag^{+} / Ag}$ का मान धनात्मक होता है।
उत्तर दिखाएं
उत्तर: (b) दोनों दावा और कारण सही हैं लेकिन कारण दावा की सही व्याख्या नहीं है।
$ E=E^{\circ}-\dfrac{0.0591}{1} \log \dfrac{1}{[Ag^{+}]} $
$ E=E^{\circ}+0.059 \log [Ag^{+}] $
इसलिए, $E_{Ag^{+} / Ag}$ के आयन $Ag^{+}$ के सांद्रता में वृद्धि के साथ बढ़ता है।
65. दावा (A): कॉपर सल्फेट को जिंक बर्तन में संग्रहित किया जा सकता है।
कारण (R): जिंक कॉपर की तुलना में कम प्रतिक्रियाशील होता है।
उत्तर दिखाएं
उत्तर: (d) दोनों दावा और कारण गलत हैं।
जिंक कॉपर की तुलना में अधिक प्रतिक्रियाशील होता है क्योंकि $Zn$ के मानक अपचयन विभव का मान नकारात्मक होता है, इसलिए कॉपर सल्फेट को जिंक बर्तन में संग्रहित नहीं किया जा सकता है।
लंबे उत्तर प्रकार प्रश्न
66. चित्र को ध्यानपूर्वक देखें और निम्नलिखित प्रश्नों के उत्तर दें।
(i) सेल ’ $A$ ’ के $E_{\text {cell }}=2 V$ है और सेल ’ $B$ ’ के $E_{\text {cell }}=1.1 V$ है जो दोनों सेलों ’ $A$ ’ या ’ $B$ ’ में से कौन सेल विद्युत अपघटनी सेल के रूप में कार्य करेगा? इस सेल में कौन से इलेक्ट्रोड अभिक्रियाएं होंगी?
(ii) यदि सेल ’ $A$ ’ के $E_{\text {cell }}=0.5 V$ है और सेल ’ $B$ ’ के $E_{\text {cell }}=1.1 V$ है तो एनोड और कैथोड पर कौन सी अभिक्रियाएं होंगी?
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
(i) सेल ’ $B$ ’ कम विद्युत वाहक बल के कारण विद्युत अपघटनी सेल के रूप में कार्य करेगा।
इलेक्ट्रोड अभिक्रियाएं होंगी
$ \text{कैथोड पर}~Zn^{2+}+2 e^{-} \longrightarrow Zn $
$ \text{एनोड पर}~Cu \longrightarrow Cu^{2+}+2 e^{-} $
(ii) यदि सेल ’ $B$ ’ के विद्युत वाहक बल अधिक है, तो यह गैल्वैनिक सेल के रूप में कार्य करेगा।
अब यह सेल ’ $A$ ’ में इलेक्ट्रॉन को प्रवाहित करेगा।
इस स्थिति में, अभिक्रियाएं होंगी
$ \text{एनोड पर}~Cu \longrightarrow Cu^{2+}+2 e^{-} $
$ \text{कैथोड पर}~Zn^{2+}+2 e^{-} \longrightarrow Zn $
67. ऊपर के प्रश्न के चित्र को ध्यान में रखते हुए नीचे दिए गए प्रश्न (i) से (vi) के उत्तर दें।
(i) इलेक्ट्रॉन प्रवाह की दिशा दिखाने के लिए चित्र को पुनः बनाएं।
(ii) सिल्वर प्लेट एनोड या कैथोड है?
(iii) यदि लवण पुली दूर कर दी जाए तो क्या होगा?
(iv) कब सेल कार्य करना बंद कर देगा?
(v) जब सेल कार्य करता है तो $Zn^{2+}$ आयनों और $Ag^{+}$ आयनों की सांद्रता कैसे प्रभावित होगी?
(vi) जब सेल ‘मृत’ हो जाए तो $Zn^{2+}$ आयनों और $Ag^{+}$ आयनों की सांद्रता कैसे प्रभावित होगी?
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
(i) इलेक्ट्रॉन $Zn$ से $Ag$ तक बहते हैं क्योंकि $Zn$ के $E^{\circ}$ नकारात्मक है, इसलिए $Zn$ ऑक्सीकरण और $Ag^{+}$ अपचयन होता है।
(ii) $Ag$ एनोड होता है क्योंकि यह अपचयन केंद्र है जहां $Ag^{+}$ माध्यम से इलेक्ट्रॉन लेकर एनोड पर जमा हो जाता है।
(iii) सेल कार्य करना बंद हो जाएगा क्योंकि सेल विभव शून्य हो जाता है। $E=0$ पर अभिक्रिया साम्य में पहुंच जाती है।
(iv) जब $E_{\text {cell }}=0$ होता है तो अभिक्रिया साम्य में पहुंच जाती है।
(v) $Zn^{2+}$ आयनों की सांद्रता बढ़ जाएगी और $Ag^{+}$ आयनों की सांद्रता घट जाएगी क्योंकि $Zn$ को $Zn^{2+}$ में बदल दिया जाता है और $Ag^{+}$ को $Ag$ में बदल दिया जाता है।
(vi) जब $E_{\text {cell }}=0$ होता है तो साम्य प्राप्त हो जाता है और $Zn^{2+}$ आयनों और $Ag^{+}$ की सांद्रता बदल नहीं सकती।
68. एक विद्युत रासायनिक सेल में सेल अभिक्रिया के गिब्स आवर्त ऊर्जा और सेल के विभव के बीच क्या संबंध होता है? एक विद्युत रासायनिक सेल से अधिकतम कार्य कब प्राप्त किया जा सकता है?
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Answer:
यदि सभी अभिकर्मक विषम की सांद्रता एक हो, तो $E _{\text {cell }}=E _{\text {cell }}^{\circ}$ और $\Delta G^{\circ}=-n F E^{\circ} _{\text {cell }}$
जहां, $\Delta G^{\circ}$ अभिक्रिया की मानक गिब्स ऊर्जा है, $ E_{\text {cell }}^{\circ}$ सेल के विभव है, - n F आवेश है जो पारित किया गया है।
यदि हम एक विद्युत रासायनिक सेल से अधिकतम कार्य प्राप्त करना चाहते हैं तो आवेश को उत्क्रमी रूप से पारित करना होता है। एक विद्युत रासायनिक सेल द्वारा उत्क्रमी कार्य किया गया आवेश इसकी गिब्स ऊर्जा में कमी के बराबर होता है।
$ \Delta G=-n F E_{\text {cell }} $
जैसे $E_{\text {cell }}$ एक तंत्र विशिष्ट पैरामीटर है लेकिन $\Delta G$ एक विस्तारित तापीय गुण है और इसका मान $n$ पर निर्भर करता है।
अभिक्रिया, $Zn(s)+Cu^{2+}(aq) \longrightarrow Zn^{2+}(aq)+Cu(s)$ एक विद्युत रासायनिक सेल में।
$\Delta G^{\circ}=-2 F E^{\circ}_{\text {cell }}$
[यहां, $n=2$ ]
बीटा
