उत्तर

दिए गए धातुओं के अपने लवण के विलयन से एक दूसरे को विस्थापित करने के क्रम निम्नलिखित है।

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

उत्तर

उच्च ऑक्सीकरण विभव वाला धातु आसानी से ऑक्सीकृत होता है और इसलिए अपचायक शक्ति अधिक होती है। इसलिए, अपचायक शक्ति के बढ़ते क्रम में $\mathrm {Ag}<\mathrm {Hg}<\mathrm {Cr}<\mathrm {Mg}<\mathrm {K}$ होगा।

उत्तर

सेट-अप उसी तरह होगा। सेल को निम्नलिखित तरीके से प्रस्तुत किया जाएगा:

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

(i) ऐनोड, अर्थात जिंक इलेक्ट्रोड नकारात्मक चार्जित होगा।

(ii) बाहरी परिपथ में विद्युत चांदी से तांबा तक प्रवाहित होगी।

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

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

Answer

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

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

दी गई अभिक्रिया के गैल्वैनिक सेल को निम्नलिखित रूप में दर्शाया जा सकता है :

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

अब, मानक सेल विभव है : $ E_{\text {cell }} ^{o} =E_{{R}} ^{o}-E_{{L}} ^{o} $

$ \hspace{7cm} =-0.40-(-0.74) $

$ \hspace{7cm} =+0.34 {~V} $

दी गई अभिक्रिया में, $n=6$

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

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

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

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

$ \hspace{2.2cm} =-196833.48 \hspace{0.5mm}\mathrm {CV}\hspace{0.5mm} \mathrm {mol} ^{-1}$

$ \hspace{2.2cm} =-196833.48 \mathrm {~J} \mathrm {~mol} ^{-1}$

$ \hspace{2.2cm} =-196.83 \mathrm {~kJ} \mathrm {~mol} ^{-1}$

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

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

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

$ \hspace{1.9cm} =\dfrac{-196.83 \times 10 ^{3}}{2.303 \times 8.314 \times 298} $

$\hspace{1.9cm}=34.496$

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

$ \hspace{0.9cm}=3.13 \times 10 ^{34}$

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

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

दिए गए अभिक्रिया के विद्युत रासायनिक सेल का चित्र निम्नलिखित है:

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

अब, मानक सेल विभव है $E_{\text {cell }} ^{o} =E_{\mathrm {R}} ^{o}-E_{\mathrm {L}} ^{o} $

$ \hspace{6.8cm} =0.80-0.77 $

$ \hspace{6.8cm} =0.03 \mathrm {~V}$

$ यहाँ, n=1$.

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

$ \hspace{2.3cm} =-1 \times 96487 \hspace{0.5mm} \mathrm {C} \hspace{0.5mm} \mathrm {mol} ^{-1} \times 0.03 \mathrm {~V}$

$\hspace{2.3cm}=-2894.61 \hspace{0.5mm}\mathrm {CV}\hspace{0.5mm} \mathrm {mol} ^{-1}$

$\hspace{2.3cm}=-2894.61 \mathrm {~J} \mathrm {~mol} ^{-1}$

$\hspace{2.3cm}=-2.89 \mathrm {~kJ} \mathrm {~mol} ^{-1}$

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

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

$ \hspace{1.6cm} =\dfrac{-2894.61}{2.303 \times 8.314 \times 298}$

$ \hspace{1.6cm}=0.5073$

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

$\quad\quad=3.2 \text { (लगभग) }$

Answer

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

दिए गए अभिक्रिया के लिए, नर्नस्ट समीकरण निम्नलिखित रूप में दिया जा सकता है :

$\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 $

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

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

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

दिए गए अभिक्रिया के लिए, नर्नस्ट समीकरण निम्नलिखित रूप में दिया जा सकता है :

$\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}} $

$ \hspace{6.2cm} ={0-(-0.44)}-\dfrac{0.0591}{2} \log \dfrac{0.001}{1 ^{2}} $

$ \hspace{6.2cm} =0.44-0.02955(-3) $

$ \hspace{6.2cm} = 0.52865 \mathrm {~V}$

$ \hspace{6.2cm} =0.53 \mathrm {~V}$ (लगभग)

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

दिए गए अभिक्रिया के लिए, नर्नस्ट समीकरण निम्नलिखित रूप में दिया जा सकता है :

$\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}} $

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

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

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

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

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

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

दी गई अभिक्रिया के लिए नर्नस्ट समीकरण निम्नलिखित रूप में दिया जा सकता है :

$\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 $

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

उत्तर

$ \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} $

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

हम जानते हैं कि, $\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} $

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

उत्तर

एक विद्युत अपघट्य के विलयन की सुपरिचालकता को 1 सेमी लंबाई और 1 वर्ग सेमी क्षेत्रफल के एक विलयन की प्रतिरोधकता के रूप में परिभाषित किया जाता है। सुपरिचालकता को विशिष्ट सुपरिचालकता के रूप में भी जाना जाता है।

$ \text { विशिष्ट सुपरिचालकता }(\kappa)=\dfrac{1}{\rho}=\dfrac{1}{\text { ओहम सेमी }}=\mathrm {ओहम} ^{-1} \mathrm {~सेमी} ^{-1} $

मोलर चालकता घनत्व के कम होने के साथ बढ़ती जाती है। इसका कारण यह है कि विलयन के कुल आयतन $V$ जिसमें एक मोल विद्युत अपघट्य होता है, तनुकरण के साथ बढ़ता है। यह खोज निकाला गया है कि विलयन के तनुकरण के साथ क कम होना इसके आयतन में वृद्धि द्वारा अधिक रूप से बदल दिया जाता है। भौतिक रूप से इसका अर्थ यह है कि दिए गए घनत्व पर, $L_m$ को परिभाषित किया जा सकता है जैसे कि विद्युत अपघट्य के विलयन के एक मोल के लिए विद्युत चालकता को एक चालकता सेल के इलेक्ट्रोड के एक दूरी पर रखे विलयन के लिए चालकता के रूप में लिया जाता है लेकिन इसके परिच्छेद क्षेत्र क्षेत्रफल इतना बड़ा हो कि विलयन के पर्याप्त आयतन को समावेश कर सके।

स्पष्ट रूप से, शक्तिशाली विद्युत अपघट्य (पोटैशियम क्लोराइड) और कम शक्तिशाली विद्युत अपघट्य (एसिटिक अम्ल) के लिए $\Lambda_{m}$ के $\sqrt{c}$ के साथ परिवर्तन के आरेख के नीचे दिखाया गया है:

उत्तर

दिया गया है,

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

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

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

$ \hspace{4.6cm} =\dfrac{0.0248 \times 1000}{0.2}$

$ \hspace{4.6cm} =124 \hspace{0.5mm}\mathrm {\hspace{0.5mm}S\hspace{0.5mm}cm} ^{2} \mathrm {~mol} ^{-1}$

उत्तर

$\text{सेल नियतांक} =\dfrac{\text { 导电性 }}{\text { 导电度 }}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad=\text { 导电性 } \times \text { 电阻 }$

$\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 $

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

उत्तर

$\begin{aligned} 1 \mathrm {~S} \mathrm {~cm} ^{-1} & =100 \mathrm {~S} \mathrm {~m} ^{-1} \ \dfrac{1 \mathrm {~S} \mathrm {~cm} ^{-1}}{100 \mathrm {~S} \mathrm {~m} ^{-1}} & =1 \text { (इकाई परिवर्तन गुणांक) }\end{aligned}$

| 10⁻¹ | 106.74 × 10⁻² | 106.74 × 10⁻⁴ | $\dfrac{1000 \times 106.74 \times 10 ^{-4}}{10 ^{-1}}=106.7$ | 0.316 |

$\Lambda ^{o}=$ $\Lambda_{\mathrm {m}}$ अक्ष पर अपवाह बिंदु $=124.0 \mathrm {~S} \mathrm {~cm} ^2 \mathrm {~mol} ^{-1}$ (शून्य अनुपात पर बाहरी अपवाह के लिए)

Answer

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

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

तब, मोलर चालकता, $\Lambda_{m}=\dfrac{\kappa}{\mathrm {c}}$

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

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

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

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

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

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

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

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

उत्तर

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

$\therefore$ 1 मोल के $\mathrm {Al} ^{3+}$ के अपचयन के लिए आवश्यक आवेश $=3 \mathrm {~F}=3 \times 96500 \mathrm {~C}$

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

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

$\therefore$ 1 मोल के $\mathrm {Cu} ^{2+}$ के अपचयन के लिए आवश्यक आवेश $=2$ फैराडे $=2 \times 96500 \hspace{1mm} \mathrm {C}$

$ \hspace{12.7cm} =193000 \hspace{1mm} \mathrm {C}$

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

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

$\hspace{6.3cm}=482500 \hspace{1mm} \mathrm {C}$.

उत्तर

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

इसलिए, 1 मोल के Ca, अर्थात 40 ग्राम के Ca के लिए आवेश $=2 \mathrm {~F} $

$\therefore$ 20 ग्राम के Ca के लिए आवेश $=1 \mathrm {~F}$

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

इसलिए, 1 मोल के Al, अर्थात 27 ग्राम के Al के लिए आवेश $=3 \mathrm {~F}$

$\therefore$ 40 ग्राम के Al के लिए आवेश $=\dfrac{3}{27} \times 40=4 \cdot 44 \mathrm {~F}$.

उत्तर

(i) 1 मोल के $\mathrm {H}_2 \mathrm {O}$ के इलेक्ट्रोड अभिक्रिया है :

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

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

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

$\therefore$ 1 मोल के $\mathrm {H}_2 \mathrm {O}$ के ऑक्सीकरण के लिए आवश्यक बिजली की मात्रा $=2 \mathrm {~F}$

$ \hspace{11cm} =2 \times 96500 \hspace{0.5mm}\mathrm {C}$

$ \hspace{11cm} =193000 \hspace{0.5mm} \mathrm {C}$

(ii) 1 मोल के FeO के इलेक्ट्रोड अभिक्रिया है :

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

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

$\therefore$ आवश्यक बिजली की मात्रा $=1 \mathrm {~F}=96500 \mathrm {C}$.

उत्तर

दिया गया है,

धारा $=5 \mathrm {~A}$

समय $=20 \times 60=1200 \mathrm {~s}$

$\therefore$ आवेश $=$ धारा $\times$ समय

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

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

अभिक्रिया के अनुसार,

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

इसलिए, $2 F$ , अर्थात $2 \times 96500 \mathrm {C}$ के द्वारा $\mathrm {Ni}=1$ मोल, अर्थात 58.7 ग्राम जमा होता है

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

$

अतः, कैथोड पर 1.825 ग्राम निकल जमा होगा।

उत्तर

अनुसार अभिक्रिया:

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

अर्थात, 108 ग्राम $\mathrm {Ag}$ को 96487 चार्ज द्वारा जमा किया जाता है।

अतः, 1.45 ग्राम $\mathrm {Ag}$ को जमा करने के लिए चार्ज की मात्रा $=\dfrac{96487 \times 1.45}{108} \mathrm {~C}$

$ \hspace{6.8cm} =1295.43 \mathrm {~C}$

दिया गया है, धारा $=1.5 \mathrm {~A}$

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

$ \hspace{3.8cm} =864 \mathrm {~s}$

$ \hspace{3.8cm} =14.40 \mathrm {~min}$

पुनः,

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

अर्थात, 2 × 96487 चार्ज द्वारा 63.5 ग्राम $\mathrm {Cu}$ को जमा किया जाता है।

अतः, 1295.43 ~C चार्ज द्वारा जमा होगा $ =\dfrac{63.5 \times 1295.43}{2 \times 96487} \mathrm {~g} $

$ \hspace{7.5cm} =0.426 \mathrm {~g}$ ऑफ $\mathrm {Cu}$

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

अर्थात, 2 × 96487 चार्ज द्वारा 65.4 ग्राम $\mathrm {Zn}$ को जमा किया जाता है।

अतः, 1295.43 चार्ज द्वारा जमा होगा $=\dfrac{65.4 \times 1295.43}{2 \times 96487} \mathrm {~g}$

$ \hspace{7.6cm} =0.439 \mathrm {~g}$ ऑफ $\mathrm {Zn}$

उत्तर

एक अभिक्रिया यदि सेल अभिक्रिया का विद्युत वाहक बल (EMF) $+ve$ हो तो संभव होती है।

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

$\text { अर्थात, } \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 { (संभव) } $

क्योंकि संपूर्ण अभिक्रिया के लिए $E ^{o}$ धनात्मक है, इसलिए $\mathrm {Fe ^{3+}} $ और $\mathrm {I ^-}$ के बीच अभिक्रिया संभव है।

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

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

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

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

क्योंकि संपूर्ण अभिक्रिया के लिए $E ^{\text {o }}$ धनात्मक है, इसलिए $\mathrm {Ag_{(a q)} ^{+}}$ और $\mathrm {Cu_{(s)}}$ के बीच अभिक्रिया संभव है।

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

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

क्योंकि संपूर्ण अभिक्रिया के लिए $E ^{0}$ नकारात्मक है, इसलिए $\mathrm {Fe ^{3+}}$ और $\mathrm {Br ^{-}}$ के बीच अभिक्रिया संभव नहीं है।

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

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

क्योंकि सम्पूर्ण अभिक्रिया के लिए $E ^{\mathrm {o}}$ नकारात्मक है, इसलिए $\mathrm {Ag}$ और $\mathrm {Fe ^{3+}}$ के बीच अभिक्रिया असंभव है।

(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}$ (संभव है)

क्योंकि सम्पूर्ण अभिक्रिया के लिए $E ^{0}$ धनात्मक है, इसलिए $\mathrm {Br_2(a q)}$ और $\mathrm {Fe} ^{2+}{(a q)}$ के बीच अभिक्रिया संभव है।

उत्तर

(i) $\mathrm {AgNO}_3$ के जलीय घोल के विद्युत अपघटन के सिल्वर इलेक्ट्रोड के साथ।

$ \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} ^{-} $

एनोड पर : $\mathrm {Ag} ^{+}$ आयनों की अपचयन विभव कम है $\mathrm {H} ^{+}$ आयनों की अपेक्षा। इसलिए, $\mathrm {Ag} ^{+}$ आयन अपेक्षाकृत $\mathrm {H} ^{+}$ आयनों के बजाय एग के रूप में जमा होंगे।

वैकल्पिक रूप से, हमारे पास मानक अपचयन विभव हैं जैसे कि :

$ \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} $

क्योंकि $\mathrm {Ag} ^{+}$ आयनों का मानक अपचयन विभव $\mathrm {H} ^{+}$ आयनों के मानक अपचयन विभव से अधिक है, इसलिए $\mathrm {Ag} ^{+}$ आयन आसानी से अपचयित होंगे और एग के रूप में जमा होंगे।

अनॉड़ पर : जब एग्ज़िट आयन $\mathrm {NO}_3 ^{-}$ द्वारा हमला करते हैं, तो अनॉड़ के एग्ज़िट के घोल में $\mathrm {Ag} ^{+}$ आयन बनाने के लिए घोल में घुल जाएंगे।

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

अल्टरनेटिव रूप से, अनॉड़ पर तीन संभावित ऑक्सीकरण अभिक्रियाओं में से एक हो सकती है, अर्थात,

$ \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 $ के उच्चतम ऑक्सीकरण विभव है। अतः अनॉड़ के $Ag$ ऑक्सीकृत होकर $\mathrm {Ag} ^{+}$ आयन बन जाएंगे जो घोल में प्रवेश कर जाएंगे।

(ii) $\mathrm {AgNO}_3$ के जलीय घोल के विद्युत अपघटन के साथ प्लैटिनम इलेक्ट्रोड।

$ \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} ^{-} $

कैथोड पर : $\mathrm {Ag} ^{+}$ आयनों का अपसार विभव $\mathrm {H} ^{+}$ आयनों के अपसार विभव से कम है। अतः $\mathrm {Ag} ^{+}$ आयन अपेक्षाकृत $\mathrm {H} ^{+}$ आयनों के बजाय धातु के रूप में जमा होंगे।

अल्टरनेटिव रूप से, हमारे पास मानक अपचयन विभव हैं जैसे :

$ \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} $

$\mathrm {Ag} ^{+}$ आयनों के मानक अपचयन विभव $\mathrm {H} ^{+}$ आयनों के मानक अपचयन विभव से अधिक है, अतः $\mathrm {Ag} ^{+}$ आयन आसानी से अपचयित होंगे और धातु के रूप में जमा होंगे।

अनॉड़ पर : अनॉड़ नष्ट नहीं हो सकता, इसलिए $\mathrm {OH} ^{-}$ और $\mathrm {NO}_3 ^{-}$ आयनों में से $\mathrm {OH} ^{-}$ आयनों के विस्थापन विभव कम होता है। अतः $\mathrm {OH} ^{-}$ आयन $\mathrm {NO}_3 ^{-}$ आयन की तुलना में प्राथमिकता से विस्थापित होंगे, जो फिर विघटित होकर $\mathrm {O}_2$ उत्पन्न करते हैं।

$ \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) तनु $\mathrm {H}_2 \mathrm {SO}_4$ के विद्युत अपघटन के साथ प्लेटिनम इलेक्ट्रोड।

$ \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} $

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

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

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

इसलिए, $\mathrm {H}_2$ कैथोड पर उत्सर्जित होता है और $\mathrm {O}_2$ एनॉड पर।

(iv) $\mathrm {CuCl}_2$ के जलीय घोल के विद्युत अपघटन के साथ प्लेटिनम इलेक्ट्रोड

$ \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} $

कैथोड पर : $\mathrm {Cu} ^{2+}$ आयन $\mathrm {H} ^{+}$ आयन की तुलना में प्राथमिकता से अपचयित होंगे

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

एनॉड पर : $\mathrm {Cl} ^{-}$ आयन $\mathrm {OH} ^{-}$ आयन की तुलना में प्राथमिकता से ऑक्सीकृत होंगे

$\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) $

इसलिए, कैथोड पर कॉपर की धातु उपस्थित होगी और एनॉड पर $\mathrm {Cl}_2$ उत्सर्जित होगा।