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NEET रसायन विज्ञान: विलयन, अपचयोपचय, वैद्युतरसायन और रासायनिक बलगतिकी · Chapter 3

वैद्युत रसायन (Electrochemistry)

याद रखने योग्य बातें

  • गैल्वैनी सेल (galvanic cell) में ऑक्सीकरण ऐनोड (ऋणात्मक) पर और अपचयन कैथोड (धनात्मक) पर होता है; E°cell = E°cathode − E°anode, और धनात्मक E°cell का अर्थ है कि सेल अभिक्रिया स्वतः प्रवर्तित है।
  • 298 K पर नेर्न्स्ट समीकरण (Nernst equation): E = E° − (0.059/n) log Q; साम्य पर E = 0, अतः log K = nE°/0.059 और ΔG° = −nFE°cell।
  • तनुकरण पर चालकता (conductivity) (κ) घटती है और मोलर चालकता (molar conductivity) (Λm) बढ़ती है; कोलराउश का नियम, Λ°m = λ°(cation) + λ°(anion), दुर्बल विद्युत-अपघट्यों का Λ°m ज्ञात करने में प्रयुक्त होता है।
  • फैराडे का नियम (Faraday's law): m = ZIt = (M/nF) × I × t; 1 फैराडे = 96500 C = 1 मोल इलेक्ट्रॉनों का आवेश। विद्युत-अपघटन के उत्पाद विद्युत-अपघट्य, इलेक्ट्रोडों और सांद्रता पर निर्भर करते हैं।

विद्युत रासायनिक सेल और इलेक्ट्रोड विभव

गैल्वैनी (वोल्टीय) सेल (galvanic (voltaic) cell) स्वतः प्रवर्तित रेडॉक्स अभिक्रिया की रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदलता है। डेनियल सेल (Daniell cell) इसका मानक उदाहरण है। जिंक की छड़ ZnSO₄ विलयन में और कॉपर की छड़ CuSO₄ विलयन में डूबी रहती है। दोनों विलयन एक लवण सेतु (salt bridge) से जुड़े होते हैं।

  • ऐनोड (ऑक्सीकरण, ऋणात्मक इलेक्ट्रोड): Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e⁻
  • कैथोड (अपचयन, धनात्मक इलेक्ट्रोड): Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s)
  • कुल अभिक्रिया: Zn(s) + Cu²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Cu(s)
  • बाहरी तार में इलेक्ट्रॉन ऐनोड से कैथोड की ओर बहते हैं। परंपरागत धारा कैथोड से ऐनोड की ओर बहती है।

लवण सेतु एक U-नली है जिसमें KCl, KNO₃ या NH₄NO₃ जैसे अक्रिय विद्युत-अपघट्य का जेल भरा होता है। इसके आयनों की चालें लगभग समान होती हैं। यह आयनों के प्रवाह से परिपथ पूरा करता है और प्रत्येक अर्ध-सेल को विद्युत रूप से उदासीन रखता है। इसमें से इलेक्ट्रॉन नहीं गुजरते।

सेल का निरूपण: ऐनोड बाईं ओर और कैथोड दाईं ओर लिखा जाता है। एक ऊर्ध्वाधर रेखा प्रावस्था सीमा दर्शाती है। दोहरी ऊर्ध्वाधर रेखा लवण सेतु दर्शाती है। उदाहरण: Zn(s) | Zn²⁺(aq) || Cu²⁺(aq) | Cu(s)।

इलेक्ट्रोड विभव (electrode potential) धातु–विलयन अंतरापृष्ठ पर उत्पन्न विभव है। मानक इलेक्ट्रोड विभव (standard electrode potential) E° को 1 M आयन सांद्रता, गैसों के लिए 1 bar दाब और 298 K पर मापा जाता है। परिपाटी के अनुसार सारणियों में अपचयन विभव (reduction potentials) दिए जाते हैं।

मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (standard hydrogen electrode) (SHE) संदर्भ इलेक्ट्रोड है। प्लैटिनम ब्लैक से लेपित प्लैटिनम पन्नी 1 M H⁺ विलयन में डुबोई जाती है। इस पर 1 bar दाब की शुद्ध H₂ गैस प्रवाहित की जाती है। इसका विभव 0.00 V निश्चित किया गया है। अर्ध-अभिक्रिया: H⁺(aq) + e⁻ ⇌ ½ H₂(g)। किसी अज्ञात E° को ज्ञात करने के लिए इलेक्ट्रोड को SHE से जोड़कर सेल का वोल्टता मापा जाता है।

E°cell = E°(cathode) − E°(anode), दोनों अपचयन विभव के रूप में। E° एक गहन गुण (intensive property) है। अर्ध-अभिक्रिया को किसी संख्या से गुणा करने पर यह नहीं बदलता।

विद्युत रासायनिक श्रेणी (Electrochemical series)। स्पीशीज़ को उनके मानक अपचयन विभवों के क्रम में व्यवस्थित किया जाता है।

अर्ध-अभिक्रिया (अपचयन)E° (V)
F₂ + 2e⁻ → 2F⁻+2.87
Cl₂ + 2e⁻ → 2Cl⁻+1.36
Br₂ + 2e⁻ → 2Br⁻+1.09
Ag⁺ + e⁻ → Ag+0.80
Fe³⁺ + e⁻ → Fe²⁺+0.77
I₂ + 2e⁻ → 2I⁻+0.54
Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu+0.34
2H⁺ + 2e⁻ → H₂0.00
Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni−0.25
Fe²⁺ + 2e⁻ → Fe−0.44
Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn−0.76
Al³⁺ + 3e⁻ → Al−1.66
Mg²⁺ + 2e⁻ → Mg−2.36
Na⁺ + e⁻ → Na−2.71
K⁺ + e⁻ → K−2.93
Li⁺ + e⁻ → Li−3.05

श्रेणी को पढ़ना: अधिक धनात्मक E° का अर्थ है प्रबल ऑक्सीकारक (F₂ सबसे प्रबल है)। अधिक ऋणात्मक E° का अर्थ है प्रबल अपचायक (इनमें Li सबसे प्रबल है)। कम E° वाली धातु अधिक E° वाली धातु को उसके लवण विलयन से विस्थापित कर देती है। ऋणात्मक E° वाली धातुएँ (हाइड्रोजन से ऊपर) तनु अम्लों से H₂ मुक्त करती हैं। कॉपर, सिल्वर और गोल्ड ऐसा नहीं करते।

नेर्न्स्ट समीकरण, EMF, साम्य स्थिरांक और गिब्स ऊर्जा

अर्ध-अभिक्रिया Mⁿ⁺ + ne⁻ → M के लिए:

E(Mⁿ⁺/M) = E° − (2.303RT/nF) log (1/[Mⁿ⁺]) = E° + (0.059/n) log [Mⁿ⁺] (298 K पर)।

सेल अभिक्रिया aA + bB → cC + dD के लिए अभिक्रिया भागफल (reaction quotient) Q = [C]ᶜ[D]ᵈ / [A]ᵃ[B]ᵇ है। शुद्ध ठोस और शुद्ध द्रव सम्मिलित नहीं किए जाते।

Ecell = E°cell − (2.303RT/nF) log Q = E°cell − (0.059/n) log Q (298 K पर)

यहाँ n संतुलित सेल अभिक्रिया में स्थानांतरित इलेक्ट्रॉनों की संख्या है। जैसे-जैसे सेल कार्य करता है, Q बढ़ता है और Ecell घटता है। जब Ecell = 0 होता है तब सेल "मृत" होता है और अभिक्रिया साम्य पर होती है। तब Q = K।

साम्य पर: E°cell = (2.303RT/nF) log K, अतः log K = nE°cell / 0.059 (298 K पर)।

गिब्स ऊर्जा: ΔG = −nFEcell और ΔG° = −nFE°cell। साथ ही ΔG° = −2.303RT log K। धनात्मक E°cell से ऋणात्मक ΔG° मिलता है और अभिक्रिया स्वतः प्रवर्तित होती है।

स्थिरांक: R = 8.314 J K⁻¹ mol⁻¹, F = 96500 C mol⁻¹।

हल किया गया उदाहरण 1 (नेर्न्स्ट)। Zn | Zn²⁺(0.1 M) || Cu²⁺(0.01 M) | Cu के लिए Ecell ज्ञात कीजिए। दिया है E°Zn²⁺/Zn = −0.76 V और E°Cu²⁺/Cu = +0.34 V।

E°cell = 0.34 − (−0.76) = 1.10 V। n = 2। Q = [Zn²⁺]/[Cu²⁺] = 0.1/0.01 = 10, अतः log Q = 1।

Ecell = 1.10 − (0.059/2) × 1 = 1.10 − 0.0295 = 1.0705 V ≈ 1.07 V।

हल किया गया उदाहरण 2 (K और ΔG°)। सेल: Ni | Ni²⁺ || Ag⁺ | Ag। E°Ni²⁺/Ni = −0.25 V, E°Ag⁺/Ag = +0.80 V।

E°cell = 0.80 − (−0.25) = 1.05 V। सेल अभिक्रिया: Ni + 2Ag⁺ → Ni²⁺ + 2Ag, अतः n = 2।

log K = (2 × 1.05)/0.059 = 35.59, अतः K ≈ 10³⁵·⁶।

ΔG° = −2 × 96500 × 1.05 = −202650 J mol⁻¹ ≈ −202.7 kJ mol⁻¹।

विद्युत-अपघटनी विलयनों की चालकता

विद्युत-अपघटनी विलयन में आयन धारा ले जाते हैं। राशियाँ और मात्रक:

राशिसंकेत और सूत्रSI मात्रक
प्रतिरोध (Resistance)R = ρ l/Aओम (Ω)
प्रतिरोधकता (Resistivity)ρओम मीटर (Ω m)
चालकत्व (Conductance)G = 1/Rसीमेन्स (S)
चालकता (विशिष्ट चालकत्व)κ = 1/ρS m⁻¹
सेल स्थिरांक (Cell constant)G* = l/Am⁻¹ (या cm⁻¹)
मोलर चालकता (Molar conductivity)Λm = κ/cS m² mol⁻¹

संबंध: κ = G × G* = G × (l/A)। सेल स्थिरांक ज्ञात करने के लिए सेल में ज्ञात κ वाला मानक विलयन, जैसे KCl, भरा जाता है और R मापा जाता है।

मोलर चालकता उस विलयन में उपस्थित सभी आयनों की चालकता है जो 1 मोल विद्युत-अपघट्य से बने हों, आयतन V में, और जो एक-दूसरे से 1 cm (या 1 m) दूर स्थित दो इलेक्ट्रोडों के बीच रखा हो। यदि सांद्रता c mol L⁻¹ में और κ S cm⁻¹ में हो, तो Λm (S cm² mol⁻¹) = κ × 1000 / c। साथ ही 1 S m² mol⁻¹ = 10⁴ S cm² mol⁻¹।

सांद्रता के साथ परिवर्तन।

  • तनुकरण पर सभी विद्युत-अपघट्यों की चालकता κ घटती है, क्योंकि प्रति इकाई आयतन आयनों की संख्या घटती है।
  • तनुकरण पर सभी विद्युत-अपघट्यों की मोलर चालकता Λm बढ़ती है।
  • प्रबल विद्युत-अपघट्य पूर्णतः आयनित होते हैं। तनुकरण पर Λm धीरे-धीरे बढ़ती है, क्योंकि अंतर-आयनिक आकर्षण घटता है। संबंध Λm = Λ°m − A√c है, अतः Λm बनाम √c सरल रेखा होती है। c → 0 पर अंतःखंड (intercept) Λ°m देता है।
  • दुर्बल विद्युत-अपघट्यों की उच्च सांद्रता पर Λm कम होती है, क्योंकि आयन कम होते हैं। तनुकरण पर Λm तेज़ी से बढ़ती है, क्योंकि वियोजन की मात्रा (degree of dissociation) α बढ़ती है। Λm बनाम √c रैखिक नहीं होता। बहिर्वेशन (extrapolation) से Λ°m ज्ञात नहीं किया जा सकता।

कोलराउश का नियम

आयनों के स्वतंत्र गमन का नियम: किसी विद्युत-अपघट्य की सीमांत मोलर चालकता उसके धनायन और ऋणायन की सीमांत मोलर चालकताओं का योग होती है, प्रत्येक को सूत्र इकाई में उसके आयनों की संख्या से गुणा किया जाता है।

Λ°m = ν₊λ°₊ + ν₋λ°₋

आयन298 K पर λ° (S cm² mol⁻¹), लगभग
H⁺349.6
Na⁺50.1
K⁺73.5
Cl⁻76.3
CH₃COO⁻40.9

अनुप्रयोग।

  • 1. दुर्बल विद्युत-अपघट्य का Λ°m: Λ°m(CH₃COOH) = Λ°m(CH₃COONa) + Λ°m(HCl) − Λ°m(NaCl)।
  • 2. वियोजन की मात्रा: α = Λm / Λ°m।
  • 3. दुर्बल अम्ल HA का वियोजन स्थिरांक: Ka = cα² / (1 − α), जहाँ c सांद्रता है।

हल किया गया उदाहरण 3। एक दुर्बल अम्ल के लिए Λ°m = 390 S cm² mol⁻¹ है। 0.01 M विलयन में Λm = 39 S cm² mol⁻¹ है। तब α = 39/390 = 0.1। Ka = cα²/(1 − α) = 0.01 × 0.01 / 0.9 = 1.11 × 10⁻⁴।

हल किया गया उदाहरण 4 (सेल स्थिरांक)। κ = 0.0125 S cm⁻¹ वाले विलयन से भरे सेल का R = 80 Ω है। सेल स्थिरांक = κ × R = 0.0125 × 80 = 1.0 cm⁻¹। इसी सेल में दूसरे विलयन के साथ R = 400 Ω मिलता है। तब κ = 1.0/400 = 0.0025 S cm⁻¹।

विद्युत-अपघटनी सेल और फैराडे के नियम

विद्युत-अपघटनी सेल (electrolytic cell) बाह्य स्रोत की विद्युत ऊर्जा से अस्वतःप्रवर्तित अभिक्रिया को चलाता है। ऐनोड धनात्मक और कैथोड ऋणात्मक होता है। ऑक्सीकरण फिर भी ऐनोड पर और अपचयन कैथोड पर होता है।

लक्षणगैल्वैनी सेलविद्युत-अपघटनी सेल
ऊर्जा परिवर्तनरासायनिक → विद्युतविद्युत → रासायनिक
ऐनोडऋणात्मकधनात्मक
कैथोडधनात्मकऋणात्मक
अभिक्रियास्वतःप्रवर्तितअस्वतःप्रवर्तित
ऑक्सीकरण होता हैऐनोड परऐनोड पर

फैराडे का प्रथम नियम: किसी इलेक्ट्रोड पर जमा हुए पदार्थ का द्रव्यमान प्रवाहित आवेश की मात्रा के अनुक्रमानुपाती होता है। m = ZQ = ZIt, जहाँ Q = It (कूलॉम में आवेश = ऐम्पियर में धारा × सेकंड में समय)।

फैराडे का द्वितीय नियम: समान आवेश के लिए जमा हुए द्रव्यमान उनके तुल्यांकी द्रव्यमानों (M/n) के अनुक्रमानुपाती होते हैं। Z = M/(nF) विद्युत रासायनिक तुल्यांक है।

एक फैराडे = 96500 C = 1 मोल इलेक्ट्रॉनों पर आवेश। Cu²⁺ को प्रति मोल Cu के लिए 2 F चाहिए। Al³⁺ को प्रति मोल Al के लिए 3 F चाहिए। Ag⁺ को प्रति मोल Ag के लिए 1 F चाहिए।

हल किया गया उदाहरण 5। 9.65 A की धारा 50 मिनट तक गलित Al₂O₃ (Al³⁺ आयन) में प्रवाहित की जाती है। Q = 9.65 × 3000 = 28950 C = 0.3 F। Al के मोल = 0.3/3 = 0.1 mol। Al का द्रव्यमान = 0.1 × 27 = 2.7 g।

विद्युत-अपघटन के उत्पाद। कैथोड पर अधिक अपचयन विभव वाली स्पीशीज़ अपचयित होती है। ऐनोड पर कम अपचयन विभव वाली स्पीशीज़ ऑक्सीकृत होती है। जल भी अपचयित या ऑक्सीकृत हो सकता है।

विद्युत-अपघट्य और इलेक्ट्रोडकैथोड उत्पादऐनोड उत्पाद
गलित NaCl (अक्रिय इलेक्ट्रोड)NaCl₂
जलीय NaCl (अक्रिय इलेक्ट्रोड)H₂ (जल अपचयित होता है)Cl₂
तनु H₂SO₄ (Pt इलेक्ट्रोड)H₂O₂
सांद्र H₂SO₄ (Pt इलेक्ट्रोड)H₂S₂O₈²⁻ (परॉक्सोडाइसल्फेट)
जलीय CuSO₄, Pt इलेक्ट्रोडCuO₂
जलीय CuSO₄, Cu इलेक्ट्रोडCu जमता हैCu, Cu²⁺ के रूप में घुलता है

जलीय NaCl में Na⁺ अपचयित नहीं होता, क्योंकि जल Na⁺ की तुलना में अधिक आसानी से अपचयित होता है (Na⁺/Na का E° −2.71 V है)। ऐनोड पर O₂ के बजाय Cl₂ बनती है, क्योंकि जल के ऑक्सीकरण के लिए अतिरिक्त विभव (अतिविभव, overpotential) चाहिए। CuSO₄ में कॉपर इलेक्ट्रोडों के साथ कुल प्रभाव ऐनोड से कैथोड पर कॉपर का स्थानांतरण है। यही कॉपर के शोधन का आधार है।

बैटरियाँ और ईंधन सेल

प्राथमिक सेल (primary cell) को पुनः आवेशित नहीं किया जा सकता। द्वितीयक सेल (secondary cell) को विपरीत दिशा में धारा प्रवाहित करके पुनः आवेशित किया जा सकता है।

सेलऐनोडकैथोडविद्युत-अपघट्यटिप्पणी
शुष्क सेल (लेक्लांशे)जिंक का पात्रMnO₂ और कार्बन से घिरी ग्रेफाइट की छड़NH₄Cl और ZnCl₂ की लेईप्राथमिक; लगभग 1.5 V
मर्करी सेलZn–Hg अमलगमHgO और कार्बन की लेईKOH और ZnO की लेईप्राथमिक; स्थिर 1.35 V; घड़ियों और श्रवण यंत्रों में प्रयुक्त
लेड संचायक बैटरीलेड (Pb)PbO₂ से भरी लेड की ग्रिडद्रव्यमान से लगभग 38% H₂SO₄द्वितीयक; प्रत्येक सेल लगभग 2 V
निकल–कैडमियम सेलकैडमियमनिकल(III) हाइड्रॉक्साइडक्षारीयद्वितीयक; अधिक जीवनकाल, अधिक महँगा

शुष्क सेल: ऐनोड Zn → Zn²⁺ + 2e⁻; कैथोड MnO₂ + NH₄⁺ + e⁻ → MnO(OH) + NH₃।

मर्करी सेल: ऐनोड Zn(Hg) + 2OH⁻ → ZnO + H₂O + 2e⁻; कैथोड HgO + H₂O + 2e⁻ → Hg + 2OH⁻। कुल: Zn(Hg) + HgO → ZnO + Hg। विद्युत-अपघट्य में आयन सांद्रता नहीं बदलती, इसलिए वोल्टता स्थिर रहती है।

लेड संचायक बैटरी।

  • विसर्जन (discharge), ऐनोड: Pb(s) + SO₄²⁻(aq) → PbSO₄(s) + 2e⁻
  • विसर्जन, कैथोड: PbO₂(s) + SO₄²⁻(aq) + 4H⁺(aq) + 2e⁻ → PbSO₄(s) + 2H₂O(l)
  • कुल विसर्जन अभिक्रिया: Pb + PbO₂ + 2H₂SO₄ → 2PbSO₄ + 2H₂O
  • आवेशन (charging) पर अभिक्रिया उलट जाती है: 2PbSO₄ + 2H₂O → Pb + PbO₂ + 2H₂SO₄।
  • विसर्जन के दौरान H₂SO₄ व्यय होता है और जल बनता है, अतः अम्ल का घनत्व घटता है।

निकल–कैडमियम सेल: विसर्जन के दौरान Cd + 2Ni(OH)₃ → CdO + 2Ni(OH)₂ + H₂O।

ईंधन सेल (H₂–O₂)। हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को सरंध्र कार्बन इलेक्ट्रोडों पर लगातार आपूर्त किया जाता है, जिनमें प्लैटिनम या पैलेडियम जैसा बारीक चूर्णित उत्प्रेरक होता है। विद्युत-अपघट्य जलीय क्षार (KOH या NaOH) है।

  • ऐनोड: 2H₂(g) + 4OH⁻(aq) → 4H₂O(l) + 4e⁻
  • कैथोड: O₂(g) + 2H₂O(l) + 4e⁻ → 4OH⁻(aq)
  • कुल: 2H₂ + O₂ → 2H₂O

एकमात्र उत्पाद जल है और ईंधन की आपूर्ति होते रहने तक सेल को पुनः आवेशित करने की आवश्यकता नहीं होती। इसकी दक्षता लगभग 70% है, जो ताप विद्युत संयंत्र से बहुत अधिक है। इसका उपयोग अंतरिक्ष यानों में हुआ है।

संक्षारण (Corrosion)

संक्षारण वायु और नमी द्वारा धातु का धीरे-धीरे क्षय होना है। लोहे में जंग लगना एक विद्युत रासायनिक प्रक्रम है। लोहे पर जल की बूँद एक सूक्ष्म गैल्वैनी सेल बना लेती है।

  • ऐनोड (ऑक्सीकरण, एक स्थान पर): Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e⁻ (Fe²⁺/Fe का E° = −0.44 V)
  • कैथोड (अपचयन, दूसरे स्थान पर): O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e⁻ → 2H₂O(l) (E° = +1.23 V)
  • कुल: 2Fe(s) + O₂(g) + 4H⁺(aq) → 2Fe²⁺(aq) + 2H₂O(l)
  • Fe²⁺ आगे Fe³⁺ में ऑक्सीकृत होता है और जंग (rust), Fe₂O₃·xH₂O, बनाता है।

ऑक्सीजन और नमी दोनों आवश्यक हैं। घुली हुई CO₂ (कार्बोनिक अम्ल) और लवण जंग लगने की गति बढ़ाते हैं।

रोकथाम।

  • 1. अवरोधक सुरक्षा: पेंट, ग्रीस, प्लास्टिक या धातु की परत, जैसे टिन या क्रोमियम का लेपन।
  • 2. यशदलेपन (galvanisation): लोहे पर जिंक की परत चढ़ाना। परत खुरच जाने पर भी जिंक लोहे की रक्षा करता है, क्योंकि जिंक का अपचयन विभव कम है और वह पहले ऑक्सीकृत होता है।
  • 3. बलिदानी सुरक्षा: लोहे को मैग्नीशियम या जिंक जैसी अधिक क्रियाशील धातु से जोड़ना।
  • 4. जंग-रोधी विलयनों और स्टेनलेस स्टील जैसी मिश्रधातुओं का उपयोग।

NEET में फँसाने वाली बातें

  • 1. गैल्वैनी सेल में ऐनोड ऋणात्मक होता है, पर विद्युत-अपघटनी सेल में धनात्मक। दोनों में ऑक्सीकरण ऐनोड पर होता है।
  • 2. इलेक्ट्रॉन लवण सेतु या विलयन में से कभी नहीं बहते। केवल आयन बहते हैं।
  • 3. अर्ध-अभिक्रिया को किसी संख्या से गुणा करने पर E° नहीं बदलता। ΔG° बदलता है।
  • 4. κ और Λm दोनों भिन्न राशियाँ हैं। तनुकरण पर κ घटती है और Λm बढ़ती है।
  • 5. प्रबल विद्युत-अपघट्य के लिए Λm बनाम √c रेखा को Λ°m तक बहिर्वेशित किया जा सकता है, दुर्बल के लिए नहीं।
  • 6. जलीय NaCl कैथोड पर H₂ देता है, Na नहीं। गलित NaCl Na देता है।
  • 7. CuSO₄ में Pt इलेक्ट्रोड ऐनोड पर O₂ देते हैं। Cu इलेक्ट्रोड ऐनोड के घुलने का कारण बनते हैं।
  • 8. मर्करी सेल की वोल्टता स्थिर रहती है। लेड संचायक बैटरी में विसर्जन पर अम्ल का घनत्व घटता है।
  • 9. नेर्न्स्ट समीकरण के Q में ठोस और शुद्ध द्रव छोड़ दिए जाते हैं।
  • 10. गुणांक 0.059, 298 K पर 2.303RT/F का मान है। इसे अन्य ताप पर प्रयोग न करें।

एक-पंक्ति सूत्र

  • 1. परिपाटी से SHE का E° = 0.00 V है।
  • 2. E°cell = E°cathode − E°anode।
  • 3. लवण सेतु विद्युत उदासीनता बनाए रखता है; वह इलेक्ट्रॉन नहीं ले जाता।
  • 4. 298 K पर Ecell = E°cell − (0.059/n) log Q।
  • 5. 298 K पर log K = nE°cell/0.059।
  • 6. ΔG° = −nFE°cell।
  • 7. 1 F = 96500 C mol⁻¹।
  • 8. κ का SI मात्रक S m⁻¹ और Λm का S m² mol⁻¹ है।
  • 9. सेल स्थिरांक = l/A; κ = G × सेल स्थिरांक।
  • 10. c के mol L⁻¹ में होने पर Λm = κ × 1000/c, S cm² mol⁻¹ में।
  • 11. प्रबल विद्युत-अपघट्य की Λm = Λ°m − A√c।
  • 12. दुर्बल विद्युत-अपघट्य के लिए α = Λm/Λ°m।
  • 13. शुष्क सेल का कैथोड MnO₂ युक्त ग्रेफाइट की छड़ है; ऐनोड जिंक का पात्र है।
  • 14. लेड संचायक बैटरी में लगभग 38% H₂SO₄ प्रयुक्त होता है और विसर्जन में दोनों प्लेटों पर PbSO₄ बनता है।
  • 15. जंग Fe₂O₃·xH₂O है; जिंक की परत बलिदानी सुरक्षा देती है।

अभ्यास प्रश्न

  1. परिपाटी के अनुसार किस इलेक्ट्रोड का मानक इलेक्ट्रोड विभव ठीक शून्य माना जाता है?

    1. मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड
    2. 1 M Zn²⁺ विलयन में जिंक इलेक्ट्रोड
    3. 1 M Cu²⁺ विलयन में कॉपर इलेक्ट्रोड
    4. 1 M Ag⁺ विलयन में सिल्वर इलेक्ट्रोड
    उत्तर

    A. मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड

    मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (Pt, 1 bar पर H₂, 1 M H⁺) संदर्भ इलेक्ट्रोड है, जिसका E° = 0.00 V है।

    Which electrode is assigned a standard electrode potential of exactly zero by convention?

    1. Standard hydrogen electrode
    2. Zinc electrode in 1 M Zn²⁺ solution
    3. Copper electrode in 1 M Cu²⁺ solution
    4. Silver electrode in 1 M Ag⁺ solution

  2. डेनियल सेल Zn(s) | Zn²⁺(aq) || Cu²⁺(aq) | Cu(s) में इलेक्ट्रॉन बहते हैं

    1. बाहरी तार से कॉपर इलेक्ट्रोड से जिंक इलेक्ट्रोड की ओर
    2. बाहरी तार से जिंक इलेक्ट्रोड से कॉपर इलेक्ट्रोड की ओर
    3. लवण सेतु से कॉपर इलेक्ट्रोड से जिंक इलेक्ट्रोड की ओर
    4. लवण सेतु से जिंक इलेक्ट्रोड से कॉपर इलेक्ट्रोड की ओर
    उत्तर

    B. बाहरी तार से जिंक इलेक्ट्रोड से कॉपर इलेक्ट्रोड की ओर

    Zn ऐनोड है (ऑक्सीकरण), अतः इलेक्ट्रॉन उससे निकलकर बाहरी तार से कैथोड तक जाते हैं। लवण सेतु में केवल आयन बहते हैं।

    In the Daniell cell Zn(s) | Zn²⁺(aq) || Cu²⁺(aq) | Cu(s), the electrons flow

    1. from the copper electrode to the zinc electrode through the external wire
    2. from the zinc electrode to the copper electrode through the external wire
    3. from the copper electrode to the zinc electrode through the salt bridge
    4. from the zinc electrode to the copper electrode through the salt bridge

  3. मोलर चालकता का SI मात्रक है

    1. S m⁻² mol
    2. S m⁻¹
    3. Ω m mol⁻¹
    4. S m² mol⁻¹
    उत्तर

    D. S m² mol⁻¹

    Λm = κ/c = (S m⁻¹)/(mol m⁻³) = S m² mol⁻¹।

    The SI unit of molar conductivity is

    1. S m⁻² mol
    2. S m⁻¹
    3. Ω m mol⁻¹
    4. S m² mol⁻¹

  4. मानक अपचयन विभव E°(Cu²⁺/Cu) = +0.34 V और E°(Ag⁺/Ag) = +0.80 V हैं। सेल Cu(s) | Cu²⁺(aq) || Ag⁺(aq) | Ag(s) का E°cell है

    1. 1.14 V
    2. −0.46 V
    3. 0.46 V
    4. 0.92 V
    उत्तर

    C. 0.46 V

    E°cell = E°cathode − E°anode = 0.80 − 0.34 = 0.46 V।

    The standard reduction potentials are E°(Cu²⁺/Cu) = +0.34 V and E°(Ag⁺/Ag) = +0.80 V. The E°cell of the cell Cu(s) | Cu²⁺(aq) || Ag⁺(aq) | Ag(s) is

    1. 1.14 V
    2. −0.46 V
    3. 0.46 V
    4. 0.92 V

  5. सेल Zn | Zn²⁺(0.01 M) || Cu²⁺(1 M) | Cu के लिए 298 K पर E°cell = 1.10 V है। 2.303RT/F = 0.059 V लेने पर सेल का EMF है

    1. 1.041 V
    2. 1.159 V
    3. 1.218 V
    4. 1.10 V
    उत्तर

    B. 1.159 V

    E = 1.10 − (0.059/2) log(0.01/1) = 1.10 − 0.0295 × (−2) = 1.10 + 0.059 = 1.159 V।

    For the cell Zn | Zn²⁺(0.01 M) || Cu²⁺(1 M) | Cu, E°cell = 1.10 V at 298 K. Taking 2.303RT/F = 0.059 V, the EMF of the cell is

    1. 1.041 V
    2. 1.159 V
    3. 1.218 V
    4. 1.10 V

  6. एक सेल अभिक्रिया में 2 इलेक्ट्रॉन भाग लेते हैं और 298 K पर E°cell = 0.59 V है। log K = nE°/0.059 का उपयोग करने पर साम्य स्थिरांक K है

    1. 10²⁰
    2. 10⁴⁰
    3. 10⁵
    4. 10¹⁰
    उत्तर

    A. 10²⁰

    log K = (2 × 0.59)/0.059 = 20, अतः K = 10²⁰।

    A cell reaction involves 2 electrons and has E°cell = 0.59 V at 298 K. Using log K = nE°/0.059, the equilibrium constant K is

    1. 10²⁰
    2. 10⁴⁰
    3. 10⁵
    4. 10¹⁰

  7. अभिक्रिया Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu के लिए E°cell = 1.10 V है। F = 96500 C mol⁻¹ लेने पर ΔG° है

    1. +212.3 kJ mol⁻¹
    2. −106.15 kJ mol⁻¹
    3. −424.6 kJ mol⁻¹
    4. −212.3 kJ mol⁻¹
    उत्तर

    D. −212.3 kJ mol⁻¹

    ΔG° = −nFE° = −2 × 96500 × 1.10 = −212300 J = −212.3 kJ mol⁻¹।

    For the reaction Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu, E°cell = 1.10 V. Taking F = 96500 C mol⁻¹, ΔG° is

    1. +212.3 kJ mol⁻¹
    2. −106.15 kJ mol⁻¹
    3. −424.6 kJ mol⁻¹
    4. −212.3 kJ mol⁻¹

  8. अक्रिय इलेक्ट्रोडों का उपयोग करके जलीय CuSO₄ में 4825 s तक 2 A की धारा प्रवाहित की जाती है (Cu = 63.5, F = 96500 C mol⁻¹)। जमा हुए कॉपर का द्रव्यमान है

    1. 1.5875 g
    2. 31.75 g
    3. 3.175 g
    4. 6.35 g
    उत्तर

    C. 3.175 g

    Q = 2 × 4825 = 9650 C = 0.1 F। Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu में प्रति मोल 2 F चाहिए, अतः Cu के मोल = 0.05 और द्रव्यमान = 0.05 × 63.5 = 3.175 g।

    A current of 2 A is passed for 4825 s through aqueous CuSO₄ using inert electrodes (Cu = 63.5, F = 96500 C mol⁻¹). The mass of copper deposited is

    1. 1.5875 g
    2. 31.75 g
    3. 3.175 g
    4. 6.35 g

  9. एक चालकता सेल का सेल स्थिरांक 0.5 cm⁻¹ है। किसी विलयन से भरने पर उसका प्रतिरोध 250 Ω मिलता है। विलयन की चालकता है

    1. 500 S cm⁻¹
    2. 0.002 S cm⁻¹
    3. 125 S cm⁻¹
    4. 0.02 S cm⁻¹
    उत्तर

    B. 0.002 S cm⁻¹

    κ = सेल स्थिरांक/R = 0.5/250 = 0.002 S cm⁻¹।

    A conductivity cell has a cell constant of 0.5 cm⁻¹. When filled with a solution it shows a resistance of 250 Ω. The conductivity of the solution is

    1. 500 S cm⁻¹
    2. 0.002 S cm⁻¹
    3. 125 S cm⁻¹
    4. 0.02 S cm⁻¹

  10. 0.1 M विलयन की चालकता 0.02 S cm⁻¹ है। इसकी मोलर चालकता है

    1. 20 S cm² mol⁻¹
    2. 2 S cm² mol⁻¹
    3. 2000 S cm² mol⁻¹
    4. 200 S cm² mol⁻¹
    उत्तर

    D. 200 S cm² mol⁻¹

    Λm = κ × 1000/c = 0.02 × 1000/0.1 = 200 S cm² mol⁻¹।

    A 0.1 M solution has a conductivity of 0.02 S cm⁻¹. Its molar conductivity is

    1. 20 S cm² mol⁻¹
    2. 2 S cm² mol⁻¹
    3. 2000 S cm² mol⁻¹
    4. 200 S cm² mol⁻¹

  11. सीमांत मोलर चालकताएँ (S cm² mol⁻¹) हैं: CH₃COONa 91, HCl 426 और NaCl 126। CH₃COOH की सीमांत मोलर चालकता है

    1. 391
    2. 643
    3. 552
    4. 209
    उत्तर

    A. 391

    Λ°(CH₃COOH) = Λ°(CH₃COONa) + Λ°(HCl) − Λ°(NaCl) = 91 + 426 − 126 = 391 S cm² mol⁻¹।

    The limiting molar conductivities (S cm² mol⁻¹) are CH₃COONa 91, HCl 426 and NaCl 126. The limiting molar conductivity of CH₃COOH is

    1. 391
    2. 643
    3. 552
    4. 209

  12. अक्रिय इलेक्ट्रोडों से गलित NaCl के विद्युत-अपघटन में कैथोड पर उत्पाद है

    1. हाइड्रोजन गैस
    2. सोडियम ऑक्साइड
    3. सोडियम धातु
    4. क्लोरीन गैस
    उत्तर

    C. सोडियम धातु

    कैथोड पर Na⁺ + e⁻ → Na। Cl₂ ऐनोड पर बनती है।

    In the electrolysis of molten NaCl using inert electrodes, the product at the cathode is

    1. hydrogen gas
    2. sodium oxide
    3. sodium metal
    4. chlorine gas

  13. अक्रिय इलेक्ट्रोडों से सांद्र जलीय NaCl के विद्युत-अपघटन में ऐनोड पर मुक्त होने वाली गैस है

    1. ऑक्सीजन
    2. क्लोरीन
    3. कार्बन डाइऑक्साइड
    4. हाइड्रोजन
    उत्तर

    B. क्लोरीन

    ऐनोड पर Cl⁻ ऑक्सीकृत होकर Cl₂ बनाता है, क्योंकि जल के O₂ में ऑक्सीकरण के लिए अतिरिक्त विभव (अतिविभव) चाहिए।

    In the electrolysis of concentrated aqueous NaCl using inert electrodes, the gas liberated at the anode is

    1. oxygen
    2. chlorine
    3. carbon dioxide
    4. hydrogen

  14. लेड संचायक बैटरी के विसर्जन के दौरान ऐनोड और कैथोड दोनों पर बनने वाला ठोस है

    1. PbO
    2. PbO₂
    3. Pb
    4. PbSO₄
    उत्तर

    D. PbSO₄

    ऐनोड: Pb + SO₄²⁻ → PbSO₄ + 2e⁻। कैथोड: PbO₂ + SO₄²⁻ + 4H⁺ + 2e⁻ → PbSO₄ + 2H₂O।

    During the discharge of a lead storage battery, the solid that forms on both the anode and the cathode is

    1. PbO
    2. PbO₂
    3. Pb
    4. PbSO₄

  15. कॉपर इलेक्ट्रोडों का उपयोग करके जलीय CuSO₄ के विद्युत-अपघटन में ऐनोड पर क्या होता है?

    1. कॉपर घुलकर Cu²⁺ आयन देता है
    2. ऑक्सीजन गैस मुक्त होती है
    3. हाइड्रोजन गैस मुक्त होती है
    4. कॉपर धातु जमा होती है
    उत्तर

    A. कॉपर घुलकर Cu²⁺ आयन देता है

    कॉपर जल या सल्फेट की तुलना में अधिक आसानी से ऑक्सीकृत होता है, अतः ऐनोड पर Cu → Cu²⁺ + 2e⁻।

    During the electrolysis of aqueous CuSO₄ using copper electrodes, what happens at the anode?

    1. Copper dissolves to give Cu²⁺ ions
    2. Oxygen gas is liberated
    3. Hydrogen gas is liberated
    4. Copper metal is deposited

  16. दिया है E°(Mg²⁺/Mg) = −2.36 V और E°(Zn²⁺/Zn) = −0.76 V। सेल Mg | Mg²⁺ || Zn²⁺ | Zn का E°cell है

    1. 3.12 V
    2. −1.60 V
    3. 1.60 V
    4. 0.80 V
    उत्तर

    C. 1.60 V

    E°cell = −0.76 − (−2.36) = 1.60 V।

    Given E°(Mg²⁺/Mg) = −2.36 V and E°(Zn²⁺/Zn) = −0.76 V, the E°cell of the cell Mg | Mg²⁺ || Zn²⁺ | Zn is

    1. 3.12 V
    2. −1.60 V
    3. 1.60 V
    4. 0.80 V

  17. दिए गए दो कथन नीचे हैं। कथन I: तनुकरण पर विद्युत-अपघटनी विलयन की चालकता (κ) घटती है। कथन II: तनुकरण पर विद्युत-अपघटनी विलयन की मोलर चालकता (Λm) बढ़ती है।

    1. कथन I और कथन II दोनों सही हैं
    2. कथन I और कथन II दोनों गलत हैं
    3. कथन I सही है लेकिन कथन II गलत है
    4. कथन I गलत है लेकिन कथन II सही है
    उत्तर

    A. कथन I और कथन II दोनों सही हैं

    κ घटती है क्योंकि प्रति इकाई आयतन आयनों की संख्या घटती है; Λm बढ़ती है क्योंकि 1 mol युक्त आयतन बढ़ता है और अंतर-आयनिक आकर्षण घटता है या वियोजन बढ़ता है।

    Given below are two statements. Statement I: On dilution, the conductivity (κ) of an electrolytic solution decreases. Statement II: On dilution, the molar conductivity (Λm) of an electrolytic solution increases.

    1. Both Statement I and Statement II are correct
    2. Both Statement I and Statement II are incorrect
    3. Statement I is correct but Statement II is incorrect
    4. Statement I is incorrect but Statement II is correct

  18. दिए गए दो कथन नीचे हैं। कथन I: प्रबल विद्युत-अपघट्य की सीमांत मोलर चालकता Λm बनाम √c के आलेख को शून्य सांद्रता तक बहिर्वेशित करके प्राप्त की जा सकती है। कथन II: दुर्बल विद्युत-अपघट्य की सीमांत मोलर चालकता उसी प्रकार प्राप्त की जा सकती है क्योंकि उसका आलेख भी सरल रेखा होता है।

    1. कथन I और कथन II दोनों सही हैं
    2. कथन I और कथन II दोनों गलत हैं
    3. कथन I सही है लेकिन कथन II गलत है
    4. कथन I गलत है लेकिन कथन II सही है
    उत्तर

    C. कथन I सही है लेकिन कथन II गलत है

    दुर्बल विद्युत-अपघट्य के लिए Λm कम सांद्रता पर तेज़ी से बढ़ती है और आलेख रैखिक नहीं होता, इसलिए कोलराउश के नियम का प्रयोग किया जाता है।

    Given below are two statements. Statement I: The limiting molar conductivity of a strong electrolyte can be obtained by extrapolating the plot of Λm against √c to zero concentration. Statement II: The limiting molar conductivity of a weak electrolyte can be obtained in the same way because its plot is also a straight line.

    1. Both Statement I and Statement II are correct
    2. Both Statement I and Statement II are incorrect
    3. Statement I is correct but Statement II is incorrect
    4. Statement I is incorrect but Statement II is correct

  19. दिए गए दो कथन नीचे हैं। कथन I: मर्करी सेल अपने पूरे जीवनकाल में लगभग 1.35 V का स्थिर विभव देता है। कथन II: मर्करी सेल घड़ियों और श्रवण यंत्रों जैसे छोटे उपकरणों में प्रयुक्त होते हैं।

    1. कथन I और कथन II दोनों सही हैं
    2. कथन I और कथन II दोनों गलत हैं
    3. कथन I सही है लेकिन कथन II गलत है
    4. कथन I गलत है लेकिन कथन II सही है
    उत्तर

    A. कथन I और कथन II दोनों सही हैं

    कुल अभिक्रिया Zn(Hg) + HgO → ZnO + Hg में आयन सांद्रता नहीं बदलती, इसलिए वोल्टता स्थिर रहती है; इससे यह छोटे उपकरणों के लिए उपयुक्त है।

    Given below are two statements. Statement I: A mercury cell gives a constant potential of about 1.35 V throughout its life. Statement II: Mercury cells are used in small devices such as watches and hearing aids.

    1. Both Statement I and Statement II are correct
    2. Both Statement I and Statement II are incorrect
    3. Statement I is correct but Statement II is incorrect
    4. Statement I is incorrect but Statement II is correct

  20. शुष्क सेल (लेक्लांशे सेल) के बारे में निम्नलिखित में से कौन-से कथन सही हैं? 1. जिंक का पात्र ऐनोड का कार्य करता है। 2. कैथोड MnO₂ और कार्बन से घिरी ग्रेफाइट की छड़ है। 3. धारा उलटकर इसे पुनः आवेशित किया जा सकता है।

    1. 1 और 3 केवल
    2. 2 और 3 केवल
    3. 1, 2 और 3
    4. 1 और 2 केवल
    उत्तर

    D. 1 और 2 केवल

    शुष्क सेल प्राथमिक सेल है: Zn का पात्र ऐनोड है और MnO₂ युक्त ग्रेफाइट की छड़ कैथोड है। इसे पुनः आवेशित नहीं किया जा सकता।

    Which of the following statements about the dry cell (Leclanché cell) are correct? 1. The zinc container acts as the anode. 2. The cathode is a graphite rod surrounded by MnO₂ and carbon. 3. It can be recharged by reversing the current.

    1. 1 and 3 only
    2. 2 and 3 only
    3. 1, 2 and 3
    4. 1 and 2 only

  21. दिए गए दो कथन नीचे हैं। कथन I: विद्युत-अपघटनी सेल में कैथोड धनात्मक इलेक्ट्रोड होता है। कथन II: गैल्वैनी सेल में ऑक्सीकरण कैथोड पर होता है।

    1. कथन I और कथन II दोनों सही हैं
    2. कथन I और कथन II दोनों गलत हैं
    3. कथन I सही है लेकिन कथन II गलत है
    4. कथन I गलत है लेकिन कथन II सही है
    उत्तर

    B. कथन I और कथन II दोनों गलत हैं

    विद्युत-अपघटनी सेल में कैथोड ऋणात्मक होता है। गैल्वैनी सेल में ऑक्सीकरण सदैव ऐनोड पर और अपचयन कैथोड पर होता है।

    Given below are two statements. Statement I: In an electrolytic cell the cathode is the positive electrode. Statement II: In a galvanic cell oxidation takes place at the cathode.

    1. Both Statement I and Statement II are correct
    2. Both Statement I and Statement II are incorrect
    3. Statement I is correct but Statement II is incorrect
    4. Statement I is incorrect but Statement II is correct

  22. दिए गए दो कथन नीचे हैं। कथन I: इलेक्ट्रॉन लवण सेतु से होकर एक अर्ध-सेल से दूसरे अर्ध-सेल में बहते हैं। कथन II: लवण सेतु आयनों की गति द्वारा दोनों अर्ध-सेलों को विद्युत रूप से उदासीन रखता है।

    1. कथन I और कथन II दोनों सही हैं
    2. कथन I और कथन II दोनों गलत हैं
    3. कथन I सही है लेकिन कथन II गलत है
    4. कथन I गलत है लेकिन कथन II सही है
    उत्तर

    D. कथन I गलत है लेकिन कथन II सही है

    इलेक्ट्रॉन केवल बाहरी तार से बहते हैं। आयन लवण सेतु में गति करते हैं और उदासीनता बनाए रखते हैं।

    Given below are two statements. Statement I: Electrons flow from one half-cell to the other through the salt bridge. Statement II: The salt bridge keeps the two half-cells electrically neutral by the movement of ions.

    1. Both Statement I and Statement II are correct
    2. Both Statement I and Statement II are incorrect
    3. Statement I is correct but Statement II is incorrect
    4. Statement I is incorrect but Statement II is correct

  23. दिए गए दो कथन नीचे हैं। कथन I: Zn²⁺/Zn अर्ध-सेल का E° अर्ध-अभिक्रिया को 2 से गुणा करने पर भी −0.76 V ही रहता है। कथन II: अर्ध-अभिक्रिया का ΔG° भी 2 से गुणा करने पर अपरिवर्तित रहता है।

    1. कथन I और कथन II दोनों सही हैं
    2. कथन I और कथन II दोनों गलत हैं
    3. कथन I सही है लेकिन कथन II गलत है
    4. कथन I गलत है लेकिन कथन II सही है
    उत्तर

    C. कथन I सही है लेकिन कथन II गलत है

    E° गहन गुण है और नहीं बदलता; ΔG° = −nFE° होता है, इसलिए n दोगुना होने पर ΔG° दोगुना हो जाता है।

    Given below are two statements. Statement I: The E° of the Zn²⁺/Zn half-cell remains −0.76 V when its half-reaction is multiplied by 2. Statement II: The ΔG° of the half-reaction also remains unchanged when it is multiplied by 2.

    1. Both Statement I and Statement II are correct
    2. Both Statement I and Statement II are incorrect
    3. Statement I is correct but Statement II is incorrect
    4. Statement I is incorrect but Statement II is correct

  24. दिए गए दो कथन नीचे हैं। कथन I: H₂–O₂ ईंधन सेल में अभिकारक सेल के भीतर संचित रहते हैं और उनके समाप्त होने पर सेल को पुनः आवेशित करना पड़ता है। कथन II: H₂–O₂ ईंधन सेल का उत्पाद हाइड्रोजन परॉक्साइड है।

    1. कथन I और कथन II दोनों सही हैं
    2. कथन I और कथन II दोनों गलत हैं
    3. कथन I सही है लेकिन कथन II गलत है
    4. कथन I गलत है लेकिन कथन II सही है
    उत्तर

    B. कथन I और कथन II दोनों गलत हैं

    अभिकारक बाहर से लगातार आपूर्त किए जाते हैं और पुनः आवेशन की आवश्यकता नहीं होती; उत्पाद जल है।

    Given below are two statements. Statement I: In the H₂–O₂ fuel cell the reactants are stored inside the cell and the cell must be recharged when they are used up. Statement II: The product of the H₂–O₂ fuel cell is hydrogen peroxide.

    1. Both Statement I and Statement II are correct
    2. Both Statement I and Statement II are incorrect
    3. Statement I is correct but Statement II is incorrect
    4. Statement I is incorrect but Statement II is correct

  25. दिए गए दो कथन नीचे हैं। कथन I: किसी इलेक्ट्रोड पर जमा हुए पदार्थ का द्रव्यमान प्रवाहित आवेश की मात्रा के अनुक्रमानुपाती होता है। कथन II: एक फैराडे 1 mol इलेक्ट्रॉनों द्वारा वहन किया गया आवेश है, लगभग 96500 C।

    1. कथन I और कथन II दोनों सही हैं
    2. कथन I और कथन II दोनों गलत हैं
    3. कथन I सही है लेकिन कथन II गलत है
    4. कथन I गलत है लेकिन कथन II सही है
    उत्तर

    A. कथन I और कथन II दोनों सही हैं

    दोनों क्रमशः फैराडे का प्रथम नियम और फैराडे की परिभाषा हैं।

    Given below are two statements. Statement I: The mass of a substance deposited at an electrode is directly proportional to the quantity of charge passed. Statement II: One faraday is the charge carried by 1 mol of electrons, about 96500 C.

    1. Both Statement I and Statement II are correct
    2. Both Statement I and Statement II are incorrect
    3. Statement I is correct but Statement II is incorrect
    4. Statement I is incorrect but Statement II is correct

  26. दिए गए दो कथन नीचे हैं। कथन I: जो धातुएँ तनु अम्लों से हाइड्रोजन मुक्त करती हैं उनके मानक अपचयन विभव धनात्मक होते हैं। कथन II: ऋणात्मक मानक अपचयन विभव वाली धातुएँ तनु अम्लों से हाइड्रोजन मुक्त करती हैं।

    1. कथन I और कथन II दोनों सही हैं
    2. कथन I और कथन II दोनों गलत हैं
    3. कथन I सही है लेकिन कथन II गलत है
    4. कथन I गलत है लेकिन कथन II सही है
    उत्तर

    D. कथन I गलत है लेकिन कथन II सही है

    श्रेणी में हाइड्रोजन से ऊपर की धातुओं का E° ऋणात्मक (0.00 V से कम) होता है और वे H⁺ द्वारा ऑक्सीकृत होती हैं; अतः कथन I गलत है।

    Given below are two statements. Statement I: Metals that liberate hydrogen from dilute acids have positive standard reduction potentials. Statement II: Metals with negative standard reduction potentials liberate hydrogen from dilute acids.

    1. Both Statement I and Statement II are correct
    2. Both Statement I and Statement II are incorrect
    3. Statement I is correct but Statement II is incorrect
    4. Statement I is incorrect but Statement II is correct

  27. अभिकथन (A): तनुकरण पर ऐसीटिक अम्ल की मोलर चालकता तेज़ी से बढ़ती है। कारण (R): तनुकरण पर ऐसीटिक अम्ल की वियोजन की मात्रा बढ़ती है।

    1. A और R दोनों सत्य हैं और R, A की सही व्याख्या है
    2. A और R दोनों सत्य हैं लेकिन R, A की सही व्याख्या नहीं है
    3. A सत्य है लेकिन R असत्य है
    4. A असत्य है लेकिन R सत्य है
    उत्तर

    A. A और R दोनों सत्य हैं और R, A की सही व्याख्या है

    α बढ़ने पर प्रति मोल अधिक आयन बनते हैं, इसलिए Λm तेज़ी से बढ़ती है।

    Assertion (A): The molar conductivity of acetic acid increases sharply on dilution. Reason (R): The degree of dissociation of acetic acid increases on dilution.

    1. Both A and R are true and R is the correct explanation of A
    2. Both A and R are true but R is not the correct explanation of A
    3. A is true but R is false
    4. A is false but R is true

  28. अभिकथन (A): लेड संचायक बैटरी द्वितीयक सेल है। कारण (R): लेड संचायक बैटरी का विद्युत-अपघट्य सल्फ्यूरिक अम्ल है।

    1. A और R दोनों सत्य हैं और R, A की सही व्याख्या है
    2. A और R दोनों सत्य हैं लेकिन R, A की सही व्याख्या नहीं है
    3. A सत्य है लेकिन R असत्य है
    4. A असत्य है लेकिन R सत्य है
    उत्तर

    B. A और R दोनों सत्य हैं लेकिन R, A की सही व्याख्या नहीं है

    यह द्वितीयक इसलिए है कि आवेशन द्वारा विसर्जन अभिक्रिया को उलटा जा सकता है; विद्युत-अपघट्य का H₂SO₄ होना इसकी व्याख्या नहीं करता।

    Assertion (A): The lead storage battery is a secondary cell. Reason (R): The electrolyte of the lead storage battery is sulphuric acid.

    1. Both A and R are true and R is the correct explanation of A
    2. Both A and R are true but R is not the correct explanation of A
    3. A is true but R is false
    4. A is false but R is true

  29. अभिकथन (A): H₂–O₂ ईंधन सेल ऊर्जा का प्रदूषण-मुक्त स्रोत है। कारण (R): ईंधन सेल को कार्य करते रहने के लिए नियमित अंतराल पर पुनः आवेशित करना पड़ता है।

    1. A और R दोनों सत्य हैं और R, A की सही व्याख्या है
    2. A और R दोनों सत्य हैं लेकिन R, A की सही व्याख्या नहीं है
    3. A सत्य है लेकिन R असत्य है
    4. A असत्य है लेकिन R सत्य है
    उत्तर

    C. A सत्य है लेकिन R असत्य है

    A सत्य है क्योंकि उत्पाद जल है। R असत्य है: अभिकारक लगातार आपूर्त किए जाते हैं और पुनः आवेशन की आवश्यकता नहीं होती।

    Assertion (A): The H₂–O₂ fuel cell is a pollution-free source of energy. Reason (R): A fuel cell must be recharged at regular intervals to keep working.

    1. Both A and R are true and R is the correct explanation of A
    2. Both A and R are true but R is not the correct explanation of A
    3. A is true but R is false
    4. A is false but R is true

  30. अभिकथन (A): तनुकरण पर प्रबल विद्युत-अपघट्य की मोलर चालकता बढ़ती है क्योंकि विद्युत-अपघट्य के प्रति मोल आयनों की संख्या बढ़ती है। कारण (R): तनुकरण पर अंतर-आयनिक आकर्षण घटता है।

    1. A और R दोनों सत्य हैं और R, A की सही व्याख्या है
    2. A और R दोनों सत्य हैं लेकिन R, A की सही व्याख्या नहीं है
    3. A सत्य है लेकिन R असत्य है
    4. A असत्य है लेकिन R सत्य है
    उत्तर

    D. A असत्य है लेकिन R सत्य है

    प्रबल विद्युत-अपघट्य पहले से पूर्णतः आयनित होता है, अतः प्रति मोल आयन नहीं बढ़ते; Λm इसलिए बढ़ती है कि अंतर-आयनिक आकर्षण घटता है। A असत्य है, R सत्य है।

    Assertion (A): The molar conductivity of a strong electrolyte increases on dilution because the number of ions per mole of the electrolyte increases. Reason (R): Inter-ionic attractions decrease on dilution.

    1. Both A and R are true and R is the correct explanation of A
    2. Both A and R are true but R is not the correct explanation of A
    3. A is true but R is false
    4. A is false but R is true

  31. अभिकथन (A): खुरचा हुआ जिंक-लेपित लोहे का सामान आसानी से जंग नहीं खाता। कारण (R): जिंक का अपचयन विभव लोहे से कम होता है और वह लोहे की अपेक्षा पहले ऑक्सीकृत होता है।

    1. A और R दोनों सत्य हैं और R, A की सही व्याख्या है
    2. A और R दोनों सत्य हैं लेकिन R, A की सही व्याख्या नहीं है
    3. A सत्य है लेकिन R असत्य है
    4. A असत्य है लेकिन R सत्य है
    उत्तर

    A. A और R दोनों सत्य हैं और R, A की सही व्याख्या है

    जिंक (−0.76 V) लोहे (−0.44 V) की अपेक्षा अधिक आसानी से ऑक्सीकृत होता है और बलिदानी ऐनोड का कार्य करके लोहे की रक्षा करता है।

    Assertion (A): A scratched zinc-coated iron article does not rust easily. Reason (R): Zinc has a lower reduction potential than iron and is oxidised in preference to iron.

    1. Both A and R are true and R is the correct explanation of A
    2. Both A and R are true but R is not the correct explanation of A
    3. A is true but R is false
    4. A is false but R is true

  32. अभिकथन (A): गलित NaCl के विद्युत-अपघटन से कैथोड पर सोडियम धातु मिलती है। कारण (R): इस विद्युत-अपघटन में ऐनोड पर क्लोरीन गैस मुक्त होती है।

    1. A और R दोनों सत्य हैं और R, A की सही व्याख्या है
    2. A और R दोनों सत्य हैं लेकिन R, A की सही व्याख्या नहीं है
    3. A सत्य है लेकिन R असत्य है
    4. A असत्य है लेकिन R सत्य है
    उत्तर

    B. A और R दोनों सत्य हैं लेकिन R, A की सही व्याख्या नहीं है

    दोनों सत्य हैं, पर ऐनोड पर Cl₂ का बनना यह नहीं समझाता कि कैथोड पर Na⁺ क्यों अपचयित होता है।

    Assertion (A): Electrolysis of molten NaCl gives sodium metal at the cathode. Reason (R): Chlorine gas is liberated at the anode in this electrolysis.

    1. Both A and R are true and R is the correct explanation of A
    2. Both A and R are true but R is not the correct explanation of A
    3. A is true but R is false
    4. A is false but R is true

  33. सूची I को सूची II से सुमेलित कीजिए। सूची I: a. शुष्क सेल b. मर्करी सेल c. लेड संचायक बैटरी d. H₂–O₂ ईंधन सेल। सूची II: i. Pb ऐनोड, PbO₂ कैथोड, लगभग 38% H₂SO₄ ii. Zn–Hg अमलगम ऐनोड और HgO कैथोड iii. उत्प्रेरक सहित सरंध्र कार्बन इलेक्ट्रोड और गैसों की सतत आपूर्ति iv. NH₄Cl और ZnCl₂ की लेई सहित जिंक का पात्र

    1. a-i, b-ii, c-iv, d-iii
    2. a-ii, b-iv, c-i, d-iii
    3. a-iv, b-ii, c-i, d-iii
    4. a-iv, b-ii, c-iii, d-i
    उत्तर

    C. a-iv, b-ii, c-i, d-iii

    प्रत्येक सेल का मिलान उसकी संरचना से किया गया है।

    Match List I with List II. List I: a. Dry cell b. Mercury cell c. Lead storage battery d. H₂–O₂ fuel cell. List II: i. Pb anode, PbO₂ cathode, about 38% H₂SO₄ ii. Zn–Hg amalgam anode and HgO cathode iii. Porous carbon electrodes with catalyst and continuous supply of gases iv. Zinc container with a paste of NH₄Cl and ZnCl₂

    1. a-i, b-ii, c-iv, d-iii
    2. a-ii, b-iv, c-i, d-iii
    3. a-iv, b-ii, c-i, d-iii
    4. a-iv, b-ii, c-iii, d-i

  34. सूची I को सूची II से सुमेलित कीजिए। सूची I: a. चालकता b. मोलर चालकता c. सेल स्थिरांक d. प्रतिरोधकता। सूची II: i. Ω m ii. S m⁻¹ iii. m⁻¹ iv. S m² mol⁻¹

    1. a-iv, b-ii, c-i, d-iii
    2. a-ii, b-iv, c-iii, d-i
    3. a-i, b-iv, c-iii, d-ii
    4. a-ii, b-iii, c-iv, d-i
    उत्तर

    B. a-ii, b-iv, c-iii, d-i

    κ: S m⁻¹; Λm: S m² mol⁻¹; सेल स्थिरांक l/A: m⁻¹; ρ: Ω m।

    Match List I with List II. List I: a. Conductivity b. Molar conductivity c. Cell constant d. Resistivity. List II: i. Ω m ii. S m⁻¹ iii. m⁻¹ iv. S m² mol⁻¹

    1. a-iv, b-ii, c-i, d-iii
    2. a-ii, b-iv, c-iii, d-i
    3. a-i, b-iv, c-iii, d-ii
    4. a-ii, b-iii, c-iv, d-i

  35. सूची I को सूची II से सुमेलित कीजिए। सूची I: a. गलित NaCl से ऐनोड उत्पाद b. Pt इलेक्ट्रोडों सहित जलीय CuSO₄ से ऐनोड उत्पाद c. Cu इलेक्ट्रोडों सहित जलीय CuSO₄ में ऐनोड पर परिवर्तन d. जलीय NaCl से कैथोड उत्पाद। सूची II: i. H₂ ii. विलयन में Cu²⁺ आयन iii. O₂ iv. Cl₂

    1. a-iv, b-ii, c-iii, d-i
    2. a-iii, b-iv, c-ii, d-i
    3. a-i, b-iii, c-ii, d-iv
    4. a-iv, b-iii, c-ii, d-i
    उत्तर

    D. a-iv, b-iii, c-ii, d-i

    गलित NaCl: Cl₂; Pt/CuSO₄: जल ऑक्सीकृत होकर O₂ देता है; Cu ऐनोड घुल जाता है; जलीय NaCl का कैथोड: जल अपचयित होकर H₂ देता है।

    Match List I with List II. List I: a. Anode product from molten NaCl b. Anode product from aqueous CuSO₄ with Pt electrodes c. Anode change in aqueous CuSO₄ with Cu electrodes d. Cathode product from aqueous NaCl. List II: i. H₂ ii. Cu²⁺ ions in solution iii. O₂ iv. Cl₂

    1. a-iv, b-ii, c-iii, d-i
    2. a-iii, b-iv, c-ii, d-i
    3. a-i, b-iii, c-ii, d-iv
    4. a-iv, b-iii, c-ii, d-i

  36. सूची I को सूची II से सुमेलित कीजिए। सूची I: a. Li⁺/Li b. Zn²⁺/Zn c. Cu²⁺/Cu d. Ag⁺/Ag। सूची II (मानक अपचयन विभव): i. +0.80 V ii. −0.76 V iii. −3.05 V iv. +0.34 V

    1. a-iii, b-iv, c-ii, d-i
    2. a-ii, b-iii, c-iv, d-i
    3. a-iii, b-ii, c-iv, d-i
    4. a-iii, b-ii, c-i, d-iv
    उत्तर

    C. a-iii, b-ii, c-iv, d-i

    Li −3.05, Zn −0.76, Cu +0.34, Ag +0.80 V।

    Match List I with List II. List I: a. Li⁺/Li b. Zn²⁺/Zn c. Cu²⁺/Cu d. Ag⁺/Ag. List II (standard reduction potential): i. +0.80 V ii. −0.76 V iii. −3.05 V iv. +0.34 V

    1. a-iii, b-iv, c-ii, d-i
    2. a-ii, b-iii, c-iv, d-i
    3. a-iii, b-ii, c-iv, d-i
    4. a-iii, b-ii, c-i, d-iv

  37. सूची I को सूची II से सुमेलित कीजिए। सूची I: a. जंग लगने की ऐनोड अभिक्रिया b. जंग लगने की कैथोड अभिक्रिया c. जंग d. लोहे की बलिदानी सुरक्षा। सूची II: i. Fe₂O₃·xH₂O ii. लोहे को मैग्नीशियम से जोड़ना iii. O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂O iv. Fe → Fe²⁺ + 2e⁻

    1. a-iv, b-iii, c-ii, d-i
    2. a-iv, b-iii, c-i, d-ii
    3. a-i, b-iii, c-iv, d-ii
    4. a-iii, b-iv, c-i, d-ii
    उत्तर

    B. a-iv, b-iii, c-i, d-ii

    ऐनोड: Fe ऑक्सीकृत; कैथोड: O₂ अपचयित; जंग जलयोजित Fe₂O₃ है; अधिक क्रियाशील धातु बलिदान द्वारा लोहे की रक्षा करती है।

    Match List I with List II. List I: a. Anode reaction of rusting b. Cathode reaction of rusting c. Rust d. Sacrificial protection of iron. List II: i. Fe₂O₃·xH₂O ii. Iron connected to magnesium iii. O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂O iv. Fe → Fe²⁺ + 2e⁻

    1. a-iv, b-iii, c-ii, d-i
    2. a-iv, b-iii, c-i, d-ii
    3. a-i, b-iii, c-iv, d-ii
    4. a-iii, b-iv, c-i, d-ii

  38. सूची I को सूची II से सुमेलित कीजिए। सूची I (कैथोड पर धातु में अपचयित होने वाला आयन): a. Ag⁺ b. Cu²⁺ c. Al³⁺ d. Na⁺। सूची II (1 फैराडे से जमा द्रव्यमान): i. 9 g ii. 23 g iii. 31.75 g iv. 108 g। (Ag = 108, Cu = 63.5, Al = 27, Na = 23)

    1. a-iii, b-iv, c-i, d-ii
    2. a-iv, b-i, c-iii, d-ii
    3. a-iv, b-iii, c-i, d-ii
    4. a-iv, b-iii, c-ii, d-i
    उत्तर

    C. a-iv, b-iii, c-i, d-ii

    प्रति फैराडे द्रव्यमान = M/n: Ag 108/1, Cu 63.5/2 = 31.75, Al 27/3 = 9, Na 23/1।

    Match List I with List II. List I (ion reduced at the cathode to the metal): a. Ag⁺ b. Cu²⁺ c. Al³⁺ d. Na⁺. List II (mass deposited by 1 faraday): i. 9 g ii. 23 g iii. 31.75 g iv. 108 g. (Ag = 108, Cu = 63.5, Al = 27, Na = 23)

    1. a-iii, b-iv, c-i, d-ii
    2. a-iv, b-i, c-iii, d-ii
    3. a-iv, b-iii, c-i, d-ii
    4. a-iv, b-iii, c-ii, d-i

  39. 298 K पर एक दुर्बल एकक्षारकीय अम्ल के 0.01 M विलयन की Λm = 39.1 S cm² mol⁻¹ है और उसकी Λ°m 391 S cm² mol⁻¹ है। अम्ल का वियोजन स्थिरांक Ka लगभग है

    1. 1.00 × 10⁻⁴
    2. 1.00 × 10⁻³
    3. 1.11 × 10⁻³
    4. 1.11 × 10⁻⁴
    उत्तर

    D. 1.11 × 10⁻⁴

    α = 39.1/391 = 0.1। Ka = cα²/(1 − α) = 0.01 × 0.01/0.9 = 1.11 × 10⁻⁴।

    At 298 K a 0.01 M solution of a weak monobasic acid has Λm = 39.1 S cm² mol⁻¹, and its Λ°m is 391 S cm² mol⁻¹. The dissociation constant Ka of the acid is about

    1. 1.00 × 10⁻⁴
    2. 1.00 × 10⁻³
    3. 1.11 × 10⁻³
    4. 1.11 × 10⁻⁴

  40. 298 K पर एक कॉपर इलेक्ट्रोड 0.01 M Cu²⁺ विलयन में डूबा है। दिया है E°(Cu²⁺/Cu) = +0.34 V और 2.303RT/F = 0.059 V, तो इलेक्ट्रोड विभव है

    1. 0.281 V
    2. 0.399 V
    3. 0.222 V
    4. 0.340 V
    उत्तर

    A. 0.281 V

    E = 0.34 + (0.059/2) log 0.01 = 0.34 − 0.059 = 0.281 V।

    A copper electrode dips in 0.01 M Cu²⁺ solution at 298 K. Given E°(Cu²⁺/Cu) = +0.34 V and 2.303RT/F = 0.059 V, the electrode potential is

    1. 0.281 V
    2. 0.399 V
    3. 0.222 V
    4. 0.340 V

  41. विद्युत रासायनिक श्रेणी का उपयोग करते हुए, निम्नलिखित में से कौन-सी धातु तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल से हाइड्रोजन गैस मुक्त करेगी?

    1. कॉपर
    2. सिल्वर
    3. गोल्ड
    4. जिंक
    उत्तर

    D. जिंक

    Zn (−0.76 V) हाइड्रोजन से ऊपर है और H⁺ द्वारा ऑक्सीकृत होता है। Cu, Ag और Au का E° धनात्मक है और वे अभिक्रिया नहीं करते।

    Using the electrochemical series, which of the following metals will liberate hydrogen gas from dilute hydrochloric acid?

    1. Copper
    2. Silver
    3. Gold
    4. Zinc

  42. अक्रिय इलेक्ट्रोडों सहित गलित MgCl₂ में 1000 s तक 9.65 A की धारा प्रवाहित की जाती है (Mg = 24, F = 96500 C mol⁻¹)। जमा हुए मैग्नीशियम का द्रव्यमान है

    1. 4.8 g
    2. 2.4 g
    3. 1.2 g
    4. 0.6 g
    उत्तर

    C. 1.2 g

    Q = 9.65 × 1000 = 9650 C = 0.1 F। Mg²⁺ + 2e⁻ → Mg में प्रति मोल 2 F चाहिए, अतः 0.05 mol × 24 = 1.2 g।

    A current of 9.65 A is passed for 1000 s through molten MgCl₂ with inert electrodes (Mg = 24, F = 96500 C mol⁻¹). The mass of magnesium deposited is

    1. 4.8 g
    2. 2.4 g
    3. 1.2 g
    4. 0.6 g

  43. 298 K पर एक सांद्रता सेल Cu | Cu²⁺(0.01 M) || Cu²⁺(1.0 M) | Cu बनाया गया है। 2.303RT/F = 0.059 V लेने पर इसका EMF है

    1. 0.00 V
    2. 0.059 V
    3. 0.0295 V
    4. 0.118 V
    उत्तर

    B. 0.059 V

    E°cell = 0। E = 0 − (0.059/2) log(0.01/1.0) = −0.0295 × (−2) = 0.059 V।

    A concentration cell is made as Cu | Cu²⁺(0.01 M) || Cu²⁺(1.0 M) | Cu at 298 K. Taking 2.303RT/F = 0.059 V, its EMF is

    1. 0.00 V
    2. 0.059 V
    3. 0.0295 V
    4. 0.118 V

  44. 0.1 M KCl (κ = 0.0100 S cm⁻¹) से भरे सेल का प्रतिरोध 150 Ω है। उसी सेल को सल्फ्यूरिक अम्ल विलयन से भरने पर प्रतिरोध 50 Ω है। अम्ल विलयन की चालकता है

    1. 0.03 S cm⁻¹
    2. 0.30 S cm⁻¹
    3. 3.0 S cm⁻¹
    4. 0.0033 S cm⁻¹
    उत्तर

    A. 0.03 S cm⁻¹

    सेल स्थिरांक = κR = 0.0100 × 150 = 1.5 cm⁻¹। κ(अम्ल) = 1.5/50 = 0.03 S cm⁻¹।

    A cell filled with 0.1 M KCl (κ = 0.0100 S cm⁻¹) has a resistance of 150 Ω. The same cell filled with a sulphuric acid solution has a resistance of 50 Ω. The conductivity of the acid solution is

    1. 0.03 S cm⁻¹
    2. 0.30 S cm⁻¹
    3. 3.0 S cm⁻¹
    4. 0.0033 S cm⁻¹

  45. लेड संचायक बैटरी के विसर्जन के दौरान सल्फ्यूरिक अम्ल विद्युत-अपघट्य का घनत्व

    1. बढ़ता है, क्योंकि जल व्यय होता है
    2. स्थिर रहता है, क्योंकि विद्युत-अपघट्य व्यय नहीं होता
    3. बढ़ता है, क्योंकि PbSO₄ अम्ल में घुल जाता है
    4. घटता है, क्योंकि H₂SO₄ व्यय होता है और जल बनता है
    उत्तर

    D. घटता है, क्योंकि H₂SO₄ व्यय होता है और जल बनता है

    Pb + PbO₂ + 2H₂SO₄ → 2PbSO₄ + 2H₂O में अम्ल व्यय होता है और जल बनता है, इसलिए घनत्व घटता है।

    During the discharge of a lead storage battery, the density of the sulphuric acid electrolyte

    1. increases, because water is used up
    2. remains constant, because the electrolyte is not consumed
    3. increases, because PbSO₄ dissolves in the acid
    4. decreases, because H₂SO₄ is used up and water is formed
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