Buffer solution Questions in Hindi

(A) हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण $pH = pK_a + \log\frac{[\text{salt}]}{[\text{acid}]}$ है।
जब अम्ल आधा उदासीन हो जाता है,तो लवण (salt) की सांद्रता शेष अम्ल की सांद्रता के बराबर होती है,अर्थात $[\text{salt}] = [\text{acid}]$।
समीकरण में मान रखने पर: $pH = pK_a + \log(1)$।
चूंकि $\log(1) = 0$,इसलिए $pH = pK_a$।
दिया गया है $pK_a = 4.30$,अतः $pH = 4.30$ होगा।

(A) बफर विलयन एक दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार या एक दुर्बल क्षार और उसके संयुग्मी अम्ल के मिश्रण से बनता है।
विकल्प $(A)$ में,$1 \text{ मोल } HC_2H_3O_2$ (दुर्बल अम्ल) की अभिक्रिया $0.5 \text{ मोल } NaOH$ (प्रबल क्षार) के साथ होने पर $0.5 \text{ मोल } NaC_2H_3O_2$ (संयुग्मी क्षार) बनता है और $0.5 \text{ मोल } HC_2H_3O_2$ शेष रह जाता है।
चूंकि विलयन में दुर्बल अम्ल और उसका संयुग्मी क्षार दोनों मौजूद हैं,इसलिए यह एक बफर के रूप में कार्य करता है।

(A) अम्लीय बफर का $pH$ हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करके गणना की जाती है:
$pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
दिया गया है:
$[Salt] = [CH_3COONa] = 0.2 \ mol/L$
$[Acid] = [CH_3COOH] = 1.5 \ mol/L$
$K_a = 1.8 \times 10^{-5}$
$pK_a = -\log(1.8 \times 10^{-5}) = 5 - \log(1.8) = 5 - 0.255 = 4.745$
अब,समीकरण में मान रखने पर:
$pH = 4.745 + \log(\frac{0.2}{1.5})$
$pH = 4.745 + \log(0.1333)$
$pH = 4.745 - 0.875 = 3.87$
दिए गए विकल्पों के अनुसार,सही उत्तर $3.86$ है।

(D) एक अम्लीय बफर एक दुर्बल अम्ल और एक प्रबल क्षार के साथ उसके लवण का मिश्रण होता है।
$CH_3COOH$ (दुर्बल अम्ल) और $CH_3COONa$ (लवण) एक अम्लीय बफर बनाते हैं।
$H_2CO_3$ (दुर्बल अम्ल) और $Na_2CO_3$ (लवण) एक अम्लीय बफर बनाते हैं।
$H_3PO_4$ (दुर्बल अम्ल) और $Na_3PO_4$ (लवण) एक अम्लीय बफर बनाते हैं।
$HClO_4$ एक प्रबल अम्ल है। एक प्रबल अम्ल और एक प्रबल क्षार के साथ उसके लवण का मिश्रण बफर विलयन के रूप में कार्य नहीं करता है क्योंकि यह $pH$ परिवर्तनों का प्रभावी ढंग से विरोध नहीं कर सकता है।

(B) दिया गया है,दुर्बल अम्ल का वियोजन स्थिरांक $K_a = 1 \times 10^{-4}.$
बफर विलयन का $pH = 5$ है।
अम्लीय बफर के लिए हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करते हुए:
$pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
सबसे पहले,$pK_a$ की गणना करें:
$pK_a = -\log(K_a) = -\log(1 \times 10^{-4}) = 4.$
समीकरण में मान रखने पर:
$5 = 4 + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
$\log \frac{[Salt]}{[Acid]} = 5 - 4 = 1.$
दोनों तरफ एंटीलॉग लेने पर:
$\frac{[Salt]}{[Acid]} = 10^1 = 10.$
अतः,$[Salt]/[Acid]$ का अनुपात $10 : 1$ है।

(A) यदि बफर विलयन में थोड़ी मात्रा में अम्ल या क्षार मिलाया जाता है,तो यह उन्हें अनआयनित अम्ल या क्षार में परिवर्तित कर देता है।
इस प्रकार,$pH$ अप्रभावित रहता है या दूसरे शब्दों में,इसकी अम्लता/क्षारीयता स्थिर रहती है।
उदाहरण के लिए:
$H_3O^{+} + A^{-} \rightleftharpoons H_2O + HA$
$OH^{-} + HA \rightarrow H_2O + A^{-}$
यदि अम्ल मिलाया जाता है,तो यह संयुग्मी क्षार $A^{-}$ के साथ प्रतिक्रिया करके अवियोजित $HA$ बनाता है।
इसी तरह,यदि क्षार मिलाया जाता है,तो $OH^{-}$ आयन $HA$ के साथ मिलकर $H_2O$ और $A^{-}$ देते हैं,और इस प्रकार,बफर विलयन की अम्लता/क्षारीयता को बनाए रखते हैं।

(B) क्षारीय बफर के लिए,$pOH$ की गणना हेंडरसन-हेसलबाक समीकरण का उपयोग करके की जाती है:
$pOH = pK_b + \log \frac{[Salt]}{[Base]}$
दिया गया है: $[Base] = [NH_3] = 0.30 \ M$,$[Salt] = [NH_4^+] = 0.20 \ M$,और $K_b = 1.8 \times 10^{-5}$।
$pK_b = -\log(1.8 \times 10^{-5}) = 5 - \log(1.8) = 5 - 0.255 = 4.745$।
$pOH = 4.745 + \log \frac{0.20}{0.30} = 4.745 + \log(0.667) = 4.745 - 0.176 = 4.569$।
चूंकि $pH + pOH = 14$,
$pH = 14 - 4.569 = 9.431 \approx 9.43$।

(D) यह विलयन एक दुर्बल अम्ल $(CH_3COOH)$ और उसके संयुग्मी लवण $(CH_3COONa)$ से बना है,जो एक अम्लीय बफर बनाता है।
अम्लीय बफर के लिए $[H^{+}]$ की सांद्रता हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण द्वारा दी जाती है:
$[H^{+}] = K_a \times \frac{[acid]}{[salt]}$
दिया गया है:
$K_a = 1.8 \times 10^{-5}$
$[acid] = [CH_3COOH] = 0.10\, M$
$[salt] = [CH_3COONa] = 0.20\, M$
मान रखने पर:
$[H^{+}] = 1.8 \times 10^{-5} \times \frac{0.10}{0.20}$
$[H^{+}] = 1.8 \times 10^{-5} \times 0.5$
$[H^{+}] = 0.9 \times 10^{-5} = 9.0 \times 10^{-6}\, mol/L$

(D) क्षारीय बफर विलयन के लिए,$pOH$ हेंडरसन-हेसलबाक समीकरण द्वारा दिया जाता है:
$pOH = pK_b + \log \frac{[salt]}{[base]}$
यहाँ $[salt] = [B^{-}]$ और $[base] = [HB]$ है,और उनकी सांद्रता समान होने के कारण $\frac{[B^{-}]}{[HB]} = 1$ है।
$pK_b = -\log(K_b) = -\log(10^{-10}) = 10$।
इन मानों को समीकरण में रखने पर:
$pOH = 10 + \log(1) = 10 + 0 = 10$।
$25^{\circ}C$ पर $pH + pOH = 14$ होता है,इसलिए:
$pH = 14 - pOH = 14 - 10 = 4$।

(B) बफर विलयन एक दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार (प्रबल क्षार के साथ लवण) या एक दुर्बल क्षार और उसके संयुग्मी अम्ल (प्रबल अम्ल के साथ लवण) के मिश्रण से बनता है।
$HNO_2$ एक दुर्बल अम्ल है और $NaNO_2$ प्रबल क्षार $(NaOH)$ के साथ इसका लवण है।
इसलिए,$HNO_2$ और $NaNO_2$ का युग्म एक अम्लीय बफर विलयन बनाता है।

(D) बफर विलयन के लिए,हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण है: $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
चूंकि $50\%$ अम्ल आयनित है,इसलिए लवण की सांद्रता और अम्ल की सांद्रता समान है,अर्थात $[Salt] = [Acid]$.
समीकरण में मान रखने पर: $pH = 4.5 + \log(1) = 4.5 + 0 = 4.5$.
हम जानते हैं कि $25^{\circ}C$ पर,$pH + pOH = 14$.
अतः,$pOH = 14 - pH = 14 - 4.5 = 9.5$.

(C) अम्लीय बफर के लिए हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$ है।
दिया गया है: $pH = 4.5$,$pK_a = 4.2$,$[Salt] = 1 \ M$,$[Acid] = 1 \ M$.
माना बेंजोइक एसिड का आयतन $V \ mL$ है। तब $C_6H_5COONa$ का आयतन $(300 - V) \ mL$ होगा।
चूंकि मोलरता समान है,सांद्रता का अनुपात आयतन के अनुपात के बराबर होगा: $\frac{[Salt]}{[Acid]} = \frac{300 - V}{V}$.
मान रखने पर: $4.5 = 4.2 + \log \frac{300 - V}{V}$.
$0.3 = \log \frac{300 - V}{V}$.
चूंकि $\log 2 = 0.3$,इसलिए $\log 2 = \log \frac{300 - V}{V}$.
$2 = \frac{300 - V}{V}$.
$2V = 300 - V$.
$3V = 300$.
$V = 100 \ mL$.

(B) $NaOH$ के साथ अनुमापित दुर्बल अम्ल $HA$ के लिए,$pH$ हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण द्वारा दिया जाता है: $pH = pK_{a} + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$।
दिया गया है $K_{a} = 10^{-5}$,इसलिए $pK_{a} = -\log(10^{-5}) = 5$।
एक-तिहाई उदासीनीकरण पर,बने लवण की मात्रा $1/3$ है और शेष अम्ल $1 - 1/3 = 2/3$ है।
इन मानों को समीकरण में रखने पर: $pH = 5 + \log \frac{1/3}{2/3} = 5 + \log(1/2) = 5 - \log 2$।

(D) $HA$ के प्रारंभिक मोल $= 0.10 \ M \times 0.100 \ L = 0.01 \ mol$।
माना कि जोड़े गए $KOH$ का आयतन $V \ L$ है। जोड़े गए $KOH$ के मोल $= 0.2 \times V$।
$pH = 5.00$ पर,$[H^+] = 10^{-5} \ M$।
चूंकि $K_a = 10^{-5}$ है,हेंडरसन-हेसलबाक समीकरण के अनुसार: $pH = pK_a + \log(\frac{[Salt]}{[Acid]})$।
$5.00 = 5.00 + \log(\frac{[A^-]}{[HA]})$,जिसका अर्थ है कि $\log(\frac{[A^-]}{[HA]}) = 0$,इसलिए $[A^-] = [HA]$।
यह अर्ध-तुल्यता बिंदु (half-equivalence point) पर होता है।
अर्ध-तुल्यता बिंदु पर,जोड़े गए $KOH$ के मोल $= \frac{1}{2} \times HA$ के प्रारंभिक मोल $= 0.005 \ mol$।
$0.2 \times V = 0.005 \ mol \implies V = 0.025 \ L = 25 \ mL$।

(B) अम्लीय बफर का $pH$ हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण द्वारा दिया जाता है: $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$.
यहाँ $pH = 5$ और $K_a = 10^{-5}$ दिया गया है।
सबसे पहले,$pK_a$ की गणना करें: $pK_a = -\log(K_a) = -\log(10^{-5}) = 5$.
समीकरण में मान रखने पर: $5 = 5 + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$.
$0 = \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$.
दोनों तरफ एंटीलॉग लेने पर: $\frac{[Salt]}{[Acid]} = 10^0 = 1$.
अतः,लवण और अम्ल की सांद्रता का अनुपात $1 : 1$ है।

(C) मिथाइल अमोनियम नाइट्रेट $(CH_3NH_3NO_3)$ का आणविक द्रव्यमान $= 94 \ g/mol$ है।
लवण के मिलीमोल $= \frac{5.076}{94} \times 1000 = 54 \ mmol$.
दुर्बल क्षार के मिलीमोल $= 120 \times 0.225 = 27 \ mmol$.
क्षारीय बफर के लिए हेंडरसन-हेसलबाक समीकरण का उपयोग करने पर:
$pOH = pK_b + \log \frac{[Salt]}{[Base]}$
$pK_b = -\log(4 \times 10^{-4}) = 3.4$.
$pOH = 3.4 + \log \left( \frac{54}{27} \right) = 3.4 + 0.3 = 3.7$.
$pH = 14 - 3.7 = 10.3$.

(A) मिश्रण में एक दुर्बल अम्ल $(CH_3COOH)$ और प्रबल क्षार के साथ इसका लवण $(CH_3COO)_2Ba$ है,जो एक अम्लीय बफर बनाता है।
हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण है: $pH = pK_a + \log \left( \frac{[Salt]}{[Acid]} \right)$.
$(CH_3COO)_2Ba$ पूर्णतः वियोजित होता है: $(CH_3COO)_2Ba \rightarrow 2CH_3COO^- + Ba^{2+}$.
$[CH_3COO^-]$ की सांद्रता = $2 \times 0.05 \ M = 0.1 \ M$.
दिया गया है $[CH_3COOH] = 0.1 \ M$.
मान रखने पर: $pH = 4.74 + \log \left( \frac{0.1}{0.1} \right)$.
चूंकि $\log(1) = 0$,इसलिए $pH = 4.74 + 0 = 4.74$.

(B) $1$. $NH_4Cl$ के प्रारंभिक मोल $= 0.1 \ M \times 0.060 \ L = 0.006 \ mol$.
$2$. तुल्यांक बिंदु तब प्राप्त होता है जब $NaOH$ के मोल $NH_4Cl$ के मोल के बराबर हों,यानी $0.006 \ mol$.
$3$. तुल्यांक बिंदु के लिए आवश्यक $NaOH$ का आयतन $= \frac{0.006 \ mol}{0.2 \ M} = 0.030 \ L = 30 \ mL$.
$4$. $\frac{1}{3}$ तुल्यांक बिंदु पर,जोड़े गए $NaOH$ के मोल $= \frac{1}{3} \times 0.006 = 0.002 \ mol$.
$5$. अभिक्रिया: $NH_4^+ + OH^- \rightarrow NH_3 + H_2O$.
$6$. अभिक्रिया के बाद: $NH_4^+ = 0.004 \ mol$,$NH_3 = 0.002 \ mol$.
$7$. कुल आयतन $= 60 \ mL + 10 \ mL = 70 \ mL = 0.070 \ L$.
$8$. यह एक क्षारीय बफर बनाता है: $pOH = pK_b + \log \frac{[NH_4^+]}{[NH_3]}$.
$9$. $K_h = \frac{K_w}{K_b} = 10^{-9}$ होने के कारण,$K_b = 10^{-5}$.
$10$. $pOH = 5 + \log(2) = 5.301$.
$11$. $pH = 14 - 5.301 = 8.699$.

(D) यह एक क्षारीय बफर है जो दुर्बल क्षार $NH_4OH$ और उसके लवण $(NH_4)_2SO_4$ से बना है।
क्षारीय बफर के लिए,$pOH$ हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण द्वारा दिया जाता है: $pOH = pK_b + \log \frac{[Salt]}{[Base]}$.
दिया गया है: $n_{(NH_4)_2SO_4} = 1 \ mol$,इसलिए $[NH_4^+] = 2 \times 1 = 2 \ mol$ (क्योंकि एक मोल लवण दो मोल अमोनियम आयन प्रदान करता है)।
$n_{NH_4OH} = 1 \ mol$.
$pK_b = -\log(10^{-5}) = 5$.
$pOH = 5 + \log \frac{2}{1} = 5 + 0.3 = 5.3$.
चूंकि $pH + pOH = 14$,इसलिए $pH = 14 - 5.3 = 8.7$.

(B) मिश्रण का कुल आयतन $100 \ mL$ है। मिश्रण के बाद $HSO_4^-$ की सांद्रता $0.01 \ M$ और $SO_4^{2-}$ की सांद्रता $0.01 \ M$ है।
$HSO_4^- \rightleftharpoons H^+ + SO_4^{2-}$
प्रारंभिक सांद्रता: $[HSO_4^-] = 0.01 \ M$,$[SO_4^{2-}] = 0.01 \ M$,$[H^+] = 0 \ M$.
साम्यावस्था पर: $[HSO_4^-] = 0.01(1-\alpha)$,$[H^+] = 0.01\alpha$,$[SO_4^{2-}] = 0.01 + 0.01\alpha$.
$pK_{a2} = 2$ दिया गया है,इसलिए $K_a = 10^{-2}$.
$10^{-2} = \frac{[H^+][SO_4^{2-}]}{[HSO_4^-]} = \frac{0.01\alpha(1+\alpha)}{1-\alpha}$.
$1 - \alpha = \alpha + \alpha^2 \Rightarrow \alpha^2 + 2\alpha - 1 = 0$.
$\alpha$ के लिए हल करने पर: $\alpha = \sqrt{2} - 1$.
$[H^+] = 0.01\alpha = 10^{-2}(\sqrt{2} - 1)$.
$pH = -\log[H^+] = 2 - \log(\sqrt{2} - 1)$.

(A) $1$. अभिकारकों के मोल की गणना:
$n(Ba(OH)_2) = 0.5 \ L \times 0.1 \ M = 0.05 \ mol$.
$n(OH^-) = 2 \times 0.05 = 0.1 \ mol$.
$n(NH_4Cl) = 0.5 \ L \times 0.6 \ M = 0.3 \ mol$.
$2$. अभिक्रिया: $Ba(OH)_2 + 2NH_4Cl \rightarrow BaCl_2 + 2NH_3 + 2H_2O$.
$0.1 \ mol$ $OH^-$ ने $0.1 \ mol$ $NH_4^+$ के साथ अभिक्रिया करके $0.1 \ mol$ $NH_3$ बनाया।
शेष $NH_4^+ = 0.3 - 0.1 = 0.2 \ mol$.
$3$. विलयन में $NH_3$ $(0.1 \ mol)$ और $NH_4^+$ $(0.2 \ mol)$ हैं,जो एक क्षारीय बफर बनाते हैं।
कुल आयतन = $0.5 + 0.5 + 1.0 = 2.0 \ L$.
$[NH_3] = 0.1 / 2 = 0.05 \ M$,$[NH_4^+] = 0.2 / 2 = 0.1 \ M$.
$4$. हेंडरसन-हेसलबाक समीकरण का उपयोग करते हुए:
$pOH = pK_b + log([NH_4^+] / [NH_3]) = -log(10^{-5}) + log(0.1 / 0.05) = 5 + log(2) = 5 + 0.3 = 5.3$.
$pH = 14 - pOH = 14 - 5.3 = 8.7$.

(D) बफर विलयन एक दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार,या एक दुर्बल क्षार और उसके संयुग्मी अम्ल के मिश्रण से बनता है।
विकल्प $D$ में,हमारे पास $10 \ mL$ $0.1 \ M$ $H_2S$ (दुर्बल अम्ल) और $15 \ mL$ $0.1 \ M$ $Na_2S$ (दुर्बल अम्ल और प्रबल क्षार का लवण) है।
अभिक्रिया: $H_2S + Na_2S \rightarrow 2NaHS$ है।
प्रारंभिक मोल: $H_2S = 1 \ mmol$,$Na_2S = 1.5 \ mmol$ है।
अभिक्रिया के बाद: $H_2S$ समाप्त हो जाता है,$NaHS$ बनता है $(1 \ mmol)$,और $Na_2S$ शेष रहता है $(0.5 \ mmol)$।
यह $NaHS$ (दुर्बल अम्ल) और $Na_2S$ (संयुग्मी क्षार) का मिश्रण बनाता है,जो एक अम्लीय बफर प्रणाली है।

(B) अम्लीय बफर के लिए हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण: $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
दिया गया है: $K_a = 2 \times 10^{-5}$,इसलिए $pK_a = -\log(2 \times 10^{-5}) = 5 - \log 2 = 5 - 0.301 = 4.699 \approx 4.7$.
समीकरण में मान रखने पर:
$5.18 = 4.7 + \log \frac{[CH_3COO^{-}]}{[CH_3COOH]}$
$0.48 = \log \frac{[CH_3COO^{-}]}{[CH_3COOH]}$
चूंकि $\log 3 \approx 0.477$,इसलिए $\log 3 \approx 0.48$.
अतः,$\frac{[CH_3COO^{-}]}{[CH_3COOH]} \approx 3 : 1$.

(D) मानव रक्त में मौजूद बफर प्रणाली कार्बोनिक एसिड-बाइकार्बोनेट बफर प्रणाली है,जिसे $H_2CO_3/HCO_3^-$ के रूप में दर्शाया जाता है।
यह प्रणाली रक्त के $pH$ को $7.35$ से $7.45$ की सीमा के भीतर बनाए रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।

(A) सोडियम फॉर्मेट $(HCOONa)$ और हाइड्रोक्लोरिक एसिड $(HCl)$ के बीच की अभिक्रिया:
$HCOONa + HCl \rightarrow HCOOH + NaCl$
प्रारंभिक मोल:
$n(HCOONa) = 0.250 \ M \times 20 \ mL = 5 \ mmol$
$n(HCl) = 0.100 \ M \times 30 \ mL = 3 \ mmol$
यहाँ $HCl$ सीमांत अभिकर्मक है,इसलिए यह पूरी तरह से उपयोग हो जाएगा।
अभिक्रिया के बाद अंतिम मोल:
$n(HCOONa) = 5 - 3 = 2 \ mmol$
$n(HCOOH) = 3 \ mmol$
विलयन का कुल आयतन = $20 \ mL + 30 \ mL = 50 \ mL$।
परिणामी विलयन एक बफर विलयन है जिसमें एक दुर्बल अम्ल $(HCOOH)$ और उसका संयुग्मी क्षार $(HCOO^-)$ है।
हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करते हुए:
$pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
$pH = 3.75 + \log \frac{(2 \ mmol / 50 \ mL)}{(3 \ mmol / 50 \ mL)}$
$pH = 3.75 + \log \frac{2}{3}$
$pH = 3.75 + (0.301 - 0.477) = 3.75 - 0.176 = 3.574$
दो दशमलव स्थानों तक पूर्णांकित करने पर,$pH = 3.57$।

(D) बफर विलयन एक दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार या एक दुर्बल क्षार और उसके संयुग्मी अम्ल का मिश्रण होता है।
$P$: $10 \ mL, 0.1 \ M \ NaOH$ (प्रबल क्षार) + $5 \ mL, 0.1 \ M \ HCl$ (प्रबल अम्ल)। इसके परिणामस्वरूप $NaCl$ और अतिरिक्त $NaOH$ का विलयन प्राप्त होता है,जो बफर नहीं है।
$Q$: $10 \ mL, 0.1 \ M \ NaOH$ + $15 \ mL, 0.1 \ M \ CH_3COOH$। $NaOH$,$CH_3COOH$ के साथ अभिक्रिया करके $CH_3COONa$ (संयुग्मी क्षार) और शेष $CH_3COOH$ (दुर्बल अम्ल) बनाता है। यह एक अम्लीय बफर है।
$R$: $10 \ mL, 0.1 \ M \ NH_3$ (दुर्बल क्षार) + $10 \ mL, 0.1 \ M \ NH_4Cl$ (संयुग्मी अम्ल)। यह एक क्षारीय बफर है।
$S$: $10 \ mL, 0.05 \ M \ NaF$ (संयुग्मी क्षार) + $5 \ mL, 0.1 \ M \ HF$ (दुर्बल अम्ल)। यह एक अम्लीय बफर है।
अतः,$Q$,$R$,और $S$ बफर के रूप में कार्य करते हैं।

(C) अम्लीय बफर के लिए हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण:
$pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
चूंकि $HA$ और $NaA$ दोनों की सांद्रता $1 \ M$ है,इसलिए उनकी सांद्रता का अनुपात उनके आयतन के अनुपात के बराबर होगा।
माना $HA$ का आयतन $x \ mL$ है। तब $NaA$ का आयतन $(300 - x) \ mL$ होगा।
समीकरण में मान रखने पर:
$4.5 = 4.2 + \log \frac{300 - x}{x}$
$0.3 = \log \frac{300 - x}{x}$
चूंकि $\log 2 = 0.3$ है,इसलिए:
$\log 2 = \log \frac{300 - x}{x}$
$2 = \frac{300 - x}{x}$
$2x = 300 - x$
$3x = 300$
$x = 100 \ mL$

(A) अम्लीय बफर के लिए हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण इस प्रकार है:
$pH = pK_{a} + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
यहाँ,लवण $[HCO_{3}^{-}]$ है और अम्ल $[H_{2}CO_{3}]$ है।
दिए गए मानों को प्रतिस्थापित करने पर:
$7.4 = 6.1 + \log \frac{[HCO_{3}^{-}]}{[H_{2}CO_{3}]}$
दोनों पक्षों से $6.1$ घटाने पर:
$1.3 = \log \frac{[HCO_{3}^{-}]}{[H_{2}CO_{3}]}$
दोनों पक्षों का एंटीलॉग लेने पर:
$\frac{[HCO_{3}^{-}]}{[H_{2}CO_{3}]} = 10^{1.3} \approx 20$
अतः,अनुपात लगभग $20$ है।

(A) अभिक्रिया: $NaOH_{(aq)} + CH_3COOH_{(aq)} \to CH_3COONa_{(aq)} + H_2O_{(l)}$
$NaOH$ के प्रारंभिक मोल = $20 \ mL \times 0.1 \ M = 2 \ mmol$.
$CH_3COOH$ के प्रारंभिक मोल = $30 \ mL \times 0.2 \ M = 6 \ mmol$.
अभिक्रिया के बाद,$2 \ mmol$ $CH_3COONa$ बनता है और $4 \ mmol$ $CH_3COOH$ शेष रहता है।
यह एक अम्लीय बफर विलयन बनाता है।
हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करते हुए: $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
$pH = 4.74 + \log \frac{2}{4}$
$pH = 4.74 - 0.3010 = 4.439 \approx 4.44$.

(D) दुर्बल अम्ल के अनुमापन के लिए,$pH$ हेंडरसन-हेसलबाक समीकरण द्वारा दिया जाता है: $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$।
उदासीनीकरण के $1/4$ चरण पर,$[Salt] = 1/4$ और $[Acid] = 3/4$ है। अतः,$pH_1 = pK_a + \log \frac{1/4}{3/4} = pK_a + \log(1/3) = pK_a - \log 3$।
उदासीनीकरण के $3/4$ चरण पर,$[Salt] = 3/4$ और $[Acid] = 1/4$ है। अतः,$pH_2 = pK_a + \log \frac{3/4}{1/4} = pK_a + \log 3$।
$pH$ में अंतर $\Delta pH = pH_2 - pH_1 = (pK_a + \log 3) - (pK_a - \log 3) = 2 \log 3$ है।

(D) दिया गया विलयन एक दुर्बल क्षार $(NH_4OH)$ और प्रबल अम्ल के साथ इसके लवण $(NH_4Cl)$ से बना है,जो एक क्षारीय बफर विलयन बनाता है।
बफर विलयन की $pH$ हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण द्वारा दी जाती है: $pOH = pK_b + \log \frac{[Salt]}{[Base]}$।
बफर विलयन में थोड़ी मात्रा में आसुत जल मिलाने पर लवण और क्षार दोनों की सांद्रता समान तनुकरण कारक द्वारा बदल जाती है,इसलिए अनुपात $\frac{[Salt]}{[Base]}$ स्थिर रहता है।
अतः,जल के साथ तनुकरण करने पर बफर विलयन की $pH$ (और $pOH$) अपरिवर्तित रहती है।
$NH_4OH$,$NH_4Cl$,या $NaOH$ मिलाने से लवण और क्षार का अनुपात बदल जाएगा,जिससे $pH$ परिवर्तित हो जाएगी।

(D) बफर विलयन एक दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार (प्रबल क्षार का लवण) के मिश्रण से बनता है।
विकल्प $D$ में,हमारे पास $500 \ mL$ $0.2 \ N \ CH_3COOH$ $(0.1 \ \text{equivalent})$ और $500 \ mL$ $0.1 \ N \ NaOH$ $(0.05 \ \text{equivalent})$ है।
अभिक्रिया है: $CH_3COOH + NaOH \rightarrow CH_3COONa + H_2O$.
अभिक्रिया के बाद,$0.05 \ \text{equivalent}$ $CH_3COOH$ शेष रहता है और $0.05 \ \text{equivalent}$ $CH_3COONa$ बनता है।
चूंकि मिश्रण में दुर्बल अम्ल $(CH_3COOH)$ और उसका लवण $(CH_3COONa)$ दोनों मौजूद हैं,इसलिए यह एक अम्लीय बफर के रूप में कार्य करता है।

(D) बफर विलयन के लिए,हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण इस प्रकार है: $pH = pK_a + \log \frac{[A^-]}{[HA]}$
चूंकि $50\%$ अम्ल उदासीन हो जाता है,लवण की सांद्रता $[A^-]$ शेष अम्ल की सांद्रता $[HA]$ के बराबर होती है।
अतः,$[A^-] = [HA]$,जिसका अर्थ है कि $\frac{[A^-]}{[HA]} = 1$.
मान रखने पर: $pH = 4.5 + \log(1) = 4.5 + 0 = 4.5$.
हम जानते हैं कि $25^{\circ}C$ पर $pH + pOH = 14$ होता है।
इसलिए,$pOH = 14 - 4.5 = 9.5$.

(C) बफर विलयन एक ऐसा विलयन है जो थोड़ी मात्रा में अम्ल या क्षार मिलाने पर $pH$ में होने वाले परिवर्तनों का विरोध करता है।
यह गुण इसलिए उत्पन्न होता है क्योंकि बफर में ऐसे घटक होते हैं जो मिलाए गए $H_3O^{+}$ या $OH^{-}$ आयनों को उदासीन कर सकते हैं।
विशेष रूप से,दुर्बल अम्ल घटक मिलाए गए क्षार के साथ अभिक्रिया करता है,और संयुग्मी क्षार घटक मिलाए गए अम्ल के साथ अभिक्रिया करता है,जिससे विलयन का $pH$ बना रहता है।

(B) बफर विलयन एक दुर्बल अम्ल और प्रबल क्षार के साथ उसके लवण,या एक दुर्बल क्षार और प्रबल अम्ल के साथ उसके लवण द्वारा बनता है।
$(a)$ $NH_4OH$ (दुर्बल क्षार) और $NH_4Cl$ (दुर्बल क्षार और प्रबल अम्ल का लवण) एक क्षारीय बफर बनाते हैं।
$(b)$ $HCl$ (प्रबल अम्ल) और $NaCl$ (प्रबल अम्ल और प्रबल क्षार का लवण) बफर नहीं बनाते हैं।
$(c)$ $NH_4OH + HCl$ ($2:1$ मोल अनुपात में):
$NH_4OH + HCl \rightarrow NH_4Cl + H_2O$
प्रारंभिक: $2 \text{ mol}, 1 \text{ mol}, 0, 0$
अभिक्रिया के बाद: $1 \text{ mol}, 0, 1 \text{ mol}, 1 \text{ mol}$
परिणामी मिश्रण में $1 \text{ mol}$ $NH_4OH$ (दुर्बल क्षार) और $1 \text{ mol}$ $NH_4Cl$ (लवण) उपस्थित हैं,जो क्षारीय बफर के रूप में कार्य करता है।
अतः,$(a)$ और $(c)$ दोनों बफर क्रिया प्रदर्शित करते हैं।

(D) बफर विलयन का $pH$ हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करके गणना की जाती है: $pH = pK_a + \log_{10} \frac{[Salt]}{[Acid]}$।
प्रारंभिक $pH$ गणना:
$pH = 4.74 + \log \frac{(0.02 \times 200) / 300}{(0.01 \times 100) / 300} = 4.74 + \log \frac{4}{1} = 4.74 + 0.60 = 5.34$।
$700 \ mL$ $1 \ M \ NaCl$ मिलाने के बाद:
$NaCl$ एक उदासीन लवण है और यह अम्ल-क्षार संतुलन में भाग नहीं लेता है। इसे मिलाने से केवल विलयन का तनुकरण होता है।
चूंकि तनुकरण के बाद लवण और अम्ल की सांद्रता का अनुपात समान रहता है,इसलिए $pH$ $5.34$ पर स्थिर रहता है।

(D) $NH_4Cl$ और $NaOH$ के बीच अभिक्रिया:
$NH_4Cl + NaOH \rightarrow NH_4OH + NaCl$
प्रारंभिक मोल:
$n(NH_4Cl) = 0.2 \ M \times 0.050 \ L = 10 \ mmol$
$n(NaOH) = 0.1 \ M \times 0.075 \ L = 7.5 \ mmol$
अभिक्रिया के बाद:
$n(NH_4Cl) = 10 - 7.5 = 2.5 \ mmol$
$n(NH_4OH) = 7.5 \ mmol$
यह एक क्षारीय बफर विलयन बनाता है जिसमें दुर्बल क्षार $(NH_4OH)$ और उसका लवण $(NH_4Cl)$ होता है।
क्षारीय बफर के लिए हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करते हुए:
$pOH = pK_b + \log \frac{[Salt]}{[Base]}$
$pOH = 4.74 + \log \frac{2.5}{7.5} = 4.74 + \log \frac{1}{3}$
$pOH = 4.74 - 0.477 = 4.263$
अब,$pH$ की गणना करें:
$pH = 14 - pOH = 14 - 4.263 = 9.737 \approx 9.74$

(C) अम्लीय बफर के लिए,प्रभावी $pH$ सीमा $pH = pK_a \pm 1$ द्वारा दी जाती है।
दी गई सीमा $(4 - 6)$ है,इसलिए अम्ल $HX$ का $pK_a$ $5$ है।
हम जानते हैं कि संयुग्मी अम्ल-क्षार युग्म के लिए $pK_a$ और $pK_b$ के बीच संबंध $pK_a + pK_b = pK_w$ है।
$25^{\circ}C$ पर,$pK_w = 14$ होता है।
इसलिए,$pK_b = 14 - pK_a = 14 - 5 = 9$।

(D) जब फॉर्मिक एसिड को $NaOH$ के साथ अनुमापित किया जाता है,तो यह एक बफर घोल बनाता है।
अम्लीय बफर के लिए,हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण है: $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
$1/5$ उदासीनीकरण पर:
$[Salt] = 1/5$ और $[Acid] = 4/5$
$pH_1 = pK_a + \log \frac{1/5}{4/5} = pK_a + \log(1/4)$
$4/5$ उदासीनीकरण पर:
$[Salt] = 4/5$ और $[Acid] = 1/5$
$pH_2 = pK_a + \log \frac{4/5}{1/5} = pK_a + \log(4)$
$pH$ में अंतर = $pH_2 - pH_1 = (pK_a + \log 4) - (pK_a + \log(1/4))$
अंतर = $\log 4 - \log(1/4) = \log 4 - (-\log 4) = 2 \log 4$

(B) बफर विलयन एक दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार या एक दुर्बल क्षार और उसके संयुग्मी अम्ल का मिश्रण होता है।
$1$. $NH_3$ (दुर्बल क्षार) + $NH_4Cl$ (दुर्बल क्षार और प्रबल अम्ल का लवण,जो $NH_4^+$ संयुग्मी अम्ल प्रदान करता है) एक क्षारीय बफर बनाता है।
$2$. $HCl$ (प्रबल अम्ल) + $NaCl$ (प्रबल अम्ल और प्रबल क्षार का लवण) बफर नहीं बनाता है क्योंकि $HCl$ एक प्रबल अम्ल है।
$3$. $NH_3 + HCl$ ($2:1$ मोल अनुपात में): यहाँ,$1$ मोल $HCl$,$1$ मोल $NH_3$ के साथ अभिक्रिया करके $1$ मोल $NH_4Cl$ बनाता है। शेष $1$ मोल $NH_3$ अभिक्रिया किए बिना रह जाता है। इस प्रकार,हमारे पास $NH_3$ (दुर्बल क्षार) और $NH_4Cl$ (संयुग्मी अम्ल) का मिश्रण है,जो बफर के रूप में कार्य करता है।
अतः,संयोजन $1$ और $3$ बफर क्रिया प्रदर्शित करते हैं।

(C) बफर विलयन एक दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार या एक दुर्बल क्षार और उसके संयुग्मी अम्ल के मिश्रण से बनता है।
$0.4 \, mol \, HNO_2$ (दुर्बल अम्ल) $0.2 \, mol \, NaOH$ (प्रबल क्षार) के साथ अभिक्रिया करके $0.2 \, mol \, NaNO_2$ (संयुग्मी क्षार) बनाता है और $0.2 \, mol \, HNO_2$ शेष रहता है।
चूंकि अंतिम मिश्रण में दुर्बल अम्ल $(HNO_2)$ और उसका संयुग्मी क्षार $(NO_2^-)$ दोनों मौजूद हैं,इसलिए यह एक अम्लीय बफर के रूप में कार्य करता है।

(C) अम्लीय बफर के लिए,हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण इस प्रकार है:
$pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
दिया गया है $K_a = 10^{-5}$,इसलिए $pK_a = -\log(10^{-5}) = 5$।
दिया गया है $pH = 6$।
इन मानों को समीकरण में रखने पर:
$6 = 5 + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
$6 - 5 = \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
$1 = \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
दोनों पक्षों का एंटीलॉग लेने पर:
$\frac{[Salt]}{[Acid]} = 10^1 = 10$
अतः,लवण और अम्ल की सांद्रता का अनुपात $10: 1$ है।

(D) अभिक्रिया: $NH_3 + HCl \to NH_4Cl$
$HCl$ के मोल = $0.2 \, M \times 0.025 \, L = 0.005 \, mol$
$NH_3$ के मोल = $0.2 \, M \times 0.050 \, L = 0.010 \, mol$
चूंकि $HCl$ सीमांत अभिकर्मक है,यह $0.005 \, mol$ $NH_3$ के साथ पूर्णतः अभिक्रिया करके $0.005 \, mol$ $NH_4Cl$ बनाता है।
शेष $NH_3$ के मोल = $0.010 - 0.005 = 0.005 \, mol$
यह एक क्षारीय बफर विलयन बनाता है।
हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करने पर:
$pOH = pK_b + \log \frac{[Salt]}{[Base]}$
$pOH = 4.75 + \log \frac{0.005}{0.005} = 4.75$
$pH = 14 - pOH = 14 - 4.75 = 9.25$

(D) वे विलयन जो थोड़ी मात्रा में अम्ल या क्षार मिलाने पर $pH$ के मान में परिवर्तन का विरोध करते हैं,उन्हें बफर विलयन कहा जाता है।
चूंकि $pH = -\log[H_3O^+]$,स्थिर $pH$ का अर्थ है कि $H_3O^+$ की सांद्रता प्रभावी रूप से स्थिर रहती है।

(D) यह विलयन एक बफर विलयन है जो एक दुर्बल अम्ल (एसिटिक एसिड) और उसके लवण (सोडियम एसीटेट) से बना है।
हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण है: $pH = pK_a + \log \frac{[salt]}{[acid]}$
सबसे पहले,मोल की संख्या ज्ञात करें:
एसिटिक एसिड के मोल = $\frac{5 \ g}{60 \ g/mol} = 0.0833 \ mol$
सोडियम एसीटेट के मोल = $\frac{7.5 \ g}{82 \ g/mol} = 0.0915 \ mol$
हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण में मान रखने पर:
$pH = 4.76 + \log \left( \frac{0.0915}{0.0833} \right) = 4.76 + \log(1.098) \approx 4.80$
अतः,$4.80$ का मान $4.76 < pH < 5.0$ के बीच आता है,इसलिए सही विकल्प $D$ है।

(D) चरण $1$: अभिकारकों के मिलीमोल $(m.mol)$ की गणना करें।
$H_2SO_4$ के $m.mol = 20 \ mL \times 0.1 \ M = 2 \ m.mol$.
$NH_4OH$ के $m.mol = 30 \ mL \times 0.2 \ M = 6 \ m.mol$.
चरण $2$: संतुलित रासायनिक समीकरण लिखें।
$H_2SO_4 + 2NH_4OH \to (NH_4)_2SO_4 + 2H_2O$.
चरण $3$: अंतिम मिश्रण की संरचना निर्धारित करें।
प्रारंभ में: $H_2SO_4 = 2 \ m.mol$,$NH_4OH = 6 \ m.mol$.
अभिक्रिया के बाद: $H_2SO_4$ सीमाकारी अभिकारक है। शेष $NH_4OH = 6 - (2 \times 2) = 2 \ m.mol$. निर्मित $(NH_4)_2SO_4 = 2 \ m.mol$.
चरण $4$: क्षारीय बफर के लिए हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करके $pOH$ की गणना करें।
$pOH = pK_b + \log \frac{[Salt]}{[Base]} = 4.7 + \log \frac{2}{2} = 4.7 + 0 = 4.7$.
चरण $5$: $pH$ की गणना करें।
$pH = 14 - pOH = 14 - 4.7 = 9.3 \approx 9.4$.

(D) बफर विलयन एक दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार (लवण) या एक दुर्बल क्षार और उसके संयुग्मी अम्ल (लवण) का मिश्रण होता है।
$PhCOOH$ (बेंजोइक अम्ल) एक दुर्बल अम्ल है और $PhCOOK$ (पोटेशियम बेंजोएट) एक प्रबल क्षार के साथ इसका लवण है।
अतः,$PhCOOH$ और $PhCOOK$ का मिश्रण एक अम्लीय बफर विलयन बनाता है।
अन्य विकल्प दुर्बल अम्ल-संयुग्मी क्षार या दुर्बल क्षार-संयुग्मी अम्ल युग्म का प्रतिनिधित्व नहीं करते हैं।

(B) दुर्बल अम्ल $(HCN)$ और प्रबल क्षार के साथ इसके लवण $(KCN)$ का मिश्रण एक अम्लीय बफर विलयन बनाता है।
अम्लीय बफर के लिए,$pH$ को हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण द्वारा ज्ञात किया जाता है:
$pH = pK_a + \log \left(\frac{[Salt]}{[Acid]}\right)$
$CN^{\Theta}$ का $pK_b = 4.7$ दिया गया है,अतः $HCN$ का $pK_a$:
$pK_a = 14 - 4.7 = 9.3$
चूंकि लवण $(KCN)$ और अम्ल $(HCN)$ के मोलों की संख्या समान $(2.5 \ mol)$ है,इसलिए अनुपात $\frac{[Salt]}{[Acid]} = 1$ होगा।
अतः,$pH = 9.3 + \log(1) = 9.3 + 0 = 9.3$.

(A) दिया गया विलयन एक क्षारीय बफर है जो एक दुर्बल क्षार $(NH_4OH)$ और प्रबल अम्ल के साथ इसके लवण $(NH_4Cl)$ से बना है।
क्षारीय बफर के लिए हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण के अनुसार,$pOH = pK_b + \log \frac{[Salt]}{[Base]}$ होता है।
बफर विलयन को जल से तनु करने पर लवण और क्षार की सांद्रता का अनुपात नहीं बदलता है,क्योंकि दोनों की सांद्रता समान कारक से कम हो जाती है।
अतः,बफर विलयन में थोड़ी मात्रा में जल मिलाने पर इसके $pH$ में कोई परिवर्तन नहीं होता है।

(C) मोलों की संख्या $=$ सांद्रता $\times$ आयतन।
$NaOH$ के मोल $= (0.2 \, M) \times (10 \, mL) = 2 \, \text{millimoles}$.
$HCN$ के मोल $= (0.2 \, M) \times (20 \, mL) = 4 \, \text{millimoles}$.
अभिक्रिया: $HCN + NaOH \longrightarrow NaCN + H_2O$.
चूंकि $NaOH$ सीमाकारी अभिकर्मक है,$2 \, \text{millimoles}$ $NaOH$,$2 \, \text{millimoles}$ $HCN$ के साथ अभिक्रिया करके $2 \, \text{millimoles}$ $NaCN$ बनाएगा।
शेष $HCN = 4 - 2 = 2 \, \text{millimoles}$.
यह एक अम्लीय बफर विलयन बनाता है। हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करने पर: $pH = pKa + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$.
चूंकि आयतन समान है,हम मोलों के अनुपात का उपयोग कर सकते हैं: $pH = 5 + \log \frac{2}{2} = 5 + \log(1) = 5 + 0 = 5$.
अतः,परिणामी मिश्रण का $pH$ $5$ है।