Buffer solution Questions in Hindi

(D) बफर विलयन एक दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार,या एक दुर्बल क्षार और उसके संयुग्मी अम्ल द्वारा बनता है।
विकल्प $D$ में,$NH_3$ $(10 \ mmol)$ और $HCl$ $(5 \ mmol)$ अभिक्रिया करके $5 \ mmol$ $NH_4Cl$ बनाते हैं और $5 \ mmol$ $NH_3$ शेष रह जाता है। यह दुर्बल क्षार $(NH_3)$ और उसके संयुग्मी अम्ल $(NH_4^+)$ का मिश्रण एक क्षारीय बफर के रूप में कार्य करता है।

(B) एक अम्लीय बफर एक दुर्बल अम्ल और प्रबल क्षार के साथ उसके लवण को मिलाकर तैयार किया जाता है।
चूंकि विलयन में दुर्बल अम्ल होता है,इसलिए $H^+$ आयनों की सांद्रता $10^{-7} \ M$ से अधिक होती है।
अतः,एक अम्लीय बफर मिश्रण का $pH$ हमेशा $7$ से कम होता है $(pH < 7)$।

(A) दिया गया विलयन एक अम्लीय बफर है।
एसिटिक अम्ल $(CH_3COOH)$ के मिली-तुल्यांक $= 50 \, mL \times 2 \, N = 100 \, meq$.
सोडियम एसीटेट $(CH_3COONa)$ के मिली-तुल्यांक $= 10 \, mL \times 1 \, N = 10 \, meq$.
हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करने पर: $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$.
$pK_a = -\log(K_a) = -\log(10^{-5}) = 5$.
$pH = 5 + \log \frac{10}{100} = 5 + \log(0.1) = 5 - 1 = 4$.

(C) दिया गया है $pH = 9.3$ और $K_a = 5 \times 10^{-10}$।
$pK_a = -\log(K_a) = -\log(5 \times 10^{-10}) = 10 - \log 5 = 10 - 0.7 = 9.3$।
अम्लीय बफर के लिए हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करने पर:
$pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
$9.3 = 9.3 + \log \frac{[NaCN]}{[HCN]}$
$\log \frac{[NaCN]}{[HCN]} = 0$
$\frac{[NaCN]}{[HCN]} = 10^0 = 1$।

(C) यह विलयन $CH_3COOH$ (अम्ल) और $CH_3COONa$ (संयुग्मी क्षार) युक्त एक बफर है।
प्रारंभ में,$[Acid] = 0.15 \ mol$ और $[Salt] = 0.15 \ mol$ है।
जब $0.05 \ mol$ $NaOH$ मिलाया जाता है,तो यह अम्ल के साथ अभिक्रिया करता है:
$CH_3COOH + NaOH \rightarrow CH_3COONa + H_2O$
अम्ल के नए मोल = $0.15 - 0.05 = 0.10 \ mol$।
लवण के नए मोल = $0.15 + 0.05 = 0.20 \ mol$।
हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करने पर:
$pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
$pH = 4.8 + \log \frac{0.20}{0.10}$
$pH = 4.8 + \log (2)$
$pH = 4.8 + 0.301 = 5.101 \approx 5.1$.

(A) अभिक्रिया: $CH_3COOH + NaOH \to CH_3COONa + H_2O$
$CH_3COOH$ के प्रारंभिक मिलीमोल = $30 \times 0.2 = 6 \ mmol$
$NaOH$ के प्रारंभिक मिलीमोल = $20 \times 0.1 = 2 \ mmol$
अभिक्रिया के बाद: $CH_3COOH = 4 \ mmol$,$CH_3COO^- = 2 \ mmol$
हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करते हुए: $pH = pK_a + \log \frac{[CH_3COO^-]}{[CH_3COOH]}$
$pH = 4.74 + \log \frac{2}{4} = 4.74 - 0.30 = 4.44$

(B) हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण के अनुसार: $pH = pKa + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$.
यहाँ $pH = 4.8$ और $pKa = 4.8$ है,इसलिए $\log \frac{[Salt]}{[Acid]} = 0$,जिसका अर्थ है $[Salt] = [Acid]$.
एसिड के मोल = $0.2 \ M \times 50 \ mL = 10 \ mmol$.
मिश्रण में लवण की सांद्रता = एसिड की सांद्रता = $\frac{10 \ mmol}{300 \ mL} = 0.0333 \ M$.
यदि $250 \ mL$ लवण विलयन की सांद्रता $M$ है,तो $\frac{M \times 250}{300} = \frac{10}{300}$,अतः $M = \frac{10}{250} = 0.04 \ M$.

(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,$HNO_3$ एक प्रबल अम्ल है और $NH_4OH$ एक दुर्बल क्षार है।
अभिक्रिया: $HNO_3 + NH_4OH \rightleftharpoons NH_4NO_3 + H_2O$ है।
प्रारंभिक मोल $(n_0)$: $HNO_3 = 0.2 \ mol$,$NH_4OH = 0.3 \ mol$ है।
अभिक्रिया के बाद $(n_f)$: $HNO_3 = 0 \ mol$,$NH_4OH = 0.1 \ mol$,$NH_4NO_3 = 0.2 \ mol$ है।
चूंकि हमारे पास एक दुर्बल क्षार $(NH_4OH)$ और प्रबल अम्ल के साथ इसके लवण $(NH_4NO_3)$ का मिश्रण है,इसलिए यह एक क्षारीय बफर विलयन बनाता है।

(A) दुर्बल अम्ल $(CH_3COOH)$ और प्रबल क्षार $(NaOH)$ के अनुमापन के लिए,उदासीनीकरण के किसी भी चरण पर $pH$ हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण द्वारा दिया जाता है: $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$.
$1/4$ उदासीनीकरण पर,लवण की सांद्रता $1/4$ है और शेष अम्ल की सांद्रता $3/4$ है। अतः,$pH_1 = pK_a + \log \frac{1/4}{3/4} = pK_a + \log \frac{1}{3}$.
$3/4$ उदासीनीकरण पर,लवण की सांद्रता $3/4$ है और शेष अम्ल की सांद्रता $1/4$ है। अतः,$pH_2 = pK_a + \log \frac{3/4}{1/4} = pK_a + \log 3$.
$pH$ में अंतर $pH_2 - pH_1 = (pK_a + \log 3) - (pK_a + \log \frac{1}{3}) = \log 3 - \log \frac{1}{3} = \log 3 - (-\log 3) = 2 \log 3$ है।

(A) एक अम्लीय बफर एक दुर्बल अम्ल और एक प्रबल क्षार के साथ उसके लवण को मिलाकर तैयार किया जाता है।
एसिटिक एसिड $(CH_3COOH)$ एक दुर्बल अम्ल है और सोडियम एसीटेट $(CH_3COONa)$ प्रबल क्षार $(NaOH)$ के साथ इसका लवण है।
इसलिए,एसिटिक एसिड और सोडियम एसीटेट का मिश्रण एक अम्लीय बफर के रूप में कार्य करता है।
इसका $pH$ आमतौर पर $4.75$ के आसपास होता है।

(C) $CH_3NH_2$ और $HCl$ के बीच अभिक्रिया: $CH_3NH_2 + HCl \rightarrow CH_3NH_3^+ + Cl^-$.
प्रारंभिक मोल: $CH_3NH_2 = 0.1$,$HCl = 0.08$.
अभिक्रिया के बाद: $CH_3NH_2 = 0.02 \ mol$,$CH_3NH_3^+ = 0.08 \ mol$.
यह एक क्षारीय बफर विलयन बनाता है।
हेंडरसन-हेसलबाक समीकरण का उपयोग करते हुए: $pOH = pK_b + \log(\frac{[Salt]}{[Base]})$.
$pK_b = 3.3$,$pOH = 3.3 + \log(4) = 3.9$.
$[OH^-] = 10^{-3.9} = 1.258 \times 10^{-4} \ M$.
$[H^+] = \frac{K_w}{[OH^-]} = \frac{10^{-14}}{1.258 \times 10^{-4}} \approx 8 \times 10^{-11} \ M$.

(C) यह विलयन एक बफर विलयन है जिसमें एक दुर्बल अम्ल (प्रोपेनोइक एसिड) और प्रबल क्षार के साथ उसका लवण (सोडियम प्रोपेनोएट) उपस्थित है।
बफर विलयन के लिए,$pH$ की गणना हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करके की जाती है:
$pH = pKa + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
चूंकि समान आयतन मिलाए जाते हैं,लवण और अम्ल दोनों की सांद्रता आधी हो जाती है,लेकिन उनका अनुपात समान रहता है:
$[Salt] = 0.05 \ M$,$[Acid] = 0.05 \ M$
$pKa = -\log(Ka) = -\log(1.3 \times 10^{-5}) = 5 - \log(1.3) \approx 5 - 0.1139 = 4.8861$
$pH = 4.8861 + \log \frac{0.05}{0.05} = 4.8861 + \log(1) = 4.8861 + 0 = 4.8861$
दो दशमलव स्थानों तक पूर्णांकित करने पर,$pH$ लगभग $4.89$ है।

(D) दिया गया विलयन एक दुर्बल अम्ल $(HCN)$ और उसके लवण $(KCN)$ का बफर विलयन है।
अम्लीय बफर के लिए हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करते हुए:
$pH = pK_a + \log \left( \frac{[Salt]}{[Acid]} \right)$
दिया गया है: $pH = 3$,$pK_a = 6$,$[HCN] = 0.1 \, M$,$V_{HCN} = 200 \, mL$,$[KCN] = 0.2 \, M$.
माना $KCN$ का आयतन $V \, mL$ है।
$3 = 6 + \log \left( \frac{0.2 \times V}{0.1 \times 200} \right)$
$-3 = \log \left( \frac{0.2V}{20} \right)$
$-3 = \log \left( \frac{V}{100} \right)$
$10^{-3} = \frac{V}{100}$
$V = 100 \times 10^{-3} = 0.1 \, mL$.

(D) बफर विलयन तब बनता है जब एक दुर्बल अम्ल सीमित मात्रा में प्रबल क्षार के साथ अभिक्रिया करता है,या एक दुर्बल क्षार सीमित मात्रा में प्रबल अम्ल के साथ अभिक्रिया करता है,जिससे दुर्बल इलेक्ट्रोलाइट और उसके संयुग्मी लवण का मिश्रण प्राप्त होता है।
$(A)$ $100 \ mL, 0.1 \ M \ CH_3COOH$ $(10 \ mmol)$ + $100 \ mL, 0.05 \ M \ NaOH$ $(5 \ mmol)$: इसमें $5 \ mmol \ CH_3COOH$ और $5 \ mmol \ CH_3COONa$ बचते हैं,जो एक अम्लीय बफर बनाते हैं।
$(B)$ $200 \ mL, 0.1 \ M \ NH_4OH$ $(20 \ mmol)$ + $200 \ mL, 0.08 \ M \ HCl$ $(16 \ mmol)$: इसमें $4 \ mmol \ NH_4OH$ और $16 \ mmol \ NH_4Cl$ बचते हैं,जो एक क्षारीय बफर बनाते हैं।
$(C)$ $300 \ mL, 0.1 \ M \ NaOH$ $(30 \ mmol)$ + $500 \ mL, 0.1 \ M \ C_6H_5COOH$ $(50 \ mmol)$: इसमें $20 \ mmol \ C_6H_5COOH$ और $30 \ mmol \ C_6H_5COONa$ बचते हैं,जो एक अम्लीय बफर बनाते हैं।
अतः,सभी विकल्प बफर विलयन बनाते हैं।

(A) दिया गया है कि $X^{-}$ और $HX$ की सांद्रता समान है,$[X^{-}] = [HX]$।
संयुग्मी अम्ल-क्षार युग्म के लिए,$K_a \times K_b = K_w = 10^{-14}$।
$K_a = \frac{K_w}{K_b} = \frac{10^{-14}}{10^{-10}} = 10^{-4}$।
$pK_a = -\log(K_a) = -\log(10^{-4}) = 4$।
हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करते हुए: $pH = pK_a + \log \frac{[X^{-}]}{[HX]}$।
चूंकि $[X^{-}] = [HX]$,$\log \frac{[X^{-}]}{[HX]} = \log(1) = 0$।
अतः,$pH = pK_a = 4$।

(C) यह विलयन एक बफर विलयन है जिसमें एक दुर्बल अम्ल $(CH_3COOH)$ और प्रबल क्षार के साथ उसका लवण $(CH_3COONa)$ मौजूद है।
$pH$ की गणना हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण द्वारा की जाती है: $pH = pK_a + \log(\frac{[Salt]}{[Acid]})$.
$1$. एसिटिक एसिड $(CH_3COOH)$ के मोल की गणना: मोलर द्रव्यमान = $60 \ g/mol$. मोल = $2 \ g / 60 \ g/mol = 0.0333 \ mol$.
$2$. सोडियम एसीटेट $(CH_3COONa)$ के मोल की गणना: मोलर द्रव्यमान = $82 \ g/mol$. मोल = $3 \ g / 82 \ g/mol = 0.0366 \ mol$.
$3$. चूंकि आयतन समान $(100 \ mL)$ है,सांद्रता का अनुपात मोल के अनुपात के बराबर होगा: $\frac{[Salt]}{[Acid]} = \frac{0.0366}{0.0333} \approx 1.1$.
$4$. $pK_a$ की गणना: $pK_a = -\log(1.8 \times 10^{-5}) = 5 - \log(1.8) = 5 - 0.255 = 4.745$.
$5$. $pH$ की गणना: $pH = 4.745 + \log(1.1) = 4.745 + 0.041 = 4.786$.
अतः,$pH$ लगभग $4.78$ है।

(B) दिया गया विलयन एक क्षारीय बफर है जिसमें एक दुर्बल क्षार $(NH_4OH)$ और प्रबल अम्ल के साथ उसका लवण $(NH_4Cl)$ मौजूद है।
क्षारीय बफर के लिए,$pOH$ की गणना हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करके की जाती है: $pOH = pK_b + \log \frac{[Salt]}{[Base]}$.
दिया गया है: $pH = 9.25$,$[Salt] = 0.1 \ N$,$[Base] = 0.1 \ N$.
सबसे पहले,$pOH$ की गणना करें: $pOH = 14 - pH = 14 - 9.25 = 4.75$.
समीकरण में मान रखने पर: $4.75 = pK_b + \log \frac{0.1}{0.1}$.
चूंकि $\log(1) = 0$,इसलिए $4.75 = pK_b + 0$.
अतः,$pK_b = 4.75$.

(C) बफर विलयन एक दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार,या एक दुर्बल क्षार और उसके संयुग्मी अम्ल का मिश्रण होता है।
$NaH_2PO_4 + H_3PO_4$ एक दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार का मिश्रण है।
$CH_3COOH + CH_3COONa$ एक दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार का मिश्रण है।
$B(OH)_3 + \text{borax}$ एक बफर प्रणाली के रूप में कार्य करता है।
$HCl + NH_4OH$ में एक प्रबल अम्ल $(HCl)$ और एक दुर्बल क्षार $(NH_4OH)$ होता है। जब इन्हें मिलाया जाता है,तो ये लवण $(NH_4Cl)$ और जल बनाते हैं। चूंकि प्रबल अम्ल,दुर्बल क्षार द्वारा पूरी तरह से उदासीन हो जाता है,इसलिए यह बफर विलयन नहीं बनाता है।

(A) दिया गया मिश्रण एक अम्लीय बफर है जिसमें एक दुर्बल अम्ल $(CH_3COOH)$ और एक प्रबल क्षार के साथ उसका लवण $(CH_3COONa)$ होता है।
अम्लीय बफर के लिए हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण के अनुसार:
$pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
यहाँ,लवण सोडियम एसीटेट $(CH_3COONa)$ है और अम्ल एसिटिक एसिड $(CH_3COOH)$ है।
जब और अधिक सोडियम एसीटेट मिलाया जाता है,तो लवण की सांद्रता $[Salt]$ बढ़ जाती है।
चूंकि $pH$,$\log [Salt]$ के सीधे आनुपातिक है,इसलिए लवण की सांद्रता में वृद्धि से विलयन का $pH$ बढ़ जाता है।

(D) $pH > 7$ वाला बफर विलयन एक क्षारीय बफर होता है,जो एक दुर्बल क्षार और एक प्रबल अम्ल के साथ उसके लवण से बना होता है।
$CH_3COOH + CH_3COONa$ एक अम्लीय बफर है $(pH < 7)$।
$HCOOH + HCOOK$ एक अम्लीय बफर है $(pH < 7)$।
$CH_3COONH_4 + CH_3COOH$ एक अम्लीय बफर है $(pH < 7)$।
$NH_4OH + NH_4Cl$ एक दुर्बल क्षार $(NH_4OH)$ और एक प्रबल अम्ल के साथ उसके लवण $(NH_4Cl)$ से बना है,जो $pH > 7$ वाला एक क्षारीय बफर बनाता है।

(A) रक्त का $pH$ बाइकार्बोनेट बफर सिस्टम द्वारा बनाए रखा जाता है: $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-$.
जब कोई व्यक्ति तेजी से सांस लेता है,तो शरीर से $CO_2$ बाहर निकल जाती है,जिससे $CO_2$ की सांद्रता कम हो जाती है।
ला-शातेलिए के सिद्धांत के अनुसार,साम्यावस्था बाईं ओर स्थानांतरित हो जाती है ताकि अधिक $CO_2$ उत्पन्न हो सके।
इस प्रक्रिया में $H^+$ आयनों के उपभोग से रक्त में $H^+$ आयनों की सांद्रता कम हो जाती है।
चूंकि $pH = -\log[H^+]$,इसलिए $[H^+]$ घटने से रक्त का $pH$ बढ़ जाएगा।

(A) बफर विलयन की अम्लता उसमें प्रयुक्त दुर्बल अम्ल के $pK_a$ मान द्वारा निर्धारित होती है। $pK_a$ का कम मान अधिक अम्लीय गुण को दर्शाता है।
संयुग्मी अम्लों के $pK_a$ मानों की तुलना:
$1$. $HCOOH$: $pK_a \approx 3.75$
$2$. $CH_3COOH$: $pK_a \approx 4.76$
$3$. $HC_2O_4^-$: $pK_a \approx 4.19$
$4$. $H_3BO_3$: $pK_a \approx 9.24$
चूंकि दिए गए विकल्पों में $HCOOH$ का $pK_a$ मान सबसे कम है,इसलिए $HCOOH + HCOO^-$ वाला बफर विलयन सबसे अधिक अम्लीय होगा।

(C) $pH = 9$ वाला बफर विलयन क्षारीय प्रकृति का होता है।
क्षारीय बफर के लिए,$pOH = 14 - pH = 14 - 9 = 5$।
$NH_4OH$ का $pKb$ लगभग $4.75$ होता है।
क्षारीय बफर के लिए हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करने पर: $pOH = pKb + log \frac{[Salt]}{[Base]}$।
चूंकि $NH_4Cl$ (लवण) और $NH_4OH$ (दुर्बल क्षार) $5$ के करीब $pOH$ वाला एक क्षारीय बफर बनाते हैं,इसलिए यह मिश्रण सही विकल्प है।
$CH_3COONa$ और $CH_3COOH$ अम्लीय बफर बनाते हैं $(pH < 7)$।
$NaCl$ और $NaOH$ बफर नहीं बनाते हैं।
$KH_2PO_4$ और $K_2HPO_4$ $7.2$ के करीब $pH$ वाला बफर बनाते हैं।

(B) अम्लीय बफर के लिए,हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण है: $pH = pK_a + \log \frac{[\text{Salt}]}{[\text{Acid}]}$
दिया गया है: $pH = 6$ और $K_a = 10^{-5}$।
सबसे पहले,$pK_a$ की गणना करें: $pK_a = -\log(K_a) = -\log(10^{-5}) = 5$।
समीकरण में मान रखने पर: $6 = 5 + \log \frac{[\text{Salt}]}{[\text{Acid}]}$
$6 - 5 = \log \frac{[\text{Salt}]}{[\text{Acid}]}$
$1 = \log \frac{[\text{Salt}]}{[\text{Acid}]}$
दोनों तरफ एंटीलॉग लेने पर: $\frac{[\text{Salt}]}{[\text{Acid}]} = 10^1 = 10$।
अतः,लवण और अम्ल का अनुपात $10 : 1$ है।

(D) बफर विलयन एक दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार,या एक दुर्बल क्षार और उसके संयुग्मी अम्ल द्वारा बनता है।
$H_2S$ एक दुर्बल अम्ल है और $KHS$ इसका संयुग्मी क्षार है,इसलिए विकल्प $A$ एक बफर है।
$C_6H_5NH_2$ (एनिलिन) एक दुर्बल क्षार है और $C_6H_5NH_3Br$ इसका संयुग्मी अम्ल है,इसलिए विकल्प $B$ एक बफर है।
$H_2CO_3$ एक दुर्बल अम्ल है और $KHCO_3$ इसका संयुग्मी क्षार है,इसलिए विकल्प $C$ एक बफर है।
$HClO_4$ एक प्रबल अम्ल है। एक प्रबल अम्ल और उसके लवण का मिश्रण बफर विलयन नहीं बनाता है। इसलिए,विकल्प $D$ बफर नहीं है।

(B) बफर विलयन के लिए,हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण है: $pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$.
दिया गया है कि $X^-$ (लवण) और $HX$ (अम्ल) की सांद्रता समान है,अर्थात $[X^-] = [HX]$.
इसलिए,$\frac{[X^-]}{[HX]} = 1$.
चूंकि $\log(1) = 0$,समीकरण $pH = pK_a$ में बदल जाता है।
दिया गया है $K_a = 10^{-8}$,इसलिए $pK_a = -\log(K_a) = -\log(10^{-8}) = 8$.
अतः,$pH = 8$.

(C) दिया गया विलयन एक बफर विलयन है जो एक दुर्बल अम्ल (एसिटिक एसिड) और उसके संयुग्मी क्षार (सोडियम एसीटेट) से बना है।
ऐसे बफर का $pH$ हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करके गणना की जा सकती है:
$pH = pK_a + \log \left( \frac{[\text{salt}]}{[\text{acid}]} \right)$
दिया गया है:
$pK_a = 4.57$
$[\text{salt}] = [\text{CH}_3\text{COONa}] = 0.10 \ M$
$[\text{acid}] = [\text{CH}_3\text{COOH}] = 0.03 \ M$
मान रखने पर:
$pH = 4.57 + \log \left( \frac{0.10}{0.03} \right)$
$pH = 4.57 + \log(3.333)$
$pH = 4.57 + 0.5228$
$pH = 5.0928 \approx 5.09$

(C) अभिक्रिया इस प्रकार है: $NH_3 + HCl \to NH_4Cl$.
$NH_3$ के प्रारंभिक मोल = $40 \ mL \times 0.1 \ M = 4 \ mmol$.
$HCl$ के प्रारंभिक मोल = $20 \ mL \times 0.1 \ M = 2 \ mmol$.
अभिक्रिया के बाद,$2 \ mmol$ $NH_3$ शेष बचता है और $2 \ mmol$ $NH_4Cl$ बनता है।
यह एक क्षारीय बफर विलयन बनाता है।
हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करते हुए: $pOH = pK_b + \log \frac{[Salt]}{[Base]}$.
चूंकि आयतन दोनों के लिए समान है,हम मोल के अनुपात का उपयोग कर सकते हैं: $pOH = 4.74 + \log \frac{2}{2} = 4.74 + 0 = 4.74$.
अंत में,$pH = 14 - pOH = 14 - 4.74 = 9.26$.

(C) दुर्बल अम्ल $HA$ के लिए,$C = 0.01 \ M$ सांद्रता पर आयनन की मात्रा $\alpha = 0.1$ है।
वियोजन स्थिरांक $K_a = \frac{C \alpha^2}{1 - \alpha} = \frac{0.01 \times (0.1)^2}{1 - 0.1} = \frac{0.0001}{0.9} = 1.11 \times 10^{-4}$ है।
$pK_a$ की गणना: $pK_a = -\log(1.11 \times 10^{-4}) = 3.9542$ है।
$HA$ $(0.1 \ M)$ और $NaA$ $(0.05 \ M)$ युक्त बफर विलयन के लिए हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करने पर:
$pH = pK_a + \log \left( \frac{[Salt]}{[Acid]} \right) = 3.9542 + \log \left( \frac{0.05}{0.1} \right)$।
$pH = 3.9542 + \log(0.5) = 3.9542 - 0.3010 = 3.6532 \approx 3.653$।

(A) रक्त में सीरम प्रोटीन होता है जो बफर के रूप में कार्य करता है।
यह बफर प्रणाली अम्ल या क्षार की थोड़ी मात्रा मिलाने पर $pH$ में होने वाले परिवर्तनों का विरोध करती है।

(D) अम्लीय बफर एक दुर्बल अम्ल और प्रबल क्षार के साथ उसके लवण का मिश्रण होता है।
$CH_3COOH$ एक दुर्बल अम्ल है,लेकिन $CH_3COONH_4$ एक दुर्बल अम्ल $(CH_3COOH)$ और दुर्बल क्षार $(NH_4OH)$ का लवण है।
इसलिए,$CH_3COOH$ और $CH_3COONH_4$ का मिश्रण अम्लीय बफर नहीं बनाता है।
चूंकि कथन गलत है और कारण में दी गई परिभाषा भी गलत है (यह प्रबल क्षार के साथ लवण होना चाहिए),इसलिए कथन और कारण दोनों गलत हैं।

(A) दुर्बल अम्ल $(HA)$ और प्रबल क्षार $(NaOH)$ के अनुमापन में,अभिक्रिया $HA + OH^- \rightarrow A^- + H_2O$ होती है।
अर्ध-तुल्यता बिंदु पर,आधा अम्ल उदासीन हो चुका होता है,जिसका अर्थ है कि $[HA] = [A^-]$।
हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण के अनुसार,$pH = pK_a + \log(\frac{[salt]}{[acid]})$।
चूंकि इस बिंदु पर $[salt] = [acid]$ है,इसलिए $\log(1) = 0$,अतः $pH = pK_a$।
यह मिश्रण एक अम्लीय बफर के रूप में कार्य करता है,और बफर क्षमता वास्तव में तब अधिकतम होती है जब अम्ल की सांद्रता उसके संयुग्मी क्षार (लवण) की सांद्रता के बराबर होती है।

(D) कथन गलत है क्योंकि कार्बोनिक एसिड $(H_2CO_3)$ और सोडियम बाइकार्बोनेट $(NaHCO_3)$ का बफर सिस्टम रक्त में पाया जाने वाला एक जैविक बफर है,न कि समूह $III$ के हाइड्रॉक्साइड्स के अवक्षेपण के लिए उपयोग किया जाने वाला अभिकर्मक (जिसके लिए आमतौर पर $NH_4Cl$ और $NH_4OH$ का उपयोग किया जाता है)।
कारण सही है क्योंकि यह विशिष्ट बफर सिस्टम मानव रक्त के $pH$ को लगभग $7.4$ पर बनाए रखता है।

(C) क्षारीय बफर एक दुर्बल क्षार और प्रबल अम्ल के साथ उसके लवण का मिश्रण होता है।
विकल्प $C$ में,हमारे पास $NH_{4}OH$ (दुर्बल क्षार) और $HCl$ (प्रबल अम्ल) है।
$HCl$ के प्रारंभिक मिली-मोल = $100 \times 0.1 = 10 \ mmol$.
$NH_{4}OH$ के प्रारंभिक मिली-मोल = $200 \times 0.1 = 20 \ mmol$.
अभिक्रिया: $HCl + NH_{4}OH \rightarrow NH_{4}Cl + H_{2}O$.
अभिक्रिया के बाद,$10 \ mmol$ $NH_{4}OH$ शेष रहता है और $10 \ mmol$ $NH_{4}Cl$ (लवण) बनता है।
चूंकि मिश्रण में एक दुर्बल क्षार और उसका लवण मौजूद है,इसलिए यह एक क्षारीय बफर बनाता है।

(D) $1$. $500 \; mL$ घोल में मिली-इक्विवेलेंट $(meq)$ की गणना करें:
$HCl$ के $meq = 250 \; mL \times 0.1 \; M = 25 \; meq$.
$CH_3COOH$ के $meq = \frac{3 \; g}{60 \; g/mol} = 0.05 \; mol = 50 \; meq$.
$2$. $20 \; mL$ घोल में $meq$ की गणना करें:
$HCl$ के $meq = \frac{25 \; meq}{500 \; mL} \times 20 \; mL = 1 \; meq$.
$CH_3COOH$ के $meq = \frac{50 \; meq}{500 \; mL} \times 20 \; mL = 2 \; meq$.
$3$. मिलाए गए $NaOH$ के $meq$ की गणना करें:
$NaOH$ के $meq = 5 \; M \times 0.5 \; mL = 2.5 \; meq$.
$4$. अभिक्रिया:
$HCl$ पहले अभिक्रिया करेगा: $1 \; meq$ $NaOH$,$1 \; meq$ $HCl$ को उदासीन करेगा।
शेष $NaOH = 2.5 - 1 = 1.5 \; meq$.
यह $1.5 \; meq$ $NaOH$,$CH_3COOH$ के साथ अभिक्रिया करेगा:
$CH_3COOH + NaOH \rightarrow CH_3COONa + H_2O$.
शेष $CH_3COOH = 2 - 1.5 = 0.5 \; meq$.
निर्मित $CH_3COONa = 1.5 \; meq$.
$5$. हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करके $pH$ की गणना करें:
$pH = pK_a + \log \frac{[Salt]}{[Acid]} = 4.75 + \log \frac{1.5}{0.5} = 4.75 + \log 3 = 4.75 + 0.4771 = 5.2271 \approx 5.23$.

(N/A) दिया गया विलयन एक क्षारीय बफर है जिसमें एक दुर्बल क्षार $(NH_{3})$ और प्रबल अम्ल के साथ उसका लवण $(NH_{4}Cl)$ उपस्थित है।
क्षारीय बफर के लिए हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करने पर:
$pOH = pK_{b} + \log \left( \frac{[Salt]}{[Base]} \right)$
दिया गया है:
$pK_{b} = 4.75$
$[Salt] = [NH_{4}Cl] = 0.2 \, M$
$[Base] = [NH_{3}] = 0.1 \, M$
मान रखने पर:
$pOH = 4.75 + \log \left( \frac{0.2}{0.1} \right)$
$pOH = 4.75 + \log(2)$
$pOH = 4.75 + 0.301 = 5.051$
चूंकि $25^{\circ}C$ पर $pH + pOH = 14$ होता है:
$pH = 14 - 5.051 = 8.949 \approx 8.95$

(N/A) $NH_{3} + H_{2}O \rightleftharpoons NH_{4}^{+} + OH^{-}$
$K_{b} = \frac{[NH_{4}^{+}][OH^{-}]}{[NH_{3}]} = 1.77 \times 10^{-5}$
उदासीनीकरण से पहले:
$[NH_{4}^{+}] = [OH^{-}] = x$
$[NH_{3}] = 0.10 - x \approx 0.10 \,M$
$\frac{x^{2}}{0.10} = 1.77 \times 10^{-5} \implies x = \sqrt{1.77 \times 10^{-6}} = 1.33 \times 10^{-3} \,M = [OH^{-}]$
$[H^{+}] = \frac{K_{w}}{[OH^{-}]} = \frac{10^{-14}}{1.33 \times 10^{-3}} = 7.52 \times 10^{-12} \,M$
$pH = -\log(7.52 \times 10^{-12}) = 11.12$
$50 \,mL$ $0.1 \,M$ $NH_{3}$ में $25 \,mL$ $0.1 \,M$ $HCl$ मिलाने के बाद:
$NH_{3}$ के प्रारंभिक $mmol = 50 \times 0.1 = 5 \,mmol$
$HCl$ के प्रारंभिक $mmol = 25 \times 0.1 = 2.5 \,mmol$
$NH_{3} + HCl \rightarrow NH_{4}^{+} + Cl^{-}$
शेष $NH_{3} = 5 - 2.5 = 2.5 \,mmol$
निर्मित $NH_{4}^{+} = 2.5 \,mmol$
कुल आयतन = $75 \,mL$
क्षारीय बफर के लिए हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करने पर:
$pOH = pK_{b} + \log\left(\frac{[Salt]}{[Base]}\right)$
$pK_{b} = -\log(1.77 \times 10^{-5}) = 4.75$
$pOH = 4.75 + \log\left(\frac{2.5/75}{2.5/75}\right) = 4.75 + \log(1) = 4.75$
$pH = 14 - pOH = 14 - 4.75 = 9.25$

(B) मानव रक्त का $pH$ बफर सिस्टम,मुख्य रूप से बाइकार्बोनेट बफर सिस्टम द्वारा,$7.26$ से $7.42$ की शारीरिक सीमा में बनाए रखा जाता है।

(N/A) परिभाषा: वे विलयन जो तनुकरण करने पर या थोड़ी मात्रा में अम्ल या क्षार मिलाने पर $pH$ में होने वाले परिवर्तन का विरोध करते हैं,उन्हें बफर विलयन कहा जाता है। बफर विलयन दो प्रकार के होते हैं: अम्लीय और क्षारीय।
$(A)$ अम्लीय बफर विलयन: इन विलयनों का $pH$ मान $7.0$ से कम होता है। अम्लीय बफर के उदाहरण नीचे दिए गए हैं:

अम्ल $+$ अम्ल का लवण	लगभग $pH$
$CH_{3}COOH + CH_{3}COONa$	$4.75$
$C_{6}H_{5}COOH + C_{6}H_{5}COONa$	$3.7$
$C_{6}H_{4}(COOH)_{2} + C_{6}H_{4}(COOH)(COOK)$	$2.9$
$HCOOH + HCOONa$	$3.7$

अम्लीय बफर का $pH$ इस प्रकार ज्ञात किया जाता है:
$pH = pK_{a} + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
$(B)$ क्षारीय बफर विलयन: इन विलयनों का $pH$ मान $7.0$ से अधिक होता है। इनमें एक दुर्बल क्षार और प्रबल अम्ल के साथ उसका लवण होता है। उदाहरण: $NH_{4}OH + NH_{4}Cl$ $(pH \approx 9.25)$.
$pOH = pK_{b} + \log \frac{[Salt]}{[Base]}$

(N/A) बफर विलयन रासायनिक और जैव-रासायनिक प्रतिक्रियाओं में और विशेष रूप से विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में अत्यंत महत्वपूर्ण हैं।
$(i)$ जैविक प्रक्रियाओं में: उदाहरण के लिए,हमारे रक्त का $pH$ मान $(H_{2}CO_{3} + NaHCO_{3})$ बफर द्वारा $7.36$ से $7.42$ के बीच बनाए रखा जाता है। मानव शरीर में $[HCO_{3}^{-}] / [CO_{3}^{2-}]$ और $[H_{2}PO_{4}^{-}] / [HPO_{4}^{2-}]$ युक्त बफर विलयन मौजूद होते हैं।
$(ii)$ औद्योगिक प्रक्रियाओं में: इलेक्ट्रोप्लेटिंग,चमड़े के निर्माण,फोटोग्राफिक सामग्री,रंगों और खाद्य पदार्थों के संरक्षण में बफर का उपयोग किया जाता है।
$(iii)$ दवाओं की तैयारी में: दवाओं की प्रभावशीलता के लिए एक निश्चित $pH$ मान बनाए रखना महत्वपूर्ण है,इसलिए बफर का उपयोग आवश्यक है।
$(iv)$ कॉस्मेटिक वस्तुओं में: कॉस्मेटिक्स हानिकारक न हों,इसके लिए बफर द्वारा $pH$ को नियंत्रित किया जाता है।
$(v)$ कृषि में: फसलों के लिए मिट्टी में कार्बोनेट,बाइकार्बोनेट,फॉस्फेट और कार्बनिक एसिड द्वारा बफर का निर्माण होता है।
$(vi)$ विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में: समूह-$II$ $(HCl + H_{2}S)$,समूह-$III$ $(NH_{4}Cl + NH_{4}OH)$,और समूह-$IV$ $(NH_{4}Cl + NH_{4}OH + (NH_{4})_{2}S)$ में निश्चित $pH$ बनाए रखकर आयनों के चयनात्मक अवक्षेपण के लिए बफर विलयन का उपयोग किया जाता है।

(N/A) हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण एक बफर विलयन के $pH$ को दुर्बल अम्ल के $pK_{a}$ और संयुग्मी क्षार तथा अम्ल की सांद्रता के अनुपात से जोड़ता है।
जल में दुर्बल अम्ल $HA$ का आयनन इस प्रकार है:
$HA + H_{2}O ⇌ H_{3}O^{+} + A^{-}$
अम्ल वियोजन स्थिरांक $K_{a}$ इस प्रकार दिया जाता है:
$K_{a} = \frac{[H_{3}O^{+}][A^{-}]}{[HA]}$
$[H_{3}O^{+}]$ के लिए पुनर्व्यवस्थित करने पर:
$[H_{3}O^{+}] = K_{a} \times \frac{[HA]}{[A^{-}]}$
दोनों पक्षों का ऋणात्मक लघुगणक $(-\log)$ लेने पर:
$-\log [H_{3}O^{+}] = -\log K_{a} - \log \frac{[HA]}{[A^{-}]}$
चूंकि $pH = -\log [H_{3}O^{+}]$ और $pK_{a} = -\log K_{a}$,हमें प्राप्त होता है:
$pH = pK_{a} - \log \frac{[HA]}{[A^{-}]}$
लघुगणक के अंदर के भिन्न को उलटने पर,चिह्न बदल जाता है:
$pH = pK_{a} + \log \frac{[A^{-}]}{[HA]}$
यह हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण है,जहाँ $[A^{-}]$ संयुग्मी क्षार की सांद्रता है और $[HA]$ अम्ल की सांद्रता है।

(N/A) एक अम्लीय बफर विलयन एक दुर्बल अम्ल और प्रबल क्षार के साथ उसके लवण से बना होता है,जैसे कि एसिटिक एसिड $(CH_3COOH)$ और सोडियम एसीटेट $(CH_3COONa)$ का मिश्रण।
जल में दुर्बल अम्ल $HA$ के आयनीकरण का संतुलन इस प्रकार है:
$HA + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + A^-$
अम्ल वियोजन स्थिरांक $K_a$ इस प्रकार दिया गया है:
$K_a = \frac{[H_3O^+][A^-]}{[HA]}$
$[H_3O^+]$ के लिए पुनर्व्यवस्थित करने पर:
$[H_3O^+] = K_a \times \frac{[HA]}{[A^-]}$
दोनों पक्षों का ऋणात्मक लघुगणक लेने पर:
$-\log[H_3O^+] = -\log K_a - \log \frac{[HA]}{[A^-]}$
चूंकि $pH = -\log[H_3O^+]$ और $pK_a = -\log K_a$,हमें प्राप्त होता है:
$pH = pK_a - \log \frac{[HA]}{[A^-]}$
लॉग पद को उलटने पर:
$pH = pK_a + \log \frac{[A^-]}{[HA]}$
यह हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण है,जहाँ $[A^-]$ संयुग्मी क्षार की सांद्रता है और $[HA]$ अम्ल की सांद्रता है।

(N/A) अम्लीय बफर विलयन एक दुर्बल अम्ल $(HA)$ और एक प्रबल क्षार के साथ उसके लवण $(A^-)$ को मिलाकर तैयार किया जाता है।
विलयन का $pH$ हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है:
$pH = pK_{a} + \log \frac{[Salt]}{[Acid]}$
यदि दुर्बल अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार (लवण) की सांद्रता समान है,अर्थात $[HA] = [A^-]$,तो:
$pH = pK_{a} + \log(1) = pK_{a} + 0 = pK_{a}$.
इसलिए,वांछित $pH$ वाला बफर तैयार करने के लिए,ऐसा दुर्बल अम्ल चुनना चाहिए जिसका $pK_{a}$ मान लक्ष्य $pH$ के करीब हो।
उदाहरण: एसिटिक एसिड $(CH_3COOH)$ का $pK_{a}$ मान $4.76$ है। एसिटिक एसिड और सोडियम एसीटेट $(CH_3COONa)$ की समान मोलर सांद्रता को मिलाकर तैयार किए गए बफर विलयन का $pH$ लगभग $4.76$ के बराबर होगा।

(A) एक क्षारीय बफर एक दुर्बल क्षार $(NH_3)$ और एक प्रबल अम्ल के साथ इसके लवण $(NH_4Cl)$ को मिलाकर तैयार किया जाता है।
क्षारीय बफर के लिए,$pOH$ की गणना हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करके की जाती है: $pOH = pK_b + \log \frac{[Salt]}{[Base]}$।
यह देखते हुए कि $[Salt] = [Base]$,हमारे पास $pOH = pK_b = 4.75$ है।
चूंकि $25^{\circ}C$ पर $pH + pOH = 14$ होता है,इसलिए $pH = 14 - 4.75 = 9.25$ होगा।

(N/A) $1$. $0.1 \ M$ $CH_3COOH$ का प्रारंभिक $pH$,$pH = \frac{1}{2}(pK_a - \log C)$ सूत्र का उपयोग करके निकाला जाता है।
$2$. मान रखने पर: $pH = \frac{1}{2}(4.74 - \log 0.1) = \frac{1}{2}(4.74 - (-1)) = \frac{1}{2}(5.74) = 2.87$.
$3$. $0.1 \ M$ $CH_3COONa$ मिलाने के बाद,विलयन एक बफर बन जाता है। $pH$ की गणना हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण $pH = pK_a + \log(\frac{[Salt]}{[Acid]})$ का उपयोग करके की जाती है।
$4$. मान रखने पर: $pH = 4.74 + \log(\frac{0.1}{0.1}) = 4.74 + \log(1) = 4.74 + 0 = 4.74$.
$5$. $pH$ में परिवर्तन: $\Delta pH = 4.74 - 2.87 = 1.87$.

(N/A) $1$. $0.1 \ M \ NH_4OH$ (दुर्बल क्षार) की $pH$ की गणना करें:
$[OH^-] = \sqrt{K_b \times C} = \sqrt{1.77 \times 10^{-5} \times 0.1} = \sqrt{1.77 \times 10^{-6}} \approx 1.33 \times 10^{-3} \ M$.
$pOH = -\log(1.33 \times 10^{-3}) \approx 2.876$.
$pH = 14 - 2.876 = 11.124$.
$2$. $0.1 \ M \ NH_4OH$ में $0.1 \ M \ NH_4Cl$ मिलाने पर बने बफर विलयन की $pH$ की गणना करें:
हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करते हुए: $pOH = pK_b + \log(\frac{[Salt]}{[Base]})$.
$pK_b = -\log(1.77 \times 10^{-5}) \approx 4.752$.
$pOH = 4.752 + \log(\frac{0.1}{0.1}) = 4.752 + 0 = 4.752$.
$pH = 14 - 4.752 = 9.248$.
$3$. $pH$ में परिवर्तन = $11.124 - 9.248 = 1.876$.

(B) दुर्बल अम्ल $HA$ के लिए,हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण है: $pH = pKa + \log \frac{[A^-]}{[HA]}$।
चूंकि अम्ल $50\%$ आयनित है,इसलिए संयुग्मी क्षार $[A^-]$ की सांद्रता और अविघटित अम्ल $[HA]$ की सांद्रता बराबर है।
अतः,$[A^-] = [HA]$,जिसका अर्थ है कि $\log \frac{[A^-]}{[HA]} = \log(1) = 0$।
इस प्रकार,$pH = pKa = 4.5$।
$25^{\circ}C$ पर $pH + pOH = 14$ संबंध का उपयोग करने पर,$pOH = 14 - 4.5 = 9.5$ प्राप्त होता है।

(A) यह विलयन एक दुर्बल अम्ल $(CH_3COOH)$ और उसके प्रबल क्षार के साथ लवण $(CH_3COONa)$ से बना बफर विलयन है।
$[H^+]$ के लिए हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण का उपयोग करते हुए:
$[H^+] = K_a \times \frac{[\text{Acid}]}{[\text{Salt}]}$
दिया गया है:
$K_a = 1.8 \times 10^{-5}$
$[\text{Acid}] = [CH_3COOH] = 0.10 \ M$
$[\text{Salt}] = [CH_3COONa] = 0.20 \ M$
मान रखने पर:
$[H^+] = 1.8 \times 10^{-5} \times \frac{0.10}{0.20}$
$[H^+] = 1.8 \times 10^{-5} \times 0.5$
$[H^+] = 0.9 \times 10^{-5} = 9.0 \times 10^{-6} \ M$