pH of strong Acids and strong Bases Questions in Hindi

(B) विलयन $I$ के लिए,$pH=3$
$\Rightarrow [H^{+}] = 10^{-3} \ M$
$V_{1} = 100 \ mL$
विलयन $II$ के लिए,$pH = 4$
$\Rightarrow [H^{+}] = 10^{-4} \ M$
$V_{2} = 400 \ mL$
परिणामी विलयन की सांद्रता $M = \frac{M_{1}V_{1} + M_{2}V_{2}}{V_{1} + V_{2}}$
$M = \frac{10^{-3} \times 100 + 10^{-4} \times 400}{100 + 400}$
$M = \frac{0.1 + 0.04}{500} = \frac{0.14}{500} = 2.8 \times 10^{-4} \ M$
$[H^{+}] = 2.8 \times 10^{-4} \ M$
$pH = -\log [H^{+}] = -\log (2.8 \times 10^{-4})$
$pH = 4 - \log 2.8$

(A) जिस विलयन का $pH = 1$ होता है,उसकी सांद्रता $[H^+] = 0.1 \ M$ होनी चाहिए।
$(A)$ $0.1 \ M \ CH_3COOH$ एक दुर्बल अम्ल है और यह पूर्णतः वियोजित नहीं होता है,इसलिए $[H^+] < 0.1 \ M$,अतः $pH > 1$ होगा।
$(B)$ $0.1 \ M \ HNO_3$ एक प्रबल अम्ल है,$[H^+] = 0.1 \ M$,इसलिए $pH = -\log(0.1) = 1$।
$(C)$ $0.05 \ M \ H_2SO_4$ एक प्रबल अम्ल है,$[H^+] = 2 \times 0.05 = 0.1 \ M$,इसलिए $pH = -\log(0.1) = 1$।
$(D)$ मिश्रण के लिए: $n(H^+) = 50 \times 0.4 = 20 \ mmol$,$n(OH^-) = 50 \times 0.2 = 10 \ mmol$। शेष $n(H^+) = 20 - 10 = 10 \ mmol$। कुल आयतन = $100 \ cm^3$। $[H^+] = 10 / 100 = 0.1 \ M$,इसलिए $pH = 1$।

(D) रासायनिक अभिक्रिया: $2Na + 2H_{2}O \longrightarrow 2NaOH + H_{2}$
$Na$ का मोलर द्रव्यमान $= 23 \ g/mol$ है।
$Na$ के मोल $= \frac{0.023 \ g}{23 \ g/mol} = 0.001 \ mol$।
रससमीकरणमिति के अनुसार,$2 \ mol$ $Na$,$2 \ mol$ $NaOH$ उत्पन्न करता है।
अतः,$0.001 \ mol$ $Na$,$0.001 \ mol$ $NaOH$ उत्पन्न करेगा।
विलयन का आयतन $= 100 \ cm^{3} = 0.1 \ L$ है।
$[OH^{-}]$ की सांद्रता $= \frac{0.001 \ mol}{0.1 \ L} = 0.01 \ M = 10^{-2} \ M$।
$pOH = -\log[OH^{-}] = -\log(10^{-2}) = 2$।
चूँकि $pH + pOH = 14$,इसलिए $pH = 14 - 2 = 12$।

(D) रासायनिक अभिक्रिया है: $2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2$
$Na$ के मोलों की संख्या $= \frac{0.023 \ g}{23 \ g/mol} = 1 \times 10^{-3} \ mol$.
स्टोइकियोमेट्री के अनुसार,$2 \ mol$ $Na$ से $2 \ mol$ $NaOH$ प्राप्त होता है।
अतः,$1 \times 10^{-3} \ mol$ $Na$ से $1 \times 10^{-3} \ mol$ $NaOH$ प्राप्त होगा।
विलयन का आयतन $100 \ cm^3 = 0.1 \ L$ है।
$[OH^-]$ की सांद्रता $= \frac{1 \times 10^{-3} \ mol}{0.1 \ L} = 1 \times 10^{-2} \ M$.
$pOH = -\log[OH^-] = -\log(1 \times 10^{-2}) = 2$.
चूंकि $pH + pOH = 14$,इसलिए $pH = 14 - 2 = 12$.

(A) प्रारंभिक $[OH^-]$ सांद्रता $= 10^{-6} \ M$ है।
$100$ गुना तनु करने पर,सांद्रता $[OH^-] = \frac{10^{-6}}{100} = 10^{-8} \ M$ हो जाती है।
चूंकि यह सांद्रता बहुत कम है,इसलिए हमें पानी के स्वतः-आयनीकरण से प्राप्त $[OH^-]$ पर विचार करना होगा,जो $10^{-7} \ M$ है।
कुल $[OH^-] = 10^{-8} + 10^{-7} = 10^{-8} (1 + 10) = 11 \times 10^{-8} \ M$.
$pOH = -\log(11 \times 10^{-8}) = 8 - \log(11) \approx 8 - 1.0414 = 6.9586$.
$pH = 14 - pOH = 14 - 6.9586 = 7.0414$.
अतः,$pH$ का मान $7$ और $8$ के बीच है।

(C) चूने का पानी,$Ca(OH)_2$,एक प्रबल क्षार (strong base) का विलयन है।
तुल्यता के नियम के अनुसार,एक प्रबल क्षार की नॉर्मलता $(N)$,हाइड्रॉक्साइड आयनों की सांद्रता $[OH^-]$ के बराबर होती है।
$[OH^-] = N = 0.01 \ N = 10^{-2} \ M$.
$pOH = -\log [OH^-] = -\log(10^{-2}) = 2$.
$25^{\circ}C$ पर $pH + pOH = 14$ होता है,इसलिए
$pH = 14 - pOH = 14 - 2 = 12$.

(A) $HCl$ से $H^{+}$ के मोल $= 1 \ L \times 0.02 \ M = 0.02 \ mol$.
$H_2SO_4$ से $H^{+}$ के मोल $= 1 \ L \times 0.01 \ M \times 2 = 0.02 \ mol$.
$H^{+}$ के कुल मोल $= 0.02 + 0.02 = 0.04 \ mol$.
मिश्रण का कुल आयतन $= 1 \ L + 1 \ L = 2 \ L$.
$[H^{+}]$ की सांद्रता $= \frac{0.04 \ mol}{2 \ L} = 0.02 \ M$.
$pH = -\log_{10}[H^{+}] = -\log_{10}(0.02) = -\log_{10}(2 \times 10^{-2})$.
$pH = -(\log_{10} 2 + \log_{10} 10^{-2}) = -(0.3 - 2) = 1.7$.

(A) $HCl$ जैसे प्रबल अम्ल के लिए,यह जल में पूर्णतः वियोजित हो जाता है: $HCl \rightarrow H^{+} + Cl^{-}$.
$HCl$ की दी गई सांद्रता $= 0.10 \ M$ है,अतः $[H^{+}] = 0.10 \ M = 10^{-1} \ M$.
विलयन का $pH$ इस प्रकार परिकलित किया जाता है: $pH = -\log[H^{+}] = -\log(10^{-1}) = 1$.
$25^{\circ}C$ पर संबंध का उपयोग करने पर: $pH + pOH = 14$.
अतः,$pOH = 14 - pH = 14 - 1 = 13$.

(C) $pH$ पैमाना $0$ से $14$ तक होता है। $pH > 7$ वाले पदार्थ क्षारीय होते हैं और उच्च $pH$ मान अधिक क्षारीयता को दर्शाते हैं।
$1 \ M$ $HCl$ एक प्रबल अम्ल है $(pH \approx 0)$।
आसुत $H_2O$ उदासीन है $(pH = 7)$।
$1 \ M$ $aq$ $NH_3$ एक दुर्बल क्षार है $(pH \approx 11.6)$।
$1 \ M$ $NaOH$ एक प्रबल क्षार है $(pH = 14)$।
अतः,$1 \ M$ $NaOH$ का $pH$ उच्चतम है।

(D) $HCl$ एक प्रबल अम्ल है। सभी अम्लों का $pH$ अम्लीय सीमा में,यानी $7$ से कम होता है।
$HCl$ की सांद्रता $10^{-8} \ M$ दी गई है।
$pH$ की गणना अम्ल और जल दोनों से प्राप्त प्रोटॉन के योगदान को ध्यान में रखकर की जाती है।
चूंकि $10^{-8} \ M$ बहुत कम सांद्रता है,इसलिए जल के स्वतः-आयनन $(10^{-7} \ M)$ से प्राप्त $H^+$ आयनों के योगदान को नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है।
कुल $[H^+] = [H^+]_{acid} + [H^+]_{water} = 10^{-8} + 10^{-7} = 1.1 \times 10^{-7} \ M$.
$pH = -\log[H^+] = -\log(1.1 \times 10^{-7}) = 7 - \log(1.1) \approx 6.96$.
यह मान $6$ और $7$ के बीच आता है।
अतः,सही उत्तर विकल्प $(d)$ है।

(D) $NaOH$ का आणविक द्रव्यमान = $23 + 16 + 1 = 40 \ g/mol$ है।
$NaOH$ के मोलों की संख्या = $\frac{0.04 \ g}{40 \ g/mol} = 0.001 \ mol = 10^{-3} \ mol$ है।
विलयन का आयतन = $100 \ mL = 0.1 \ L$ है।
$NaOH$ विलयन की मोलरता = $\frac{10^{-3} \ mol}{0.1 \ L} = 10^{-2} \ M$ है।
चूंकि $NaOH$ एक प्रबल क्षार है,इसलिए $[OH^-] = 10^{-2} \ M$ होगा।
$pOH = -\log[OH^-] = -\log(10^{-2}) = 2$ है।
$pH + pOH = 14$ संबंध का उपयोग करने पर,$pH = 14 - 2 = 12$ प्राप्त होता है।

(C) $H_2SO_4$ एक प्रबल द्वि-प्रोटिक अम्ल है,इसलिए यह पूर्णतः वियोजित होता है: $H_2SO_4 \rightarrow 2H^{+} + SO_4^{2-}$.
$[H^{+}]$ की सांद्रता $= 2 \times 0.001 \ M = 0.002 \ M = 2 \times 10^{-3} \ M$.
$25^{\circ}C$ पर जल के आयनिक गुणनफल $K_w = [H^{+}][OH^{-}] = 10^{-14}$ का उपयोग करने पर.
$[OH^{-}] = \frac{K_w}{[H^{+}]} = \frac{10^{-14}}{2 \times 10^{-3}}$.
$[OH^{-}] = 0.5 \times 10^{-11} \ M = 5 \times 10^{-12} \ M$.

(D) $HCl$ एक प्रबल अम्ल है,इसलिए यह पानी में पूर्णतः आयनित हो जाता है।
हालाँकि,बहुत तनु विलयनों $(10^{-8} \ M)$ के लिए,पानी के स्वतः-आयनन से प्राप्त $H^+$ आयनों के योगदान को नकारा नहीं जा सकता है।
माना कि पानी से प्राप्त $H^+$ आयनों की सांद्रता $x$ है।
$H^+$ आयनों की कुल सांद्रता $[H^+] = 10^{-8} + x$ होगी।
पानी से प्राप्त $OH^-$ आयनों की सांद्रता $[OH^-] = x$ होगी।
पानी के आयनिक गुणनफल का उपयोग करते हुए,$K_w = [H^+][OH^-] = 10^{-14}$।
$(10^{-8} + x)(x) = 10^{-14} \implies x^2 + 10^{-8}x - 10^{-14} = 0$।
इस द्विघात समीकरण को हल करने पर,$x \approx 0.95 \times 10^{-8} \ M$ प्राप्त होता है।
कुल $[H^+] = 10^{-8} + 0.95 \times 10^{-8} = 1.05 \times 10^{-7} \ M$।
$pH = -\log[H^+] = -\log(1.05 \times 10^{-7}) \approx 6.98 \approx 6.9$।
अतः,विकल्प $(D)$ सही उत्तर है।

(C) बेरियम हाइड्रॉक्साइड एक प्रबल क्षार है और यह पूर्णतः वियोजित होता है: $Ba(OH)_2 \rightarrow Ba^{2+} + 2OH^-$.
$Ba(OH)_2$ की प्रारंभिक सांद्रता $= 1 \times 10^{-3} \ M$.
$OH^-$ की प्रारंभिक सांद्रता $= 2 \times 1 \times 10^{-3} = 2 \times 10^{-3} \ M$.
$50 \ mL$ विलयन में $50 \ mL$ $H_2O$ मिलाने पर,कुल आयतन $100 \ mL$ हो जाता है।
$OH^-$ की नई सांद्रता तनुकरण सूत्र $M_1V_1 = M_2V_2$ का उपयोग करके ज्ञात की जाती है:
$(2 \times 10^{-3} \ M) \times (50 \ mL) = M_2 \times (100 \ mL)$.
$M_2 = \frac{2 \times 10^{-3} \times 50}{100} = 1 \times 10^{-3} \ M$.
$pOH = -\log[OH^-] = -\log(1 \times 10^{-3}) = 3$.
$pH = 14 - pOH = 14 - 3 = 11.0$.

(A) चरण $1$: मिश्रण में $HCl$ के कुल मोल की गणना करें।
$n_1 = M_1 \times V_1 = 0.2 \ M \times 75 \ mL = 15 \ mmol$
$n_2 = M_2 \times V_2 = 1 \ M \times 25 \ mL = 25 \ mmol$
$HCl$ के कुल मोल = $n_1 + n_2 = 15 + 25 = 40 \ mmol$.
चरण $2$: अंतिम विलयन के कुल आयतन की गणना करें।
$V_{total} = V_1 + V_2 + V_{water} = 75 \ mL + 25 \ mL + 300 \ mL = 400 \ mL$.
चरण $3$: $HCl$ की अंतिम मोलरता $(M_{final})$ की गणना करें।
$M_{final} = \frac{\text{कुल मोल}}{\text{कुल आयतन}} = \frac{40 \ mmol}{400 \ mL} = 0.1 \ M$.
चरण $4$: विलयन के $pH$ की गणना करें।
चूंकि $HCl$ एक प्रबल अम्ल है,$[H^+] = [HCl] = 0.1 \ M = 10^{-1} \ M$.
$pH = -\log_{10}[H^+] = -\log_{10}(10^{-1}) = 1$.

(B) $HCl$ विलयन के लिए: $pH = 2$,अतः $[H^+] = 10^{-2} \ M$। $H^+$ के मोल = $10^{-2} \ mol/L \times 0.2 \ L = 2 \times 10^{-3} \ mol$।
$NaOH$ विलयन के लिए: $pH = 12$,अतः $pOH = 14 - 12 = 2$। $[OH^-] = 10^{-2} \ M$। $OH^-$ के मोल = $10^{-2} \ mol/L \times 0.3 \ L = 3 \times 10^{-3} \ mol$।
चूंकि $n(OH^-) > n(H^+)$,अभिक्रिया $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$ होती है।
$OH^-$ के शेष मोल = $3 \times 10^{-3} - 2 \times 10^{-3} = 1 \times 10^{-3} \ mol$।
परिणामी विलयन का कुल आयतन $1.0 \ L$ है।
$OH^-$ की सांद्रता = $\frac{1 \times 10^{-3} \ mol}{1.0 \ L} = 10^{-3} \ M$।
$pOH = -\log(10^{-3}) = 3$।
$pH = 14 - pOH = 14 - 3 = 11$।

(B) $HCl$ के प्रारंभिक मोल $(n_1)$ = $0.5 \ M \times 0.1 \ L = 0.05 \ mol$.
$NaOH$ के प्रारंभिक मोल $(n_2)$ = $0.4 \ M \times 0.1 \ L = 0.04 \ mol$.
चूंकि $HCl$ एक प्रबल अम्ल है और $NaOH$ एक प्रबल क्षार है,वे एक-दूसरे को उदासीन करते हैं: $n_{H^+} = n_1 - n_2 = 0.05 - 0.04 = 0.01 \ mol$.
अंतिम विलयन का कुल आयतन = $100 \ mL + 100 \ mL + 800 \ mL = 1000 \ mL = 1 \ L$.
$H^+$ आयनों की अंतिम सांद्रता = $\frac{0.01 \ mol}{1 \ L} = 0.01 \ M = 10^{-2} \ M$.
$pH = -\log[H^+] = -\log(10^{-2}) = 2$.

(C) विलयन $A$ के लिए: $pH=6.0$,अतः $[H^{+}]_A = 10^{-6} \ M$.
विलयन $B$ के लिए: $pH=4.0$,अतः $[H^{+}]_B = 10^{-4} \ M$.
माना प्रत्येक विलयन का आयतन $1 \ L$ है।
$H^{+}$ के कुल मोल = $(1 \ L \times 10^{-6} \ M) + (1 \ L \times 10^{-4} \ M) = 10^{-6} + 10^{-4} = 1.01 \times 10^{-4} \ \text{moles}$.
मिश्रण का कुल आयतन = $1 \ L + 1 \ L = 2 \ L$.
परिणामी $[H^{+}] = \frac{1.01 \times 10^{-4} \ \text{moles}}{2 \ L} = 5.05 \times 10^{-5} \ M$.
$pH = -\log(5.05 \times 10^{-5}) = 5 - \log(5.05) \approx 5 - 0.703 = 4.297$.
चूंकि $4.297$,$4$ और $5$ के बीच स्थित है,इसलिए सही सीमा $4$ और $5$ के बीच है।

(D) $10^{-8} \ M \ HCl$ जैसे अत्यंत तनु विलयन के लिए,जल से प्राप्त $H^{+}$ आयनों की सांद्रता को नगण्य नहीं माना जा सकता है।
$H^{+}_{total} = [H^{+}]_{HCl} + [H^{+}]_{H_2O}$
$[H^{+}]_{total} = 10^{-8} + 10^{-7} \approx 1.1 \times 10^{-7} \ M$
$pH = -\log[H^{+}]_{total} = -\log(1.1 \times 10^{-7})$
$pH = 7 - \log(1.1) \approx 7 - 0.0414 = 6.9586$
अतः,pH का मान $6$ से अधिक और $7$ से कम है।

(D) $KOH$ एक प्रबल क्षार है,इसलिए $[OH^-] = [KOH] = 10^{-4} \ M$.
$pOH = -\log[OH^-] = -\log(10^{-4}) = 4$.
$25^\circ C$ पर,$pH + pOH = 14$.
$pH = 14 - 4 = 10$.

(B) प्रबल क्षार के अत्यंत तनु विलयन के लिए,जल के वियोजन से प्राप्त $OH^{-}$ आयनों के योगदान को नगण्य नहीं माना जा सकता।
$KOH \longrightarrow K^{+} + OH^{-}$
$[OH^{-}]_{KOH} = 10^{-8} \ M$
$[OH^{-}]_{water} = 10^{-7} \ M$
कुल $[OH^{-}] = 10^{-8} + 10^{-7} = 1.1 \times 10^{-7} \ M$
$pOH = -\log(1.1 \times 10^{-7}) = 7 - \log(1.1) \approx 6.9586$
$25^{\circ} C$ पर $pH + pOH = 14$ होता है,
$pH = 14 - 6.9586 = 7.0414 \approx 7.04$
दिए गए विकल्पों में,निकटतम मान $7.02$ है।

(B) चरण $1$: $H^{+}$ आयनों के कुल मिलीमोल की गणना करें।
$HCl$ से $H^{+}$ के मिलीमोल $= 0.1 \ (M) \times 2 \ mL \times 1 = 0.2 \ mmol$.
$H_2SO_4$ से $H^{+}$ के मिलीमोल $= 0.1 \ (M) \times 2 \ mL \times 2 = 0.4 \ mmol$.
$H^{+}$ के कुल मिलीमोल $= 0.2 + 0.4 = 0.6 \ mmol$.
चरण $2$: अंतिम मिश्रण में $H^{+}$ की सांद्रता की गणना करें।
कुल आयतन $= 2 \ mL + 2 \ mL + 2 \ mL = 6 \ mL$.
$[H^{+}] = \frac{\text{कुल मिलीमोल}}{\text{कुल आयतन } (mL)} = \frac{0.6}{6} = 0.1 \ (M)$.
चरण $3$: $pH$ की गणना करें।
$pH = -\log_{10} [H^{+}] = -\log_{10} (0.1) = 1$.

(A) $0.01 \ M \ HCl$ का प्रारंभिक $pH$ $-\log(0.01) = 2$ है।
$pH$ को कम करने के लिए,$H^+$ आयनों की सांद्रता बढ़नी चाहिए।
विकल्प $A$: $5 \ mL$ के $1 \ M \ HCl$ को जोड़ने पर $5 \ mmol \ H^+$ जुड़ते हैं। नई सांद्रता $\frac{5.5 \ mmol}{55 \ mL} = 0.1 \ M$ हो जाती है। नया $pH$ $-\log(0.1) = 1$ है। चूँकि $1 < 2$,$pH$ कम हो जाता है।
विकल्प $B$: समान सांद्रता जोड़ने पर $pH$ नहीं बदलता है।
विकल्प $C$: तनुकरण करने पर $pH$ बढ़ जाता है।
विकल्प $D$: $Mg$ जोड़ने पर $H^+$ की खपत होती है,जिससे $pH$ बढ़ जाता है।