Water hydrolysis and pH scale Questions in Hindi

(D) उदासीन विलयन के लिए,$[H^{+}] = [OH^{-}]$ होता है।
दिया गया है $pK_w = 13.26$,हम जानते हैं कि $K_w = [H^{+}] [OH^{-}] = 10^{-pK_w} = 10^{-13.26}$।
चूंकि $[H^{+}] = [OH^{-}]$,इसलिए $[H^{+}]^2 = 10^{-13.26}$ होगा।
वर्गमूल लेने पर,$[H^{+}] = 10^{-13.26 / 2} = 10^{-6.63}$ प्राप्त होता है।
$pH$ की परिभाषा के अनुसार,$pH = -\log[H^{+}] = -\log(10^{-6.63}) = 6.63$।
अतः,सही विकल्प $(d)$ है।

(D) जब $NaCl$ पानी में घुलता है,तो यह $Na^+$ और $Cl^-$ आयनों में वियोजित हो जाता है।
ये आयन आयन-द्विध्रुव अन्योन्यक्रिया (ion-dipole interactions) के माध्यम से पानी के अणुओं के साथ जुड़ते हैं।
आयनों को पानी के अणुओं से घेरने की इस प्रक्रिया को जलयोजन (hydration) कहा जाता है।
इसलिए,सोडियम आयन जलयोजित (hydrated) हो जाता है।

(B) $298 \ K$ पर,जल का आयनिक गुणनफल $(K_w)$ $1.0 \times 10^{-14}$ होता है,इसलिए $pH = -\log[H^+] = 7.0$ है।
भारी जल $(D_2O)$ के लिए,वियोजन स्थिरांक $(K_w')$ लगभग $1.6 \times 10^{-15}$ होता है।
चूंकि $pD = -\log[D^+]$,और $[D^+] = \sqrt{K_w'} = \sqrt{1.6 \times 10^{-15}} \approx 4.0 \times 10^{-8} \ M$ है।
अतः,$pD = -\log(4.0 \times 10^{-8}) \approx 7.4$ प्राप्त होता है।
इस प्रकार,$D_2O$ का $pH$ (या $pD$) लगभग $7.35$ और $H_2O$ का $7.0$ है।

(C) कमरे के तापमान $(25^{\circ}C)$ पर,जल का आयनिक गुणनफल $(K_w)$ $1.0 \times 10^{-14}$ होता है।
उदासीन जल के लिए,$[H^+] = [OH^-] = \sqrt{K_w} = 1.0 \times 10^{-7} \ M$ होता है।
$pH$ की गणना $pH = -\log[H^+] = -\log(10^{-7}) = 7$ के रूप में की जाती है।
अतः,सही विकल्प $(C)$ है।

(B) हाइड्रोक्लोरिक अम्ल $(HCl)$ के स्राव के कारण मानव आमाशय में वातावरण अत्यधिक अम्लीय होता है।
इसलिए,आमाशय का $pH$ लगभग $2$ होता है।

(A) $25\,^oC$ पर,जल का आयनिक गुणनफल $(K_w)$ $10^{-14}$ होता है,इसलिए उदासीन विलयन के लिए $pH = -\log[H^+] = 7$ होता है।
हालाँकि,जल का वियोजन एक ऊष्माशोषी प्रक्रिया है।
जैसे-जैसे तापमान $90\,^oC$ तक बढ़ता है,$K_w$ का मान बढ़ जाता है (यह $10^{-14}$ से अधिक हो जाता है)।
चूंकि $K_w = [H^+][OH^-]$,एक उदासीन विलयन के लिए $[H^+] = [OH^-] = \sqrt{K_w}$ होता है।
$90\,^oC$ पर,$\sqrt{K_w} > 10^{-7}$,जिसका अर्थ है कि $[H^+] > 10^{-7}$।
इसलिए,$pH = -\log[H^+] < 7$।
चूंकि $NaCl$ एक प्रबल अम्ल $(HCl)$ और प्रबल क्षार $(NaOH)$ का लवण है,इसलिए इसका जल-अपघटन नहीं होता है और विलयन उदासीन रहता है।
अतः,$90\,^oC$ पर,एक उदासीन $NaCl$ विलयन का $pH$ $7$ से कम होता है।

(A) जल का आयनिक गुणनफल $(K_w)$ शुद्ध जल या जलीय विलयनों में हाइड्रोनियम आयनों $(H_3O^+)$ और हाइड्रॉक्साइड आयनों $(OH^-)$ की सांद्रता का गुणनफल है।
$25 \, ^\circ C$ $(298 \, K)$ पर,$H_3O^+$ और $OH^-$ दोनों आयनों की सांद्रता $1.0 \times 10^{-7} \, M$ होती है।
अतः,$K_w = [H_3O^+][OH^-] = (1.0 \times 10^{-7}) \times (1.0 \times 10^{-7}) = 1.0 \times 10^{-14}$।

(B) जल का आयनिक गुणनफल $(K_w)$,वियोजन स्थिरांक $(K)$ और जल की मोलर सांद्रता $[H_2O]$ से इस समीकरण द्वारा संबंधित है:
$K_w = K \times [H_2O]$
यहाँ $K = 1.8 \times 10^{-16}$ और जल की मोलर सांद्रता $[H_2O] = 55.5 \ mol \ L^{-1}$ है।
$K_w = 1.8 \times 10^{-16} \times 55.5 \approx 1 \times 10^{-14}$.

(C) हमारा शरीर विभिन्न बफर प्रणालियों के माध्यम से शारीरिक $pH$ संतुलन बनाए रखता है। कोशिका के आंतरिक वातावरण के लिए $6.8$ को आमतौर पर तटस्थ $pH$ माना जाता है।

(D) जल का स्वतः-आयनन एक ऊष्माशोषी प्रक्रिया है: $H_2O(l) \rightleftharpoons H^+(aq) + OH^-(aq)$.
ला शातेलिए के सिद्धांत के अनुसार,ऊष्माशोषी अभिक्रिया के लिए तापमान बढ़ाने पर साम्यावस्था दाईं ओर विस्थापित हो जाती है।
इसके परिणामस्वरूप $H^+$ और $OH^-$ आयनों की सांद्रता में वृद्धि होती है।
चूंकि जल का आयनिक गुणनफल $K_w = [H^+][OH^-]$ होता है,इसलिए इन आयनों की सांद्रता बढ़ने से $K_w$ का मान बढ़ जाता है।

(B) दिया गया है: $[H^+] = 6 \times 10^{-4} \ M$.
$pH$ का सूत्र: $pH = -\log[H^+]$.
$pH = -\log(6 \times 10^{-4})$.
$pH = -(\log 6 + \log 10^{-4})$.
$pH = -(\log 6 - 4)$.
$pH = 4 - \log 6$.
चूँकि $\log 6 \approx 0.778$,
$pH = 4 - 0.778 = 3.222 \approx 3.22$.

(A) जल का आयनिक गुणनफल $(K_W)$ एक निश्चित तापमान पर जल में हाइड्रोनियम आयनों और हाइड्रॉक्साइड आयनों की सांद्रता के गुणनफल के रूप में परिभाषित किया जाता है।
$K_W = [H_3O^+][OH^-]$
चूंकि दोनों आयनों की सांद्रता मोलरता $(mol \ L^{-1})$ में व्यक्त की जाती है,
$K_W = (mol \ L^{-1}) \times (mol \ L^{-1}) = mol^2 \ L^{-2}$
अतः,$K_W$ की इकाई $mol^2 \ L^{-2}$ है।

(C) दिया गया है: $25^{\circ}C$ पर $[OH^{-}] = 10^{-9} \ M$ है।
हम जानते हैं कि $K_w = [H^{+}] [OH^{-}] = 10^{-14}$ होता है।
अतः,$[H^{+}] = \frac{10^{-14}}{10^{-9}} = 10^{-5} \ M$ होगा।
$pH$ की गणना $pH = -\log[H^{+}]$ द्वारा की जाती है।
$pH = -\log(10^{-5}) = 5$।

(C) $pH$ का सूत्र है: $pH = -\log[H^+]$
दिया गया है $pH = 5.4$,इसलिए: $5.4 = -\log[H^+]$
अतः,$\log[H^+] = -5.4$
$[H^+]$ ज्ञात करने के लिए एंटीलॉग लेने पर: $[H^+] = \text{antilog}(-5.4)$
$[H^+] = \text{antilog}(-6 + 0.6)$
$[H^+] = 10^{-6} \times \text{antilog}(0.6)$
चूंकि $\text{antilog}(0.6) \approx 3.98$,हमें प्राप्त होता है:
$[H^+] = 3.98 \times 10^{-6} \ mol/L$

(A) जल का आयनिक गुणनफल,जिसे $K_w$ के रूप में दर्शाया जाता है,एक निश्चित तापमान पर जल में हाइड्रोनियम आयनों $(H_3O^+)$ और हाइड्रॉक्साइड आयनों $(OH^-)$ की मोलर सांद्रता का गुणनफल है।
शुद्ध जल के लिए,वियोजन अभिक्रिया $2H_2O(l) \rightleftharpoons H_3O^+(aq) + OH^-(aq)$ है।
साम्यावस्था स्थिरांक का व्यंजक $K_c = \frac{[H_3O^+][OH^-]}{[H_2O]^2}$ है।
चूंकि जल की सांद्रता को स्थिर माना जाता है,इसलिए आयनिक गुणनफल को $K_w = [H_3O^+][OH^-]$ के रूप में परिभाषित किया जाता है।

(A) $pOH$ का सूत्र इस प्रकार है: $pOH = -\log[OH^{-}]$
दी गई सांद्रता $[OH^{-}] = 10^{-9} \ M$ रखने पर:
$pOH = -\log(10^{-9})$
लघुगणक के गुणधर्म $\log(a^b) = b \log(a)$ का उपयोग करने पर:
$pOH = -(-9) \log(10)$
चूंकि $\log(10) = 1$ है:
$pOH = 9$

(C) $pH$ को $pH = -\log[H^{+}]$ के रूप में परिभाषित किया गया है।
$pH_1 = 3$ के लिए,$[H^{+}]_1 = 10^{-3} \ M$ है।
$pH_2 = 6$ के लिए,$[H^{+}]_2 = 10^{-6} \ M$ है।
सांद्रता का अनुपात $\frac{[H^{+}]_1}{[H^{+}]_2} = \frac{10^{-3}}{10^{-6}} = 10^{3} = 1000$ है।
अतः,$H^{+}$ आयन सांद्रता $1000$ गुना कम हो जाती है।

(C) $pH$ का सूत्र इस प्रकार है: $pH = - \log [H^{+}]$
दिया गया है कि $pH = 2$,मान को समीकरण में रखने पर:
$2 = - \log [H^{+}]$
दोनों पक्षों को $-1$ से गुणा करने पर:
$-2 = \log [H^{+}]$
दोनों पक्षों का एंटीलॉग लेने पर:
$[H^{+}] = 10^{-2} \ M$

(D) पानी का आयनिक गुणनफल $(K_w)$,$298 \ K$ पर $K_w = [H^+][OH^-] = 1.0 \times 10^{-14}$ होता है।
पानी का आयनन स्थिरांक $(K_a)$,$K_a = \frac{[H^+][OH^-]}{[H_2O]}$ द्वारा दिया जाता है।
पानी की सांद्रता $[H_2O] \approx 55.5 \ M$ होने के कारण,$K_a = \frac{K_w}{55.5} = \frac{1.0 \times 10^{-14}}{55.5} \approx 1.8 \times 10^{-16}$ होता है।
अतः,$K_w$ का मान $K_a$ से बहुत अधिक है।
विकल्प $D$ के लिए,$1 \ L$ पानी में $H^+$ आयनों की संख्या: $n = [H^+] \times N_A = 10^{-7} \ mol/L \times 6.023 \times 10^{23} \ ions/mol = 6.023 \times 10^{16} \ ions$ होती है।

(D) विलयन का $pH$ हाइड्रोनियम आयन सांद्रता के ऋणात्मक लघुगणक के रूप में परिभाषित किया जाता है,अर्थात $pH = -\log [H_3O^{+}]$।
चूंकि $-\log [H_3O^{+}] = \log \frac{1}{[H_3O^{+}]}$,इसलिए विकल्प $B$ भी सही है।
$pH = -\log [H^{+}]$ को पुनर्व्यवस्थित करने पर,हमें $[H^{+}] = 10^{-pH}$ प्राप्त होता है,जो कि संबंध का एक मान्य निरूपण भी है।
अतः,दिए गए सभी समीकरण विलयन के $pH$ को सही ढंग से दर्शाते हैं।

(C) दिया गया है $pH = 3.3$।
हम जानते हैं कि $25^{\circ}C$ पर $pH + pOH = 14$ होता है।
इसलिए,$pOH = 14 - 3.3 = 10.7$।
$(OH^-)$ की सांद्रता $[OH^-] = 10^{-pOH} = 10^{-10.7}$ द्वारा दी जाती है।
$[OH^-] = 10^{0.3} \times 10^{-11}$।
चूंकि $10^{0.3} \approx 1.995 \approx 2$,इसलिए $[OH^-] \approx 2 \times 10^{-11} \ M$ प्राप्त होता है।

(A) जल के लिए वियोजन स्थिरांक $K$ का व्यंजक $K = \frac{[H^+][OH^-]}{[H_2O]}$ है।
$25^{\circ}C$ पर,जल का आयनिक गुणनफल $K_w = [H^+][OH^-] = 10^{-14}$ होता है।
जल की मोलर सांद्रता $[H_2O] = \frac{1000 \ g/L}{18 \ g/mol} \approx 55.4 \ mol/L$ होती है।
अतः,$K = \frac{10^{-14}}{55.4} = 10^{-14} \times (55.4)^{-1}$।

(B, D) दिया गया है: $pOH = 10.0$।
हम जानते हैं कि $[OH^-] = 10^{-pOH} = 10^{-10} \ M$।
जल के आयनिक गुणनफल का उपयोग करते हुए,$K_w = [H^+][OH^-] = 10^{-14}$।
अतः,$[H^+] = \frac{K_w}{[OH^-]} = \frac{K_w}{10^{-10}}$।
साथ ही,$[H^+] = 10^{-pH}$। चूंकि $pH + pOH = 14$,इसलिए $pH = 14 - 10 = 4$।
अतः,$[H^+] = 10^{-4} \ M$।
इस प्रकार,विकल्प $(b)$ और $(d)$ दोनों सही हैं।

(B) $298 \ K$ पर जलीय विलयन में जल का आयनिक गुणनफल $(K_w)$ $1.0 \times 10^{-14}$ होता है।
हम जानते हैं कि $K_w = [H^+][OH^-] = 1.0 \times 10^{-14}$ होता है।
दोनों पक्षों का ऋणात्मक लघुगणक लेने पर,$-\log K_w = -\log([H^+][OH^-]) = -\log(1.0 \times 10^{-14})$ प्राप्त होता है।
अतः $pK_w = pH + pOH = 14$ होता है।

(B) हाइड्रोजन आयन सांद्रता $[H^+]$ और $pH$ के बीच संबंध: $[H^+] = 10^{-pH}$ है।
प्रारंभ में,$pH_1 = 5$,इसलिए $[H^+]_1 = 10^{-5} \ M$.
अंत में,$pH_2 = 2$,इसलिए $[H^+]_2 = 10^{-2} \ M$.
सांद्रता में वृद्धि का कारक अनुपात द्वारा प्राप्त किया जाता है: $\frac{[H^+]_2}{[H^+]_1} = \frac{10^{-2}}{10^{-5}} = 10^{(-2 - (-5))} = 10^3 = 1000$.
अतः,हाइड्रोजन आयन सांद्रता में $1000$ गुना वृद्धि होती है।

(B) दिया गया है: $pH = 3.7$
$pH$ का सूत्र $pH = -\log[H^+]$ है।
इसलिए,$[H^+] = 10^{-pH} = 10^{-3.7}$।
$[H^+] = 10^{0.3} \times 10^{-4}$।
चूँकि $10^{0.3} \approx 1.995 \approx 2.0$,
$[H^+] \approx 2 \times 10^{-4} \, \text{mol/L}$।

(B) $pH$ स्केल $0$ से $14$ तक होता है।
यदि जलीय विलयन का $pH < 7$ है,तो वह अम्लीय होता है।
यहाँ दिया गया $pH = 0$ है,जो $7$ से कम है,इसलिए विलयन अत्यधिक अम्लीय है।

(D) जल का स्वतः-आयनन इस समीकरण द्वारा दर्शाया जाता है: $H_2O(l) \rightleftharpoons H^{+}(aq) + OH^{-}(aq)$.
इस अभिक्रिया के लिए साम्य स्थिरांक $K_c = \frac{[H^{+}][OH^{-}]}{[H_2O]}$ है।
तनु जलीय विलयनों में जल की सांद्रता [$H_2O$] अनिवार्य रूप से स्थिर रहती है,इसलिए हम जल के आयनिक गुणनफल को $K_w = K_c [H_2O] = [H^{+}][OH^{-}]$ के रूप में परिभाषित करते हैं।
अतः,जल का आयनिक गुणनफल हाइड्रोजन आयनों और हाइड्रॉक्साइड आयनों की सांद्रता का गुणनफल है।

(A) अम्ल $HA$ के लिए,वियोजन साम्यावस्था इस प्रकार है: $HA \rightleftharpoons H^{+} + A^{-}$.
अम्ल वियोजन स्थिरांक: $K_a = \frac{[H^{+}][A^{-}]}{[HA]}$.
अतः,अम्ल वियोजन स्थिरांक का व्युत्क्रम: $K_a^{-1} = \frac{1}{K_a} = \frac{[HA]}{[H^{+}][A^{-}]}$.

(B) शुद्ध जल का $pH$ $298 \ K$ पर $7$ होता है।
जब यह वातावरण से $CO_2$ अवशोषित करता है,तो यह जल के साथ अभिक्रिया करके कार्बोनिक अम्ल $(H_2CO_3)$ बनाता है।
$CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3$.
$H_2CO_3$ एक दुर्बल अम्ल है जो वियोजित होकर $H^+$ आयन मुक्त करता है: $H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-$.
$H^+$ आयन की सांद्रता में वृद्धि के कारण विलयन का $pH$ $7$ से कम हो जाता है।

(A) $298 \, K$ पर $pOH = 13$ दिया गया है।
हम जानते हैं कि $pH + pOH = 14$ होता है।
अतः,$pH = 14 - 13 = 1$।
$pH = 1$ वाला विलयन अत्यधिक अम्लीय होता है क्योंकि यह $7$ से बहुत कम है।

(D) जल का आयनिक गुणनफल,$K_w$,तापमान पर निर्भर करता है।
$298 \ K$ पर,$K_w = 1.0 \times 10^{-14}$ होता है,इसलिए $\sqrt{K_w} = 10^{-7} \ M$ होता है।
हालाँकि,जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है,$K_w$ बढ़ता है,और उदासीन विलयन में $[H^{+}]$ और $[OH^{-}]$ की सांद्रता $10^{-7} \ M$ से अधिक हो जाती है।
इसलिए,यह कथन कि प्रत्येक तापमान पर उदासीन विलयन के लिए $[H^{+}] = [OH^{-}] = 10^{-7} \ M$ होता है,गलत है।

(B) शुद्ध जल में,वियोजन को इस प्रकार दर्शाया जाता है: $2H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + OH^-$.
चूंकि जल शुद्ध है,इसलिए $[H_3O^+] = [OH^-]$ होगा।
दिया गया है कि $[H_3O^+] = 10^{-6} \, mol \, L^{-1}$,अतः $[OH^-] = 10^{-6} \, mol \, L^{-1}$ होगा।
जल का आयनिक गुणनफल $K_W = [H_3O^+][OH^-]$ के रूप में परिभाषित है।
मान रखने पर: $K_W = (10^{-6}) \times (10^{-6}) = 10^{-12}$.

(D) जब $NaCl$ को पानी में घोला जाता है,तो $Na^+$ आयन पानी के अणुओं से घिर जाते हैं,इस प्रक्रिया को जलयोजन (hydration) कहा जाता है।

(B) द्रव में विद्युत चालकता के लिए गतिशील आयनों की उपस्थिति आवश्यक है।
शुद्ध जल एक बहुत ही दुर्बल विद्युत अपघट्य है और इसका स्वतः-आयनन नगण्य सीमा तक होता है,जिसे समीकरण द्वारा दर्शाया गया है: $2H_2O(l) \rightleftharpoons H_3O^+(aq) + OH^-(aq)$.
चूंकि इन आयनों की सांद्रता अत्यंत कम ($298 \ K$ पर $10^{-7} \ M$) होती है,इसलिए शुद्ध जल को विद्युत का कुचालक माना जाता है।

(B) आंधी के दौरान,वायुमंडलीय $N_2$ और $O_2$ प्रतिक्रिया करके नाइट्रोजन ऑक्साइड $(NO_x)$ बनाते हैं,जो वर्षा जल में घुलकर नाइट्रिक एसिड $(HNO_3)$ बनाते हैं।
यह पानी में $H^+$ आयनों की सांद्रता को बढ़ाता है,जिससे सामान्य वर्षा जल की तुलना में $pH$ मान कम हो जाता है।

(C) $6.5$ से कम $pH$ वाला पानी अम्लीय माना जाता है और यह पानी के धातु के पाइपों में संक्षारण का कारण बनता है। यह अम्लता धातुओं की घुलनशीलता को बढ़ाती है,जिससे पाइप सामग्री का क्षरण होता है।

(A) विलयन का $pH$ ज्ञात करने का सूत्र: $pH = -\log [H^{+}]$.
दिया गया है,$[H^{+}] = 5.5 \times 10^{-3} \ mol \ L^{-1}$.
सूत्र में मान रखने पर:
$pH = -\log (5.5 \times 10^{-3})$
$pH = -(\log 5.5 + \log 10^{-3})$
$pH = -(\log 5.5 - 3)$
$pH = 3 - \log 5.5$
चूंकि $\log 5.5 \approx 0.74$,
$pH = 3 - 0.74 = 2.26$.

(B) दिया गया है: $pH = 4.7$ और $K_w = 10^{-14} \ mol^2/L^2$।
हम जानते हैं कि $25^{\circ}C$ पर $pH + pOH = 14$ होता है।
अतः,$pOH = 14 - 4.7 = 9.3$।
$[OH^{-}] = 10^{-pOH} = 10^{-9.3}$।
$[OH^{-}] = 10^{0.7} \times 10^{-10}$।
चूंकि $10^{0.7} \approx 5$,इसलिए सांद्रता $[OH^{-}] = 5 \times 10^{-10} \ M$ होगी।

(C) शुद्ध जल में,वियोजन को $2H_2O \rightleftharpoons H_3O^{+} + OH^{-}$ के रूप में दर्शाया जाता है।
चूंकि जल शुद्ध है,इसलिए हाइड्रोनियम आयन की सांद्रता हाइड्रॉक्साइड आयन की सांद्रता के बराबर होती है: $[H_3O^{+}] = [OH^{-}] = 10^{-6}\,mol\,L^{-1}$।
जल का आयनिक गुणनफल $(K_w)$ इस प्रकार परिभाषित है: $K_w = [H_3O^{+}][OH^{-}]$।
दिए गए मानों को रखने पर: $K_w = (10^{-6}) \times (10^{-6}) = 10^{-12}$।

(D) $25\, ^oC$ पर,$K_w = 10^{-14}$ होता है।
$100\, ^oC$ पर,$K_w = 55 \times 10^{-14}$ होगा।
उदासीन विलयन के लिए,$[H^+] = [OH^-] = \sqrt{K_w}$ होता है।
$[H^+] = \sqrt{55 \times 10^{-14}} = \sqrt{55} \times 10^{-7}$ होगा।
$pH = -\log [H^+] = -\log (\sqrt{55} \times 10^{-7}) = -[\frac{1}{2} \log 55 - 7]$ होगा।
$pH = 7 - \frac{1}{2} \log 55 = 7 - \frac{1.74}{2} = 7 - 0.87 = 6.13$।

(A) हाइड्रोनियम आयनों की सांद्रता दी गई है: $[H_3O^+] = 1 \times 10^{-10} \, M$.
सबसे पहले,विलयन का $pH$ ज्ञात करें:
$pH = -\log[H_3O^+] = -\log[10^{-10}] = 10$.
$25 \, ^\circ C$ पर,$pH$ और $pOH$ के बीच संबंध है:
$pH + pOH = 14$.
$pH$ का मान रखने पर:
$10 + pOH = 14$.
अतः,$pOH = 14 - 10 = 4$.

(B) अनंत तनुता पर जल की मोलर चालकता $\lambda_{H_2O}^\infty = \lambda_{H^{+}}^\infty + \lambda_{OH^{-}}^\infty = 350 + 200 = 550 \ S \ cm^2 \ eq^{-1}$ द्वारा दी जाती है।
चालकता $\kappa$,मोलर चालकता $\lambda$ और सांद्रता $C$ के बीच संबंध $\lambda = \frac{\kappa \times 1000}{C}$ है।
मान रखने पर: $550 = \frac{5.5 \times 10^{-7} \times 1000}{C_{H^{+}}}$.
$C_{H^{+}}$ के लिए हल करने पर: $C_{H^{+}} = \frac{5.5 \times 10^{-4}}{550} = 10^{-6} \ M$.
चूंकि $pH = -\log[H^{+}]$,हमें $pH = -\log(10^{-6}) = 6$ प्राप्त होता है।

(B) जल-अपघटन की मात्रा $h$ का सूत्र है: $h = \frac{\lambda_{c} - \lambda_{c'}}{\lambda_{\infty} - \lambda_{c'}}$
दिए गए मान रखने पर: $h = \frac{122.5 - 106.5}{426.0 - 106.5} = \frac{16}{319.5} \approx 0.05008$
दुर्बल क्षार और प्रबल अम्ल के लवण के लिए जल-अपघटन स्थिरांक $K_h$ का सूत्र: $K_h = \frac{ch^2}{1-h}$
$c = 0.01 \, M$ और $h = 0.05$ रखने पर: $K_h = \frac{0.01 \times (0.05)^2}{1 - 0.05} = \frac{0.01 \times 0.0025}{0.95} = \frac{2.5 \times 10^{-5}}{0.95} \approx 2.63 \times 10^{-5}$

(D) जल का आयनिक गुणनफल $K_w = [H^+][OH^-]$ के रूप में परिभाषित है।
परिभाषा के अनुसार,$pK_w = -\log(K_w)$ होता है।
चूंकि $K_w = 10^{-13} \ M^2$ दिया गया है,इसलिए $pK_w = -\log(10^{-13}) = 13$ होगा।
$pH = -\log[H^+]$ और $pOH = -\log[OH^-]$ होने के कारण,$pH$,$pOH$ और $pK_w$ के बीच का संबंध $pH + pOH = pK_w$ है।
अतः,$62 \ ^\circ C$ पर,$pH + pOH$ का योग $13$ है।

(C) दिया गया है $pH = 4$,इसलिए $pOH = 14 - 4 = 10$ होगा।
$OH^{-}$ आयनों की सांद्रता $[OH^{-}] = 10^{-pOH} = 10^{-10} \ M$ है।
चूंकि $1 \ M = 1 \ mol/L = 1 \ mol/1000 \ mL$,इसलिए $1 \ mL$ में $OH^{-}$ के मोलों की संख्या $\frac{10^{-10}}{1000} = 10^{-13} \ mol$ होगी।
$OH^{-}$ आयनों की संख्या ज्ञात करने के लिए मोलों की संख्या को आवोगाद्रो संख्या $(N_A = 6.023 \times 10^{23} \ mol^{-1})$ से गुणा करने पर:
$\text{आयनों की संख्या} = 10^{-13} \times 6.023 \times 10^{23} = 6.023 \times 10^{10}$।

(A) जल का स्वतः-आयनन एक ऊष्माशोषी प्रक्रिया है: $H_2O(l) \rightleftharpoons H^{\oplus}(aq) + OH^{-}(aq)$.
ली शातेलिए के सिद्धांत के अनुसार,जैसे-जैसे तापमान $(T)$ बढ़ता है,साम्यावस्था दाईं ओर स्थानांतरित हो जाती है।
इससे $H^{\oplus}$ और $OH^{-}$ दोनों आयनों की सांद्रता में वृद्धि होती है।
चूंकि $pOH = -\log[OH^{-}]$,इसलिए $[OH^{-}]$ में वृद्धि होने से $pOH$ में कमी आती है।

(D) $60\,^{\circ}C$ पर एक उदासीन विलयन के लिए,$[H_3O^{+}] = [OH^{-}]$.
चूंकि $K_w = [H_3O^{+}][OH^{-}] = 9.6 \times 10^{-14}$,इसलिए $[H_3O^{+}]^2 = 9.6 \times 10^{-14}$.
अतः,$[H_3O^{+}] = \sqrt{9.6 \times 10^{-14}} \approx 3.1 \times 10^{-7} \,M$.
$60\,^{\circ}C$ पर उदासीन $pH = -\log(3.1 \times 10^{-7}) \approx 6.51$ होता है।
चूंकि उदासीन $pH$ $6.51$ है,इसलिए $pH = 7.0$ (जो $6.51$ से अधिक है) वाला विलयन क्षारीय प्रकृति का होता है।

(C) दिया गया है $pK_w = 12.60$,इसलिए $K_w = [H^{+}][OH^{-}] = 10^{-12.60}$.
उदासीन विलयन के लिए $[H^{+}] = [OH^{-}]$.
अतः,$[H^{+}] = \sqrt{10^{-12.60}} = 10^{-6.30} \approx 5.01 \times 10^{-7} \ M$.
अम्लीय विलयन के लिए $[H^{+}] > 5.01 \times 10^{-7} \ M$ होता है।
इसलिए,$[OH^{-}] < 5.01 \times 10^{-7} \ M$ होगा।

(B) $25\,^{\circ}C$ पर,जल का वियोजन इस प्रकार दर्शाया जाता है:
$H_2O \rightleftharpoons H^{+} + OH^{-}$
सम-आयन प्रभाव (Common ion effect) के अनुसार,$H^{+}$ या $OH^{-}$ आयनों की उपस्थिति जल के वियोजन को कम करती है।
$pOH = 7$ पर,$OH^{-}$ की सांद्रता $10^{-7} \, M$ और $[H^{+}]$ की सांद्रता $10^{-7} \, M$ होती है। यह उदासीन बिंदु है जहाँ दोनों आयनों की सांद्रता न्यूनतम और समान होती है,जो मानक संतुलन वियोजन के लिए अनुकूल है।
यदि $pOH = 14$ है,तो विलयन अत्यधिक क्षारीय होता है,$[OH^{-}]$ बहुत अधिक होता है,और अभिक्रिया पीछे की दिशा में जाती है।
यदि $pOH = 0$ है,तो विलयन अत्यधिक अम्लीय होता है,$[H^{+}]$ बहुत अधिक होता है,और अभिक्रिया पीछे की दिशा में जाती है।
अतः,जल का अधिकतम वियोजन $pOH = 7$ पर होता है।