Hydrogen peroxide Questions in Hindi

(A) $Na_2O_2$ और $HCl$ के मिश्रण को व्यावसायिक रूप से ओक्सोन के रूप में जाना जाता है।
इसका उपयोग मुख्य रूप से नाजुक रेशों को ब्लीच करने के लिए किया जाता है।

(D) $H_2O_2$ को जलयोजित $BaO_2$ $(BaO_2 \cdot 8H_2O)$ पर $H_2SO_4$ की क्रिया द्वारा तैयार किया जाता है।
निर्जल $BaO_2$ का उपयोग नहीं किया जाता है क्योंकि यह अपनी सतह पर $BaSO_4$ की एक सुरक्षात्मक परत बनाता है,जो आगे की प्रतिक्रिया को रोकता है।
इसलिए,कथन गलत है क्योंकि निर्जल $BaO_2$ का उपयोग नहीं किया जाता है।
कारण भी गलत है क्योंकि जलयोजित $BaO_2$ आसानी से उपलब्ध है और यह पसंदीदा अभिकर्मक है।
अभिक्रिया इस प्रकार है: $BaO_2 \cdot 8H_2O + H_2SO_4 \to BaSO_4 + H_2O_2 + 8H_2O$.

(C) $H_{2}O_{2}$ का अपघटन: $2H_{2}O_{2} \rightarrow 2H_{2}O + O_{2}$ है। यह सही है।
$(b)$ इन लवणों का तापीय अपघटन भी डाइऑक्सीजन देता है:
$2KClO_{3} \xrightarrow{\Delta} 2KCl + 3O_{2}$
$2Pb(NO_{3})_{2} \xrightarrow{\Delta} 2PbO + 4NO_{2} + O_{2}$
$2NaNO_{3} \xrightarrow{\Delta} 2NaNO_{2} + O_{2}$। यह सही है।
$(c)$ औद्योगिक प्रक्रिया में,$2$-एथिलएन्थ्राक्विनोल का वायु द्वारा ऑक्सीकरण करके $H_{2}O_{2}$ और $2$-एथिलएन्थ्राक्विनोन प्राप्त किया जाता है,जिसे पुनर्चक्रित किया जाता है। यह सही है।
$(d)$ $H_{2}O_{2}$ का उपयोग बोरेक्स और सोडियम हाइड्रॉक्साइड से सोडियम परबोरेट के संश्लेषण में किया जाता है। यह सही है।
अतः,सभी कथन $(a)$,$(b)$,$(c)$ और $(d)$ सही हैं।

(A) $H_{2}O_{2}$ के $10$ आयतन विलयन का अर्थ है कि इस $H_{2}O_{2}$ विलयन का $1 \, L$ आयतन $STP$ पर $10 \, L$ ऑक्सीजन देगा।
$\mathop{2H_{2}O_{2(l)}}\limits_{68 \, g}$ $\rightarrow \mathop{O_{2(g)} + 2H_{2}O_{(l)}}\limits_{22.7 \, L \, \text{at} \, STP}$
उपरोक्त समीकरण के आधार पर,$STP$ पर $22.7 \, L \, O_{2}$,$68 \, g \, H_{2}O_{2}$ से उत्पन्न होता है।
अतः,$STP$ पर $10 \, L \, O_{2}$ निम्न से उत्पन्न होगा:
$\frac{68 \times 10}{22.7} \, g \approx 29.95 \, g \approx 30.3 \, g \, H_{2}O_{2}$.
इस प्रकार,$10$ आयतन $H_{2}O_{2}$ विलयन में $H_{2}O_{2}$ की सांद्रता लगभग $30.3 \, g/L$ है।

(N/A) गैसीय अवस्था में, जल का अणु $(H_2O)$ $104.5^{\circ}$ के बंध कोण के साथ एक मुड़ी हुई $\text{(bent)}$ संरचना रखता है। $O-H$ बंध की लंबाई $95.7 \, pm$ है।
हाइड्रोजन पेरोक्साइड $(H_2O_2)$ गैस और ठोस दोनों अवस्थाओं में एक असमतलीय $\text{(non-planar)}$ संरचना रखता है। गैसीय अवस्था में इसका द्वितल कोण $\text{(dihedral angle)}$ $111.5^{\circ}$ है, जबकि ठोस अवस्था में यह $90.2^{\circ}$ है।

(N/A) $i$. $PbS_{(s)} + 4H_2O_{2_{(aq)}} \rightarrow PbSO_{4_{(s)}} + 4H_2O_{(l)}$
$H_2O_2$ ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करता है। यह एक रेडॉक्स अभिक्रिया है।
$ii$. $2MnO_{4_{(aq)}}^{-} + 5H_2O_{2_{(aq)}} + 6H_{(aq)}^{+} \rightarrow 2Mn_{(aq)}^{2+} + 8H_2O_{(l)} + 5O_{2_{(g)}}$
$H_2O_2$ अपचायक के रूप में कार्य करता है। यह एक रेडॉक्स अभिक्रिया है।
$iii$. $CaO_{(s)} + H_2O_{(g)} \rightarrow Ca(OH)_{2_{(s)}}$
यह एक जलयोजन अभिक्रिया है।
$iv$. $AlCl_{3_{(s)}} + 3H_2O_{(l)} \rightarrow Al(OH)_{3_{(s)}} + 3HCl_{(aq)}$
यह एक जल-अपघटन अभिक्रिया है।
$v$. $Ca_3N_{2_{(s)}} + 6H_2O_{(l)} \rightarrow 3Ca(OH)_{2_{(aq)}} + 2NH_{3_{(g)}}$
यह एक जल-अपघटन अभिक्रिया है।

हाइड्रोजन पेरोक्साइड,$H_{2}O_{2}$,अम्लीय और क्षारीय दोनों माध्यमों में ऑक्सीकरण और अपचायक (reducing agent) के रूप में कार्य करता है।
ऑक्सीकरण अभिक्रियाएं (जहाँ $H_{2}O_{2}$ का $H_{2}O$ या $OH^{-}$ में अपचयन होता है):
$1) \ 2Fe^{2+} + 2H^{+} + H_{2}O_{2} \longrightarrow 2Fe^{3+} + 2H_{2}O$
$2) \ PbS + 4H_{2}O_{2} \longrightarrow PbSO_{4} + 4H_{2}O$
अपचयन अभिक्रियाएं (जहाँ $H_{2}O_{2}$ का $O_{2}$ में ऑक्सीकरण होता है):
$1) \ 2MnO_{4}^{-} + 6H^{+} + 5H_{2}O_{2} \longrightarrow 2Mn^{2+} + 8H_{2}O + 5O_{2}$
$2) \ I_{2} + H_{2}O_{2} + 2OH^{-} \longrightarrow 2I^{-} + 2H_{2}O + O_{2}$

(N/A) $H_{2}O_{2}$ (हाइड्रोजन पेरोक्साइड) अम्लीय और क्षारीय दोनों माध्यमों में एक प्रबल ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करता है।
यह नवजात ऑक्सीजन $([O])$ मुक्त करता है जो पदार्थ में मौजूद रंगीन घटकों (क्रोमोफोर्स) को ऑक्सीकृत कर देता है।
यह ऑक्सीकरण क्रोमोफोर्स के रासायनिक बंधों को तोड़ देता है,जिससे वे रंगहीन हो जाते हैं।
परिणामस्वरूप,पदार्थ सफेद दिखाई देता है।

(N/A) $H_2O$ (जल): गैसीय अवस्था में, $H_2O$ एक मुड़ा हुआ (bent) अणु है जिसका बंध कोण $104.5^{\circ}$ और $O-H$ बंध लंबाई $95.7 \text{ pm}$ है। यह ऑक्सीजन परमाणु के $sp^3$ संकरण के साथ एक अत्यधिक ध्रुवीय अणु है।
$H_2O_2$ (हाइड्रोजन पेरोक्साइड): $H_2O_2$ की संरचना असमतलीय 'खुली किताब' (open book) जैसी होती है। गैसीय अवस्था में, द्वितल कोण (dihedral angle) $111.5^{\circ}$ होता है, जबकि ठोस अवस्था में यह $90.2^{\circ}$ होता है। $O-O$ बंध लंबाई $147.5 \text{ pm}$ है और $O-H$ बंध लंबाई $95.0 \text{ pm}$ है।

(N/A) $(i)$ बेरियम पेरोक्साइड को अम्लीकृत करके और कम दबाव पर वाष्पीकरण द्वारा अतिरिक्त पानी को हटाकर हाइड्रोजन पेरोक्साइड प्राप्त किया जाता है।
$BaO_{2} \cdot 8H_{2}O_{(s)} + H_{2}SO_{4_{(aq)}} \longrightarrow BaSO_{4_{(s)}} + H_{2}O_{2_{(aq)}} + 8H_{2}O_{(l)}$
$(ii)$ उच्च धारा घनत्व पर अम्लीकृत सल्फेट विलयनों के विद्युत अपघटनी ऑक्सीकरण द्वारा प्राप्त पेरोक्सोडिसल्फेट के जल-अपघटन से हाइड्रोजन पेरोक्साइड प्राप्त होता है।
$2HSO_{4_{(aq)}}^{-}$ $\xrightarrow{\text{Electrolysis}} HO_{3}SOOSO_{3}H_{(aq)}$ $\xrightarrow{\text{Hydrolysis}} 2HSO_{4_{(aq)}}^{-} + 2H_{(aq)}^{+} + H_{2}O_{2_{(aq)}}$
इस विधि का उपयोग अब $D_{2}O_{2}$ के प्रयोगशाला विरचन के लिए किया जाता है।
$K_{2}S_{2}O_{8_{(s)}} + 2D_{2}O_{(l)} \longrightarrow 2KDSO_{4_{(aq)}} + D_{2}O_{2_{(l)}}$
$(iii)$ औद्योगिक रूप से,इसे $2$-ऐल्किलएन्थ्राक्विनोल के स्वतः-ऑक्सीकरण द्वारा तैयार किया जाता है।
(2-ethyl anthraquinol) $\underset{\text { Oxidation }}{\stackrel{\text { Reduction }}{\rightleftharpoons}} H _2 O _2+$ (Oxidised product)
इस मामले में,$1\%$ $H_{2}O_{2}$ बनता है। इसे पानी के साथ निष्कर्षित किया जाता है और कम दबाव पर आसवन द्वारा $\sim 30\%$ (द्रव्यमान द्वारा) तक सांद्रित किया जाता है।
इसे कम दबाव पर सावधानीपूर्वक आसवन द्वारा $\sim 85\%$ तक और अधिक सांद्रित किया जा सकता है। शुद्ध $H_{2}O_{2}$ प्राप्त करने के लिए शेष पानी को जमाकर अलग किया जा सकता है।
शुद्ध अवस्था में,$H_{2}O_{2}$ लगभग रंगहीन (बहुत हल्का नीला) तरल है।
$H_{2}O_{2}$ पानी के साथ सभी अनुपातों में मिश्रणीय है और एक हाइड्रेट $H_{2}O_{2} \cdot H_{2}O$ ($mp$ $221 \ K$) बनाता है।

हाइड्रोजन पेरोक्साइड की संरचना असमतलीय (non-planar) होती है।
$a$. गैसीय अवस्था में, $H_2O_2$ अणु का द्वितल कोण (dihedral angle) $111.5^{\circ}$ होता है। $O-O$ बंध लंबाई $147.5 \text{ pm}$ और $O-H$ बंध लंबाई $95.0 \text{ pm}$ होती है।
$b$. $110 \text{ K}$ पर ठोस अवस्था में, $H_2O_2$ अणु का द्वितल कोण $90.2^{\circ}$ होता है। $O-O$ बंध लंबाई $145.8 \text{ pm}$ और $O-H$ बंध लंबाई $98.8 \text{ pm}$ होती है।

(N/A) हाइड्रोजन पेरोक्साइड अम्लीय और क्षारीय दोनों माध्यमों में ऑक्सीकारक और अपचायक के रूप में कार्य करता है। अभिक्रियाएँ निम्नलिखित हैं:
$(i)$ अम्लीय माध्यम में ऑक्सीकारक प्रभाव:
$2 Fe^{2+}_{(aq)} + 2 H^{+}_{(aq)} + H_{2}O_{2(aq)} \longrightarrow 2 Fe^{3+}_{(aq)} + 2 H_{2}O_{(l)}$
$PbS_{(s)} + 4 H_{2}O_{2(aq)} \longrightarrow PbSO_{4(s)} + 4 H_{2}O_{(l)}$
$(ii)$ अम्लीय माध्यम में अपचायक प्रभाव:
$2 MnO_{4}^{-} + 6 H^{+} + 5 H_{2}O_{2} \longrightarrow 2 Mn^{2+}_{(aq)} + 8 H_{2}O + 5 O_{2}$
$HOCl + H_{2}O_{2} \longrightarrow H_{3}O^{+} + Cl^{-} + O_{2}$
$(iii)$ क्षारीय माध्यम में ऑक्सीकारक प्रभाव:
$2 Fe^{2+} + H_{2}O_{2} \longrightarrow 2 Fe^{3+} + 2 OH^{-}$
$Mn^{2+} + H_{2}O_{2} \longrightarrow Mn^{4+} + 2 OH^{-}$
$(iv)$ क्षारीय माध्यम में अपचायक प्रभाव:
$I_{2} + H_{2}O_{2} + 2 OH^{-} \longrightarrow 2 I^{-} + 2 H_{2}O + O_{2}$
$2 MnO_{4}^{-} + 3 H_{2}O_{2} \longrightarrow 2 MnO_{2} + 3 O_{2} + 2 H_{2}O + 2 OH^{-}$

हाइड्रोजन पेरोक्साइड $(H_{2}O_{2})$ अम्लीय और क्षारीय दोनों माध्यमों में ऑक्सीकरण और अपचायक (reducing) एजेंट के रूप में कार्य करता है। मुख्य अभिक्रियाएं नीचे दी गई हैं:
$(i)$ अम्लीय माध्यम में ऑक्सीकरण प्रभाव:
$2 Fe_{(aq)}^{2+} + 2 H_{(aq)}^{+} + H_{2}O_{2_{(aq)}} \longrightarrow 2 Fe_{(aq)}^{3+} + 2 H_{2}O_{(l)}$
$PbS_{(s)} + 4 H_{2}O_{2_{(aq)}} \longrightarrow PbSO_{4_{(s)}} + 4 H_{2}O_{(l)}$
$(ii)$ अम्लीय माध्यम में अपचायक प्रभाव:
$2 MnO_{4}^{-} + 6 H^{+} + 5 H_{2}O_{2} \longrightarrow 2 Mn_{(aq)}^{2+} + 8 H_{2}O + 5 O_{2}$
$HOCl + H_{2}O_{2} \longrightarrow H_{3}O^{+} + Cl^{-} + O_{2}$
$(iii)$ क्षारीय माध्यम में ऑक्सीकरण प्रभाव:
$2 Fe^{2+} + H_{2}O_{2} \longrightarrow 2 Fe^{3+} + 2 OH^{-}$
$Mn^{2+} + H_{2}O_{2} \longrightarrow Mn^{4+} + 2 OH^{-}$
$(iv)$ क्षारीय माध्यम में अपचायक प्रभाव:
$I_{2} + H_{2}O_{2} + 2 OH^{-} \longrightarrow 2 I^{-} + 2 H_{2}O + O_{2}$
$2 MnO_{4}^{-} + 3 H_{2}O_{2} \longrightarrow 2 MnO_{2} + 3 O_{2} + 2 H_{2}O + 2 OH^{-}$

(B) $H_2O_2$ प्रकाश के संपर्क में आने पर धीरे-धीरे विघटित हो जाता है।
$2 H_2O_2(l) \longrightarrow 2 H_2O(l) + O_2(g)$
धातु की सतहों या क्षार के निशान (जो कांच के बर्तनों में मौजूद होते हैं) की उपस्थिति में,उपरोक्त अभिक्रिया उत्प्रेरित हो जाती है।
इसलिए,इसे अंधेरे में मोम-लेपित कांच या प्लास्टिक के बर्तनों में संग्रहित किया जाता है।
स्थिरीकरण के लिए यूरिया मिलाया जा सकता है। इसे धूल से दूर रखा जाता है क्योंकि धूल यौगिक के विस्फोटक अपघटन को प्रेरित कर सकती है।

(N/A) $H_2O_2$ अपने अपघटन पर नवजात ऑक्सीजन $([O])$ मुक्त करने के कारण एक विरंजन कारक के रूप में कार्य करता है।
$2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + 2[O]$
यह नवजात ऑक्सीजन वस्त्रों,कागज की लुगदी,चमड़े,तेलों और वसा जैसे पदार्थों में मौजूद रंगीन पदार्थों को रंगहीन उत्पादों में ऑक्सीकृत कर देती है,जिससे यह एक विरंजन कारक के रूप में कार्य करता है।

(N/A) $(i)$ दैनिक जीवन में इसका उपयोग बालों को ब्लीच करने और हल्के कीटाणुनाशक के रूप में किया जाता है। एंटीसेप्टिक के रूप में इसे बाजार में परहाइड्रोल $(perhydrol)$ के नाम से बेचा जाता है।
$(ii)$ इसका उपयोग सोडियम परबोरेट और पर-कार्बोनेट जैसे रसायनों के निर्माण में किया जाता है,जिनका उपयोग उच्च गुणवत्ता वाले डिटर्जेंट में होता है।
$(iii)$ इसका उपयोग हाइड्रोक्विनोन,टार्टरिक एसिड और कुछ खाद्य उत्पादों तथा फार्मास्यूटिकल्स (जैसे,सेफलोस्पोरिन) के संश्लेषण में किया जाता है।
$(iv)$ उद्योगों में इसका उपयोग वस्त्रों,कागज की लुगदी,चमड़े,तेल,वसा आदि के लिए ब्लीचिंग एजेंट के रूप में किया जाता है।
$(v)$ आजकल इसका उपयोग पर्यावरण (ग्रीन) रसायन विज्ञान में भी किया जाता है। उदाहरण के लिए,घरेलू और औद्योगिक अपशिष्टों के प्रदूषण नियंत्रण उपचार,साइनाइड के ऑक्सीकरण और सीवेज कचरे में एरोबिक स्थितियों को बहाल करने आदि में।

(B) वॉल्यूम स्ट्रेंथ और मोलरता $(M)$ के बीच संबंध: $Volume \ strength = 11.2 \times M$.
दी गई वॉल्यूम स्ट्रेंथ = $40$.
अतः,$M = \frac{40}{11.2} \approx 3.57 \ M$.
अब,$\% \ W/V = \text{Molarity} \times \frac{\text{Molar mass of } H_2O_2}{10}$.
$H_2O_2$ का मोलर द्रव्यमान = $(2 \times 1) + (2 \times 16) = 34 \ g/mol$.
$\% \ W/V = 3.57 \times \frac{34}{10} = 3.57 \times 3.4 = 12.138 \approx 12.14\%$.
अतः,मोलरता $3.57 \ M$ और $\% \ W/V$ $12.14\%$ है।

(C) $H_2O_2$ की मोलरता $(M)$ और वॉल्यूम स्ट्रेंथ $(V)$ के बीच संबंध इस सूत्र द्वारा दिया जाता है: $M = \frac{V}{11.2}$.
दिया गया है $M = 3.125 \ M$.
मान रखने पर: $3.125 = \frac{V}{11.2}$.
$V = 3.125 \times 11.2 = 35$.
अतः,ग्रेड $35$ वॉल्यूम है.

(A) $H_2O_2$ की सांद्रता $\% \ W/V$ के रूप में इस सूत्र द्वारा दी जाती है: $\text{Strength} \ (\% \ W/V) = \frac{\text{Volume strength}}{5.6} = \frac{12}{5.6} \approx 2.14 \% \ W/V$.
$H_2O_2$ का दिया गया द्रव्यमान = $680 \ g$.
चूंकि $\% \ W/V = \frac{\text{विलेय का द्रव्यमान } (g)}{\text{विलयन का आयतन } (mL)} \times 100$,इसलिए $2.14 = \frac{680}{V} \times 100$.
$V = \frac{68000}{2.14} \approx 31775.7 \ mL \approx 31.78 \ L$.

(A) $H_2O_2$ की सांद्रता $8.32\% \ W/V$ दी गई है,जिसका अर्थ है कि $100 \ mL$ विलयन में $8.32 \ g$ $H_2O_2$ मौजूद है।
$1$. आयतन सांद्रता की गणना:
$H_2O_2$ की आयतन सांद्रता $= g/L$ में सांद्रता $\times \frac{11.2}{34}$.
$g/L$ में सांद्रता $= 8.32 \times 10 = 83.2 \ g/L$.
आयतन सांद्रता $= 83.2 \times \frac{11.2}{34} \approx 27.4 \ V$.
$2$. मोलर सांद्रता की गणना:
मोलरता $(M) = \frac{g/L \text{ में सांद्रता}}{\text{मोलर द्रव्यमान } H_2O_2}$.
$H_2O_2$ का मोलर द्रव्यमान $= (2 \times 1) + (2 \times 16) = 34 \ g/mol$.
$M = \frac{83.2}{34} \approx 2.447 \ M$.
अतः,आयतन सांद्रता $27.4 \ V$ और मोलरता $2.447 \ M$ है।

(N/A) क्षारीय माध्यम में,$H_2O_2$,$I_2$ के प्रति अपचायक (reducing agent) के रूप में कार्य करता है। संतुलित रासायनिक समीकरण है:
$I_{2(s)} + H_2O_{2(aq)} + 2OH^{-}_{(aq)} \rightarrow 2I^{-}_{(aq)} + 2H_2O_{(l)} + O_{2(g)}$

(A) पेरॉक्सोडाइसल्फ्यूरिक एसिड $(H_2S_2O_8)$ का जल-अपघटन हाइड्रोजन पेरोक्साइड $(H_2O_2)$ तैयार करने की एक मानक विधि है।
अभिक्रिया इस प्रकार है: $H_2S_2O_8(aq) + 2H_2O(l) \rightarrow 2H_2SO_4(aq) + H_2O_2(aq)$.
अतः,उत्पाद $x$ का मान $H_2O_2$ है।

(B) ठोस अवस्था में,$H_2O_2$ ऑक्सीजन परमाणुओं पर मौजूद एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों के बीच प्रतिकर्षण के कारण एक गैर-समतलीय संरचना अपनाता है।
इसमें द्वितल कोण (dihedral angle) $90.2^{\circ}$ और $O-O-H$ बंध कोण $101.9^{\circ}$ होता है।

(N/A) $(i)$ $\text{परहाइड्रोल}$ (Perhydrol)
$(ii)$ $-SO_3H$ ($\text{सल्फोनिक एसिड}$)
$(iii)$ $1.5 \times 10^{-3} \ pm, 50-200 \ pm$
$(iv)$ $\text{क्षार धातुएं}$ ($\text{समूह } 1$) और $\text{क्षारीय मृदा धातुएं}$ ($\text{समूह } 2$)

(N/A) $(i)$ जब $PbS$ हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ अभिक्रिया करता है,तो यह $PbSO_4$ और जल बनाता है।
$PbS_{(s)} + 4H_2O_{2_{(aq)}} \to PbSO_{4_{(s)}} + 4H_2O_{(l)}$
$(ii)$ कोबाल्ट उत्प्रेरक की उपस्थिति में कार्बन मोनोऑक्साइड की $H_2$ गैस के साथ अभिक्रिया से मेथनॉल बनता है।
$CO_{(g)} + 2H_{2_{(g)}} \xrightarrow{\text{cobalt catalyst}} CH_3OH_{(l)}$

(N/A) $D_2O_2$ का विरचन बेरियम पेरोक्साइड $(BaO_2)$ पर $D_2SO_4$ की अभिक्रिया द्वारा किया जा सकता है।
$BaO_2 + D_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 + D_2O_2$

(D) परिभाषा के अनुसार,$5$ वॉल्यूम $H_2O_2$ विलयन का अर्थ है कि $1 \ L$ विलयन के अपघटन से $STP$ पर $5 \ L$ $O_2$ गैस उत्पन्न होती है।
अपघटन अभिक्रिया: $2H_2O_2(aq) \rightarrow 2H_2O(l) + O_2(g)$।
स्टोइकोमेट्री के अनुसार,$2 \times 34 \ g$ $(68 \ g)$ $H_2O_2$,$STP$ पर $22.7 \ L$ $O_2$ उत्पन्न करता है।
अतः,$STP$ पर $22.7 \ L$ $O_2$ प्राप्त करने के लिए $68 \ g$ $H_2O_2$ की आवश्यकता होती है।
इसलिए,$STP$ पर $5 \ L$ $O_2$ प्राप्त करने के लिए आवश्यक $H_2O_2 = \frac{68 \times 5}{22.7} \ g \approx 14.98 \ g$।
अतः,विलयन की सांद्रता लगभग $15 \ g/L$ है।

(N/A) $(i)$ $H_2O_2$ की संरचना असमतलीय (non-planar) होती है। गैस अवस्था में इसका द्वितल कोण (dihedral angle) $111.5^{\circ}$ और ठोस अवस्था में $90.2^{\circ}$ होता है।
$(ii)$ $H_2O_2$ पानी की तुलना में एक बेहतर ऑक्सीकरण एजेंट है क्योंकि $H_2O_2$ में $O-O$ बंध कमजोर होता है जो आसानी से टूटकर ऑक्सीजन परमाणु मुक्त कर सकता है या इलेक्ट्रॉन ग्रहण करके पानी बना सकता है।
उदाहरण:
$1.$ $H_2O_2$ अम्लीय $KI$ विलयन को $I_2$ में ऑक्सीकृत करता है,जो स्टार्च विलयन के साथ नीला रंग देता है:
$2KI + H_2SO_4 + H_2O_2 \longrightarrow K_2SO_4 + 2H_2O + I_2$
$2.$ $H_2O_2$ काले $PbS$ को सफेद $PbSO_4$ में ऑक्सीकृत करता है:
$PbS + 4H_2O_2 \longrightarrow PbSO_4 + 4H_2O$

$O_2^{2-}$ पेरोक्साइड आयन है।
$O_2^-$ सुपरऑक्साइड आयन है।
$(i)$ पेरोक्साइड आयन जल के साथ अभिक्रिया करके हाइड्रोजन पेरोक्साइड $(H_2O_2)$ और हाइड्रॉक्साइड आयन $(OH^-)$ बनाता है:
$O_2^{2-} + 2H_2O \to 2OH^- + H_2O_2$
$(ii)$ सुपरऑक्साइड आयन जल के साथ अभिक्रिया करके हाइड्रोजन पेरोक्साइड $(H_2O_2)$,ऑक्सीजन $(O_2)$ और हाइड्रॉक्साइड आयन $(OH^-)$ उत्पन्न करता है:
$2O_2^- + 2H_2O \to 2OH^- + H_2O_2 + O_2$

(N/A) $(i)$ यौगिक का नाम हाइड्रोजन पेरोक्साइड,$H_2O_2$ है। यह अम्लीय और क्षारीय दोनों माध्यमों में ऑक्सीकरण एजेंट और अपचायक एजेंट के रूप में कार्य करता है।
$(ii)$ $H_2O_2$ अस्थिर है और प्रकाश तथा धूल के कणों की उपस्थिति में इसका अपघटन हो जाता है। यूरिया को स्टेबलाइजर (ऋणात्मक उत्प्रेरक) के रूप में मिलाया जाता है ताकि इसके अपघटन को रोका जा सके।
अपघटन अभिक्रिया है: $2H_2O_{2(aq)} \xrightarrow{h\nu} 2H_2O_{(l)} + O_{2(g)}$
अपने मजबूत ऑक्सीकरण गुणों के कारण,$H_2O_2$ का उपयोग प्रदूषण नियंत्रण में घरेलू और औद्योगिक अपशिष्टों में मौजूद हानिकारक साइनाइड्स और दुर्गंधयुक्त सल्फाइड्स के ऑक्सीकरण के लिए किया जाता है। यह सीवेज के पानी में मौजूद कार्बनिक पदार्थों के ऑक्सीकरण के लिए $O_2$ प्रदान करके सीवेज निपटान में भी मदद करता है।

$H_2O_2$ की लुईस संरचना को $H-\ddot{O}-\ddot{O}-H$ के रूप में दर्शाया जाता है। इस संरचना में,प्रत्येक ऑक्सीजन परमाणु एक हाइड्रोजन परमाणु और दूसरे ऑक्सीजन परमाणु से बंधा होता है,जिसमें प्रत्येक ऑक्सीजन परमाणु पर इलेक्ट्रॉनों के दो एकाकी युग्म (lone pairs) होते हैं।

(N/A) निम्नलिखित रासायनिक समीकरण $H_{2}O_{2}$ की ऑक्सीकरण और अपचायक प्रकृति को दर्शाते हैं।
$(i)$ $H_{2}O_{2}$ अम्लीय $KI$ को $I_{2}$ में ऑक्सीकृत करके ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करता है:
$2KI + H_{2}O_{2} + H_{2}SO_{4} \longrightarrow I_{2} + K_{2}SO_{4} + 2H_{2}O$
$(ii)$ $H_{2}O_{2}$ अम्लीय $KMnO_{4}$ को $Mn^{2+}$ आयनों में अपचयित करके अपचायक के रूप में कार्य करता है:
$2KMnO_{4} + 3H_{2}SO_{4} + 5H_{2}O_{2} \longrightarrow K_{2}SO_{4} + 2MnSO_{4} + 8H_{2}O + 5O_{2}$

(N/A) $H_{2}O_{2}$ की विरंजन क्रिया इसके अपघटन से मुक्त होने वाले नवजात ऑक्सीजन के कारण होती है।
$H_{2}O_{2} \longrightarrow H_{2}O + [O]$
नवजात ऑक्सीजन $[O]$ एक प्रबल ऑक्सीकारक है। यह पदार्थों में उपस्थित रंगीन द्रव्य के साथ अभिक्रिया करता है और उसे ऑक्सीकृत करके रंगहीन उत्पाद में बदल देता है।
$\text{रंगीन द्रव्य} + [O] \longrightarrow \text{रंगहीन द्रव्य}$
इस ऑक्सीकरण गुण के कारण,$H_{2}O_{2}$ का उपयोग रेशम,ऊन,पंखों और हाथीदांत जैसी नाजुक सामग्रियों के विरंजन के लिए किया जाता है।

(N/A) $H_{2}O_{2}$ को गर्म करके सांद्र नहीं किया जा सकता है क्योंकि यह अपने क्वथनांक से काफी नीचे विघटित होकर $H_{2}O$ और $O_{2}$ देता है।
$2H_{2}O_{2} \longrightarrow 2H_{2}O + O_{2}$
इसलिए,$H_{2}O_{2}$ का सांद्रण कई चरणों में किया जाता है:
$(i)$ निर्मित $H_{2}O_{2}$ (लगभग $1\%$) को पानी के साथ निष्कर्षित किया जाता है।
$(ii)$ जलीय विलयन को कम दबाव पर आसवन द्वारा सांद्रित करके $30\% H_{2}O_{2}$ का विलयन प्राप्त किया जाता है।

(N/A) हाइड्रोजन पेरोक्साइड $(H_{2}O_{2})$ कांच की खुरदरी सतहों,उसमें मौजूद क्षार ऑक्साइड और प्रकाश द्वारा विघटित होकर जल $(H_{2}O)$ और ऑक्सीजन $(O_{2})$ बनाता है।
विघटन की अभिक्रिया इस प्रकार है: $2 H_{2}O_{2} \rightarrow 2 H_{2}O + O_{2}$।
इस अपघटन को रोकने के लिए,$H_{2}O_{2}$ को आमतौर पर रंगीन पैराफिन मोम-लेपित प्लास्टिक या टेफ्लॉन की बोतलों में संग्रहित किया जाता है।

(N/A) $H_{2}SO_{4}$,$H_{2}O_{2}$ के अपघटन के लिए उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है। इसलिए,पेरोक्साइड से $H_{2}O_{2}$ तैयार करने के लिए $H_{2}SO_{4}$ की तुलना में $H_{3}PO_{4}$ जैसे कमजोर एसिड को प्राथमिकता दी जाती है।
$3BaO_{2} + 2H_{3}PO_{4} \rightarrow Ba_{3}(PO_{4})_{2} + 3H_{2}O_{2}$

(N/A) $H_2O_2$ का सांद्रण: औद्योगिक रूप से प्राप्त $H_2O_2$ का विलयन लगभग $30\%$ (द्रव्यमान द्वारा) होता है। इसे कम दाब पर सावधानीपूर्वक आसवन द्वारा $\sim 85\%$ तक सांद्रित किया जा सकता है। शेष पानी को जमाकर शुद्ध $H_2O_2$ प्राप्त किया जा सकता है。
संरचनात्मक अंतर:
- $H_2O$ की संरचना मुड़ी हुई (कोणीय) होती है, जिसमें बंध कोण $104.5^\circ$ और $O-H$ बंध लंबाई $95.7 \text{ pm}$ होती है。
- $H_2O_2$ की संरचना असमतलीय 'खुली किताब' जैसी होती है। गैसीय अवस्था में द्वितल कोण $111.5^\circ$ और ठोस अवस्था में $90.2^\circ$ होता है。
$H_2O_2$ के उपयोग:
$1$. इसका उपयोग एंटीसेप्टिक और माउथवॉश के रूप में किया जाता है (परहाइड्रोल के रूप में)।
$2$. इसका उपयोग सोडियम परबोरेट और सोडियम कार्बोनेट जैसे रसायनों के निर्माण में किया जाता है。
$3$. इसका उपयोग वस्त्रों, कागज की लुगदी और तेलों के लिए विरंजन कारक (ब्लीचिंग एजेंट) के रूप में किया जाता है।

औद्योगिक रूप से,$H_2O_2$ को $2-alkylanthraquinols$ के स्वतः-ऑक्सीकरण द्वारा तैयार किया जाता है।
$2-ethylanthraquinol \underset{H_2/Pd}{\overset{O_2 \text{ (air)}}{\rightleftarrows}} H_2O_2 + \text{oxidised product}$
इस प्रक्रिया में $1\% H_2O_2$ बनता है। इसे पानी के साथ निकाला जाता है और कम दबाव पर आसवन द्वारा $\sim 30\%$ (द्रव्यमान द्वारा) तक सांद्रित किया जाता है।
इसे कम दबाव पर सावधानीपूर्वक आसवन द्वारा $\sim 85\%$ तक और अधिक सांद्रित किया जा सकता है। शुद्ध $H_2O_2$ प्राप्त करने के लिए शेष पानी को जमाकर अलग किया जा सकता है।
$(i)$ अम्लीय माध्यम में ऑक्सीकरण प्रभाव:
$2Fe^{2+}_{(aq)} + 2H^+_{(aq)} + H_2O_{2(aq)} \longrightarrow 2Fe^{3+}_{(aq)} + 2H_2O_{(l)}$
$PbS_{(s)} + 4H_2O_{2(aq)} \longrightarrow PbSO_{4(s)} + 4H_2O_{(l)}$
$(ii)$ अम्लीय माध्यम में अपचयन प्रभाव:
$2MnO_4^- + 6H^+ + 5H_2O_2 \longrightarrow 2Mn^{2+}_{(aq)} + 8H_2O + 5O_2$
$HOCl + H_2O_2 \longrightarrow H_3O^+ + Cl^- + O_2$
$(iii)$ क्षारीय माध्यम में ऑक्सीकरण प्रभाव:
$2Fe^{2+} + H_2O_2 \longrightarrow 2Fe^{3+} + 2OH^-$
$Mn^{2+} + H_2O_2 \longrightarrow Mn^{4+} + 2OH^-$
$(iv)$ क्षारीय माध्यम में अपचयन प्रभाव:
$I_2 + H_2O_2 + 2OH^- \longrightarrow 2I^- + 2H_2O + O_2$
$2MnO_4^- + 3H_2O_2 \longrightarrow 2MnO_2 + 3O_2 + 2H_2O + 2OH^-$

(N/A) $(i)$ $H_2O_2$ का मोलर द्रव्यमान $= 34 \, g \, mol^{-1}$.
$H_2O_2$ के $5 \, M$ विलयन के $1 \, L$ में $34 \times 5 = 170 \, g$ $H_2O_2$ होता है।
अतः,$H_2O_2$ के $5 \, M$ विलयन के $2 \, L$ में $170 \times 2 = 340 \, g$ $H_2O_2$ होगा।
$(ii)$ $5 \, M$ विलयन के $200 \, mL$ $(0.2 \, L)$ में $H_2O_2 = 5 \, mol \, L^{-1} \times 0.2 \, L = 1 \, mol$ होता है।
$1 \, mol$ $H_2O_2$ का द्रव्यमान $= 34 \, g$.
अपघटन अभिक्रिया: $2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2$.
स्टोइकियोमेट्री के अनुसार,$2 \, mol$ $H_2O_2$ $(68 \, g)$ से $1 \, mol$ $O_2$ $(32 \, g)$ प्राप्त होता है।
अतः,$1 \, mol$ $H_2O_2$ $(34 \, g)$ के अपघटन से $\frac{32}{2} = 16 \, g$ $O_2$ प्राप्त होगा।

(N/A) $(i)$ चूँकि रंगहीन द्रव $A$ में केवल हाइड्रोजन और ऑक्सीजन होते हैं और यह प्रकाश के संपर्क में आने पर धीरे-धीरे विघटित हो जाता है लेकिन यूरिया मिलाने से स्थिर हो जाता है,इसलिए द्रव $A$ हाइड्रोजन पेरोक्साइड $(H_2O_2)$ है। $H_2O_2$ की संरचना एक खुली किताब (open book structure) जैसी होती है।
$(ii)$ अपघटन अभिक्रिया है:
$2 H_2O_2 \xrightarrow{h\nu} 2 H_2O + O_2$

(B) आयतन शक्ति और मोलरता के बीच संबंध: $\text{Volume strength} = 11.2 \times \text{Molarity}$.
$\text{Molarity} = \frac{5.6}{11.2} = 0.5 \ M$.
$1 \ L$ $(1000 \ mL)$ विलयन मानने पर:
$\text{विलयन का द्रव्यमान} = 1000 \ mL \times 1 \ g/mL = 1000 \ g$.
$H_2O_2$ के मोल $= 0.5 \ mol/L \times 1 \ L = 0.5 \ mol$.
$H_2O_2$ का द्रव्यमान $= 0.5 \ mol \times 34 \ g/mol = 17 \ g$.
$\text{द्रव्यमान प्रतिशत} = \frac{17}{1000} \times 100 = 1.7 \%$.

(A) $H_{2}O_{2}$ का अपघटन इस प्रकार है: $2H_{2}O_{2}(aq) \rightarrow 2H_{2}O(l) + O_{2}(g)$।
$STP$ ($273 \, K$ और $1 \, atm$) पर,$O_{2}$ गैस का $1 \, mole$ $22.4 \, L$ आयतन घेरता है।
स्टोइकोमेट्री के अनुसार,$H_{2}O_{2}$ के $2 \, moles$ $O_{2}$ का $1 \, mole$ उत्पन्न करते हैं।
इसलिए,$H_{2}O_{2}$ का $1 \, mole$ $STP$ पर $11.2 \, L$ $O_{2}$ उत्पन्न करता है।
आयतन शक्ति $= Molarity \times 11.2 = 8.9 \times 11.2 = 99.68$।
निकटतम पूर्णांक में पूर्णांकित करने पर,हमें $100$ प्राप्त होता है।

(A) $H_2O_2$ ऑक्सीजन परमाणुओं पर मौजूद एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों (lone pairs) के बीच प्रतिकर्षण के कारण एक अतलीय (ओपन बुक जैसी) संरचना रखता है।
अपनी शुद्ध अवस्था में,यह लगभग रंगहीन (बहुत हल्का नीला) द्रव होता है।

(A) $H_2O_2$ को जलयोजित बेरियम पेरोक्साइड $(BaO_2 \cdot 8H_2O)$ पर तनु सल्फ्यूरिक अम्ल की अभिक्रिया द्वारा तैयार किया जाता है।
रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है:
$BaO_2 \cdot 8H_2O_{(s)} + H_2SO_{4(aq)} \rightarrow BaSO_{4(s)} + H_2O_{2(aq)} + 8H_2O_{(l)}$.

(B) कथन $I$ सही है: $H_{2}O_{2}$ क्षारीय माध्यम में ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करता है,उदा.,$2Fe^{2+} + H_{2}O_{2} \rightarrow 2Fe^{3+} + 2OH^{-}$. यह क्षारीय माध्यम में अपचायक के रूप में भी कार्य करता है,उदा.,$2MnO_{4}^{-} + 3H_{2}O_{2} \rightarrow 2MnO_{2} + 3O_{2} + 2H_{2}O + 2OH^{-}$.
कथन $II$ सही है: हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था का मूल सिद्धांत तरल या गैसीय डाइहाइड्रोजन के रूप में ऊर्जा का परिवहन और भंडारण है। ऊर्जा का संचरण विद्युत शक्ति के बजाय डाइहाइड्रोजन के रूप में किया जाता है।

(B) $H_2O_2$ का उपयोग अपशिष्ट जल के उपचार में किया जाता है।
$H_2O_2$ ऑक्सीकरण एजेंट $(O.A.)$ और अपचायक एजेंट $(R.A.)$ दोनों के रूप में कार्य करता है।
$H_2O_2$ की संरचना खुली किताब जैसी (non-planar) होती है,इसलिए दोनों हाइड्रॉक्सिल समूह एक ही तल में नहीं होते हैं।
हाइड्रोजन बंधन के कारण $H_2O_2$ पानी में पूरी तरह से मिश्रणीय है।
अतः,कथन $A, B$ और $D$ सही हैं।

(D) क्षारीय माध्यम में $H_{2}O_{2}$ ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करता है:
$Mn^{2+} + H_{2}O_{2} \rightarrow Mn^{4+} + 2OH^{-}$
क्षारीय माध्यम में $H_{2}O_{2}$ अपचायक के रूप में कार्य करता है:
$I_{2} + H_{2}O_{2} + 2OH^{-} \rightarrow 2I^{-} + 2H_{2}O + O_{2}$
अम्लीय माध्यम में $H_{2}O_{2}$ ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करता है:
$PbS_{(s)} + 4H_{2}O_{2(aq)} \rightarrow PbSO_{4(s)} + 4H_{2}O_{(\ell)}$
अतः,अभिक्रियाएँ $A$ और $B$ क्षारीय माध्यम में होती हैं।

(B) अभिक्रिया $2I^{-} + H_{2}O_{2} + 2H^{+} \rightarrow I_{2} + 2H_{2}O$ में,आयोडीन की ऑक्सीकरण अवस्था $-1$ से बढ़कर $0$ हो जाती है,जो यह दर्शाता है कि $H_{2}O_{2}$ द्वारा $I^{-}$ का $I_{2}$ में ऑक्सीकरण होता है।
अतः,$H_{2}O_{2}$ एक ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करता है।
अन्य अभिक्रियाओं में,$H_{2}O_{2}$ अपचायक (reducing agent) के रूप में कार्य करता है।
इसलिए,सही उत्तर $(B)$ है।

(B) $1.$ $PbO_{2}$ जल के साथ अभिक्रिया करके $H_{2}O_{2}$ नहीं देता है।
$2.$ $Na_{2}O_{2} + 2 H_{2}O \rightarrow 2 NaOH + H_{2}O_{2}$। यह अभिक्रिया कमरे के तापमान पर आसानी से होती है।
$3.$ $SnO_{2}$ एक अम्लीय ऑक्साइड है और जल के साथ $H_{2}O_{2}$ नहीं देता है।
$4.$ $BaO_{2} \cdot 8 H_{2}O$ से $H_{2}O_{2}$ प्राप्त करने के लिए तनु अम्ल (जैसे $H_{2}SO_{4}$) की आवश्यकता होती है,केवल जल पर्याप्त नहीं है।

(C) क्षारीय माध्यम में,हाइड्रोजन पेरोक्साइड $(H_{2}O_{2})$ आयोडीन $(I_{2})$ के प्रति अपचायक (reducing agent) के रूप में कार्य करता है।
इस रेडॉक्स अभिक्रिया के लिए संतुलित रासायनिक समीकरण है:
$I_{2} + H_{2}O_{2} + 2 OH^{-} \longrightarrow 2 I^{-} + 2 H_{2}O + O_{2}$
अतः,प्राप्त उत्पाद आयोडाइड आयन $(I^{-})$ है।