Redox reaction and Method for balancing Redox reaction Questions in Hindi

चरण-$1$: अभिक्रिया के लिए असंतुलित समीकरण को आयनिक रूप में लिखें:
$Fe_{(aq)}^{+2} + Cr_{2}O_{7_{(aq)}}^{-2} \rightarrow Fe_{(aq)}^{+3} + Cr_{(aq)}^{+3}$
चरण-$2$: समीकरण को दो अर्ध-अभिक्रियाओं में विभाजित करें।
ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रिया: $Fe_{(aq)}^{+2} \rightarrow Fe_{(aq)}^{+3}$
अपचयन अर्ध-अभिक्रिया: $Cr_{2}O_{7_{(aq)}}^{-2} \rightarrow Cr_{(aq)}^{+3}$
चरण-$3$: प्रत्येक अर्ध-अभिक्रिया में $O$ और $H$ के अलावा अन्य परमाणुओं को संतुलित करें। अपचयन अर्ध-अभिक्रिया के लिए,$Cr$ परमाणुओं को संतुलित करने हेतु $Cr^{+3}$ को $2$ से गुणा करें:
$Cr_{2}O_{7_{(aq)}}^{-2} \rightarrow 2Cr_{(aq)}^{+3}$
चरण-$4$: अम्लीय माध्यम में होने वाली अभिक्रियाओं के लिए,$O$ परमाणुओं को संतुलित करने हेतु $H_{2}O$ और $H$ परमाणुओं को संतुलित करने हेतु $H^{+}$ जोड़ें:
$Cr_{2}O_{7_{(aq)}}^{-2} + 14H_{(aq)}^{+} \rightarrow 2Cr_{(aq)}^{+3} + 7H_{2}O_{(l)}$
चरण-$5$: आवेश को संतुलित करने के लिए इलेक्ट्रॉन जोड़ें। इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान करने के लिए ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रिया को $6$ से गुणा करें:
ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रिया: $6Fe_{(aq)}^{+2} \rightarrow 6Fe_{(aq)}^{+3} + 6e^{-}$
अपचयन अर्ध-अभिक्रिया: $Cr_{2}O_{7_{(aq)}}^{-2} + 14H_{(aq)}^{+} + 6e^{-} \rightarrow 2Cr_{(aq)}^{+3} + 7H_{2}O_{(l)}$
चरण-$6$: संतुलित कुल अभिक्रिया प्राप्त करने के लिए दोनों अर्ध-अभिक्रियाओं को जोड़ें:
$6Fe_{(aq)}^{+2} + Cr_{2}O_{7_{(aq)}}^{-2} + 14H_{(aq)}^{+} \rightarrow 6Fe_{(aq)}^{+3} + 2Cr_{(aq)}^{+3} + 7H_{2}O_{(l)}$

चरण-$1$: असंतुलित आयनिक समीकरण लिखें:
$Fe_{(aq)}^{+2} + Cr_2O_{7(aq)}^{-2} \rightarrow Fe_{(aq)}^{+3} + Cr_{(aq)}^{+3}$
चरण-$2$: अर्ध-अभिक्रियाओं को अलग करें:
ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रिया: $Fe_{(aq)}^{+2} \rightarrow Fe_{(aq)}^{+3}$
अपचयन अर्ध-अभिक्रिया: $Cr_2O_{7(aq)}^{-2} \rightarrow Cr_{(aq)}^{+3}$
चरण-$3$: $O$ और $H$ के अलावा अन्य परमाणुओं को संतुलित करें:
ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रिया: $Fe_{(aq)}^{+2} \rightarrow Fe_{(aq)}^{+3}$
अपचयन अर्ध-अभिक्रिया: $Cr_2O_{7(aq)}^{-2} \rightarrow 2Cr_{(aq)}^{+3}$
चरण-$4$: $H_2O$ का उपयोग करके $O$ परमाणुओं को और $H^+$ का उपयोग करके $H$ परमाणुओं को संतुलित करें:
अपचयन अर्ध-अभिक्रिया: $Cr_2O_{7(aq)}^{-2} + 14H_{(aq)}^{+} \rightarrow 2Cr_{(aq)}^{+3} + 7H_2O_{(l)}$
चरण-$5$: इलेक्ट्रॉन जोड़कर आवेश (charge) को संतुलित करें:
ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रिया: $Fe_{(aq)}^{+2} \rightarrow Fe_{(aq)}^{+3} + e^-$
अपचयन अर्ध-अभिक्रिया: $Cr_2O_{7(aq)}^{-2} + 14H_{(aq)}^{+} + 6e^- \rightarrow 2Cr_{(aq)}^{+3} + 7H_2O_{(l)}$
चरण-$6$: इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान करके दोनों अर्ध-अभिक्रियाओं को जोड़ें:
ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रिया को $6$ से गुणा करने पर: $6Fe_{(aq)}^{+2} \rightarrow 6Fe_{(aq)}^{+3} + 6e^-$
कुल अभिक्रिया: $6Fe_{(aq)}^{+2} + Cr_2O_{7(aq)}^{-2} + 14H_{(aq)}^{+} \rightarrow 6Fe_{(aq)}^{+3} + 2Cr_{(aq)}^{+3} + 7H_2O_{(l)}$

(N/A) $2MnO_{4(aq)}^- + I_{(aq)}^- + H_2O_{(l)} \to 2MnO_{2(s)} + I_{2(s)} + 2OH_{(aq)}^-$
$(b)$ $2MnO_{4(aq)}^- + 5SO_{2(g)} + 2H_2O_{(l)} \to 2Mn_{(aq)}^{2+} + 5HSO_{4(aq)}^- + H_{(aq)}^+$
$(c)$ $H_2O_{2(aq)} + 2Fe_{(aq)}^{2+} + 2H_{(aq)}^+ \to 2Fe_{(aq)}^{3+} + 2H_2O_{(l)}$
$(d)$ $Cr_2O_7^{2-} + 3SO_{2(g)} + 2H_{(aq)}^+ \to 2Cr_{(aq)}^{3+} + 3SO_{4(aq)}^{2-} + H_2O_{(l)}$

(A) अभिक्रिया $(a)$ के लिए: $P_{4(s)} + 3OH_{(aq)}^{-} + 3H_{2}O_{(l)} \to PH_{3(g)} + 3HPO_{2(aq)}^{-}$
$1$. ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रिया: $P_{4} \to 4HPO_{2}^{-} + 8e^{-}$
$2$. अपचयन अर्ध-अभिक्रिया: $P_{4} + 12e^{-} \to 4PH_{3}$
$3$. इलेक्ट्रॉनों को संतुलित करने के लिए ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रिया को $3$ से और अपचयन अर्ध-अभिक्रिया को $2$ से गुणा करने पर: $3P_{4} + 2P_{4} + 12OH^{-} + 12H_{2}O \to 12HPO_{2}^{-} + 8PH_{3}$.
$4$. सरलीकृत रूप: $5P_{4} + 12OH^{-} + 12H_{2}O \to 8PH_{3} + 12HPO_{2}^{-}$.
यहाँ,$P_{4}$ ऑक्सीकारक और अपचायक दोनों के रूप में कार्य करता है (विषमानुपातन अभिक्रिया)।

(N/A) इस रेडॉक्स अभिक्रिया में $SO_2$ का $SO_4^{2-}$ में ऑक्सीकरण और $Cl_2$ का $Cl^-$ में अपचयन होता है।
$1.$ ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रिया $(O.H.R.)$: $SO_{2(aq)} + 2H_2O_{(l)} \rightarrow SO_{4(aq)}^{2-} + 4H^+_{(aq)} + 2e^-$
$2.$ अपचयन अर्ध-अभिक्रिया $(R.H.R.)$: $Cl_{2(g)} + 2e^- \rightarrow 2Cl^-_{(aq)}$
इलेक्ट्रॉनों को रद्द करने के लिए दोनों अर्ध-अभिक्रियाओं को जोड़ने पर:
$SO_{2(aq)} + Cl_{2(g)} + 2H_2O_{(l)} \rightarrow SO_{4(aq)}^{2-} + 4H^+_{(aq)} + 2Cl^-_{(aq)}$

$(1) H_2S + 2Fe^{3+} \to 2Fe^{2+} + S + 2H^{+}$
$(2) Cu + 2NO_3^{-} + 4H^{+} \to Cu^{2+} + 2NO_2 + 2H_2O$
$(3) 4Sn + NO_3^{-} + 10H^{+} \to 4Sn^{2+} + NH_4^{+} + 3H_2O$
$(4) As + 5NO_3^{-} + 2H_2O \to AsO_4^{3-} + 5NO_2 + 4H^{+}$

(A) जब जिंक की छड़ को $H_2SO_4$ के विलयन में रखा जाता है,तो जिंक एक अपचायक (reducing agent) के रूप में कार्य करता है और $Zn^{2+}$ आयनों में ऑक्सीकृत हो जाता है,जबकि अम्ल से प्राप्त हाइड्रोजन आयन हाइड्रोजन गैस में अपचयित हो जाते हैं।
संतुलित रेडॉक्स अभिक्रिया इस प्रकार है:
$Zn_{(s)} + H_2SO_{4(aq)} \rightarrow ZnSO_{4(aq)} + H_{2_{(g)}}$
आयनिक रूप में,इसे इस प्रकार दर्शाया जाता है:
$Zn_{(s)} + 2H_{(aq)}^{+} \rightarrow Zn_{(aq)}^{2+} + H_{2_{(g)}}$

(C) दी गई अर्ध-अभिक्रिया में,मैंगनीज परमाणु का अपचयन (reduction) होता है।
$MnO_4^{-}$ में $Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था: $x + 4(-2) = -1 \implies x = +7$ है।
$Mn^{+2}$ में $Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+2$ है।
ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन $|7 - 2| = 5$ है।
चूंकि अपचयन में इलेक्ट्रॉनों का ग्रहण होता है,इसलिए आवेश और ऑक्सीकरण अवस्था को संतुलित करने के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉनों की संख्या $n = 5$ है।

(N/A) तुल्यांकी भार की गणना $E = \frac{M}{n}$ के रूप में की जाती है,जहाँ $M$ मोलर द्रव्यमान है और $n$ ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन (प्राप्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या) है।
$1$. अम्लीय माध्यम: $MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O$। यहाँ,$n = 5$,इसलिए तुल्यांकी भार $\frac{M}{5}$ है।
$2$. क्षारीय माध्यम: $MnO_4^- + 2H_2O + 3e^- \rightarrow MnO_2 + 4OH^-$। यहाँ,$n = 3$,इसलिए तुल्यांकी भार $\frac{M}{3}$ है।
$3$. उदासीन या दुर्बल क्षारीय माध्यम: $MnO_4^- + e^- \rightarrow MnO_4^{2-}$। यहाँ,$n = 1$,इसलिए तुल्यांकी भार $\frac{M}{1}$ है।

(N/A) अंतर-आणविक रेडॉक्स अभिक्रिया एक प्रकार की अभिक्रिया है जिसमें एक यौगिक का एक तत्व ऑक्सीकरण से गुजरता है जबकि दूसरे यौगिक (या उसी यौगिक) का कोई अन्य तत्व अपचयन से गुजरता है।
उदाहरण: $2 KClO_{3} \rightarrow 2 KCl + 3 O_{2}$
इस अभिक्रिया में:
$1$. $Cl$ की ऑक्सीकरण अवस्था $KClO_{3}$ में $+5$ से बदलकर $KCl$ में $-1$ हो जाती है (अपचयन)।
$2$. $O$ की ऑक्सीकरण अवस्था $KClO_{3}$ में $-2$ से बदलकर $O_{2}$ में $0$ हो जाती है (ऑक्सीकरण)।

(8) संतुलित रासायनिक समीकरण है: $3Fe + 4H_2O \to Fe_3O_4 + 4H_2$
अभिकारक पक्ष में,$Fe$ की ऑक्सीकरण अवस्था $0$ है।
उत्पाद पक्ष में,$Fe_3O_4$,$FeO$ और $Fe_2O_3$ का मिश्रित ऑक्साइड है। $Fe_3O_4$ में $Fe$ की ऑक्सीकरण अवस्था की गणना इस प्रकार की जाती है: $3x + 4(-2) = 0 \implies 3x = 8 \implies x = +8/3$।
$Fe$ के $3$ परमाणुओं के लिए ऑक्सीकरण अवस्था में कुल परिवर्तन: $3 \times (+8/3 - 0) = 8$ है।
अतः,आयरन द्वारा त्यागे गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या $8$ है।

(A) सत्य।
अभिक्रिया $Cr_2O_7^{2-} \rightarrow 2Cr^{3+}$ में,$Cr$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+6$ से बदलकर $+3$ हो जाती है।
दो $Cr$ परमाणुओं के लिए ऑक्सीकरण अवस्था में कुल परिवर्तन $= 2 \times (6 - 3) = 6$ है।
अतः,n-कारक $6$ है।
तुल्यांकी द्रव्यमान $= \frac{\text{आण्विक द्रव्यमान}}{\text{n-कारक}} = \frac{\text{आण्विक द्रव्यमान}}{6}$।

(N/A) अभिक्रिया में: $2 F_{2(g)} + 2 H_2O_{(l)} \longrightarrow O_{2(g)} + 4 H^+_{(aq)} + 4 F^-_{(aq)}$
उपरोक्त अभिक्रिया में,जल एक अपचायक (reducing agent) के रूप में कार्य करता है; इसका ऑक्सीकरण होता है क्योंकि ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण अवस्था $H_2O$ में $-2$ से बदलकर $O_2$ में $0$ हो जाती है।
फ्लोरीन एक ऑक्सीकारक (oxidizing agent) के रूप में कार्य करता है; इसका अपचयन होता है क्योंकि इसकी ऑक्सीकरण अवस्था $F_2$ में $0$ से बदलकर $F^-_{(aq)}$ में $-1$ हो जाती है।

(A) एक जटिल अभिक्रिया वह है जो एक से अधिक प्राथमिक चरणों में होती है।
दी गई अभिक्रिया में,स्टोइकोमेट्री में $6$ मोल $FeSO_4$ और $3$ मोल $H_2SO_4$ शामिल हैं।
$10$ अणुओं $(1 \ KClO_3 + 6 \ FeSO_4 + 3 \ H_2SO_4)$ का एक ही प्राथमिक चरण में एक साथ टकराकर उत्पाद बनाना अत्यधिक असंभव है।
इसलिए,अभिक्रिया को प्राथमिक चरणों की एक श्रृंखला के माध्यम से आगे बढ़ना चाहिए,जो इसे एक जटिल अभिक्रिया बनाता है।
अतः,कथन सत्य $(T)$ है।

(B) लेड$(II)$ सल्फाइड $(PbS)$ और ओजोन $(O_3)$ के बीच की अभिक्रिया एक ऑक्सीकरण अभिक्रिया है।
ओजोन एक प्रबल ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करता है।
संतुलित रासायनिक समीकरण इस प्रकार है:
$PbS + 4O_3 \,\to PbSO_4 + 4O_2$
अतः,लुप्त उत्पाद $PbSO_4$ है।

(A) ये अभिक्रियाएँ डाइक्रोमेट आयन $(Cr_2O_7^{2-})$ के रेडॉक्स गुणों पर आधारित हैं।
$(a)$ क्षारीय माध्यम में,डाइक्रोमेट आयन क्रोमेट आयनों में परिवर्तित हो जाते हैं: $Cr_2O_7^{2-} + 2OH^- \to 2CrO_4^{2-} + H_2O$. अतः,$X = 2OH^-$.
$(b)$ अम्लीय माध्यम में,डाइक्रोमेट एक ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करता है: $Cr_2O_7^{2-} + 14H^+ + 6e^- \to 2Cr^{3+} + 7H_2O$. अतः,$X = 6e^-$.
$(c)$ आयोडाइड आयनों का आयोडीन में ऑक्सीकरण होता है: $6I^- \to 3I_2 + 6e^-$. अतः,$X = 3I_2$.

(N/A) $(1)$ अम्लीय माध्यम में डाइक्रोमेट आयन की फेरस आयन के साथ अभिक्रिया है:
$Cr_2O_7^{2-} + 14H^+ + 6Fe^{2+} \rightarrow 2Cr^{3+} + 6Fe^{3+} + 7H_2O$
$(2)$ अम्लीय माध्यम में परमैंगनेट आयन की फेरस आयन के साथ अभिक्रिया है:
$MnO_4^- + 8H^+ + 5Fe^{2+} \rightarrow Mn^{2+} + 5Fe^{3+} + 4H_2O$

(N/A) $(1)$ उदासीन या हल्के क्षारीय विलयन में,$MnO_4^-$,$I^-$ को $IO_3^-$ में ऑक्सीकृत करता है। संतुलित समीकरण है:
$2MnO_4^- + I^- + H_2O \rightarrow 2MnO_2 + IO_3^- + 2OH^-$
$(2)$ अम्लीय माध्यम में,$MnO_4^-$,ऑक्सालेट आयनों $(C_2O_4^{2-})$ को $CO_2$ में ऑक्सीकृत करता है। संतुलित समीकरण है:
$2MnO_4^- + 5C_2O_4^{2-} + 16H^+ \rightarrow 2Mn^{2+} + 10CO_2 + 8H_2O$

(N/A) अम्लीय माध्यम में,$KMnO_4$ एक प्रबल ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करता है।
जब $KMnO_4$ के अम्लीय विलयन में ऑक्सेलिक एसिड $(H_2C_2O_4)$ मिलाया जाता है,तो बैंगनी रंग का परमैंगनेट आयन $(MnO_4^-)$ रंगहीन मैंगनीज$(II)$ आयन $(Mn^{2+})$ में अपचयित (reduce) हो जाता है।
इस रेडॉक्स अभिक्रिया के लिए संतुलित रासायनिक समीकरण है:
$2MnO_4^- + 5H_2C_2O_4 + 6H^+ \rightarrow 2Mn^{2+} + 10CO_2 + 8H_2O$.
चूंकि उत्पाद $Mn^{2+}$ रंगहीन होता है,इसलिए $KMnO_4$ विलयन का विशिष्ट बैंगनी रंग गायब हो जाता है।

(N/A) कोल्बे का विद्युत अपघटन एक $redox$ (ऑक्सीकरण-अपचयन) अभिक्रिया है।
एनोड पर,कार्बोक्सिलेट आयन का डी-इलेक्ट्रॉनेशन (ऑक्सीकरण) होता है जिससे एल्काइल रेडिकल बनता है,जो बाद में डाइमराइज होकर एल्केन बनाता है।
कैथोड पर,जल के अणुओं या प्रोटॉन का इलेक्ट्रॉनेशन (अपचयन) होता है जिससे $H_2$ गैस मुक्त होती है।

(N/A) असंतुलित समीकरण है:
$MnO_{4_{(aq)}}^{-} + SO_{2_{(g)}} \rightarrow Mn_{(aq)}^{+2} + HSO_{4_{(aq)}}^{-}$
चरण $1$: दो अर्ध-अभिक्रियाओं में विभाजित करें:
अपचयन अर्ध-अभिक्रिया $(R.H.R.)$ : $MnO_{4_{(aq)}}^{-} \rightarrow Mn_{(aq)}^{+2}$
ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रिया $(O.H.R.)$ : $SO_{2_{(g)}} \rightarrow HSO_{4_{(aq)}}^{-}$
चरण $2$: अम्लीय माध्यम में प्रत्येक अर्ध-अभिक्रिया में परमाणुओं और आवेशों को संतुलित करें:
$R.H.R.$ : $MnO_{4_{(aq)}}^{-} + 8H_{(aq)}^{+} + 5e^{-} \rightarrow Mn_{(aq)}^{+2} + 4H_{2}O_{(l)}$
$O.H.R.$ : $SO_{2_{(g)}} + 2H_{2}O_{(l)} \rightarrow HSO_{4_{(aq)}}^{-} + 3H_{(aq)}^{+} + 2e^{-}$
चरण $3$: इलेक्ट्रॉनों की संख्या को समान करने के लिए $R.H.R.$ को $2$ से और $O.H.R.$ को $5$ से गुणा करें:
$2MnO_{4_{(aq)}}^{-} + 16H_{(aq)}^{+} + 10e^{-} \rightarrow 2Mn_{(aq)}^{+2} + 8H_{2}O_{(l)}$
$5SO_{2_{(g)}} + 10H_{2}O_{(l)} \rightarrow 5HSO_{4_{(aq)}}^{-} + 15H_{(aq)}^{+} + 10e^{-}$
चरण $4$: दोनों अर्ध-अभिक्रियाओं को जोड़ें:
$2MnO_{4_{(aq)}}^{-} + 5SO_{2_{(g)}} + 16H_{(aq)}^{+} + 10H_{2}O_{(l)}$ $\rightarrow 2Mn_{(aq)}^{+2} + 5HSO_{4_{(aq)}}^{-} + 15H_{(aq)}^{+} + 8H_{2}O_{(l)}$
समीकरण का सरलीकरण:
$2MnO_{4_{(aq)}}^{-} + 5SO_{2_{(g)}} + 2H_{2}O_{(l)} + H_{(aq)}^{+} \rightarrow 2Mn_{(aq)}^{+2} + 5HSO_{4_{(aq)}}^{-}$

(N/A) चरण $1$: परिवर्तन से गुजरने वाले परमाणुओं को ऑक्सीकरण संख्या दें।
$N_2H_4$: $N$ है $-2$,$H$ है $+1$
$ClO_3^-$: $Cl$ है $+5$,$O$ है $-2$
$NO$: $N$ है $+2$,$O$ है $-2$
$Cl^-$: $Cl$ है $-1$
चरण $2$: ऑक्सीकरण और अपचयन अर्ध-अभिक्रियाओं की पहचान करें।
ऑक्सीकरण: $N$,$-2$ से $+2$ में बदलता है (प्रति $N$ परमाणु $4$ इलेक्ट्रॉनों का त्याग,$N_2H_4$ अणु प्रति कुल $8$ इलेक्ट्रॉन)।
अपचयन: $Cl$,$+5$ से $-1$ में बदलता है (प्रति $Cl$ परमाणु $6$ इलेक्ट्रॉनों का ग्रहण)।
चरण $3$: इलेक्ट्रॉनों को संतुलित करें।
इलेक्ट्रॉनों को संतुलित करने के लिए ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रिया को $3$ से और अपचयन अर्ध-अभिक्रिया को $4$ से गुणा करें ($24$ इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण)।
$3 N_2H_4 + 4 ClO_3^- \rightarrow 6 NO + 4 Cl^-$
चरण $4$: क्षारीय माध्यम में $O$ और $H$ परमाणुओं को संतुलित करें।
बाईं ओर कुल $O$: $12$। दाईं ओर कुल $O$: $6$। दाईं ओर $6 H_2O$ जोड़ें।
$3 N_2H_4 + 4 ClO_3^- \rightarrow 6 NO + 4 Cl^- + 6 H_2O$
$H$ परमाणुओं की जांच करें: बाईं ओर $12 H$ $(3 \times 4)$। दाईं ओर $12 H$ $(6 \times 2)$।
समीकरण संतुलित है: $3 N_2H_{4(l)} + 4 ClO_{3(aq)}^- \rightarrow 6 NO_{(g)} + 4 Cl_{(aq)}^- + 6 H_2O_{(l)}$

(N/A) चरण $1$: ऑक्सीकरण और अपचयन अर्ध-अभिक्रियाओं की पहचान करें।
अपचयन अर्ध-अभिक्रिया $(R.H.E.)$: $Cl_2O_7(g) \rightarrow ClO_2^-(aq)$
ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रिया $(O.H.E.)$: $H_2O_2(aq) \rightarrow O_2(g)$
चरण $2$: अम्लीय माध्यम में प्रत्येक अर्ध-अभिक्रिया में परमाणुओं और आवेश को संतुलित करें।
$R.H.E.$: $Cl_2O_7 + 6H^+ + 8e^- \rightarrow 2ClO_2^- + 3H_2O$
$O.H.E.$: $H_2O_2 \rightarrow O_2 + 2H^+ + 2e^-$
चरण $3$: इलेक्ट्रॉनों की संख्या $(8e^-)$ को बराबर करने के लिए $O.H.E.$ को $4$ से गुणा करें।
$4H_2O_2 \rightarrow 4O_2 + 8H^+ + 8e^-$
चरण $4$: दोनों अर्ध-अभिक्रियाओं को जोड़ें और सरल करें।
$Cl_2O_7(g) + 4H_2O_2(aq) \rightarrow 2ClO_2^-(aq) + 4O_2(g) + 3H_2O(l) + 2H^+(aq)$

(A) रेडॉक्स अभिक्रियाओं को संतुलित करने के लिए,हम आयन-इलेक्ट्रॉन विधि का उपयोग करते हैं:
$1. Cr_{2}O_{7}^{2-} + 14H^{+} + 6I^{-} \to 2Cr^{3+} + 3I_{2} + 7H_{2}O$
$2. Cr_{2}O_{7}^{2-} + 6Fe^{2+} + 14H^{+} \to 2Cr^{3+} + 6Fe^{3+} + 7H_{2}O$
$3. 2MnO_{4}^{-} + 5SO_{3}^{2-} + 6H^{+} \to 2Mn^{2+} + 5SO_{4}^{2-} + 3H_{2}O$
$4. 2MnO_{4}^{-} + 16H^{+} + 10Br^{-} \to 2Mn^{2+} + 5Br_{2} + 8H_{2}O$

(D) क्षारीय माध्यम में पहली अभिक्रिया के लिए:
$[Fe^{2+} \rightarrow Fe^{3+} + e^{-}] \times 2$
$H_2O_2 + 2 e^{-} \rightarrow 2 OH^{-}$
इन्हें जोड़ने पर: $2 Fe^{2+} + H_2O_2 \rightarrow 2 Fe^{3+} + 2 OH^{-}$
यहाँ,$x = 2$ और $y = 2$ है।
अम्लीय माध्यम में दूसरी अभिक्रिया के लिए:
$[MnO_4^{-} + 8 H^{+} + 5 e^{-} \rightarrow Mn^{2+} + 4 H_2O] \times 2$
$[H_2O_2 \rightarrow O_2 + 2 H^{+} + 2 e^{-}] \times 5$
इन्हें जोड़ने पर: $2 MnO_4^{-} + 16 H^{+} + 5 H_2O_2 \rightarrow 2 Mn^{2+} + 8 H_2O + 5 O_2 + 10 H^{+}$
सरल करने पर: $2 MnO_4^{-} + 6 H^{+} + 5 H_2O_2 \rightarrow 2 Mn^{2+} + 8 H_2O + 5 O_2$
यहाँ,$x' = 2, y' = 8, z' = 5$ है।
रससमीकरणमितीय गुणांकों का योग $x + y + x' + y' + z' = 2 + 2 + 2 + 8 + 5 = 19$ है।

(C) तुल्यांक के नियम के अनुसार,$H_2O_2$ के तुल्यांक = $KMnO_4$ के तुल्यांक।
$KMnO_4$ के तुल्यांक = $\frac{0.316}{158/5} = 0.01 \,Eq$।
$H_2O_2$ के मोल = $\frac{0.01}{2} = 0.005 \,mol$।
शुद्ध $H_2O_2$ का द्रव्यमान = $0.005 \times 34 = 0.17 \,g$।
$H_2O_2$ की शुद्धता = $\frac{0.17}{0.2} \times 100 = 85\%$।

(D) दी गई रेडॉक्स अभिक्रिया है: $2 MnO_{4}^{-} + b C_{2}O_{4}^{2-} + c H^{+} \rightarrow x Mn^{2+} + y CO_{2} + z H_{2}O$
चरण $1$: अपचयन अर्ध-अभिक्रिया लिखें:
$MnO_{4}^{-} + 8 H^{+} + 5 e^{-} \rightarrow Mn^{2+} + 4 H_{2}O$
चरण $2$: ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रिया लिखें:
$C_{2}O_{4}^{2-} \rightarrow 2 CO_{2} + 2 e^{-}$
चरण $3$: अपचयन अर्ध-अभिक्रिया को $2$ से और ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रिया को $5$ से गुणा करके इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान करें:
$2 MnO_{4}^{-} + 16 H^{+} + 10 e^{-} \rightarrow 2 Mn^{2+} + 8 H_{2}O$
$5 C_{2}O_{4}^{2-} \rightarrow 10 CO_{2} + 10 e^{-}$
चरण $4$: दोनों अर्ध-अभिक्रियाओं को जोड़ें:
$2 MnO_{4}^{-} + 5 C_{2}O_{4}^{2-} + 16 H^{+} \rightarrow 2 Mn^{2+} + 10 CO_{2} + 8 H_{2}O$
इसे दिए गए समीकरण के साथ तुलना करने पर,$H^{+}$ के लिए गुणांक $c = 16$ प्राप्त होता है।

(C) सफेद फास्फोरस $(P_4)$ की क्षार $(NaOH)$ के साथ अभिक्रिया एक असमानुपातन (disproportionation) अभिक्रिया है:
$P_4 + 3 OH^{-} + 3 H_2O \rightarrow PH_3 + 3 H_2PO_2^{-}$
यहाँ,उत्पाद '$A$' हाइपोफास्फाइट आयन $(H_2PO_2^{-})$ है।
$1 \ mol$ $H_2PO_2^{-}$ की अतिरिक्त $AgNO_3$ के साथ अभिक्रिया एक रेडॉक्स अभिक्रिया है:
$H_2PO_2^{-} + 4 Ag^{+} + 2 H_2O \rightarrow 4 Ag + H_3PO_4 + 3 H^{+}$
संतुलित समीकरण के रससमीकरणमिति (stoichiometry) के अनुसार,$1 \ mol$ $H_2PO_2^{-}$ अभिक्रिया करके $4 \ mol$ $Ag$ उत्पन्न करता है।

(C) यह अभिक्रिया क्षारीय माध्यम में $S_8$ की असमानुपातन (disproportionation) अभिक्रिया है।
अपचयन अर्ध-अभिक्रिया: $S_8 + 16e^{-} \rightarrow 8S^{2-}$
ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रिया: $S_8 + 12H_2O \rightarrow 4S_2O_3^{2-} + 24H^{+} + 16e^{-}$
दोनों अर्ध-अभिक्रियाओं को जोड़ने पर: $2S_8 + 12H_2O \rightarrow 8S^{2-} + 4S_2O_3^{2-} + 24H^{+}$
क्षारीय माध्यम में संतुलित करने के लिए,दोनों पक्षों में $24OH^{-}$ जोड़ें:
$2S_8 + 12H_2O + 24OH^{-} \rightarrow 8S^{2-} + 4S_2O_3^{2-} + 24H_2O$
समीकरण को सरल करने पर:
$2S_8 + 24OH^{-} \rightarrow 8S^{2-} + 4S_2O_3^{2-} + 12H_2O$
न्यूनतम पूर्णांक गुणांक प्राप्त करने के लिए $2$ से विभाजित करने पर:
$S_8 + 12OH^{-} \rightarrow 4S^{2-} + 2S_2O_3^{2-} + 6H_2O$
दिए गए समीकरण के साथ तुलना करने पर,'$a$' का मान $12$ है।

(C) हल्के क्षारीय माध्यम में,थायोसल्फेट आयन $(S_2O_3^{2-})$ और परमैंगनेट आयन $(MnO_4^-)$ के बीच अभिक्रिया इस प्रकार है:
$8MnO_4^- + 3S_2O_3^{2-} + H_2O \rightarrow 8MnO_2 + 6SO_4^{2-} + 2OH^-$
यहाँ,उत्पाद $A$ सल्फेट आयन $(SO_4^{2-})$ है।
$SO_4^{2-}$ में सल्फर $(S)$ की ऑक्सीकरण अवस्था ज्ञात करने के लिए:
माना $S$ की ऑक्सीकरण अवस्था $x$ है।
$x + 4(-2) = -2$
$x - 8 = -2$
$x = +6$
अतः,$A$ में सल्फर की ऑक्सीकरण अवस्था $6$ है।

(D) $Fe^{2+}$ आयनों का जलीय विलयन हरे रंग का होता है।
$Fe^{3+}$ आयनों का जलीय विलयन पीले रंग का होता है।
अतः,$Fe^{2+}$ और $Fe^{3+}$ आयनों के रंग क्रमशः हरा और पीला हैं।

(B) धातु विस्थापन अभिक्रिया में किसी यौगिक में मौजूद धातु को किसी अन्य मुक्त धातु द्वारा विस्थापित किया जाता है।
अभिक्रिया $Cr_{2}O_{3} + 2 Al \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} Al_{2}O_{3} + 2 Cr$ में,धातु $Al$ अपने ऑक्साइड $Cr_{2}O_{3}$ से धातु $Cr$ को विस्थापित करती है।
अतः,यह एक धातु विस्थापन अभिक्रिया है।

(D) उदासीन या हल्के क्षारीय माध्यम में,अभिक्रिया इस प्रकार है:
$2KMnO_4 + H_2O + KI \rightarrow 2MnO_2 + 2KOH + KIO_3$
$KMnO_4$ में,$Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+7$ है।
$MnO_2$ में,$Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+4$ है।
अतः,मैंगनीज की ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन $+7$ से $+4$ तक होता है।

(A) अम्लीय माध्यम में,परमैंगनेट आयन की अपचयन अभिक्रिया है: $MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O$।
$MnO_4^-$ में,$Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+7$ है।
$Mn^{2+}$ में,$Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+2$ है।
मैंगनीज की ऑक्सीकरण संख्या में परिवर्तन $|(+2) - (+7)| = 5$ है।

(D) उदासीन या हल्के क्षारीय माध्यम में,परमैंगनेट आयन $(MnO_{4}^{-})$ एक ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करता है और मैंगनीज डाइऑक्साइड $(MnO_{2})$ में अपचयित हो जाता है।
थायोसल्फेट $(S_{2}O_{3}^{2-})$ सल्फेट $(SO_{4}^{2-})$ में ऑक्सीकृत हो जाता है।
इस अभिक्रिया के लिए संतुलित रासायनिक समीकरण है:
$8 MnO_{4}^{-} + 3 S_{2}O_{3}^{2-} + H_{2}O \rightarrow 8 MnO_{2} + 6 SO_{4}^{2-} + 2 OH^{-}$

(A) ऑक्सेलिक एसिड $(H_{2}C_{2}O_{4})$ में,कार्बन की ऑक्सीकरण अवस्था $+3$ है।
कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_{2})$ में,कार्बन की ऑक्सीकरण अवस्था $+4$ है।
कार्बन की ऑक्सीकरण संख्या में परिवर्तन $|4 - 3| = 1$ है।
संतुलित रासायनिक समीकरण: $2KMnO_{4} + 5H_{2}C_{2}O_{4} + 3H_{2}SO_{4} \rightarrow K_{2}SO_{4} + 2MnSO_{4} + 10CO_{2} + 8H_{2}O$ है।

(D) तटस्थ या हल्के क्षारीय माध्यम में अभिक्रिया के लिए संतुलित रासायनिक समीकरण है:
$8MnO_4^- + 3S_2O_3^{2-} + H_2O \rightarrow 8MnO_2 + 6SO_4^{2-} + 2OH^-$
$KMnO_4$ में,$Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+7$ है।
$MnO_2$ में,$Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+4$ है।
$Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन $|(+4) - (+7)| = 3$ है।

(C) क्षारीय $KMnO_{4}$ विलयन की $KI$ विलयन के साथ अभिक्रिया कराने पर आयोडाइड $(I^{-})$ का ऑक्सीकरण आयोडेट $(IO_{3}^{-})$ में हो जाता है।
संतुलित रासायनिक समीकरण इस प्रकार है:
$2MnO_{4}^{-} + I^{-} + H_{2}O \longrightarrow 2MnO_{2} + IO_{3}^{-} + 2OH^{-}$

(D) $(NH_4)_2Cr_2O_7$ को गर्म करने पर $N_2$ गैस के साथ $Cr_2O_3$ यौगिक प्राप्त होता है।
$(NH_4)_2Cr_2O_7 \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} N_2 + Cr_2O_3 + 4H_2O$
माना $Cr$ की ऑक्सीकरण अवस्था $x$ है।
$(NH_4)_2Cr_2O_7$ में:
$2(+1) + 2(x) + 7(-2) = 0$
$2 + 2x - 14 = 0$
$2x = 12 \Rightarrow x = +6$
$Cr_2O_3$ में:
$2(x) + 3(-2) = 0$
$2x - 6 = 0$
$2x = 6 \Rightarrow x = +3$
अतः,अभिक्रिया में $Cr$ की ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन $+6$ से $+3$ है।

(D) क्षारीय माध्यम में हाइड्रोजन पेरोक्साइड $(H_2O_2)$ की पोटेशियम परमैंगनेट $(KMnO_4)$ के साथ अभिक्रिया का समीकरण इस प्रकार है:
$2KMnO_4 + 3H_2O_2 \rightarrow 2MnO_2 + 2KOH + 2H_2O + 3O_2$
इस अभिक्रिया में,मैंगनीज युक्त उत्पाद मैंगनीज डाइऑक्साइड $(MnO_2)$ है।
$MnO_2$ में $Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था को $x$ मानिए।
चूंकि ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण अवस्था $-2$ होती है,इसलिए:
$x + 2(-2) = 0$
$x - 4 = 0$
$x = +4$
अतः,$Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+4$ है।

(B) दी गई असंतुलित समीकरण है: $K_2Cr_2O_7 + m \, FeSO_4 + n \, H_2SO_4 \longrightarrow Cr_2(SO_4)_3 + p \, Fe_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + q \, H_2O$
रेडॉक्स अभिक्रिया को संतुलित करने के लिए ऑक्सीकरण संख्या विधि या आयन-इलेक्ट्रॉन विधि का उपयोग करने पर:
$1$. ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रिया: $Fe^{2+} \longrightarrow Fe^{3+} + e^-$
$2$. अपचयन अर्ध-अभिक्रिया: $Cr_2O_7^{2-} + 14H^+ + 6e^- \longrightarrow 2Cr^{3+} + 7H_2O$
इलेक्ट्रॉनों को संतुलित करने के लिए ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रिया को $6$ से गुणा करने पर:
$6Fe^{2+} \longrightarrow 6Fe^{3+} + 6e^-$
दोनों अर्ध-अभिक्रियाओं को जोड़ने पर:
$K_2Cr_2O_7 + 6FeSO_4 + 7H_2SO_4 \longrightarrow Cr_2(SO_4)_3 + 3Fe_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + 7H_2O$
गुणांकों की तुलना करने पर,हमें $m = 6, n = 7, p = 3, q = 7$ प्राप्त होता है।
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(B) अम्लीय माध्यम में $MnO_4^{-}$ द्वारा ऑक्सालेट आयन के ऑक्सीकरण के लिए संतुलित रासायनिक समीकरण है:
$2 MnO_4^{-} + 5 C_2O_4^{2-} + 16 H^{+} \longrightarrow 2 Mn^{2+} + 10 CO_2 + 8 H_2O$
स्टोइकियोमेट्री के अनुसार,$2$ मोल $MnO_4^{-}$ अभिक्रिया करते हैं $5$ मोल $C_2O_4^{2-}$ के साथ।
अतः,अनुपात $[MnO_4^{-} : C_2O_4^{2-}] = 2 : 5$ है।
$MnO_4^{-}$ द्वारा $HCl$ के ऑक्सीकरण के लिए संतुलित रासायनिक समीकरण है:
$2 MnO_4^{-} + 16 HCl \longrightarrow 2 MnCl_2 + 5 Cl_2 + 8 H_2O$
स्टोइकियोमेट्री के अनुसार,$2$ मोल $MnO_4^{-}$ अभिक्रिया करते हैं $16$ मोल $HCl$ के साथ।
अतः,अनुपात $[MnO_4^{-} : HCl] = 2 : 16 = 1 : 8$ है।
इसलिए,सही अनुपात $2:5$ और $1:8$ है।

(A) अम्लीय माध्यम में $KMnO_4$ की $H_2O_2$ के साथ अभिक्रिया के लिए संतुलित रासायनिक समीकरण है:
$2 MnO_4^- + 5 H_2O_2 + 6 H^{+} \longrightarrow 2 Mn^{2+} + 8 H_2O + 5 O_2$
संतुलित समीकरण की रससमीकरणमिति (stoichiometry) से,$2$ मोल $KMnO_4$,$5$ मोल $O_2$ उत्पन्न करते हैं।
अतः,$KMnO_4$ के प्रति मोल उत्पादित $O_2$ के मोलों की संख्या $\frac{5}{2} = 2.5$ है।

(D) सही उत्तर $(iv)$ है।
रेडॉक्स अभिक्रिया वह है जिसमें ऑक्सीकरण और अपचयन (रिडक्शन) एक साथ होते हैं।
$(i) \, CdCl_2 + 2 KOH \longrightarrow Cd(OH)_2 + 2 KCl$: यह एक द्विविस्थापन अभिक्रिया है जिसमें ऑक्सीकरण अवस्था में कोई परिवर्तन नहीं होता है।
$(ii) \, BaCl_2 + K_2SO_4 \longrightarrow BaSO_4 + 2 KCl$: यह भी एक द्विविस्थापन अभिक्रिया है।
$(iii) \, CaCO_3 \longrightarrow CaO + CO_2$: यह एक ऊष्मीय अपघटन अभिक्रिया है।
$(iv) \, 2 Ca + O_2 \longrightarrow 2 CaO$: यहाँ,$Ca$ की ऑक्सीकरण अवस्था $0$ से बढ़कर $+2$ हो जाती है (ऑक्सीकरण) और $O$ की ऑक्सीकरण अवस्था $0$ से घटकर $-2$ हो जाती है (अपचयन)। चूंकि दोनों प्रक्रियाएं एक साथ होती हैं,इसलिए यह एक रेडॉक्स अभिक्रिया है।

(C) अम्लीय माध्यम में डाइक्रोमेट आयन के लिए अपचयन अर्ध-अभिक्रिया इस प्रकार है:
$Cr_2O_7^{2-} + 14 H^+ + 6 e^- \rightarrow 2 Cr^{3+} + 7 H_2O$
इस अभिक्रिया में,$Cr$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+6$ से बदलकर $+3$ हो जाती है।
चूंकि $Cr_2O_7^{2-}$ में दो $Cr$ परमाणु होते हैं,इसलिए ऑक्सीकरण अवस्था में कुल परिवर्तन $2 \times (6 - 3) = 6$ है।
अतः,$Cr_2O_7^{2-}$ को $2 Cr^{3+}$ में अपचयित करने के लिए $6$ इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होती है।

(D)
जब क्लोरीन गैस को $KBr$ के जलीय विलयन से गुजारा जाता है,तो ब्रोमीन के विस्थापन के कारण विलयन नारंगी-भूरे रंग का हो जाता है। क्लोरीन,ब्रोमीन की तुलना में एक शक्तिशाली ऑक्सीकरण एजेंट है,इसलिए यह ब्रोमीन को उसके लवण विलयन से विस्थापित कर देता है।
संतुलित रासायनिक समीकरण है:
$Cl_2(g) + 2KBr(aq) \longrightarrow 2KCl(aq) + Br_2(aq/l)$
$Br_2$ का निर्माण विलयन को नारंगी-भूरा रंग प्रदान करता है।

(B) अम्लीय माध्यम में परमैंगनेट $(MnO_4^-)$ का मैंगनीज डाइऑक्साइड $(MnO_2)$ में अपचयन के लिए अर्ध-अभिक्रिया इस प्रकार है:
$MnO_4^- + 4H^+ + 3e^- \longrightarrow MnO_2 + 2H_2O$
इस अभिक्रिया में,मैंगनीज की ऑक्सीकरण अवस्था $MnO_4^-$ में $+7$ से बदलकर $MnO_2$ में $+4$ हो जाती है।
ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन $7 - 4 = 3$ है।
अतः,अपचयन प्रक्रिया में $3$ इलेक्ट्रॉन शामिल हैं।

(D) रासायनिक समीकरण को संतुलित करने के लिए,दोनों पक्षों में प्रत्येक तत्व के परमाणुओं की संख्या समान होनी चाहिए।
आयोडीन $(I)$ के लिए:
अभिकारक पक्ष: $2$ ($2 IO_3^-$ से) $+ x$ ($x I^-$ से) $= 2 + x$
उत्पाद पक्ष: $6 \times 2 = 12$ ($6 I_2$ से)
दोनों पक्षों को बराबर करने पर:
$2 + x = 12$
$x = 12 - 2$
$x = 10$
अतः,संतुलित समीकरण $2 IO_3^- + 10 I^- + 12 H^+ \rightarrow 6 I_2 + 6 H_2 O$ है।

(C) मंद क्षारीय या उदासीन माध्यम में,परमैंगनेट आयन $(MnO_4^-)$ का अपचयन मैंगनीज डाइऑक्साइड $(MnO_2)$ में होता है।
संतुलित अर्ध-अभिक्रिया इस प्रकार है:
$MnO_4^- + 2H_2O + 3e^- \longrightarrow MnO_2 + 4OH^-$
समीकरण से स्पष्ट है कि प्राप्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या $3$ है।