Chemical equation and limiting reagent Questions in Gujarati

(B) આપેલ રાસાયણિક સમીકરણ: $aCaCO_3 + bH_3PO_4 \rightarrow pCa_3(PO_4)_2 + qCO_2 + rH_2O$
સમીકરણને સંતુલિત કરવા માટે,પ્રથમ $Ca$ અને $PO_4$ જૂથોને સંતુલિત કરો: $3CaCO_3 + 2H_3PO_4 \rightarrow 1Ca_3(PO_4)_2 + qCO_2 + rH_2O$
ત્યારબાદ,કાર્બન પરમાણુઓને સંતુલિત કરો: $3CaCO_3 + 2H_3PO_4 \rightarrow 1Ca_3(PO_4)_2 + 3CO_2 + rH_2O$
અંતે,હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજન પરમાણુઓને સંતુલિત કરો: $3CaCO_3 + 2H_3PO_4 \rightarrow 1Ca_3(PO_4)_2 + 3CO_2 + 3H_2O$
આપેલ સમીકરણ સાથે સરખાવતા,આપણને $a = 3$ અને $b = 2$ મળે છે.
તેથી,$a / b$ નો ગુણોત્તર $3 / 2$ છે.

(B) સમીકરણ $x KNO_3 + y C_{12}H_{22}O_{11} \longrightarrow p N_2 + q CO_2 + r H_2O + s K_2CO_3$ ને સંતુલિત કરવા માટે:
વિકલ્પ $(b)$ માંથી કિંમતો મૂકતા: $x=48, y=5, p=24, q=36, r=55, s=24$.
$48 KNO_3 + 5 C_{12}H_{22}O_{11} \longrightarrow 24 N_2 + 36 CO_2 + 55 H_2O + 24 K_2CO_3$
પરમાણુઓની ચકાસણી કરતા,બધા તત્વો સંતુલિત થાય છે.
તેથી,વિકલ્પ $(b)$ સાચો છે.

(D) સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ:
$CaO + 2HNO_3 \longrightarrow Ca(NO_3)_2 + H_2O$
મોલર દળ:
$CaO = 56 \ g/mol$
$HNO_3 = 63 \ g/mol$
$Ca(NO_3)_2 = 164 \ g/mol$
આપેલ જથ્થો:
$CaO = 1 \ mol$
$HNO_3 = 1 \ mol$
સ્ટોઇકિયોમેટ્રી મુજબ,$1 \ mol$ $CaO$ માટે $2 \ mol$ $HNO_3$ જરૂરી છે. અહીં $HNO_3$ સીમિત પ્રક્રિયક (limiting reagent) છે.
સમીકરણ મુજબ,$2 \ mol$ $HNO_3$ માંથી $1 \ mol$ $Ca(NO_3)_2$ $(164 \ g)$ મળે છે.
તેથી,$1 \ mol$ $HNO_3$ માંથી $\frac{164}{2} = 82 \ g$ $Ca(NO_3)_2$ મળશે.

(B) સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ:
$MnO_2 + 4HCl \rightarrow MnCl_2 + 2H_2O + Cl_2$
$MnO_2$ નું આપેલ દળ = $100 \ g$.
$MnO_2$ ના મોલ = $\frac{100 \ g}{86.9 \ g/mol} = 1.15 \ mol$.
$HCl$ નું આપેલ દળ = $100 \ g$.
$HCl$ ના મોલ = $\frac{100 \ g}{36.5 \ g/mol} = 2.74 \ mol$.
તત્વયોગમિતિ (stoichiometry) મુજબ,$1 \ mol$ $MnO_2$ એ $4 \ mol$ $HCl$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે.
તેથી,$1.15 \ mol$ $MnO_2$ ને $1.15 \times 4 = 4.6 \ mol$ $HCl$ ની જરૂર પડે છે.
ઉપલબ્ધ $HCl$ ના મોલ $(2.74 \ mol)$ એ જરૂરી મોલ $(4.6 \ mol)$ કરતા ઓછા હોવાથી,$HCl$ એ સીમિત પ્રક્રિયક છે.

(C) સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ: $H_2SO_4 + 2NaOH \longrightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$
$H_2SO_4$ ના શરૂઆતના મોલ = $0.2 \ M \times 1 \ L = 0.2 \ mol$.
$NaOH$ ના શરૂઆતના મોલ = $0.2 \ M \times 1 \ L = 0.2 \ mol$.
સ્ટોઇકિયોમેટ્રી મુજબ,$1 \ mol$ $H_2SO_4$ ને $2 \ mol$ $NaOH$ ની જરૂર પડે છે.
તેથી,$0.2 \ mol$ $H_2SO_4$ માટે $0.4 \ mol$ $NaOH$ ની જરૂર પડે.
અહીં $NaOH$ સીમિત પ્રક્રિયક (limiting reagent) છે.
$2 \ mol$ $NaOH$ માંથી $1 \ mol$ $Na_2SO_4$ મળે છે,તેથી $0.2 \ mol$ $NaOH$ માંથી $0.1 \ mol$ $Na_2SO_4$ મળશે.
$Na_2SO_4$ નું આણ્વીય દળ = $142 \ g/mol$.
$Na_2SO_4$ નું દળ = $0.1 \ mol \times 142 \ g/mol = 14.2 \ g$.

(B) મિથેન માટે દહન પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$
શરૂઆતના મોલ:
$CH_4 = 10, O_2 = 50, CO_2 = 0, H_2O = 0$
$CH_4$ એ સીમિત પ્રક્રિયક હોવાથી,તે સંપૂર્ણપણે વપરાઈ જશે.
$10 \ \text{mole}$ $CH_4$ માટે,$2 \times 10 = 20 \ \text{mole}$ $O_2$ વપરાશે.
અંતિમ મોલ:
$O_2 = 50 - 20 = 30 \ \text{mole}$
$CO_2 = 10 \ \text{mole}$
$H_2O = 2 \times 10 = 20 \ \text{mole}$
આમ,$O_2$,$H_2O$ અને $CO_2$ ના મોલની સંખ્યા અનુક્રમે $30, 20, 10$ છે.
વિકલ્પ $B$ સાચો જવાબ છે.

(C) સૌ પ્રથમ,આપણે રાસાયણિક સમીકરણને સંતુલિત કરીએ છીએ:
$7 H_{2(g)} + 2 NO_{2(g)} \longrightarrow 2 NH_{3(g)} + 4 H_2O_{(g)}$
સંતુલિત સમીકરણ મુજબ,$2$ મોલ $NH_3$ એ $7$ મોલ $H_2$ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે.
તેથી,$1$ મોલ $NH_3$ એ $\frac{7}{2}$ મોલ $H_2$ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે.
$10$ મોલ $NH_3$ માટે,જરૂરી $H_2$ ના મોલ:
$= \frac{7}{2} \times 10 = 35$ મોલ.
આમ,સાચો વિકલ્પ $(C)$ છે.

(A) સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ: $N_{2(g)} + 3H_{2(g)} \rightleftharpoons 2NH_{3(g)}$.
પ્રક્રિયકોના મોલની ગણતરી:
$n_{N_2} = \frac{50.0 \ g}{28.0 \ g/mol} \approx 1.786 \ mol$.
$n_{H_2} = \frac{10.0 \ g}{2.016 \ g/mol} \approx 4.96 \ mol$.
સ્ટોઇકિયોમેટ્રી મુજબ,$1 \ mol$ $N_2$ ને $3 \ mol$ $H_2$ ની જરૂર છે.
$1.786 \ mol$ $N_2$ માટે,આપણને $1.786 \times 3 = 5.358 \ mol$ $H_2$ ની જરૂર છે.
આપણી પાસે ફક્ત $4.96 \ mol$ $H_2$ હોવાથી,$H_2$ એ સીમિત પ્રક્રિયક છે.
ઉત્પન્ન થયેલ $NH_3$ ના મોલ સીમિત પ્રક્રિયક $(H_2)$ પર આધાર રાખે છે:
$n_{NH_3} = n_{H_2} \times \frac{2 \ mol \ NH_3}{3 \ mol \ H_2} = 4.96 \times \frac{2}{3} \approx 3.31 \ mol$.
ચોક્કસ દળની ગણતરીનો ઉપયોગ કરતા: $n_{NH_3} = \frac{10 \ g}{6 \ g} \times 2 = \frac{20}{6} = 3.33 \ mol$.

(B) $aniline$ અને $acetic$ $anhydride$ વચ્ચેની પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$C_6H_5NH_2 + (CH_3CO)_2O \rightarrow C_6H_5NHCOCH_3 + CH_3COOH$
અહીં,$1$ મોલ $aniline$ એ $1$ મોલ $acetic$ $anhydride$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $1$ મોલ $acetanilide$ $(C_6H_5NHCOCH_3)$ બનાવે છે.
આપેલ છે: $2$ મોલ $aniline$ અને $1$ મોલ $acetic$ $anhydride$.
$acetic$ $anhydride$ એ સીમિત પ્રક્રિયક હોવાથી,$1$ મોલ $acetanilide$ બનશે.
$acetanilide$ $(C_8H_9NO)$ નું આણ્વીય દળ $135 \ g/mol$ છે.
તેથી,મળતી નીપજ $1 \ mol \times 135 \ g/mol = 135 \ g$ છે.

(B) પ્રક્રિયા માટેનું સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ:
$Pb(NO_{3})_{2}(aq) + 2KI(aq) \rightarrow PbI_{2}(s) + 2KNO_{3}(aq)$
દરેક પ્રક્રિયકના પ્રારંભિક મિલિમોલની ગણતરી કરો:
$Pb(NO_{3})_{2}$ ના મિલિમોલ $= 5 \ mL \times 0.1 \ M = 0.5 \ mmol$
$KI$ ના મિલિમોલ $= 10 \ mL \times 0.02 \ M = 0.2 \ mmol$
સ્ટોઇકિયોમેટ્રી મુજબ,$1 \ mol \ Pb(NO_{3})_{2}$ એ $2 \ mol \ KI$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે. તેથી,$0.2 \ mmol \ KI$ એ $0.1 \ mmol \ Pb(NO_{3})_{2}$ સાથે પ્રક્રિયા કરશે.
અહીં $KI$ એ સીમિત પ્રક્રિયક છે,તેથી $PbI_{2}$ નું નિર્માણ $KI$ ના જથ્થા પર આધાર રાખે છે.
સ્ટોઇકિયોમેટ્રી મુજબ,$2 \ mmol \ KI$ માંથી $1 \ mmol \ PbI_{2}$ બને છે.
તેથી,$0.2 \ mmol \ KI$ માંથી $0.1 \ mmol \ PbI_{2}$ બનશે.
મિલિમોલને મોલમાં ફેરવતા:
$0.1 \ mmol = 0.1 \times 10^{-3} \ mol = 10^{-4} \ mol$.

(A) પ્રબળ એસિડ અને પ્રબળ બેઇઝ વચ્ચેની તટસ્થીકરણ ઉષ્મા એટલે $1 \ mole$ $H^+$ આયનો અને $1 \ mole$ $OH^-$ આયનો વચ્ચે પ્રક્રિયા થઈને $1 \ mole$ $H_2O$ બને ત્યારે મુક્ત થતી ઉષ્મા,જે $13.7 \ kcal$ છે.
સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ:
$HCl + NaOH \longrightarrow NaCl + H_2O; \Delta H = -13.7 \ kcal \text{ (પ્રતિ મોલ } H_2O \text{ માટે)}$.
આપેલ જથ્થો:
$HCl = 0.6 \ mole$
$NaOH = 0.25 \ mole$
અહીં $NaOH$ એ સીમિત પ્રક્રિયક (limiting reagent) છે,તેથી બનતા $H_2O$ નો જથ્થો $NaOH$ ના જથ્થા પર આધારિત છે,જે $0.25 \ mole$ છે.
મુક્ત થતી ઉષ્મા $= \text{તટસ્થીકરણ ઉષ્મા} \times H_2O \text{ ના મોલ}$
મુક્ત થતી ઉષ્મા $= 13.7 \ kcal/mole \times 0.25 \ mole = 3.425 \ kcal$.

(C) ક્લોરિનની ઠંડા અને મંદ $KOH$ સાથેની પ્રક્રિયાનું સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ:
$Cl_2 + 2KOH \rightarrow KCl + KClO + H_2O$
$Cl_2$ ના શરૂઆતના મોલ $= 1 \text{ mole}$
$KOH$ ના શરૂઆતના મોલ $= \text{Molarity} \times \text{Volume} = 2 \text{ M} \times 2 \text{ L} = 4 \text{ moles}$
સ્ટોઇકિયોમેટ્રી મુજબ,$1 \text{ mole}$ $Cl_2$ એ $2 \text{ moles}$ $KOH$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે.
પ્રક્રિયા પામેલા $KOH$ ના મોલ $= 2 \text{ moles}$
બાકી રહેલા $KOH$ ના મોલ $= 4 - 2 = 2 \text{ moles}$
બનેલા $Cl^{-}$ ના મોલ ( $KCl$ માંથી) $= 1 \text{ mole}$
બનેલા $ClO^{-}$ ના મોલ ( $KClO$ માંથી) $= 1 \text{ mole}$
અંતિમ સાંદ્રતા (કદ $= 2 \text{ L}$):
$[Cl^{-}] = \frac{1 \text{ mole}}{2 \text{ L}} = 0.5 \text{ M}$
$[ClO^{-}] = \frac{1 \text{ mole}}{2 \text{ L}} = 0.5 \text{ M}$
$[OH^{-}] = \frac{2 \text{ moles}}{2 \text{ L}} = 1 \text{ M}$

(A) $1$. $HCl$ દ્રાવણનું દળ ગણો: $\text{દળ} = \text{ઘનતા} \times \text{કદ} = 1.13 \ g \ mL^{-1} \times 300 \ mL = 339 \ g$.
$2$. શુદ્ધ $HCl$ નું દળ ગણો: $\text{HCl નું દળ} = 339 \ g \times 0.3855 = 130.68 \ g$.
$3$. પ્રક્રિયકોના મોલ ગણો:
$CaCO_{3}$ ના મોલ $= \frac{90 \ g}{100 \ g \ mol^{-1}} = 0.90 \ mol$.
$HCl$ ના મોલ $= \frac{130.68 \ g}{36.5 \ g \ mol^{-1}} \approx 3.58 \ mol$.
$4$. સીમિત પ્રક્રિયક $(LR)$ નક્કી કરો:
સ્ટોઇકિયોમેટ્રી મુજબ,$1 \ mol$ $CaCO_{3}$ એ $2 \ mol$ $HCl$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે.
$0.90 \ mol$ $CaCO_{3}$ માટે,$0.90 \times 2 = 1.80 \ mol$ $HCl$ ની જરૂર પડે.
આપણી પાસે $3.58 \ mol$ $HCl$ હોવાથી,$CaCO_{3}$ એ સીમિત પ્રક્રિયક છે.
$5$. બાકી રહેલ $HCl$ ગણો:
વપરાયેલ $HCl = 1.80 \ mol$.
બાકી રહેલ $HCl = 3.58 - 1.80 = 1.78 \ mol$.
બાકી રહેલ $HCl$ નું દળ $= 1.78 \ mol \times 36.5 \ g \ mol^{-1} = 64.97 \ g$.

(C) પ્રક્રિયા માટેનું રાસાયણિક સમીકરણ: $Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2$.
સૌ પ્રથમ,શુદ્ધ $H_2SO_4$ નું દળ ગણો:
દ્રાવણનું દળ $= \text{કદ} \times \text{ઘનતા} = 50 \text{ mL} \times 1.3 \text{ g mL}^{-1} = 65 \text{ g}$.
શુદ્ધ $H_2SO_4$ નું દળ $= 65 \text{ g} \times 0.50 = 32.5 \text{ g}$.
$H_2SO_4$ ના મોલ $= \frac{32.5 \text{ g}}{98 \text{ g mol}^{-1}} \approx 0.3316 \text{ mol}$.
$Zn$ ના મોલ $= \frac{20 \text{ g}}{65 \text{ g mol}^{-1}} \approx 0.3077 \text{ mol}$.
પ્રક્રિયાનું તત્વયોગમિતિ (stoichiometry) $1:1$ હોવાથી,$Zn$ એ સીમિત પ્રક્રિયક (limiting reagent) છે કારણ કે તેના મોલ ઓછા છે.
તેથી,ઉત્પન્ન થતા $H_2$ ના મોલ $= Zn$ ના મોલ $= 0.3077 \text{ mol}$.
$STP$ એ $H_2$ નું કદ $= 0.3077 \text{ mol} \times 22.4 \text{ L mol}^{-1} \approx 6.892 \text{ L}$.