Heat of reaction, Bond energy and Hess law Questions in Gujarati

(A) $HCl$ માટેની નિર્માણ પ્રક્રિયા: $\frac{1}{2} H_2(g) + \frac{1}{2} Cl_2(g) \rightarrow HCl(g)$.
$\Delta H_f = \sum \text{પ્રક્રિયકોની બંધ ઉર્જા} - \sum \text{નીપજોની બંધ ઉર્જા}$.
$-91 = [\frac{1}{2} \times BE(H-H) + \frac{1}{2} \times BE(Cl-Cl)] - BE(H-Cl)$.
$-91 = [\frac{1}{2} \times 430 + \frac{1}{2} \times 242] - BE(H-Cl)$.
$-91 = [215 + 121] - BE(H-Cl)$.
$-91 = 336 - BE(H-Cl)$.
$BE(H-Cl) = 336 + 91 = 427 \, kJ \, mol^{-1}$.

(A) પ્રબળ એસિડ અને પ્રબળ બેઇઝની તટસ્થીકરણ ઉષ્મા $-57.1 \ kJ \ mol^{-1}$ જેટલી અચળ હોય છે,કારણ કે તેમાં $H^+ (aq) + OH^- (aq) \rightarrow H_2O (l)$ પ્રક્રિયા થાય છે.
નિર્બળ એસિડના કિસ્સામાં,નિર્બળ એસિડના અણુઓનું આયનોમાં વિયોજન કરવા માટે કેટલીક ઉર્જા વપરાય છે,કારણ કે તેઓ દ્રાવણમાં સંપૂર્ણપણે આયનીકરણ પામતા નથી.
તેથી,ચોખ્ખો એન્થાલ્પી ફેરફાર $-57.1 \ kJ \ mol^{-1}$ કરતા ઓછો હોય છે કારણ કે મુક્ત થતી ઉષ્માનો કેટલોક ભાગ નિર્બળ એસિડની બંધ વિયોજન ઉર્જાને દૂર કરવા માટે વપરાય છે.
આમ,સાચું કારણ એ છે કે નિર્બળ એસિડના સંપૂર્ણ વિયોજન માટે ઉર્જા ખર્ચવી પડે છે.

(B) પ્રબળ એસિડ અને પ્રબળ બેઇઝની તટસ્થીકરણ ઉષ્મા $-57.1 \ kJ \ mol^{-1}$ હોય છે.
$CH_3COOH$ એ નિર્બળ એસિડ હોવાથી,તેની વિયોજન પ્રક્રિયામાં થોડી ઉર્જા વપરાય છે.
તેથી,$CH_3COOH$ અને $NaOH$ ની તટસ્થીકરણ ઉષ્મા $-57.1 \ kJ \ mol^{-1}$ ના પ્રમાણિત મૂલ્ય કરતા ઓછી હોય છે.
અહીં $\Delta H_f (H_2O) = X$ આપેલ છે,જ્યાં $X$ નું મૂલ્ય આશરે $-285.8 \ kJ \ mol^{-1}$ છે,તેથી તટસ્થીકરણ ઉષ્માનું મૂલ્ય $X$ ના મૂલ્ય કરતા ઓછું હશે.

(C) $1 \ g$ પદાર્થના સંપૂર્ણ દહનથી કેલરીમાં ઉત્પન્ન થતી ઉષ્માને તેનું કેલરી મૂલ્ય (Calorific value) તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. તેથી,કાર્બન માટે તેને કાર્બનનું કેલરી મૂલ્ય કહેવામાં આવે છે.

(B) રાસાયણિક પ્રક્રિયામાં થતો કુલ એન્થાલ્પી ફેરફાર તે કયા માર્ગે થાય છે તેના પર આધાર રાખતો નથી,પછી ભલે તે એક તબક્કામાં થાય કે અનેક તબક્કાઓમાં.
આ સિદ્ધાંતને $Hess's \ \text{law}$ (હેસનો નિયમ) કહેવામાં આવે છે.

(C) . હેસનો અચળ ઉષ્મા સંકલનનો નિયમ એ ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમનું એક અનુપ્રયોગ છે,જે ઉર્જા સંરક્ષણના સિદ્ધાંત પર આધારિત છે. એન્થાલ્પી એ અવસ્થા વિધેય હોવાથી,પ્રક્રિયા એક તબક્કામાં થાય કે અનેક તબક્કામાં,કુલ એન્થાલ્પી ફેરફાર સમાન રહે છે.

(D) હેસનો અચળ ઉષ્મા સરવાળાનો નિયમ જણાવે છે કે રાસાયણિક પ્રક્રિયા માટે કુલ એન્થાલ્પી ફેરફાર સમાન રહે છે,પછી ભલે પ્રક્રિયા એક તબક્કામાં થાય કે અનેક તબક્કામાં.
આ સિદ્ધાંત જાણીતા થર્મોકેમિકલ ડેટાનો ઉપયોગ કરીને પ્રક્રિયાની ઉષ્મા,નિર્માણની ઉષ્મા,રૂપાંતરણની ઉષ્મા અને અન્ય એન્થાલ્પી ફેરફારોની ગણતરી કરવાની મંજૂરી આપે છે.
તેથી,તે આપેલી તમામ પ્રક્રિયાઓ માટે લાગુ પડે છે.

(B) પ્રક્રિયા $C(s) + O_2(g) \to CO_2(g)$ એ દહન પ્રક્રિયા છે.
દહન પ્રક્રિયાઓ સ્વભાવે ઉષ્માક્ષેપક હોય છે,જેનો અર્થ છે કે પ્રક્રિયા દરમિયાન ઉષ્મા મુક્ત થાય છે.
તેથી,આ પ્રક્રિયા માટે એન્થાલ્પી ફેરફાર $\Delta H$ ઋણ છે $(\Delta H < 0)$.

(B) હેસનો નિયમ પ્રારંભિક પ્રક્રિયકો અને અંતિમ નીપજોનો સમાવેશ કરે છે.

(B) હેસનો નિયમ જણાવે છે કે રાસાયણિક પ્રક્રિયા દરમિયાન થતો કુલ એન્થાલ્પી ફેરફાર સમાન રહે છે,પછી ભલે પ્રક્રિયા એક તબક્કામાં થાય કે અનેક તબક્કાઓમાં.
તે ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમનું પરિણામ છે,જે ઉર્જા સંરક્ષણનો નિયમ છે.
એન્થાલ્પી એ અવસ્થા વિધેય હોવાથી,એન્થાલ્પીમાં થતો ફેરફાર માત્ર પ્રારંભિક અને અંતિમ અવસ્થા પર આધાર રાખે છે,તે કયા માર્ગે પ્રક્રિયા થઈ તેના પર નહીં.

(B) આપેલ પ્રક્રિયા $2C + O_2 \to 2CO$ છે,જેમાં $\Delta H = -220 \ kJ$ છે.
$1$. દહન ઉષ્મા એ પદાર્થના $1 \ mole$ ના સંપૂર્ણ દહન માટે વ્યાખ્યાયિત છે. અહીં,$2 \ moles$ $C$ પ્રક્રિયા કરીને $CO$ બનાવે છે,$CO_2$ નહીં,તેથી આ કાર્બનની દહન ઉષ્મા નથી.
$2$. $\Delta H$ નું ઋણ મૂલ્ય $(-220 \ kJ)$ સૂચવે છે કે પ્રક્રિયા ઉષ્માક્ષેપક છે,કારણ કે ઉષ્મા મુક્ત થાય છે.
$3$. મોટાભાગની રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ,ભલે તે સ્વયંભૂ હોય,આગળ વધવા માટે ઉર્જાના પ્રારંભિક ઇનપુટ (સક્રિયકરણ ઉર્જા) ની જરૂર પડે છે.
તેથી,માત્ર વિધાન $B$ સાચું છે.

(B) મિથેનની સર્જન ઉષ્મા એ પ્રક્રિયા માટેનો એન્થાલ્પી ફેરફાર છે: $C(s) + 2H_2(g) \to CH_4(g)$.
આપેલ સમીકરણો:
$(I)$ $C + O_2 \to CO_2$,$\Delta H_1 = -94.2 \ kcal$
$(II)$ $H_2 + \frac{1}{2} O_2 \to H_2O$,$\Delta H_2 = -68.3 \ kcal$
$(III)$ $CH_4 + 2O_2 \to CO_2 + 2H_2O$,$\Delta H_3 = -210.8 \ kcal$
સર્જન પ્રક્રિયા મેળવવા માટે: $\Delta H_f = \Delta H_1 + 2 \times \Delta H_2 - \Delta H_3$.
$\Delta H_f = -94.2 + 2(-68.3) - (-210.8)$
$\Delta H_f = -94.2 - 136.6 + 210.8$
$\Delta H_f = -230.8 + 210.8 = -20 \ kcal$.
પ્રશ્નમાં સર્જન ઉષ્મા પૂછવામાં આવી હોવાથી,સાચો જવાબ $20 \ kcal$ છે.

(D) $H_2SO_4$ ની સર્જન પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $H_2 + S + 2O_2 \to H_2SO_4$.
આ મેળવવા માટે,આપણે આપેલા સમીકરણોનો સરવાળો કરીએ છીએ:
$(1) S + O_2 \to SO_2; \Delta H_1 = -298.2 \ kJ$
$(2) SO_2 + \frac{1}{2} O_2 \to SO_3; \Delta H_2 = -98.2 \ kJ$
$(3) SO_3 + H_2O \to H_2SO_4; \Delta H_3 = -130.2 \ kJ$
$(4) H_2 + \frac{1}{2} O_2 \to H_2O; \Delta H_4 = -287.3 \ kJ$
$(1) + (2) + (3) + (4)$ નો સરવાળો કરતા:
$S + O_2 + SO_2 + \frac{1}{2} O_2 + SO_3 + H_2O + H_2 + \frac{1}{2} O_2 \to SO_2 + SO_3 + H_2SO_4 + H_2O$
બંને બાજુ સમાન પદો દૂર કરતા:
$H_2 + S + 2O_2 \to H_2SO_4$
$\Delta H_f = \Delta H_1 + \Delta H_2 + \Delta H_3 + \Delta H_4$
$\Delta H_f = (-298.2) + (-98.2) + (-130.2) + (-287.3) = -813.9 \ kJ$.

(B) પ્રક્રિયાની ઉષ્મા પર તાપમાનની અસર કિર્ચોફના સમીકરણ દ્વારા આપવામાં આવે છે,જે આ મુજબ છે: $\Delta H_2 - \Delta H_1 = \Delta C_p (T_2 - T_1)$. તેથી,આ સમીકરણમાં પ્રક્રિયાની ઉષ્માને અસર કરતું પરિબળ તાપમાન છે.

(C) કોઈપણ પ્રબળ એસિડ અને પ્રબળ બેઇઝ માટે તટસ્થીકરણની ઉષ્મા અચળ હોય છે કારણ કે પ્રક્રિયામાં મુખ્યત્વે $H^+$ અને $OH^-$ આયનોમાંથી પાણીનું નિર્માણ થાય છે: $H^+ (aq) + OH^- (aq) \rightarrow H_2O (l)$.
$KOH$ અને $HNO_3$ બંને પ્રબળ વિદ્યુતવિભાજ્ય હોવાથી,અને $NaOH$ તથા $HCl$ પણ પ્રબળ વિદ્યુતવિભાજ્ય હોવાથી,બંને પ્રક્રિયાઓ માટે એન્થાલ્પી ફેરફાર આશરે $-13.7 \, kcal/mol$ (અથવા $-57.1 \, kJ/mol$) હોય છે.
તેથી,મોલર તટસ્થીકરણ ઉષ્મા સમાન છે.

(B) બેન્ઝીન $(C_6H_6)$ નું આણ્વીય દળ $(6 \times 12) + (6 \times 1) = 78 \, g/mol$ છે.
થર્મોકેમિકલ સમીકરણ મુજબ,$1 \, mol$ $(78 \, g)$ બેન્ઝીનના દહનથી $3264.6 \, kJ$ ઉષ્મા મુક્ત થાય છે.
તેથી,$39 \, g$ બેન્ઝીન માટે મુક્ત થતી ઉષ્મા:
$\text{Heat} = \frac{3264.6 \, kJ}{78 \, g} \times 39 \, g = \frac{3264.6}{2} = 1632.3 \, kJ$.
આમ,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(A) હેસના નિયમ મુજબ,પ્રક્રિયાનો એન્થાલ્પી ફેરફાર એ વ્યક્તિગત તબક્કાઓના એન્થાલ્પી ફેરફારોનો સરવાળો છે.
આપેલ પ્રક્રિયાઓ:
$(i) C(\text{graphite}) + \frac{1}{2} O_{2(g)} \to CO_{(g)}; \Delta H_1 = -110.5 \ kJ$
$(ii) CO_{(g)} + \frac{1}{2} O_{2(g)} \to CO_{2(g)}; \Delta H_2 = -283.2 \ kJ$
સમીકરણ $(i)$ અને $(ii)$ નો સરવાળો કરતા:
$C(\text{graphite}) + O_{2(g)} \to CO_{2(g)}$
કુલ એન્થાલ્પી ફેરફાર $\Delta H = \Delta H_1 + \Delta H_2 = -110.5 \ kJ + (-283.2 \ kJ) = -393.7 \ kJ$.

(C) સાચું વિધાન $(C)$ છે.
$1$. ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા માટે $\Delta H$ ઋણ $(-ve)$ હોય છે.
$2$. ઉષ્માશોષક પ્રક્રિયા માટે $\Delta H$ ધન $(+ve)$ હોય છે.
$3$. કોઈપણ પ્રબળ એસિડ અને પ્રબળ બેઇઝ માટે તટસ્થીકરણની એન્થાલ્પી અચળ હોય છે,જે આશરે $-57.1 \ kJ \ mol^{-1}$ છે,કારણ કે તેમાં સમાન પ્રક્રિયા થાય છે: $H^+ (aq) + OH^- (aq) \rightarrow H_2O (l)$.
$4$. ગલન એન્થાલ્પી હંમેશા ધન $(+ve)$ હોય છે કારણ કે ગલન દરમિયાન આંતરઆણ્વીય બળોને તોડવા માટે ઉર્જાની જરૂર પડે છે.

(A) પ્રબળ એસિડ અને પ્રબળ બેઇઝ માટે તટસ્થીકરણની પ્રમાણિત એન્થાલ્પી $-57.33 \ kJ \ mol^{-1}$ હોય છે.
$MgO$ એ ધાતુનો ઓક્સાઇડ છે જે બેઇઝ તરીકે વર્તે છે,પરંતુ તે $NaOH$ કે $KOH$ જેવો પ્રબળ દ્રાવ્ય બેઇઝ નથી.
જ્યારે $MgO_{(s)}$ એ $HCl_{(aq)}$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,ત્યારે $MgO$ ની સ્ફટિક લેટિસ તોડવા અને તેને આયનોમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે ઉર્જા વપરાય છે.
તેથી,મુક્ત થતી ચોખ્ખી ઉષ્મા $-57.33 \ kJ \ mol^{-1}$ ના પ્રમાણિત મૂલ્ય કરતા ઓછી હોય છે (એટલે કે તે ઓછી ઉષ્માક્ષેપક છે).
આમ,તટસ્થીકરણની એન્થાલ્પી $-57.33 \ kJ \ mol^{-1}$ કરતા ઓછી હશે.

(B) પ્રમાણિત સર્જન એન્થાલ્પી,$\Delta H^o_f$,એટલે જ્યારે $298 \ K$ તાપમાને અને $1 \ bar$ દબાણે તેના ઘટક તત્વોની સૌથી સ્થાયી પ્રમાણિત અવસ્થાઓમાંથી $1 \ mol$ સંયોજન બને ત્યારે થતો એન્થાલ્પી ફેરફાર.
મિથેનોલ $(CH_3OH_{(l)})$ માટે,ઘટક તત્વો કાર્બન (સૌથી સ્થાયી સ્વરૂપ ગ્રેફાઇટ),હાઇડ્રોજન $(H_{2(g)})$ અને ઓક્સિજન $(O_{2(g)})$ છે.
સંતુલિત થર્મોકેમિકલ સમીકરણ:
$C_{(graphite)} + 1/2 O_{2(g)} + 2H_{2(g)} \to CH_3OH_{(l)}$
તેથી,વિકલ્પ $B$ મિથેનોલની પ્રમાણિત સર્જન એન્થાલ્પીને યોગ્ય રીતે દર્શાવે છે.

(A) આપેલ થર્મોકેમિકલ સમીકરણો:
$(i) \ H_2(g) + O_2(g) \to H_2O_2(l) \quad \Delta H_f^o = -188 \ kJ/mole$
$(ii) \ H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \to H_2O(l) \quad \Delta H_f^o = -286 \ kJ/mole$
પ્રક્રિયા $2H_2O_2(l) \to 2H_2O(l) + O_2(g)$ મેળવવા માટે,આપણે $2 \times (ii) - 2 \times (i)$ પ્રક્રિયા કરીશું.
$\Delta H_{rxn} = 2 \times (-286) - 2 \times (-188)$
$\Delta H_{rxn} = -572 + 376 = -196 \ kJ/mole$.

(B) આપણને નીચેના ઉષ્મા-રાસાયણિક સમીકરણો આપેલા છે:
$(1) \ C(\text{graphite}) + O_{2(g)} \to CO_{2(g)}; \Delta H_1 = x \ kJ \ mol^{-1}$
$(2) \ C(\text{diamond}) + O_{2(g)} \to CO_{2(g)}; \Delta H_2 = y \ kJ \ mol^{-1}$
$C(\text{graphite}) \to C(\text{diamond})$ માટે સંક્રાંતિ ઉષ્મા શોધવા માટે,આપણે સમીકરણ $(1)$ માંથી સમીકરણ $(2)$ બાદ કરીશું:
$C(\text{graphite}) - C(\text{diamond}) = x - y$
$C(\text{graphite}) \to C(\text{diamond}); \Delta H_t = (x - y) \ kJ \ mol^{-1}$

(C) હેસના નિયમ મુજબ,પ્રક્રિયા માટે એન્થાલ્પી ફેરફાર સમાન રહે છે,પછી ભલે તે એક તબક્કામાં થાય કે અનેક તબક્કામાં.
ઉર્ધ્વપાતન એ ઘનનું સીધું વાયુમાં રૂપાંતર છે: $\text{Solid} \rightarrow \text{Gas} (\Delta H_{sub})$.
આ પ્રક્રિયા બે તબક્કામાં પણ થઈ શકે છે: $\text{Solid} \rightarrow \text{Liquid} (\Delta H_{fus})$ અને ત્યારબાદ $\text{Liquid} \rightarrow \text{Gas} (\Delta H_{vap})$.
તેથી,કુલ એન્થાલ્પી ફેરફાર એ વ્યક્તિગત તબક્કાઓનો સરવાળો છે: $\Delta H_{sub} = \Delta H_{fus} + \Delta H_{vap}$.

(C) ઉષ્માશોષક પ્રક્રિયા એવી છે જેમાં આસપાસમાંથી ઉષ્માનું શોષણ થાય છે,જે એન્થાલ્પીમાં ધન ફેરફાર ($\Delta H > 0$ અથવા $\Delta E > 0$) દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે.
આપેલા વિકલ્પોમાં,પ્રક્રિયા $N_2 + O_2 \to 2NO$ માટે $\Delta E = +180.5 \ kJ$ છે,જે દર્શાવે છે કે ઉર્જાનું શોષણ થાય છે.
તેથી,વિકલ્પ $(C)$ એ ઉષ્માશોષક પ્રક્રિયાનું સાચું ઉદાહરણ છે.

(C) પ્રમાણિત સર્જન એન્થાલ્પી $(\Delta_f H^\circ)$ એટલે જ્યારે $1 \, \text{mole}$ સંયોજન તેના ઘટક તત્વોમાંથી તેમની સૌથી સ્થાયી પ્રમાણિત અવસ્થામાં બને ત્યારે થતો એન્થાલ્પી ફેરફાર.
આપેલ પ્રક્રિયામાં,$1 \, \text{mole}$ $HCl(g)$ તેના ઘટક તત્વો $H_2(g)$ અને $Cl_2(g)$ માંથી તેમની પ્રમાણિત અવસ્થામાં બને છે.
તેથી,આ એન્થાલ્પી ફેરફારને સર્જનની એન્થાલ્પી કહેવામાં આવે છે.

(C) પ્રબળ એસિડ અને પ્રબળ બેઇઝ વચ્ચેની તટસ્થીકરણની એન્થાલ્પી આશરે $-57.3 \ kJ \ mol^{-1}$ (અથવા $-13.7 \ kcal \ mol^{-1}$) જેટલી અચળ હોય છે.
$HCl$ એ પ્રબળ એસિડ છે અને $NaOH$ એ પ્રબળ બેઇઝ છે.
તેથી,$HCl$ અને $NaOH$ ના તટસ્થીકરણ દરમિયાન $57.3 \ kJ \ mol^{-1}$ ઉર્જા મુક્ત થાય છે.
$HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$.

(B) ઉષ્માશોષક પ્રક્રિયા એટલે એવી પ્રક્રિયા જે આસપાસમાંથી ઉષ્માનું શોષણ કરે છે.
કોઈપણ ઉષ્માશોષક પ્રક્રિયા માટે,નીપજોની એન્થાલ્પી એ પ્રક્રિયકોની એન્થાલ્પી કરતા વધારે હોય છે.
તેથી,એન્થાલ્પી ફેરફાર $\Delta H = H_{\text{products}} - H_{\text{reactants}}$ ધન $(+ve)$ હોય છે.

(B) પ્રબળ એસિડ અને પ્રબળ બેઇઝની તટસ્થીકરણ ઉષ્મા હંમેશા $13.7 \, kcal \, mol^{-1}$ હોય છે.
અહીં,$NaOH$ એ પ્રબળ બેઇઝ છે અને $CH_3COOH$ એ નિર્બળ એસિડ છે.
નિર્બળ એસિડ $(CH_3COOH)$ ના વિયોજન માટે કેટલીક ઉર્જા વપરાય છે,જે ઉષ્માશોષક પ્રક્રિયા છે.
તેથી,નિર્બળ એસિડ અને પ્રબળ બેઇઝના તટસ્થીકરણ દરમિયાન મુક્ત થતી ચોખ્ખી ઉષ્મા હંમેશા $13.7 \, kcal \, mol^{-1}$ કરતા ઓછી હોય છે.

(B) કાર્બન મોનોક્સાઇડના દહન માટેની લક્ષ્ય પ્રક્રિયા: $CO_{(g)} + \frac{1}{2}O_{2(g)} \to CO_{2(g)}$
પ્રક્રિયા ઉષ્મા માટેનું સૂત્ર: $\Delta H_{comb} = \Delta H_f^o(CO_2) - [\Delta H_f^o(CO) + \frac{1}{2}\Delta H_f^o(O_2)]$
તત્વની પ્રમાણિત અવસ્થામાં સર્જન ઉષ્મા શૂન્ય હોવાથી,$\Delta H_f^o(O_2) = 0$.
આપેલ કિંમતો મૂકતા: $\Delta H_{comb} = -94.0 \ kcal - (-26.4 \ kcal) = -67.6 \ kcal$.

(A) દહન પ્રક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
$(i) \ H_2(g) + 1/2 O_2(g) \to H_2O(l), \Delta H_1 = -241 \ kJ/mol$
$(ii) \ C_6H_{10}(l) + 17/2 O_2(g) \to 6CO_2(g) + 5H_2O(l), \Delta H_2 = -3800 \ kJ/mol$
$(iii) \ C_6H_{12}(l) + 9O_2(g) \to 6CO_2(g) + 6H_2O(l), \Delta H_3 = -3920 \ kJ/mol$
હાઇડ્રોજનેશન પ્રક્રિયા:
$C_6H_{10}(l) + H_2(g) \to C_6H_{12}(l)$
આ પ્રક્રિયા $(i) + (ii) - (iii)$ કરવાથી મળે છે.
$\Delta H_{hydrogenation} = \Delta H_1 + \Delta H_2 - \Delta H_3$
$\Delta H_{hydrogenation} = -241 + (-3800) - (-3920) = -121 \ kJ/mol$.

(C) પ્રબળ એસિડ અને પ્રબળ બેઇઝ માટે તટસ્થીકરણ ઉષ્મા હંમેશા $13.7 \ kcal \ mol^{-1}$ હોય છે.
$NH_4OH$ એ નિર્બળ બેઇઝ હોવાથી,તેની આયનીકરણ પ્રક્રિયામાં થોડી ઉષ્મા વપરાય છે.
તેથી,તટસ્થીકરણની કુલ ઉષ્મા $13.7 \ kcal \ mol^{-1}$ કરતા ઓછી હોય છે.

(A) મિથેન માટે દહન પ્રક્રિયા: $CH_{4(g)} + 2O_{2(g)} \to CO_{2(g)} + 2H_2O_{(l)}$.
દહન ઉષ્મા $(\Delta H_c)$ ની ગણતરી આ સૂત્ર દ્વારા થાય છે: $\Delta H_c = \sum \Delta H_f(\text{products}) - \sum \Delta H_f(\text{reactants})$.
$\Delta H_c = [\Delta H_f(CO_{2(g)}) + 2 \times \Delta H_f(H_2O_{(l)})] - [\Delta H_f(CH_{4(g)}) + 2 \times \Delta H_f(O_{2(g)})]$.
અહીં $\Delta H_f(O_{2(g)}) = 0 \ kcal/mol$ છે.
$\Delta H_c = [-94.0 + 2 \times (-68.4)] - [-17.9 + 2 \times 0]$.
$\Delta H_c = [-94.0 - 136.8] - [-17.9]$.
$\Delta H_c = -230.8 + 17.9 = -212.9 \ kcal$.

(D) પ્રક્રિયાની ઉષ્મા એ અવસ્થા વિધેય છે. $Hess$ ના નિયમ મુજબ,રાસાયણિક પ્રક્રિયા માટે કુલ એન્થાલ્પી ફેરફાર સમાન હોય છે,પછી ભલે પ્રક્રિયા એક તબક્કામાં પૂર્ણ થાય કે અનેક તબક્કામાં. તેથી,તે પ્રક્રિયકોમાંથી અંતિમ નીપજો મેળવવાની પદ્ધતિ કે માર્ગ પર આધાર રાખતું નથી.

(B) જ્યારે એસિડ અને બેઇઝ બંને પ્રબળ હોય ત્યારે તટસ્થીકરણની ઉષ્મા $57.1 \ kJ \ mol^{-1}$ જેટલી હોય છે.

(A) ઉષ્માશોષક પ્રક્રિયા એટલે એવી પ્રક્રિયા જે આસપાસમાંથી ઉષ્માનું શોષણ કરે છે.
વિઘટન પ્રક્રિયાઓ,જેમ કે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ $(CaCO_3)$ નું ઉષ્મીય વિઘટન,રાસાયણિક બંધો તોડવા માટે ઉષ્મા ઉર્જાની જરૂર પડે છે.
તેથી,પ્રક્રિયા $CaCO_3 \to CaO + CO_2$ ઉષ્માશોષક છે.
વિકલ્પો $B$,$C$,અને $D$ અનુક્રમે સંશ્લેષણ,તટસ્થીકરણ અને દહન પ્રક્રિયાઓ દર્શાવે છે,જે સામાન્ય રીતે ઉષ્માક્ષેપક હોય છે.

(D) રાસાયણિક પ્રક્રિયા સાથે સંકળાયેલ એન્થાલ્પી ફેરફાર $(\Delta H)$,જેમાં પ્રક્રિયકોનું નીપજોમાં રૂપાંતર તત્વયોગમિતીય સહગુણકો મુજબ થાય છે,તેને પ્રક્રિયા ઉષ્મા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.
તેથી,આપેલી પ્રક્રિયા માટે,$\Delta H = 80 \ kJ$ એ પ્રક્રિયા ઉષ્મા દર્શાવે છે.
આમ,સાચો વિકલ્પ $(D)$ છે.

(B) દહન ઉષ્મા એટલે જ્યારે $1 \ mole$ પદાર્થનું ઓક્સિજનની હાજરીમાં સંપૂર્ણ દહન થાય ત્યારે થતો એન્થાલ્પી ફેરફાર. દહન એ ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા હોવાથી,એન્થાલ્પી ફેરફાર $(\Delta H)$ હંમેશા ઋણ હોય છે.

(B) પ્રક્રિયા $H_2 + \frac{1}{2} O_2 \to H_2 O$ એ તેના ઘટક તત્વોમાંથી $1 \ mol$ પાણી બનવાની પ્રક્રિયા દર્શાવે છે.
વ્યાખ્યા મુજબ,જ્યારે $1 \ mol$ સંયોજન તેના ઘટક તત્વોમાંથી બને ત્યારે થતા એન્થાલ્પી ફેરફારને સર્જન ઉષ્મા (Heat of formation) કહેવામાં આવે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(C) આપેલ પ્રક્રિયા $2CO + O_2 \to 2CO_2$ છે.
$2$ વડે ભાગતા,આપણને $CO + \frac{1}{2}O_2 \to CO_2$ મળે છે.
કારણ કે $1 \ mole$ $CO$ નું ઓક્સિજનની હાજરીમાં સંપૂર્ણ દહન થાય છે,તેથી આ પ્રક્રિયા સાથે સંકળાયેલ ઉષ્મા ફેરફારને $CO$ ની દહન ઉષ્મા કહેવામાં આવે છે.

(D) દહન પ્રક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
$S_{\text{(rhombic)}} + O_2 \to SO_2$,$\Delta H_1 = -70960 \ cal$ ... $(I)$
$S_{\text{(monoclinic)}} + O_2 \to SO_2$,$\Delta H_2 = -71030 \ cal$ ... $(II)$
$S_{\text{(rhombic)}} \to S_{\text{(monoclinic)}}$ માટે રૂપાંતર ઉષ્મા શોધવા માટે,સમીકરણ $(I)$ માંથી સમીકરણ $(II)$ બાદ કરતા:
$S_{\text{(rhombic)}} - S_{\text{(monoclinic)}} = -70960 - (-71030)$
$S_{\text{(rhombic)}} \to S_{\text{(monoclinic)}}$,$\Delta H = -70960 + 71030 = +70 \ cal$
આમ,રૂપાંતર ઉષ્મા $+70 \ cal$ છે.

(D) બાષ્પીભવનની પ્રક્રિયા $H_2O_{(l)} \rightarrow H_2O_{(g)}$ છે,જે ઉષ્માશોષક પ્રક્રિયા છે.
બાષ્પીભવનની એન્થાલ્પી $\Delta H_{vap}$ આશરે $+9.7 \ kcal/mol$ છે.
$H_2O_{(g)}$ ની સર્જન ઉષ્મા $\Delta H_f(H_2O_{(g)}) = \Delta H_f(H_2O_{(l)}) + \Delta H_{vap}$ દ્વારા મળે છે.
તેથી,$\Delta H_f(H_2O_{(g)}) = -68.0 + 9.7 = -58.3 \ kcal$.
આમ,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(B) કેલરીફિક મૂલ્ય એટલે $1 \ kg$ બળતણના સંપૂર્ણ દહનથી ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા ઉર્જા.
આપેલા વિકલ્પોમાં,કેરોસીનનું કેલરીફિક મૂલ્ય સૌથી વધુ છે.

(B) દહન પ્રક્રિયા છે: $C_{(s)} + O_{2(g)} \to CO_{2(g)}$
આ પ્રક્રિયા માટે,વાયુરૂપ ઘટકોના મોલની સંખ્યામાં ફેરફાર $\Delta n_g = n_{p(g)} - n_{r(g)} = 1 - 1 = 0$ છે.
સંબંધ $\Delta H = \Delta E + \Delta n_g RT$ નો ઉપયોગ કરતા,$\Delta n_g = 0$ હોવાથી,$\Delta H = \Delta E$ મળે છે.
આપેલ છે કે $\Delta H = -94 \ kcal$,તેથી $\Delta E = -94 \ kcal$.
કારણ કે $\Delta E = E_{CO_2} - (E_C + E_{O_2})$ અને તત્વોની તેમની પ્રમાણિત અવસ્થામાં આંતરિક ઉર્જા શૂન્ય લેવામાં આવે છે $(E_C = 0, E_{O_2} = 0)$,તેથી $E_{CO_2} = \Delta E = -94 \ kcal$ મળે છે.

(B) પ્રબળ એસિડ $(HNO_3)$ અને પ્રબળ બેઇઝ $(KOH)$ વચ્ચેની પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$,$\Delta H = -57.0 \, kJ \, mol^{-1}$.
અહીં $0.2 \, mole$ $KOH$ એ સીમિત પ્રક્રિયક હોવાથી,તે $0.2 \, mole$ $HNO_3$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $0.2 \, mole$ $H_2O$ ઉત્પન્ન કરશે.
મુક્ત થતી ઉષ્માની ગણતરી: $\text{Heat} = \Delta H \times \text{moles of water formed} = 57.0 \, kJ \, mol^{-1} \times 0.2 \, mol = 11.4 \, kJ$.

(B) સંયોજનની એન્થાલ્પી તેના ઘટક તત્વોમાંથી તેમની પ્રમાણિત અવસ્થાઓમાં બનતી સર્જન ઉષ્મા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. તેથી,સંયોજનની એન્થાલ્પી તેની $Heat \ of \ formation$ (સર્જન ઉષ્મા) જેટલી હોય છે.

(D) તટસ્થીકરણની ઉષ્મા એટલે જ્યારે $1 \ gram$ તુલ્યાંક એસિડને મંદ દ્રાવણમાં $1 \ gram$ તુલ્યાંક બેઝ દ્વારા નિર્ધારિત તાપમાને તટસ્થ કરવામાં આવે ત્યારે મુક્ત થતી ઉષ્મા.

(B) સર્જન ઉષ્મા $(\Delta H_f)$ એ એન્થાલ્પી ફેરફાર દર્શાવે છે જ્યારે એક મોલ સંયોજન તેના ઘટક તત્વોમાંથી તેમની પ્રમાણિત અવસ્થામાં બને છે.
જો $\Delta H_f < 0$ (ઋણ) હોય,તો સર્જન પ્રક્રિયા ઉર્જા મુક્ત કરે છે,જે ઉષ્માક્ષેપક સંયોજન સૂચવે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $(B)$ છે.

(B) પ્રબળ એસિડ અને પ્રબળ બેઝ વચ્ચેની પ્રક્રિયા માટે તટસ્થીકરણની ઉષ્મા $1 \ mole$ $H_2O$ દીઠ $13.7 \ kcal$ જેટલી અચળ રહે છે.
$H_2SO_4$ એ પ્રબળ દ્વિ-બેઝિક એસિડ છે,જેનો અર્થ છે કે તે $1 \ mole$ $H_2SO_4$ દીઠ $2 \ moles$ $H^{+}$ આયનો આપે છે.
બેઝ દ્વારા $1 \ mole$ $H_2SO_4$ ના સંપૂર્ણ તટસ્થીકરણ માટે $2 \ moles$ $H_2O$ ઉત્પન્ન થાય છે.
તેથી,તટસ્થીકરણની કુલ ઉષ્મા $= 2 \times 13.7 \ kcal = 27.4 \ kcal$.

(B) પ્રબળ એસિડ અને પ્રબળ બેઇઝ માટે તટસ્થીકરણની ઉષ્મા $-57.1 \ kJ \ mol^{-1}$ જેટલી અચળ હોય છે.
જ્યારે નિર્બળ એસિડ અથવા નિર્બળ બેઇઝનો ઉપયોગ થાય છે,ત્યારે નિર્બળ ઇલેક્ટ્રોલાઇટના વિયોજનમાં કેટલીક ઉર્જા વપરાય છે.
$CH_3COOH$ (નિર્બળ એસિડ) અને $NH_4OH$ (નિર્બળ બેઇઝ) બંને નિર્બળ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ હોવાથી,તટસ્થીકરણની ચોખ્ખી ઉષ્મા સૌથી ઓછી મળે છે કારણ કે તેમના આયનીકરણ માટે નોંધપાત્ર ઉર્જાની જરૂર પડે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $(B)$ છે.

(C) તટસ્થીકરણની ઉષ્મા એટલે $1 \ mol$ $H^+$ આયનો $1 \ mol$ $OH^-$ આયનો સાથે પ્રક્રિયા કરીને $1 \ mol$ $H_2O$ બનાવે ત્યારે મુક્ત થતી ઉષ્મા.
આપેલ છે,$\Delta H_{neut} = -57.1 \ kJ \ mol^{-1}$ ($1 \ mol$ પ્રક્રિયા માટે).
$0.25 \ mol$ $NaOH$ અને $0.25 \ mol$ $HCl$ માટે મુક્ત થતી ઉષ્મા:
$\text{મુક્ત થતી ઉષ્મા} = 57.1 \ kJ \ mol^{-1} \times 0.25 \ mol = 14.275 \ kJ \approx 14.3 \ kJ$.