Electrochemical cells Questions in Gujarati

(D) સંદર્ભ વિદ્યુતધ્રુવ એવો વિદ્યુતધ્રુવ છે જેનો પોટેન્શિયલ જાણીતો અને સ્થિર હોય છે,જેનો ઉપયોગ અન્ય વિદ્યુતધ્રુવોના પોટેન્શિયલ માપવા માટે થાય છે.
કેલોમલ વિદ્યુતધ્રુવ એક સામાન્ય ગૌણ સંદર્ભ વિદ્યુતધ્રુવ છે.
તેમાં મર્ક્યુરી $(Hg)$ હોય છે જે મર્ક્યુરસ ક્લોરાઇડ $(Hg_2Cl_2)$ ની સંતૃપ્ત પેસ્ટ અને પોટેશિયમ ક્લોરાઇડ $(KCl)$ ના દ્રાવણના સંપર્કમાં હોય છે.
તેથી,કેલોમલ વિદ્યુતધ્રુવમાં હાજર પદાર્થ $Hg_2Cl_2$ છે.

(C) લેડ સ્ટોરેજ બેટરીના ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન,નીચેની પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે:
એનોડ પર: $Pb(s) + SO_4^{2-}(aq) \rightarrow PbSO_4(s) + 2e^-$
કેથોડ પર: $PbO_2(s) + SO_4^{2-}(aq) + 4H^+(aq) + 2e^- \rightarrow PbSO_4(s) + 2H_2O(l)$
$1$. $Pb$ નું એનોડ પર $0$ થી $+2$ માં ઓક્સિડેશન થાય છે.
$2$. $PbO_2$ નું કેથોડ પર $+4$ થી $+2$ માં રિડક્શન થાય છે.
$3$. $H_2SO_4$ નું તુલ્ય દળ તેના મોલર દળને તેના સંયોજકતા પરિબળ ($n$-factor) વડે ભાગવાથી મળે છે. $H_2SO_4$ એ $2H^+$ આયનો આપે છે,તેથી તેનો $n$-factor $2$ છે. આમ,તુલ્ય દળ = $98 / 2 = 49$. તેથી,તુલ્ય દળ $98$ છે તે વિધાન ખોટું છે.
$4$. ડિસ્ચાર્જિંગની માત્રા $H_2SO_4$ ની સાંદ્રતા પર આધાર રાખે છે કારણ કે તે પ્રક્રિયા દરમિયાન વપરાય છે.

(D) મર્ક્યુરી સેલ એ પ્રાયમરી સેલ છે,જેનો અર્થ છે કે એકવાર પ્રક્રિયકો વપરાઈ જાય પછી તેને રિચાર્જ કરી શકાતો નથી. તેથી,તે સેકન્ડરી સેલ તરીકે વાપરી શકાય છે તે વિધાન ખોટું છે. અન્ય તમામ વિધાનો સાચા છે.

(C) તીવ્ર (intensive) ગુણધર્મ એ પદાર્થનો જથ્થાત્મક ગુણધર્મ છે,જેનો અર્થ છે કે તે સિસ્ટમના કદ અથવા સિસ્ટમમાં રહેલા પદાર્થના જથ્થા પર આધાર રાખતું નથી.
વિસ્તૃત (extensive) ગુણધર્મ એવો ગુણધર્મ છે જે નમૂનાનું કદ બદલાતા બદલાય છે.
$\Delta G = -nFE_{cell}$ સમીકરણ પરથી:
$E_{cell}$ એ તીવ્ર ગુણધર્મ છે કારણ કે તે સિસ્ટમમાં રહેલા પદાર્થના જથ્થા પર આધારિત નથી.
$\Delta G$ એ વિસ્તૃત ગુણધર્મ છે કારણ કે તે પ્રક્રિયામાં સામેલ પદાર્થના મોલની સંખ્યા $(n)$ પર આધાર રાખે છે.
તેથી,$E_{cell}$ એ તીવ્ર ગુણધર્મ છે જ્યારે $\Delta G$ એ વિસ્તૃત ગુણધર્મ છે.

(B) $CH_4-O_2$ ફ્યુઅલ સેલમાં,એનોડ પર ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયા થાય છે.
એનોડ પ્રક્રિયા છે: $CH_4 + 2H_2O \to CO_2 + 8H^{+} + 8e^-$.
કેથોડ પ્રક્રિયા છે: $2O_2 + 8H^{+} + 8e^- \to 4H_2O$.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(D) પ્રમાણિત મુક્ત ઉર્જામાં થતો ફેરફાર નીચેના સૂત્ર દ્વારા આપવામાં આવે છે: $\Delta G^o = -nFE^o$
અહીં,$n = 2$ (પ્રક્રિયામાં સ્થાનાંતરિત થયેલા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા).
$F = 96500 \ C \ mol^{-1}$ (ફેરાડે અચળાંક).
$E^o = 1.1 \ V$.
કિંમતો મૂકતા:
$\Delta G^o = -2 \times 96500 \times 1.1 \ J \ mol^{-1}$
$\Delta G^o = -212300 \ J \ mol^{-1}$
$kJ \ mol^{-1}$ માં રૂપાંતર કરતા:
$\Delta G^o = -212.3 \ kJ \ mol^{-1}$

(B) કોઈપણ રાસાયણિક પ્રક્રિયા માટે,સ્વયંભૂતા ગિબ્સ મુક્ત ઉર્જામાં થતા ફેરફાર $(\Delta G)$ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
જો $\Delta G < 0$ હોય,તો પ્રક્રિયા સ્વયંભૂ છે.
જો $\Delta G > 0$ હોય,તો પ્રક્રિયા અસ્વયંભૂ છે.
જો $\Delta G = 0$ હોય,તો પ્રક્રિયા સંતુલનમાં છે.
તેથી,સાચો જવાબ વિકલ્પ $B$ છે.

(B) ચાર્જિંગ દરમિયાન,તે વિદ્યુતવિભાજ્ય કોષ તરીકે કાર્ય કરે છે અને ડિસ્ચાર્જિંગ દરમિયાન,તે ગેલ્વેનિક કોષ તરીકે કાર્ય કરે છે.

(B) ગેલ્વેનોમીટરમાં $150$ સમાન વિભાગો છે.
આપેલ છે: પ્રવાહ સંવેદનશીલતા $= 10 \text{ div/mA}$ અને વોલ્ટેજ સંવેદનશીલતા $= 2 \text{ div/mV}$.
ફુલ-સ્કેલ ડિફ્લેક્શન માટે મહત્તમ પ્રવાહ $I_g = \frac{150 \text{ div}}{10 \text{ div/mA}} = 15 \text{ mA} = 15 \times 10^{-3} \text{ A}$.
ફુલ-સ્કેલ ડિફ્લેક્શન માટે મહત્તમ વોલ્ટેજ $V_g = \frac{150 \text{ div}}{2 \text{ div/mV}} = 75 \text{ mV} = 75 \times 10^{-3} \text{ V}$.
ગેલ્વેનોમીટરનો અવરોધ $G = \frac{V_g}{I_g} = \frac{75 \times 10^{-3} \text{ V}}{15 \times 10^{-3} \text{ A}} = 5 \ \Omega$.
દરેક વિભાગ $1 \text{ V}$ વાંચે તે માટે,જરૂરી કુલ રેન્જ $V = 150 \text{ વિભાગ} \times 1 \text{ V/વિભાગ} = 150 \text{ V}$.
શ્રેણીમાં જરૂરી અવરોધ $R = \frac{V}{I_g} - G$.
$R = \frac{150}{15 \times 10^{-3}} - 5 = 10000 - 5 = 9995 \ \Omega$.

(C) ક્ષાર સેતુનો ઉપયોગ વિદ્યુત રાસાયણિક કોષના બે અર્ધ-કોષોમાં વિદ્યુતીય તટસ્થતા જાળવવા માટે થાય છે.
આ હેતુ માટે,ક્ષાર સેતુમાં વપરાતા વિદ્યુતવિભાજ્યમાં આયનોની આયનીય ગતિશીલતા લગભગ સમાન હોવી જોઈએ.
$KNO_3$ પસંદ કરવામાં આવે છે કારણ કે $K^{\oplus}$ $(73.5 \times 10^{-4} \ m^2 \ S \ mol^{-1})$ અને $NO_3^{\Theta}$ $(71.4 \times 10^{-4} \ m^2 \ S \ mol^{-1})$ ની આયનીય ગતિશીલતા લગભગ સમાન છે.
આ સુનિશ્ચિત કરે છે કે લિક્વિડ જંકશન પોટેન્શિયલ ન્યૂનતમ રહે અને આયનોનો પ્રવાહ ચાર્જ એકઠા થવાને અસરકારક રીતે સંતુલિત કરે છે.

(B) કોષના નિરૂપણમાં,એનોડ (ઓક્સિડેશન) ડાબી બાજુ અને કેથોડ (રિડક્શન) જમણી બાજુ લખવામાં આવે છે.
અહીં,$Mn$ નું એનોડ પર $Mn^{+2}$ માં ઓક્સિડેશન થાય છે: $Mn \to Mn^{+2} + 2e^-$.
$Ag^+$ નું કેથોડ પર $Ag$ માં રિડક્શન થાય છે: $2Ag^+ + 2e^- \to 2Ag$.
ક્ષાર સેતુને $||$ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે.
તેથી,કોષનું નિરૂપણ $Mn|Mn^{+2}(C_2) || Ag^{+}(C_1)|Ag$ છે.

(D) રિડક્શનકર્તા તરીકે કામ કરવાની ક્ષમતા ધાતુની સક્રિયતાના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે.
$(1)$ માત્ર $C$ એ $HCl$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $H_{2(g)}$ મુક્ત કરે છે,જે દર્શાવે છે કે $C$ એ ચારેયમાં સૌથી શક્તિશાળી રિડક્શનકર્તા છે.
$(2)$ જ્યારે $A$ ને અન્ય ધાતુ આયનોના દ્રાવણમાં ઉમેરવામાં આવે છે,ત્યારે તે $D$ નું વિસ્થાપન કરે છે પરંતુ $B$ કે $C$ નું નહીં. આ સૂચવે છે કે $A$ એ $D$ કરતા વધુ શક્તિશાળી રિડક્શનકર્તા છે,પરંતુ $B$ અને $C$ કરતા નબળો છે.
આ અવલોકનોને જોડતા,વધતી જતી રિડક્શન ક્ષમતાનો ક્રમ $D < A < B < C$ છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(B) બ્રાઇન ($NaCl$ નું દ્રાવણ) ના વિદ્યુતવિભાજનમાં એનોડ પર ક્લોરાઇડ આયનોનું ક્લોરિન વાયુમાં ઓક્સિડેશન થાય છે: $2Cl^- (aq) \rightarrow Cl_2 (g) + 2e^-$ $(E^\circ = -1.36 \ V)$.
કેથોડ પર પાણીનું રિડક્શન થાય છે: $2H_2O (l) + 2e^- \rightarrow H_2 (g) + 2OH^- (aq)$ $(E^\circ = -0.83 \ V)$.
કુલ કોષ પ્રક્રિયા $2Cl^- (aq) + 2H_2O (l) \rightarrow Cl_2 (g) + H_2 (g) + 2OH^- (aq)$ છે.
પ્રમાણિત કોષ પોટેન્શિયલ $E^\circ_{cell} = E^\circ_{cathode} - E^\circ_{anode} = -0.83 \ V - 1.36 \ V = -2.19 \ V$ છે.
આ પ્રક્રિયા આપમેળે થતી નથી,તેથી પ્રક્રિયાને આગળ વધારવા માટે ઓછામાં ઓછા $2.19 \ V$ (પાઠ્યપુસ્તકોમાં આશરે $2.18 \ V$ તરીકે લેવાય છે) જેટલા બાહ્ય પોટેન્શિયલની જરૂર પડે છે.

(B) $Photodiode$ (ફોટો ડાયોડ) એ એક અર્ધવાહક ઉપકરણ છે જે પ્રકાશનું વિદ્યુત પ્રવાહમાં રૂપાંતર કરે છે. જ્યારે પ્રકાશ ફોટો ડાયોડના $p-n$ જંકશન પર પડે છે,ત્યારે તે ઇલેક્ટ્રોન-હોલ જોડી ઉત્પન્ન કરે છે,જેના પરિણામે સર્કિટમાં વિદ્યુત પ્રવાહ વહે છે.

(B) પ્રાણીઓમાં ચેતા સંદેશાઓ મુખ્યત્વે કોષરસ પટલ પરના ઇલેક્ટ્રીકલ પોટેન્શિયલ તફાવતને કારણે ઉદ્ભવે છે.
આ પોટેન્શિયલ તફાવત $(Na^{+}-K^{+})$ પમ્પ દ્વારા જળવાય છે,જે સક્રિય રીતે $Na^{+}$ આયનોને કોષની બહાર અને $K^{+}$ આયનોને કોષની અંદર વહન કરે છે.
સ્થિર પટલ પોટેન્શિયલ મુખ્યત્વે $K^{+}$ આયનોના સાંદ્રતા ઢાળ દ્વારા સ્થાપિત થાય છે,અને એક્શન પોટેન્શિયલ દરમિયાન પટલની આરપાર $Na^{+}$ આયનોનું ઝડપી વહન ચેતા સંદેશાઓના પ્રસારણ માટે જવાબદાર છે.

(C) ડેનિયલ કોષ $Zn | Zn^{2+} || Cu^{2+} | Cu$ માં,પ્રમાણિત કોષ પોટેન્શિયલ $E_{cell} = 1.1 \ V$ છે.
એનોડ પર ઓક્સિડેશન અર્ધ-પ્રક્રિયા $Zn \to Zn^{2+} + 2e^-$ છે.
કેથોડ પર રિડક્શન અર્ધ-પ્રક્રિયા $Cu^{2+} + 2e^- \to Cu$ છે.
જ્યારે $1.1 \ V$ કરતા વધારે બાહ્ય પોટેન્શિયલ લાગુ પાડવામાં આવે છે,ત્યારે કોષની પ્રક્રિયા ઉલટાઈ જાય છે અને કોષ વિદ્યુતવિભાજન કોષ તરીકે કાર્ય કરે છે.
આ સ્થિતિમાં,ઇલેક્ટ્રોન કેથોડથી એનોડ તરફ વહે છે અને રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ ઉલટાઈ જાય છે: એનોડ પર $Zn^{2+}$ નું રિડક્શન થઈને $Zn$ બને છે અને કેથોડ પર $Cu$ નું ઓક્સિડેશન થઈને $Cu^{2+}$ બને છે.
તેથી,વિધાન સાચું છે,પરંતુ કારણ ખોટું છે કારણ કે ઉલટી પ્રક્રિયા દરમિયાન $Zn$ એનોડ પર જમા થતું નથી; તેના બદલે એનોડ પર $Zn^{2+}$ નું રિડક્શન થઈને $Zn$ બને છે.

(B) કોષની પ્રક્રિયા છે: $Zn_{(s)} + HgO_{(s)} \to ZnO_{(s)} + Hg_{(l)}$
કોષનો પોટેન્શિયલ તેના આયુષ્ય દરમિયાન અચળ રહે છે કારણ કે સમગ્ર પ્રક્રિયામાં દ્રાવણમાં એવા કોઈ આયનો સામેલ નથી જેની સાંદ્રતા તેના કાર્યકાળ દરમિયાન બદલાય.
મર્ક્યુરી સેલમાં વપરાતું ઇલેક્ટ્રોલાઇટ $KOH$ અને $ZnO$ ની પેસ્ટ છે,જે એક સાચું વિધાન છે,પરંતુ તે સમજાવતું નથી કે કોષનો પોટેન્શિયલ શા માટે અચળ રહે છે. પોટેન્શિયલની સ્થિરતા એ હકીકતને કારણે છે કે ઇલેક્ટ્રોલાઇટની સાંદ્રતા બદલાતી નથી.

(A) કોહલરાઉસના આયનોના સ્વતંત્ર સ્થળાંતરના નિયમ મુજબ,"વિદ્યુતવિભાજ્યની સીમિત મોલર વાહકતાને વિદ્યુતવિભાજ્યના ઋણાયન અને ધનાયનના વ્યક્તિગત ફાળોના સરવાળા તરીકે દર્શાવી શકાય છે."
આમ,$NaCl$ માટે,$\Lambda^o_{NaCl} = \lambda^o_{Na^{+}} + \lambda^o_{Cl^{-}}$.
વિધાન અને કારણ બંને સાચા છે,અને કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી છે.

(A) $Zn^{2+}/Zn$ નો પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ $-0.76 \ V$ છે,જ્યારે $Fe^{2+}/Fe$ નો $-0.44 \ V$ છે.
ઝિંકનું ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ લોખંડ કરતા વધુ ઋણ હોવાથી,તે સેક્રિફિશિયલ એનોડ તરીકે કાર્ય કરે છે.
ઝિંક લોખંડના બદલે ઓક્સિડેશન પામે છે,જેથી લોખંડને કાટ લાગવાથી બચાવે છે.
આમ,વિધાન અને કારણ બંને સાચા છે અને કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી છે.

(D) કોલરાઉસના નિયમ મુજબ,વિદ્યુતવિભાજ્યની સીમિત મોલર વાહકતા તેના ઘટક આયનોની સીમિત મોલર વાહકતાના સરવાળા જેટલી હોય છે.
$1. \lambda_{m(H_{2}SO_{4})}^{0} = 2\lambda_{H^{+}}^{0} + \lambda_{SO_{4}^{2-}}^{0} = x$
$2. \lambda_{m(K_{2}SO_{4})}^{0} = 2\lambda_{K^{+}}^{0} + \lambda_{SO_{4}^{2-}}^{0} = y$
$3. \lambda_{m(CH_{3}COOK)}^{0} = \lambda_{CH_{3}COO^{-}}^{0} + \lambda_{K^{+}}^{0} = z$
આપણે $\lambda_{m(CH_{3}COOH)}^{0} = \lambda_{CH_{3}COO^{-}}^{0} + \lambda_{H^{+}}^{0}$ શોધવાની જરૂર છે.
આપેલ સમીકરણો પરથી:
$\lambda_{m(CH_{3}COOH)}^{0} = \lambda_{m(CH_{3}COOK)}^{0} + \frac{1}{2}\lambda_{m(H_{2}SO_{4})}^{0} - \frac{1}{2}\lambda_{m(K_{2}SO_{4})}^{0}$
કિંમતો મૂકતા:
$\lambda_{m(CH_{3}COOH)}^{0} = z + \frac{x}{2} - \frac{y}{2} = \frac{x-y}{2} + z \ S \ cm^{2} mol^{-1}$.

(N/A) આપેલ રેડોક્ષ પ્રક્રિયાને અનુરૂપ ગેલ્વેનિક કોષ નીચે મુજબ દર્શાવી શકાય:
$Zn_{(s)} | Zn^{2+}_{(aq)} || Ag^{+}_{(aq)} | Ag_{(s)}$
$(i)$ $Zn$ ઇલેક્ટ્રોડ ઋણ ભારિત છે કારણ કે અહીં ઓક્સિડેશન થાય છે $(Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-)$,જેનાથી ઇલેક્ટ્રોન મુક્ત થાય છે.
$(ii)$ કોષમાં વિદ્યુતપ્રવાહના વાહકો તરીકે દ્રાવણમાં રહેલા આયનો અને બાહ્ય પરિપથમાં ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
$(iii)$ વ્યક્તિગત પ્રક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
એનોડ પર: $Zn_{(s)} \rightarrow Zn^{2+}_{(aq)} + 2e^-$
કેથોડ પર: $Ag^{+}_{(aq)} + e^- \rightarrow Ag_{(s)}$

(N/A) જ્યારે $Zn$ ના સળિયાને કોપર નાઈટ્રેટના દ્રાવણમાં મૂકવામાં આવે છે,ત્યારે વિસ્થાપન પ્રક્રિયા થાય છે. $Zn$ એ $Cu$ કરતા વધુ સક્રિય હોવાથી,તે દ્રાવણમાંથી $Cu^{2+}$ આયનોનું વિસ્થાપન કરે છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$Zn_{(s)} + Cu^{2+}_{(aq)} \rightarrow Zn^{2+}_{(aq)} + Cu_{(s)}$
અવલોકનો:
$1$. કોપર નાઈટ્રેટના દ્રાવણનો વાદળી રંગ ધીમે ધીમે ઝાંખો પડે છે અને અંતે અદ્રશ્ય થઈ જાય છે કારણ કે $Cu^{2+}$ આયનોનું રિડક્શન થઈને ધાત્વિય $Cu$ બને છે.
$2$. $Zn$ ના સળિયાની સપાટી પર ધાત્વિય $Cu$ નું લાલ-કથ્થઈ રંગનું પડ જમા થાય છે.
$3$. $Zn^{2+}$ આયનોના નિર્માણને કારણે દ્રાવણ રંગહીન બની જાય છે.

(N/A) જ્યારે $Cu$ ના સળિયાને $AgNO_{3}$ ના દ્રાવણમાં ડુબાડવામાં આવે છે,ત્યારે $Ag^{+}$ આયનોનું $Ag$ ધાતુમાં રિડક્શન થાય છે,જે કોપરના સળિયા પર જમા થાય છે.
ઓક્સિડેશન અને રિડક્શન અર્ધ-પ્રક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
ઓક્સિડેશન: $Cu_{(s)} \rightarrow Cu^{2+}_{(aq)} + 2e^{-}$
રિડક્શન: $2Ag^{+}_{(aq)} + 2e^{-} \rightarrow 2Ag_{(s)}$
સમગ્ર કોષ પ્રક્રિયા:
$Cu_{(s)} + 2AgNO_{3(aq)} \rightarrow Cu(NO_{3})_{2(aq)} + 2Ag_{(s)}$
જેમ જેમ પ્રક્રિયા આગળ વધે છે,તેમ દ્રાવણમાં $Cu^{2+}$ આયનોની સાંદ્રતા વધે છે,જે દ્રાવણને વાદળી રંગ આપે છે.

(B) વિદ્યુતરાસાયણિક શ્રેણીમાં તેમના સ્થાન મુજબ,ઝિંક એ કોપર કરતા વધુ સક્રિય છે.
તેથી,ઝિંક તેના ક્ષારના દ્રાવણમાંથી કોપરને વિસ્થાપિત કરી શકે છે.
જો કોપર સલ્ફેટનું દ્રાવણ ઝિંકના પાત્રમાં સંગ્રહિત કરવામાં આવે,તો નીચે મુજબની વિસ્થાપન પ્રક્રિયા થાય છે:
$Zn(s) + CuSO_{4}(aq) \longrightarrow ZnSO_{4}(aq) + Cu(s)$
તેથી,કોપર સલ્ફેટના દ્રાવણને ઝિંકના પાત્રમાં સંગ્રહિત કરી શકાય નહીં.

(N/A) લેડ સ્ટોરેજ બેટરીમાં લેડ $(Pb)$ નો એનોડ,લેડ ડાયોક્સાઇડ $(PbO_2)$ થી ભરેલી લેડની ગ્રીડનો કેથોડ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ તરીકે $38\%$ $H_2SO_4$ નું દ્રાવણ હોય છે.
જ્યારે બેટરી ઉપયોગમાં હોય (ડિસ્ચાર્જિંગ),ત્યારે પ્રતિક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
એનોડ: $Pb_{\text{(s)}} + SO_4^{2-}{_{\text{(aq)}}} \rightarrow PbSO_{4\text{(s)}} + 2e^{-}$
કેથોડ: $PbO_{2\text{(s)}} + SO_4^{2-}{_{\text{(aq)}}} + 4H^+{_{\text{(aq)}}} + 2e^- \rightarrow PbSO_{4\text{(s)}} + 2H_2O_{\text{(l)}}$
સમગ્ર પ્રતિક્રિયા: $Pb_{(s)} + PbO_2(s) + 2H_2SO_4(aq) \rightarrow 2PbSO_4(s) + 2H_2O_{(l)}$
બેટરીને ચાર્જ કરતી વખતે,વિપરીત પ્રતિક્રિયા થાય છે,જ્યાં ઇલેક્ટ્રોડ પર જમા થયેલ $PbSO_4$ પાછું $Pb$ અને $PbO_2$ માં રૂપાંતરિત થાય છે અને $H_2SO_4$ પુનઃપ્રાપ્ત થાય છે:
$2PbSO_4(s) + 2H_2O_{(l)} \rightarrow Pb_{(s)} + PbO_2(s) + 2H_2SO_4(aq)$

(N/A) હાઇડ્રોજન સિવાય,$CH_4$ (મિથેન) અને $CH_3OH$ (મિથેનોલ) એ બે સામાન્ય પદાર્થો છે જેનો ઉપયોગ ફ્યુઅલ સેલમાં બળતણ તરીકે થઈ શકે છે.

(A) ધાતુઓનું તેમના ક્ષારના દ્રાવણમાંથી વિસ્થાપન તેમની વિદ્યુતરાસાયણિક શ્રેણીમાંના સ્થાન દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. જે ધાતુનો પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ વધુ ઋણ હોય તે વધુ ધન રિડક્શન પોટેન્શિયલ ધરાવતી ધાતુને તેના ક્ષારના દ્રાવણમાંથી વિસ્થાપિત કરી શકે છે.
પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ $(E^\circ)$ નીચે મુજબ છે:
$Mg^{2+} + 2e^- \rightarrow Mg$ $(-2.37 \ V)$
$Al^{3+} + 3e^- \rightarrow Al$ $(-1.66 \ V)$
$Zn^{2+} + 2e^- \rightarrow Zn$ $(-0.76 \ V)$
$Fe^{2+} + 2e^- \rightarrow Fe$ $(-0.44 \ V)$
$Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu$ $(+0.34 \ V)$
જેમ રિડક્શન પોટેન્શિયલ વધુ ઋણ તેમ તેની વિસ્થાપન ક્ષમતા વધુ,તેથી સાચો ક્રમ $Mg > Al > Zn > Fe > Cu$ છે.

(N/A) આપેલ પ્રક્રિયા જે ગેલ્વેનિક કોષમાં થાય છે તેને નીચે મુજબ દર્શાવી શકાય:
$Zn_{(s)} | Zn^{2+}_{(aq)} || Ag^{+}_{(aq)} | Ag_{(s)}$
$(i)$ $Zn$ ઇલેક્ટ્રોડ (એનોડ) ઋણભારિત છે.
$(ii)$ કોષની અંદર આયનો વિદ્યુતપ્રવાહના વાહકો છે,જ્યારે બાહ્ય પરિપથમાં ઇલેક્ટ્રોન વાહકો છે.
$(iii)$ એનોડ પર થતી પ્રક્રિયા (ઓક્સિડેશન):
$Zn_{(s)} \longrightarrow Zn^{2+}_{(aq)} + 2e^-$
કેથોડ પર થતી પ્રક્રિયા (રિડક્શન):
$Ag^{+}_{(aq)} + e^- \longrightarrow Ag_{(s)}$

(N/A) પ્રમાણિત કોષ પોટેન્શિયલ $E^\Theta = 1.104 \ V$ આપેલ છે.
આ પ્રતિક્રિયામાં $n = 2$ ઇલેક્ટ્રોનનું સ્થાનાંતર થાય છે.
સૂત્ર $\Delta_r G^\Theta = -nFE^\Theta$ નો ઉપયોગ કરતા,જ્યાં $F = 96487 \ C \ mol^{-1}$:
$\Delta_r G^\Theta = -2 \times 96487 \ C \ mol^{-1} \times 1.104 \ V$
$= -213043.296 \ J \ mol^{-1}$
$= -213.04 \ kJ \ mol^{-1}$

(N/A) જો પ્રમાણિત કોષ પોટેન્શિયલ $E^{\circ}_{cell}$ ધન હોય,તો પ્રતિક્રિયા શક્ય છે.
$E^{\circ}_{cell} = E^{\circ}_{cathode} - E^{\circ}_{anode}$.
$(i)$ $2Fe^{3+} + 2I^- \rightarrow 2Fe^{2+} + I_2$: $E^{\circ}_{cell} = 0.77V - 0.54V = +0.23V$ (શક્ય છે).
$(ii)$ $2Ag^+ + Cu \rightarrow 2Ag + Cu^{2+}$: $E^{\circ}_{cell} = 0.80V - 0.34V = +0.46V$ (શક્ય છે).
$(iii)$ $2Fe^{3+} + 2Br^- \rightarrow 2Fe^{2+} + Br_2$: $E^{\circ}_{cell} = 0.77V - 1.09V = -0.32V$ (શક્ય નથી).
$(iv)$ $Ag + Fe^{3+} \rightarrow Ag^+ + Fe^{2+}$: $E^{\circ}_{cell} = 0.77V - 0.80V = -0.03V$ (શક્ય નથી).
$(v)$ $Br_2 + 2Fe^{2+} \rightarrow 2Br^- + 2Fe^{3+}$: $E^{\circ}_{cell} = 1.09V - 0.77V = +0.32V$ (શક્ય છે).

(N/A) ઇલેક્ટ્રોકેમિસ્ટ્રી એ સ્વયંભૂ રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન મુક્ત થતી ઊર્જામાંથી વીજળીના ઉત્પાદન અને બિન-સ્વયંભૂ રાસાયણિક રૂપાંતરણો લાવવા માટે વિદ્યુત ઊર્જાના ઉપયોગનો અભ્યાસ છે.
ઉપયોગો: ઇલેક્ટ્રોકેમિસ્ટ્રીનો સૈદ્ધાંતિક અને વ્યવહારુ ઉપયોગ નીચે મુજબ છે:
$(i)$ ઘણી ધાતુઓ,સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ,ક્લોરિન,ફ્લોરિન અને અન્ય ઘણા રસાયણો ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પદ્ધતિઓ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે.
$(ii)$ બેટરી અને ફ્યુઅલ સેલ રાસાયણિક ઊર્જાને વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે અને તેનો ઉપયોગ વિવિધ સાધનો અને ઉપકરણોમાં મોટા પાયે થાય છે. ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ રીતે કરવામાં આવતી પ્રક્રિયાઓ વધુ ઊર્જા-કાર્યક્ષમ અને ઓછી પ્રદૂષિત હોય છે.
$(iii)$ તેથી,પર્યાવરણને અનુકૂળ નવી તકનીકો બનાવવા માટે ઇલેક્ટ્રોકેમિસ્ટ્રીનો અભ્યાસ મહત્વપૂર્ણ છે.
$(iv)$ કોષો દ્વારા મગજ સુધી અને મગજથી કોષો સુધી સંવેદનાત્મક સંકેતોનું પ્રસારણ અને કોષો વચ્ચેનો સંવાદ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ મૂળ ધરાવે છે.
તેથી,ઇલેક્ટ્રોકેમિસ્ટ્રી એ ખૂબ જ વિશાળ અને આંતરશાખાકીય વિષય છે.

(N/A) વિદ્યુતરસાયણવિજ્ઞાન એ સ્વયંભૂ રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન મુક્ત થતી ઊર્જામાંથી વીજળીના ઉત્પાદન અને બિન-સ્વયંભૂ રાસાયણિક પરિવર્તનો લાવવા માટે વિદ્યુત ઊર્જાના ઉપયોગનો અભ્યાસ છે.
ઉપયોગો: વિદ્યુતરસાયણવિજ્ઞાનનો સૈદ્ધાંતિક અને વ્યવહારુ ઉપયોગ નીચે મુજબ છે:
$(i)$ ઘણી ધાતુઓ,સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ,ક્લોરિન,ફ્લોરિન અને અન્ય ઘણા રસાયણો વિદ્યુતરાસાયણિક પદ્ધતિઓ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે.
$(ii)$ બેટરી અને ફ્યુઅલ સેલ રાસાયણિક ઊર્જાને વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે અને તેનો ઉપયોગ વિવિધ સાધનો અને ઉપકરણોમાં મોટા પાયે થાય છે. વિદ્યુતરાસાયણિક રીતે કરવામાં આવતી પ્રક્રિયાઓ વધુ ઊર્જા-કાર્યક્ષમ અને ઓછી પ્રદૂષિત હોય છે.
$(iii)$ તેથી,પર્યાવરણને અનુકૂળ નવી તકનીકો બનાવવા માટે વિદ્યુતરસાયણવિજ્ઞાનનો અભ્યાસ મહત્વપૂર્ણ છે.
$(iv)$ કોષો દ્વારા મગજ સુધી સંવેદનાત્મક સંકેતોનું પ્રસારણ અને તેનાથી ઉલટું,તેમજ કોષો વચ્ચેનો સંવાદ વિદ્યુતરાસાયણિક મૂળ ધરાવે છે તેમ જાણીતું છે.
તેથી,વિદ્યુતરસાયણવિજ્ઞાન એ ખૂબ જ વિશાળ અને આંતરશાખાકીય વિષય છે.

(A) બેટરી અને ફ્યુઅલ સેલ એ વિદ્યુત-રાસાયણિક કોષોના પ્રકાર છે જે ગેલ્વેનિક કોષ તરીકે કાર્ય કરે છે.
આ ઉપકરણોમાં સ્વયંભૂ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે,જેના પરિણામે બાહ્ય પરિપથમાં ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ વહે છે.
તેથી,તેઓ રાસાયણિક ઉર્જાનું સીધું વિદ્યુત ઉર્જામાં રૂપાંતર કરે છે.

(N/A) ડેનિયલ કોષ એ એક પ્રકારનો વિદ્યુત-રાસાયણિક કોષ (ખાસ કરીને ગેલ્વેનિક અથવા વોલ્ટેઇક કોષ) છે જે રાસાયણિક ઉર્જાનું વિદ્યુત ઉર્જામાં રૂપાંતર કરે છે.
આકૃતિ: ડેનિયલ કોષની આપેલી આકૃતિ જુઓ,જેમાં ઝિંક ક્ષારના દ્રાવણમાં ઝિંક ઇલેક્ટ્રોડ અને કોપર ક્ષારના દ્રાવણમાં કોપર ઇલેક્ટ્રોડ હોય છે,જે ક્ષાર સેતુ (salt bridge) દ્વારા જોડાયેલા હોય છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા: ડેનિયલ કોષ નીચેની સ્વયંભૂ રેડોક્ષ પ્રક્રિયા પર કાર્ય કરે છે:
$Zn_{(s)} + Cu_{(aq)}^{2+} \longrightarrow Zn_{(aq)}^{2+} + Cu_{(s)}$
કોષ પોટેન્શિયલ: જ્યારે $Zn^{2+}$ અને $Cu^{2+}$ આયનોની સાંદ્રતા એકમ $(1 \ mol \ dm^{-3})$ હોય,ત્યારે પ્રમાણિત કોષ પોટેન્શિયલ $1.1 \ V$ હોય છે.
કોષનો પ્રકાર: તે ગેલ્વેનિક અથવા વોલ્ટેઇક કોષ છે.

(N/A) ડેનિયલ કોષમાં,ઝિંક સળિયાને $ZnSO_4$ ના દ્રાવણમાં અને કોપર સળિયાને $CuSO_4$ ના દ્રાવણમાં ડુબાડવામાં આવે છે.
ધાતુ અને તેના ક્ષારના દ્રાવણના આંતરપૃષ્ઠ પર,સમાન સ્પીસીઝના રિડક્શન અને ઓક્સિડેશન પામેલા બંને સ્વરૂપો હાજર હોય છે. રેડોક્ષ યુગ્મ (redox couple) એટલે ઓક્સિડેશન અથવા રિડક્શન અર્ધ-પ્રક્રિયામાં ભાગ લેતા પદાર્થના ઓક્સિડેશન અને રિડક્શન પામેલા સ્વરૂપો.
આને ઓક્સિડેશન પામેલા સ્વરૂપને રિડક્શન પામેલા સ્વરૂપથી ઉભી રેખા અથવા સ્લેશ દ્વારા અલગ કરીને દર્શાવવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે,બે રેડોક્ષ યુગ્મ $Zn^{2+}/Zn$ અને $Cu^{2+}/Cu$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે.
બંને દ્રાવણોને ક્ષાર સેતુ (salt bridge) દ્વારા જોડવામાં આવે છે,જે અગર-અગર જેલીમાં $KCl$ અથવા $NH_4NO_3$ જેવા વિદ્યુતવિભાજ્ય ધરાવતી $U$-આકારની નળી છે.
જ્યારે ઝિંક અને કોપરના સળિયાને ધાતુના તાર દ્વારા જોડવામાં આવે છે,ત્યારે નીચે મુજબના અવલોકનો જોવા મળે છે:
$(i)$ ઇલેક્ટ્રોન બાહ્ય ધાતુના તાર દ્વારા $Zn$ સળિયાથી $Cu$ સળિયા તરફ વહે છે.
$(ii)$ ક્ષાર સેતુ દ્વારા આયનોના સ્થળાંતરથી પરિપથ પૂર્ણ થાય છે,જે વિદ્યુતીય તટસ્થતા જાળવી રાખે છે.
દરેક ઇલેક્ટ્રોડ સાથે સંકળાયેલા પોટેન્શિયલને ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ કહેવાય છે. જ્યારે દરેક સ્પીસીઝની સાંદ્રતા $1 \ M$ હોય અને તાપમાન $298 \ K$ હોય,ત્યારે તેને પ્રમાણિત ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ $(E^{\ominus})$ કહેવામાં આવે છે.
પરંપરાગત રીતે,હાઇડ્રોજન ઇલેક્ટ્રોડનો પ્રમાણિત ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ $0.0 \ V$ છે. ઋણ $E^{\ominus}$ મૂલ્ય સૂચવે છે કે રેડોક્ષ યુગ્મ $H^{+}/H_2$ યુગ્મ કરતા વધુ પ્રબળ રિડક્શનકર્તા છે.

(A) આપેલ રેડોક્ષ પ્રક્રિયા: $Zn_{(s)} + 2Ag_{(aq)}^{+} \to Zn_{(aq)}^{2+} + 2Ag_{(s)}$
ગેલ્વેનિક કોષનું નિરૂપણ: $Zn_{(s)} | Zn_{(aq)}^{2+} || Ag_{(aq)}^{+} | Ag_{(s)}$
$(i)$ $Zn$ ઇલેક્ટ્રોડ એનોડ તરીકે વર્તે છે જ્યાં ઓક્સિડેશન થાય છે $(Zn \to Zn^{2+} + 2e^-)$,તેથી તે ઋણ ભારિત ઇલેક્ટ્રોડ છે.
$(ii)$ બાહ્ય પરિપથમાં,ઇલેક્ટ્રોન વિદ્યુતપ્રવાહના વાહકો છે ($Zn$ થી $Ag$ તરફ વહે છે),જ્યારે આંતરિક પરિપથમાં (ઇલેક્ટ્રોલાઇટ),આયનો વિદ્યુતપ્રવાહના વાહકો છે.
$(iii)$ વ્યક્તિગત પ્રક્રિયાઓ:
એનોડ (ઓક્સિડેશન): $Zn_{(s)} \to Zn_{(aq)}^{2+} + 2e^-$
કેથોડ (રિડક્શન): $2Ag_{(aq)}^{+} + 2e^- \to 2Ag_{(s)}$

(B) જ્યારે $Cu$ સળિયાને $AgNO_3$ ના દ્રાવણમાં મૂકવામાં આવે છે,ત્યારે $Cu$ રિડક્શનકર્તા તરીકે અને $Ag^{+}$ આયનો ઓક્સિડેશનકર્તા તરીકે વર્તે છે.
$Cu$ એ $2$ ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવીને $Cu^{2+}$ આયનો બનાવે છે,જે ઓક્સિડેશન છે.
$Ag^{+}$ આયનો દરેક $1$ ઇલેક્ટ્રોન મેળવીને $Ag$ ધાતુ બનાવે છે,જે રિડક્શન છે.
સંતુલિત રેડોક્ષ પ્રક્રિયા છે: $Cu_{(s)} + 2 Ag_{(aq)}^{+} \rightarrow Cu_{(aq)}^{2+} + 2 Ag_{(s)}$.

(B) ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ કોષમાં,બે અર્ધ-કોષના દ્રાવણો વચ્ચે આયનોના સ્થળાંતરને મંજૂરી આપીને વિદ્યુતીય તટસ્થતા જાળવવા માટે ક્ષાર સેતુનો ઉપયોગ થાય છે.

(A) ક્ષાર સેતુમાં સામાન્ય રીતે $KCl$,$KNO_3$ અથવા $NH_4NO_3$ જેવા નિષ્ક્રિય વિદ્યુતવિભાજ્ય ધરાવતું જેલ જેવું દ્રાવણ ભરવામાં આવે છે. આ વિદ્યુતવિભાજ્યો પસંદ કરવામાં આવે છે કારણ કે ધન આયન અને ઋણ આયનની આયનીય ગતિશીલતા લગભગ સમાન હોય છે.

(A) $Daniell$ કોષમાં,ઓક્સિડેશન અર્ધ-પ્રક્રિયા ઝિંક ઇલેક્ટ્રોડ પર થાય છે,જે એનોડ તરીકે કાર્ય કરે છે: $Zn(s) \rightarrow Zn^{2+}(aq) + 2e^-$.
રિડક્શન અર્ધ-પ્રક્રિયા કોપર ઇલેક્ટ્રોડ પર થાય છે,જે કેથોડ તરીકે કાર્ય કરે છે: $Cu^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Cu(s)$.
તેથી,$Zn$ એનોડ તરીકે અને $Cu$ કેથોડ તરીકે કાર્ય કરે છે.

(D) ડેનિયલ કોષમાં ક્ષાર સેતુના કાર્યો નીચે મુજબ છે:
$(i)$ તે બે અર્ધ-કોષોને જોડે છે,જેનાથી વિદ્યુત પરિપથ પૂર્ણ થાય છે.
$(ii)$ તે આયનોના સ્થળાંતર દ્વારા બંને અર્ધ-કોષોના દ્રાવણમાં વિદ્યુતીય તટસ્થતા જાળવી રાખે છે.
$(iii)$ તે લિક્વિડ જંકશન પોટેન્શિયલને ઘટાડે છે અથવા દૂર કરે છે.

(N/A) પરિસ્થિતિ-$I$: (પરિસ્થિતિ જેમાં ગેલ્વેનિક કોષમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ વહેવાનું ચાલુ રહે છે અથવા $E_{\text{ext}} < 1.1 \ V$): આકૃતિ-$(a)$ મુજબ,જો ગેલ્વેનિક કોષમાં વિરુદ્ધ બાહ્ય પોટેન્શિયલ લાગુ કરવામાં આવે અને તેને ધીમે ધીમે વધારવામાં આવે,તો આપણે જોઈએ છીએ કે જ્યાં સુધી વિરોધી વોલ્ટેજ $1.1 \ V$ ના મૂલ્ય સુધી ન પહોંચે ત્યાં સુધી પ્રક્રિયા ચાલુ રહે છે. રેડોક્ષ પ્રક્રિયા પુરોગામી દિશામાં ચાલુ રહે છે અને પ્રક્રિયા અટકતી નથી.
$(b)$ પરિસ્થિતિ-$II$: (પરિસ્થિતિ જેમાં ગેલ્વેનિક કોષ અટકી જાય છે અથવા $E_{\text{ext}} = 1.1 \ V$): આકૃતિ-$(b)$ મુજબ,જ્યારે બાહ્ય પોટેન્શિયલ $1.1 \ V$ સુધી પહોંચે છે,ત્યારે પ્રક્રિયા સંપૂર્ણપણે અટકી જાય છે અને કોષમાંથી કોઈ વિદ્યુતપ્રવાહ વહેતો નથી. બાહ્ય પોટેન્શિયલમાં કોઈપણ વધુ વધારો પ્રક્રિયાને વિરુદ્ધ દિશામાં શરૂ કરે છે (વિદ્યુતવિભાજન કોષ).
$(c)$ પરિસ્થિતિ-$III$: (પરિસ્થિતિ જેમાં કોષ વિદ્યુતવિભાજન કોષ તરીકે કાર્ય કરે છે અથવા $E_{\text{ext}} > 1.1 \ V$): જો બાહ્ય પોટેન્શિયલ $1.1 \ V$ થી વધારવામાં આવે,તો પ્રક્રિયા પ્રતિગામી દિશામાં આગળ વધે છે અને કોષ વિદ્યુતવિભાજન કોષ તરીકે કાર્ય કરે છે. ઇલેક્ટ્રોન કોપર ઇલેક્ટ્રોડથી ઝિંક ઇલેક્ટ્રોડ તરફ વહે છે અને વિદ્યુતપ્રવાહ ઝિંક ઇલેક્ટ્રોડથી કોપર ઇલેક્ટ્રોડ તરફ વહે છે.

(N/A) ડેનિયલ કોષમાં થતી રેડોક્ષ પ્રક્રિયામાં ઝિંકનું ઓક્સિડેશન અને કોપર આયનોનું રિડક્શન થાય છે:
$Zn_{(s)} \rightarrow Zn^{2+}_{(aq)} + 2e^-$ (ઓક્સિડેશન અર્ધ-પ્રક્રિયા)
$Cu^{2+}_{(aq)} + 2e^- \rightarrow Cu_{(s)}$ (રિડક્શન અર્ધ-પ્રક્રિયા)
કુલ રેડોક્ષ પ્રક્રિયા:
$Zn_{(s)} + Cu^{2+}_{(aq)} \rightarrow Zn^{2+}_{(aq)} + Cu_{(s)}$

(A) ડેનિયલ કોષમાં,$Zn$ અને $Cu^{2+}$ આયનો વચ્ચે સ્વયંભૂ રેડોક્ષ પ્રક્રિયા થાય છે.
આ રાસાયણિક પ્રક્રિયા ઉર્જા મુક્ત કરે છે,જેનું વિદ્યુત ઉર્જામાં રૂપાંતર થાય છે.
તેથી,ઉર્જાનું રૂપાંતરણ રાસાયણિક ઉર્જામાંથી વિદ્યુત ઉર્જામાં થાય છે.

(N/A) ડેનિયલ કોષમાં,પ્રમાણિત કોષ પોટેન્શિયલ $1.1 \ V$ છે.
જ્યારે $E_{ext} < 1.1 \ V$ જેટલો બાહ્ય પોટેન્શિયલ લાગુ કરવામાં આવે છે,ત્યારે કોષ ગેલ્વેનિક કોષ તરીકે કાર્ય કરવાનું ચાલુ રાખે છે.
$(1)$ $Zn$ ઇલેક્ટ્રોડ એનોડ (ઋણ ધ્રુવ) તરીકે અને $Cu$ ઇલેક્ટ્રોડ કેથોડ (ધન ધ્રુવ) તરીકે કાર્ય કરે છે.
$(2)$ ઇલેક્ટ્રોન બાહ્ય પરિપથ દ્વારા $Zn$ એનોડથી $Cu$ કેથોડ તરફ વહે છે,જ્યારે પરંપરાગત પ્રવાહ $Cu$ કેથોડથી $Zn$ એનોડ તરફ વહે છે.

(N/A) જ્યારે ડેનિયલ કોષને $E_{ext} < 1.1 \ V$ જેટલો બાહ્ય પોટેન્શિયલ આપવામાં આવે છે,ત્યારે કોષ ગેલ્વેનિક કોષ તરીકે કાર્ય કરવાનું ચાલુ રાખે છે.
$(1)$ પ્રક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
એનોડ પ્રક્રિયા: $Zn(s) \rightarrow Zn^{2+}(aq) + 2e^-$
કેથોડ પ્રક્રિયા: $Cu^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Cu(s)$
રેડોક્ષ પ્રક્રિયા: $Zn(s) + Cu^{2+}(aq) \rightarrow Zn^{2+}(aq) + Cu(s)$
$(2)$ $Zn$ એ એનોડ હોવાથી,$Zn$ ધાતુ $Zn^{2+}$ આયનો તરીકે દ્રાવણમાં ઓગળે છે.

(N/A) ડેનિયલ કોષનો પ્રમાણિત પોટેન્શિયલ $1.1 \ V$ છે.
$(1)$ જ્યારે $E_{ext} < 1.1 \ V$ જેટલો બાહ્ય પોટેન્શિયલ લાગુ કરવામાં આવે છે,ત્યારે કોષ ગેલ્વેનિક કોષ તરીકે કાર્ય કરવાનું ચાલુ રાખે છે અને કોષ પોટેન્શિયલ $E_{cell} = 1.1 \ V - E_{ext}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
$(2)$ કારણ કે કોષ હજુ પણ રાસાયણિક પ્રક્રિયામાંથી વિદ્યુત ઉર્જા ઉત્પન્ન કરી રહ્યો છે,તેથી તે ગેલ્વેનિક (અથવા વોલ્ટેઇક) કોષ તરીકે કાર્ય કરે છે.

(C) ગેલ્વેનિક કોષ રાસાયણિક ઉર્જાનું વિદ્યુત ઉર્જામાં રૂપાંતર કરે છે.
જ્યારે ગેલ્વેનિક કોષ પર બાહ્ય વિરોધી પોટેન્શિયલ $(E_{ext})$ લાગુ કરવામાં આવે છે,ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રવાહનો પ્રવાહ પ્રભાવિત થાય છે.
$1$. જો $E_{ext} < E_{cell}$ હોય,તો ઇલેક્ટ્રોન એનોડથી કેથોડ તરફ વહે છે અને કોષ ગેલ્વેનિક કોષ તરીકે કાર્ય કરવાનું ચાલુ રાખે છે.
$2$. જો $E_{ext} = E_{cell}$ હોય,તો પ્રતિક્રિયા અટકી જાય છે અને કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી.
$3$. જો $E_{ext} > E_{cell}$ હોય,તો પ્રવાહની દિશા ઉલટાઈ જાય છે અને બાહ્ય સ્ત્રોત પ્રતિક્રિયાને વિરુદ્ધ દિશામાં થવા માટે દબાણ કરે છે. આ સ્થિતિમાં,ઉપકરણ ઇલેક્ટ્રોલિટીક કોષ તરીકે કાર્ય કરે છે.

(F, T, T, F) $(1)$ ખોટું $(F)$: ગેલ્વેનિક કોષો રાસાયણિક ઉર્જાનું વિદ્યુત ઉર્જામાં રૂપાંતર કરે છે,જ્યારે વિદ્યુતવિભાજ્ય કોષો વિદ્યુત ઉર્જાનું રાસાયણિક ઉર્જામાં રૂપાંતર કરે છે.
$(2)$ સાચું $(T)$: વિદ્યુતવિભાજ્ય કોષમાં,ગેલ્વેનિક કોષની તુલનામાં ધ્રુવીયતા ઉલટાવવામાં આવે છે; ધન ટર્મિનલ સાથે જોડાયેલ ઇલેક્ટ્રોડ એનોડ છે,અને ઋણ ટર્મિનલ સાથે જોડાયેલ ઇલેક્ટ્રોડ કેથોડ છે.
$(3)$ સાચું $(T)$: ગેલ્વેનિક કોષમાં,ઇલેક્ટ્રોન એનોડથી કેથોડ તરફ વહે છે,જ્યારે વિદ્યુતવિભાજ્ય કોષમાં,બાહ્ય પાવર સ્ત્રોત ઇલેક્ટ્રોનને વિરુદ્ધ દિશામાં વહેવા માટે મજબૂર કરે છે.
$(4)$ ખોટું $(F)$: ડેનિયલ કોષનો પ્રમાણિત પોટેન્શિયલ $1.1 \ V$ છે. જો $2.0 \ V$ (જે $1.1 \ V$ કરતા વધારે છે) નો બાહ્ય વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે,તો કોષની પ્રતિક્રિયા ઉલટાઈ જાય છે અને કોષ વિદ્યુતવિભાજ્ય કોષ તરીકે કાર્ય કરે છે.