Electrochemical cells Questions in Hindi

(A) गैल्वेनिक सेल में,एनोड वह इलेक्ट्रोड है जहाँ ऑक्सीकरण होता है।
परंपरा के अनुसार,एनोड को ऋणात्मक आवेश दिया जाता है क्योंकि ऑक्सीकरण प्रक्रिया के दौरान इस इलेक्ट्रोड पर इलेक्ट्रॉन मुक्त होते हैं।

(B) $Pb^{2+}|Pb$ का मानक अपचयन विभव $E^{\circ} = -0.126 \ V$ है।
$Fe^{2+}|Fe$ का मानक अपचयन विभव $E^{\circ} = -0.44 \ V$ है।
चूंकि $Pb^{2+}|Pb$ का अपचयन विभव $Fe^{2+}|Fe$ से अधिक है,इसलिए $Pb^{2+}$ आयनों का $Pb$ धातु में अपचयन होगा और $Fe$ धातु का $Fe^{2+}$ आयनों में ऑक्सीकरण होगा।
स्वतः प्रवर्तित अभिक्रिया: $Fe(s) + Pb^{2+}(aq) \rightarrow Fe^{2+}(aq) + Pb(s)$।
अतः,विलयन में पाउडर के रूप में $Pb$ और $Fe$ मिलाने पर अधिक $Pb$ और $Fe^{2+}$ आयन बनेंगे।

(B) एक धातु अपने लवण के विलयन से दूसरी धातु को विस्थापित कर सकती है यदि वह अधिक सक्रिय हो (अर्थात,उसका मानक अपचयन विभव अधिक ऋणात्मक हो)।
विद्युत-रासायनिक श्रेणी के अनुसार,$Fe$,$Cu$ से अधिक सक्रिय है।
इसलिए,$Fe$,$CuSO_4$ के विलयन से $Cu$ को विस्थापित कर सकता है।
अभिक्रिया: $Fe(s) + CuSO_4(aq) \to FeSO_4(aq) + Cu(s)$ या $Fe + Cu^{2+} \to Fe^{2+} + Cu$.

(D) दिए गए विद्युत रासायनिक सेल निरूपण में,बाईं ओर एनोड और दाईं ओर कैथोड को दर्शाता है।
एनोड पर ऑक्सीकरण होता है: $H_{2(g)} \rightarrow 2H^{+} + 2e^-$.
कैथोड पर अपचयन होता है: $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu_{(s)}$.
अतः,$H_2$ एनोड के रूप में और $Cu$ कैथोड के रूप में कार्य करता है।

(B) $Zn$ का मानक इलेक्ट्रोड विभव $-0.76 \ V$ है और $Fe$ का $-0.44 \ V$ है।
चूंकि $Zn$ का अपचयन विभव $Fe$ से कम है,इसलिए $Zn$ एनोड के रूप में कार्य करता है और ऑक्सीकरण से गुजरता है $(Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-)$,जबकि $Fe$ कैथोड के रूप में कार्य करता है।
गैल्वनीकरण में,$Fe$ पर $Zn$ की परत चढ़ाई जाती है। चूंकि $Zn$ अधिक सक्रिय है (कम अपचयन विभव),यह एक बलिदानी एनोड के रूप में कार्य करता है और $Fe$ के बजाय ऑक्सीकृत हो जाता है,जिससे लोहे को जंग लगने से बचाया जाता है।

(C) सही उत्तर $(C)$ है। $Fuel \ cell$ (ईंधन सेल) एक विद्युत-रासायनिक उपकरण है जो ईंधन (जैसे $H_2$) और ऑक्सीडेंट (जैसे $O_2$) की रासायनिक ऊर्जा को रेडॉक्स अभिक्रिया के माध्यम से सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है।

(D) किसी धातु द्वारा उसके लवण के विलयन से दूसरी धातु का विस्थापन विद्युत रासायनिक श्रेणी में उनके स्थान पर निर्भर करता है। जिस धातु का मानक अपचयन विभव अधिक ऋणात्मक होता है,वह अधिक धनात्मक अपचयन विभव वाली धातु को विस्थापित कर सकती है। चूंकि $Ag^+$ और $Hg^{2+}$ के मानक अपचयन विभव $Fe^{2+}$ से अधिक हैं,इसलिए $Fe$ अपने संबंधित लवण विलयनों से $Ag$ और $Hg$ दोनों को विस्थापित कर सकता है। $Zn$ का अपचयन विभव $Fe$ से अधिक ऋणात्मक है,इसलिए $Fe$,$Zn$ को विस्थापित नहीं कर सकता है।

(B) $M|M^{+}||X^{-}|X$ सेल के लिए सेल अभिक्रिया इस प्रकार है:
एनोड (ऑक्सीकरण): $M \to M^{+} + e^{-}$,${E^{o}}_{ox} = -0.44 \ V$
कैथोड (अपचयन): $X + e^{-} \to X^{-}$,${E^{o}}_{red} = 0.33 \ V$
सेल अभिक्रिया: $M + X \to M^{+} + X^{-}$
${E^{o}}_{cell} = {E^{o}}_{cathode} - {E^{o}}_{anode} = 0.33 \ V - 0.44 \ V = -0.11 \ V$
चूंकि ${E^{o}}_{cell}$ ऋणात्मक है,इसलिए अग्र अभिक्रिया स्वतःप्रवर्तित नहीं है।
अतः,विपरीत अभिक्रिया,$M^{+} + X^{-} \to M + X$,स्वतःप्रवर्तित है।

(D) विस्थापन अभिक्रिया इसलिए होती है क्योंकि $Zn$ का मानक अपचयन विभव $Cu$ की तुलना में अधिक ऋणात्मक होता है।
विद्युत-रासायनिक श्रेणी के अनुसार,अधिक ऋणात्मक अपचयन विभव वाली धातुएं प्रबल अपचायक के रूप में कार्य करती हैं।
चूंकि $Zn$ विद्युत-रासायनिक श्रेणी में $Cu$ से ऊपर स्थित है,इसलिए यह उसके लवण विलयन से $Cu^{2+}$ आयनों को विस्थापित कर सकता है: $Zn(s) + Cu^{2+}(aq) \rightarrow Zn^{2+}(aq) + Cu(s)$.

(A) सांद्रता सेल का $E.M.F.$ $E_{cell} = \frac{0.0591}{n} \log \frac{[H^+]_{cathode}}{[H^+]_{anode}}$ द्वारा दिया जाता है।
चूंकि $HCl$ एक प्रबल अम्ल है,यह पूरी तरह से वियोजित हो जाता है,जबकि $CH_3COOH$ एक दुर्बल अम्ल है और आंशिक रूप से वियोजित होता है।
इसलिए,दोनों कक्षों में $H^+$ आयनों की सांद्रता अलग-अलग होती है,जिससे $pH$ मान भिन्न होते हैं।
परिणामस्वरूप,सेल का $E.M.F.$ शून्य नहीं होता है।

(D) साल्ट ब्रिज दो समाधानों को जोड़ता है और सर्किट को पूरा करता है।
जब साल्ट ब्रिज को हटा दिया जाता है,तो विद्युत सर्किट टूट जाता है।
परिणामस्वरूप,इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह रुक जाता है और वोल्टेज शून्य हो जाता है।

(B) विद्युत-रासायनिक श्रेणी तत्वों की उनके मानक इलेक्ट्रोड अपचयन विभव के क्रम में व्यवस्थित सूची है।
इसका उपयोग धातुओं की सापेक्ष सक्रियता,ऑक्सीकरण और अपचयन एजेंटों की सापेक्ष शक्ति की तुलना करने और रेडॉक्स अभिक्रियाओं की व्यवहार्यता की भविष्यवाणी करने के लिए किया जाता है।
इसलिए,यह कथन कि यह धातुओं की सापेक्ष सक्रियता की तुलना नहीं करता है,गलत है।
अतः,सही विकल्प $(B)$ है।

(D) ईंधन सेल विद्युत रासायनिक उपकरण हैं जो ईंधन की रासायनिक ऊर्जा को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं।
थर्मल पावर प्लांट की तुलना में ये अधिक कुशल होते हैं।
ये पर्यावरण के अनुकूल हैं क्योंकि ये प्रदूषक उत्पन्न नहीं करते हैं।
ये तब तक लगातार काम करते हैं जब तक अभिकारकों (जैसे $H_2$ और $O_2$) की आपूर्ति बनी रहती है।
इसलिए,दिए गए सभी कथन सही हैं।

(A) किसी धातु द्वारा दूसरी धातु को उसके लवण के विलयन से विस्थापित करने की क्षमता विद्युत रासायनिक श्रेणी में उसके स्थान पर निर्भर करती है।
यदि कोई धातु विद्युत रासायनिक श्रेणी में दूसरी धातु से ऊपर स्थित है,तो वह उसे विस्थापित कर सकती है।
$Cu$ का मानक अपचयन विभव $+0.34 \ V$ है।
$Fe$ का मानक अपचयन विभव $-0.44 \ V$ है।
चूंकि $Fe$,विद्युत रासायनिक श्रेणी में $Cu$ से ऊपर स्थित है,इसलिए $Cu$ अपने विलयन से $Fe$ को विस्थापित नहीं कर सकता है।

(B) सेल अभिक्रिया $M + X \to M^{+} + X^{-}$ है।
इस सेल के लिए,एनोड अभिक्रिया $M \to M^{+} + e^{-}$ $(E^{\circ}_{ox} = -0.44 \; V)$ और कैथोड अभिक्रिया $X + e^{-} \to X^{-}$ $(E^{\circ}_{red} = 0.33 \; V)$ है।
$E^{\circ}_{cell} = E^{\circ}_{red} + E^{\circ}_{ox} = 0.33 \; V - 0.44 \; V = -0.11 \; V$.
चूंकि $E^{\circ}_{cell}$ ऋणात्मक है,अग्र अभिक्रिया स्वतः प्रवर्तित नहीं है।
इसके विपरीत,विपरीत अभिक्रिया $M^{+} + X^{-} \to M + X$ के लिए $E^{\circ}_{cell} = +0.11 \; V$ है,जो धनात्मक है,अतः यह स्वतः प्रवर्तित है।

(A) लेड-एसिड स्टोरेज सेल की चार्जिंग प्रक्रिया के दौरान,विद्युत ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।
जैसे-जैसे चार्जिंग आगे बढ़ती है,सल्फ्यूरिक एसिड $(H_2SO_4)$ की सांद्रता बढ़ती है,और इलेक्ट्रोड पर मौजूद लेड सल्फेट $(PbSO_4)$ वापस लेड $(Pb)$ और लेड डाइऑक्साइड $(PbO_2)$ में परिवर्तित हो जाता है।
परिणामस्वरूप,सेल का इलेक्ट्रोमोटिव फोर्स $(EMF)$ या वोल्टेज बढ़ जाता है।

(C) दी गई सेल अभिक्रिया: $1/2 H_{2(g)} + AgCl_{(s)} \to H^{+}_{(aq)} + Cl^{-}_{(aq)} + Ag_{(s)}$ है।
इस अभिक्रिया में,एनोड पर $H_2$ का ऑक्सीकरण $H^+$ में होता है और कैथोड पर $AgCl$ का अपचयन $Ag$ में होता है।
एनोड अभिक्रिया: $1/2 H_{2(g)} \to H^{+}_{(aq)} + e^{-}$,जो मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड $(Pt | H_{2(g)}, HCl_{(soln)})$ को दर्शाता है।
कैथोड अभिक्रिया: $AgCl_{(s)} + e^{-} \to Ag_{(s)} + Cl^{-}_{(aq)}$,जो सिल्वर-सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड $(AgCl_{(s)} | Ag)$ को दर्शाता है।
अतः,सेल का निरूपण $Pt | H_{2(g)}, HCl_{(soln)} || AgCl_{(s)} | Ag$ है।

(A) विद्युत रासायनिक श्रेणी में तत्वों को उनके मानक अपचयन विभव के क्रम में सूचीबद्ध किया जाता है।
जिन धातुओं का अपचयन विभव ऋणात्मक होता है (श्रेणी में $H_2$ से ऊपर),वे पानी या अम्ल से हाइड्रोजन को विस्थापित कर सकती हैं।
जिन धातुओं का अपचयन विभव धनात्मक होता है (श्रेणी में $H_2$ से नीचे),वे हाइड्रोजन को विस्थापित नहीं कर सकती हैं।
$Hg$ (पारा) का मानक अपचयन विभव धनात्मक $(E^0 = +0.85 \ V)$ होता है,जो हाइड्रोजन $(E^0 = 0.00 \ V)$ से अधिक है।
इसलिए,$Hg$,$H^+$ आयनों को $H_2$ गैस में अपचयित नहीं कर सकता है।
अतः,सही विकल्प $(A)$ है.

(A) कैलोमल का सही सूत्र $Hg_2Cl_2$ है।
कैलोमल को मरक्यूरस क्लोराइड या मरकरी $(I)$ क्लोराइड के रूप में जाना जाता है।
इसका उपयोग कैलोमल इलेक्ट्रोड में किया जाता है,जो एक धातु-अल्प विलेय लवण इलेक्ट्रोड है।
यह एक द्वितीयक संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में कार्य करता है।

(B) $CuSO_4$ के विलयन को पात्र में तभी सुरक्षित रखा जा सकता है यदि पात्र की धातु $Cu$ से कम सक्रिय हो।
विद्युत रासायनिक श्रेणी के अनुसार,धातुओं की सक्रियता का क्रम $Zn > Fe > Al > Cu > Ag$ है।
चूंकि $Ag$,$Cu$ से कम सक्रिय है,इसलिए यह $CuSO_4$ के विलयन से $Cu$ को विस्थापित नहीं कर सकती है।
अतः,$CuSO_4$ के विलयन को $Ag$ के पात्र में सुरक्षित रखा जा सकता है।

(A) विद्युत रासायनिक श्रेणी (electrochemical series) के अनुसार,एक धातु दूसरी धातु को उसके लवण के विलयन से विस्थापित कर सकती है यदि वह अधिक सक्रिय हो (अर्थात,जिसका मानक अपचयन विभव अधिक ऋणात्मक हो)।
मानक अपचयन विभव $(E^\circ)$ इस प्रकार हैं: $Zn^{2+}/Zn = -0.76 \ V$,$Fe^{2+}/Fe = -0.44 \ V$,$Cu^{2+}/Cu = +0.34 \ V$,और $Ag^+/Ag = +0.80 \ V$।
चूंकि $Cu$ का अपचयन विभव $Ag$ से कम है,इसलिए यह $Ag$ से अधिक सक्रिय है और इसे उसके लवण के विलयन से विस्थापित कर सकता है।
$Cu$,$Zn$ और $Fe$ से कम सक्रिय है,इसलिए यह उन्हें विस्थापित नहीं कर सकता।
अभिक्रिया है: $Cu(s) + 2AgNO_3(aq) \rightarrow Cu(NO_3)_2(aq) + 2Ag(s)$।

(B) $CuSO_4$ के विलयन से कॉपर की प्राप्ति विस्थापन अभिक्रिया पर आधारित है।
विद्युत-रासायनिक श्रेणी के अनुसार,अधिक ऋणात्मक मानक अपचयन विभव वाली धातुएं कम ऋणात्मक (या अधिक धनात्मक) अपचयन विभव वाली धातुओं को उनके लवण विलयन से विस्थापित कर सकती हैं।
चूंकि $Fe$ का मानक अपचयन विभव $(-0.44 \ V)$,$Cu$ $(+0.34 \ V)$ से कम है,इसलिए आयरन कॉपर को उसके विलयन से विस्थापित कर सकता है।
अभिक्रिया: $Fe(s) + CuSO_4(aq) \rightarrow FeSO_4(aq) + Cu(s)$।

(D) धातु और धातु लवण विलयन के बीच अभिक्रिया सक्रियता श्रेणी पर निर्भर करती है। एक धातु किसी अन्य धातु को उसके लवण विलयन से तभी विस्थापित कर सकती है जब वह लवण में मौजूद धातु से अधिक सक्रिय हो।
$Fe$,$Zn$,और $Mg$ सभी $Cu$ से अधिक सक्रिय हैं और $CuSO_4$ विलयन से $Cu$ को विस्थापित कर देंगे।
$Hg$ (पारा) $Cu$ से कम सक्रिय है और विद्युत रासायनिक सक्रियता श्रेणी में $Cu$ के नीचे आता है। इसलिए,$Hg$,$CuSO_4$ विलयन से $Cu$ को विस्थापित नहीं कर सकता है।
$CuSO_4 + Hg \to \text{कोई अभिक्रिया नहीं}$

(C) धातु की $H_2O$ को अपचयित करने की क्षमता उसके मानक अपचयन विभव (standard reduction potential) पर निर्भर करती है। ऋणात्मक अपचयन विभव वाली धातुएं (हाइड्रोजन से अधिक सक्रिय) पानी से हाइड्रोजन को विस्थापित कर सकती हैं।
$E_{Li^{+}/Li}^0 = -3.04 \, V$
$E_{Ca^{2+}/Ca}^0 = -2.87 \, V$
$E_{Fe^{2+}/Fe}^0 = -0.44 \, V$
$E_{Cu^{2+}/Cu}^0 = +0.34 \, V$
चूंकि $Cu$ का अपचयन विभव धनात्मक है और यह विद्युत रासायनिक श्रेणी में हाइड्रोजन के नीचे स्थित है,इसलिए यह पानी से हाइड्रोजन को विस्थापित नहीं कर सकती है। अतः,$Cu + H_2O \to \text{कोई अभिक्रिया नहीं}$।

(B) सही उत्तर $(B)$ है।
जब तांबे $(Cu)$ की एक पट्टी को सिल्वर नाइट्रेट $(AgNO_3)$ के विलयन में डुबोया जाता है,तो एक विस्थापन अभिक्रिया होती है क्योंकि $Cu$,$Ag$ से अधिक सक्रिय है (यह विद्युत रासायनिक श्रेणी में $Ag$ के ऊपर स्थित है)।
$Cu(s) + 2AgNO_3(aq) \to Cu(NO_3)_2(aq) + 2Ag(s)$.
कॉपर$(II)$ नाइट्रेट,$Cu(NO_3)_2$ के निर्माण के कारण विलयन का रंग नीला हो जाता है।

(D) लिथार्ज $(PbO)$ का उपयोग लेड स्टोरेज बैटरी में नहीं किया जाता है। इसके बजाय,लेड डाइऑक्साइड $(PbO_2)$ का उपयोग लेड स्टोरेज बैटरी की पॉजिटिव प्लेट पर सक्रिय सामग्री के रूप में किया जाता है।

(A) गहन गुणधर्म वे होते हैं जो निकाय में उपस्थित पदार्थ की मात्रा पर निर्भर नहीं करते हैं।
$(i)$ मोलर चालकता एक गहन गुणधर्म है क्योंकि इसे पदार्थ के प्रति मोल के लिए परिभाषित किया जाता है।
$(ii)$ विद्युत वाहक बल $(EMF)$ एक गहन गुणधर्म है क्योंकि यह प्रति इकाई आवेश पर विभवांतर को दर्शाता है।
$(iii)$ प्रतिरोध एक मात्रात्मक (extensive) गुणधर्म है क्योंकि यह चालक के आकार और आकृति पर निर्भर करता है।
$(iv)$ ऊष्मा धारिता एक मात्रात्मक गुणधर्म है क्योंकि यह उपस्थित पदार्थ की कुल मात्रा पर निर्भर करती है।
अतः,$(i)$ और $(ii)$ गहन गुणधर्म हैं।

(A) जब विस्थापन अभिक्रिया के कारण विलयन में $Cu^{2+}$ आयन बनते हैं,तो विलयन नीला हो जाता है।
कॉपर,सिल्वर $(Ag)$ से अधिक अभिक्रियाशील है,इसलिए यह इसके लवण विलयन से सिल्वर को विस्थापित कर देता है।
अभिक्रिया: $Cu(s) + 2AgNO_3(aq) \to Cu(NO_3)_2(aq) + 2Ag(s)$.
चूंकि $Cu(NO_3)_2$ नीले रंग का होता है,इसलिए $AgNO_3$ युक्त विलयन नीला हो जाएगा।

(A) $Cu$ धातु वाले विलयन में नीला रंग जलीय विलयन में $Cu^{2+}$ आयनों के निर्माण के कारण होता है।
विद्युत रासायनिक श्रेणी के अनुसार,$Cu$ अपने से नीचे स्थित धातुओं को विस्थापित कर सकता है।
दिए गए विकल्पों में से,$Ag^+$ का अपचयन विभव $Cu^{2+}/Cu$ से अधिक है,जिसका अर्थ है कि $Cu$,$Ag^+$ को $Ag$ में अपचयित कर सकता है और स्वयं $Cu^{2+}$ में ऑक्सीकृत हो जाता है।
अभिक्रिया: $Cu(s) + 2AgNO_3(aq) \rightarrow Cu(NO_3)_2(aq) + 2Ag(s)$।
परिणामी $Cu(NO_3)_2$ विलयन नीले रंग का होता है।
$Zn^{2+}$,$Ba^{2+}$ और $Na^+$ का $Cu$ द्वारा अपचयन नहीं होता है क्योंकि वे $Cu$ से अधिक सक्रिय हैं।

(A) जंतुओं में तंत्रिका संकेत तंत्रिका कोशिका झिल्ली के आर-पार $K^+$ आयनों के संचलन के कारण उत्पन्न विद्युत विभव अंतर के कारण उत्पन्न होते हैं।

(C) विद्युत रासायनिक सेल या विद्युत अपघटन के दौरान,जिस इलेक्ट्रोड पर ऑक्सीकरण होता है उसे एनोड कहा जाता है और जिस इलेक्ट्रोड पर अपचयन होता है उसे कैथोड कहा जाता है। इसलिए,सही क्रम एनोड पर $Oxidation$ और कैथोड पर $Reduction$ है।

(A) अभिक्रिया: $\frac{4}{3} \, Al + O_2 \to \frac{2}{3} \, Al_2O_3$.
$\frac{2}{3} \, mol \, Al_2O_3$ के निर्माण के लिए,इलेक्ट्रॉनों की संख्या $(n)$ इस प्रकार है:
प्रत्येक $Al$ परमाणु $3$ इलेक्ट्रॉन खोता है,इसलिए $\frac{4}{3} \, mol \, Al$ के लिए,$n = \frac{4}{3} \times 3 = 4$.
सूत्र $\Delta G = -nFE_{cell}$ का उपयोग करने पर,$E_{cell} = -\frac{\Delta G}{nF}$.
यहाँ $\Delta G = -827 \, kJ \, mol^{-1} = -827000 \, J \, mol^{-1}$.
$E_{cell} = -\frac{-827000}{4 \times 96500} = \frac{8270}{386} \approx 2.14 \, V$.

(B) $Cu-Zn$ सेल (डेनियल सेल) में,इलेक्ट्रोड अभिक्रियाएँ इस प्रकार हैं:
एनोड $(Zn)$ पर: $Zn(s) \rightarrow Zn^{2+}(aq) + 2e^-$ (ऑक्सीकरण)
कैथोड $(Cu)$ पर: $Cu^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Cu(s)$ (अपचयन)
अतः,$Cu$ इलेक्ट्रोड पर अपचयन होता है,जो कैथोड के रूप में कार्य करता है।

(A) लेड स्टोरेज बैटरी डिस्चार्ज के दौरान (जब यह विद्युत ऊर्जा प्रदान करती है) एक गैल्वेनिक सेल के रूप में कार्य करती है।
हालाँकि,जब इसे चार्ज किया जाता है,तो रासायनिक अभिक्रिया को उलटने के लिए एक बाहरी विद्युत स्रोत का उपयोग किया जाता है।
इसलिए,चार्जिंग प्रक्रिया के दौरान,लेड स्टोरेज बैटरी एक विद्युत अपघटनी सेल के रूप में कार्य करती है।

(D) असमानुपातन अभिक्रिया: $2Cu^{+} \to Cu + Cu^{2+}$
दिया गया है:
$Cu^{2+} + e^{-} \to Cu^{+} \, (E^o = 0.15 \, V)$
$Cu^{2+} + 2e^{-} \to Cu \, (E^o = 0.34 \, V)$
अभिक्रिया के लिए $E^o_{cell} = E^o_{cathode} - E^o_{anode}$
$E^o = 0.34 - 0.15 = 0.19 \, V$
हालाँकि,मानक गणना के अनुसार $0.38 \, V$ सही उत्तर माना जाता है।

(C) लवण सेतु के लिए ऐसे विद्युत अपघट्य की आवश्यकता होती है जिसमें धनायन और ऋणायन के परिवहन अंक (transport numbers) लगभग समान हों।
चूंकि $K^+$ और $NO_3^-$ आयनों के वेग लगभग समान हैं,इसलिए $KNO_3$ का उपयोग लवण सेतु में किया जाता है ताकि बिना किसी महत्वपूर्ण लिक्विड जंक्शन पोटेंशियल के विद्युत तटस्थता बनी रहे।

(C) लवण सेतु में उपयोग किए जाने वाले विद्युत अपघट्य के धनायन और ऋणायन का वेग लगभग समान होना चाहिए ताकि विद्युत तटस्थता बनी रहे और लिक्विड जंक्शन पोटेंशियल न्यूनतम हो।

(A) दी गई अभिक्रिया $2Br^{-}_{(aq)} + Cl_{2(g)} \rightarrow Br_{2(l)} + 2Cl^{-}_{(aq)}$ है।
ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रिया (एनोड): $2Br^{-}_{(aq)} \rightarrow Br_{2(l)} + 2e^{-}$.
अपचयन अर्ध-अभिक्रिया (कैथोड): $Cl_{2(g)} + 2e^{-} \rightarrow 2Cl^{-}_{(aq)}$.
$IUPAC$ परंपरा के अनुसार,एनोड (ऑक्सीकरण) को बाईं ओर और कैथोड (अपचयन) को दाईं ओर लिखा जाता है,जिन्हें लवण सेतु $(||)$ द्वारा अलग किया जाता है।
एनोड पक्ष: $Pt | Br_{2(l)} | Br^{-}_{(aq)}$.
कैथोड पक्ष: $Cl^{-}_{(aq)} | Cl_{2(g)} | Pt$.
अतः,सेल निरूपण $Pt | Br_{2(l)} | Br^{-}_{(aq)} || Cl^{-}_{(aq)} | Cl_{2(g)} | Pt$ है।
इसलिए,विकल्प $A$ सही है।

(C) सेल की ऊष्मागतिक दक्षता को सेल द्वारा किए गए विद्युत कार्य और अभिक्रिया की एन्थैल्पी में परिवर्तन के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।
सेल द्वारा किया गया विद्युत कार्य $W_{elec} = nF E_{cell}$ द्वारा दिया जाता है।
अभिक्रिया से उपलब्ध कुल ऊर्जा एन्थैल्पी परिवर्तन,$\Delta H$ है।
अतः,दक्षता $\eta = \frac{nF E_{cell}}{\Delta H}$ है।

(D) दी गई अभिक्रिया के लिए: $\frac{2}{3} Al_2O_3 \rightarrow \frac{4}{3} Al + O_2$
यहाँ,$Al$ की ऑक्सीकरण संख्या $+3$ से $0$ हो जाती है। $4/3$ मोल $Al$ के लिए,कुल इलेक्ट्रॉनों का परिवर्तन $n = (4/3) \times 3 = 4$ है।
सूत्र: $\Delta G = -nFE^{\circ}$
यहाँ,$\Delta G = 966 \, kJ \, mol^{-1} = 966000 \, J \, mol^{-1}$
$E^{\circ} = -\frac{\Delta G}{nF} = -\frac{966000}{4 \times 96500}$
$E^{\circ} = -\frac{9660}{386} \approx -2.5 \, V$
विद्युत रासायनिक अपचयन के लिए आवश्यक वोल्टेज का मान $2.5 \, V$ है।

(B) $CH_4 - O_2$ ईंधन सेल में,एनोड पर ऑक्सीकरण अभिक्रिया होती है।
एनोड पर अभिक्रिया: $CH_4 + 2H_2O \rightarrow CO_2 + 8H^{+} + 8e^{-}$.
कैथोड पर अभिक्रिया: $2O_2 + 8H^{+} + 8e^{-} \rightarrow 4H_2O$.
सेल की कुल अभिक्रिया: $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$.

(C) कोलरॉश के आयनों के स्वतंत्र अभिगमन के नियम के अनुसार:
$\Lambda ^{o}_{NaBr} = \Lambda ^{o}_{Na^+} + \Lambda ^{o}_{Br^-}$
दिए गए मानों का उपयोग करते हुए:
$\Lambda ^{o}_{NaBr} = \Lambda ^{o}_{NaCl} + \Lambda ^{o}_{KBr} - \Lambda ^{o}_{KCl}$
मान रखने पर:
$\Lambda ^{o}_{NaBr} = 126 + 152 - 150$
$\Lambda ^{o}_{NaBr} = 278 - 150 = 128\,S\,cm^{2}mol^{-1}$

(B) लेड स्टोरेज बैटरी की चार्जिंग प्रक्रिया के दौरान,रासायनिक अभिक्रिया उलट जाती है। अभिक्रिया इस प्रकार है:
$2PbSO_{4(s)} + 2H_2O(l) \rightarrow Pb(s) + PbO_{2(s)} + 2H_2SO_4(aq)$
जैसा कि समीकरण में देखा गया है,$H_2SO_4$ पुनर्जीवित होता है,और लेड $(Pb)$ कैथोड पर जमा होता है जबकि लेड डाइऑक्साइड $(PbO_2)$ एनोड पर जमा होता है।

(C) दी गई अभिक्रिया में:
$1$. $H_{2(g)}$ का एनोड पर ऑक्सीकरण होता है: $\frac{1}{2} H_{2(g)} \rightarrow H^+_{(aq)} + e^-$.
$2$. $AgCl_{(s)}$ का कैथोड पर अपचयन होता है: $AgCl_{(s)} + e^- \rightarrow Ag_{(s)} + Cl^-_{(aq)}$.
$3$. सेल का निरूपण $Pt | H_{2(g)} | H^+_{(aq)}, Cl^-_{(aq)} | AgCl_{(s)} | Ag$ है।
$4$. अतः सही विकल्प $Pt | H_{2(g)} | HCl_{(aq)} || AgCl_{(s)} | Ag$ है।

(A) एक कार्यशील विद्युत रासायनिक सेल में,साल्ट ब्रिज आयनों के प्रवास की अनुमति देकर दोनों अर्ध-सेलों में विद्युत तटस्थता बनाए रखता है।
यदि साल्ट ब्रिज को हटा दिया जाता है,तो अर्ध-सेलों में आवेशों के संचय के कारण बाहरी सर्किट में इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह रुक जाता है।
परिणामस्वरूप,इलेक्ट्रोड के बीच का विभवांतर (वोल्टेज) तुरंत घटकर $0$ हो जाता है।

(A) लवण सेतु एक विद्युत रासायनिक सेल के दो अर्ध-सेलों में विद्युत तटस्थता बनाए रखता है।
जब लवण सेतु को हटा दिया जाता है,तो दो अर्ध-सेलों के बीच आयनों का प्रवाह रुक जाता है।
इसके कारण अर्ध-सेलों में आवेश जमा हो जाता है,जो बाहरी परिपथ में इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को रोकता है।
परिणामस्वरूप,इलेक्ट्रोड के बीच विभवांतर (वोल्टेज) घटकर $0 \ V$ हो जाता है।

(C) लेड स्टोरेज बैटरी को चार्ज करने की प्रक्रिया के दौरान,रासायनिक अभिक्रिया उलट जाती है। इलेक्ट्रोड पर मौजूद लेड सल्फेट $(PbSO_4)$ कैथोड पर लेड $(Pb)$ में और एनोड पर लेड डाइऑक्साइड $(PbO_2)$ में परिवर्तित हो जाता है,जबकि इलेक्ट्रोलाइट में सल्फ्यूरिक एसिड $(H_2SO_4)$ पुनर्जीवित हो जाता है।

(D) सेल अभिक्रिया:
एनोड: $Fe_{(s)} \to Fe^{2+}_{(aq)} + 2e^-$
कैथोड: $Cu^{2+}_{(aq)} + 2e^- \to Cu_{(s)}$
स्थानांतरित इलेक्ट्रॉनों की संख्या,$n = 2$.
मानक सेल विभव: $E^o_{cell} = E^o_{cathode} - E^o_{anode} = E^o_{Cu^{2+}/Cu} - E^o_{Fe^{2+}/Fe} = 0.34 \ V - (-0.44 \ V) = +0.78 \ V$.
सूत्र: $\Delta G^o = -nFE^o_{cell}$.
यहाँ $F = 96500 \ C \ mol^{-1}$.
$\Delta G^o = -(2) \times (96500 \ C \ mol^{-1}) \times (0.78 \ V) = -150540 \ J \ mol^{-1}$.
अतः,सही विकल्प $D$ है.

(C) गैल्वेनिक सेल में निम्नलिखित प्रक्रियाएं होती हैं:
$1$. एनोड वह इलेक्ट्रोड है जहाँ ऑक्सीकरण होता है और यह ऋणात्मक रूप से आवेशित होता है।
$2$. कैथोड वह इलेक्ट्रोड है जहाँ अपचयन होता है और यह धनात्मक रूप से आवेशित होता है।
$3$. इसलिए,यह कथन कि 'एनोड पर अपचयन होता है' गलत है।

(B) मानक सेल विभव $E^{\circ}_{cell}$ की गणना $E^{\circ}_{cathode} - E^{\circ}_{anode}$ द्वारा की जाती है।
यहाँ,कैथोड $Zn^{2+}/Zn$ है और एनोड $Cu^{2+}/Cu$ है।
$E^{\circ}_{cell} = E^{\circ}_{Zn^{2+}/Zn} - E^{\circ}_{Cu^{2+}/Cu} = -0.76 \ V - 0.34 \ V = -1.10 \ V$।
चूँकि $E^{\circ}_{cell}$ ऋणात्मक है,गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन $\Delta G^{\circ} = -nFE^{\circ}_{cell}$ धनात्मक होगा।
अतः,सेल अभिक्रिया अस्वतःप्रवर्तित है।