Electrode potential and ECell Questions in Hindi

(D) एक स्वतःप्रवर्तित प्रक्रिया के लिए,गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन $(\Delta G)$ ऋणात्मक होना चाहिए $(\Delta G < 0)$।
विद्युत रासायनिक सेल के लिए,गिब्स मुक्त ऊर्जा और सेल विभव $(E_{cell})$ के बीच संबंध $\Delta G = -nFE_{cell}$ है।
$\Delta G$ को ऋणात्मक होने के लिए,$E_{cell}$ धनात्मक होना चाहिए $(E_{cell} > 0)$।
अतः,सेल की स्वतःप्रवर्तितता के लिए सही स्थिति $\Delta G = -ve$ और $E_{cell} = +ve$ है।

(D) स्वतःप्रवर्तित अभिक्रिया के लिए,गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन $\Delta G$ ऋणात्मक होना चाहिए।
दिया गया संबंध $\Delta G = -nFE$ है,जहाँ $n$ स्थानांतरित इलेक्ट्रॉनों के मोल की संख्या है,$F$ फैराडे स्थिरांक है,और $E$ सेल विभव है।
$\Delta G$ को ऋणात्मक होने के लिए,$E$ का मान धनात्मक होना चाहिए,क्योंकि जब $E > 0$ होता है तो $-nFE$ का परिणाम ऋणात्मक होता है।
इसलिए,सेल अभिक्रिया स्वतःप्रवर्तित होती है यदि $E$ धनात्मक है।

(C) ऑक्सीकारक की प्रबलता उसके मानक अपचयन विभव $(E^o)$ के सीधे समानुपाती होती है।
दिए गए मानों की तुलना करने पर:
$MnO_4^-/Mn^{2+} (E^o = +1.52 \ V)$
$BrO_3^-/Br_2 (E^o = +1.50 \ V)$
$Cr_2O_7^{2-}/Cr^{3+} (E^o = +1.33 \ V)$
$Fe^{3+}/Fe^{2+} (E^o = +0.76 \ V)$
चूंकि $MnO_4^-/Mn^{2+}$ का अपचयन विभव सबसे अधिक है,इसलिए यह सबसे प्रबल ऑक्सीकारक है।

(B) फ्लोरीन का $E^{o}_{red}$ मान उच्चतम ($+2.9 \, V$ के बराबर) होता है,जिसके कारण यह आसानी से एक इलेक्ट्रॉन स्वीकार कर सकता है और इसलिए यह सबसे अच्छा ऑक्सीकरण एजेंट है।

(D) जो धातुएं विद्युत रासायनिक श्रेणी में हाइड्रोजन से नीचे स्थित हैं,वे तनु अम्लों से हाइड्रोजन को विस्थापित नहीं कर सकती हैं।
$Au$ (सोना) एक उत्कृष्ट धातु है और इसका मानक अपचयन विभव धनात्मक होता है,जिसका अर्थ है कि यह हाइड्रोजन से कम सक्रिय है।
इसलिए,$Au$ तनु $HCl$ के साथ अभिक्रिया करके $H_2$ गैस मुक्त नहीं करता है।

(B) दी गई धातुओं के लिए मानक अपचयन विभव $(E^o)$ इस प्रकार हैं:
$Li^+ + e^- \to Li, E^o = -3.05 \ V$
$K^+ + e^- \to K, E^o = -2.93 \ V$
$Ca^{2+} + 2e^- \to Ca, E^o = -2.87 \ V$
इन मानों की तुलना करने पर,बढ़ता क्रम $-3.05 \ V < -2.93 \ V < -2.87 \ V$ है।
अतः,सही क्रम $Li < K < Ca$ है।

(D) अपचयन विभव $E^o_{A/A^-}$ प्रजाति $A$ के इलेक्ट्रॉन ग्रहण करके $A^-$ में अपचयित होने की प्रवृत्ति का माप है।
चूंकि अपचयन विभव का मान अत्यधिक ऋणात्मक है,इसलिए $A$ के अपचयित होने की प्रवृत्ति बहुत कम है।
इसके विपरीत,यह दर्शाता है कि विपरीत अभिक्रिया,$A^- \to A + e^-$,जो कि एक ऑक्सीकरण अभिक्रिया है,का विभव बहुत अधिक धनात्मक है।
अतः,$A^-$ एक प्रबल अपचायक है और यह आसानी से $A$ में ऑक्सीकृत हो जाता है।

(C)
धातु के इलेक्ट्रोड विभव का परिमाण उसकी इलेक्ट्रॉन खोने या प्राप्त करने की सापेक्ष प्रवृत्ति का माप है।
विशेष रूप से,इलेक्ट्रोड की इलेक्ट्रॉन खोने की प्रवृत्ति को उसके ऑक्सीकरण विभव के रूप में परिभाषित किया जाता है।
$M \to M^{n+} + ne^-$ (ऑक्सीकरण विभव)
$M^{n+} + ne^- \to M$ (अपचयन विभव)

(A) मानक सेल विभव की गणना निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके की जाती है:
$E^{\circ}_{cell} = E^{\circ}_{cathode} - E^{\circ}_{anode}$
यहाँ,$Ag^{+}/Ag$ इलेक्ट्रोड कैथोड के रूप में और $Zn^{2+}/Zn$ इलेक्ट्रोड एनोड के रूप में कार्य करता है।
दिए गए मानों को प्रतिस्थापित करने पर:
$E^{\circ}_{cell} = 0.799 \ V - (-0.763 \ V)$
$E^{\circ}_{cell} = 0.799 + 0.763 = 1.562 \ V$

(A) अपचायक की शक्ति उसके मानक अपचयन विभव $(E^\circ)$ के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
दिए गए मानों की तुलना करने पर:
$E^\circ (Zn^{2+}/Zn) = -0.762 \ V$
$E^\circ (Cr^{3+}/Cr) = -0.740 \ V$
$E^\circ (H^+/H_2) = 0.00 \ V$
$E^\circ (Fe^{3+}/Fe^{2+}) = 0.770 \ V$
चूंकि $Zn_{(s)}$ का मानक अपचयन विभव सबसे अधिक ऋणात्मक $(-0.762 \ V)$ है,इसलिए इसमें इलेक्ट्रॉन त्यागने की प्रवृत्ति सबसे अधिक है और यह सबसे प्रबल अपचायक है।

(B) होने वाली अभिक्रिया $Zn(s) + CuSO_4(aq) \rightarrow ZnSO_4(aq) + Cu(s)$ है।
यह एक विस्थापन अभिक्रिया है जिसमें $Zn$,$Cu$ को उसके लवण विलयन से विस्थापित कर देता है।
यह इसलिए होता है क्योंकि $Zn$ का मानक अपचयन विभव $(-0.76 \ V)$,$Cu$ $(+0.34 \ V)$ से कम होता है।
अतः,$Zn$ एक प्रबल अपचायक के रूप में कार्य करता है और ऑक्सीकृत हो जाता है जबकि $Cu^{2+}$ आयन अपचयित होकर $Cu$ धातु में बदल जाते हैं।

(C) यदि किसी तत्व का मानक अपचयन विभव दूसरे तत्व से कम (अधिक ऋणात्मक) है,तो वह उसे उसके यौगिक से विस्थापित कर सकता है।
दिए गए मान:
$E^o_A = -0.250 \ V$
$E^o_B = -0.136 \ V$
$E^o_C = -0.126 \ V$
$E^o_D = -0.402 \ V$
इन मानों की तुलना करने पर,$D$ का अपचयन विभव सबसे कम $(-0.402 \ V < -0.250 \ V)$ है।
अतः,$D$ तत्व $A$ को उसके यौगिकों से विस्थापित कर देगा।

(A) अभिक्रिया के स्वतः होने के लिए,मानक सेल विभव $E^o_{cell}$ धनात्मक होना चाहिए।
$E^o_{cell} = E^o_{ox}(\text{एनोड}) + E^o_{red}(\text{कैथोड})$.
अभिक्रिया $Zn_{(s)} + 2Ag^{+}_{(aq)} \to Zn^{2+}_{(aq)} + 2Ag_{(s)}$ के लिए:
$Zn$ का ऑक्सीकरण होता है $(E^o_{ox} = 0.76 \ V)$ और $Ag^+$ का अपचयन होता है $(E^o_{red} = 0.80 \ V)$.
$E^o_{cell} = 0.76 \ V + 0.80 \ V = 1.56 \ V$.
चूंकि $E^o_{cell} > 0$,इसलिए यह अभिक्रिया स्वतः होती है। इस अभिक्रिया में $Zn$ एनोड के रूप में और $Ag$ कैथोड के रूप में कार्य करता है।

(C) नॉर्मल हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड $(NHE)$ का मानक इलेक्ट्रोड विभव $298\,K$ सहित सभी तापमानों पर $0.00\,V$ के रूप में परिभाषित किया गया है।

(D) धातु की अपचायक क्षमता उसके मानक अपचयन विभव के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
कम (अधिक ऋणात्मक) मानक अपचयन विभव एक प्रबल अपचायक को दर्शाता है।
दिए गए मान: $E^{\circ}(M_1) = -0.34 \ V$,$E^{\circ}(M_2) = -3.05 \ V$,$E^{\circ}(M_3) = -1.66 \ V$ हैं।
मानों की तुलना करने पर: $-3.05 \ V < -1.66 \ V < -0.34 \ V$ प्राप्त होता है।
अतः,अपचायक क्षमता का सही क्रम $M_2 > M_3 > M_1$ है।

(A) धातु की अभिक्रियाशीलता उसके इलेक्ट्रॉन खोने की प्रवृत्ति से सीधे संबंधित होती है,जिसे उसके मानक ऑक्सीकरण विभव द्वारा मापा जाता है।
चूंकि मानक अपचयन विभव (reduction potential) दिया गया है,जिस धातु का मानक अपचयन विभव सबसे अधिक ऋणात्मक होता है,उसका मानक ऑक्सीकरण विभव सबसे अधिक होता है।
मानों की तुलना करने पर: $A = -3.05 \ V$,$B = -1.66 \ V$,$C = -0.40 \ V$,और $D = 0.80 \ V$।
धातु $A$ का अपचयन विभव सबसे अधिक ऋणात्मक $(-3.05 \ V)$ है,जो दर्शाता है कि इसका ऑक्सीकरण सबसे आसानी से होता है और इसलिए यह सबसे अधिक अभिक्रियाशील है।

(A) किसी धातु की अम्लों या $H_2O$ से $H_2$ विस्थापित करने की क्षमता उसके मानक अपचयन विभव $(E^{\circ}_{red})$ पर निर्भर करती है।
ऋणात्मक अपचयन विभव वाली धातुएं (जो विद्युत रासायनिक श्रेणी में $H_2$ से ऊपर स्थित हैं) $H_2$ को विस्थापित कर सकती हैं।
$Hg$ का मानक अपचयन विभव धनात्मक होता है $(E^{\circ}_{Hg^{2+}/Hg} = +0.85 \ V)$,जो $H^+/H_2$ $(0.00 \ V)$ से अधिक है।
इसलिए,$Hg$ अम्लों या जल से हाइड्रोजन को विस्थापित नहीं कर सकता है।
अतः,सही विकल्प $(A)$ है।

(A) का मानक इलेक्ट्रोड विभव $(E^o_{A^{2+}/A} = -0.76 \ V)$,$B$ $(E^o_{B^{2+}/B} = +0.34 \ V)$ की तुलना में कम है।
यह दर्शाता है कि धातु $A$ एक प्रबल अपचायक (reducing agent) है और धातु $B$ की तुलना में ऑक्सीकरण होने की अधिक प्रवृत्ति रखती है।
अतः,स्वतः प्रवर्तित अभिक्रिया $A(s) + B^{2+}(aq) \to A^{2+}(aq) + B(s)$ होगी।
परिणामस्वरूप,धातु $A$ विलयन में $A^{2+}$ आयनों के रूप में घुल जाएगी और धातु $B$,छड़ $A$ की सतह पर जमा हो जाएगी।

(B) मानक अपचयन विभव $E^{o}_{Zn^{2+}/Zn}$ का मान $-0.76 \ V$ है।
चूंकि यह मान ऋणात्मक है,इसलिए $Zn$ में हाइड्रोजन की तुलना में इलेक्ट्रॉन त्यागने (ऑक्सीकरण होने) की प्रवृत्ति अधिक होती है।
अतः,$Zn$ एक प्रबल अपचायक के रूप में कार्य करता है।

(A) मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड $(SHE)$ का उपयोग संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में किया जाता है।
परिपाटी के अनुसार,हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड अभिक्रिया $2H^{+} \, (aq) + 2e^- \to H_2 \, (g)$ का मानक इलेक्ट्रोड विभव सभी तापमानों पर $0.00 \ V$ निर्धारित किया गया है।

(B) दी गई धातुओं के लिए मानक इलेक्ट्रोड विभव $(E^\circ)$ इस प्रकार हैं:
$Li^+ + e^- \rightarrow Li$ $(E^\circ = -3.04 \ V)$
$K^+ + e^- \rightarrow K$ $(E^\circ = -2.93 \ V)$
$Ca^{2+} + 2e^- \rightarrow Ca$ $(E^\circ = -2.87 \ V)$
इन मानों की तुलना करने पर,मानक इलेक्ट्रोड विभव का घटता क्रम $Ca > K > Li$ है।

(C) सेल अभिक्रिया है: $3Ni(s) + 2Au^{3+}(aq) \rightarrow 3Ni^{2+}(aq) + 2Au(s)$।
मानक सेल के लिए,$EMF$ की गणना इस प्रकार की जाती है: $E^o_{cell} = E^o_{cathode} - E^o_{anode}$।
यहाँ,कैथोड $Au^{3+}/Au$ है और एनोड $Ni^{2+}/Ni$ है।
$E^o_{cell} = E^o_{Au^{3+}/Au} - E^o_{Ni^{2+}/Ni} = 1.50 \ V - (-0.25 \ V) = 1.75 \ V$।

(A) एक सेल में स्वतःस्फूर्त विद्युत रासायनिक अभिक्रिया होने के लिए,गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन $(\Delta G)$ ऋणात्मक होना चाहिए।
गिब्स मुक्त ऊर्जा और विद्युत वाहक बल ($EMF$ या $E_{cell}$) के बीच का संबंध इस समीकरण द्वारा दिया जाता है: $\Delta G = -nFE_{cell}$।
चूंकि $\Delta G < 0$ और $n, F$ धनात्मक स्थिरांक हैं,इसलिए अभिक्रिया के स्वतःस्फूर्त होने के लिए $E_{cell}$ धनात्मक होना चाहिए।
अतः,जब एक सेल में ऑक्सीकरण और अपचयन होता है,तो उसका विद्युत वाहक बल धनात्मक होता है।

(D) दिया गया सेल $A | A^{+}(a = 1) || B^{+}(a = 1) | B$ है।
इस सेल में,$A$ एनोड के रूप में और $B$ कैथोड के रूप में कार्य करता है।
$EMF = E_{cathode} - E_{anode}$
दिया गया है $E^{\circ}_{B^{+}/B} = 0.75 \ V$ और $E^{\circ}_{A^{+}/A} = 0.5 \ V$।
$EMF = 0.75 \ V - 0.5 \ V = 0.25 \ V$।

(D) अपचायक क्षमता मानक अपचयन विभव के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
$Li^{+}/Li$ के लिए मानक अपचयन विभव $-3.05 \ V$ है,जो दिए गए विकल्पों में सबसे अधिक ऋणात्मक मान है।
अधिक ऋणात्मक अपचयन विभव ऑक्सीकरण (इलेक्ट्रॉन खोने) की अधिक प्रवृत्ति को दर्शाता है।
इसलिए,$Li$ दिए गए पदार्थों में सबसे प्रबल अपचायक है।

(A) मानक अपचयन विभव (standard reduction potentials) इस प्रकार हैं: $E^o_{Mg^{2+}/Mg} = -2.37 \ V$,$E^o_{Zn^{2+}/Zn} = -0.76 \ V$,और $E^o_{Fe^{2+}/Fe} = -0.44 \ V$।
कम (अधिक ऋणात्मक) अपचयन विभव वाली धातु,उच्च (कम ऋणात्मक) अपचयन विभव वाली धातु के आयन को अपचयित कर सकती है।
चूंकि $E^o_{Zn^{2+}/Zn} (-0.76 \ V) < E^o_{Fe^{2+}/Fe} (-0.44 \ V)$,इसलिए $Zn$,$Fe^{2+}$ को $Fe$ में अपचयित कर सकता है।
$Zn$,$Mg^{2+}$ को अपचयित नहीं कर सकता क्योंकि $E^o_{Zn^{2+}/Zn} > E^o_{Mg^{2+}/Mg}$।
अतः,सही कथन $A$ है।

(D) सेल अभिक्रिया $Fe^{2+} + Sn \to Fe + Sn^{2+}$ है।
यहाँ,$Fe^{2+}$ का $Fe$ में अपचयन (कैथोड) होता है और $Sn$ का $Sn^{2+}$ में ऑक्सीकरण (एनोड) होता है।
मानक सेल विभव की गणना $E^o_{cell} = E^o_{cathode} - E^o_{anode}$ के रूप में की जाती है।
दिया गया है $E^o_{Fe^{2+}/Fe} = -0.44 \ V$ और $E^o_{Sn^{2+}/Sn} = -0.14 \ V$।
$E^o_{cell} = (-0.44 \ V) - (-0.14 \ V) = -0.44 + 0.14 = -0.30 \ V$।

(A) सेल का मानक $EMF$ सूत्र का उपयोग करके गणना की जाती है: $E^o_{cell} = E^o_{cathode} - E^o_{anode}$.
यहाँ,$Cu^{2+}/Cu$ कैथोड के रूप में $(E^o = +0.34\,V)$ और $Zn^{2+}/Zn$ एनोड के रूप में $(E^o = -0.76\,V)$ कार्य करता है।
मान रखने पर: $E^o_{cell} = 0.34\,V - (-0.76\,V) = 0.34\,V + 0.76\,V = 1.10\,V$.

(C) सेल का मानक $EMF$ सूत्र $E_{cell}^o = E_{cathode}^o - E_{anode}^o$ का उपयोग करके निकाला जाता है।
इस सेल में,$Cu^{2+}/Cu$ कैथोड (उच्च अपचयन विभव) के रूप में और $Mg^{2+}/Mg$ एनोड (निम्न अपचयन विभव) के रूप में कार्य करता है।
दिए गए मानों को रखने पर: $E_{cell}^o = 0.34 \ V - (-2.37 \ V)$.
$E_{cell}^o = 0.34 + 2.37 = 2.71 \ V$.

(D) सेल अभिक्रिया में $Mg$ एनोड के रूप में और $Cu$ कैथोड के रूप में कार्य करता है क्योंकि $Mg$,$Cu$ की तुलना में एक मजबूत अपचायक है।
$E_{cell}^o = E_{cathode}^o - E_{anode}^o$
$E_{cell}^o = E_{Cu^{+2}/Cu}^o - E_{Mg^{+2}/Mg}^o$
दिया गया है $E_{cell}^o = 2.7 \ V$ और $E_{Cu^{+2}/Cu}^o = 0.34 \ V$।
$2.7 \ V = 0.34 \ V - E_{Mg^{+2}/Mg}^o$
$E_{Mg^{+2}/Mg}^o = 0.34 \ V - 2.7 \ V = -2.36 \ V$.

(A) $H^{+}/H_2$ का मानक अपचयन विभव $0.00 \ V$ है।
चूंकि $E^o_{Ag^{+}/Ag} (0.8 \ V) > E^o_{H^{+}/H_2} (0.00 \ V)$,$Ag^{+}$,$H^{+}$ की तुलना में एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है,जिसका अर्थ है कि $H_2$,$Ag^{+}$ को $Ag$ में अपचयित कर सकता है।
चूंकि $E^o_{Zn^{2+}/Zn} (-0.76 \ V) < E^o_{H^{+}/H_2} (0.00 \ V)$,$Zn$,$H_2$ की तुलना में एक मजबूत अपचायक एजेंट है,जिसका अर्थ है कि $Zn$,$H^{+}$ को $H_2$ में अपचयित कर सकता है।
इसलिए,सही कथन यह है कि $Ag^{+}$ को $H_2$ द्वारा अपचयित किया जा सकता है।

(D) हम $\Delta G^o = -nFE^o$ संबंध का उपयोग करते हैं।
अभिक्रिया $(i): Fe^{2+} + 2e^- \to Fe$ के लिए,$\Delta G_1^o = -2 \times F \times (-0.440 \ V) = 0.880 \ F$.
अभिक्रिया $(ii): Fe^{3+} + 3e^- \to Fe$ के लिए,$\Delta G_2^o = -3 \times F \times (-0.036 \ V) = 0.108 \ F$.
हमें अभिक्रिया चाहिए: $Fe^{3+} + e^- \to Fe^{2+}$.
यह $(ii) - (i)$ द्वारा प्राप्त किया जा सकता है:
$\Delta G_3^o = \Delta G_2^o - \Delta G_1^o = 0.108 \ F - 0.880 \ F = -0.772 \ F$.
चूंकि $\Delta G_3^o = -nFE^o$ जहां $n=1$:
$-0.772 \ F = -1 \times F \times E^o$.
$E^o = +0.772 \ V \approx +0.771 \ V$.

(C) मानक इलेक्ट्रोड विभव $E^o_{Ag^+/Ag} = +0.80 \ V$ और $E^o_{Cu^{2+}/Cu} = +0.34 \ V$ हैं।
स्वतः सेल अभिक्रिया के लिए,उच्च अपचयन विभव वाला इलेक्ट्रोड कैथोड के रूप में कार्य करता है।
चूंकि $0.80 \ V > 0.34 \ V$,इसलिए सिल्वर इलेक्ट्रोड कैथोड के रूप में और कॉपर इलेक्ट्रोड एनोड के रूप में कार्य करेगा।
सेल अभिक्रिया: $Cu_{(s)} + 2Ag^+_{(aq)} \to Cu^{2+}_{(aq)} + 2Ag_{(s)}$।
मानक सेल विभव की गणना:
$E_{cell}^o = E_{cathode}^o - E_{anode}^o = 0.80 \ V - 0.34 \ V = +0.46 \ V$।
अतः,जब कॉपर इलेक्ट्रोड एनोड के रूप में कार्य करता है,तो $E_{cell}^o$ $+0.46 \ V$ होता है।

(A) मानक गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन $(\Delta G^{\circ})$ और सेल विभव $(E^{\circ}_{cell})$ के बीच का संबंध समीकरण $\Delta G^{\circ} = -nFE^{\circ}_{cell}$ द्वारा दिया जाता है।
अभिक्रिया के स्वतःप्रवर्तित होने के लिए,गिब्स मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन $(\Delta G^{\circ})$ ऋणात्मक $(\Delta G^{\circ} < 0)$ होना चाहिए।
चूंकि $n$ (इलेक्ट्रॉनों के मोल की संख्या) और $F$ (फैराडे नियतांक) हमेशा धनात्मक होते हैं,इसलिए $\Delta G^{\circ}$ को ऋणात्मक होने के लिए,सेल विभव $(E^{\circ}_{cell})$ धनात्मक होना चाहिए।
अतः,यदि सेल विभव धनात्मक है तो अभिक्रिया स्वतःप्रवर्तित होती है।

(B) इलेक्ट्रोड विभव एक सापेक्ष शब्द है,जिसका अर्थ है कि इसे हमेशा एक संदर्भ इलेक्ट्रोड के सापेक्ष मापा जाता है।
इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री में,मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड को स्वेच्छा से संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में चुना जाता है।
अन्य सभी इलेक्ट्रोड प्रतिक्रियाओं के साथ तुलना का आधार बनाने के लिए,इसके मानक इलेक्ट्रोड विभव को सभी तापमानों पर $0.00 \ V$ के रूप में परिभाषित किया गया है।

(C) सेल विभव $(E_{cell})$ को कैथोड के अपचयन विभव और एनोड के अपचयन विभव के बीच के अंतर के रूप में परिभाषित किया जाता है।
$E_{cell} = E_{cathode} - E_{anode}$.

(B) कम मानक अपचयन विभव वाली धातु एक मजबूत अपचायक के रूप में कार्य करती है और उच्च मानक अपचयन विभव वाली धातु को उसके लवण के विलयन से विस्थापित कर सकती है।
$Fe^{2+}/Fe$ का मानक अपचयन विभव $-0.44 \ V$ है,जबकि $Cu^{2+}/Cu$ का $+0.34 \ V$ है।
चूँकि $E^{\circ}_{Fe^{2+}/Fe} < E^{\circ}_{Cu^{2+}/Cu}$,इसलिए आयरन कॉपर को उसके लवण के विलयन से विस्थापित कर देता है: $Fe(s) + Cu^{2+}(aq) \rightarrow Fe^{2+}(aq) + Cu(s)$.

(A) अधिक ऋणात्मक मानक अपचयन विभव वाली धातु एक प्रबल अपचायक के रूप में कार्य करती है।
$(i)$ से,$Cu + 2Ag^+ \rightarrow Cu^{2+} + 2Ag$,अतः $Cu$,$Ag$ की तुलना में एक प्रबल अपचायक है।
$(ii)$ से,$Ag$,$Zn^{2+}$ को विस्थापित नहीं करता है,अतः $Zn$,$Ag$ की तुलना में एक प्रबल अपचायक है।
$(iii)$ से,$Zn + Cu^{2+} \rightarrow Zn^{2+} + Cu$,अतः $Zn$,$Cu$ की तुलना में एक प्रबल अपचायक है।
इन सबको मिलाने पर,अपचायक के रूप में घटती प्रबलता का क्रम $Zn > Cu > Ag$ है।

(B) मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड $(SHE)$ का इलेक्ट्रोड विभव सभी तापमानों पर $0.00 \ V$ निर्धारित किया गया है।
अतः,सही विकल्प $(B)$ है।

(A) मानक मुक्त ऊर्जा परिवर्तन $\Delta G^o$ का मानक सेल विभव $E^o$ के साथ संबंध है: $\Delta G^o = -nFE^o$।
दी गई अभिक्रिया $\frac{1}{2}Cu_{(s)} + \frac{1}{2}Cl_{2(g)} \rightleftharpoons \frac{1}{2}Cu^{2+} + Cl^-$ में,स्थानांतरित इलेक्ट्रॉनों की संख्या $(n)$ $1$ है।
फैराडे नियतांक $F = 96500 \ C \ mol^{-1}$ और मानक सेल विभव $E^o = 1.02 \ V$ है।
इन मानों को प्रतिस्थापित करने पर: $\Delta G^o = -1 \times 96500 \times 1.02 = -98430 \ J$।

(A) किसी तत्व की अपचायक क्षमता उसके मानक अपचयन विभव के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
कम (अधिक ऋणात्मक) अपचयन विभव ऑक्सीकरण होने की अधिक प्रवृत्ति को दर्शाता है,जिससे वह एक मजबूत अपचायक बन जाता है।
दिए गए मानों की तुलना करने पर: $-3.04 \ V < -1.90 \ V < 0 \ V < 1.90 \ V$.
चूंकि $I$ का मानक अपचयन विभव सबसे कम (सबसे अधिक ऋणात्मक) है,इसलिए यह सबसे उपयुक्त अपचायक है।

(A) अपचायक क्षमता का अर्थ है इलेक्ट्रॉन खोने की प्रवृत्ति,जो अपचयन विभव (reduction potential) घटने के साथ बढ़ती है।
दिए गए मानक अपचयन विभवों की तुलना करने पर:
$E^o(Br_2/Br^-) = +1.08 \, V$
$E^o(Fe^{3+}/Fe^{2+}) = +0.77 \, V$
$E^o(Al^{3+}/Al) = -1.66 \, V$
चूंकि अपचायक क्षमता अपचयन विभव के घटने के साथ बढ़ती है,इसलिए अपचायक क्षमता का क्रम है:
$Br^{-} < Fe^{2+} < Al$
अतः,सही विकल्प $A$ है।

(C) $OCl^{-} \to \frac{1}{2}Cl_2$ अभिक्रिया के लिए मानक इलेक्ट्रोड विभव ज्ञात करने के लिए,हम गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन संबंध $\Delta G^o = -nFE^o$ का उपयोग करते हैं।
अभिक्रिया $1$ के लिए: $OCl^{-} + H_2O + 2e^{-} \to Cl^{-} + 2OH^{-}$,$E^o_1 = 0.94 \ V$,$n_1 = 2$.
$\Delta G^o_1 = -2 \times F \times 0.94 = -1.88F$.
अभिक्रिया $2$ के लिए: $Cl^{-} \to \frac{1}{2}Cl_2 + e^{-}$,$E^o_2 = -1.36 \ V$,$n_2 = 1$.
$\Delta G^o_2 = -1 \times F \times (-1.36) = 1.36F$.
दोनों अभिक्रियाओं को जोड़ने पर: $OCl^{-} + H_2O + e^{-} \to \frac{1}{2}Cl_2 + 2OH^{-}$.
कुल $\Delta G^o = \Delta G^o_1 + \Delta G^o_2 = -1.88F + 1.36F = -0.52F$.
चूंकि $\Delta G^o = -nFE^o_{total}$ और कुल अभिक्रिया के लिए $n = 1$ है:
$-0.52F = -1 \times F \times E^o_{total}$.
$E^o_{total} = 0.52 \ V$.

(C) अधिक अपचयन विभव वाला पदार्थ इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने की अधिक प्रवृत्ति रखता है।
इसलिए,इसका आसानी से अपचयन होता है और यह एक प्रबल ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करता है।

(A) सही उत्तर $A$ है।
$Hg$ (पारा) एक धातु है जो विद्युत रासायनिक श्रेणी में हाइड्रोजन के नीचे स्थित है।
इसलिए,इसका मानक अपचयन विभव धनात्मक $(E^0_{Hg^{2+}/Hg} = +0.85 \ V)$ होता है और यह $H_2S$ या अन्य अम्लों से हाइड्रोजन को विस्थापित नहीं कर सकता है।
$Hg + H_2S \to \text{कोई अभिक्रिया नहीं}$.

(D) ऑक्सीकारक की प्रबलता उसके मानक अपचयन विभव $(E^\circ_{red})$ के सीधे समानुपाती होती है।
उच्च अपचयन विभव इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने की अधिक प्रवृत्ति को दर्शाता है,जिससे वह पदार्थ एक प्रबल ऑक्सीकारक बन जाता है।
दिए गए मानों की तुलना करने पर: $E^\circ(Li^{+}|Li) = -3.05 \ V$,$E^\circ(Ba^{2+}|Ba) = -2.90 \ V$,$E^\circ(Na^{+}|Na) = -2.71 \ V$,और $E^\circ(Mg^{2+}|Mg) = -2.37 \ V$ है।
चूंकि $-2.37 \ V$ दिए गए विभवों में सबसे अधिक मान है,इसलिए $Mg^{2+}$ सबसे प्रबल ऑक्सीकारक है।

(B) दी गई अभिक्रियाएँ ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रियाएँ हैं:
$Zn \to Zn^{2+} + 2e^-; E^o_{ox} = 0.76 \, V$
$Fe \to Fe^{2+} + 2e^-; E^o_{ox} = 0.44 \, V$
सेल अभिक्रिया $Fe^{2+} + Zn \to Zn^{2+} + Fe$ के लिए,$Zn$ इलेक्ट्रोड पर ऑक्सीकरण (एनोड) और $Fe$ इलेक्ट्रोड पर अपचयन (कैथोड) होता है।
$E^o_{cell} = E^o_{cathode(red)} - E^o_{anode(red)}$
चूँकि $E^o_{red} = -E^o_{ox}$:
$E^o_{cathode(red)} = -E^o(Fe \to Fe^{2+}) = -0.44 \, V$
$E^o_{anode(red)} = -E^o(Zn \to Zn^{2+}) = -0.76 \, V$
$E^o_{cell} = -0.44 - (-0.76) = -0.44 + 0.76 = +0.32 \, V$.

(A) मानक इलेक्ट्रोड विभव $E^o_{Fe^{2+}/Fe} = -0.44 \, V$ और $E^o_{Cu^{2+}/Cu} = +0.32 \, V$ दिए गए हैं।
चूंकि $Cu^{2+}/Cu$ का अपचयन विभव $Fe^{2+}/Fe$ से अधिक है,इसलिए $Cu^{2+}$ एक प्रबल ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करता है।
अतः,$Cu^{2+}$,$Fe$ को $Fe^{2+}$ में ऑक्सीकृत कर सकता है: $Fe(s) + Cu^{2+}(aq) \rightarrow Fe^{2+}(aq) + Cu(s)$.

(B) $Pt, O_2(1 \, atm) | 2H^+(1 \, M)$ द्वारा दर्शाया गया इलेक्ट्रोड मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड $(SHE)$ है।
परिभाषा के अनुसार,मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड का मानक इलेक्ट्रोड विभव सभी तापमानों पर $E^o = 0 \, V$ होता है।
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(B) किसी सेल के कार्यरत होने (स्वतः प्रवर्तित अभिक्रिया) के लिए गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन $\Delta G$ ऋणात्मक होना चाहिए।
चूंकि $\Delta G = -nFE_{cell}$,इसलिए $\Delta G < 0$ के लिए,सेल विभव $E_{cell}$ धनात्मक होना चाहिए।
अतः,सही विकल्प $(B)$ है।