Electrode potential and ECell Questions in Hindi

(A) धातु की अपचायक क्षमता उसके मानक अपचयन विभव $(SRP)$ मान के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
कम $SRP$ मान एक मजबूत अपचायक (reducing agent) को दर्शाता है।
दिए गए $SRP$ मान हैं:
$Ni^{2+}/Ni = -0.25 \, V$
$Zn^{2+}/Zn = -0.76 \, V$
$Mg^{2+}/Mg = -2.36 \, V$
$Ca^{2+}/Ca = -2.87 \, V$
$SRP$ मानों को बढ़ते क्रम में व्यवस्थित करने पर: $Ni < Zn < Mg < Ca$।
अतः,बढ़ती हुई अपचायक क्षमता का क्रम है: $Ni < Zn < Mg < Ca$।

(A) मानक सेल विभव $E^o_{cell} = E^o_{cathode} - E^o_{anode}$ द्वारा दिया जाता है।
यहाँ $E^o_{Zn^{2+}/Zn} = -0.76 \ V$ है,इसलिए एनोड $Zn$ है।
प्रत्येक कैथोड के लिए $E^o_{cell}$ की गणना करते हैं:
$1$. $Au^{3+}/Au$ $(n=3)$ के लिए: $E^o_{cell} = 1.40 - (-0.76) = 2.16 \ V$। प्रति इलेक्ट्रॉन मान = $2.16 / 3 = 0.72 \ V$।
$2$. $Ag^{+}/Ag$ $(n=1)$ के लिए: $E^o_{cell} = 0.80 - (-0.76) = 1.56 \ V$। प्रति इलेक्ट्रॉन मान = $1.56 / 1 = 1.56 \ V$।
$3$. $Fe^{3+}/Fe^{2+}$ $(n=1)$ के लिए: $E^o_{cell} = 0.77 - (-0.76) = 1.53 \ V$। प्रति इलेक्ट्रॉन मान = $1.53 / 1 = 1.53 \ V$।
$4$. $Fe^{2+}/Fe$ $(n=2)$ के लिए: $E^o_{cell} = -0.44 - (-0.76) = 0.32 \ V$। प्रति इलेक्ट्रॉन मान = $0.32 / 2 = 0.16 \ V$।
मानों की तुलना करने पर,$Ag^{+}/Ag$ प्रति इलेक्ट्रॉन स्थानांतरित $E^o_{cell}$ का अधिकतम मान देता है।

(B) ऑक्सीकारक की प्रबलता उसके मानक अपचयन विभव $(E^o)$ के मान के सीधे समानुपाती होती है।
दिए गए मानों की तुलना करने पर:
$E_{O_2/H_2O}^o = +1.23 \ V$
$E_{S_2O_8^{2-}/SO_4^{2-}}^o = +2.05 \ V$
$E_{Br_2/Br^-}^o = +1.09 \ V$
$E_{Au^{3+}/Au}^o = +1.40 \ V$
चूंकि $S_2O_8^{2-}$ का मानक अपचयन विभव सबसे अधिक $(+2.05 \ V)$ है,इसलिए यह सबसे प्रबल ऑक्सीकारक है।

(D) सेल अभिक्रिया: $Fe^{2+}_{(aq)} + Ag^{+}_{(aq)} \to Fe^{3+}_{(aq)} + Ag_{(s)}$
दिए गए मानक अपचयन विभव:
$(1)$ $Ag^{+} + e^{-} \to Ag$,$E^o = x \ V$,$\Delta G^o_1 = -Fx$
$(2)$ $Fe^{2+} + 2e^{-} \to Fe$,$E^o = y \ V$,$\Delta G^o_2 = -2Fy$
$(3)$ $Fe^{3+} + 3e^{-} \to Fe$,$E^o = z \ V$,$\Delta G^o_3 = -3Fz$
$Fe^{2+} \to Fe^{3+} + e^{-}$ के लिए $\Delta G^o$ ज्ञात करने पर:
$\Delta G^o_{oxidation} = \Delta G^o_2 - \Delta G^o_3 = -2Fy - (-3Fz) = 3Fz - 2Fy$
कुल सेल अभिक्रिया के लिए:
$\Delta G^o_{cell} = \Delta G^o_{oxidation} + \Delta G^o_1 = (3Fz - 2Fy) - Fx = -F(x + 2y - 3z)$
चूंकि $\Delta G^o_{cell} = -nFE^o_{cell}$ और $n = 1$ है:
$E^o_{cell} = x + 2y - 3z \ V$

(C) मानक गिब्स ऊर्जा का सूत्र $\Delta G^o = -nFE^o$ है।
यहाँ,$n = 2$ (रेडॉक्स अभिक्रिया में स्थानांतरित इलेक्ट्रॉनों की संख्या)।
$F = 96500 \, C \, mol^{-1}$।
$E^o = 2 \, V$।
मान रखने पर: $\Delta G^o = -2 \times 96500 \times 2 = -386000 \, J \, mol^{-1} = -386 \, kJ \, mol^{-1}$।
दिए गए विकल्पों के अनुसार,निकटतम मान $-384 \, kJ \, mol^{-1}$ है,जो $F \approx 96000 \, C \, mol^{-1}$ लेने पर प्राप्त होता है।

(C) किसी प्रजाति की ऑक्सीकरण शक्ति उसके मानक अपचयन विभव $(E^o)$ के सीधे समानुपाती होती है।
दिए गए मानों की तुलना करने पर:
$Bi^{3+} (E^o = +0.20 \ V) < Ce^{4+} (E^o = +1.61 \ V) < Pb^{4+} (E^o = +1.67 \ V) < Co^{3+} (E^o = +1.81 \ V)$।
अतः,बढ़ती हुई ऑक्सीकरण शक्ति का क्रम $Bi^{3+} < Ce^{4+} < Pb^{4+} < Co^{3+}$ है।

(D) मानक सेल विभव,$E_{cell}^o$,एक स्थिर मान है जो अभिक्रिया में शामिल अर्ध-सेलों के मानक अपचयन विभव द्वारा निर्धारित होता है।
इसे $E_{cell}^o = E_{cathode}^o - E_{anode}^o$ के रूप में परिभाषित किया गया है।
चूंकि $E_{cell}^o$ अभिकारकों या उत्पादों की सांद्रता पर निर्भर नहीं करता है,इसलिए $Cu^{2+}$ आयनों की सांद्रता बदलने से $E_{cell}^o$ के मान पर कोई प्रभाव नहीं पड़ेगा।
अतः,मान अपरिवर्तित रहेगा।

(C) दिया गया है:
$Ti^{4+} + e^- \to Ti^{3+}, \, E^o = -x \text{ V}$
$Fe^{3+} + e^- \to Fe^{2+}, \, E^o = -y \text{ V}$
चूंकि $x < y$,इसलिए $-x > -y$। अतः,$E^o(Ti^{4+}/Ti^{3+}) > E^o(Fe^{3+}/Fe^{2+})$।
$1$. $Ti^{4+}$ का अपचयन विभव $Fe^{3+}$ से अधिक है,इसलिए $Ti^{4+}$ एक अधिक शक्तिशाली ऑक्सीकारक है।
$2$. $Ti^{3+}$ का अपचयन विभव $Fe^{2+}$ से कम है,इसलिए $Ti^{3+}$ एक अधिक शक्तिशाली अपचायक है।
$3$. अभिक्रिया $Ti^{3+} + Fe^{3+} \to Ti^{4+} + Fe^{2+}$ के लिए,सेल विभव $E^o_{cell} = E^o_{cathode} - E^o_{anode} = E^o(Fe^{3+}/Fe^{2+}) - E^o(Ti^{4+}/Ti^{3+}) = -y - (-x) = x - y$ है। चूंकि $x < y$,इसलिए $E^o_{cell} < 0$,जिसका अर्थ है कि अभिक्रिया स्वतःस्फूर्त नहीं है।
अतः,विकल्प $C$ में दिया गया कथन गलत है।

(B) धातु की अपचायक क्षमता उसके मानक अपचयन विभव $(E^{\circ}_{red})$ के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
कम (अधिक ऋणात्मक) $E^{\circ}_{red}$ मान एक प्रबल अपचायक को दर्शाते हैं।
दिए गए मान:
$E^{\circ}(A^{+}/A) = -2.93 \ V$
$E^{\circ}(C^{2+}/C) = -2.37 \ V$
$E^{\circ}(D^{3+}/D) = -0.74 \ V$
$E^{\circ}(B^{+}/B) = 0.80 \ V$
मानों की तुलना करने पर: $-2.93 < -2.37 < -0.74 < 0.80$.
अतः,अपचायक क्षमता का बढ़ता क्रम: $B < D < C < A$ है।

(C) दी गई अर्ध-अभिक्रियाएँ हैं:
$(1) Au^{+} + e^- \rightarrow Au$,$E_1^o = 1.69 \text{ V}$,$\Delta G_1^o = -1 \times F \times 1.69 = -1.69F$
$(2) Au^{3+} + 3e^- \rightarrow Au$,$E_2^o = 1.40 \text{ V}$,$\Delta G_2^o = -3 \times F \times 1.40 = -4.20F$
लक्षित अभिक्रिया $Au^{+} \rightarrow Au^{3+} + 2e^-$ के लिए,हम अभिक्रिया $(1)$ में से अभिक्रिया $(2)$ को घटाते हैं:
$\Delta G_3^o = \Delta G_1^o - \Delta G_2^o$
$-2FE_3^o = (-1.69F) - (-4.20F)$
$-2FE_3^o = 2.51F$
$E_3^o = -1.255 \text{ V}$

(A) दिए गए गैल्वेनिक सेल के लिए: $Ca_{(s)} | Ca^{2+}_{(aq)} || Fe^{2+}_{(aq)} | Fe_{(s)}$
एनोड अभिक्रिया: $Ca_{(s)} \rightarrow Ca^{2+}_{(aq)} + 2e^-$
कैथोड अभिक्रिया: $Fe^{2+}_{(aq)} + 2e^- \rightarrow Fe_{(s)}$
मानक सेल विभव का सूत्र: $E_{cell}^o = E_{cathode}^o - E_{anode}^o$
यहाँ,$E_{cathode}^o = E_{Fe^{2+}/Fe}^o$. चूँकि $E_{Fe/Fe^{2+}}^o = 0.41 \ V$,इसलिए $E_{Fe^{2+}/Fe}^o = -0.41 \ V$.
$E_{anode}^o = E_{Ca^{2+}/Ca}^o = -2.87 \ V$.
मान रखने पर: $E_{cell}^o = (-0.41 \ V) - (-2.87 \ V) = -0.41 \ V + 2.87 \ V = 2.46 \ V$.

(A) दी गई अर्ध-अभिक्रियाएँ हैं:
$(1) MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \to Mn^{2+} + 4H_2O$; $\Delta G_1^o = -n_1 F E_1^o = -5 \times F \times 1.51 = -7.55 F$
$(2) MnO_2 + 4H^+ + 2e^- \to Mn^{2+} + 2H_2O$; $\Delta G_2^o = -n_2 F E_2^o = -2 \times F \times 1.21 = -2.42 F$
हमें अभिक्रिया चाहिए: $MnO_4^- + 4H^+ + 3e^- \to MnO_2 + 2H_2O$
यह अभिक्रिया $(1)$ में से $(2)$ को घटाने पर प्राप्त होती है:
$(1) - (2): (MnO_4^- + 8H^+ + 5e^-) - (MnO_2 + 4H^+ + 2e^-) \to (Mn^{2+} + 4H_2O) - (Mn^{2+} + 2H_2O)$
$MnO_4^- + 4H^+ + 3e^- \to MnO_2 + 2H_2O$
गिब्स मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन $\Delta G_3^o = \Delta G_1^o - \Delta G_2^o = -7.55 F - (-2.42 F) = -5.13 F$
चूंकि $\Delta G_3^o = -n_3 F E_3^o$ और $n_3 = 3$,हमारे पास है:
$-3 F E_3^o = -5.13 F$
$E_3^o = \frac{5.13}{3} = 1.71 \ V$

(A) यदि मानक सेल विभव $E^\circ_{cell}$ धनात्मक है तो अभिक्रिया स्वतः होती है।
विद्युत रासायनिक श्रेणी के अनुसार,कम (अधिक ऋणात्मक) मानक अपचयन विभव वाली धातु,उच्च (अधिक धनात्मक) मानक अपचयन विभव वाली धातु को उसके लवण के विलयन से विस्थापित कर सकती है।
विकल्प $A$ के लिए: $Cu_{(s)} + 2Ag^+_{(aq)} \to Cu^{2+}_{(aq)} + 2Ag_{(s)}$। यहाँ,$E^\circ_{cell} = 0.80 \ V - 0.34 \ V = +0.46 \ V$। चूँकि $E^\circ_{cell} > 0$ है,इसलिए अभिक्रिया स्वतः है।
विकल्प $B, C,$ और $D$ में,ऑक्सीकृत होने वाली धातु का अपचयन विभव अपचयित होने वाली धातु से अधिक है,जिसके परिणामस्वरूप $E^\circ_{cell}$ ऋणात्मक प्राप्त होता है,जिससे वे स्वतः नहीं होती हैं।

(D) अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन के अनुसार,मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड $(SHE)$ का मानक इलेक्ट्रोड विभव सभी तापमानों पर $0.00 \, V$ माना जाता है।

(A) दी गई अभिक्रियाएँ:
$(1) Cu^{+} + e^- \longrightarrow Cu$ ; $\Delta G_1^o = -1 \times F \times X_1 = -X_1 F$
$(2) Cu^{2+} + 2e^- \longrightarrow Cu$ ; $\Delta G_2^o = -2 \times F \times X_2 = -2X_2 F$
हमें $Cu^{2+} + e^- \longrightarrow Cu^{+}$ अभिक्रिया के लिए $E^o$ का मान चाहिए।
यह अभिक्रिया $(2)$ में से $(1)$ को घटाकर प्राप्त की जा सकती है:
$(Cu^{2+} + 2e^-$ $\longrightarrow Cu) - (Cu^{+} + e^-$ $\longrightarrow Cu) \implies Cu^{2+} + e^-$ $\longrightarrow Cu^{+}$
अतः,$\Delta G_3^o = \Delta G_2^o - \Delta G_1^o$
$-1 \times F \times E^o = (-2X_2 F) - (-X_1 F)$
$-FE^o = F(X_1 - 2X_2)$
$E^o = 2X_2 - X_1$

(A) मानक गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन $\Delta G^o = -nFE^o$ द्वारा दिया जाता है।
अभिक्रिया $Cu^{2+} + 2e^- \to Cu$ के लिए,$\Delta G_1^o = -2FX_2$ है।
अभिक्रिया $Cu^{+} + e^- \to Cu$ के लिए,$\Delta G_2^o = -FX_1$ है।
हमें $Cu^{2+} + e^- \to Cu^{+}$ के लिए $E^o$ ज्ञात करना है। यह अभिक्रिया पहली अभिक्रिया से दूसरी अभिक्रिया को घटाकर प्राप्त की जा सकती है:
$(Cu^{2+} + 2e^- \to Cu) - (Cu^{+} + e^- \to Cu) \implies Cu^{2+} + e^- \to Cu^{+}$.
अतः,$\Delta G_3^o = \Delta G_1^o - \Delta G_2^o$ है।
$-FE^o = -2FX_2 - (-FX_1)$।
$-FE^o = -2FX_2 + FX_1$।
$-F$ से विभाजित करने पर,हमें $E^o = 2X_2 - X_1$ प्राप्त होता है।

(D) धातु की अपचायक क्षमता उसके मानक ऑक्सीकरण विभव $(E^{\circ}_{OP})$ के सीधे समानुपाती होती है।
दिए गए मानक अपचयन विभव $(E^{\circ}_{RP})$:
$E^{\circ}_{RP}(x) = 0.52 \ V$
$E^{\circ}_{RP}(y) = -3.03 \ V$
$E^{\circ}_{RP}(z) = -1.18 \ V$
चूंकि $E^{\circ}_{OP} = -E^{\circ}_{RP}$,ऑक्सीकरण विभव इस प्रकार हैं:
$E^{\circ}_{OP}(x) = -0.52 \ V$
$E^{\circ}_{OP}(y) = 3.03 \ V$
$E^{\circ}_{OP}(z) = 1.18 \ V$
मानों की तुलना करने पर,ऑक्सीकरण विभव का क्रम $y > z > x$ है।
अतः,अपचायक क्षमता का क्रम $y > z > x$ होगा।

(B) उच्च अपचयन विभव (reduction potential) वाला पदार्थ एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करता है और कम अपचयन विभव वाले पदार्थ को ऑक्सीकृत कर सकता है।
अपचयन विभव की तुलना करने पर:
$E^{o}(Cl_2/Cl^-) = 1.36 \ V > E^{o}(I_2/I^-) = 0.54 \ V$। अतः,$Cl_2$,$I^-$ को $I_2$ में ऑक्सीकृत कर सकता है।
विकल्प $B$ बताता है कि आयोडाइड आयन $(I^-)$ का क्लोरीन $(Cl_2)$ द्वारा ऑक्सीकरण होता है,जो सही है क्योंकि $E^{o}_{cell} = 1.36 \ V - 0.54 \ V = 0.82 \ V > 0$।

(NONE) फेरस आयन $(Fe^{2+})$ का फेरिक आयन $(Fe^{3+})$ में ऑक्सीकरण करने के लिए $Fe^{3+}/Fe^{2+}$ युग्म $(E^\circ = +0.77 \ V)$ से अधिक अपचयन विभव वाले ऑक्सीकारक की आवश्यकता होती है।
दिए गए विकल्पों में से कोई भी आयन ($Li^{\oplus}$,$Mn^{2+}$,$Pb^{2+}$,$Al^{3+}$) प्रबल ऑक्सीकारक नहीं है जो $Fe^{2+}$ को $Fe^{3+}$ में ऑक्सीकृत कर सके।
अतः,दिए गए विकल्पों में से कोई भी सही उत्तर नहीं है।

(A) हम दी गई अर्ध-अभिक्रियाओं के लिए गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन $(\Delta G^{o})$ के बीच संबंध का उपयोग करते हैं।
मान लीजिए अभिक्रियाएँ इस प्रकार हैं:
$(1) Cu^{+2} + 2e^{-} \to Cu$,$\Delta G_{1}^{o} = -2F X_{1}$
$(2) Cu^{+} + e^{-} \to Cu$,$\Delta G_{2}^{o} = -1F X_{2}$
$(3) Cu^{+2} + e^{-} \to Cu^{+}$,$\Delta G_{3}^{o} = -1F E^{o}$
हेस के नियम के अनुसार,अभिक्रिया $(3) = (1) - (2)$:
$\Delta G_{3}^{o} = \Delta G_{1}^{o} - \Delta G_{2}^{o}$
$-1F E^{o} = -2F X_{1} - (-1F X_{2})$
$-E^{o} = -2X_{1} + X_{2}$
$E^{o} = 2X_{1} - X_{2}$

(B) सेल अभिक्रिया $2Ce^{4+} + Co \to 2Ce^{3+} + Co^{2+}$ है।
एनोड अभिक्रिया: $Co \to Co^{2+} + 2e^-$,इसलिए $E_{anode}^o = E_{Co^{2+}/Co}^o = -E_{Co/Co^{2+}}^o = -0.28 \, V$.
कैथोड अभिक्रिया: $2Ce^{4+} + 2e^- \to 2Ce^{3+}$,इसलिए $E_{cathode}^o = E_{Ce^{4+}/Ce^{3+}}^o = x$.
मानक सेल विभव $E_{cell}^o = E_{cathode}^o - E_{anode}^o$ द्वारा दिया जाता है।
मान रखने पर: $1.89 = x - (-0.28)$.
$1.89 = x + 0.28$.
$x = 1.89 - 0.28 = 1.61 \, V$.

(A) सेल अभिक्रिया को $Zn|Zn^{2+}||CuI|Cu$ के रूप में दर्शाया गया है।
एनोड पर (ऑक्सीकरण): $Zn_{(s)} \to Zn^{2+}_{(aq)} + 2e^{-}$,$E^o_{ox} = -(-0.76 \ V) = +0.76 \ V$.
कैथोड पर (अपचयन): $2CuI_{(s)} + 2e^{-} \to 2Cu_{(s)} + 2I^{-}_{(aq)}$,$E^o_{red} = -0.17 \ V$.
कुल सेल अभिक्रिया $Zn_{(s)} + 2CuI_{(s)} \to Zn^{2+}_{(aq)} + 2Cu_{(s)} + 2I^{-}_{(aq)}$ है।
मानक सेल विभव $E^o_{cell} = E^o_{cathode} - E^o_{anode} = E^o_{red(cathode)} - E^o_{red(anode)}$.
$E^o_{cell} = -0.17 \ V - (-0.76 \ V) = -0.17 \ V + 0.76 \ V = 0.59 \ V$.

(C) मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड $(SHE)$ का उपयोग अन्य इलेक्ट्रोड के विभव को मापने के लिए संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में किया जाता है।
अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन के अनुसार,मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड का विभव सभी तापमानों पर स्वेच्छा से $0.00 \ V$ माना जाता है।

(B) सेल अभिक्रिया है: $Ti^{2+}(aq.) + Co^{2+}(aq.) \rightarrow Ti^{3+}(aq.) + Co(s)$.
$E_{cell}^o = E_{cathode}^o - E_{anode}^o$.
यहाँ,कैथोड $Co^{2+}|Co$ इलेक्ट्रोड है और एनोड $Ti^{3+}|Ti^{2+}$ इलेक्ट्रोड है।
$E_{cell}^o = E_{Co^{2+}|Co}^o - E_{Ti^{3+}|Ti^{2+}}^o$.
दिया गया है $E_{cell}^o = 0.09 \ V$ और $E_{Co^{2+}|Co}^o = -0.28 \ V$.
$0.09 = -0.28 - E_{Ti^{3+}|Ti^{2+}}^o$.
$E_{Ti^{3+}|Ti^{2+}}^o = -0.28 - 0.09 = -0.37 \ V$.
ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रिया $Ti^{2+} \rightarrow Ti^{3+} + e^-$ के लिए इलेक्ट्रोड विभव,अपचयन विभव $E_{Ti^{3+}|Ti^{2+}}^o$ का ऋणात्मक होता है।
अतः,$E_{Ti^{2+}|Ti^{3+}}^o = -(-0.37 \ V) = 0.37 \ V$.

(A) विद्युत रासायनिक श्रेणी में हाइड्रोजन से कम सक्रिय धातुएं तनु अम्लों से हाइड्रोजन को विस्थापित नहीं कर सकती हैं।
$Cu$ (कॉपर) सक्रियता श्रेणी में हाइड्रोजन के नीचे स्थित है,इसलिए यह तनु अम्लों के साथ अभिक्रिया करके $H_{2(g)}$ मुक्त नहीं करती है।
$Fe$,$Mn$ और $Zn$ हाइड्रोजन से अधिक सक्रिय हैं और तनु अम्लों के साथ अभिक्रिया करने पर $H_{2(g)}$ मुक्त करती हैं।

(B) अपचायक वह पदार्थ है जिसका ऑक्सीकरण होता है (जो इलेक्ट्रॉन खोता है)। एक अपचायक की शक्ति उसके मानक ऑक्सीकरण विभव द्वारा निर्धारित की जाती है,जो उसके मानक अपचयन विभव का ऋणात्मक मान होता है $(E^o_{ox} = -E^o_{red})$।
मानक अपचयन विभव $(E^o_{red})$ की तुलना करने पर:
$E^o_{K^{+}/K} = -2.93 \ V$
$E^o_{Zn^{2+}/Zn} = -0.76 \ V$
$E^o_{Fe^{2+}/Fe} = -0.44 \ V$
$E^o_{Cu^{2+}/Cu} = 0.34 \ V$
जिस पदार्थ का मानक अपचयन विभव सबसे अधिक ऋणात्मक होता है,वह सबसे प्रबल अपचायक होता है क्योंकि उसकी इलेक्ट्रॉन खोने की प्रवृत्ति सबसे अधिक होती है।
चूंकि $E^o_{K^{+}/K} = -2.93 \ V$ सबसे कम मान है,इसलिए $K_{(s)}$ सबसे प्रबल अपचायक है।

(A) अपचायक वह पदार्थ है जिसका ऑक्सीकरण होता है,और इसकी प्रबलता इसके मानक ऑक्सीकरण विभव द्वारा निर्धारित की जाती है। मानक ऑक्सीकरण विभव,मानक अपचयन विभव का ऋणात्मक होता है $(E^\circ_{ox} = -E^\circ_{red})$।
$1$. $Zn_{(s)}$ के लिए,$E^\circ_{ox} = +0.762 \ V$
$2$. $Cr_{(s)}$ के लिए,$E^\circ_{ox} = +0.740 \ V$
$3$. $H_{2(g)}$ के लिए,$E^\circ_{ox} = 0.00 \ V$
$4$. $Fe^{2+}$ के लिए,$E^\circ_{ox} = -0.770 \ V$
चूंकि $Zn_{(s)}$ का मानक ऑक्सीकरण विभव सबसे अधिक $(+0.762 \ V)$ है,इसलिए यह सबसे प्रबल अपचायक है।

(B) मानक सेल विभव की गणना सूत्र का उपयोग करके की जाती है:
$E_{cell}^o = E_{cathode}^o - E_{anode}^o$
यहाँ,कैथोड $N^{+}/N$ इलेक्ट्रोड है और एनोड $M^{+}/M$ इलेक्ट्रोड है।
$E_{cell}^o = E_{N^{+}/N}^o - E_{M^{+}/M}^o$
$E_{cell}^o = 0.25 \ V - 0.52 \ V = -0.27 \ V$
चूंकि $E_{cell}^o < 0$,सेल अभिक्रिया स्वतःप्रवर्तित नहीं है।

(C) दी गई अभिक्रियाएँ ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रियाएँ हैं। ऑक्सीकारक निर्धारित करने के लिए,हम अपचयन विभव $(E^o_{red})$ देखते हैं।
पहली अभिक्रिया के लिए: $[Fe(CN)_6]^{3-} + e^- \to [Fe(CN)_6]^{4-}$,$E^o_{red} = +0.35 \ V$.
दूसरी अभिक्रिया के लिए: $Fe^{3+} + e^- \to Fe^{2+}$,$E^o_{red} = +0.77 \ V$.
उच्च अपचयन विभव अपचयित होने की अधिक प्रवृत्ति को दर्शाता है,जो उस स्पीशीज को एक प्रबल ऑक्सीकारक बनाता है।
दोनों की तुलना करने पर,$Fe^{3+}$ का अपचयन विभव अधिक है $(+0.77 \ V > +0.35 \ V)$।
अतः,$Fe^{3+}$ सबसे प्रबल ऑक्सीकारक है। सही विकल्प $(C)$ है।

(D) कथन गलत है क्योंकि कॉपर $(Cu)$ एक उत्कृष्ट धातु है जिसका मानक अपचयन विभव धनात्मक $(E^{\circ}_{Cu^{2+}/Cu} = +0.34 \ V)$ होता है,जिसका अर्थ है कि यह $HCl$ से हाइड्रोजन को विस्थापित नहीं कर सकता है।
कारण सही है क्योंकि विद्युत-रासायनिक सक्रियता श्रेणी में हाइड्रोजन वास्तव में कॉपर के ऊपर स्थित है,जो यह बताता है कि कॉपर $H^+$ आयनों को $H_2$ गैस में अपचयित क्यों नहीं कर सकता है।

(A) दी गई सेल अभिक्रिया: $2 Fe^{3+}_{(aq)} + 2 I^{-}_{(aq)} \rightarrow 2 Fe^{2+}_{(aq)} + I_{2(aq)}$
यहाँ,अभिक्रिया में शामिल इलेक्ट्रॉनों की संख्या $n = 2$ है।
मानक गिब्स ऊर्जा का सूत्र: $\Delta_r G^{\ominus} = -n F E^{\ominus}_{cell}$
मान रखने पर: $\Delta_r G^{\ominus} = -2 \times 96500 \ C \ mol^{-1} \times 0.24 \ V$
$\Delta_r G^{\ominus} = -46320 \ J \ mol^{-1}$
$kJ \ mol^{-1}$ में बदलने पर: $\Delta_r G^{\ominus} = -46.32 \ kJ \ mol^{-1}$

(B) धातु की अपचायक क्षमता (reducing power) उसके मानक अपचयन विभव $(SRP)$ के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
दिए गए $SRP$ मान हैं:
$E^{\circ}_{K^{+}/K} = -2.93 \ V$
$E^{\circ}_{Al^{3+}/Al} = -1.66 \ V$
$E^{\circ}_{Cr^{3+}/Cr} = -0.74 \ V$
$E^{\circ}_{Ag^{+}/Ag} = 0.80 \ V$
अतः,अपचायक क्षमता का सही घटता क्रम $K > Al > Cr > Ag$ है।

(A) मानक गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन $(\Delta G^{\circ})$ और मानक इलेक्ट्रोड विभव $(E^{\circ})$ के बीच संबंध $\Delta G^{\circ} = -nFE^{\circ}$ है।
अभिक्रिया $Cu^{2+} + 2e^{-} \longrightarrow Cu$ के लिए,$\Delta G^{\circ}_{1} = -2F(0.34) = -0.68F$.
अभिक्रिया $Cu^{+} + e^{-} \longrightarrow Cu$ के लिए,$\Delta G^{\circ}_{2} = -1F(0.522) = -0.522F$.
हमें $Cu^{2+} + e^{-} \longrightarrow Cu^{+}$ अभिक्रिया के लिए $E^{\circ}$ ज्ञात करना है।
यह अभिक्रिया पहली अभिक्रिया में से दूसरी अभिक्रिया को घटाकर प्राप्त की जा सकती है: $(Cu^{2+} + 2e^{-}$ $\longrightarrow Cu) - (Cu^{+} + e^{-}$ $\longrightarrow Cu) \implies Cu^{2+} + e^{-}$ $\longrightarrow Cu^{+}$.
अतः,$\Delta G^{\circ}_{3} = \Delta G^{\circ}_{1} - \Delta G^{\circ}_{2} = -0.68F - (-0.522F) = -0.158F$.
चूंकि $\Delta G^{\circ}_{3} = -nFE^{\circ}_{3}$ जहाँ $n=1$,इसलिए $-0.158F = -1F(E^{\circ}_{3})$.
इस प्रकार,$E^{\circ}_{3} = 0.158 \ V$.

(N/A) अधिक अपचायक क्षमता (reducing power) वाली धातु अपने लवण के विलयन से कम अपचायक क्षमता वाली धातु को विस्थापित करती है।
दी गई धातुओं की बढ़ती हुई अपचायक क्षमता का क्रम $Cu < Fe < Zn < Al < Mg$ है।
इसलिए,इस श्रेणी में ऊपर स्थित धातु अपने से नीचे स्थित किसी भी धातु को उसके लवण के विलयन से विस्थापित कर सकती है।
अतः,वह क्रम जिसमें धातुएं एक-दूसरे को विस्थापित करती हैं,$Mg > Al > Zn > Fe > Cu$ है।

(A) अपचायक क्षमता मानक अपचयन विभव $(E^{\ominus})$ के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
कम (अधिक ऋणात्मक) $E^{\ominus}$ मान अधिक शक्तिशाली अपचायक को दर्शाते हैं।
दिए गए $E^{\ominus}$ मान हैं:
$Li^{+}/Li = -3.04 \ V$
$Na^{+}/Na = -2.71 \ V$
$I_{2}/I^{-} = +0.53 \ V$
$Ag^{+}/Ag = +0.79 \ V$
$Cl_{2}/Cl^{-} = +1.36 \ V$
इन्हें अपचायक क्षमता के घटते क्रम में व्यवस्थित करने पर:
$Li > Na > I^{-} > Ag > Cl^{-}$

(N/A) $Al^{3+}/Al$ के लिए मानक इलेक्ट्रोड विभव $(E^{\Theta})$ $-1.66 \ V$ है,जो दर्शाता है कि $Al$ में इलेक्ट्रॉन खोकर विलयन में $Al^{3+}$ आयन बनाने की उच्च प्रवृत्ति है।
इसके विपरीत,$Tl^{3+}/Tl$ के लिए $E^{\Theta}$ का मान $+1.26 \ V$ है,जो एक उच्च धनात्मक मान है। यह दर्शाता है कि $Tl^{3+}$ में इलेक्ट्रॉन ग्रहण करके $Tl$ में अपचयित होने की प्रबल प्रवृत्ति है।
इसलिए,$Al^{3+}$ विलयन में स्थिर है,जबकि $Tl^{3+}$ अस्थिर है और एक प्रबल ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करता है।
चूंकि $Al$,$Tl$ की तुलना में अधिक आसानी से $M^{3+}$ आयन बनाता है,इसलिए $Al$,$Tl$ से अधिक विद्युत-धनात्मक (electropositive) है।

(N/A) मानक गिब्स ऊर्जा का सूत्र ${\Delta _r}{G^\Theta } = - nFE_{(cell)}^\Theta $ है।
इस अभिक्रिया में,स्थानांतरित इलेक्ट्रॉनों की संख्या $(n)$ $2$ है।
फैराडे नियतांक $(F)$ $96487 \, C \, mol^{-1}$ है और मानक सेल विभव $(E_{(cell)}^\Theta )$ $1.1 \, V$ है।
समीकरण में इन मानों को रखने पर:
${\Delta _r}{G^\Theta } = - 2 \times 96487 \, C \, mol^{-1} \times 1.1 \, V$
${\Delta _r}{G^\Theta } = - 212271 \, J \, mol^{-1}$
किलोजूल में परिवर्तित करने पर:
${\Delta _r}{G^\Theta } = - 212.27 \, kJ \, mol^{-1}$

(N/A) $Mg^{2+} | Mg$ का मानक इलेक्ट्रोड विभव मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड $(SHE)$ के साथ एक विद्युत रासायनिक सेल बनाकर निर्धारित किया जाता है।
$1$. एक सेल तैयार करें जिसमें मैग्नीशियम इलेक्ट्रोड ($1 \, M \, MgSO_4$ विलयन में डूबी $Mg$ छड़) एनोड के रूप में और मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड $(Pt_{(s)}, H_{2_{(g)}} (1 \, bar) | H^{+}_{(aq)} (1 \, M))$ कैथोड के रूप में हो।
$2$. सेल का निरूपण: $Mg | Mg^{2+} (aq, 1 \, M) || H^{+} (aq, 1 \, M) | H_2 (g, 1 \, bar), Pt_{(s)}$ है।
$3$. वोल्टमीटर का उपयोग करके इस सेल का विद्युत वाहक बल $(emf)$ मापें।
$4$. मानक सेल विभव $E^{\Theta}_{cell} = E^{\Theta}_{cathode} - E^{\Theta}_{anode}$ द्वारा दिया जाता है।
$5$. चूंकि $SHE$ का मानक इलेक्ट्रोड विभव $0.00 \, V$ होता है,इसलिए $E^{\Theta}_{cell} = 0 - E^{\Theta}_{Mg^{2+}/Mg}$ होगा।
$6$. अतः,$E^{\Theta}_{Mg^{2+}/Mg} = -E^{\Theta}_{cell}$।

(N/A) जो पदार्थ फेरस आयनों की तुलना में प्रबल ऑक्सीकारक होते हैं,वे फेरस आयनों को ऑक्सीकृत कर सकते हैं।
ऑक्सीकरण अभिक्रिया है: $Fe^{2+} \to Fe^{3+} + e^{-}; E^{\Theta} = -0.77 \ V$.
इसका अर्थ है कि जिन पदार्थों का मानक अपचयन विभव $+0.77 \ V$ से अधिक होता है,वे फेरस आयनों $(Fe^{2+})$ को फेरिक आयनों $(Fe^{3+})$ में ऑक्सीकृत कर सकते हैं।
इस शर्त को पूरा करने वाले तीन पदार्थ $F_{2}$ $(E^{\Theta} = +2.87 \ V)$,$Cl_{2}$ $(E^{\Theta} = +1.36 \ V)$,और $O_{2}$ $(E^{\Theta} = +1.23 \ V)$ हैं।

(A) धातु की अपचायक क्षमता उसके मानक अपचयन विभव के व्युत्क्रमानुपाती होती है। कम (अधिक ऋणात्मक) अपचयन विभव एक प्रबल अपचायक को दर्शाता है।
दिए गए मानक अपचयन विभव हैं:
$K^{+} / K = -2.93 \, V$
$Mg^{2+} / Mg = -2.37 \, V$
$Cr^{3+} / Cr = -0.74 \, V$
$Hg^{2+} / Hg = 0.79 \, V$
$Ag^{+} / Ag = 0.80 \, V$
अपचयन विभव के बढ़ते क्रम में व्यवस्थित करने पर:
$K < Mg < Cr < Hg < Ag$
अतः,अपचायक क्षमता का बढ़ता क्रम है:
$Ag < Hg < Cr < Mg < K$

(A) धातु की विस्थापन क्षमता उसके मानक अपचयन विभव $(E^{\circ})$ पर निर्भर करती है। जिस धातु का $E^{\circ}$ मान अधिक ऋणात्मक होता है,वह एक प्रबल अपचायक के रूप में कार्य करती है और अधिक धनात्मक $E^{\circ}$ मान वाली धातु को उसके लवण विलयन से विस्थापित कर सकती है।
मानक अपचयन विभव इस प्रकार हैं:
$E^{\circ} Mg^{+2}/Mg = -2.36 \ V$
$E^{\circ} Al^{+3}/Al = -1.66 \ V$
$E^{\circ} Zn^{+2}/Zn = -0.76 \ V$
$E^{\circ} Fe^{+2}/Fe = -0.44 \ V$
$E^{\circ} Cu^{+2}/Cu = +0.34 \ V$
चूंकि अपचयन विभव $Mg < Al < Zn < Fe < Cu$ के क्रम में बढ़ता है,इसलिए अपचायक क्षमता इसी क्रम में घटती है। अतः,उनके एक-दूसरे को विस्थापित करने का क्रम $Mg > Al > Zn > Fe > Cu$ है।

(A) धातु की अपचायक क्षमता उसके मानक अपचयन विभव (reduction potential) के व्युत्क्रमानुपाती होती है। अधिक ऋणात्मक अपचयन विभव का अर्थ है प्रबल अपचायक।
दिए गए मानक अपचयन विभव हैं:
$K^{+}/K = -2.93 \, V$
$Mg^{2+}/Mg = -2.37 \, V$
$Cr^{3+}/Cr = -0.74 \, V$
$Hg^{2+}/Hg = 0.79 \, V$
$Ag^{+}/Ag = 0.80 \, V$
अपचयन विभव के बढ़ते क्रम में व्यवस्थित करने पर: $K < Mg < Cr < Hg < Ag$।
अतः,अपचायक क्षमता का बढ़ता क्रम है: $Ag < Hg < Cr < Mg < K$।

(C) अधिक ऋणात्मक मानक अपचयन विभव वाली धातु एक प्रबल अपचायक होती है और यह अधिक धनात्मक अपचयन विभव वाली धातु को उसके लवण के विलयन से विस्थापित कर सकती है।
दिए गए मानक अपचयन विभव इस प्रकार हैं:
$E^o Zn^{2+}/Zn = -0.76 \ V$
$E^o Co^{2+}/Co = -0.28 \ V$
$E^o Cu^{2+}/Cu = +0.34 \ V$
$E^o Ag^+/Ag = +0.80 \ V$
इन मानों की तुलना करने पर,$Ag^+$ का अपचयन विभव सबसे अधिक धनात्मक $(+0.80 \ V)$ है,जिसका अर्थ है कि $Ag$ सबसे दुर्बल अपचायक है और इसे अन्य सभी धातुओं $(Zn, Co, Cu)$ द्वारा उनके विलयनों से विस्थापित किया जा सकता है।
अतः,सही उत्तर $Ag$ है।

(D) ऑक्सीकरण एजेंट वह प्रजाति है जो अपचयित (reduced) होती है,जिसका अर्थ है कि इसका अपचयन विभव (reduction potential) अधिक होता है।
दी गई अभिक्रियाएं ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रियाएं हैं। हमें इन्हें अपचयन विभव में बदलना होगा:
$1. [Fe(CN)_6]^{3-} + e^- \to [Fe(CN)_6]^{4-}, E^o_{red} = +0.35 \ V$
$2. Fe^{3+} + e^- \to Fe^{2+}, E^o_{red} = +0.77 \ V$
अपचयन विभव की तुलना करने पर,$E^o_{red}(Fe^{3+}/Fe^{2+}) = +0.77 \ V$,$E^o_{red}([Fe(CN)_6]^{3-}/[Fe(CN)_6]^{4-}) = +0.35 \ V$ से अधिक है।
इसलिए,$Fe^{3+}$,$[Fe(CN)_6]^{3-}$ की तुलना में एक प्रबल ऑक्सीकरण एजेंट है।

(A) अपचायक क्षमता मानक अपचयन विभव $(E^{\circ}_{red})$ के व्युत्क्रमानुपाती होती है। $E^{\circ}_{red}$ का मान जितना कम होगा,अपचायक उतना ही प्रबल होगा।
दिए गए मानों में,$Li$ का विभव सबसे कम $(-3.05 \ V)$ है,इसलिए यह सबसे प्रबल अपचायक है।
ऑक्सीकारक क्षमता मानक अपचयन विभव $(E^{\circ}_{red})$ के समानुपाती होती है। $E^{\circ}_{red}$ का मान जितना अधिक होगा,ऑक्सीकारक उतना ही प्रबल होगा।
दिए गए मानों में,$Ag^{+}$ ($Ag$ से,$+0.80 \ V$) का विभव सबसे अधिक है,इसलिए यह सबसे प्रबल ऑक्सीकारक है।

(A) मानक इलेक्ट्रोड विभव को $298 \ K$ तापमान पर मापे गए इलेक्ट्रोड के विभव के रूप में परिभाषित किया जाता है,जब अर्ध-सेल अभिक्रिया में शामिल सभी प्रजातियों की सांद्रता इकाई $(1 \ M)$ होती है।

(A) अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन के अनुसार,मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड $(SHE)$ के मानक इलेक्ट्रोड विभव का मान सभी तापमानों पर स्वेच्छा से $0.00 \ V$ निर्धारित किया गया है।

(B) अपचायक की प्रबलता अपचयन विभव के मान के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
कम अपचयन विभव का अर्थ है अधिक शक्तिशाली अपचायक।
दिए गए मान:
$A = 0.34 \ V$
$C = -0.46 \ V$
$B = -0.80 \ V$
मानों की तुलना करने पर: $-0.80 < -0.46 < 0.34$।
अतः,अपचायक की प्रबलता का क्रम $B > C > A$ होगा।