Electrolytes and Electrolysis Questions in Gujarati

(A) પીગળેલા ક્ષારમાંથી એલ્યુમિનિયમના નિક્ષેપણ માટેની રિડક્શન પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$Al^{3+} + 3e^- \to Al$.
પ્રક્રિયાના તત્વયોગમિતિ (stoichiometry) મુજબ,$1 \ mole$ $Al$ ધાતુ મેળવવા માટે $1 \ mole$ $Al^{3+}$ આયનોને રિડક્શન કરવા $3 \ moles$ ઇલેક્ટ્રોનની જરૂર પડે છે.
તેથી,$3 \ moles$ ઇલેક્ટ્રોન જરૂરી છે.

(C) વિદ્યુત પ્રવાહને વિદ્યુતભારના વહનનો દર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.
વિદ્યુતભારને $Coulombs$ $(C)$ માં અને સમયને $seconds$ $(s)$ માં માપવામાં આવતો હોવાથી,વિદ્યુત પ્રવાહનો એકમ $Coulomb/second$ $(C/s)$ છે.
$1 \ C/s$ ને $1 \ Ampere$ $(A)$ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.
તેથી,વિદ્યુત પ્રવાહનો $SI$ એકમ $Ampere$ છે.

(A) પીગળેલા અથવા પ્રવાહી અવસ્થામાં,$NaCl$ તેના ઘટક આયનોમાં વિયોજિત થાય છે: $NaCl(l) \rightarrow Na^+(l) + Cl^-(l)$.
આયનો મુક્ત હોવાથી,પીગળેલું $NaCl$ વિદ્યુતવિભાજ્ય તરીકે વર્તે છે અને વિદ્યુતનું વહન કરે છે.
$CO_2$ એ સહસંયોજક અણુ છે,$Br_2$ એ અધ્રુવીય સહસંયોજક પ્રવાહી છે,અને $Si$ એ અર્ધવાહક છે,પરંતુ પીગળેલું $NaCl$ એક ઉત્તમ આયનીય વાહક છે.

(D) વિદ્યુતવિભાજ્ય વાહકોમાં,પ્રવાહ આયનોની ગતિ દ્વારા વહન થાય છે,ઇલેક્ટ્રોનના પ્રવાહ દ્વારા નહીં. ઇલેક્ટ્રોન ધાત્વિક વાહકોમાંથી વહે છે,જ્યારે વિદ્યુતવિભાજ્ય દ્રાવણમાં આયનો નવા ઉત્પાદનો બનાવવા માટે ઇલેક્ટ્રોડ તરફ ગતિ કરે છે. તેથી,કેથોડથી એનોડ તરફ ઇલેક્ટ્રોનનો એક પ્રવાહ વહે છે તે વિધાન વિદ્યુતવિભાજ્ય વાહકો માટે લાગુ પડતું નથી.

(B) ઘન અવસ્થામાં,$NaCl$ સ્ફટિક લેટીસ તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે જ્યાં આયનો મજબૂત સ્થિર વિદ્યુત બળો દ્વારા જકડાયેલા હોય છે અને મુક્ત રીતે હલનચલન કરી શકતા નથી.
વિદ્યુતભાર વહન કરવા માટે કોઈ મુક્ત આયનો કે મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન ન હોવાથી,$NaCl$ (ઘન) વિદ્યુતનું વહન કરતું નથી.

(D) . જ્યારે કેથોડને દૂર કરવામાં આવે છે,ત્યારે બાહ્ય વિદ્યુત પરિપથ તૂટી જાય છે અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં વિદ્યુત ક્ષેત્ર નાબૂદ થાય છે. વિદ્યુત ક્ષેત્રની ગેરહાજરીમાં,દ્રાવણમાં રહેલા આયનો હવે કોઈ દિશાકીય બળ અનુભવતા નથી અને ઉષ્મીય ઉર્જાને કારણે યાદચ્છિક રીતે ગતિ કરે છે.

(B) $Pt$ ઇલેક્ટ્રોડ નિષ્ક્રિય છે અને કોઈપણ ઇલેક્ટ્રોડ પર પ્રક્રિયામાં ભાગ લેતા નથી.
મંદ $H_{2}SO_{4}$ માં $H_{2}SO_{4}$ અને $H_{2}O$ બંનેમાંથી $H^{+}$ આયનો હોય છે.
કેથોડ પર,$H^{+}$ આયનો ઇલેક્ટ્રોન મેળવીને હાઇડ્રોજન વાયુ બનાવે છે:
$2H^{+} + 2e^{-} \rightarrow H_{2}(g)$
આ પ્રક્રિયામાં ઇલેક્ટ્રોનનો સ્વીકાર થતો હોવાથી,તેને રિડક્શન પ્રક્રિયા કહેવામાં આવે છે.
તેથી,$Pt$ ઇલેક્ટ્રોડ સાથે મંદ $H_{2}SO_{4}$ ના વિદ્યુતવિભાજનમાં કેથોડિક પ્રક્રિયા રિડક્શન છે.

(C) વિદ્યુતવિભાજ્ય કોષોમાં,ઇલેક્ટ્રોડ્સ રાસાયણિક રીતે નિષ્ક્રિય હોવા જોઈએ જેથી તેઓ વિદ્યુતવિભાજ્ય અથવા વિદ્યુતવિભાજનની નીપજો સાથે પ્રતિક્રિયા ન આપે.
$Na$ એ અત્યંત સક્રિય આલ્કલી ધાતુ છે જે પાણી સાથે જોરદાર પ્રતિક્રિયા આપે છે.
$S$ (સલ્ફર) એ અધાતુ છે અને વિદ્યુતનું મંદ વાહક છે.
$Hg$ (પારો) એ પ્રવાહી ધાતુ છે અને તેનો ઉપયોગ ચોક્કસ કિસ્સાઓમાં (જેમ કે કાસ્ટનર-કેલનર કોષ) ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે થઈ શકે છે,પરંતુ $Pt$ (પ્લેટિનમ) અને ગ્રેફાઇટ એ જલીય વિદ્યુતવિભાજ્ય કોષોમાં વપરાતા પ્રમાણભૂત નિષ્ક્રિય ઇલેક્ટ્રોડ છે કારણ કે તેઓ રાસાયણિક રીતે સ્થિર છે અને વિદ્યુતનું સારું વહન કરે છે.
તેથી,સામાન્ય વિદ્યુતવિભાજ્ય કોષો માટે $Pt$ અને ગ્રેફાઇટ સૌથી યોગ્ય પસંદગી છે.

(A) પ્લેટિનમ ઇલેક્ટ્રોડનો ઉપયોગ કરીને મંદ $H_2SO_4$ ના વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન,નીચેની પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે:
કેથોડ પર: $2H^+ (aq) + 2e^- \rightarrow H_2 (g)$
એનોડ પર: $2OH^- (aq) \rightarrow \frac{1}{2} O_2 (g) + H_2O (l) + 2e^-$
આમ,કેથોડ પર $H_2$ વાયુ મુક્ત થાય છે અને એનોડ પર $O_2$ વાયુ મુક્ત થાય છે. તેથી,વિકલ્પ $A$ સાચો છે.

(D) એનોડ પ્રક્રિયામાં ઓક્સિડેશનનો સમાવેશ થાય છે,જે ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવવાની પ્રક્રિયા છે.
$A, B,$ અને $C$ ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયાઓ દર્શાવે છે (ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે).
$D$ રિડક્શન પ્રક્રિયા દર્શાવે છે (ઇલેક્ટ્રોન મેળવે છે),જેમાં $Zn^{2+}$ નું $Zn$ માં રિડક્શન થાય છે.

(C) ઇલેક્ટ્રોલિટીક સેલમાં વિદ્યુત ઉર્જાનું રૂપાંતર રાસાયણિક ઉર્જામાં થાય છે.

(A) ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગની પ્રક્રિયામાં,જે વસ્તુ પર પડ ચડાવવાનું હોય તેને હંમેશા $Cathode$ (ઋણ ઇલેક્ટ્રોડ) તરીકે રાખવામાં આવે છે.
ઇલેક્ટ્રોલાઇટ દ્રાવણમાંથી ધાતુના આયનો $Cathode$ પર રિડક્શન પામે છે અને વસ્તુની સપાટી પર ધાતુનું પાતળું પડ બનાવે છે.

(C) ગોલ્ડ પ્લેટિંગ માટે વપરાતો ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પોટેશિયમ ડાયસાયનોઓરેટ$(I)$ છે,જે $K[Au(CN)_2]$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે.
આ સંકીર્ણ ક્ષાર ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ પ્રક્રિયા માટે ગોલ્ડ આયનોનો સ્થિર સ્ત્રોત પૂરો પાડે છે.

(B) $Mg$ (મેગ્નેશિયમ) એ $s$-બ્લોક તત્વો (આલ્કલાઇન અર્થ ધાતુઓ) માં આવે છે.
તેમના અત્યંત ઋણ પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલને કારણે,જલીય દ્રાવણના વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન કેથોડ પર $Mg^{2+}$ આયનોના રિડક્શન કરતા પાણીનું રિડક્શન વધુ સરળતાથી થાય છે.
પરિણામે,$Mg$ ધાતુ જમા થવાને બદલે કેથોડ પર $H_2$ વાયુ મુક્ત થાય છે.
તેની સરખામણીમાં,$Cu$,$Cr$ અને $Ni$ ના રિડક્શન પોટેન્શિયલ ઊંચા હોય છે અને તેમને તેમના જલીય દ્રાવણમાંથી કેથોડ પર જમા કરી શકાય છે.

(B) $Mg$ અને $Al$ ને તેમના ક્ષારના જલીય દ્રાવણના વિદ્યુતવિભાજન દ્વારા મેળવી શકાતા નથી.
આનું કારણ એ છે કે $H_2O$ નો રિડક્શન પોટેન્શિયલ $Mg^{2+}$ અને $Al^{3+}$ આયનો કરતા વધારે હોય છે.
પરિણામે,કેથોડ પર ધાતુને બદલે $H_2$ વાયુ મુક્ત થાય છે.

(A) $NaOH$ ના ઉત્પાદન માટે કાસ્ટનર-કેલનર પ્રક્રિયામાં મર્ક્યુરીના ઉપયોગ અંગેની મુખ્ય ચિંતા પર્યાવરણીય અને સ્વાસ્થ્ય સુરક્ષા છે.
મર્ક્યુરી $(Hg)$ અત્યંત ઝેરી છે અને તે ખાદ્ય શૃંખલામાં જૈવ-સંચયનું નોંધપાત્ર જોખમ ધરાવે છે.
જોકે $Hg$ વિદ્યુતનો સારો વાહક છે,આ ગુણધર્મનો ઉપયોગ સેલમાં કરવામાં આવે છે; પરંતુ,મર્ક્યુરીના લીકેજ અને નિકાલ સાથે સંકળાયેલા પર્યાવરણીય જોખમો તેને આધુનિક ઔદ્યોગિક ઉપયોગોમાંથી દૂર કરવાના મુખ્ય કારણો છે.

(C) $Cr$ નું ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ મુખ્યત્વે એટલા માટે કરવામાં આવે છે કારણ કે $Cr$ મૂળ ધાતુને સખત,કાટ-પ્રતિરોધક અને આકર્ષક (સુશોભિત) ફિનિશ આપે છે. આ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કાટ અટકાવવા અને વસ્તુઓના દેખાવને સુધારવા માટે વ્યાપકપણે થાય છે.

(A) ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ એ કાટ અટકાવવા અથવા દેખાવ સુધારવા માટે ધાતુની સપાટી પર બીજી ધાતુનું પાતળું પડ ચડાવવાની પ્રક્રિયા છે.
$Ni$ (નિકલ),$Zn$ (ઝિંક) અને $Au$ (સોનું) નો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ માટે થાય છે કારણ કે તે કાટ સામે પ્રતિરોધક છે.
$Fe$ (લોખંડ) ખૂબ જ સક્રિય છે અને તેને કાટ લાગવાની શક્યતા વધુ હોય છે,તેથી તે અન્ય ધાતુઓ પર રક્ષણાત્મક પ્લેટિંગ તરીકે વાપરવા માટે યોગ્ય નથી.

(B) લોખંડને કાટ લાગતો અટકાવવા માટે ગેલ્વેનાઈઝેશન (galvanization) પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ થાય છે.
આ પ્રક્રિયામાં,લોખંડને કાટથી બચાવવા માટે તેની સપાટી પર $Zn$ (ઝિંક) નું પડ ચડાવવામાં આવે છે.

(C) સોડિયમ ક્લોરાઇડ $(NaCl)$ ના દ્રાવણનું વિદ્યુતવિભાજન ક્લોરિન $(Cl_2)$ અને સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ $(NaOH)$ ઉત્પન્ન કરે છે.
ક્લોરિન ઇથાઇલ આલ્કોહોલ $(C_2H_5OH)$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ક્લોરલ $(CCl_3CHO)$ બનાવે છે.
ત્યારબાદ,ક્લોરલ વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન ઉત્પન્ન થયેલા સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ક્લોરોફોર્મ $(CHCl_3)$ અને સોડિયમ ફોર્મેટ $(HCOONa)$ આપે છે.

(D) એનોડાઇઝિંગ એ એક વિદ્યુત-રાસાયણિક પ્રક્રિયા છે જે ધાતુની સપાટીને સુશોભિત,ટકાઉ અને ક્ષારણ-પ્રતિરોધક એનોડિક ઓક્સાઇડ ફિનિશમાં રૂપાંતરિત કરે છે.
એલ્યુમિનિયમના કિસ્સામાં,ધાતુને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ (જેમ કે મંદ સલ્ફ્યુરિક એસિડ) ધરાવતા વિદ્યુતવિભાજ્ય કોષમાં એનોડ તરીકે રાખવામાં આવે છે.
જ્યારે વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર કરવામાં આવે છે,ત્યારે એનોડ પર ઓક્સિજન મુક્ત થાય છે,જે એલ્યુમિનિયમની સપાટી સાથે પ્રક્રિયા કરીને એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ $(Al_2O_3)$ નું રક્ષણાત્મક પડ બનાવે છે.
તેથી,એનોડાઇઝડ એલ્યુમિનિયમ એટલે એવી એલ્યુમિનિયમ ધાતુ જેના પર વિદ્યુતની મદદથી એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડનું પડ જમા કરવામાં આવ્યું હોય.

(A) સાયક્લોટ્રોન એ વિદ્યુતભારિત કણોને પ્રવેગિત કરવા માટે વપરાતું સાધન છે. તે વિદ્યુતભારિત કણોની ગતિજ ઉર્જા વધારવા માટે વિદ્યુત અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોનો ઉપયોગ કરે છે. ન્યુટ્રોન એ તટસ્થ કણ હોવાથી (તેના પર કોઈ વિદ્યુતભાર નથી),તેને સાયક્લોટ્રોનમાં વિદ્યુતક્ષેત્ર દ્વારા પ્રવેગિત કરી શકાતું નથી.

(B) વિદ્યુતવિભાજ્ય એવો પદાર્થ છે જે પાણી જેવા ધ્રુવીય દ્રાવકમાં ઓગળવાથી વિદ્યુતનું વહન કરતું દ્રાવણ બનાવે છે.
$NaCl$ (મીઠું) પાણીમાં આયનો ($Na^+$ અને $Cl^-$) માં વિયોજિત થાય છે,જેનાથી તે વિદ્યુતનું વહન કરી શકે છે.
ગ્લુકોઝ,ખાંડ અને યુરિયા એ અવિદ્યુતવિભાજ્ય છે કારણ કે તેઓ જલીય દ્રાવણમાં આયનોમાં વિયોજિત થતા નથી.

(B) $AlCl_3$ નું આયનીકરણ નીચે મુજબ થાય છે: $AlCl_3 \rightarrow Al^{+3} + 3Cl^-$.
પ્રક્રિયાના તત્વયોગમિતિ (stoichiometry) મુજબ,$1 \text{ મોલ}$ $AlCl_3$ માંથી $1 \text{ મોલ}$ $Al^{+3}$ આયનો અને $3 \text{ મોલ}$ $Cl^-$ આયનો મળે છે.
તેથી,$Al^{+3}$ આયનોની સંખ્યા $Cl^-$ આયનોની સંખ્યાના $1/3$ ગણી હોય છે.

(D) વિદ્યુતવિભાજ્ય એ એવો પદાર્થ છે જે દ્રાવણમાં આયનોમાં વિયોજિત થાય છે.
પ્રબળ વિદ્યુતવિભાજ્ય સંપૂર્ણપણે આયનોમાં વિયોજિત થાય છે,જ્યારે નિર્બળ વિદ્યુતવિભાજ્ય આંશિક રીતે વિયોજિત થાય છે.
$1$. યુરિયા $(NH_2CONH_2)$ અને ખાંડ $(C_{12}H_{22}O_{11})$ એ અવિદ્યુતવિભાજ્ય છે કારણ કે તેઓ આયનોમાં વિયોજિત થતા નથી.
$2$. એમોનિયમ હાઈડ્રોક્સાઈડ $(NH_4OH)$ એ નિર્બળ બેઇઝ છે અને તેથી તે નિર્બળ વિદ્યુતવિભાજ્ય છે.
$3$. સોડિયમ એસિટેટ $(CH_3COONa)$ એ પ્રબળ બેઇઝ $(NaOH)$ અને નિર્બળ એસિડ $(CH_3COOH)$ નો ક્ષાર છે. ક્ષાર સામાન્ય રીતે પ્રબળ વિદ્યુતવિભાજ્ય હોય છે કારણ કે તેઓ જલીય દ્રાવણમાં સંપૂર્ણપણે વિયોજિત થાય છે.
તેથી,આપેલા વિકલ્પોમાંથી સોડિયમ એસિટેટ સૌથી પ્રબળ વિદ્યુતવિભાજ્ય છે.

(A) પીગળેલા $NaCl$ ના વિદ્યુતવિભાજનથી સોડિયમ ધાતુ $(Na)$ મળે છે.
જોકે,$NaCl$ ના જલીય દ્રાવણ (બ્રાઈન) ના વિદ્યુતવિભાજનથી $NaOH$,$Cl_2$ અને $H_2$ વાયુ ઉત્પન્ન થાય છે.
ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનના સંદર્ભમાં,$NaOH$ એ જલીય $NaCl$ ની ક્લોર-આલ્કલી પ્રક્રિયાનું મુખ્ય ઉત્પાદન છે.

(B) $NaOH$ ની બનાવટ (ક્લોર-આલ્કલી પ્રક્રિયા) દરમિયાન કેથોડ પર $H_2$ વાયુ મુક્ત થાય છે.

(B) $Hg$ કેથોડ પર $H^+$ આયનોના રિડક્શન માટે $Pt$ કેથોડની તુલનામાં વધુ ઓવરપોટેન્શિયલ (વોલ્ટેજ) ની જરૂર પડે છે. આ ઉચ્ચ ઓવરપોટેન્શિયલને કારણે,$Hg$ કેથોડ પર $Na^+$ આયનોનું $Na$ ધાતુમાં રિડક્શન થવું વધુ અનુકૂળ બને છે,જે પછી $Hg$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને સોડિયમ એમાલ્ગમ $(Na-Hg)$ બનાવે છે.

(B) $Pt$ ધ્રુવોનો ઉપયોગ કરીને $NaCl$ ના જલીય દ્રાવણનું વિદ્યુતવિભાજન કરતા,કેથોડ પર પાણીનું રિડક્શન થાય છે કારણ કે $H_2O$ નો રિડક્શન પોટેન્શિયલ $Na^+$ કરતા વધારે હોય છે. કેથોડ પરની પ્રક્રિયા: $2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)$. આમ,કેથોડ પર $H_2$ વાયુ ઉત્પન્ન થાય છે.

(D) $Na_2SO_4$ ના જલીય દ્રાવણનું નિષ્ક્રિય ધ્રુવોનો ઉપયોગ કરીને વિદ્યુત વિભાજન કરવામાં આવે ત્યારે પાણીનું વિદ્યુત વિભાજન થાય છે.
કેથોડ પર પાણીનું રિડક્શન થાય છે: $2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)$.
એનોડ પર પાણીનું ઓક્સિડેશન થાય છે: $2H_2O(l) \rightarrow O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^-$.
તેથી,કેથોડ અને એનોડ પર મળતી નીપજો અનુક્રમે $H_2$ અને $O_2$ છે.

(D) બ્રાઈન ($NaCl$ નું દ્રાવણ) ના વિદ્યુતવિભાજનમાં નીચેની પ્રક્રિયાઓ થાય છે:
$NaCl \rightleftharpoons Na^+ + Cl^-$
$H_2O \rightleftharpoons H^+ + OH^-$
કેથોડ પર: $2H^+ + 2e^- \to H_2$ (કારણ કે $Na^+$ કરતા $H^+$ નો રિડક્શન પોટેન્શિયલ વધારે હોય છે.)
એનોડ પર: $2Cl^- - 2e^- \to Cl_2$ (કારણ કે $OH^-$ કરતા $Cl^-$ નો ઓક્સિડેશન પોટેન્શિયલ વધારે હોય છે.)
દ્રાવણમાં: $Na^+ + OH^- \to NaOH$.
આમ,$NaOH$,$Cl_2$,અને $H_2$ ઉત્પન્ન થાય છે,પરંતુ $O_2$ ઉત્પન્ન થતો નથી.

(B) જલીય સોડિયમ સલ્ફેટનું વિયોજન આ મુજબ થાય છે: $Na _2 SO _4(a q) \rightarrow 2 Na ^{+}(a q)+ SO _4^{2-}(a q)$
પાણીનું પણ અલ્પ પ્રમાણમાં વિયોજન થાય છે: $H_2O_{(l)} \rightleftharpoons H^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)}$.
કેથોડ પર,$H^+$ આયનોનો રિડક્શન પોટેન્શિયલ $Na^+$ આયનો કરતા વધારે હોય છે.
તેથી,$H^+$ આયનોનું રિડક્શન થઈને હાઇડ્રોજન વાયુ ઉત્પન્ન થાય છે: $2H^+_{(aq)} + 2e^- \to H_{2(g)}$.

(B) પ્લેટિનમ ઇલેક્ટ્રોડનો ઉપયોગ કરીને જલીય $CuSO_4$ ના વિદ્યુત વિભાજન દરમિયાન,નીચેની પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે:
કેથોડ પર: $Cu^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Cu(s)$
એનોડ પર: $2H_2O(l) \rightarrow O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^-$
જેમ પ્રક્રિયા આગળ વધે છે,તેમ એનોડ પર $H^+$ આયનો ઉત્પન્ન થાય છે,જે દ્રાવણમાં $H^+$ ની સાંદ્રતા વધારે છે.
$pH = -\log[H^+]$ હોવાથી,$[H^+]$ માં વધારો થવાથી દ્રાવણની $pH$ માં ઘટાડો થાય છે.

(C) પાણીના વિદ્યુતવિભાજનની પ્રક્રિયા: $2H_2O(l) \rightarrow 2H_2(g) + O_2(g)$.
સ્ટોઇકિયોમેટ્રી મુજબ,ઉત્પન્ન થતા $H_2$ અને $O_2$ વાયુનું મોલર પ્રમાણ $2:1$ છે.
સમાન તાપમાન અને દબાણની સ્થિતિમાં વાયુનું કદ તેના મોલના પ્રમાણમાં હોય છે (એવોગેડ્રોનો નિયમ),તેથી કદનું પ્રમાણ પણ $2:1$ રહેશે.
$O_2$ વાયુનું કદ $= 2.24 \ dm^3$.
તેથી,$H_2$ વાયુનું કદ $= 2 \times 2.24 \ dm^3 = 4.48 \ dm^3$.

(A) નિષ્ક્રિય પ્લેટીનમ ધ્રુવોનો ઉપયોગ કરીને જલીય $CuSO_4$ ના દ્રાવણના વિદ્યુત વિભાજન દરમિયાન,નીચેની પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે:
કેથોડ પર: $Cu^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Cu(s)$. આમ,કેથોડ પર કોપર જમા થાય છે.
એનોડ પર: $2H_2O(l) \rightarrow O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^-$. એનોડ પર ઓક્સિજન વાયુ મુક્ત થાય છે.
તેથી,કોપર ફક્ત કેથોડ પર જ જમા થાય છે.

(D) વિદ્યુત વિભાજ્ય કોષમાં,આયનોની ગતિ વિદ્યુતધ્રુવો પર લાગુ કરવામાં આવતા વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવત દ્વારા થાય છે.
જ્યારે કેથોડને દૂર કરવામાં આવે છે,ત્યારે પરિપથ તૂટી જાય છે.
પરિપથ પૂર્ણ ન હોવાથી,આયનોને વિદ્યુતધ્રુવો તરફ ખેંચતું વિદ્યુતક્ષેત્ર અસ્તિત્વમાં રહેતું નથી.
પરિણામે,ધન અને ઋણ બંને આયનોની દિશાકીય ગતિ અટકી જાય છે.

(D) વિદ્યુતવિભાજનની પ્રક્રિયા દરમિયાન,વિદ્યુતવિભાજ્યના દ્રાવણ અથવા પીગળેલા પદાર્થમાંથી વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર કરવામાં આવે છે.
આના કારણે ધન આયનો (કેશાયન) કેથોડ તરફ અને ઋણ આયનો (એનાયન) એનોડ તરફ ગતિ કરે છે.
ઇલેક્ટ્રોડ પર,આ આયનો ઇલેક્ટ્રોન મેળવીને અથવા ગુમાવીને તટસ્થ પરમાણુઓ કે અણુઓમાં ફેરવાય છે,જેને વીજભારવિહીન થવાની પ્રક્રિયા (discharge) કહેવામાં આવે છે.
તેથી,આયનો વીજભારવિહીન બને છે.

(B) પિગલીત $NaCl$ ના વિદ્યુત વિભાજન દરમિયાન,$Na^{+}$ અને $Cl^{-}$ આયનો હાજર હોય છે.
એનોડ (ધન ધ્રુવ) પર ઓક્સિડેશનની પ્રક્રિયા થાય છે.
$Cl^{-}$ આયનો એનોડ તરફ આકર્ષાય છે અને ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવીને ક્લોરિન વાયુ બનાવે છે:
$2Cl^{-} \rightarrow Cl_2 + 2e^{-}$.
તેથી,એનોડ પર $Cl^{-}$ નું ઓક્સિડેશન થાય છે.

(D) પિગલિત $KCl$ $(potassium \ chloride)$ વિદ્યુતનો સુવાહક છે કારણ કે તેમાં મુક્ત આયનો ($K^+$ અને $Cl^-$) હોય છે જે વિદ્યુત પ્રવાહનું વહન કરી શકે છે. હીરો એ સહસંયોજક ઘન છે જેમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન હોતા નથી,અને સ્ફટિકમય $NaCl$ તથા $BaSO_4$ માં આયનો લેટીસમાં જકડાયેલા હોવાથી તેઓ વિદ્યુતનું વહન કરી શકતા નથી.

(D) જ્યારે વિદ્યુત વિભાજ્ય $AB$ નું જલીય દ્રાવણમાં વિયોજન થાય છે,ત્યારે તે તેના ઘટક આયનોમાં વિભાજિત થાય છે:
$AB_{(aq)} \rightarrow A^{+}_{(aq)} + B^{-}_{(aq)}$
તેથી,ધન આયનો $(A^{+})$ અને ઋણ આયનો $(B^{-})$ બંને ઉત્પન્ન થાય છે.

(B) કેથોડ પર રિડક્શન પ્રક્રિયા: $2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)$.
સ્ટોઇકિયોમેટ્રી મુજબ,$1 \, mol$ $H_2$ માટે $2 \, mol$ ઇલેક્ટ્રોનની જરૂર પડે છે.
તેથી,$0.01 \, mol$ $H_2$ માટે $0.01 \times 2 = 0.02 \, mol$ ઇલેક્ટ્રોનની જરૂર પડશે.
કુલ વિદ્યુતભાર $Q = n \times F = 0.02 \, mol \times 96500 \, C \, mol^{-1} = 1930 \, C$.
આપેલ પ્રવાહ $I = 10 \, mA = 0.01 \, A$.
સૂત્ર $Q = I \times t$ નો ઉપયોગ કરતા,$t = \frac{Q}{I} = \frac{1930 \, C}{0.01 \, A} = 193000 \, s$.
આને $19.3 \times 10^4 \, s$ તરીકે લખી શકાય છે.

(C) $NaBr$ ના જલીય દ્રાવણમાં $Na^+$,$Br^-$,$H^+$ અને $OH^-$ આયનો હાજર હોય છે.
કેથોડ પર,$H_2O$ નો રિડક્શન પોટેન્શિયલ $(-0.83 \ V)$ એ $Na^+$ $(-2.71 \ V)$ કરતા વધારે હોવાથી,$H_2$ વાયુ મુક્ત થાય છે: $2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)$.
એનોડ પર,$Br^-$ નો ઓક્સિડેશન પોટેન્શિયલ $H_2O$ કરતા વધારે હોવાથી,$Br_2$ ઉત્પન્ન થાય છે: $2Br^-(aq) \rightarrow Br_2(l) + 2e^-$.
પરિણામે,કેથોડ પર $H_2$ વાયુ,એનોડ પર $Br_2$ ઉત્પન્ન થાય છે અને દ્રાવણમાં $NaOH$ બાકી રહે છે.

(C) કુલ વિદ્યુતભાર માટેનું સૂત્ર $Q = I \times t$ છે.
આપેલ પ્રવાહ $I = 100 \ mA = 100 \times 10^{-3} \ A = 0.1 \ A$.
આપેલ સમય $t = 30 \ \text{minutes} = 30 \times 60 \ \text{seconds} = 1800 \ s$.
કિંમતો મૂકતા: $Q = 0.1 \ A \times 1800 \ s = 180 \ C$.
તેથી,વપરાયેલ કુલ વિદ્યુતભાર $180 \ C$ છે.

(A) વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન,વિદ્યુતવિભાજ્યના દ્રાવણમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરવામાં આવે છે.
લાગુ પાડવામાં આવેલા વિદ્યુતસ્થિતિમાનના તફાવતને કારણે,ધનભારિત આયનો (કેટાયન) ઋણભારિત ઇલેક્ટ્રોડ (કૅથોડ) તરફ આકર્ષાય છે.
તે જ રીતે,ઋણભારિત આયનો (એનાયન) ધનભારિત ઇલેક્ટ્રોડ (એનોડ) તરફ આકર્ષાય છે.
તેથી,એનાયન એનોડ તરફ અને કેટાયન કૅથોડ તરફ ખસે છે.

(C) પિગળેલા $NaCl$ માં,વિયોજન આ મુજબ થાય છે: $NaCl(l) \rightarrow Na^{+} + Cl^{-}$.
કેથોડ પર (રિડક્શન થાય છે): $Na^{+} + e^{-} \rightarrow Na_{(s)}$.
એનોડ પર (ઓક્સિડેશન થાય છે): $Cl^{-} \rightarrow 1/2 Cl_2 + e^{-}$ અથવા $2Cl^{-} \rightarrow Cl_2 + 2e^{-}$.

(B) વિદ્યુતવિભાજનની પ્રક્રિયા દરમિયાન,કૅથોડ એ ઋણ વીજભારિત ઇલેક્ટ્રોડ છે.
કેટાયન એ ધન વીજભારિત આયનો છે જે કૅથોડ તરફ આકર્ષાય છે.
કૅથોડ પર,આ કેટાયન ઇલેક્ટ્રોન મેળવીને વીજભારવિહીન (તટસ્થ) બને છે (રિડક્શન).
તેથી,કૅથોડ પાસે વીજભારવિહીન બનતો ઘટક કેટાયન છે.

(C) જે પ્રક્રિયામાં વિદ્યુત વિભાજ્યમાંથી વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર કરવાથી રાસાયણિક પરિવર્તન થાય છે,તેને $Electrolysis$ (વિદ્યુત વિભાજન) કહેવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન વિદ્યુત ઊર્જાનું રાસાયણિક ઊર્જામાં રૂપાંતર થાય છે.

(A) કેથોડ પર ધાતુનું જમા થવું તે તેના પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ $(E^{\circ})$ પર આધાર રાખે છે. જે ધાતુનો રિડક્શન પોટેન્શિયલ વધારે હોય તે કેથોડ પર પહેલા રિડક્શન પામે છે.
આપેલ મૂલ્યોની સરખામણી કરતા: $E^{\circ}_{Ag^+/Ag} (0.80 \ V) > E^{\circ}_{Hg_2^{2+}/2Hg} (0.79 \ V) > E^{\circ}_{Cu^{2+}/Cu} (0.34 \ V) > E^{\circ}_{Mg^{2+}/Mg} (-2.37 \ V)$.
તેથી,જમા થવાનો ક્રમ $Ag > Hg > Cu$ છે.
નોંધ: $Mg$ જલીય દ્રાવણમાંથી જમા થશે નહીં કારણ કે $Mg^{2+}$ આયનોના રિડક્શન કરતા $H^+$ આયનોનું $H_2$ વાયુમાં રિડક્શન સરળતાથી થાય છે.

(B) $Na$ (સોડિયમ) ખૂબ જ સક્રિય આલ્કલી ધાતુ છે અને $S$ (સલ્ફર) અધાતુ છે જે વિદ્યુતનું સારું વહન કરતું નથી અને પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરે છે.
તેથી,તેમને નિષ્ક્રિય ઈલેક્ટ્રોડ તરીકે વાપરી શકાતા નથી.
$Hg$ (પારો),$Pt$ (પ્લેટિનમ) અને ગ્રેફાઈટનો ઉપયોગ જલીય વિદ્યુત વિભાજ્ય કોષોમાં ઈલેક્ટ્રોડ તરીકે થાય છે કારણ કે તેઓ વિદ્યુત વિભાજન દરમિયાન પ્રમાણમાં નિષ્ક્રિય અથવા સ્થિર રહે છે.

(A) સોડિયમ સલ્ફેટનું પાણીમાં વિયોજન: $Na _2 SO _4(a q) \rightarrow 2 Na ^{+}(a q)+ SO _4^{2-}(a q)$
પાણીનું અલ્પ વિયોજન: $H_2O_{(l)} \rightleftharpoons H^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)}$.
કેથોડ પર,$Na^+$ કરતા $H^+$ નું રિડક્શન પોટેન્શિયલ વધારે હોવાથી $H^+$ નું રિડક્શન થાય છે: $2H^+_{(aq)} + 2e^- \rightarrow H_{2(g)}$.
એનોડ પર,$SO_4^{2-}$ કરતા $OH^-$ નું ઓક્સિડેશન સરળતાથી થાય છે: $4OH^-_{(aq)} \rightarrow 2H_2O_{(l)} + O_{2(g)} + 4e^-$.
તેથી,કેથોડ અને એનોડ પર મળતી નીપજો અનુક્રમે $H_2$ અને $O_2$ છે.