Electrolytes and Electrolysis Questions in Gujarati

(C) જલીય સોડિયમ ક્લોરાઇડ $(NaCl(aq))$ ના વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન,નીચે મુજબની પ્રક્રિયાઓ થાય છે:
કેથોડ પર: $2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)$ (પાણીનું રિડક્શન થાય છે કારણ કે $E^\circ_{H_2O/H_2} > E^\circ_{Na^+/Na}$).
એનોડ પર: $2Cl^-(aq) \rightarrow Cl_2(g) + 2e^-$ (ક્લોરાઇડ આયનોનું ઓક્સિડેશન થાય છે).
આમ,કેથોડ પર $H_2$ વાયુ અને એનોડ પર $Cl_2$ વાયુ મુક્ત થાય છે.

(C) પિગલિત અવસ્થામાં કાર્નાલાઇટ $(KCl \cdot MgCl_2 \cdot 6H_2O)$ નું વિદ્યુતવિભાજન કરવાથી કેથોડ પર $Mg$ અને એનોડ પર $Cl_2$ વાયુ મળે છે.
$K^{+} + e^- \to K$; $E^o = -2.93 \; V$
$Mg^{2+} + 2e^- \to Mg$; $E^o = -2.37 \; V$
$Mg^{2+}$ નો રિડક્શન પોટેન્શિયલ $K^{+}$ કરતા વધારે (ઓછો ઋણ) હોવાથી,કેથોડ પર $Mg^{2+}$ નું રિડક્શન થઈને $Mg$ મળે છે.

(B) વીજભાર $(Q)$ માટેનું સૂત્ર $Q = I \times t$ છે.
આપેલ વિદ્યુતપ્રવાહ $(I)$ = $1.8 \, A$.
સમય $(t)$ = $1.36 \, \text{minutes} = 1.36 \times 60 \, \text{seconds} = 81.6 \, \text{seconds}$.
તેથી,$Q = 1.8 \, A \times 81.6 \, \text{s} = 146.88 \, C$.
નજીકના પૂર્ણાંકમાં લેતા,આપણને $147 \, C$ મળે છે.

(C) $Castner-Kellner$ પ્રક્રિયામાં,બ્રાઇન દ્રાવણ ($NaCl$ જલીય) નું વિદ્યુત વિભાજન મર્ક્યુરી કેથોડ અને કાર્બન એનોડનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે.
મર્ક્યુરી કેથોડ પર,સોડિયમ આયનો $(Na^+)$ રિડક્શન પામીને સોડિયમ ધાતુ બનાવે છે,જે પછી મર્ક્યુરીમાં ઓગળીને સોડિયમ એમાલગમ ($Na-Hg$ મિશ્રધાતુ) બનાવે છે.
આ સોડિયમ એમાલગમની ત્યારબાદ પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ $(NaOH)$,હાઇડ્રોજન વાયુ અને મર્ક્યુરી મેળવવામાં આવે છે.

(C) કુલ વીજભાર $Q$ એ સૂત્ર $Q = I \times t$ દ્વારા મળે છે.
અહીં $I = 1 \ A$ અને $t = 60 \ s$ આપેલ છે,તેથી $Q = 1 \times 60 = 60 \ C$.
એક ઇલેક્ટ્રોન પરનો વીજભાર $1.60 \times 10^{-19} \ C$ છે.
ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $n$ ની ગણતરી $n = \frac{Q}{e} = \frac{60}{1.60 \times 10^{-19}}$ દ્વારા કરવામાં આવે છે.
$n = 37.5 \times 10^{19} = 3.75 \times 10^{20}$ ઇલેક્ટ્રોન.

(B) $s$-વિભાગની ધાતુઓ જેવી કે $Ca$,$Na$,$K$ અત્યંત સક્રિય હોય છે અને તેમનો પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ ખૂબ જ ઋણ હોય છે.
જ્યારે તેમના ક્ષારના જલીય દ્રાવણનું વિદ્યુતવિભાજન કરવામાં આવે છે,ત્યારે કેથોડ પર ધાતુ આયનને બદલે પાણીનું રિડક્શન થાય છે.
કેથોડ પરની પ્રક્રિયા $H_2O(l) + e^- \rightarrow \frac{1}{2} H_2(g) + OH^-(aq)$ છે.
તેથી,આ ધાતુઓ તેમના જલીય ક્ષારના દ્રાવણના વિદ્યુતવિભાજન દ્વારા મેળવી શકાતી નથી; તેઓ સામાન્ય રીતે તેમના પીગળેલા ક્ષારના વિદ્યુતવિભાજન દ્વારા મેળવવામાં આવે છે.

(C) વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન પાણીની રિડક્શન પ્રક્રિયા છે: $2 H_2O + 2 e^- \longrightarrow H_2 + 2 OH^-$.
સ્ટોઇકિયોમેટ્રી મુજબ,$2 \ mole$ $H_2O$ ને $2 \ mole$ ઇલેક્ટ્રોન ($2 \ F$ વિદ્યુતભાર) ની જરૂર પડે છે.
તેથી,$1 \ mole$ $H_2O$ ને $1 \ F$ વિદ્યુતભારની જરૂર પડે છે.
$3 \ mole$ $H_2O$ માટે,સૈદ્ધાંતિક રીતે જરૂરી વિદ્યુતભાર $3 \ F$ છે.
પ્રવાહ કાર્યક્ષમતા $75 \ \%$ હોવાથી,જરૂરી વાસ્તવિક વિદ્યુતભાર $(Q)$ નીચે મુજબ ગણવામાં આવે છે:
$Q \times 0.75 = 3 \ F$
$Q = \frac{3}{0.75} = 4 \ F$.

(D) સોડિયમના વિદ્યુતવિભાજ્ય નિષ્કર્ષણ (ડાઉન્સ પ્રક્રિયા) માં,$NaCl$ નું ગલનબિંદુ ઘટાડવા માટે $NaCl$,$CaCl_2$ અને $NaF$ (અથવા $Na_3AlF_6$) ના મિશ્રણનો ઉપયોગ થાય છે.
વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન,$Na^{+}$ નો રિડક્શન પોટેન્શિયલ $K^{+}$ અને $Ca^{2+}$ કરતા વધારે હોય છે (જેનો અર્થ છે કે $Na^{+}$ નું રિડક્શન $K^{+}$ અને $Ca^{2+}$ કરતા સરળતાથી થાય છે).
જેમ કે $K$ અને $Ca$ એ $Na$ કરતા વધુ સક્રિય છે,તેથી તેમના આયનોનું ડિસ્ચાર્જ પોટેન્શિયલ વધારે હોય છે,જેનો અર્થ છે કે તેઓ પીગળેલા અવસ્થામાં રહે છે જ્યારે $Na^{+}$ આયનો કેથોડ પર ધાતુના $Na$ માં રિડ્યુસ થાય છે.

(D) કાર્નાલાઈટ એ $KCl \cdot MgCl_2 \cdot 6H_2O$ રાસાયણિક સૂત્ર ધરાવતું દ્વિક્ષાર છે.
જ્યારે પીગળેલા કાર્નાલાઈટનું વિદ્યુતવિભાજન કરવામાં આવે છે,ત્યારે તેનું વિઘટન થાય છે.
મેગ્નેશિયમ આયનો $(Mg^{2+})$ કેથોડ પર રિડક્શન પામીને મેગ્નેશિયમ ધાતુ $(Mg)$ બનાવે છે અને ક્લોરાઈડ આયનો $(Cl^-)$ એનોડ પર ઓક્સિડેશન પામીને ક્લોરિન વાયુ $(Cl_2)$ બનાવે છે.
પ્રક્રિયા: $KCl \cdot MgCl_2$ $\xrightarrow{\text{electrolysis}} K^+ + Mg^{2+} + 3Cl^-$ $\rightarrow Mg + Cl_2 + KCl$.

(B) ક્યુપ્રિક બ્રોમાઈડ $(CuBr_2)$ ના જલીય દ્રાવણના વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન,દ્રાવણમાં $Cu^{2+}$,$Br^-$,$H^+$ અને $OH^-$ આયનો હાજર હોય છે.
કેથોડ પર રિડક્શન પ્રક્રિયા થાય છે. $Cu^{2+}$ $(E^0 = +0.34 \ V)$ નો ડિસ્ચાર્જ પોટેન્શિયલ $H^+$ આયનો $(E^0 = 0.00 \ V)$ કરતા ઓછો હોય છે.
તેથી,કેથોડ પર $Cu^{2+}$ આયનોનું રિડક્શન થઈને ધાતુમય કોપર $(Cu)$ મળે છે.
કેથોડ પરની પ્રક્રિયા: $Cu^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Cu(s)$.

(B) પોટેશિયમ સક્સિનેટના જલીય દ્રાવણનું વિદ્યુતવિભાજન $Kolbe's$ વિદ્યુતવિભાજન તરીકે ઓળખાય છે.
આ પ્રક્રિયા દરમિયાન,ડાયકાર્બોક્સિલેટ આયન એનોડ પર ડિકાર્બોક્સિલેશન પ્રક્રિયા અનુભવીને આલ્કીન બનાવે છે.
પ્રક્રિયા: $KOOC-CH_2-CH_2-COOK + 2H_2O \xrightarrow{\text{electrolysis}} CH_2=CH_2 + 2CO_2 + H_2 + 2KOH$.
આમ,મુખ્ય નીપજ $(A)$ ઈથીન $(CH_2=CH_2)$ છે.

(A) સોડિયમ એસીટેટના જલીય દ્રાવણનું વિદ્યુતવિભાજન કોલ્બે વિદ્યુતવિભાજન પ્રક્રિયા તરીકે ઓળખાય છે.
કુલ પ્રક્રિયા: $2CH_3COONa + 2H_2O \rightarrow CH_3-CH_3 + 2CO_2 + H_2 + 2NaOH$ છે.
એનોડ પર,એસીટેટ આયન $(CH_3COO^-)$ નું ઓક્સિડેશન થઈને ઇથેન અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ બને છે.
એનોડ પરની પ્રક્રિયા: $2CH_3COO^- \rightarrow CH_3-CH_3 + 2CO_2 + 2e^-$ છે.
તેથી,એનોડ પર $CO_2$ વાયુ મુક્ત થાય છે.

(A) પાણીમાં સોડિયમ સલ્ફેટ $(Na_2SO_4)$ ના દ્રાવણનું નિષ્ક્રિય પ્લેટિનમ ઇલેક્ટ્રોડનો ઉપયોગ કરીને વિદ્યુતવિભાજન કરવામાં આવે છે.
દ્રાવણમાં રહેલા આયનો $Na^+$,$SO_4^{2-}$,$H^+$ અને $OH^-$ છે.
કેથોડ પર,ઊંચા રિડક્શન પોટેન્શિયલ ધરાવતી પ્રક્રિયા થાય છે. $Na^+$ આયનો કરતા $H^+$ આયનોનો રિડક્શન પોટેન્શિયલ વધારે હોવાથી,કેથોડ પર $H_2$ વાયુ મુક્ત થાય છે:
$2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow$
એનોડ પર,નીચા ડિસ્ચાર્જ પોટેન્શિયલ ધરાવતી ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયા થાય છે. $SO_4^{2-}$ આયનો કરતા $OH^-$ આયનોનો ડિસ્ચાર્જ પોટેન્શિયલ ઓછો હોવાથી,એનોડ પર $O_2$ વાયુ મુક્ત થાય છે:
$4OH^- \rightarrow 2H_2O + O_2 + 4e^-$
આમ,કેથોડ અને એનોડ પર મળતી નીપજો અનુક્રમે $H_2$ અને $O_2$ છે.

(D) બ્રાઈન ($NaCl$ નું જલીય દ્રાવણ) ના વિદ્યુતવિભાજનને ક્લોર-આલ્કલી પ્રક્રિયા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $2NaCl(aq) + 2H_2O(l) \rightarrow 2NaOH(aq) + Cl_2(g) + H_2(g)$.
પ્રક્રિયામાં દર્શાવ્યા મુજબ,સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ $(NaOH)$,ક્લોરિન વાયુ $(Cl_2)$ અને હાઇડ્રોજન વાયુ $(H_2)$ ત્રણેય નીપજ તરીકે મળે છે.
તેથી,સાચો જવાબ 'આ તમામ' છે.

(D) વિદ્યુતભાર માટેનું સૂત્ર $Q = i \times t$ છે.
આપેલ છે:
પ્રવાહ $i = 0.010 \ mA = 0.010 \times 10^{-3} \ A = 1.0 \times 10^{-5} \ A$.
સમય $t = 1000 \ hours = 1000 \times 3600 \ s = 3.6 \times 10^6 \ s$.
કિંમતો મૂકતા:
$Q = (1.0 \times 10^{-5} \ A) \times (3.6 \times 10^6 \ s) = 36 \ C$.

(B) પિગળેલા $NaCl$ ના વિદ્યુતવિભાજનમાં,$Na^{+}$ અને $Cl^{-}$ આયનો હાજર હોય છે.
એનોડ (ધન ધ્રુવ) પર,ઋણ આયનો આકર્ષાય છે અને તેમનું ઓક્સિડેશન થાય છે.
તેથી,ક્લોરાઇડ આયન $(Cl^{-})$ એક ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવીને ક્લોરિન વાયુ બનાવે છે:
$Cl^{-} \to \frac{1}{2} Cl_2 + e^{-}$

(C) સોડિયમ ક્લોરાઇડ $(NaCl)$ ના જલીય દ્રાવણમાં $Na^{\oplus}$,$Cl^{\Theta}$,$H^{\oplus}$ અને $OH^{\Theta}$ આયનો હાજર હોય છે.
વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન,જે આયનનો ડિસ્ચાર્જ પોટેન્શિયલ ઓછો હોય તે ઇલેક્ટ્રોડ પર પહેલા મુક્ત થાય છે.
કેથોડ પર,$Na^{\oplus}$ કરતા $H^{\oplus}$ આયનનો ડિસ્ચાર્જ પોટેન્શિયલ ઓછો હોવાથી,$H^{\oplus}$ આયનનું રિડક્શન થઈને $H_2$ વાયુ મળે છે.
એનોડ પર,$OH^{\Theta}$ કરતા $Cl^{\Theta}$ આયનનો ડિસ્ચાર્જ પોટેન્શિયલ ઓછો હોવાથી,$Cl^{\Theta}$ આયનનું ઓક્સિડેશન થઈને $Cl_2$ વાયુ મળે છે.
તેથી,ઇલેક્ટ્રોડ પર મુક્ત થતા આયનો $H^{\oplus}$ અને $Cl^{\Theta}$ છે.

(C) $KCl$ ના જલીય દ્રાવણના વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન,દ્રાવણમાં $K^+$,$Cl^-$,$H^+$ અને $OH^-$ આયનો હાજર હોય છે.
કેથોડ પર,$H^+$ નો રિડક્શન પોટેન્શિયલ $(E^0 = 0.00 \ V)$ એ $K^+$ $(E^0 = -2.93 \ V)$ કરતા વધારે હોવાથી,કેથોડ પર $H_2$ વાયુ મુક્ત થાય છે.
એનોડ પર,$Cl^-$ નું ઓક્સિડેશન થઈને $Cl_2$ વાયુ બને છે.
તેથી,$KCl_{(aq)}$ ના વિદ્યુતવિભાજનથી કેથોડ પર $H_2$ અને એનોડ પર $Cl_2$ મુક્ત થાય છે.

(A) કોપર ઇલેક્ટ્રોડનો ઉપયોગ કરીને જલીય $CuSO_4$ દ્રાવણના વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન:
એનોડ પર ઓક્સિડેશન થાય છે.
કોપર સક્રિય ઇલેક્ટ્રોડ હોવાથી,તે પાણી અથવા સલ્ફેટ આયનોને બદલે ઓક્સિડેશન પામે છે.
કોપર એનોડ ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવીને $Cu^{2+}$ આયનો બનાવે છે,જે દ્રાવણમાં જાય છે.
પ્રક્રિયા છે: $Cu_{(s)} \rightarrow Cu^{2+}_{(aq)} + 2e^-$.

(D) વીજભાર,પ્રવાહ અને સમય વચ્ચેનો સંબંધ નીચે મુજબ છે: $Q = I \times t$
આપેલ છે:
વીજભાર $(Q) = 3.21 \times 10^6 \ C$
પ્રવાહ $(I) = 500 \ A$
સૂત્રમાં કિંમતો મૂકતા:
$3.21 \times 10^6 = 500 \times t$
સેકન્ડમાં સમય $(t)$ શોધતા:
$t = \frac{3.21 \times 10^6}{500} = 6420 \ s$
સમયને મિનિટમાં ફેરવતા:
$t = \frac{6420}{60} \ min = 107 \ min$

(C) $Pt$ ઇલેક્ટ્રોડનો ઉપયોગ કરીને જલીય $H_2SO_4$ ના વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન,દ્રાવણમાં $H^+$,$SO_4^{2-}$ અને $OH^-$ (પાણીમાંથી) આયનો હાજર હોય છે.
એનોડ પર ઓક્સિડેશન થાય છે. સ્પર્ધાત્મક પ્રક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
$1$) $2H_2O(l) \rightarrow O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^-$,$E^o = +1.23 \ V$
$2$) $2SO_4^{2-}(aq) \rightarrow S_2O_8^{2-}(aq) + 2e^-$,$E^o = +1.96 \ V$
પાણીનો ઓક્સિડેશન પોટેન્શિયલ વધારે હોવાથી,એનોડ પર પાણીનું ઓક્સિડેશન થાય છે.
તેથી,એનોડ પર $O_2$ વાયુ મુક્ત થાય છે.

(C) પાણીમાં સોડિયમ સલ્ફેટના દ્રાવણનું નિષ્ક્રિય ઇલેક્ટ્રોડનો ઉપયોગ કરીને વિદ્યુતવિભાજન કરવામાં આવે છે. કેથોડ અને એનોડ પર મળતી નીપજો અનુક્રમે $H_2$ અને $O_2$ છે.
કેથોડ પર,હાઇડ્રોજન આયનો $(H^+)$ સોડિયમ આયનો $(Na^+)$ કરતા વધુ રિડક્શન પોટેન્શિયલ ધરાવે છે,તેથી તેઓ હાઇડ્રોજન વાયુમાં રિડક્શન પામે છે:
$2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow$
એનોડ પર,હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનો $(OH^-)$ સલ્ફેટ આયનો $(SO_4^{2-})$ કરતા ઓછો ડિસ્ચાર્જ પોટેન્શિયલ ધરાવે છે,તેથી તેઓ ઓક્સિજન વાયુમાં ઓક્સિડેશન પામે છે:
$4OH^- \rightarrow 2H_2O + O_2 + 4e^-$

(B) હાઇડ્રોજન કરતા ઘણો ઓછો રિડક્શન પોટેન્શિયલ ધરાવતી અત્યંત સક્રિય ધાતુઓ (જેમ કે $Mg, Al, Na, Ca$) તેમના જલીય ક્ષારના દ્રાવણના વિદ્યુતવિભાજન દ્વારા મેળવી શકાતી નથી.
આનું કારણ એ છે કે આ ધાતુના કેટાયન્સ કરતા પાણીના અણુઓનું કેથોડ પર રિડક્શન થવાની શક્યતા વધુ હોય છે $(2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-)$.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$Magnesium$ $(Mg)$ નો પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ $(E^o = -2.37 \ V)$ હાઇડ્રોજન $(E^o = 0.00 \ V)$ કરતા ઘણો ઓછો છે.
તેથી,$Magnesium$ તેના પીગળેલા ક્ષારના વિદ્યુતવિભાજન દ્વારા મેળવવામાં આવે છે,તેના જલીય દ્રાવણ દ્વારા નહીં.

(D) $NaCl$ ના સાંદ્ર જલીય દ્રાવણ (બ્રાઈન) ના વિદ્યુતવિભાજનમાં નીચે મુજબની પ્રક્રિયાઓ થાય છે:
એનોડ પર: $2Cl^-_{(aq)} \rightarrow Cl_{2(g)} + 2e^-$
કેથોડ પર: $2H_2O_{(l)} + 2e^- \rightarrow H_{2(g)} + 2OH^-_{(aq)}$
સમગ્ર પ્રક્રિયા: $2NaCl_{(aq)} + 2H_2O_{(l)} \rightarrow 2NaOH_{(aq)} + H_{2(g)} + Cl_{2(g)}$
આમ,બનતી નીપજો $Cl_{2(g)}$,$NaOH_{(aq)}$ અને $H_{2(g)}$ છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(B) બ્રાઈન ($NaCl$ નું દ્રાવણ) ના વિદ્યુતવિભાજનથી $NaOH$,$Cl_2$ અને $H_2$ નીપજો મળે છે.
જ્યારે $Cl_2$ વાયુને ઠંડા અને મંદ $NaOH$ ના દ્રાવણમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે,ત્યારે તે સોડિયમ હાઇપોક્લોરાઇટ $(NaOCl)$ બનાવે છે.
$2NaOH + Cl_2 \rightarrow NaCl + NaOCl + H_2O$.
આ પ્રક્રિયામાં $NaCl$,$NaOCl$ અને $H_2O$ બને છે.
$H_2$ વાયુ એ વિદ્યુતવિભાજનની પ્રાથમિક નીપજ છે પરંતુ તે અન્ય નીપજો સાથે પ્રક્રિયા કરીને નવું સંયોજન બનાવતું નથી.
તેથી,$H_2$ એ વિદ્યુતવિભાજનની નીપજોને મિશ્ર કરવાથી મળતું સંયોજન નથી.

(A) ક્લોરીન $(Cl_2)$ ને સોડિયમ ક્લોરાઈડ $(NaCl)$ ના જલીય દ્રાવણના વિદ્યુતવિભાજન દ્વારા ઔદ્યોગિક રીતે નિષ્કર્ષિત કરવામાં આવે છે,જેને ક્લોર-આલ્કલી પ્રક્રિયા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
$2NaCl(aq) + 2H_2O(l) \rightarrow 2NaOH(aq) + Cl_2(g) + H_2(g)$.

(B) પીગળેલા $MgCl_2$ ના વિદ્યુતવિભાજન માટેની રાસાયણિક પ્રક્રિયા: $MgCl_2 \rightarrow Mg + Cl_2$ છે.
સ્ટોઇકિયોમેટ્રી મુજબ,$1 \ mol$ $Mg$ $(24 \ g)$ ની સાથે $1 \ mol$ $Cl_2$ વાયુ ઉત્પન્ન થાય છે.
$STP$ પર,કોઈપણ વાયુના $1 \ mol$ નું કદ $22.4 \ L$ હોય છે.
તેથી,$24 \ g$ $Mg$ એ $22.4 \ L$ $Cl_2$ વાયુને અનુરૂપ છે.
$6.5 \ g$ $Mg$ માટે,ઉત્પન્ન થતા $Cl_2$ વાયુનું કદ: $V = \frac{22.4 \times 6.5}{24} \ L$.
$V = 6.0666... \ L \approx 6.067 \ L$.

(A) ઇલેક્ટ્રોલિસિસ દરમિયાન,જે આયનનો પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ $(E^0)$ વધારે હોય તેનું કેથોડ પર રિડક્શન થાય છે.
$MgCl_2$ માટે,દ્રાવણમાં $Mg^{2+}$ અને $H^+$ (પાણીમાંથી) આયનો હાજર હોય છે. $H^+/H_2$ નો રિડક્શન પોટેન્શિયલ $(0.00 \ V)$ એ $Mg^{2+}/Mg$ $(-2.37 \ V)$ કરતા વધારે છે.
તેથી,કેથોડ પર $H^+$ આયનોનું રિડક્શન થઈને $H_2$ વાયુ મુક્ત થાય છે.
અન્ય વિકલ્પોમાં ($AuCl_3$,$CuCl_2$,$AgNO_3$),ધાતુના આયનો ($Au^{3+}$,$Cu^{2+}$,$Ag^+$) નો રિડક્શન પોટેન્શિયલ $H^+$ કરતા વધારે હોવાથી,કેથોડ પર $H_2$ વાયુને બદલે સંબંધિત ધાતુઓ જમા થશે.

(C) $KI$ ના જલીય દ્રાવણના વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન,નીચેની પ્રક્રિયાઓ થાય છે:
કેથોડ પર: $2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)$. આમ,કેથોડ પર $H_2$ વાયુ મુક્ત થાય છે.
એનોડ પર: $2I^-(aq) \rightarrow I_2(s) + 2e^-$. આમ,એનોડ પર $I_2$ બને છે,$O_2$ નહીં.
દ્રાવણમાં $OH^-$ આયનો ઉત્પન્ન થતા હોવાથી,$OH^-$ ની સાંદ્રતા વધે છે,જેનો અર્થ છે કે $pOH$ ઘટે છે અને $pH$ વધે છે.
પોટેશિયમ $(K)$ જમા થતું નથી કારણ કે $H_2O$ નો રિડક્શન પોટેન્શિયલ $K^+$ કરતા વધારે છે.
તેથી,વિધાનો $(a)$ અને $(c)$ સાચા છે.

(A) $CuCl_2$ માટે:
$1$. પીગળેલા $CuCl_2$ નું વિદ્યુતવિભાજન: $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu$ (કેથોડ પર) અને $2Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2e^-$ (એનોડ પર).
$2$. સાંદ્ર જલીય $CuCl_2$ નું વિદ્યુતવિભાજન: $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu$ (કેથોડ પર) અને $2Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2e^-$ (એનોડ પર).
બંને વિદ્યુતધ્રુવો પર મળતી નીપજો સમાન ($Cu$ અને $Cl_2$) હોવાથી,$CuCl_2$ સાચો જવાબ છે.

(B) જલીય $NaOH$ ના વિદ્યુતવિભાજનમાં નીચે મુજબની પ્રક્રિયાઓ થાય છે:
એનોડ: $4 OH^{-} \rightarrow O_{2(g)} + 2 H_{2}O + 4 e^{-}$
કેથોડ: $4 H_{2}O + 4 e^{-} \rightarrow 2 H_{2(g)} + 4 OH^{-}$
સમગ્ર પ્રક્રિયા $2 H_{2}O \rightarrow 2 H_{2(g)} + O_{2(g)}$ છે.
સ્ટોઇકિયોમેટ્રી મુજબ,$H_{2}$ અને $O_{2}$ નો મોલર ગુણોત્તર $2 : 1$ છે.
$NTP$ પર વાયુનું કદ મોલની સંખ્યાના સીધા પ્રમાણમાં હોવાથી,કેથોડ પર મુક્ત થતા $H_{2}$ નું કદ એ એનોડ પર મુક્ત થતા $O_{2}$ ના કદ કરતા બમણું હશે.
આપેલ $O_{2}$ નું કદ $= 2.8 \ L$.
$H_{2}$ નું કદ $= 2 \times 2.8 \ L = 5.6 \ L$.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(B) શુષ્ક હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ $(HCl)$ એ સહસંયોજક સંયોજન છે. જ્યારે તેને મિથાઇલ બેન્ઝિન (ટોલ્યુઈન) જેવા અધ્રુવીય દ્રાવકમાં ઓગાળવામાં આવે છે,ત્યારે તે $H^+$ અને $Cl^-$ આયનોમાં વિભાજિત થતું નથી.
દ્રાવણમાં મુક્ત આયનોની ગેરહાજરીને કારણે,તે વિદ્યુતનું વહન કરી શકતું નથી.
તેથી,તે વિદ્યુતનું અવાહક છે.

(C) પીગળેલા આલ્કલી ધાતુના ક્ષારોના વિદ્યુતવિભાજનમાં,આલ્કલી ધાતુઓ પ્રબળ રિડક્શનકર્તા હોય છે.
તેઓ પારાના કેથોડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને એમાલગમ બનાવે છે,પરંતુ સૌથી મહત્વની વાત એ છે કે તેઓ અત્યંત સક્રિય હોય છે અને વિદ્યુતવિભાજ્ય અથવા વાતાવરણ સાથે પ્રક્રિયા કરી શકે છે.
તેથી,આલ્કલી ધાતુઓ પ્રબળ રિડક્શનકર્તા હોવાને કારણે તેમને પીગળેલી અવસ્થામાં પારાના કેથોડ સાથે વાપરી શકાતી નથી.

(B) ક્લોરિન વાયુ મુક્ત કરવા માટેની વિદ્યુતધ્રુવ પ્રક્રિયા: $2Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2e^-$.
$Cl_2$ નું આણ્વીય દળ $71 \ g/mol$ છે.
મુક્ત થતા $Cl_2$ ના મોલની સંખ્યા $n = \frac{710 \ g}{71 \ g/mol} = 10 \ mol$ છે.
પ્રક્રિયા મુજબ,$1 \ mol$ $Cl_2$ માટે $2 \ mol$ ઇલેક્ટ્રોનની જરૂર પડે છે.
તેથી,$10 \ mol$ $Cl_2$ માટે $20 \ mol$ ઇલેક્ટ્રોનની જરૂર પડશે.
જરૂરી કુલ વિદ્યુતભાર $Q = n \times F = 20 \ mol \times 96500 \ C/mol = 1930000 \ C = 1.93 \times 10^6 \ C$.

(D) $Pt$ ઇલેક્ટ્રોડનો ઉપયોગ કરીને મંદ $H_2SO_4$ ના વિદ્યુતવિભાજનમાં,પાણીના ઓક્સિડેશનને કારણે એનોડ પર $O_2$ મુક્ત થાય છે.
જો કે,જ્યારે $Cu$ ઇલેક્ટ્રોડનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે,ત્યારે એનોડ પોતે સક્રિય હોય છે અને પાણીને બદલે તેનું ઓક્સિડેશન થાય છે.
એનોડ પર: $Cu(s) \rightarrow Cu^{2+}(aq) + 2e^-$
કેથોડ પર: $2H^+(aq) + 2e^- \rightarrow H_2(g)$
કારણ કે એનોડ પર $Cu$ નું ઓક્સિડેશન થાય છે,તેથી ઓક્સિજન વાયુ મુક્ત થતો નથી.

(C) $KI$ ના જલીય દ્રાવણના વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન,નીચેની પ્રક્રિયાઓ થાય છે:
કેથોડ પર: $2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)$. આમ,કેથોડ પર $H_2$ વાયુ મુક્ત થાય છે.
એનોડ પર: $2I^-(aq) \rightarrow I_2(s) + 2e^-$. આમ,એનોડ પર $I_2$ બને છે,$O_2$ નહીં.
કેથોડ પર $OH^-$ આયનો ઉત્પન્ન થતા હોવાથી,$OH^-$ ની સાંદ્રતા વધે છે,જેનો અર્થ છે કે દ્રાવણનો $pH$ વધે છે અને $pOH$ ઘટે છે.
તેથી,વિધાનો $(a)$ અને $(c)$ સાચા છે.

(A) $Mg$ નો પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ $(E^{\circ} = -2.37 \ V)$ પાણીના રિડક્શન પોટેન્શિયલ $(E^{\circ} = -0.83 \ V)$ કરતા ઘણો ઓછો છે.
તેથી,જલીય દ્રાવણમાં રહેલા $Mg^{2+}$ આયનોનું કેથોડ પર રિડક્શન થઈ શકતું નથી; તેના બદલે,પાણીનું રિડક્શન થઈને $H_2$ વાયુ મુક્ત થાય છે.
$2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-$

(D) $Sn^{2+}$ ના શરૂઆતના મોલ $= 0.60 \ M \times 0.50 \ L = 0.30 \ mol$.
કેથોડ પરની પ્રક્રિયા: $Sn^{2+} + 2e^- \rightarrow Sn(s)$.
કુલ વિદ્યુતભાર $Q = 4.60 \ A \times 1800 \ s = 8280 \ C$.
ઇલેક્ટ્રોનના મોલ $= \frac{8280}{96500} \approx 0.0858 \ mol$.
જમા થયેલ $Sn^{2+}$ ના મોલ $= \frac{0.0858}{2} = 0.0429 \ mol$.
બાકી રહેલા $Sn^{2+}$ ના મોલ $= 0.30 - 0.0429 = 0.2571 \ mol$.
અંતિમ સાંદ્રતા $= \frac{0.2571 \ mol}{0.50 \ L} = 0.514 \ M$.

(B) સોડિયમ બેન્ઝોએટના જલીય દ્રાવણનું વિદ્યુતવિભાજન (કોલ્બે વિદ્યુતવિભાજન) કરવાથી બેન્ઝિન મળે છે. પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $C_6H_5COONa + H_2O \rightarrow C_6H_6 + CO_2 + NaOH + H_2$.

(D) જે ધાતુઓ ખૂબ જ સક્રિય હોય છે,જેમ કે વિદ્યુતરાસાયણિક શ્રેણીમાં ઉપર રહેલી ધાતુઓ (દા.ત.,$Al$,$Mg$,$Na$,$Ca$),તેમને તેમના ક્ષારના જલીય દ્રાવણના વિદ્યુતવિભાજન દ્વારા મેળવી શકાતી નથી.
$Al$ ક્ષારના જલીય દ્રાવણના વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન,કેથોડ પર $Al^{3+}$ આયનોને બદલે $H_2O$ નું રિડક્શન થાય છે,કારણ કે $H_2O$ નો રિડક્શન પોટેન્શિયલ $Al^{3+}$ કરતા વધારે હોય છે.
તેથી,$Al$ ને પીગળેલા ક્રાયોલાઇટ $(Na_3AlF_6)$ માં ઓગળેલા તેના પીગળેલા ઓક્સાઇડ $(Al_2O_3)$ ના વિદ્યુતવિભાજન દ્વારા મેળવવામાં આવે છે.

(A) $NaCl$ (બ્રાઈન) ના જલીય દ્રાવણના વિદ્યુતવિભાજનથી એનોડ પર $Cl_2$ વાયુ,કેથોડ પર $H_2$ વાયુ અને દ્રાવણમાં $NaOH$ મળે છે.
$2NaCl(aq) + 2H_2O(l) \rightarrow 2NaOH(aq) + H_2(g) + Cl_2(g)$.
સોડિયમ $(Na)$ અને એલ્યુમિનિયમ $(Al)$ તેમના પીગળેલા ક્ષારોના વિદ્યુતવિભાજનથી મેળવવામાં આવે છે,જલીય દ્રાવણથી નહીં,કારણ કે કેથોડ પર પાણીનું રિડક્શન પ્રાધાન્યતાથી થાય છે.

(D) એનોડાઈઝિંગ એ એક વિદ્યુત-રાસાયણિક પ્રક્રિયા છે જે ધાતુની સપાટીને સુશોભિત,ટકાઉ અને ક્ષારણ-પ્રતિરોધક એનોડિક ઓક્સાઇડ ફિનિશમાં રૂપાંતરિત કરે છે.
એલ્યુમિનિયમના કિસ્સામાં,ધાતુને વિદ્યુતવિભાજ્ય (સામાન્ય રીતે સલ્ફ્યુરિક એસિડ) ધરાવતા વિદ્યુતવિભાજ્ય કોષમાં એનોડ બનાવવામાં આવે છે.
જ્યારે વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર કરવામાં આવે છે,ત્યારે એનોડ પર ઓક્સિજન મુક્ત થાય છે,જે એલ્યુમિનિયમની સપાટી સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ $(Al_2O_3)$ નું જાડું અને રક્ષણાત્મક પડ બનાવે છે.

(A) ક્લોરિન $(Cl_2)$ ઔદ્યોગિક રીતે બ્રાઈન (સોડિયમ ક્લોરાઈડ $(NaCl)$ નું જલીય દ્રાવણ) ના વિદ્યુતવિભાજન દ્વારા મેળવવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયામાં,$2NaCl(aq) + 2H_2O(l) \rightarrow 2NaOH(aq) + H_2(g) + Cl_2(g)$ પ્રક્રિયા થાય છે.
બ્રોમિન દરિયાના પાણીમાંથી બ્રોમાઈડ આયનોના ઓક્સિડેશન દ્વારા મેળવવામાં આવે છે.
એલ્યુમિનિયમ ક્રાયોલાઈટમાં ઓગળેલા એલ્યુમિના $(Al_2O_3)$ ના વિદ્યુતવિભાજન દ્વારા મેળવવામાં આવે છે.
સોડિયમ પીગળેલા $NaCl$ ના વિદ્યુતવિભાજન (ડાઉન્સ પ્રક્રિયા) દ્વારા મેળવવામાં આવે છે,જલીય દ્રાવણ દ્વારા નહીં,કારણ કે જલીય દ્રાવણમાં $Na$ ને બદલે $H_2$ વાયુ ઉત્પન્ન થાય છે.

(B) પિગલિત $NaCl$ ના વિદ્યુતવિભાજન (ડાઉન્સ પ્રક્રિયા) માં નીચે મુજબની પ્રક્રિયાઓ થાય છે:
કેથોડ પર: $Na^+ + e^- \rightarrow Na(l)$
એનોડ પર: $2Cl^- \rightarrow Cl_2(g) + 2e^-$
આમ,કેથોડ પર ધાત્વિક સોડિયમ $(Na)$ અને એનોડ પર ક્લોરિન વાયુ ઉત્પન્ન થાય છે.

(B) ક્લોર-આલ્કલી પ્રક્રિયામાં,સોડિયમ ક્લોરાઇડ (બ્રાઇન) ના જલીય દ્રાવણનું વિદ્યુત વિભાજન કરવામાં આવે છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા: $2NaCl(aq) + 2H_2O(l) \rightarrow 2NaOH(aq) + Cl_2(g) + H_2(g)$.
એનોડ પર,ક્લોરાઇડ આયનોનું ઓક્સિડેશન થઈને ક્લોરિન વાયુ $(Cl_2)$ બને છે.
કેથોડ પર,પાણીના અણુઓનું રિડક્શન થઈને હાઇડ્રોજન વાયુ $(H_2)$ અને હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનો $(OH^-)$ બને છે.
તેથી,કેથોડ પર $H_2$ વાયુ ઉત્પન્ન થાય છે.

(C) પાણીના વિદ્યુતવિભાજન માટેનું સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ નીચે મુજબ છે:
$2H_2O(l) \rightarrow 2H_2(g) + O_2(g)$
પ્રક્રિયાના તત્વયોગમિતિ (stoichiometry) મુજબ,દરેક $1 \text{ મોલ}$ $O_2$ માટે $2 \text{ મોલ}$ $H_2$ ઉત્પન્ન થાય છે.
તાપમાન અને દબાણની સમાન પરિસ્થિતિમાં,વાયુનું કદ તેના મોલની સંખ્યાના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
તેથી,મુક્ત થતા $H_2$ નું કદ એ મુક્ત થતા $O_2$ ના કદ કરતા બમણું હોય છે.
$H_2$ નું કદ $= 2 \times O_2$ નું કદ $= 2 \times 2.24 \ dm^3 = 4.48 \ dm^3$.

(B) $MnO_4^-$ નું $MnO_2$ માં રિડક્શન માટેની અર્ધ-પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$MnO_4^- + 4H^{+} + 3e^- \to MnO_2 + 2H_2O$
સંતુલિત સમીકરણ પરથી સ્પષ્ટ થાય છે કે $1 \ mol$ $MnO_4^-$ ના રિડક્શન માટે $3 \ mol$ ઇલેક્ટ્રોનની જરૂર પડે છે.
$1 \ mol$ ઇલેક્ટ્રોનનો વીજભાર $1 \ F$ હોવાથી,જરૂરી કુલ વીજભાર $3 \ F$ થશે.

(C) જલીય દ્રાવણમાં,$NaBr$ આ રીતે વિયોજન પામે છે: $NaBr(aq) \to Na^{+}(aq) + Br^{-}(aq)$.
પાણીનું પણ અલ્પ પ્રમાણમાં વિયોજન થાય છે: $H_2O(l) \rightleftharpoons H^{+}(aq) + OH^{-}(aq)$.
કેથોડ પર,$Na^{+}$ આયનો કરતા પાણીનું રિડક્શન પસંદ કરવામાં આવે છે: $2H_2O(l) + 2e^{-} \to H_2(g) + 2OH^{-}(aq)$.
એનોડ પર,પાણી કરતા $Br^{-}$ આયનોનું ઓક્સિડેશન પસંદ કરવામાં આવે છે: $2Br^{-}(aq) \to Br_2(l) + 2e^{-}$.
$Na^{+}$ આયનો દ્રાવણમાં રહે છે અને $OH^{-}$ આયનો સાથે જોડાઈને $NaOH$ બનાવે છે.
આમ,અંતિમ નીપજો $H_2(g)$,$Br_2(l)$ અને $NaOH(aq)$ છે.

(A) પાણી એક સહસંયોજક સંયોજન છે,તેથી શુદ્ધ પાણી નિર્બળ વિદ્યુતવિભાજ્ય છે અને તેનું આયનીકરણ ખૂબ ઓછું થાય છે,જેના કારણે તે વિદ્યુતનું મંદ વાહક છે.
થોડા પ્રમાણમાં એસિડ અથવા આલ્કલી ઉમેરવાથી આયનો પ્રાપ્ત થાય છે જે વિદ્યુતપ્રવાહના વહનને સરળ બનાવે છે,આમ વિદ્યુતવિભાજન માટે પાણીની વાહકતામાં વધારો થાય છે.
આમ,વિધાન અને કારણ બંને સાચા છે અને કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી છે.

(D) વિશિષ્ટ વાહકતા (વાહકતા,$\kappa$) એટલે $1 \ cm^3$ દ્રાવણની વાહકતા.
મંદન વધારતા,એકમ કદ દીઠ આયનોની સંખ્યા ઘટે છે,જેના કારણે વિશિષ્ટ વાહકતામાં ઘટાડો થાય છે.
તેથી,વિધાન ખોટું છે.
કારણના સંદર્ભમાં,મંદન સાથે નિર્બળ વિદ્યુતવિભાજ્યના આયનીકરણની માત્રા વધે છે,પરંતુ એકમ કદ દીઠ આયનોની સંખ્યા વધતી નથી,પરંતુ ઘટે છે.
આમ,વિધાન અને કારણ બંને ખોટા છે.