Electrolytes and Electrolysis Questions in Gujarati

(D) $1 \ Faraday$ એ $1 \ mole$ ઇલેક્ટ્રોન પરનો કુલ વિદ્યુતભાર છે.
કોઈપણ પદાર્થનો $1 \ mole$ $6.022 \times 10^{23}$ કણો ધરાવે છે,તેથી $1 \ Faraday$ વિદ્યુત $6.022 \times 10^{23}$ ઇલેક્ટ્રોનને અનુરૂપ છે.

(C) નિષ્ક્રિય ઇલેક્ટ્રોડ સાથે જલીય સોડિયમ ક્લોરાઇડ $(NaCl)$ ના વિદ્યુતવિભાજનમાં,દ્રાવણમાં $Na^{+}$,$Cl^{-}$,$H^{+}$,અને $OH^{-}$ આયનો હોય છે.
કેથોડ પર,$Na^{+}$ આયનોના રિડક્શન કરતા પાણીનું રિડક્શન પસંદ કરવામાં આવે છે કારણ કે પાણીનો પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ વધારે છે:
$2H_2O(l) + 2e^{-} \rightarrow H_2(g) + 2OH^{-}(aq) ; E^{\circ} = -0.83 \ V$
$Na^{+}(aq) + e^{-} \rightarrow Na(s) ; E^{\circ} = -2.71 \ V$
આમ,કેથોડ પર $H_2$ વાયુ ઉત્પન્ન થાય છે.
એનોડ પર,જોકે પાણીનો ઓક્સિડેશન પોટેન્શિયલ વધારે છે,પરંતુ ઓવરપોટેન્શિયલ અસરોને કારણે $Cl^{-}$ આયનોનું ઓક્સિડેશન પસંદ કરવામાં આવે છે:
$2Cl^{-}(aq) \rightarrow Cl_2(g) + 2e^{-} ; E^{\circ} = -1.36 \ V$
$2H_2O(l) \rightarrow O_2(g) + 4H^{+}(aq) + 4e^{-} ; E^{\circ} = -1.23 \ V$
તેથી,એનોડ પર $Cl_2$ વાયુ ઉત્પન્ન થાય છે.

(C) બ્રાઈન દ્રાવણ ($NaCl$ નું જલીય દ્રાવણ) ના વિદ્યુતવિભાજનમાં,દ્રાવણમાં $Na^{+}$,$Cl^{-}$,$H^{+}$,અને $OH^{-}$ આયનો હોય છે.
કેથોડ પર,$H^{+}$ આયનો (પાણીમાંથી) $Na^{+}$ આયનો કરતા વધુ રિડક્શન પોટેન્શિયલ ધરાવે છે,તેથી $H_2$ વાયુ મુક્ત થાય છે.
કેથોડ પરની પ્રક્રિયા: $2H_2O(l) + 2e^{-} \rightarrow H_2(g) + 2OH^{-}(aq)$.
એનોડ પર,$Cl^{-}$ આયનોનું ઓક્સિડેશન થઈને $Cl_2$ વાયુ બને છે.
એનોડ પરની પ્રક્રિયા: $2Cl^{-}(aq) \rightarrow Cl_2(g) + 2e^{-}$.
તેથી,કેથોડ પર $H_2$ વાયુ મુક્ત થાય છે.

(C) ફેરાડેના વિદ્યુતવિભાજનના પ્રથમ નિયમ મુજબ,જમા થયેલ દળ $(w)$ નું સૂત્ર $w = Z \cdot Q$ છે,જ્યાં $Z$ એ વિદ્યુતરાસાયણિક તુલ્યાંક છે અને $Q$ એ કુલંબમાં વિદ્યુતનો જથ્થો છે.
જ્યારે $Q = 1 \ C$ હોય,ત્યારે જમા થયેલ દળ $w = Z \cdot 1 = Z$ થાય છે.
તેથી,$1 \ C$ વિદ્યુતભાર પદાર્થના તેના વિદ્યુતરાસાયણિક તુલ્યાંક જેટલા જથ્થાને જમા કરે છે.

(B) રિડક્શન પ્રક્રિયા: $Al^{3+} + 3e^- \rightarrow Al$.
$Al$ ના મોલ $= \frac{\text{દળ}}{\text{પરમાણ્વીય દળ}} = \frac{4.5 \times 10^{-5} \text{ g}}{27 \text{ g/mol}} = 1.666 \times 10^{-6} \text{ mol}$.
જરૂરી ઇલેક્ટ્રોનના મોલ $= 3 \times Al$ ના મોલ $= 3 \times 1.666 \times 10^{-6} = 5 \times 10^{-6} \text{ mol}$.
ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $= \text{ઇલેક્ટ્રોનના મોલ} \times N_A = 5 \times 10^{-6} \times 6.022 \times 10^{23} \approx 3.011 \times 10^{18}$.

(B) એનોડ: વિદ્યુતરાસાયણિક કોષનો તે ઇલેક્ટ્રોડ જ્યાં ઓક્સિડેશન થાય છે.
કેથોડ: વિદ્યુતરાસાયણિક કોષનો તે ઇલેક્ટ્રોડ જ્યાં રિડક્શન થાય છે.
પિગળેલા $NaCl$ નું વિદ્યુતવિભાજન:
સોડિયમ આયનો $(Na^+)$ કેથોડ તરફ જાય છે,જ્યાં તેઓ ઇલેક્ટ્રોન મેળવીને સોડિયમ ધાતુમાં રિડક્શન પામે છે:
$Na^+ + e^- \longrightarrow Na_{(s)}$
ક્લોરાઇડ આયનો $(Cl^-)$ એનોડ તરફ જાય છે. તેઓ એનોડને તેમના ઇલેક્ટ્રોન આપે છે અને ક્લોરિન વાયુમાં ઓક્સિડેશન પામે છે:
$Cl^- \longrightarrow \frac{1}{2} Cl_{2(g)} + e^-$
સમગ્ર પ્રક્રિયા:
$2 NaCl_{(l)} \longrightarrow 2 Na_{(s)} + Cl_{2(g)}$
તેથી,એનોડ પર મળતી નીપજ $Cl_{2(g)}$ છે.

(A) ઘન સોડિયમ ક્લોરાઇડ $(NaCl)$ માં,આયનો મજબૂત સ્થિર વિદ્યુતીય આકર્ષણ બળો દ્વારા સ્ફટિક લેટીસમાં જકડાયેલા હોય છે.
આયનો મુક્ત રીતે હલનચલન કરી શકતા ન હોવાથી,ઘન $NaCl$ વિદ્યુતનું વહન કરી શકતું નથી.
જ્યારે જલીય $KCl$ માં મુક્ત આયનો હોય છે,અને ગ્રેફાઇટ તથા કોપર ધાતુમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન હોય છે,જે તેમને વિદ્યુતનું વહન કરવામાં મદદ કરે છે.

(C) $(1)$ હીરો: હીરો વિદ્યુતનું વહન કરતું નથી. તે અવાહક છે કારણ કે તેમાં વિદ્યુતભાર વહન કરવા માટે કોઈ મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન કે આયનો હોતા નથી. હીરામાં કાર્બન પરમાણુઓ મજબૂત સહસંયોજક નેટવર્ક બનાવે છે,જે ઇલેક્ટ્રોનના મુક્ત પ્રવાહને અટકાવે છે.
$(2)$ સલ્ફર (ઘન): સલ્ફર તેના ઘન સ્વરૂપમાં પણ વિદ્યુતનું વહન કરતું નથી. તે અધાતુ છે અને તેમાં વહન માટે મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન કે વીજભારિત કણો હોતા નથી.
$(3)$ પીગળેલું $NaCl$: પીગળેલું $NaCl$ (પ્રવાહી સ્વરૂપમાં સોડિયમ ક્લોરાઇડ) વિદ્યુતનું વહન કરે છે. જ્યારે $NaCl$ ને તેના ગલનબિંદુ સુધી ગરમ કરવામાં આવે છે,ત્યારે તે મુક્ત સોડિયમ $(Na^+)$ અને ક્લોરાઇડ આયનો $(Cl^-)$ માં વિભાજિત થાય છે,જે મુક્તપણે હરી ફરી શકે છે અને વિદ્યુત પ્રવાહનું વહન કરી શકે છે.
$(4)$ સ્ફટિકમય $NaCl$: સ્ફટિકમય $NaCl$ (ઘન સોડિયમ ક્લોરાઇડ) વિદ્યુતનું વહન કરતું નથી. જોકે તેમાં આયનો ($Na^+$ અને $Cl^-$) હોય છે,પરંતુ તેઓ ઘન અવસ્થામાં મુક્તપણે હરી ફરી શકતા નથી. વહન માટે,આયનોનું ગતિશીલ હોવું જરૂરી છે,જે ફક્ત પીગળેલી અવસ્થામાં જ શક્ય છે.

(A) યુરિયા એ અવિદ્યુતવિભાજ્ય (non-electrolyte) છે અને પાણીમાં આયનોમાં વિયોજન પામતું નથી.
તેથી,તેની વિદ્યુત વાહકતા નિસ્યંદિત પાણીની વાહકતાની લગભગ સમાન હોય છે.
સોડિયમ ક્લોરાઇડ $(NaCl)$ અને સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ $(NaOH)$ પ્રબળ વિદ્યુતવિભાજ્ય છે,જ્યારે એસિટિક એસિડ $(CH_3COOH)$ નિર્બળ વિદ્યુતવિભાજ્ય છે,જે પાણીની વાહકતામાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે.

(A) $Cr^{3+}$ નું $Cr_{(s)}$ માં રિડક્શન માટેની અર્ધ-પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$Cr^{3+} + 3e^{-} \rightarrow Cr_{(s)}$
સંતુલિત સમીકરણના તત્વયોગમિતિ (stoichiometry) મુજબ,$1 \ mole$ $Cr^{3+}$ આયનોને $1 \ mole$ $Cr_{(s)}$ ધાતુમાં રિડ્યુસ કરવા માટે $3 \ moles$ ઇલેક્ટ્રોનની જરૂર પડે છે.

(B) રિડક્શન અર્ધ-પ્રક્રિયા છે: $Zn^{2+} + 2e^{-} \rightarrow Zn_{(s)}$
પ્રક્રિયાના તત્વયોગમિતિ (stoichiometry) મુજબ,$1 \ mol$ $Zn^{2+}$ આયનોના રિડક્શન માટે $2 \ mol$ ઇલેક્ટ્રોનની જરૂર પડે છે.
તેથી,$3 \ mol$ $Zn^{2+}$ આયનો માટે,જરૂરી ઇલેક્ટ્રોનના મોલ $3 \times 2 = 6 \ mol$ થશે.

(B) અતિ સાંદ્ર $H_2SO_4$ (આશરે $50 \%$) ના વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન,એનોડ પર $HSO_4^-$ આયનોનું ઓક્સિડેશન થાય છે.
પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $2HSO_4^- \rightarrow H_2S_2O_8 + 2e^-$.
બનતી નીપજ પરોક્સિડાયસલ્ફ્યુરિક એસિડ $(H_2S_2O_8)$ છે,જેને માર્શલના એસિડ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(A) અતિ સાંદ્ર $H_2SO_4$ દ્રાવણના વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન,$SO_4^{2-}$ આયનોની સાંદ્રતા ખૂબ જ વધારે હોય છે.
આ ઊંચી સાંદ્રતાને કારણે,એનોડ પર પાણીના ઓક્સિડેશન કરતા $SO_4^{2-}$ આયનોનું ઓક્સિડેશન વધુ અનુકૂળ બને છે.
એનોડ પર થતી પ્રક્રિયા છે: $2SO_4^{2-}{_{\text{(aq)}}} \rightarrow S_2O_8^{2-}{_{\text{(aq)}}} + 2e^{-}$.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(C) સોડિયમ ક્લોરાઈડ ($NaCl$ (aq)) ના જલીય દ્રાવણના વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન,નીચે મુજબની પ્રક્રિયાઓ થાય છે:
કેથોડ પર: $2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)$.
એનોડ પર: $2Cl^-(aq) \rightarrow Cl_2(g) + 2e^-$.
દ્રાવણમાં બાકી રહેલા આયનો $Na^+$ અને $OH^-$ છે,જે જોડાઈને $NaOH(aq)$ બનાવે છે.
તેથી,મળતી નીપજો $NaOH, Cl_2$ અને $H_2$ છે.

(B) નિષ્ક્રિય ઇલેક્ટ્રોડ સાથે $CuSO_4$ ના જલીય દ્રાવણના વિદ્યુતવિભાજનમાં 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 દ્રાવણમાં $H^+$ આયનો ઉત્પન્ન થાય છે,જે $H_2SO_4$ ના નિર્માણ તરફ દોરી જાય છે. \\ $H^+$ આયનોની સાંદ્રતામાં વધારો થવાને કારણે દ્રાવણની $pH$ ઘટે છે.

(B) $NaCl$ ના સાંદ્ર જલીય દ્રાવણ (બ્રાઈન) ના વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન નીચે મુજબની પ્રક્રિયાઓ થાય છે:
કેથોડ પર: $2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)$
એનોડ પર: $2Cl^-(aq) \rightarrow Cl_2(g) + 2e^-$
કુલ પ્રક્રિયા: $2NaCl(aq) + 2H_2O(l) \rightarrow 2NaOH(aq) + Cl_2(g) + H_2(g)$
$NaOH$ એ પ્રબળ બેઇઝ હોવાથી,મળતું દ્રાવણ બેઝિક સ્વભાવનું હોય છે.
તેથી,તે લાલ લિટમસને ભૂરા બનાવે છે.

(C) $NaCl$ ના મંદ જલીય દ્રાવણના વિદ્યુતવિભાજનમાં,પાણીનું ઇલેક્ટ્રોડ પર ઓક્સિડેશન અને રિડક્શન થાય છે.
કેથોડ પર,પાણીનું રિડક્શન થાય છે: $2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_{2(g)} + 2OH^-(aq)$.
એનોડ પર,પાણીનું ઓક્સિડેશન થાય છે: $2H_2O(l) \rightarrow O_{2(g)} + 4H^+(aq) + 4e^-$.
આમ,કેથોડ પર $H_{2(g)}$ અને એનોડ પર $O_{2(g)}$ ઉત્પન્ન થાય છે.

(C) ગ્રેફાઇટ ઇલેક્ટ્રોડ્સનો ઉપયોગ કરીને $CuSO_{4(aq)}$ ના વિદ્યુતવિભાજન 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 જેમ પ્રતિક્રિયા આગળ વધે છે,એનોડ પર $H^+$ આયનો ઉત્પન્ન થાય છે,જે દ્રાવણમાં $H^+$ આયનોની સાંદ્રતા વધારે છે.
કારણ કે $pH = -\log[H^+]$,$[H^+]$ માં વધારો થવાથી $pH$ માં ઘટાડો થાય છે.
તેથી,દ્રાવણની $pH$ $7.0$ કરતા ઓછી થાય છે.

(C) $H_2SO_4$ ના અત્યંત સાંદ્ર જલીય દ્રાવણના વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન,એનોડ પર હાઇડ્રોજન સલ્ફેટ આયન $(HSO_4^-)$ નું ઓક્સિડેશન થાય છે.
પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $2HSO_4^- (aq) \rightarrow S_2O_8^{2-} (aq) + 2H^+ (aq) + 2e^-$.
આના પરિણામે પેરોક્સિડાયસલ્ફેટ આયન $(S_2O_8^{2-})$ બને છે,જેને માર્શલના એસિડના એનાયન તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.

(D) વિદ્યુતભાર $(Q)$ માટેનું સૂત્ર $Q = I \times t$ છે,જ્યાં $I$ એ એમ્પીયરમાં પ્રવાહ છે અને $t$ એ સેકન્ડમાં સમય છે.
આપેલ છે: $I = 0.5 \ A$,$t = 2 \ \text{કલાક }= 2 \times 3600 \ s = 7200 \ s$.
ગણતરી: $Q = 0.5 \ A \times 7200 \ s = 3600 \ C$.
તેથી,તારમાંથી વહેતો કુલ વિદ્યુતભાર $3600 \ C$ છે.

(A) $NaCl$ ના સાંદ્ર જલીય દ્રાવણ (બ્રાઇન) ના વિદ્યુતવિભાજનમાં,$Na^+$,$Cl^-$,$H^+$ અને $OH^-$ આયનો હાજર હોય છે.
એનોડ પર,$Cl^-$ આયનોની સાંદ્રતા વધુ હોવાને કારણે $OH^-$ આયનો કરતા તેનું ઓક્સિડેશન પ્રાધાન્યતાથી થાય છે,જેનાથી $Cl_2$ વાયુ ઉત્પન્ન થાય છે: $2Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2e^-$.
કેથોડ પર,$H^+$ આયનોનું રિડક્શન $Na^+$ આયનો કરતા પ્રાધાન્યતાથી થાય છે કારણ કે $H^+$ નો રિડક્શન પોટેન્શિયલ $Na^+$ કરતા વધારે છે,જેનાથી $H_2$ વાયુ ઉત્પન્ન થાય છે: $2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2$.
તેથી,એનોડ પર $Cl_2$ અને કેથોડ પર $H_2$ ઉત્પન્ન થાય છે.

(A) બ્રાઈન દ્રાવણ ($NaCl$ દ્રાવણ) માંથી ક્લોરિનનું નિષ્કર્ષણ વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન ક્લોરાઇડ આયનો $(Cl^{-})$ ના ક્લોરિન વાયુ $(Cl_2)$ માં થતા ઓક્સિડેશન પર આધારિત છે.
એનોડ પરની પ્રક્રિયા: $2Cl^{-}_{(aq)} \rightarrow Cl_{2(g)} + 2e^{-}$ છે.

(D) નિષ્ક્રિય વિદ્યુતધ્રુવોનો ઉપયોગ કરીને બ્રાઈન ($NaCl$ નું જલીય દ્રાવણ) ના વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન:
એનોડ પર: $2 Cl^{-} \longrightarrow Cl_2 + 2 e^{-}$
કેથોડ પર: $2 H_2 O + 2 e^{-} \longrightarrow H_2 + 2 OH^{-}$
સમગ્ર પ્રક્રિયા: $2 NaCl + 2 H_2 O \longrightarrow Cl_2 + H_2 + 2 NaOH$
આમ,$Cl_2$ વાયુ એનોડ પર મુક્ત થાય છે અને $H_2$ વાયુ કેથોડ પર મુક્ત થાય છે.

(A) નિષ્ક્રિય વિદ્યુતધ્રુવો સાથે $CuSO_{4}$ ના જલીય દ્રાવણનું વિદ્યુતવિભાજન નીચે મુજબની પ્રક્રિયાઓ દ્વારા થાય છે:
કેથોડ પર: $Cu^{2+}_{(aq)} + 2e^{-} \rightarrow Cu_{(s)}$
એનોડ પર: $2H_{2}O_{(l)} \rightarrow O_{2(g)} + 4H^{+}_{(aq)} + 4e^{-}$
એનોડ પર $H^{+}$ આયનો ઉત્પન્ન થતા હોવાથી,દ્રાવણમાં $H^{+}$ આયનોની સાંદ્રતા વધે છે.
જેમ કે $pH = -\log[H^{+}]$,$[H^{+}]$ માં વધારો થવાથી દ્રાવણની $pH$ માં ઘટાડો થાય છે.

(D) સોડિયમ ક્લોરાઇડના જલીય દ્રાવણમાં $Na^{+}$,$Cl^{-}$,$H^{+}$,અને $OH^{-}$ આયનો હાજર હોય છે.
એનોડ પર ઓક્સિડેશન થાય છે. બે સંભવિત ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયાઓ છે:
$1$) $2H_{2}O_{(l)} \rightarrow O_{2(g)} + 4H^{+}_{(aq)} + 4e^{-} ; E^{\circ} = 1.23 \ V$
$2$) $Cl^{-}_{(aq)} \rightarrow \frac{1}{2}Cl_{2(g)} + e^{-} ; E^{\circ} = 1.36 \ V$
જોકે પાણીના ઓક્સિડેશન માટે પ્રમાણિત ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ ઓછું છે,પરંતુ ઓક્સિજન ઉત્ક્રાંતિના ઓવરપોટેન્શિયલને કારણે $Cl^{-}$ નું ઓક્સિડેશન પસંદગીયુક્ત રીતે થાય છે. આમ,એનોડ પર $Cl^{-}$ આયનોનું ઓક્સિડેશન થાય છે.

(D) નિષ્ક્રિય વિદ્યુતધ્રુવોનો ઉપયોગ કરીને $NaF$ ના જલીય દ્રાવણના વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન,ફ્લોરાઈડ આયનો કરતા પાણીના અણુઓ એનોડ પર પ્રાધાન્યતા સાથે ઓક્સિડેશન પામે છે કારણ કે પાણીનો ઓક્સિડેશન પોટેન્શિયલ ફ્લોરાઈડ આયનો કરતા ઓછો હોય છે.
કેથોડ પર: $2H_{2}O + 2e^{-} \longrightarrow H_{2} + 2OH^{-}$.
એનોડ પર: $2H_{2}O \longrightarrow O_{2} + 4H^{+} + 4e^{-}$.
જો $F_{2}$ ઉત્પન્ન થાય તો પણ,તે પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને $O_{2}$ બનાવે છે: $2F_{2} + 2H_{2}O \longrightarrow 4HF + O_{2}$.
તેથી,એનોડ પર મળતી અંતિમ નીપજ $O_{2}$ છે.

(A) ઘન $NaCl$ વિદ્યુતનું અવાહક છે કારણ કે તેમાં આયનો એક સખત સ્ફટિક લેટીસમાં જકડાયેલા હોય છે અને વિદ્યુતભારનું વહન કરવા માટે મુક્ત હોતા નથી.
તેની સામે,$Cu$ ધાત્વિક વાહક છે,જ્યારે પિગળેલું $NaCl$ અને બ્રાઈન દ્રાવણમાં મુક્ત આયનો હોય છે જે તેમને વિદ્યુતનું વહન કરવા દે છે.

(C) સોડિયમ એસિટેટ $(CH_3COONa)$ ના કોલ્બે વિદ્યુતવિભાજનમાં:
એનોડ પર (ઓક્સિડેશન): $2CH_3COO^{-} \rightarrow C_2H_6 + 2CO_2 + 2e^-$
કેથોડ પર (રિડક્શન): $2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^{-}$
તેથી,કેથોડ $(X)$ પરની નીપજ $H_2$ છે અને એનોડ $(Y)$ પરની નીપજો $C_2H_6$ અને $CO_2$ છે.

(B) $K_2SO_4$ નું જલીય દ્રાવણ આ રીતે વિયોજન પામે છે: $K_2SO_4(aq) \rightarrow 2K^+(aq) + SO_4^{2-}(aq)$.
પાણીનું પણ સ્વયં-આયનીકરણ થાય છે: $H_2O(l) \rightleftharpoons H^+(aq) + OH^-(aq)$.
કેથોડ પર,$H^+$ નો રિડક્શન પોટેન્શિયલ $K^+$ કરતા વધારે હોવાથી,$H^+$ આયનોનું રિડક્શન થાય છે: $2H^+(aq) + 2e^- \rightarrow H_2(g)$.
એનોડ પર,$OH^-$ (અથવા $H_2O$) નો ઓક્સિડેશન પોટેન્શિયલ $SO_4^{2-}$ કરતા વધારે હોવાથી,$H_2O$ નું ઓક્સિડેશન થાય છે: $2H_2O(l) \rightarrow O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^-$.
તેથી,કેથોડ પર $H_2$ વાયુ અને એનોડ પર $O_2$ વાયુ ઉત્પન્ન થાય છે.

(C) $CuCl_2$ નું જલીય દ્રાવણ આ રીતે વિયોજન પામે છે: $CuCl_2 \longrightarrow Cu^{2+}_{(aq)} + 2 Cl^{-}_{(aq)}$.
કેથોડ પર,$Cu^{2+}$ આયનોનો રિડક્શન પોટેન્શિયલ $H_2O$ ના અણુઓ કરતા વધારે હોય છે,તેથી $Cu^{2+}$ આયનોનું રિડક્શન થઈને $Cu$ ધાતુ મળે છે:
$Cu^{2+}_{(aq)} + 2 e^{-} \longrightarrow Cu_{(s)}$.
એનોડ પર,$Cl^{-}$ આયનોનું ઓક્સિડેશન થઈને $Cl_2$ વાયુ મુક્ત થાય છે:
$2 Cl^{-}_{(aq)} \longrightarrow Cl_{2(g)} + 2 e^{-}$.

(B) નિષ્ક્રિય $Pt$ ઇલેક્ટ્રોડનો ઉપયોગ કરીને જલીય $CuSO_4$ ના વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન,દ્રાવણમાં $Cu^{2+}$,$SO_4^{2-}$,$H^+$ અને $OH^-$ આયનો હાજર હોય છે.
કેથોડ પર,$Cu^{2+}$ આયનોનો રિડક્શન પોટેન્શિયલ $H^+$ આયનો કરતા વધારે હોવાથી,$Cu^{2+}$ આયનોનું $Cu$ ધાતુમાં રિડક્શન થાય છે: $Cu^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Cu(s)$.
એનોડ પર,$SO_4^{2-}$ આયનો કરતા $OH^-$ આયનોનું ઓક્સિડેશન થાય છે,જેના પરિણામે ઓક્સિજન વાયુ મુક્ત થાય છે: $4OH^-(aq) \rightarrow O_2(g) + 2H_2O(l) + 4e^-$.
તેથી,'$X$' (એનોડ નીપજ) $O_2$ છે અને '$Y$' (કેથોડ નીપજ) $Cu$ છે.

(C) પીગળેલા $NaCl$ ના વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન,કેથોડ પર $Na$ ધાતુ જમા થાય છે અને એનોડ પર $Cl_2$ વાયુ મુક્ત થાય છે.
કેથોડ પર: $Na^+ + e^- \rightarrow Na$
એનોડ પર: $2Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2e^-$
આમ,વિધાન $I$ સાચું છે.
જ્યારે $Pt$ ઇલેક્ટ્રોડનો ઉપયોગ કરીને જલીય $CuSO_4$ નું વિદ્યુતવિભાજન કરવામાં આવે છે,ત્યારે કેથોડ પર $Cu$ જમા થાય છે અને એનોડ પર $O_2$ મુક્ત થાય છે.
કેથોડ પર: $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu$
એનોડ પર: $2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^-$
કેથોડ પર નહીં પણ એનોડ પર $O_2$ મુક્ત થતું હોવાથી,વિધાન $II$ ખોટું છે.
તેથી,વિધાન $I$ સાચું છે પરંતુ વિધાન $II$ ખોટું છે.

(C) એનોડ પર થતી રાસાયણિક પ્રક્રિયા:
$2H_2O(l) \rightarrow O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^-$
પસાર થયેલ કુલ વિદ્યુતભાર $Q = I \times t = 3 \ A \times (10 \times 60 \ s) = 1800 \ C$.
સ્ટોઇકિયોમેટ્રી મુજબ,$4 \ mol$ ઇલેક્ટ્રોન $1 \ mol$ $O_2$ વાયુ ઉત્પન્ન કરે છે.
$4 \times 96500 \ C$ વિદ્યુતભાર $STP$ એ $22.4 \ L$ $O_2$ ઉત્પન્ન કરે છે.
તેથી,$1800 \ C$ વિદ્યુતભાર દ્વારા ઉત્પન્ન થતું કદ $V = \frac{22.4 \times 1800}{4 \times 96500} \approx 0.1045 \ L$.
સૌથી નજીકની કિંમત $0.1 \ L$ છે.

(B) કોપર ઇલેક્ટ્રોડનો ઉપયોગ કરીને કોપર સલ્ફેટના જલીય દ્રાવણના વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન,$Cu^{2+}$ અને $H^{+}$ બંને આયનો કેથોડ તરફ ગતિ કરે છે.
$Cu^{2+}$ નો રિડક્શન પોટેન્શિયલ $H^{+}$ કરતા વધારે હોવાથી,$H^{+}$ આયનોની સરખામણીમાં $Cu^{2+}$ આયનોનું રિડક્શન થાય છે.
આમ,કેથોડ પર કોપર ધાતુ જમા થાય છે:
$Cu^{2+}_{(aq)} + 2e^{-} \longrightarrow Cu_{(s)}$

(A) પીગળેલા $CuCl_2$ ના વિદ્યુતવિભાજનમાં,$Cu^{2+}$ અને $Cl^{-}$ આયનો હાજર હોય છે.
વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન,ઋણાયનો એનોડ (ધન ઇલેક્ટ્રોડ) તરફ અને ધનાયનો કેથોડ (ઋણ ઇલેક્ટ્રોડ) તરફ ગતિ કરે છે.
એનોડ પર ઓક્સિડેશન થાય છે,જ્યાં ક્લોરાઇડ આયનો ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવીને ક્લોરિન વાયુ બનાવે છે:
$2 Cl^{-} \longrightarrow Cl_{2(g)} + 2 e^{-}$

(B) ક્રાયોલાઇટ $(Na_3AlF_6)$ ના વિદ્યુતવિભાજનમાં નીચેની પ્રક્રિયાઓ થાય છે:
$Na_3AlF_6 \rightleftharpoons 3NaF + AlF_3$
$4AlF_3 \rightleftharpoons 4Al^{3+} + 12F^-$
કેથોડ પર: $4Al^{3+} + 12e^- \rightarrow 4Al$
એનોડ પર: $12F^- \rightarrow 6F_2 + 12e^-$
આમ,ઉત્પન્ન થતા $Al$ અને $F_2$ નો મોલર ગુણોત્તર $4:6$ છે,જેનું સાદું રૂપ $2:3$ થાય છે.

(B) $50 \% H_2SO_4$ નું પ્લેટિનમ ઇલેક્ટ્રોડનો ઉપયોગ કરીને વિદ્યુતવિભાજન કરવામાં આવે ત્યારે એસિડની સાંદ્રતા એટલી વધારે હોય છે કે પાણીના ઓક્સિડેશનને બદલે એનોડ પર હાઇડ્રોજન સલ્ફેટ આયન $(HSO_4^-)$ નું ઓક્સિડેશન થાય છે.
એનોડ પરની પ્રક્રિયા: $2HSO_4^- \longrightarrow H_2S_2O_8 + 2e^-$.
આમ,એનોડ પર મળતી નીપજ પેરોક્સોડાયસલ્ફ્યુરિક એસિડ $(H_2S_2O_8)$ છે.

(C) કેસ્ટનર-કેલનર સેલ પ્રક્રિયામાં,બ્રાઇન ($NaCl$ દ્રાવણ) નું વિદ્યુતવિભાજન કરવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયામાં,મર્ક્યુરી (પારો) કેથોડ તરીકે અને કાર્બન અથવા ગ્રેફાઇટ એનોડ તરીકે વપરાય છે.
એનોડ પર,$Cl^-$ આયનોનું ઓક્સિડેશન થઈને $Cl_2$ વાયુ ઉત્પન્ન થાય છે: $2Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2e^-$.
કેથોડ પર,$Na^+$ આયનોનું રિડક્શન થાય છે અને તે પારોમાં ઓગળીને સોડિયમ એમાલગમ $(Na-Hg)$ બનાવે છે: $Na^+ + e^- + Hg \rightarrow Na-Hg$.
તેથી,એવું વિધાન કે પારો એનોડ તરીકે અને કાર્બન કેથોડ તરીકે કાર્ય કરે છે તે ખોટું છે; તે તેનાથી ઉલટું છે.
આમ,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(B) કાસ્ટનર પ્રક્રિયામાં પીગળેલા સોડિયમ ક્લોરાઇડ $(NaCl)$ નું વિદ્યુતવિભાજન કરવામાં આવે છે.
કેથોડ પર,સોડિયમ આયનોનું રિડક્શન થાય છે: $Na^{+} + e^{-} \longrightarrow Na$.
એનોડ પર,ક્લોરાઇડ આયનોનું ઓક્સિડેશન થઈને ક્લોરિન વાયુ મુક્ત થાય છે: $2 Cl^{-} \longrightarrow Cl_2 + 2 e^{-}$.
તેથી,એનોડ પર થતી પ્રક્રિયા $2 Cl^{-} \longrightarrow Cl_2 + 2 e^{-}$ છે.

(A) બ્રાઈન એ સોડિયમ ક્લોરાઈડ $(NaCl)$ નું જલીય દ્રાવણ છે.
બ્રાઈનના વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન,દ્રાવણમાં $Na^{+}$,$Cl^{-}$,$H^{+}$,અને $OH^{-}$ આયનો હાજર હોય છે.
એનોડ પર ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયા થાય છે. $Cl^{-}$ અને $OH^{-}$ આયનોમાંથી,સાંદ્ર દ્રાવણમાં $Cl^{-}$ આયનોનું ઓક્સિડેશન થઈને ક્લોરિન વાયુ મુક્ત થાય છે.
એનોડ પરની પ્રક્રિયા: $Cl^{-}_{(aq)} \rightarrow \frac{1}{2} Cl_{2(g)} + e^{-}$ છે.

(D) $Cu$ ઇલેક્ટ્રોડનો ઉપયોગ કરીને જલીય $CuSO_4$ દ્રાવણના વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન,દ્રાવણમાં $Cu^{2+}$,$H^{+}$,$SO_{4}^{2-}$ અને $OH^{-}$ આયનો હાજર હોય છે.
કેથોડ પર,$Cu^{2+}$ આયનોનું રિડક્શન થાય છે: $Cu^{2+}_{(aq)} + 2e^{-} \rightarrow Cu_{(s)}$.
એનોડ પર,$Cu$ ઇલેક્ટ્રોડ પોતે ઓક્સિડેશન પામે છે કારણ કે તે સક્રિય ઇલેક્ટ્રોડ છે: $Cu_{(s)} - 2e^{-} \rightarrow Cu^{2+}_{(aq)}$.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(B, C, D) જ્યારે વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન પીગળેલા $NaCl$ માં પાણી ઉમેરવામાં આવે છે,ત્યારે નીચે મુજબની પ્રક્રિયા થાય છે:
$1$. $2Na + 2H_2O \longrightarrow 2NaOH + H_2$ પ્રક્રિયા થાય છે.
$2$. કેથોડ પર હાઇડ્રોજન વાયુ $(H_2)$ મુક્ત થાય છે કારણ કે $H^+$ આયનોનો ડિસ્ચાર્જ પોટેન્શિયલ $Na^+$ આયનો કરતા ઓછો હોય છે.
$3$. આડપેદાશ તરીકે કોસ્ટિક સોડા $(NaOH)$ બને છે.
$4$. સોડિયમ અને પાણી વચ્ચેની પ્રક્રિયા અત્યંત ઉષ્માક્ષેપક છે,જે મુક્ત થયેલા હાઇડ્રોજન વાયુને સળગાવી શકે છે,તેથી આગ લાગવાની શક્યતા રહે છે.
તેથી,વિકલ્પો $B$,$C$ અને $D$ સાચા છે.