Electrolytes and Electrolysis Questions in Hindi

(A) पिघले हुए लवण से एल्युमीनियम के निक्षेपण के लिए अपचयन अभिक्रिया इस प्रकार है:
$Al^{3+} + 3e^- \to Al$.
अभिक्रिया के रससमीकरणमिति (stoichiometry) के अनुसार,$1 \ mole$ $Al$ धातु प्राप्त करने के लिए $1 \ mole$ $Al^{3+}$ आयनों को अपचयित करने हेतु $3 \ moles$ इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होती है।
अतः,$3 \ moles$ इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता है।

(C) विद्युत धारा को आवेश के प्रवाह की दर के रूप में परिभाषित किया जाता है।
चूंकि आवेश को $Coulombs$ $(C)$ में और समय को $seconds$ $(s)$ में मापा जाता है,इसलिए विद्युत धारा की इकाई $Coulomb/second$ $(C/s)$ है।
$1 \ C/s$ को $1 \ Ampere$ $(A)$ के रूप में परिभाषित किया गया है।
अतः,विद्युत धारा की $SI$ इकाई $Ampere$ है।

(A) गलित या पिघली हुई अवस्था में,$NaCl$ अपने घटक आयनों में वियोजित हो जाता है: $NaCl(l) \rightarrow Na^+(l) + Cl^-(l)$.
चूंकि आयन गति करने के लिए स्वतंत्र होते हैं,इसलिए गलित $NaCl$ एक विद्युत अपघट्य के रूप में कार्य करता है और विद्युत का चालन करता है.
$CO_2$ एक सहसंयोजक अणु है,$Br_2$ एक अध्रुवीय सहसंयोजक द्रव है,और $Si$ एक अर्धचालक है,लेकिन गलित $NaCl$ एक उत्कृष्ट आयनिक चालक है.

(D) विद्युत अपघट्य चालकों में,धारा का प्रवाह आयनों की गति द्वारा होता है,न कि इलेक्ट्रॉनों की धारा द्वारा। इलेक्ट्रॉन धात्विक चालकों से बहते हैं,जबकि विद्युत अपघट्य विलयन में आयन नए उत्पाद बनाने के लिए इलेक्ट्रोड की ओर गति करते हैं। इसलिए,यह कथन कि इलेक्ट्रॉनों की एक एकल धारा कैथोड से एनोड की ओर बहती है,विद्युत अपघट्य चालकों पर लागू नहीं होता है।

(B) ठोस अवस्था में,$NaCl$ एक क्रिस्टल जालक के रूप में होता है जहाँ आयन मजबूत स्थिर वैद्युत बलों द्वारा बंधे होते हैं और स्वतंत्र रूप से गति नहीं कर सकते हैं।
चूंकि आवेश ले जाने के लिए कोई मुक्त आयन या मुक्त इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं,इसलिए $NaCl$ (ठोस) विद्युत का संचालन नहीं करता है।

(D) . जब कैथोड को हटा दिया जाता है,तो बाहरी विद्युत परिपथ टूट जाता है और इलेक्ट्रोलाइट में विद्युत क्षेत्र समाप्त हो जाता है। विद्युत क्षेत्र की अनुपस्थिति में,घोल में मौजूद आयन अब कोई दिशात्मक बल अनुभव नहीं करते हैं और तापीय ऊर्जा के कारण यादृच्छिक रूप से गति करते हैं।

(B) $Pt$ इलेक्ट्रोड अक्रिय होते हैं और किसी भी इलेक्ट्रोड पर अभिक्रिया में भाग नहीं लेते हैं।
तनु $H_{2}SO_{4}$ में $H_{2}SO_{4}$ और $H_{2}O$ दोनों से $H^{+}$ आयन होते हैं।
कैथोड पर,$H^{+}$ आयन इलेक्ट्रॉन प्राप्त करके हाइड्रोजन गैस बनाते हैं:
$2H^{+} + 2e^{-} \rightarrow H_{2}(g)$
चूंकि इस प्रक्रिया में इलेक्ट्रॉनों का लाभ होता है,इसलिए यह एक अपचयन (रिडक्शन) अभिक्रिया है।
अतः,$Pt$ इलेक्ट्रोड के साथ तनु $H_{2}SO_{4}$ के विद्युत अपघटन में कैथोडिक अभिक्रिया अपचयन है।

(C) विद्युत अपघटनी सेल में,इलेक्ट्रोड को रासायनिक रूप से निष्क्रिय होना चाहिए ताकि वे विद्युत अपघट्य या विद्युत अपघटन के उत्पादों के साथ प्रतिक्रिया न करें।
$Na$ एक अत्यधिक सक्रिय क्षार धातु है जो पानी के साथ तेजी से प्रतिक्रिया करती है।
$S$ (सल्फर) एक अधातु है और विद्युत का कुचालक है।
$Hg$ (पारा) एक तरल धातु है और इसका उपयोग विशिष्ट मामलों में (जैसे कास्टनर-केलनर सेल) इलेक्ट्रोड के रूप में किया जा सकता है,लेकिन $Pt$ (प्लेटिनम) और ग्रेफाइट जलीय विद्युत अपघटनी सेल में उपयोग किए जाने वाले मानक निष्क्रिय इलेक्ट्रोड हैं क्योंकि वे रासायनिक रूप से स्थिर हैं और विद्युत का अच्छा संचालन करते हैं।
इसलिए,सामान्य विद्युत अपघटनी सेल के लिए $Pt$ और ग्रेफाइट सबसे उपयुक्त विकल्प हैं।

(A) प्लेटिनम इलेक्ट्रोड का उपयोग करके तनु $H_2SO_4$ के विद्युत अपघटन के दौरान,निम्नलिखित अभिक्रियाएँ होती हैं:
कैथोड पर: $2H^+ (aq) + 2e^- \rightarrow H_2 (g)$
एनोड पर: $2OH^- (aq) \rightarrow \frac{1}{2} O_2 (g) + H_2O (l) + 2e^-$
इस प्रकार,कैथोड पर $H_2$ गैस मुक्त होती है और एनोड पर $O_2$ गैस मुक्त होती है। इसलिए,विकल्प $A$ सही है।

(D) एनोड अभिक्रिया में ऑक्सीकरण शामिल होता है,जो इलेक्ट्रॉनों का त्याग है।
$A, B,$ और $C$ ऑक्सीकरण अभिक्रियाएं दर्शाते हैं (इलेक्ट्रॉनों का त्याग)।
$D$ अपचयन (रिडक्शन) अभिक्रिया दर्शाता है (इलेक्ट्रॉनों का ग्रहण),जिसमें $Zn^{2+}$ का $Zn$ में अपचयन होता है।

(C) इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में विद्युत ऊर्जा रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

(A) इलेक्ट्रोप्लेटिंग की प्रक्रिया में,जिस वस्तु पर परत चढ़ानी होती है,उसे हमेशा $Cathode$ (ऋणात्मक इलेक्ट्रोड) बनाया जाता है।
इलेक्ट्रोलाइट घोल से धातु के आयन $Cathode$ पर अपचयित (reduce) होकर वस्तु की सतह पर धातु की एक पतली परत बनाते हैं।

(C) गोल्ड प्लेटिंग के लिए उपयोग किया जाने वाला इलेक्ट्रोलाइट पोटेशियम डायसायनाइडोरेट$(I)$ है,जिसे $K[Au(CN)_2]$ के रूप में दर्शाया जाता है।
यह जटिल लवण इलेक्ट्रोप्लेटिंग प्रक्रिया के लिए गोल्ड आयनों का एक स्थिर स्रोत प्रदान करता है।

(B) $Mg$ (मैग्नीशियम) $s$-ब्लॉक तत्वों (क्षारीय मृदा धातु) से संबंधित है।
उनके अत्यधिक ऋणात्मक मानक अपचयन विभव के कारण,जलीय विलयन के विद्युत अपघटन के दौरान कैथोड पर $Mg^{2+}$ आयनों के अपचयन की तुलना में जल का अपचयन अधिक आसानी से होता है।
परिणामस्वरूप,$Mg$ धातु के जमा होने के बजाय कैथोड पर $H_2$ गैस निकलती है।
इसके विपरीत,$Cu$,$Cr$ और $Ni$ के अपचयन विभव उच्च होते हैं और उन्हें उनके जलीय विलयन से कैथोड पर जमा किया जा सकता है।

(B) $Mg$ और $Al$ को उनके लवणों के जलीय विलयन के विद्युत अपघटन द्वारा प्राप्त नहीं किया जा सकता है।
इसका कारण यह है कि $H_2O$ का अपचयन विभव $Mg^{2+}$ और $Al^{3+}$ आयनों की तुलना में अधिक होता है।
परिणामस्वरूप,कैथोड पर धातु के बजाय $H_2$ गैस मुक्त होती है।

(A) $NaOH$ उत्पादन के लिए कास्टनर-केलनर प्रक्रिया में मरकरी के उपयोग के संबंध में मुख्य चिंता पर्यावरणीय और स्वास्थ्य सुरक्षा है।
मरकरी $(Hg)$ अत्यधिक विषाक्त है और खाद्य श्रृंखला में जैव-संचय का महत्वपूर्ण जोखिम पैदा करता है।
हालांकि $Hg$ विद्युत का एक अच्छा सुचालक है,इस गुण का उपयोग सेल में किया जाता है; लेकिन,मरकरी के रिसाव और निपटान से जुड़े पर्यावरणीय खतरे इसे आधुनिक औद्योगिक अनुप्रयोगों से बाहर करने के मुख्य कारण हैं।

(C) $Cr$ की इलेक्ट्रोप्लेटिंग मुख्य रूप से इसलिए की जाती है क्योंकि $Cr$ आधार धातु को एक कठोर,संक्षारण-प्रतिरोधी और आकर्षक (सजावटी) फिनिश प्रदान करता है। इस प्रक्रिया का उपयोग संक्षारण को रोकने और वस्तुओं की दिखावट में सुधार करने के लिए व्यापक रूप से किया जाता है।

(A) इलेक्ट्रोप्लेटिंग जंग को रोकने या दिखावट में सुधार करने के लिए धातु की सतह पर दूसरी धातु की एक पतली परत चढ़ाने की प्रक्रिया है।
$Ni$ (निकेल),$Zn$ (जिंक) और $Au$ (सोना) का उपयोग आमतौर पर इलेक्ट्रोप्लेटिंग के लिए किया जाता है क्योंकि वे जंग के प्रति प्रतिरोधी हैं।
$Fe$ (लोहा) अत्यधिक प्रतिक्रियाशील है और इसमें जंग लगने की संभावना अधिक होती है,इसलिए यह अन्य धातुओं पर सुरक्षात्मक प्लेटिंग के रूप में उपयोग के लिए उपयुक्त नहीं है।

(B) लोहे को जंग से बचाने के लिए गैल्वनीकरण (galvanization) प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है।
इस प्रक्रिया में,लोहे को जंग से बचाने के लिए उसकी सतह पर $Zn$ (जिंक) की परत चढ़ाई जाती है।

(C) सोडियम क्लोराइड $(NaCl)$ के घोल का विद्युत अपघटन क्लोरीन $(Cl_2)$ और सोडियम हाइड्रोक्साइड $(NaOH)$ उत्पन्न करता है।
क्लोरीन एथिल अल्कोहल $(C_2H_5OH)$ के साथ प्रतिक्रिया करके क्लोरल $(CCl_3CHO)$ बनाता है।
इसके बाद,क्लोरल विद्युत अपघटन के दौरान उत्पन्न सोडियम हाइड्रोक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करके क्लोरोफॉर्म $(CHCl_3)$ और सोडियम फॉर्मेट $(HCOONa)$ देता है।

(D) एनोडाइजिंग एक विद्युत-रासायनिक प्रक्रिया है जो धातु की सतह को एक सजावटी,टिकाऊ और संक्षारण-प्रतिरोधी एनोडिक ऑक्साइड फिनिश में परिवर्तित करती है।
एल्युमीनियम के मामले में,धातु को एक इलेक्ट्रोलाइट (जैसे तनु सल्फ्यूरिक एसिड) युक्त इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में एनोड बनाया जाता है।
जब विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है,तो एनोड पर ऑक्सीजन विकसित होती है,जो एल्युमीनियम की सतह के साथ प्रतिक्रिया करके एल्युमीनियम ऑक्साइड $(Al_2O_3)$ की एक सुरक्षात्मक परत बनाती है।
इसलिए,एनोडाइज्ड एल्युमीनियम का तात्पर्य उस एल्युमीनियम से है जिसकी सतह पर विद्युत अपघटनी रूप से एल्युमीनियम ऑक्साइड की परत जमा की गई हो।

(A) साइक्लोट्रॉन एक उपकरण है जिसका उपयोग आवेशित कणों को त्वरित करने के लिए किया जाता है। यह आवेशित कणों की गतिज ऊर्जा बढ़ाने के लिए विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करता है। चूंकि न्यूट्रॉन एक उदासीन कण है (जिस पर कोई आवेश नहीं होता है),इसलिए इसे साइक्लोट्रॉन में विद्युत क्षेत्र द्वारा त्वरित नहीं किया जा सकता है।

(B) विद्युत अपघट्य वह पदार्थ है जो पानी जैसे ध्रुवीय विलायक में घुलने पर विद्युत का संचालन करने वाला घोल बनाता है।
$NaCl$ (नमक) पानी में आयनों ($Na^+$ और $Cl^-$) में वियोजित हो जाता है,जिससे यह विद्युत का संचालन कर सकता है।
ग्लूकोज,चीनी और यूरिया गैर-विद्युत अपघट्य हैं क्योंकि वे जलीय घोल में आयनों में वियोजित नहीं होते हैं।

(B) $AlCl_3$ का वियोजन इस प्रकार होता है: $AlCl_3 \rightarrow Al^{+3} + 3Cl^-$.
अभिक्रिया की रससमीकरणमिति (stoichiometry) के अनुसार,$1 \text{ मोल}$ $AlCl_3$ से $1 \text{ मोल}$ $Al^{+3}$ आयन और $3 \text{ मोल}$ $Cl^-$ आयन प्राप्त होते हैं।
अतः,$Al^{+3}$ आयनों की संख्या $Cl^-$ आयनों की संख्या का $1/3$ होती है।

(D) विद्युत अपघट्य वह पदार्थ है जो विलयन में आयनों में वियोजित हो जाता है।
प्रबल विद्युत अपघट्य पूरी तरह से आयनों में वियोजित हो जाते हैं,जबकि दुर्बल विद्युत अपघट्य केवल आंशिक रूप से वियोजित होते हैं।
$1$. यूरिया $(NH_2CONH_2)$ और चीनी $(C_{12}H_{22}O_{11})$ विद्युत अनपघट्य हैं क्योंकि वे आयनों में वियोजित नहीं होते हैं।
$2$. अमोनियम हाइड्रॉक्साइड $(NH_4OH)$ एक दुर्बल क्षार है और इसलिए यह एक दुर्बल विद्युत अपघट्य है।
$3$. सोडियम एसीटेट $(CH_3COONa)$ एक प्रबल क्षार $(NaOH)$ और दुर्बल अम्ल $(CH_3COOH)$ का लवण है। लवण आमतौर पर प्रबल विद्युत अपघट्य होते हैं क्योंकि वे जलीय विलयन में पूरी तरह से वियोजित हो जाते हैं।
इसलिए,दिए गए विकल्पों में से सोडियम एसीटेट सबसे प्रबल विद्युत अपघट्य है।

(A) पिघले हुए $NaCl$ के विद्युत अपघटन से सोडियम धातु $(Na)$ प्राप्त होती है।
हालाँकि,$NaCl$ के जलीय घोल (ब्राइन) के विद्युत अपघटन से $NaOH$,$Cl_2$ और $H_2$ गैस का उत्पादन होता है।
औद्योगिक उत्पादन के संदर्भ में,$NaOH$ जलीय $NaCl$ की क्लोर-क्षार प्रक्रिया का मुख्य उत्पाद है।

(B) $NaOH$ के निर्माण (क्लोर-क्षार प्रक्रिया) के दौरान कैथोड पर $H_2$ गैस मुक्त होती है।

(B) $Hg$ कैथोड पर $H^+$ आयनों के अपचयन के लिए $Pt$ कैथोड की तुलना में उच्च ओवरपोटेंशियल (वोल्टेज) की आवश्यकता होती है। इस उच्च ओवरपोटेंशियल के कारण,$Hg$ कैथोड पर $Na^+$ आयनों का $Na$ धातु में अपचयन अधिक अनुकूल हो जाता है,जो बाद में $Hg$ के साथ अभिक्रिया करके सोडियम अमलगम $(Na-Hg)$ बनाता है।

(B) $Pt$ इलेक्ट्रोड का उपयोग करके $NaCl$ के जलीय घोल के विद्युत अपघटन के दौरान,कैथोड पर जल का अपचयन (reduction) होता है क्योंकि $H_2O$ का अपचयन विभव $Na^+$ से अधिक होता है। कैथोड पर अभिक्रिया है: $2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)$। अतः,कैथोड पर $H_2$ गैस उत्पन्न होती है।

(D) अक्रिय इलेक्ट्रोड का उपयोग करके $Na_2SO_4$ के जलीय विलयन के विद्युत अपघटन के दौरान,जल का विद्युत अपघटन होता है।
कैथोड पर जल का अपचयन होता है: $2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)$।
एनोड पर जल का ऑक्सीकरण होता है: $2H_2O(l) \rightarrow O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^-$।
अतः,कैथोड और एनोड पर प्राप्त उत्पाद क्रमशः $H_2$ और $O_2$ हैं।

(D) ब्राइन ($NaCl$ विलयन) के विद्युत अपघटन में निम्नलिखित अभिक्रियाएं होती हैं:
$NaCl \rightleftharpoons Na^+ + Cl^-$
$H_2O \rightleftharpoons H^+ + OH^-$
कैथोड पर: $2H^+ + 2e^- \to H_2$ (क्योंकि $Na^+$ की तुलना में $H^+$ का अपचयन विभव अधिक होता है।)
एनोड पर: $2Cl^- - 2e^- \to Cl_2$ (क्योंकि $OH^-$ की तुलना में $Cl^-$ का ऑक्सीकरण विभव अधिक होता है।)
विलयन में: $Na^+ + OH^- \to NaOH$.
अतः,$NaOH$,$Cl_2$,और $H_2$ उत्पन्न होते हैं,लेकिन $O_2$ उत्पन्न नहीं होता है।

(B) जलीय सोडियम सल्फेट का वियोजन इस प्रकार होता है: $Na _2 SO _4(a q) \rightarrow 2 Na ^{+}(a q)+ SO _4^{2-}(a q)$
जल का भी अल्प मात्रा में वियोजन होता है: $H_2O_{(l)} \rightleftharpoons H^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)}$.
कैथोड पर,$H^+$ आयनों का अपचयन विभव $Na^+$ आयनों की तुलना में अधिक होता है।
इसलिए,$H^+$ आयनों का अपचयन होकर हाइड्रोजन गैस उत्पन्न होती है: $2H^+_{(aq)} + 2e^- \to H_{2(g)}$.

(B) प्लेटिनम इलेक्ट्रोड का उपयोग करके जलीय $CuSO_4$ के विद्युत अपघटन के दौरान,निम्नलिखित अभिक्रियाएँ होती हैं:
कैथोड पर: $Cu^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Cu(s)$
एनोड पर: $2H_2O(l) \rightarrow O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^-$
जैसे-जैसे अभिक्रिया आगे बढ़ती है,एनोड पर $H^+$ आयन उत्पन्न होते हैं,जिससे विलयन में $H^+$ की सांद्रता बढ़ जाती है।
चूंकि $pH = -\log[H^+]$,इसलिए $[H^+]$ में वृद्धि होने से विलयन का $pH$ कम हो जाता है।

(C) जल के विद्युत अपघटन की अभिक्रिया: $2H_2O(l) \rightarrow 2H_2(g) + O_2(g)$ है।
स्टोइकियोमेट्री के अनुसार,उत्पन्न $H_2$ और $O_2$ गैस का मोलर अनुपात $2:1$ है।
समान ताप और दाब की स्थितियों में गैस का आयतन उसके मोलों के समानुपाती होता है (एवोगैड्रो का नियम),इसलिए आयतन का अनुपात भी $2:1$ होगा।
$O_2$ गैस का आयतन $= 2.24 \ dm^3$ दिया गया है।
अतः,$H_2$ गैस का आयतन $= 2 \times 2.24 \ dm^3 = 4.48 \ dm^3$ होगा।

(A) अक्रिय प्लैटिनम इलेक्ट्रोड का उपयोग करके जलीय $CuSO_4$ विलयन के विद्युत अपघटन के दौरान,निम्नलिखित अभिक्रियाएं होती हैं:
कैथोड पर: $Cu^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Cu(s)$। इस प्रकार,कैथोड पर कॉपर जमा होता है।
एनोड पर: $2H_2O(l) \rightarrow O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^-$। एनोड पर ऑक्सीजन गैस मुक्त होती है।
अतः,कॉपर केवल कैथोड पर जमा होता है।

(D) विद्युत अपघटनी सेल में,आयनों की गति इलेक्ट्रोड पर लगाए गए विभवांतर द्वारा संचालित होती है।
जब कैथोड को हटा दिया जाता है,तो परिपथ टूट जाता है।
चूंकि परिपथ अब पूर्ण नहीं है,इसलिए वह विद्युत क्षेत्र जो आयनों को इलेक्ट्रोड की ओर ले जाता है,समाप्त हो जाता है।
परिणामस्वरूप,धनायन और ऋणायन दोनों की दिशात्मक गति रुक जाती है।

(D) विद्युत अपघटन की प्रक्रिया के दौरान,विद्युत अपघट्य के विलयन या गलित अवस्था में से विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है।
इसके कारण धनायन (धनावेशित आयन) कैथोड की ओर और ऋणायन (ऋणावेशित आयन) एनोड की ओर गमन करते हैं।
इलेक्ट्रोड पर,ये आयन इलेक्ट्रॉन ग्रहण करके या त्याग कर उदासीन परमाणु या अणु में परिवर्तित हो जाते हैं,जिसे निरावेशन (discharge) कहा जाता है।
अतः,आयन निरावेशित हो जाते हैं।

(B) पिघले हुए $NaCl$ के विद्युत अपघटन के दौरान,$Na^{+}$ और $Cl^{-}$ आयन उपस्थित होते हैं।
एनोड (धनात्मक इलेक्ट्रोड) पर ऑक्सीकरण होता है।
$Cl^{-}$ आयन एनोड की ओर जाते हैं और इलेक्ट्रॉन त्याग कर क्लोरीन गैस बनाते हैं:
$2Cl^{-} \rightarrow Cl_2 + 2e^{-}$।
अतः,एनोड पर $Cl^{-}$ का ऑक्सीकरण होता है।

(D) गलित $KCl$ $(potassium \ chloride)$ विद्युत का सुचालक है क्योंकि इसमें मुक्त आयन ($K^+$ और $Cl^-$) होते हैं जो विद्युत धारा का प्रवाह करने में सक्षम होते हैं। हीरा एक सहसंयोजक नेटवर्क ठोस है जिसमें मुक्त इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं,और क्रिस्टलीय $NaCl$ तथा $BaSO_4$ में आयन जालक संरचना में स्थिर होते हैं,जिससे वे विद्युत का चालन नहीं कर पाते हैं।

(D) जब एक विद्युत अपघट्य $AB$ जलीय विलयन में वियोजित होता है,तो यह अपने घटक आयनों में विभाजित हो जाता है:
$AB_{(aq)} \rightarrow A^{+}_{(aq)} + B^{-}_{(aq)}$
अतः,धनायन $(A^{+})$ और ऋणायन $(B^{-})$ दोनों उत्पन्न होते हैं.

(B) कैथोड पर अपचयन अभिक्रिया: $2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)$.
स्टोइकियोमेट्री के अनुसार,$1 \, mol$ $H_2$ के लिए $2 \, mol$ इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होती है।
अतः,$0.01 \, mol$ $H_2$ के लिए $0.01 \times 2 = 0.02 \, mol$ इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होगी।
कुल आवेश $Q = n \times F = 0.02 \, mol \times 96500 \, C \, mol^{-1} = 1930 \, C$.
दी गई धारा $I = 10 \, mA = 0.01 \, A$.
सूत्र $Q = I \times t$ का उपयोग करने पर,$t = \frac{Q}{I} = \frac{1930 \, C}{0.01 \, A} = 193000 \, s$.
इसे $19.3 \times 10^4 \, s$ के रूप में लिखा जा सकता है।

(C) $NaBr$ के जलीय विलयन में $Na^+$,$Br^-$,$H^+$ और $OH^-$ आयन उपस्थित होते हैं।
कैथोड पर,$H_2O$ का अपचयन विभव $(-0.83 \ V)$,$Na^+$ $(-2.71 \ V)$ से अधिक होता है,इसलिए $H_2$ गैस निकलती है: $2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)$।
एनोड पर,$Br^-$ का ऑक्सीकरण विभव $H_2O$ से अधिक होता है,इसलिए $Br_2$ उत्पन्न होता है: $2Br^-(aq) \rightarrow Br_2(l) + 2e^-$।
परिणामस्वरूप,कैथोड पर $H_2$ गैस,एनोड पर $Br_2$ उत्पन्न होता है और विलयन में $NaOH$ शेष रहता है।

(C) कुल आवेश का सूत्र $Q = I \times t$ है।
दी गई धारा $I = 100 \ mA = 100 \times 10^{-3} \ A = 0.1 \ A$.
दिया गया समय $t = 30 \ \text{minutes} = 30 \times 60 \ \text{seconds} = 1800 \ s$.
मान रखने पर: $Q = 0.1 \ A \times 1800 \ s = 180 \ C$.
अतः,उपयोग किया गया कुल आवेश $180 \ C$ है।

(A) विद्युत अपघटन के दौरान,एक विद्युत अपघट्य विलयन से विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है।
लागू किए गए विभवांतर के कारण,धनावेशित आयन (धनायन) ऋणावेशित इलेक्ट्रोड (कैथोड) की ओर आकर्षित होते हैं।
इसी प्रकार,ऋणावेशित आयन (ऋणायन) धनावेशित इलेक्ट्रोड (एनोड) की ओर आकर्षित होते हैं।
अतः,ऋणायन एनोड की ओर और धनायन कैथोड की ओर गति करते हैं।

(C) पिघले हुए $NaCl$ में,वियोजन इस प्रकार होता है: $NaCl(l) \rightarrow Na^{+} + Cl^{-}$.
कैथोड पर (अपचयन होता है): $Na^{+} + e^{-} \rightarrow Na_{(s)}$.
एनोड पर (ऑक्सीकरण होता है): $Cl^{-} \rightarrow 1/2 Cl_2 + e^{-}$ या $2Cl^{-} \rightarrow Cl_2 + 2e^{-}$.

(B) विद्युत अपघटन की प्रक्रिया के दौरान,कैथोड ऋणात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रोड होता है।
धनायन (Cation) धनात्मक रूप से आवेशित आयन होते हैं जो कैथोड की ओर आकर्षित होते हैं।
कैथोड पर,ये धनायन इलेक्ट्रॉन ग्रहण करके उदासीन हो जाते हैं (अपचयन)।
इसलिए,कैथोड पर उदासीन होने वाला घटक धनायन है।

(C) वह प्रक्रिया जिसमें किसी विद्युत अपघट्य से विद्युत धारा प्रवाहित करने पर रासायनिक परिवर्तन होता है,उसे $Electrolysis$ (विद्युत अपघटन) कहा जाता है। इस प्रक्रिया के दौरान विद्युत ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।

(A) कैथोड पर धातु का जमा होना उसके मानक अपचयन विभव $(E^{\circ})$ पर निर्भर करता है। जिस धातु का अपचयन विभव अधिक होता है,वह कैथोड पर पहले अपचयित होती है।
दिए गए मानों की तुलना करने पर: $E^{\circ}_{Ag^+/Ag} (0.80 \ V) > E^{\circ}_{Hg_2^{2+}/2Hg} (0.79 \ V) > E^{\circ}_{Cu^{2+}/Cu} (0.34 \ V) > E^{\circ}_{Mg^{2+}/Mg} (-2.37 \ V)$.
अतः,जमा होने का क्रम $Ag > Hg > Cu$ है।
नोट: $Mg$ जलीय विलयन से जमा नहीं होगा क्योंकि $Mg^{2+}$ आयनों के अपचयन की तुलना में $H^+$ आयनों का $H_2$ गैस में अपचयन अधिक आसानी से होता है।

(B) $Na$ (सोडियम) एक अत्यधिक सक्रिय क्षार धातु है और $S$ (सल्फर) एक अधातु है जो विद्युत का अच्छा सुचालक नहीं है और पानी के साथ अभिक्रिया करता है।
इसलिए,इन्हें निष्क्रिय इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग नहीं किया जा सकता है।
$Hg$ (पारा),$Pt$ (प्लेटिनम) और ग्रेफाइट का उपयोग जलीय विद्युत अपघटनी सेल में इलेक्ट्रोड के रूप में किया जाता है क्योंकि वे विद्युत अपघटन की स्थितियों में अपेक्षाकृत निष्क्रिय या स्थिर रहते हैं।

(A) सोडियम सल्फेट का जल में वियोजन: $Na _2 SO _4(a q) \rightarrow 2 Na ^{+}(a q)+ SO _4^{2-}(a q)$
जल का अल्प वियोजन: $H_2O_{(l)} \rightleftharpoons H^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)}$.
कैथोड पर,$Na^+$ की तुलना में $H^+$ का अपचयन विभव अधिक होने के कारण $H^+$ का अपचयन होता है: $2H^+_{(aq)} + 2e^- \rightarrow H_{2(g)}$.
एनोड पर,$SO_4^{2-}$ की तुलना में $OH^-$ का ऑक्सीकरण प्राथमिकता से होता है: $4OH^-_{(aq)} \rightarrow 2H_2O_{(l)} + O_{2(g)} + 4e^-$.
अतः,कैथोड और एनोड पर प्राप्त उत्पाद क्रमशः $H_2$ और $O_2$ हैं.