Electrolytes and Electrolysis Questions in Hindi

(C) जलीय सोडियम क्लोराइड $(NaCl(aq))$ के विद्युत अपघटन के दौरान,निम्नलिखित अभिक्रियाएँ होती हैं:
कैथोड पर: $2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)$ (जल का अपचयन होता है क्योंकि $E^\circ_{H_2O/H_2} > E^\circ_{Na^+/Na}$).
एनोड पर: $2Cl^-(aq) \rightarrow Cl_2(g) + 2e^-$ (क्लोराइड आयनों का ऑक्सीकरण होता है).
अतः,कैथोड पर $H_2$ गैस और एनोड पर $Cl_2$ गैस मुक्त होती है।

(C) गलित अवस्था में कार्नालाइट $(KCl \cdot MgCl_2 \cdot 6H_2O)$ का विद्युत अपघटन करने पर कैथोड पर $Mg$ और एनोड पर $Cl_2$ गैस प्राप्त होती है।
$K^{+} + e^- \to K$; $E^o = -2.93 \; V$
$Mg^{2+} + 2e^- \to Mg$; $E^o = -2.37 \; V$
चूंकि $Mg^{2+}$ का अपचयन विभव $K^{+}$ की तुलना में अधिक (कम ऋणात्मक) है,इसलिए कैथोड पर $Mg^{2+}$ का अपचयन होकर $Mg$ प्राप्त होता है।

(B) आवेश $(Q)$ का सूत्र $Q = I \times t$ है।
दी गई विद्युत धारा $(I)$ = $1.8 \, A$.
समय $(t)$ = $1.36 \, \text{minutes} = 1.36 \times 60 \, \text{seconds} = 81.6 \, \text{seconds}$.
अतः,$Q = 1.8 \, A \times 81.6 \, \text{s} = 146.88 \, C$.
निकटतम पूर्णांक में लेने पर,हमें $147 \, C$ प्राप्त होता है।

(C) $Castner-Kellner$ प्रक्रिया में,ब्राइन विलयन ($NaCl$ जलीय) का विद्युत अपघटन मर्करी कैथोड और कार्बन एनोड का उपयोग करके किया जाता है।
मर्करी कैथोड पर,सोडियम आयन $(Na^+)$ अपचयित होकर सोडियम धातु बनाते हैं,जो फिर मर्करी में घुलकर सोडियम अमलगम ($Na-Hg$ मिश्र धातु) बनाते हैं।
इस सोडियम अमलगम की बाद में पानी के साथ अभिक्रिया कराकर सोडियम हाइड्रोक्साइड $(NaOH)$,हाइड्रोजन गैस और मर्करी प्राप्त की जाती है।

(C) कुल आवेश $Q$ सूत्र $Q = I \times t$ द्वारा प्राप्त किया जाता है।
यहाँ $I = 1 \ A$ और $t = 60 \ s$ दिया गया है,इसलिए $Q = 1 \times 60 = 60 \ C$।
एक इलेक्ट्रॉन पर आवेश $1.60 \times 10^{-19} \ C$ है।
इलेक्ट्रॉनों की संख्या $n$ की गणना $n = \frac{Q}{e} = \frac{60}{1.60 \times 10^{-19}}$ द्वारा की जाती है।
$n = 37.5 \times 10^{19} = 3.75 \times 10^{20}$ इलेक्ट्रॉन।

(B) $s$-ब्लॉक की धातुएं जैसे $Ca$,$Na$,$K$ अत्यधिक सक्रिय होती हैं और उनका मानक अपचयन विभव बहुत अधिक ऋणात्मक होता है।
जब उनके लवणों के जलीय विलयन का विद्युत अपघटन किया जाता है,तो कैथोड पर धातु आयन के बजाय पानी का अपचयन हो जाता है।
कैथोड पर अभिक्रिया $H_2O(l) + e^- \rightarrow \frac{1}{2} H_2(g) + OH^-(aq)$ होती है।
इसलिए,इन धातुओं को उनके जलीय लवण विलयनों के विद्युत अपघटन द्वारा प्राप्त नहीं किया जा सकता है; इन्हें आमतौर पर उनके गलित लवणों के विद्युत अपघटन द्वारा निकाला जाता है।

(C) विद्युत अपघटन के दौरान जल की अपचयन अभिक्रिया है: $2 H_2O + 2 e^- \longrightarrow H_2 + 2 OH^-$.
स्टोइकियोमेट्री के अनुसार,$2 \ mole$ $H_2O$ को $2 \ mole$ इलेक्ट्रॉनों ($2 \ F$ आवेश) की आवश्यकता होती है।
इसलिए,$1 \ mole$ $H_2O$ को $1 \ F$ आवेश की आवश्यकता होती है।
$3 \ mole$ $H_2O$ के लिए,सैद्धांतिक रूप से आवश्यक आवेश $3 \ F$ है।
चूंकि धारा दक्षता $75 \ \%$ है,इसलिए आवश्यक वास्तविक आवेश $(Q)$ की गणना इस प्रकार की जाती है:
$Q \times 0.75 = 3 \ F$
$Q = \frac{3}{0.75} = 4 \ F$.

(D) सोडियम के विद्युत अपघटनी निष्कर्षण (डाउन्स प्रक्रिया) में,$NaCl$ के गलनांक को कम करने के लिए $NaCl$,$CaCl_2$ और $NaF$ (या $Na_3AlF_6$) के मिश्रण का उपयोग किया जाता है।
विद्युत अपघटन के दौरान,$Na^{+}$ का अपचयन विभव (reduction potential) $K^{+}$ और $Ca^{2+}$ की तुलना में अधिक होता है (जिसका अर्थ है कि $Na^{+}$ का अपचयन $K^{+}$ और $Ca^{2+}$ की तुलना में आसानी से होता है)।
चूंकि $K$ और $Ca$,$Na$ से अधिक सक्रिय हैं,इसलिए उनके आयनों का विसर्जन विभव अधिक होता है,जिसका अर्थ है कि वे पिघली हुई अवस्था में रहते हैं जबकि $Na^{+}$ आयन कैथोड पर धात्विक $Na$ में अपचयित हो जाते हैं।

(D) कार्नालाइट एक द्विक लवण है जिसका रासायनिक सूत्र $KCl \cdot MgCl_2 \cdot 6H_2O$ है।
जब गलित कार्नालाइट का विद्युत अपघटन किया जाता है,तो इसका अपघटन होता है।
मैग्नीशियम आयन $(Mg^{2+})$ कैथोड पर अपचयित होकर मैग्नीशियम धातु $(Mg)$ बनाते हैं और क्लोराइड आयन $(Cl^-)$ एनोड पर ऑक्सीकृत होकर क्लोरीन गैस $(Cl_2)$ बनाते हैं।
अभिक्रिया: $KCl \cdot MgCl_2$ $\xrightarrow{\text{electrolysis}} K^+ + Mg^{2+} + 3Cl^-$ $\rightarrow Mg + Cl_2 + KCl$.

(B) क्यूप्रिक ब्रोमाइड $(CuBr_2)$ के जलीय विलयन के विद्युत अपघटन के दौरान,विलयन में $Cu^{2+}$,$Br^-$,$H^+$ और $OH^-$ आयन उपस्थित होते हैं।
कैथोड पर अपचयन (reduction) अभिक्रिया होती है। $Cu^{2+}$ $(E^0 = +0.34 \ V)$ का डिस्चार्ज विभव $H^+$ आयनों $(E^0 = 0.00 \ V)$ से कम होता है।
इसलिए,कैथोड पर $Cu^{2+}$ आयनों का प्राथमिकता से अपचयन होकर धात्विक कॉपर $(Cu)$ प्राप्त होता है।
कैथोड पर अभिक्रिया: $Cu^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Cu(s)$।

(B) पोटेशियम सक्सिनेट के जलीय घोल का विद्युत अपघटन $Kolbe's$ विद्युत अपघटन कहलाता है।
इस प्रक्रिया के दौरान,डाइकार्बोक्सिलेट आयन एनोड पर डीकार्बोक्सिलेशन से गुजरता है और एक एल्कीन बनाता है।
अभिक्रिया: $KOOC-CH_2-CH_2-COOK + 2H_2O \xrightarrow{\text{electrolysis}} CH_2=CH_2 + 2CO_2 + H_2 + 2KOH$.
अतः,मुख्य उत्पाद $(A)$ एथीन $(CH_2=CH_2)$ है।

(A) सोडियम एसीटेट के जलीय घोल का विद्युत अपघटन कोल्बे विद्युत अपघटन अभिक्रिया के रूप में जाना जाता है।
कुल अभिक्रिया: $2CH_3COONa + 2H_2O \rightarrow CH_3-CH_3 + 2CO_2 + H_2 + 2NaOH$ है।
एनोड पर,एसीटेट आयन $(CH_3COO^-)$ का ऑक्सीकरण होकर इथेन और कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ बनता है।
एनोड पर अभिक्रिया: $2CH_3COO^- \rightarrow CH_3-CH_3 + 2CO_2 + 2e^-$ है।
इसलिए,एनोड पर $CO_2$ गैस निकलती है।

(A) पानी में सोडियम सल्फेट $(Na_2SO_4)$ के घोल का अक्रिय प्लैटिनम इलेक्ट्रोड का उपयोग करके विद्युत अपघटन किया जाता है।
घोल में उपस्थित आयन $Na^+$,$SO_4^{2-}$,$H^+$ और $OH^-$ हैं।
कैथोड पर,उच्च अपचयन विभव (reduction potential) वाली अभिक्रिया होती है। चूंकि $Na^+$ आयनों की तुलना में $H^+$ आयनों का अपचयन विभव अधिक होता है,इसलिए कैथोड पर $H_2$ गैस मुक्त होती है:
$2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow$
एनोड पर,कम डिस्चार्ज विभव वाली ऑक्सीकरण अभिक्रिया होती है। चूंकि $SO_4^{2-}$ आयनों की तुलना में $OH^-$ आयनों का डिस्चार्ज विभव कम होता है,इसलिए एनोड पर $O_2$ गैस मुक्त होती है:
$4OH^- \rightarrow 2H_2O + O_2 + 4e^-$
अतः,कैथोड और एनोड पर प्राप्त उत्पाद क्रमशः $H_2$ और $O_2$ हैं।

(D) ब्राइन ($NaCl$ का जलीय विलयन) के विद्युत अपघटन को क्लोर-क्षार प्रक्रिया के रूप में जाना जाता है।
रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है: $2NaCl(aq) + 2H_2O(l) \rightarrow 2NaOH(aq) + Cl_2(g) + H_2(g)$।
अभिक्रिया में दिखाए अनुसार,सोडियम हाइड्रॉक्साइड $(NaOH)$,क्लोरीन गैस $(Cl_2)$ और हाइड्रोजन गैस $(H_2)$ तीनों उत्पाद के रूप में प्राप्त होते हैं।
अतः,सही उत्तर 'ये सभी' है।

(D) आवेश के लिए सूत्र $Q = i \times t$ है।
दिया गया है:
धारा $i = 0.010 \ mA = 0.010 \times 10^{-3} \ A = 1.0 \times 10^{-5} \ A$.
समय $t = 1000 \ hours = 1000 \times 3600 \ s = 3.6 \times 10^6 \ s$.
मान रखने पर:
$Q = (1.0 \times 10^{-5} \ A) \times (3.6 \times 10^6 \ s) = 36 \ C$.

(B) पिघले हुए $NaCl$ के विद्युत अपघटन में,$Na^{+}$ और $Cl^{-}$ आयन उपस्थित होते हैं।
एनोड (धनात्मक इलेक्ट्रोड) पर,ऋणायन आकर्षित होते हैं और उनका ऑक्सीकरण होता है।
इसलिए,क्लोराइड आयन $(Cl^{-})$ एक इलेक्ट्रॉन खोकर क्लोरीन गैस बनाता है:
$Cl^{-} \to \frac{1}{2} Cl_2 + e^{-}$

(C) सोडियम क्लोराइड $(NaCl)$ के जलीय विलयन में $Na^{\oplus}$,$Cl^{\Theta}$,$H^{\oplus}$ और $OH^{\Theta}$ आयन उपस्थित होते हैं।
विद्युत अपघटन के दौरान,कम डिस्चार्ज विभव वाले आयन इलेक्ट्रोड पर प्राथमिकता से मुक्त होते हैं।
कैथोड पर,$Na^{\oplus}$ की तुलना में $H^{\oplus}$ आयन का डिस्चार्ज विभव कम होता है,इसलिए $H^{\oplus}$ आयन अपचयित होकर $H_2$ गैस बनाते हैं।
एनोड पर,$OH^{\Theta}$ की तुलना में $Cl^{\Theta}$ आयन प्राथमिकता से मुक्त होकर $Cl_2$ गैस बनाते हैं।
अतः,इलेक्ट्रोड पर मुक्त होने वाले आयन $H^{\oplus}$ और $Cl^{\Theta}$ हैं।

(C) $KCl$ के जलीय विलयन के विद्युत अपघटन के दौरान,विलयन में $K^+$,$Cl^-$,$H^+$ और $OH^-$ आयन उपस्थित होते हैं।
कैथोड पर,$H^+$ का अपचयन विभव $(E^0 = 0.00 \ V)$,$K^+$ $(E^0 = -2.93 \ V)$ की तुलना में अधिक होता है,इसलिए कैथोड पर $H_2$ गैस मुक्त होती है।
एनोड पर,$Cl^-$ का ऑक्सीकरण होकर $Cl_2$ गैस बनती है।
अतः,$KCl_{(aq)}$ के विद्युत अपघटन से कैथोड पर $H_2$ और एनोड पर $Cl_2$ मुक्त होती है।

(A) कॉपर इलेक्ट्रोड का उपयोग करके जलीय $CuSO_4$ विलयन के विद्युत अपघटन के दौरान:
एनोड पर ऑक्सीकरण होता है।
चूंकि कॉपर एक सक्रिय इलेक्ट्रोड है,इसलिए यह पानी या सल्फेट आयनों के बजाय ऑक्सीकृत हो जाता है।
कॉपर एनोड इलेक्ट्रॉन खोकर $Cu^{2+}$ आयन बनाता है,जो विलयन में चले जाते हैं।
अभिक्रिया है: $Cu_{(s)} \rightarrow Cu^{2+}_{(aq)} + 2e^-$.

(D) आवेश,धारा और समय के बीच का संबंध इस सूत्र द्वारा दिया जाता है: $Q = I \times t$
दिया गया है:
आवेश $(Q) = 3.21 \times 10^6 \ C$
धारा $(I) = 500 \ A$
सूत्र में मान रखने पर:
$3.21 \times 10^6 = 500 \times t$
सेकंड में समय $(t)$ की गणना करने पर:
$t = \frac{3.21 \times 10^6}{500} = 6420 \ s$
समय को मिनट में बदलने पर:
$t = \frac{6420}{60} \ min = 107 \ min$

(C) $Pt$ इलेक्ट्रोड का उपयोग करके जलीय $H_2SO_4$ के विद्युत अपघटन के दौरान,विलयन में $H^+$,$SO_4^{2-}$ और $OH^-$ (जल से) आयन उपस्थित होते हैं।
एनोड पर ऑक्सीकरण होता है। प्रतिस्पर्धी अभिक्रियाएँ इस प्रकार हैं:
$1$) $2H_2O(l) \rightarrow O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^-$,$E^o = +1.23 \ V$
$2$) $2SO_4^{2-}(aq) \rightarrow S_2O_8^{2-}(aq) + 2e^-$,$E^o = +1.96 \ V$
जल का ऑक्सीकरण विभव अधिक होने के कारण,एनोड पर जल का ऑक्सीकरण होता है।
अतः,एनोड पर $O_2$ गैस मुक्त होती है।

(C) जल में सोडियम सल्फेट के विलयन का अक्रिय इलेक्ट्रोड का उपयोग करके विद्युत अपघटन किया जाता है। कैथोड और एनोड पर प्राप्त उत्पाद क्रमशः $H_2$ और $O_2$ हैं।
कैथोड पर,हाइड्रोजन आयनों $(H^+)$ का अपचयन विभव सोडियम आयनों $(Na^+)$ से अधिक होता है,इसलिए वे हाइड्रोजन गैस में अपचयित हो जाते हैं:
$2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow$
एनोड पर,हाइड्रॉक्साइड आयनों $(OH^-)$ का विसर्जन विभव सल्फेट आयनों $(SO_4^{2-})$ से कम होता है,इसलिए वे ऑक्सीजन गैस में ऑक्सीकृत हो जाते हैं:
$4OH^- \rightarrow 2H_2O + O_2 + 4e^-$

(B) हाइड्रोजन की तुलना में काफी कम अपचयन विभव (reduction potential) वाली अत्यधिक सक्रिय धातुओं (जैसे $Mg, Al, Na, Ca$) को उनके जलीय लवण विलयनों के विद्युत अपघटन द्वारा प्राप्त नहीं किया जा सकता है।
इसका कारण यह है कि इन धातु धनायनों की तुलना में कैथोड पर पानी के अणुओं का अपचयन (reduction) प्राथमिकता से होता है $(2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-)$।
दिए गए विकल्पों में से,$Magnesium$ $(Mg)$ का मानक अपचयन विभव $(E^o = -2.37 \ V)$ हाइड्रोजन $(E^o = 0.00 \ V)$ की तुलना में बहुत कम है।
इसलिए,$Magnesium$ को उसके गलित लवण के विद्युत अपघटन द्वारा प्राप्त किया जाता है,न कि उसके जलीय विलयन से।

(D) $NaCl$ के सांद्र जलीय विलयन (ब्राइन) के विद्युत अपघटन में निम्नलिखित अभिक्रियाएं होती हैं:
एनोड पर: $2Cl^-_{(aq)} \rightarrow Cl_{2(g)} + 2e^-$
कैथोड पर: $2H_2O_{(l)} + 2e^- \rightarrow H_{2(g)} + 2OH^-_{(aq)}$
कुल अभिक्रिया: $2NaCl_{(aq)} + 2H_2O_{(l)} \rightarrow 2NaOH_{(aq)} + H_{2(g)} + Cl_{2(g)}$
अतः,बनने वाले उत्पाद $Cl_{2(g)}$,$NaOH_{(aq)}$ और $H_{2(g)}$ हैं।
इसलिए,सही विकल्प $D$ है।

(B) ब्राइन ($NaCl$ का घोल) के विद्युत अपघटन से $NaOH$,$Cl_2$ और $H_2$ उत्पाद के रूप में प्राप्त होते हैं।
जब $Cl_2$ गैस को ठंडे और तनु $NaOH$ घोल से गुजारा जाता है,तो यह सोडियम हाइपोक्लोराइट $(NaOCl)$ बनाता है।
$2NaOH + Cl_2 \rightarrow NaCl + NaOCl + H_2O$.
इस अभिक्रिया में $NaCl$,$NaOCl$ और $H_2O$ बनते हैं।
$H_2$ गैस विद्युत अपघटन का एक प्राथमिक उत्पाद है लेकिन यह इस संदर्भ में नया यौगिक बनाने के लिए अन्य उत्पादों के साथ अभिक्रिया नहीं करती है।
इसलिए,$H_2$ विद्युत अपघटन उत्पादों को मिलाने से प्राप्त होने वाला यौगिक नहीं है।

(A) क्लोरीन $(Cl_2)$ को सोडियम क्लोराइड $(NaCl)$ के जलीय विलयन के विद्युत अपघटन द्वारा औद्योगिक रूप से निष्कर्षित किया जाता है,जिसे क्लोर-क्षार प्रक्रिया (Chlor-alkali process) के रूप में जाना जाता है।
$2NaCl(aq) + 2H_2O(l) \rightarrow 2NaOH(aq) + Cl_2(g) + H_2(g)$.

(B) पिघले हुए $MgCl_2$ के विद्युत अपघटन के लिए रासायनिक अभिक्रिया है: $MgCl_2 \rightarrow Mg + Cl_2$।
स्टोइकोमेट्री के अनुसार,$1 \ mol$ $Mg$ $(24 \ g)$ के साथ $1 \ mol$ $Cl_2$ गैस उत्पन्न होती है।
$STP$ पर,किसी भी गैस का $1 \ mol$ $22.4 \ L$ आयतन घेरता है।
इसलिए,$24 \ g$ $Mg$,$22.4 \ L$ $Cl_2$ गैस के बराबर है।
$6.5 \ g$ $Mg$ के लिए,उत्पन्न $Cl_2$ गैस का आयतन है: $V = \frac{22.4 \times 6.5}{24} \ L$।
$V = 6.0666... \ L \approx 6.067 \ L$।

(A) विद्युत अपघटन (electrolysis) के दौरान,जिस आयन का मानक अपचयन विभव $(E^0)$ अधिक होता है,उसका कैथोड पर अपचयन होता है।
$MgCl_2$ के लिए,विलयन में $Mg^{2+}$ और $H^+$ (जल से) आयन उपस्थित होते हैं। $H^+/H_2$ का अपचयन विभव $(0.00 \ V)$,$Mg^{2+}/Mg$ $(-2.37 \ V)$ से अधिक होता है।
इसलिए,कैथोड पर $H^+$ आयनों का अपचयन होकर $H_2$ गैस मुक्त होती है।
अन्य विकल्पों ($AuCl_3$,$CuCl_2$,$AgNO_3$) में,धातु आयनों ($Au^{3+}$,$Cu^{2+}$,$Ag^+$) का अपचयन विभव $H^+$ से अधिक होता है,इसलिए कैथोड पर $H_2$ गैस के बजाय संबंधित धातुएं जमा हो जाएंगी।

(C) $KI$ के जलीय विलयन के विद्युत अपघटन के दौरान,निम्नलिखित अभिक्रियाएँ होती हैं:
कैथोड पर: $2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)$। अतः,कैथोड पर $H_2$ गैस मुक्त होती है।
एनोड पर: $2I^-(aq) \rightarrow I_2(s) + 2e^-$। अतः,एनोड पर $I_2$ बनता है,$O_2$ नहीं।
चूँकि विलयन में $OH^-$ आयन उत्पन्न होते हैं,इसलिए $OH^-$ की सांद्रता बढ़ती है,जिसका अर्थ है कि $pOH$ घटता है और $pH$ बढ़ता है।
पोटेशियम $(K)$ जमा नहीं होता है क्योंकि $H_2O$ का अपचयन विभव $K^+$ से अधिक होता है।
इसलिए,कथन $(a)$ और $(c)$ सही हैं।

(A) $CuCl_2$ के लिए:
$1$. पिघले हुए $CuCl_2$ का इलेक्ट्रोलिसिस: $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu$ (कैथोड पर) और $2Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2e^-$ (एनोड पर)।
$2$. सांद्र जलीय $CuCl_2$ का इलेक्ट्रोलिसिस: $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu$ (कैथोड पर) और $2Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2e^-$ (एनोड पर)।
चूंकि दोनों इलेक्ट्रोड पर उत्पाद समान ($Cu$ और $Cl_2$) हैं,इसलिए $CuCl_2$ सही उत्तर है।

(B) जलीय $NaOH$ के विद्युत अपघटन में निम्नलिखित अभिक्रियाएँ होती हैं:
एनोड: $4 OH^{-} \rightarrow O_{2(g)} + 2 H_{2}O + 4 e^{-}$
कैथोड: $4 H_{2}O + 4 e^{-} \rightarrow 2 H_{2(g)} + 4 OH^{-}$
कुल अभिक्रिया $2 H_{2}O \rightarrow 2 H_{2(g)} + O_{2(g)}$ है।
स्टोइकियोमेट्री के अनुसार,$H_{2}$ और $O_{2}$ का मोलर अनुपात $2 : 1$ है।
चूंकि $NTP$ पर गैस का आयतन मोलों की संख्या के सीधे समानुपाती होता है,इसलिए कैथोड पर मुक्त $H_{2}$ का आयतन एनोड पर मुक्त $O_{2}$ के आयतन का दोगुना होगा।
दिया गया $O_{2}$ का आयतन $= 2.8 \ L$ है।
$H_{2}$ का आयतन $= 2 \times 2.8 \ L = 5.6 \ L$ होगा।
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(B) शुष्क हाइड्रोजन क्लोराइड $(HCl)$ एक सहसंयोजक यौगिक है। जब इसे मिथाइल बेंजीन (टोल्यूनि) जैसे अध्रुवीय विलायक में घोला जाता है,तो यह $H^+$ और $Cl^-$ आयनों में आयनित नहीं होता है।
विलयन में मुक्त आयनों की अनुपस्थिति के कारण,यह विद्युत का चालन नहीं कर सकता है।
अतः,यह विद्युत का कुचालक है।

(C) गलित क्षार धातु लवणों के विद्युत अपघटन में,क्षार धातुएं प्रबल अपचायक होती हैं।
वे पारे के कैथोड के साथ अभिक्रिया करके अमलगम बनाती हैं,लेकिन सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि वे अत्यधिक सक्रिय होती हैं और विद्युत अपघट्य या वातावरण के साथ अभिक्रिया कर सकती हैं।
अतः,क्षार धातुएं प्रबल अपचायक होने के कारण उन्हें गलित अवस्था में पारे के कैथोड के साथ उपयोग नहीं किया जा सकता है।

(B) क्लोरीन गैस मुक्त करने के लिए इलेक्ट्रोड अभिक्रिया है: $2Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2e^-$.
$Cl_2$ का मोलर द्रव्यमान $71 \ g/mol$ है।
मुक्त हुए $Cl_2$ के मोलों की संख्या $n = \frac{710 \ g}{71 \ g/mol} = 10 \ mol$ है।
अभिक्रिया के अनुसार,$1 \ mol$ $Cl_2$ के लिए $2 \ mol$ इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होती है।
अतः,$10 \ mol$ $Cl_2$ के लिए $20 \ mol$ इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होगी।
आवश्यक कुल आवेश $Q = n \times F = 20 \ mol \times 96500 \ C/mol = 1930000 \ C = 1.93 \times 10^6 \ C$.

(D) $Pt$ इलेक्ट्रोड का उपयोग करके तनु $H_2SO_4$ के विद्युत अपघटन में,जल के ऑक्सीकरण के कारण एनोड पर $O_2$ मुक्त होती है।
हालाँकि,जब $Cu$ इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है,तो एनोड स्वयं सक्रिय होता है और जल के बजाय इसका ऑक्सीकरण होता है।
एनोड पर: $Cu(s) \rightarrow Cu^{2+}(aq) + 2e^-$
कैथोड पर: $2H^+(aq) + 2e^- \rightarrow H_2(g)$
चूंकि एनोड पर $Cu$ का ऑक्सीकरण होता है,इसलिए ऑक्सीजन गैस मुक्त नहीं होती है।

(C) $KI$ के जलीय विलयन के विद्युत अपघटन के दौरान,निम्नलिखित अभिक्रियाएँ होती हैं:
कैथोड पर: $2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)$। अतः,कैथोड पर $H_2$ गैस मुक्त होती है।
एनोड पर: $2I^-(aq) \rightarrow I_2(s) + 2e^-$। अतः,एनोड पर $I_2$ बनता है,$O_2$ नहीं।
चूंकि कैथोड पर $OH^-$ आयन उत्पन्न होते हैं,इसलिए $OH^-$ की सांद्रता बढ़ती है,जिसका अर्थ है कि विलयन का $pH$ बढ़ता है और $pOH$ घटता है।
अतः,कथन $(a)$ और $(c)$ सही हैं।

(A) $Mg$ का मानक अपचयन विभव $(E^{\circ} = -2.37 \ V)$ जल के अपचयन विभव $(E^{\circ} = -0.83 \ V)$ से बहुत कम है।
अतः,जलीय विलयन में $Mg^{2+}$ आयनों का कैथोड पर अपचयन नहीं हो सकता है; इसके बजाय,जल का अपचयन होकर $H_2$ गैस मुक्त होती है।
$2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-$

(D) $Sn^{2+}$ के प्रारंभिक मोल $= 0.60 \ M \times 0.50 \ L = 0.30 \ mol$.
कैथोड पर अभिक्रिया: $Sn^{2+} + 2e^- \rightarrow Sn(s)$.
कुल आवेश $Q = 4.60 \ A \times 1800 \ s = 8280 \ C$.
इलेक्ट्रॉनों के मोल $= \frac{8280}{96500} \approx 0.0858 \ mol$.
जमा हुए $Sn^{2+}$ के मोल $= \frac{0.0858}{2} = 0.0429 \ mol$.
शेष $Sn^{2+}$ के मोल $= 0.30 - 0.0429 = 0.2571 \ mol$.
अंतिम सांद्रता $= \frac{0.2571 \ mol}{0.50 \ L} = 0.514 \ M$.

(B) सोडियम बेंजोएट के जलीय घोल का विद्युत अपघटन (कोल्बे विद्युत अपघटन) करने पर बेंजीन प्राप्त होता है। अभिक्रिया इस प्रकार है: $C_6H_5COONa + H_2O \rightarrow C_6H_6 + CO_2 + NaOH + H_2$.

(D) जो धातुएं अत्यधिक सक्रिय होती हैं,जैसे कि विद्युत रासायनिक श्रेणी में ऊपर स्थित धातुएं (उदाहरण के लिए,$Al$,$Mg$,$Na$,$Ca$),उन्हें उनके लवण के जलीय विलयन के विद्युत अपघटन द्वारा प्राप्त नहीं किया जा सकता है।
$Al$ लवण के जलीय विलयन के विद्युत अपघटन के दौरान,कैथोड पर $Al^{3+}$ आयनों के बजाय $H_2O$ का अपचयन होता है क्योंकि $H_2O$ का अपचयन विभव $Al^{3+}$ से अधिक होता है।
इसलिए,$Al$ को पिघले हुए क्रायोलाइट $(Na_3AlF_6)$ में घुले हुए उसके पिघले हुए ऑक्साइड $(Al_2O_3)$ के विद्युत अपघटनी अपचयन द्वारा प्राप्त किया जाता है।

(A) $NaCl$ (ब्राइन) के जलीय घोल के विद्युत अपघटन से एनोड पर $Cl_2$ गैस,कैथोड पर $H_2$ गैस और घोल में $NaOH$ प्राप्त होता है।
$2NaCl(aq) + 2H_2O(l) \rightarrow 2NaOH(aq) + H_2(g) + Cl_2(g)$.
सोडियम $(Na)$ और एल्युमीनियम $(Al)$ को उनके पिघले हुए लवणों के विद्युत अपघटन द्वारा प्राप्त किया जाता है,न कि जलीय घोलों से,क्योंकि कैथोड पर पानी का अपचयन प्राथमिकता से होता है।

(D) एनोडाइजिंग एक विद्युत-रासायनिक प्रक्रिया है जो धातु की सतह को सजावटी,टिकाऊ और संक्षारण-प्रतिरोधी एनोडिक ऑक्साइड फिनिश में परिवर्तित करती है।
एल्युमीनियम के मामले में,धातु को एक इलेक्ट्रोलाइट (आमतौर पर 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 मोटी,सुरक्षात्मक परत बनाती है।

(A) क्लोरीन $(Cl_2)$ औद्योगिक रूप से ब्राइन (सोडियम क्लोराइड $(NaCl)$ का जलीय घोल) के विद्युत अपघटन द्वारा उत्पादित किया जाता है।
इस प्रक्रिया में,$2NaCl(aq) + 2H_2O(l) \rightarrow 2NaOH(aq) + H_2(g) + Cl_2(g)$ अभिक्रिया होती है।
ब्रोमीन समुद्री जल से ब्रोमाइड आयनों के ऑक्सीकरण द्वारा प्राप्त किया जाता है।
एल्युमिनियम क्रायोलाइट में घुले हुए एल्युमिना $(Al_2O_3)$ के विद्युत अपघटन द्वारा प्राप्त किया जाता है।
सोडियम पिघले हुए $NaCl$ के विद्युत अपघटन (डाउन्स प्रक्रिया) द्वारा प्राप्त किया जाता है,न कि जलीय घोल से,क्योंकि जलीय घोल में $Na$ के बजाय $H_2$ गैस उत्पन्न होगी।

(B) पिघले हुए $NaCl$ का विद्युत अपघटन (डाउन्स प्रक्रिया) निम्नलिखित अभिक्रियाओं द्वारा होता है:
कैथोड पर: $Na^+ + e^- \rightarrow Na(l)$
एनोड पर: $2Cl^- \rightarrow Cl_2(g) + 2e^-$
इस प्रकार,कैथोड पर धात्विक सोडियम $(Na)$ और एनोड पर क्लोरीन गैस का उत्पादन होता है।

(B) क्लोर-अल्कली प्रक्रिया में,सोडियम क्लोराइड (ब्राइन) के जलीय घोल का विद्युत अपघटन किया जाता है।
रासायनिक अभिक्रिया: $2NaCl(aq) + 2H_2O(l) \rightarrow 2NaOH(aq) + Cl_2(g) + H_2(g)$ है।
एनोड पर,क्लोराइड आयनों का ऑक्सीकरण होकर क्लोरीन गैस $(Cl_2)$ बनती है।
कैथोड पर,पानी के अणुओं का अपचयन होकर हाइड्रोजन गैस $(H_2)$ और हाइड्रॉक्साइड आयन $(OH^-)$ बनते हैं।
इसलिए,कैथोड पर $H_2$ गैस उत्पन्न होती है।

(C) जल के विद्युत अपघटन के लिए संतुलित रासायनिक समीकरण है:
$2H_2O(l) \rightarrow 2H_2(g) + O_2(g)$
अभिक्रिया के रससमीकरणमिति (stoichiometry) के अनुसार,प्रत्येक $1 \text{ मोल}$ $O_2$ के लिए $2 \text{ मोल}$ $H_2$ उत्पन्न होते हैं।
तापमान और दबाव की समान परिस्थितियों में,गैस का आयतन मोलों की संख्या के सीधे आनुपातिक होता है।
इसलिए,मुक्त $H_2$ का आयतन मुक्त $O_2$ के आयतन का दोगुना होता है।
$H_2$ का आयतन $= 2 \times O_2$ का आयतन $= 2 \times 2.24 \ dm^3 = 4.48 \ dm^3$.

(B) $MnO_4^-$ का $MnO_2$ में अपचयन के लिए अर्ध-अभिक्रिया इस प्रकार है:
$MnO_4^- + 4H^{+} + 3e^- \to MnO_2 + 2H_2O$
संतुलित समीकरण से यह स्पष्ट है कि $1 \ mol$ $MnO_4^-$ को अपचयित करने के लिए $3 \ mol$ इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होती है।
चूंकि $1 \ mol$ इलेक्ट्रॉनों का आवेश $1 \ F$ होता है,इसलिए आवश्यक कुल आवेश $3 \ F$ होगा।

(C) जलीय विलयन में,$NaBr$ इस प्रकार वियोजित होता है: $NaBr(aq) \to Na^{+}(aq) + Br^{-}(aq)$.
जल का भी अल्प मात्रा में वियोजन होता है: $H_2O(l) \rightleftharpoons H^{+}(aq) + OH^{-}(aq)$.
कैथोड पर,$Na^{+}$ आयनों की तुलना में जल का अपचयन प्राथमिकता से होता है: $2H_2O(l) + 2e^{-} \to H_2(g) + 2OH^{-}(aq)$.
एनोड पर,जल की तुलना में $Br^{-}$ आयनों का ऑक्सीकरण प्राथमिकता से होता है: $2Br^{-}(aq) \to Br_2(l) + 2e^{-}$.
$Na^{+}$ आयन विलयन में बने रहते हैं और $OH^{-}$ आयनों के साथ मिलकर $NaOH$ बनाते हैं.
अतः,अंतिम उत्पाद $H_2(g)$,$Br_2(l)$ और $NaOH(aq)$ हैं.

(A) जल एक सहसंयोजक यौगिक है,इसलिए शुद्ध जल एक दुर्बल विद्युत अपघट्य है और इसका आयनीकरण बहुत कम होता है,जिससे यह विद्युत का कुचालक होता है।
थोड़ी मात्रा में अम्ल या क्षार मिलाने से आयन प्राप्त होते हैं जो विद्युत धारा के प्रवाह को सुगम बनाते हैं,जिससे विद्युत अपघटन के लिए जल की चालकता बढ़ जाती है।
अतः,कथन और कारण दोनों सही हैं और कारण,कथन की सही व्याख्या है।

(D) विशिष्ट चालकता (चालकता,$\kappa$) को $1 \ cm^3$ विलयन की चालकता के रूप में परिभाषित किया जाता है।
तनुता बढ़ाने पर,प्रति इकाई आयतन में आयनों की संख्या कम हो जाती है,जिससे विशिष्ट चालकता में कमी आती है।
इसलिए,अभिकथन गलत है।
तर्क के संबंध में,हालांकि तनुता के साथ दुर्बल विद्युत अपघट्य के आयनन की मात्रा बढ़ती है,लेकिन प्रति इकाई आयतन में आयनों की संख्या बढ़ती नहीं,बल्कि घटती है।
अतः,अभिकथन और तर्क दोनों गलत हैं।