Electrolytes and Electrolysis Questions in Hindi

(D) $1 \ Faraday$ को $1 \ mole$ इलेक्ट्रॉनों पर मौजूद कुल आवेश के रूप में परिभाषित किया गया है।
चूंकि किसी भी पदार्थ का $1 \ mole$ $6.022 \times 10^{23}$ कणों के बराबर होता है,इसलिए $1 \ Faraday$ विद्युत $6.022 \times 10^{23}$ इलेक्ट्रॉनों के बराबर होती है।

(C) अक्रिय इलेक्ट्रोड के साथ जलीय सोडियम क्लोराइड $(NaCl)$ के विद्युत अपघटन में,विलयन में $Na^{+}$,$Cl^{-}$,$H^{+}$,और $OH^{-}$ आयन होते हैं।
कैथोड पर,$Na^{+}$ आयनों के अपचयन की तुलना में जल का अपचयन प्राथमिकता प्राप्त करता है क्योंकि जल का मानक अपचयन विभव अधिक होता है:
$2H_2O(l) + 2e^{-} \rightarrow H_2(g) + 2OH^{-}(aq) ; E^{\circ} = -0.83 \ V$
$Na^{+}(aq) + e^{-} \rightarrow Na(s) ; E^{\circ} = -2.71 \ V$
अतः,कैथोड पर $H_2$ गैस उत्पन्न होती है।
एनोड पर,हालांकि जल का ऑक्सीकरण विभव अधिक होता है,लेकिन ओवरपोटेंशियल प्रभावों के कारण $Cl^{-}$ आयनों का ऑक्सीकरण प्राथमिकता प्राप्त करता है:
$2Cl^{-}(aq) \rightarrow Cl_2(g) + 2e^{-} ; E^{\circ} = -1.36 \ V$
$2H_2O(l) \rightarrow O_2(g) + 4H^{+}(aq) + 4e^{-} ; E^{\circ} = -1.23 \ V$
इसलिए,एनोड पर $Cl_2$ गैस उत्पन्न होती है।

(C) ब्राइन विलयन ($NaCl$ का जलीय विलयन) के विद्युत अपघटन में,विलयन में $Na^{+}$,$Cl^{-}$,$H^{+}$,और $OH^{-}$ आयन होते हैं।
कैथोड पर,$H^{+}$ आयनों (जल से) का अपचयन विभव $Na^{+}$ आयनों की तुलना में अधिक होता है,इसलिए $H_2$ गैस मुक्त होती है।
कैथोड पर अभिक्रिया: $2H_2O(l) + 2e^{-} \rightarrow H_2(g) + 2OH^{-}(aq)$.
एनोड पर,$Cl^{-}$ आयनों का ऑक्सीकरण होकर $Cl_2$ गैस बनती है।
एनोड पर अभिक्रिया: $2Cl^{-}(aq) \rightarrow Cl_2(g) + 2e^{-}$.
अतः,कैथोड पर $H_2$ गैस मुक्त होती है।

(C) फैराडे के विद्युत अपघटन के प्रथम नियम के अनुसार,जमा हुआ द्रव्यमान $(w)$ सूत्र $w = Z \cdot Q$ द्वारा दिया जाता है,जहाँ $Z$ विद्युत रासायनिक तुल्यांक है और $Q$ कूलम्ब में विद्युत की मात्रा है।
जब $Q = 1 \ C$ होता है,तो जमा हुआ द्रव्यमान $w = Z \cdot 1 = Z$ हो जाता है।
अतः,$1 \ C$ विद्युत आवेश पदार्थ की उतनी मात्रा जमा करता है जो उसके विद्युत रासायनिक तुल्यांक के बराबर होती है।

(B) अपचयन अभिक्रिया है: $Al^{3+} + 3e^- \rightarrow Al$।
$Al$ के मोल $= \frac{\text{द्रव्यमान}}{\text{परमाणु द्रव्यमान}} = \frac{4.5 \times 10^{-5} \text{ g}}{27 \text{ g/mol}} = 1.666 \times 10^{-6} \text{ mol}$।
आवश्यक इलेक्ट्रॉनों के मोल $= 3 \times Al$ के मोल $= 3 \times 1.666 \times 10^{-6} = 5 \times 10^{-6} \text{ mol}$।
इलेक्ट्रॉनों की संख्या $= \text{इलेक्ट्रॉनों के मोल} \times N_A = 5 \times 10^{-6} \times 6.022 \times 10^{23} \approx 3.011 \times 10^{18}$।

(B) एनोड: विद्युत रासायनिक सेल का वह इलेक्ट्रोड जहाँ ऑक्सीकरण होता है।
कैथोड: विद्युत रासायनिक सेल का वह इलेक्ट्रोड जहाँ अपचयन होता है।
गलित $NaCl$ का विद्युत अपघटन:
सोडियम आयन $(Na^+)$ कैथोड की ओर जाते हैं,जहाँ वे इलेक्ट्रॉन प्राप्त करते हैं और सोडियम धातु में अपचयित हो जाते हैं:
$Na^+ + e^- \longrightarrow Na_{(s)}$
क्लोराइड आयन $(Cl^-)$ एनोड की ओर जाते हैं। वे अपने इलेक्ट्रॉन एनोड को दे देते हैं और क्लोरीन गैस में ऑक्सीकृत हो जाते हैं:
$Cl^- \longrightarrow \frac{1}{2} Cl_{2(g)} + e^-$
कुल अभिक्रिया:
$2 NaCl_{(l)} \longrightarrow 2 Na_{(s)} + Cl_{2(g)}$
अतः,एनोड पर प्राप्त उत्पाद $Cl_{2(g)}$ है।

(A) ठोस सोडियम क्लोराइड $(NaCl)$ में,आयन एक कठोर क्रिस्टल जालक में मजबूत स्थिर वैद्युत बलों द्वारा बंधे होते हैं।
चूंकि आयन गति करने के लिए स्वतंत्र नहीं होते हैं,इसलिए ठोस $NaCl$ विद्युत का संचालन नहीं कर सकता है।
इसके विपरीत,जलीय $KCl$ में मुक्त आयन होते हैं,जबकि ग्रेफाइट और कॉपर धातु में मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं,जो उन्हें विद्युत का संचालन करने की अनुमति देते हैं।

(C) $(1)$ हीरा: हीरा विद्युत का संचालन नहीं करता है। यह एक कुचालक है क्योंकि इसमें आवेश ले जाने के लिए कोई मुक्त इलेक्ट्रॉन या आयन नहीं होते हैं। हीरे में कार्बन परमाणु एक मजबूत सहसंयोजक नेटवर्क बनाते हैं,जो इलेक्ट्रॉनों के मुक्त प्रवाह को रोकता है।
$(2)$ सल्फर (ठोस): सल्फर अपने ठोस रूप में भी विद्युत का संचालन नहीं करता है। यह एक अधातु है और इसमें चालन के लिए मुक्त इलेक्ट्रॉन या आवेशित कण नहीं होते हैं।
$(3)$ पिघला हुआ $NaCl$: पिघला हुआ $NaCl$ (तरल रूप में सोडियम क्लोराइड) विद्युत का संचालन करता है। जब $NaCl$ को उसके गलनांक तक गर्म किया जाता है,तो यह मुक्त सोडियम $(Na^+)$ और क्लोराइड आयनों $(Cl^-)$ में अलग हो जाता है,जो स्वतंत्र रूप से गति करने और विद्युत धारा ले जाने में सक्षम होते हैं।
$(4)$ क्रिस्टलीय $NaCl$: क्रिस्टलीय $NaCl$ (ठोस सोडियम क्लोराइड) विद्युत का संचालन नहीं करता है। हालांकि इसमें आयन ($Na^+$ और $Cl^-$) होते हैं,लेकिन वे ठोस अवस्था में गति करने के लिए स्वतंत्र नहीं होते हैं। चालन के लिए,आयनों का गतिशील होना आवश्यक है,जो केवल पिघली हुई अवस्था में ही होता है।

(A) यूरिया एक अन-अपघट्य (non-electrolyte) है और पानी में आयनों में वियोजित नहीं होता है।
इसलिए,इसकी विद्युत चालकता आसुत जल के लगभग समान होती है।
सोडियम क्लोराइड $(NaCl)$ और सोडियम हाइड्रॉक्साइड $(NaOH)$ प्रबल विद्युत अपघट्य हैं,जबकि एसिटिक एसिड $(CH_3COOH)$ एक दुर्बल विद्युत अपघट्य है,जो पानी की चालकता को काफी बढ़ा देते हैं।

(A) $Cr^{3+}$ का $Cr_{(s)}$ में अपचयन के लिए अर्ध-अभिक्रिया इस प्रकार है:
$Cr^{3+} + 3e^{-} \rightarrow Cr_{(s)}$
संतुलित समीकरण की रससमीकरणमिति (stoichiometry) से,$1 \ mole$ $Cr^{3+}$ आयनों को $1 \ mole$ $Cr_{(s)}$ धातु में अपचयित करने के लिए $3 \ moles$ इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होती है।

(B) अपचयन अर्ध-अभिक्रिया है: $Zn^{2+} + 2e^{-} \rightarrow Zn_{(s)}$
अभिक्रिया के रससमीकरणमिति (stoichiometry) के अनुसार,$1 \ mol$ $Zn^{2+}$ आयनों के अपचयन के लिए $2 \ mol$ इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होती है।
अतः,$3 \ mol$ $Zn^{2+}$ आयनों के लिए,आवश्यक इलेक्ट्रॉनों के मोल $3 \times 2 = 6 \ mol$ होंगे।

(B) अत्यधिक सांद्र $H_2SO_4$ (लगभग $50 \%$) के विद्युत अपघटन के दौरान,एनोड पर $HSO_4^-$ आयनों का ऑक्सीकरण होता है।
अभिक्रिया इस प्रकार है: $2HSO_4^- \rightarrow H_2S_2O_8 + 2e^-$.
प्राप्त उत्पाद परोक्सोडाइसल्फ्यूरिक एसिड $(H_2S_2O_8)$ है,जिसे मार्शल एसिड के रूप में भी जाना जाता है।
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(A) अति सांद्र $H_2SO_4$ विलयन के विद्युत अपघटन के दौरान,$SO_4^{2-}$ आयनों की सांद्रता बहुत अधिक होती है।
इस उच्च सांद्रता के कारण,एनोड पर जल के ऑक्सीकरण की तुलना में $SO_4^{2-}$ आयनों का ऑक्सीकरण अधिक अनुकूल हो जाता है।
एनोड पर होने वाली अभिक्रिया है:$2SO_4^{2-}{_{\text{(aq)}}} \rightarrow S_2O_8^{2-}{_{\text{(aq)}}} + 2e^{-}$.
अतः,सही विकल्प $A$ है।

(C) सोडियम क्लोराइड ($NaCl$ (aq)) के जलीय विलयन के विद्युत अपघटन के दौरान,निम्नलिखित अभिक्रियाएँ होती हैं:
कैथोड पर: $2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)$.
एनोड पर: $2Cl^-(aq) \rightarrow Cl_2(g) + 2e^-$.
विलयन में शेष आयन $Na^+$ और $OH^-$ हैं,जो मिलकर $NaOH(aq)$ बनाते हैं।
अतः,प्राप्त उत्पाद $NaOH, Cl_2$ और $H_2$ हैं।

(B) अक्रिय इलेक्ट्रोड के साथ $CuSO_4$ के जलीय विलयन के विद्युत अपघटन में निम्नलिखित अभिक्रियाएं 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,विलयन में $H^+$ आयन उत्पन्न होते हैं,जिससे $H_2SO_4$ का निर्माण होता है। \\ $H^+$ आयनों की सांद्रता में वृद्धि के कारण विलयन का $pH$ घट जाता है।

(B) $NaCl$ के सांद्र जलीय विलयन (ब्राइन) के विद्युत अपघटन के दौरान निम्नलिखित अभिक्रियाएँ होती हैं:
कैथोड पर: $2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)$
एनोड पर: $2Cl^-(aq) \rightarrow Cl_2(g) + 2e^-$
कुल अभिक्रिया: $2NaCl(aq) + 2H_2O(l) \rightarrow 2NaOH(aq) + Cl_2(g) + H_2(g)$
चूंकि $NaOH$ एक प्रबल क्षार है,इसलिए प्राप्त विलयन क्षारीय प्रकृति का होता है।
अतः,यह लाल लिटमस को नीला कर देता है।

(C) $NaCl$ के तनु जलीय विलयन के विद्युत अपघटन में,इलेक्ट्रोड पर जल का ऑक्सीकरण और अपचयन 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: $2H_2O(l) \rightarrow O_{2(g)} + 4H^+(aq) + 4e^-$।
इस प्रकार,कैथोड पर $H_{2(g)}$ और एनोड पर $O_{2(g)}$ उत्पन्न होता है।

(C) ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड का उपयोग करके $CuSO_{4(aq)}$ के विद्युत अपघटन के दौरान,निम्नलिखित अभिक्रियाएं 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 $H^+$ आयनों की सांद्रता बढ़ जाती है।
चूंकि $pH = -\log[H^+]$,$[H^+]$ में वृद्धि होने से $pH$ में कमी आती है।
इसलिए,विलयन का $pH$ $7.0$ से कम हो जाता है।

(C) $H_2SO_4$ के उच्च सांद्रता वाले जलीय विलयन के विद्युत अपघटन के दौरान,एनोड पर हाइड्रोजन सल्फेट आयन $(HSO_4^-)$ का ऑक्सीकरण होता है।
अभिक्रिया इस प्रकार है: $2HSO_4^- (aq) \rightarrow S_2O_8^{2-} (aq) + 2H^+ (aq) + 2e^-$.
इसके परिणामस्वरूप पेरोक्सोडाइसल्फेट आयन $(S_2O_8^{2-})$ का निर्माण होता है,जिसे मार्शल के अम्ल के ऋणायन के रूप में भी जाना जाता है।

(D) आवेश $(Q)$ का सूत्र $Q = I \times t$ है,जहाँ $I$ एम्पीयर में धारा है और $t$ सेकंड में समय है।
दिया गया है: $I = 0.5 \ A$,$t = 2 \ \text{घंटे }= 2 \times 3600 \ s = 7200 \ s$.
गणना: $Q = 0.5 \ A \times 7200 \ s = 3600 \ C$.
अतः,तार से प्रवाहित होने वाला कुल आवेश $3600 \ C$ है।

(A) $NaCl$ के सांद्र जलीय विलयन (ब्राइन) के विद्युत अपघटन में,$Na^+$,$Cl^-$,$H^+$ और $OH^-$ आयन उपस्थित होते हैं।
एनोड पर,$Cl^-$ आयनों की सांद्रता अधिक होने के कारण $OH^-$ आयनों की तुलना में इनका ऑक्सीकरण प्राथमिकता से होता है,जिससे $Cl_2$ गैस उत्पन्न होती है: $2Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2e^-$.
कैथोड पर,$H^+$ आयनों का अपचयन $Na^+$ आयनों की तुलना में प्राथमिकता से होता है क्योंकि $H^+$ का अपचयन विभव $Na^+$ से अधिक होता है,जिससे $H_2$ गैस उत्पन्न होती है: $2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2$.
अतः,एनोड पर $Cl_2$ और कैथोड पर $H_2$ प्राप्त होता है।

(A) ब्राइन विलयन ($NaCl$ विलयन) से क्लोरीन का निष्कर्षण विद्युत अपघटन के दौरान क्लोराइड आयनों $(Cl^{-})$ के क्लोरीन गैस $(Cl_2)$ में ऑक्सीकरण पर आधारित है।
एनोड पर अभिक्रिया है: $2Cl^{-}_{(aq)} \rightarrow Cl_{2(g)} + 2e^{-}$।

(D) अक्रिय इलेक्ट्रोड का उपयोग करके ब्राइन ($NaCl$ का जलीय विलयन) के विद्युत अपघटन के दौरान:
एनोड पर: $2 Cl^{-} \longrightarrow Cl_2 + 2 e^{-}$
कैथोड पर: $2 H_2 O + 2 e^{-} \longrightarrow H_2 + 2 OH^{-}$
कुल अभिक्रिया: $2 NaCl + 2 H_2 O \longrightarrow Cl_2 + H_2 + 2 NaOH$
अतः,$Cl_2$ गैस एनोड पर मुक्त होती है और $H_2$ गैस कैथोड पर मुक्त होती है।

(A) अक्रिय इलेक्ट्रोड के साथ $CuSO_{4}$ के जलीय विलयन का विद्युत अपघटन निम्नलिखित अभिक्रियाओं द्वारा होता है:
कैथोड पर: $Cu^{2+}_{(aq)} + 2e^{-} \rightarrow Cu_{(s)}$
एनोड पर: $2H_{2}O_{(l)} \rightarrow O_{2(g)} + 4H^{+}_{(aq)} + 4e^{-}$
चूंकि एनोड पर $H^{+}$ आयन उत्पन्न होते हैं,इसलिए विलयन में $H^{+}$ आयनों की सांद्रता बढ़ जाती है।
चूंकि $pH = -\log[H^{+}]$,$[H^{+}]$ में वृद्धि होने से विलयन का $pH$ घट जाता है।

(D) सोडियम क्लोराइड के जलीय विलयन में $Na^{+}$,$Cl^{-}$,$H^{+}$,और $OH^{-}$ आयन उपस्थित होते हैं।
एनोड पर ऑक्सीकरण होता है। दो संभावित ऑक्सीकरण अभिक्रियाएं हैं:
$1$) $2H_{2}O_{(l)} \rightarrow O_{2(g)} + 4H^{+}_{(aq)} + 4e^{-} ; E^{\circ} = 1.23 \ V$
$2$) $Cl^{-}_{(aq)} \rightarrow \frac{1}{2}Cl_{2(g)} + e^{-} ; E^{\circ} = 1.36 \ V$
यद्यपि पानी के ऑक्सीकरण के लिए मानक इलेक्ट्रोड विभव कम है,लेकिन इलेक्ट्रोड सतह पर ऑक्सीजन विकास के ओवरपोटेंशियल के कारण $Cl^{-}$ का ऑक्सीकरण प्राथमिकता से होता है। अतः,एनोड पर $Cl^{-}$ आयनों का ऑक्सीकरण होता है।

(D) अक्रिय इलेक्ट्रोडों का उपयोग करके $NaF$ के जलीय विलयन के विद्युत अपघटन के दौरान,फ्लोराइड आयनों की तुलना में पानी के अणुओं का एनोड पर अधिमानतः ऑक्सीकरण होता है क्योंकि पानी का ऑक्सीकरण विभव फ्लोराइड आयनों की तुलना में कम होता है।
कैथोड पर: $2H_{2}O + 2e^{-} \longrightarrow H_{2} + 2OH^{-}$.
एनोड पर: $2H_{2}O \longrightarrow O_{2} + 4H^{+} + 4e^{-}$.
यदि $F_{2}$ उत्पन्न भी होता है,तो वह पानी के साथ प्रतिक्रिया करके $O_{2}$ बनाता है: $2F_{2} + 2H_{2}O \longrightarrow 4HF + O_{2}$.
इसलिए,एनोड पर प्राप्त अंतिम उत्पाद $O_{2}$ है।

(A) ठोस $NaCl$ विद्युत का कुचालक है क्योंकि इसके आयन एक कठोर क्रिस्टल जालक में बंधे होते हैं और आवेश ले जाने के लिए स्वतंत्र नहीं होते हैं।
इसके विपरीत,$Cu$ एक धात्विक सुचालक है,जबकि गलित $NaCl$ और ब्राइन विलयन में मुक्त आयन होते हैं जो उन्हें विद्युत का संचालन करने की अनुमति देते हैं।

(C) सोडियम एसीटेट $(CH_3COONa)$ के कोल्बे विद्युत अपघटन में:
एनोड पर (ऑक्सीकरण): $2CH_3COO^{-} \rightarrow C_2H_6 + 2CO_2 + 2e^-$
कैथोड पर (अपचयन): $2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^{-}$
अतः,कैथोड $(X)$ पर उत्पाद $H_2$ है और एनोड $(Y)$ पर उत्पाद $C_2H_6$ और $CO_2$ हैं।

(B) $K_2SO_4$ का जलीय विलयन इस प्रकार वियोजित होता है: $K_2SO_4(aq) \rightarrow 2K^+(aq) + SO_4^{2-}(aq)$.
जल का भी स्वतः-आयनन होता है: $H_2O(l) \rightleftharpoons H^+(aq) + OH^-(aq)$.
कैथोड पर,$H^+$ का अपचयन विभव $K^+$ से अधिक होता है,इसलिए $H^+$ आयनों का अपचयन होता है: $2H^+(aq) + 2e^- \rightarrow H_2(g)$.
एनोड पर,$OH^-$ (या $H_2O$) का ऑक्सीकरण विभव $SO_4^{2-}$ से अधिक होता है,इसलिए $H_2O$ का ऑक्सीकरण होता है: $2H_2O(l) \rightarrow O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^-$.
अतः,कैथोड पर $H_2$ गैस और एनोड पर $O_2$ गैस उत्पन्न होती है।

(C) $CuCl_2$ का जलीय विलयन इस प्रकार वियोजित होता है: $CuCl_2 \longrightarrow Cu^{2+}_{(aq)} + 2 Cl^{-}_{(aq)}$.
कैथोड पर,$Cu^{2+}$ आयनों का अपचयन विभव $H_2O$ अणुओं से अधिक होता है,इसलिए $Cu^{2+}$ आयन $Cu$ धातु में अपचयित हो जाते हैं:
$Cu^{2+}_{(aq)} + 2 e^{-} \longrightarrow Cu_{(s)}$.
एनोड पर,$Cl^{-}$ आयनों का ऑक्सीकरण होकर $Cl_2$ गैस प्राप्त होती है:
$2 Cl^{-}_{(aq)} \longrightarrow Cl_{2(g)} + 2 e^{-}$.

(B) अक्रिय $Pt$ इलेक्ट्रोड का उपयोग करके जलीय $CuSO_4$ के विद्युत अपघटन के दौरान,विलयन में $Cu^{2+}$,$SO_4^{2-}$,$H^+$ और $OH^-$ आयन उपस्थित होते हैं।
कैथोड पर,$Cu^{2+}$ आयनों का अपचयन विभव $H^+$ आयनों की तुलना में अधिक होता है,इसलिए $Cu^{2+}$ आयनों का $Cu$ धातु में अपचयन हो जाता है: $Cu^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Cu(s)$।
एनोड पर,$SO_4^{2-}$ आयनों की तुलना में $OH^-$ आयनों का ऑक्सीकरण होता है,जिससे ऑक्सीजन गैस निकलती है: $4OH^-(aq) \rightarrow O_2(g) + 2H_2O(l) + 4e^-$।
अतः,'$X$' (एनोड उत्पाद) $O_2$ है और '$Y$' (कैथोड उत्पाद) $Cu$ है।

(C) पिघले हुए $NaCl$ के विद्युत अपघटन के दौरान,कैथोड पर $Na$ धातु जमा होती है और एनोड पर $Cl_2$ गैस मुक्त होती है।
कैथोड पर: $Na^+ + e^- \rightarrow Na$
एनोड पर: $2Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2e^-$
अतः,कथन $I$ सही है।
जब $Pt$ इलेक्ट्रोड का उपयोग करके जलीय $CuSO_4$ का विद्युत अपघटन किया जाता है,तो कैथोड पर $Cu$ जमा होता है और एनोड पर $O_2$ मुक्त होती है।
कैथोड पर: $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu$
एनोड पर: $2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^-$
चूंकि $O_2$ कैथोड पर नहीं बल्कि एनोड पर मुक्त होती है,इसलिए कथन $II$ गलत है।
अतः,कथन $I$ सही है लेकिन कथन $II$ गलत है।

(C) एनोड पर होने वाली रासायनिक अभिक्रिया:
$2H_2O(l) \rightarrow O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^-$
प्रवाहित कुल आवेश $Q = I \times t = 3 \ A \times (10 \times 60 \ s) = 1800 \ C$ है।
स्टोइकियोमेट्री के अनुसार,$4 \ mol$ इलेक्ट्रॉन $1 \ mol$ $O_2$ गैस उत्पन्न करते हैं।
$4 \times 96500 \ C$ आवेश $STP$ पर $22.4 \ L$ $O_2$ उत्पन्न करता है।
अतः,$1800 \ C$ आवेश द्वारा उत्पन्न आयतन $V = \frac{22.4 \times 1800}{4 \times 96500} \approx 0.1045 \ L$ है।
निकटतम मान $0.1 \ L$ है।

(B) कॉपर इलेक्ट्रोड का उपयोग करके कॉपर सल्फेट के जलीय विलयन के विद्युत अपघटन के दौरान,$Cu^{2+}$ और $H^{+}$ दोनों आयन कैथोड की ओर गति करते हैं।
चूंकि $Cu^{2+}$ का अपचयन विभव (reduction potential) $H^{+}$ से अधिक होता है,इसलिए $H^{+}$ आयनों की तुलना में $Cu^{2+}$ आयनों का अपचयन होता है।
अतः,कैथोड पर कॉपर धातु जमा होती है:
$Cu^{2+}_{(aq)} + 2e^{-} \longrightarrow Cu_{(s)}$

(A) पिघले हुए $CuCl_2$ के विद्युत अपघटन में,$Cu^{2+}$ और $Cl^{-}$ आयन उपस्थित होते हैं।
विद्युत अपघटन के दौरान,ऋणायन एनोड (धनात्मक इलेक्ट्रोड) की ओर और धनायन कैथोड (ऋणात्मक इलेक्ट्रोड) की ओर गति करते हैं।
एनोड पर ऑक्सीकरण होता है,जहाँ क्लोराइड आयन इलेक्ट्रॉन त्याग कर क्लोरीन गैस बनाते हैं:
$2 Cl^{-} \longrightarrow Cl_{2(g)} + 2 e^{-}$

(B) क्रायोलाइट $(Na_3AlF_6)$ के विद्युत अपघटन में निम्नलिखित अभिक्रियाएँ होती हैं:
$Na_3AlF_6 \rightleftharpoons 3NaF + AlF_3$
$4AlF_3 \rightleftharpoons 4Al^{3+} + 12F^-$
कैथोड पर: $4Al^{3+} + 12e^- \rightarrow 4Al$
एनोड पर: $12F^- \rightarrow 6F_2 + 12e^-$
अतः,उत्पन्न $Al$ और $F_2$ का मोलर अनुपात $4:6$ है,जिसे सरल करने पर $2:3$ प्राप्त होता है।

(B) जब प्लैटिनम इलेक्ट्रोड का उपयोग करके $50 \% H_2SO_4$ का विद्युत अपघटन किया जाता है,तो अम्ल की सांद्रता इतनी अधिक होती है कि पानी के ऑक्सीकरण के बजाय एनोड पर हाइड्रोजन सल्फेट आयन $(HSO_4^-)$ का ऑक्सीकरण होता है।
एनोड पर अभिक्रिया है: $2HSO_4^- \longrightarrow H_2S_2O_8 + 2e^-$.
अतः,एनोड पर प्राप्त उत्पाद पेरोक्सोडाइसल्फ्यूरिक एसिड $(H_2S_2O_8)$ है।

(C) कास्टनर-केलनर सेल प्रक्रिया में,ब्राइन ($NaCl$ घोल) का इलेक्ट्रोलिसिस किया जाता है।
इस प्रक्रिया में,मरकरी (पारा) कैथोड के रूप में और कार्बन या ग्रेफाइट एनोड के रूप में उपयोग किया जाता है।
एनोड पर,$Cl^-$ आयनों का ऑक्सीकरण होकर $Cl_2$ गैस उत्पन्न होती है: $2Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2e^-$.
कैथोड पर,$Na^+$ आयनों का अपचयन होता है और वे मरकरी में घुलकर सोडियम अमलगम $(Na-Hg)$ बनाते हैं: $Na^+ + e^- + Hg \rightarrow Na-Hg$.
इसलिए,यह कथन कि पारा एनोड के रूप में और कार्बन कैथोड के रूप में कार्य करता है,गलत है; यह इसके विपरीत है।
अतः,सही विकल्प $C$ है।

(B) कास्टनर प्रक्रिया में पिघले हुए सोडियम क्लोराइड $(NaCl)$ का विद्युत अपघटन किया जाता है।
कैथोड पर,सोडियम आयनों का अपचयन होता है: $Na^{+} + e^{-} \longrightarrow Na$।
एनोड पर,क्लोराइड आयनों का ऑक्सीकरण होकर क्लोरीन गैस मुक्त होती है: $2 Cl^{-} \longrightarrow Cl_2 + 2 e^{-}$।
अतः,एनोड पर होने वाली अभिक्रिया $2 Cl^{-} \longrightarrow Cl_2 + 2 e^{-}$ है।

(A) ब्राइन सोडियम क्लोराइड $(NaCl)$ का जलीय घोल है।
ब्राइन के विद्युत अपघटन के दौरान,घोल में $Na^{+}$,$Cl^{-}$,$H^{+}$,और $OH^{-}$ आयन मौजूद होते हैं।
एनोड पर ऑक्सीकरण होता है। $Cl^{-}$ और $OH^{-}$ आयनों में से,सांद्र घोल में $Cl^{-}$ आयनों का ऑक्सीकरण होकर क्लोरीन गैस बनती है।
एनोड पर अभिक्रिया है: $Cl^{-}_{(aq)} \rightarrow \frac{1}{2} Cl_{2(g)} + e^{-}$।

(D) $Cu$ इलेक्ट्रोड का उपयोग करके जलीय $CuSO_4$ विलयन के विद्युत अपघटन के दौरान,विलयन में $Cu^{2+}$,$H^{+}$,$SO_{4}^{2-}$ और $OH^{-}$ आयन उपस्थित होते हैं।
कैथोड पर,$Cu^{2+}$ आयनों का अपचयन होता है: $Cu^{2+}_{(aq)} + 2e^{-} \rightarrow Cu_{(s)}$।
एनोड पर,$Cu$ इलेक्ट्रोड स्वयं ऑक्सीकृत होता है क्योंकि यह एक सक्रिय इलेक्ट्रोड है: $Cu_{(s)} - 2e^{-} \rightarrow Cu^{2+}_{(aq)}$।
अतः,सही विकल्प $D$ है।

(B, C, D) जब विद्युत अपघटन के दौरान पिघले हुए $NaCl$ में पानी मिलाया जाता है,तो निम्नलिखित होता है:
$1$. $2Na + 2H_2O \longrightarrow 2NaOH + H_2$ अभिक्रिया होती है।
$2$. कैथोड पर हाइड्रोजन गैस $(H_2)$ मुक्त होती है क्योंकि $H^+$ आयनों का डिस्चार्ज विभव $Na^+$ आयनों की तुलना में कम होता है।
$3$. उप-उत्पाद के रूप में कास्टिक सोडा $(NaOH)$ बनता है।
$4$. सोडियम और पानी के बीच की अभिक्रिया अत्यधिक ऊष्माक्षेपी होती है,जिससे मुक्त हुई हाइड्रोजन गैस में आग लग सकती है,इसलिए आग लगने की संभावना है।
अतः,विकल्प $B$,$C$ और $D$ सही हैं।