Titrations Questions in Gujarati

(C) પગલું $1$: $HCl$ સાથેના ટાઇટ્રેશનનો ઉપયોગ કરીને $Ca(OH)_2$ ની સાંદ્રતા નક્કી કરો.
પ્રક્રિયા: $Ca(OH)_2 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + 2H_2O$
વપરાયેલ $Ca(OH)_2$ નું કદ = $35.5 \, mL - 25.5 \, mL = 10 \, mL$.
$HCl$ નું કદ = $20 \, mL$,$HCl$ ની મોલારિટી = $0.5 \, M$.
$HCl$ ના મિલીમોલ = $20 \times 0.5 = 10 \, mmol$.
સ્ટોઇકિયોમેટ્રી મુજબ,$1 \, mol$ $Ca(OH)_2$ એ $2 \, mol$ $HCl$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે.
$Ca(OH)_2$ ના મિલીમોલ = $\frac{10}{2} = 5 \, mmol$.
$M_{Ca(OH)_2} = \frac{5 \, mmol}{10 \, mL} = 0.5 \, M$.
પગલું $2$: $H_2SO_4$ ની સાંદ્રતા નક્કી કરો.
પ્રક્રિયા: $Ca(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4 + 2H_2O$
$Ca(OH)_2$ નું કદ = $20 \, mL$,મોલારિટી = $0.5 \, M$.
$Ca(OH)_2$ ના મિલીમોલ = $20 \times 0.5 = 10 \, mmol$.
સ્ટોઇકિયોમેટ્રી મુજબ,$1 \, mol$ $Ca(OH)_2$ એ $1 \, mol$ $H_2SO_4$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે.
$H_2SO_4$ ના મિલીમોલ = $10 \, mmol$.
$H_2SO_4$ નું કદ = $10 \, mL$.
$M_{H_2SO_4} = \frac{10 \, mmol}{10 \, mL} = 1 \, M$.

(A) વિધાન $I$ સાચું છે: પોટેશિયમ હાઇડ્રોજન થેલેટ $(KHP)$ એ સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ $(NaOH)$ ના દ્રાવણના પ્રમાણીકરણ માટે વપરાતો પ્રાથમિક પ્રમાણિત પદાર્થ છે કારણ કે તે સ્થિર અને ઘન પદાર્થ છે.
વિધાન $II$ સાચું છે: નિર્બળ એસિડ $(KHP)$ અને પ્રબળ બેઇઝ $(NaOH)$ ના ટાઇટ્રેશનમાં તુલ્યબિંદુ બેઝિક $(pH > 7)$ હોય છે. ફિનોલ્ફથેલીન $8.3$ થી $10.1$ ની $pH$ રેન્જમાં રંગ પરિવર્તન દર્શાવે છે,તેથી તે આ ટાઇટ્રેશન માટે યોગ્ય સૂચક છે.
તેથી,બંને વિધાનો સાચા છે.

(A) ઓક્ઝેલિક એસિડ $(H_2C_2O_4)$ અને $NaOH$ વચ્ચેની પ્રક્રિયા: $H_2C_2O_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2C_2O_4 + 2H_2O$.
$NaOH$ નું સંગત કદ $9.0 \ mL$ છે.
તુલ્યતા સંબંધનો ઉપયોગ કરતા: $n_1 M_1 V_1 = n_2 M_2 V_2$,જ્યાં $n$ એ n-ફેક્ટર છે.
ઓક્ઝેલિક એસિડ માટે,$n_1 = 2$. $NaOH$ માટે,$n_2 = 1$.
$2 \times 0.10 \ M \times 5.00 \ mL = 1 \times M_{NaOH} \times 9.0 \ mL$.
$M_{NaOH} = \frac{2 \times 0.10 \times 5.00}{9.0} = \frac{1.0}{9.0} \approx 0.11 \ M$.

(C) $(P)$ ટાઇટ્રેટ: $KCl$,ટાઇટ્રન્ટ: $AgNO _3$: $Ag ^{+} + Cl ^{-} \rightarrow AgCl(s)$. $Cl ^{-}$ આયનો $NO _3^{-}$ આયનો દ્વારા બદલાય છે. $\Lambda _0(Cl ^{-} = 7.6) > \Lambda _0(NO _3^{-} = 7.2)$ હોવાથી,તુલ્યબિંદુ સુધી વાહકતા ઘટે છે,ત્યારબાદ વધારાના $AgNO _3$ ને કારણે વધે છે. આલેખ $(2)$ સાથે મેળ ખાય છે.
$(Q)$ ટાઇટ્રેટ: $AgNO _3$,ટાઇટ્રન્ટ: $KCl$: $Ag ^{+} + Cl ^{-} \rightarrow AgCl(s)$. $Ag ^{+}$ આયનો $K ^{+}$ આયનો દ્વારા બદલાય છે. $\Lambda _0(K ^{+} = 7.4) > \Lambda _0(Ag ^{+} = 6.2)$ હોવાથી,વાહકતા વધે છે. તુલ્યબિંદુ પછી,વધારાના $KCl$ ને કારણે વાહકતા વધુ વધે છે. આલેખ $(4)$ સાથે મેળ ખાય છે.
$(R)$ ટાઇટ્રેટ: $NaOH$,ટાઇટ્રન્ટ: $HCl$: $H ^{+} + OH ^{-} \rightarrow H _2O$. અત્યંત ગતિશીલ $OH ^{-}$ આયનો $Cl ^{-}$ આયનો દ્વારા બદલાય છે. તુલ્યબિંદુ સુધી વાહકતા ઘટે છે,પછી વધે છે. આલેખ $(3)$ સાથે મેળ ખાય છે.
$(S)$ ટાઇટ્રેટ: $NaOH$,ટાઇટ્રન્ટ: $CH _3COOH$: $OH ^{-}$ આયનો $CH _3COO ^{-}$ આયનો દ્વારા બદલાય છે,તેથી વાહકતા ઘટે છે. તટસ્થીકરણ પછી,વધારાના $CH _3COOH$ ને કારણે વાહકતા લગભગ અચળ રહે છે. આલેખ $(5)$ સાથે મેળ ખાય છે.

(B) વિધાન $I$ અને વિધાન $II$ બંને સાચા છે.
$1.$ ઓક્ઝેલિક એસિડ અને $KMnO_4$ ના ટાઇટ્રેશનમાં,ઓરડાના તાપમાને પ્રતિક્રિયા ધીમી હોય છે. દ્રાવણને $60-70^{\circ}C$ સુધી ગરમ કરવાથી પ્રતિક્રિયાનો દર વધે છે. એકવાર પ્રતિક્રિયા શરૂ થઈ જાય,પછી $Mn^{2+}$ આયનો બને છે જે સ્વયં-ઉદ્દીપક તરીકે કાર્ય કરે છે.
$2.$ ફેરસ એમોનિયમ સલ્ફેટ $(\text{FAS})$ અને $KMnO_4$ ના ટાઇટ્રેશનમાં,પ્રતિક્રિયા ઓરડાના તાપમાને ઝડપથી થાય છે. ગરમ કરવાનું ટાળવામાં આવે છે કારણ કે ઊંચા તાપમાને વાતાવરણીય ઓક્સિજન દ્વારા $Fe^{2+}$ આયનો સરળતાથી $Fe^{3+}$ માં ઓક્સિડાઇઝ થઈ જાય છે,જેનાથી ટાઇટ્રેશનનું મૂલ્ય ખોટું આવે છે.

(B) પ્રબળ એસિડ $(HCl)$ અને નિર્બળ એસિડ $(CH_3COOH)$ ના મિશ્રણના વાહકતામિતિય અનુમાપનમાં,પ્રબળ એસિડનું પ્રથમ તટસ્થીકરણ થાય છે કારણ કે તે સંપૂર્ણપણે આયનીકરણ પામે છે.
અનુમાપન વક્ર પરથી,$HCl$ ને તટસ્થ કરવા માટે $0.1 \ M$ $NaOH$ નું $2 \ mL$ કદ જરૂરી છે અને $CH_3COOH$ ને તટસ્થ કરવા માટે $3 \ mL$ કદ જરૂરી છે.
$HCl$ માટે: $M_{HCl} \times 40 \ mL = 0.1 \ M \times 2 \ mL \implies M_{HCl} = 0.005 \ M$.
$CH_3COOH$ માટે: $M_{CH_3COOH} \times 40 \ mL = 0.1 \ M \times 3 \ mL \implies M_{CH_3COOH} = 0.0075 \ M$.
આમ,મૂળ મિશ્રણમાં $HCl$ ની સાંદ્રતા $0.005 \ M$ છે.

(D) પ્રાથમિક પ્રમાણભૂત એ અત્યંત શુદ્ધ,સ્થિર સંયોજન છે જેનું ચોક્કસ બંધારણ જાણીતું હોય છે અને જેને ચોકસાઈપૂર્વક તોલીને જાણીતી સાંદ્રતાનું દ્રાવણ બનાવી શકાય છે.
$1.$ $Na_2Cr_2O_7$ હાઇગ્રોસ્કોપિક (ભેજ શોષક) છે,તેથી તે પ્રાથમિક પ્રમાણભૂત તરીકે અયોગ્ય છે.
$2.$ $NaOH$ અત્યંત હાઇગ્રોસ્કોપિક છે અને વાતાવરણીય $CO_2$ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે,તેથી તેનો ઉપયોગ પ્રાથમિક પ્રમાણભૂત તરીકે થઈ શકતો નથી.
$3.$ $FeSO_4 \cdot 6H_2O$ અસ્થિર છે અને વાતાવરણીય ઓક્સિજન દ્વારા સરળતાથી ઓક્સિડાઈઝ થઈ જાય છે.
ઓક્ઝેલિક એસિડ અને સોડિયમ ટેટ્રાબોરેટ સ્થિર છે અને સામાન્ય રીતે પ્રાથમિક પ્રમાણભૂત તરીકે વપરાય છે.
તેથી,$Na_2Cr_2O_7$ $(A)$,$NaOH$ $(C)$,અને $FeSO_4 \cdot 6H_2O$ $(D)$ નો ઉપયોગ પ્રાથમિક પ્રમાણભૂત તરીકે ન કરવો જોઈએ.

(C) $KMnO_4$ અને $FAS$ ના રેડોક્ષ ટાઇટ્રેશનમાં,$MnO_4^-$ નું $Mn^{2+}$ માં રિડક્શન સુનિશ્ચિત કરવા માટે એસિડિક માધ્યમ જરૂરી છે.
નાઈટ્રિક એસિડ $(HNO_3)$ નો ઉપયોગ થતો નથી કારણ કે તે પોતે એક પ્રબળ ઓક્સિડાઈઝિંગ એજન્ટ $(OA)$ છે.
તે ફેરસ આયનો $(Fe^{2+})$ ને ફેરિક આયનો $(Fe^{3+})$ માં સ્વતંત્ર રીતે ઓક્સિડાઈઝ કરશે,જેનાથી ટાઇટ્રેશનના પરિણામોમાં દખલ થશે અને ખોટા રીડિંગ આવશે.

(B) $HCl$ ના પ્રારંભિક તુલ્યાંક $= N_1 V_1 = 0.2 \ N \times 50 \ cm^{3} = 10 \ meq$.
ઉમેરવામાં આવેલ $NaOH$ ના તુલ્યાંક $= N_2 V_2 = 0.1 \ N \times 50 \ cm^{3} = 5 \ meq$.
બાકી રહેલ $HCl$ ના તુલ્યાંક $= 10 \ meq - 5 \ meq = 5 \ meq$.
બાકી રહેલ $5 \ meq \ HCl$ ને તટસ્થ કરવા માટે,આપણે $0.5 \ N \ KOH$ નો ઉપયોગ કરીએ છીએ.
જરૂરી $KOH$ નું કદ $= \frac{\text{તુલ્યાંક}}{\text{નોર્માલિટી}} = \frac{5 \ meq}{0.5 \ N} = 10 \ cm^{3}$.

(B) $HCl$ ના પ્રારંભિક મિલિ-ઇક્વિવેલન્ટ્સ $= N \times V = 0.2 \ N \times 50 \ cm^{3} = 10 \ meq$.
ઉમેરવામાં આવેલ $NaOH$ ના મિલિ-ઇક્વિવેલન્ટ્સ $= 0.1 \ N \times 50 \ cm^{3} = 5 \ meq$.
$HCl$ ના બાકી રહેલા મિલિ-ઇક્વિવેલન્ટ્સ $= 10 \ meq - 5 \ meq = 5 \ meq$.
બાકીના $5 \ meq \ HCl$ ને તટસ્થ કરવા માટે,આપણે $0.5 \ N \ KOH$ નો ઉપયોગ કરીએ છીએ.
ધારો કે $KOH$ નું કદ $V_{KOH}$ છે.
$N_{KOH} \times V_{KOH} = 5 \ meq$.
$0.5 \ N \times V_{KOH} = 5 \ meq$.
$V_{KOH} = \frac{5}{0.5} = 10 \ cm^{3}$.

(B) આર્જેન્ટોમેટ્રિક ટાઇટ્રેશન એ સિલ્વર આયનો $(Ag^+)$ સાથે સંકળાયેલ અવક્ષેપન ટાઇટ્રેશન છે.
ફાજન્સ પદ્ધતિમાં,જે આર્જેન્ટોમેટ્રિક ટાઇટ્રેશનનો એક પ્રકાર છે,અંતિમ બિંદુ શોધવા માટે ઇઓસિન અથવા ફ્લોરોસેઇન જેવા એડસોર્પ્શન સૂચકોનો ઉપયોગ થાય છે.
તેથી,આ સંદર્ભમાં ઇઓસિન ડાય એ સાચો સૂચક છે.

(A) તટસ્થીકરણ માટેની પ્રક્રિયા $Na_2CO_3 + 2H^+ \rightarrow 2Na^+ + H_2O + CO_2$ છે.
$Na_2CO_3$ ના તુલ્યાંક = $0.5 \times 2 \times 0.025 = 0.025 \ \text{eq}$.
એસિડ $A$ માટે: $N_A \times 0.010 \ L = 0.025 \ \text{eq} \Rightarrow N_A = 2.5 \ N$.
એસિડ $B$ માટે: $N_B \times 0.040 \ L = 0.025 \ \text{eq} \Rightarrow N_B = 0.625 \ N$.
$1 \ L$ $1 \ N$ દ્રાવણ બનાવવા માટે $N_1V_1 = N_2V_2$ સૂત્રનો ઉપયોગ કરતા:
$A$ માટે: $2.5 \times V_A = 1 \times 1 \Rightarrow V_A = 0.4 \ L$.
$B$ માટે: $0.625 \times V_B = 1 \times 1 \Rightarrow V_B = 1.6 \ L$.

(C) કેમિકલ ઓક્સિજન ડિમાન્ડ $(COD)$ ના નિર્ધારણમાં,પાણીના નમૂનાના જાણીતા કદને સાંદ્ર સલ્ફ્યુરિક એસિડ $(H_2SO_4)$ ની હાજરીમાં પોટેશિયમ ડાયક્રોમેટ $(K_2Cr_2O_7)$ ના જાણીતા વધારા સાથે રિફ્લક્સ કરવામાં આવે છે.
પ્રતિક્રિયા પછી,વધારાના ડાયક્રોમેટને ફેરસ એમોનિયમ સલ્ફેટ $(FAS)$ ના પ્રમાણિત દ્રાવણ સામે બેક-ટાઇટ્રેટ કરવામાં આવે છે.
આ ટાઇટ્રેશન દરમિયાન,$1,10$-ફેનાન્થ્રોલીન ફેરસ સલ્ફેટ,જેને સામાન્ય રીતે $Ferroin$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે,તેનો ઉપયોગ રેડોક્સ સૂચક તરીકે થાય છે.
અંતિમ બિંદુ વાદળી-લીલાથી લાલ-ભૂરા રંગમાં તીવ્ર ફેરફાર દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે.

(B) $Na_2CO_3$ અને $NaHCO_3$ ના મિશ્રણના $HCl$ સામે ટાઈટ્રેશન માટે:
$1$. ફિનોલ્ફથેલીન સૂચક સાથે,અંતિમ બિંદુ $Na_2CO_3$ નું $NaHCO_3$ માં રૂપાંતર સૂચવે છે:
$Na_2CO_3 + HCl \rightarrow NaHCO_3 + NaCl$
$HCl$ ના મોલ = $Na_2CO_3$ ના મોલ = $20 \ mL \times 0.1 \ M = 2 \ mmol$.
$Na_2CO_3$ ની સાંદ્રતા = $\frac{2 \ mmol}{20 \ mL} = 0.1 \ M$.
$2$. મિથાઈલ ઓરેન્જ સૂચક સાથે,અંતિમ બિંદુ $Na_2CO_3$ અને $NaHCO_3$ ના સંપૂર્ણ તટસ્થીકરણને સૂચવે છે:
$Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + CO_2 + H_2O$
$NaHCO_3 + HCl \rightarrow NaCl + CO_2 + H_2O$
કુલ વપરાયેલ $HCl$ = $60 \ mL \times 0.1 \ M = 6 \ mmol$.
$Na_2CO_3$ દ્વારા વપરાયેલ $HCl$ (સંપૂર્ણ) = $2 \times 2 \ mmol = 4 \ mmol$.
$NaHCO_3$ દ્વારા વપરાયેલ $HCl$ = $6 \ mmol - 4 \ mmol = 2 \ mmol$.
$NaHCO_3$ ની સાંદ્રતા = $\frac{2 \ mmol}{20 \ mL} = 0.1 \ M$.
આમ,સાંદ્રતા $0.1 \ M$ અને $0.1 \ M$ છે.

(B) આયોડિન $(I_2)$ નું સોડિયમ થાયોસલ્ફેટ $(S_2O_3^{2-})$ સાથેનું ટાઇટ્રેશન નીચેની પ્રક્રિયાને અનુસરે છે:
$I_2 + 2S_2O_3^{2-} \rightarrow 2I^- + S_4O_6^{2-}$
સ્ટાર્ચની હાજરીમાં,મુક્ત આયોડિન ઘેરો વાદળી સંકીર્ણ બનાવે છે.
જેમ જેમ ટાઇટ્રેશન આગળ વધે છે,થાયોસલ્ફેટ આયનો આયોડિનને આયોડાઇડ આયનો $(I^-)$ માં ઘટાડે છે.
અંતિમ બિંદુએ,તમામ મુક્ત આયોડિન વપરાઈ જાય છે,જેના કારણે વાદળી સ્ટાર્ચ-આયોડિન સંકીર્ણ અદૃશ્ય થઈ જાય છે.
તેથી,દ્રાવણ વાદળીમાંથી રંગહીન થઈ જાય છે.

(A) ફિનોલ્ફથેલીન એક કૃત્રિમ એસિડ-બેઝ સૂચક છે.
એસિડિક માધ્યમમાં,ફિનોલ્ફથેલીન રંગહીન રહે છે,જ્યારે બેઝિક (આલ્કલાઇન) માધ્યમમાં તે ગુલાબી રંગનું બને છે.
$NaOH$ (પ્રબળ બેઝ) નું ઓક્ઝેલિક એસિડ (નિર્બળ એસિડ) સામેના ટાઇટ્રેશનમાં,$NaOH$ ના દ્રાવણને ફિનોલ્ફથેલીન સાથે કોનિકલ ફ્લાસ્કમાં લેવામાં આવે છે,જેનાથી શરૂઆતનું દ્રાવણ ગુલાબી બને છે.
જેમ જેમ બ્યુરેટમાંથી એસિડ ઉમેરવામાં આવે છે,તેમ દ્રાવણની $pH$ ઘટે છે.
ઇક્વિવેલન્સ પોઈન્ટ પર,દ્રાવણ બેઝિક સ્થિતિમાંથી તટસ્થ/થોડી એસિડિક સ્થિતિમાં પરિવર્તિત થાય છે,જેના કારણે ગુલાબી રંગ અદૃશ્ય થઈ જાય છે.
તેથી,જોવા મળતો રંગ પરિવર્તન ગુલાબી થી રંગહીન છે.