Titrations Questions in Hindi

(C) चरण $1$: $HCl$ के साथ अनुमापन का उपयोग करके $Ca(OH)_2$ की सांद्रता निर्धारित करें।
अभिक्रिया: $Ca(OH)_2 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + 2H_2O$
उपयोग किया गया $Ca(OH)_2$ का आयतन = $35.5 \, mL - 25.5 \, mL = 10 \, mL$.
$HCl$ का आयतन = $20 \, mL$,$HCl$ की मोलरता = $0.5 \, M$.
$HCl$ के मिलीमोल = $20 \times 0.5 = 10 \, mmol$.
स्टोइकियोमेट्री के अनुसार,$1 \, mol$ $Ca(OH)_2$,$2 \, mol$ $HCl$ के साथ प्रतिक्रिया करता है।
$Ca(OH)_2$ के मिलीमोल = $\frac{10}{2} = 5 \, mmol$.
$M_{Ca(OH)_2} = \frac{5 \, mmol}{10 \, mL} = 0.5 \, M$.
चरण $2$: $H_2SO_4$ की सांद्रता निर्धारित करें।
अभिक्रिया: $Ca(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4 + 2H_2O$
$Ca(OH)_2$ का आयतन = $20 \, mL$,मोलरता = $0.5 \, M$.
$Ca(OH)_2$ के मिलीमोल = $20 \times 0.5 = 10 \, mmol$.
स्टोइकियोमेट्री के अनुसार,$1 \, mol$ $Ca(OH)_2$,$1 \, mol$ $H_2SO_4$ के साथ प्रतिक्रिया करता है।
$H_2SO_4$ के मिलीमोल = $10 \, mmol$.
$H_2SO_4$ का आयतन = $10 \, mL$.
$M_{H_2SO_4} = \frac{10 \, mmol}{10 \, mL} = 1 \, M$.

(A) कथन $I$ सही है: पोटेशियम हाइड्रोजन थैलेट $(KHP)$ सोडियम हाइड्रॉक्साइड $(NaOH)$ विलयन के मानकीकरण के लिए एक प्राथमिक मानक है क्योंकि यह एक स्थिर और ठोस पदार्थ है।
कथन $II$ सही है: दुर्बल अम्ल $(KHP)$ और प्रबल क्षार $(NaOH)$ के अनुमापन में तुल्यांक बिंदु क्षारीय $(pH > 7)$ होता है। फिनोलफ्थलीन $8.3$ से $10.1$ की $pH$ सीमा में रंग परिवर्तन दर्शाता है,इसलिए यह इस अनुमापन के लिए एक उपयुक्त सूचक है।
अतः,दोनों कथन सही हैं।

(A) ऑक्सेलिक एसिड $(H_2C_2O_4)$ और $NaOH$ के बीच की अभिक्रिया: $H_2C_2O_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2C_2O_4 + 2H_2O$.
$NaOH$ का संगत आयतन $9.0 \ mL$ है।
तुल्यता संबंध का उपयोग करते हुए: $n_1 M_1 V_1 = n_2 M_2 V_2$,जहाँ $n$ n-फैक्टर है।
ऑक्सेलिक एसिड के लिए,$n_1 = 2$. $NaOH$ के लिए,$n_2 = 1$.
$2 \times 0.10 \ M \times 5.00 \ mL = 1 \times M_{NaOH} \times 9.0 \ mL$.
$M_{NaOH} = \frac{2 \times 0.10 \times 5.00}{9.0} = \frac{1.0}{9.0} \approx 0.11 \ M$.

(C) $(P)$ अनुमाप्य: $KCl$,अनुमापक: $AgNO _3$: $Ag ^{+} + Cl ^{-} \rightarrow AgCl(s)$. $Cl ^{-}$ आयन $NO _3^{-}$ आयनों द्वारा प्रतिस्थापित होते हैं। चूंकि $\Lambda _0(Cl ^{-} = 7.6) > \Lambda _0(NO _3^{-} = 7.2)$,तुल्यता बिंदु तक चालकता घटती है,फिर अतिरिक्त $AgNO _3$ के कारण बढ़ती है। ग्राफ $(2)$ से मेल खाता है।
$(Q)$ अनुमाप्य: $AgNO _3$,अनुमापक: $KCl$: $Ag ^{+} + Cl ^{-} \rightarrow AgCl(s)$. $Ag ^{+}$ आयन $K ^{+}$ आयनों द्वारा प्रतिस्थापित होते हैं। चूंकि $\Lambda _0(K ^{+} = 7.4) > \Lambda _0(Ag ^{+} = 6.2)$,चालकता बढ़ती है। तुल्यता के बाद,अतिरिक्त $KCl$ के कारण चालकता और बढ़ती है। ग्राफ $(4)$ से मेल खाता है।
$(R)$ अनुमाप्य: $NaOH$,अनुमापक: $HCl$: $H ^{+} + OH ^{-} \rightarrow H _2O$. अत्यधिक गतिशील $OH ^{-}$ आयन $Cl ^{-}$ आयनों द्वारा प्रतिस्थापित होते हैं। तुल्यता बिंदु तक चालकता घटती है,फिर बढ़ती है। ग्राफ $(3)$ से मेल खाता है।
$(S)$ अनुमाप्य: $NaOH$,अनुमापक: $CH _3COOH$: $OH ^{-}$ आयन $CH _3COO ^{-}$ आयनों द्वारा प्रतिस्थापित होते हैं,इसलिए चालकता घटती है। उदासीनीकरण के बाद,अतिरिक्त $CH _3COOH$ के कारण चालकता लगभग स्थिर रहती है। ग्राफ $(5)$ से मेल खाता है।

(B) कथन $I$ और कथन $II$ दोनों सही हैं।
$1.$ ऑक्जेलिक एसिड और $KMnO_4$ के अनुमापन में,कमरे के तापमान पर प्रतिक्रिया धीमी होती है। घोल को $60-70^{\circ}C$ तक गर्म करने से प्रतिक्रिया की दर बढ़ जाती है। एक बार प्रतिक्रिया शुरू हो जाने पर,$Mn^{2+}$ आयन बनते हैं जो स्व-उत्प्रेरक के रूप में कार्य करते हैं।
$2.$ फेरस अमोनियम सल्फेट $(\text{FAS})$ और $KMnO_4$ के अनुमापन में,प्रतिक्रिया कमरे के तापमान पर तेजी से होती है। गर्म करने से बचा जाता है क्योंकि उच्च तापमान पर वायुमंडलीय ऑक्सीजन द्वारा $Fe^{2+}$ आयन आसानी से $Fe^{3+}$ में ऑक्सीकृत हो जाते हैं,जिससे अनुमापन का मान गलत हो जाता है।

(B) प्रबल अम्ल $(HCl)$ और दुर्बल अम्ल $(CH_3COOH)$ के मिश्रण के चालकतामितीय अनुमापन में,प्रबल अम्ल पहले उदासीन होता है क्योंकि यह पूरी तरह से वियोजित हो जाता है।
अनुमापन वक्र से,$HCl$ को उदासीन करने के लिए $0.1 \ M$ $NaOH$ का $2 \ mL$ आयतन आवश्यक है और $CH_3COOH$ को उदासीन करने के लिए $3 \ mL$ आयतन आवश्यक है।
$HCl$ के लिए: $M_{HCl} \times 40 \ mL = 0.1 \ M \times 2 \ mL \implies M_{HCl} = 0.005 \ M$.
$CH_3COOH$ के लिए: $M_{CH_3COOH} \times 40 \ mL = 0.1 \ M \times 3 \ mL \implies M_{CH_3COOH} = 0.0075 \ M$.
अतः,मूल मिश्रण में $HCl$ की सांद्रता $0.005 \ M$ है।

(D) प्राथमिक मानक एक अत्यधिक शुद्ध,स्थिर यौगिक है जिसका सटीक संगठन ज्ञात होता है और जिसे सटीक रूप से तौलकर ज्ञात सांद्रता का विलयन बनाया जा सकता है।
$1.$ $Na_2Cr_2O_7$ हाइग्रोस्कोपिक (नमी अवशोषक) है,इसलिए यह प्राथमिक मानक के रूप में अनुपयुक्त है।
$2.$ $NaOH$ अत्यधिक हाइग्रोस्कोपिक है और वायुमंडलीय $CO_2$ के साथ प्रतिक्रिया करता है,इसलिए इसका उपयोग प्राथमिक मानक के रूप में नहीं किया जा सकता है।
$3.$ $FeSO_4 \cdot 6H_2O$ अस्थिर है और वायुमंडलीय ऑक्सीजन द्वारा आसानी से ऑक्सीकृत हो जाता है।
ऑक्सालिक एसिड और सोडियम टेट्राबोरेट स्थिर हैं और आमतौर पर प्राथमिक मानक के रूप में उपयोग किए जाते हैं।
इसलिए,$Na_2Cr_2O_7$ $(A)$,$NaOH$ $(C)$,और $FeSO_4 \cdot 6H_2O$ $(D)$ का उपयोग प्राथमिक मानक के रूप में नहीं किया जाना चाहिए।

(C) $KMnO_4$ और $FAS$ के रेडॉक्स अनुमापन में,$MnO_4^-$ के $Mn^{2+}$ में अपचयन (reduction) को सुनिश्चित करने के लिए अम्लीय माध्यम की आवश्यकता होती है।
नाइट्रिक एसिड $(HNO_3)$ का उपयोग नहीं किया जाता है क्योंकि यह स्वयं एक प्रबल ऑक्सीकरण एजेंट $(OA)$ है।
यह फेरस आयनों $(Fe^{2+})$ को स्वतंत्र रूप से फेरिक आयनों $(Fe^{3+})$ में ऑक्सीकृत कर देगा,जिससे अनुमापन के परिणामों में हस्तक्षेप होगा और गलत रीडिंग प्राप्त होगी।

(B) $HCl$ के प्रारंभिक तुल्यांक $= N_1 V_1 = 0.2 \ N \times 50 \ cm^{3} = 10 \ meq$.
मिलाए गए $NaOH$ के तुल्यांक $= N_2 V_2 = 0.1 \ N \times 50 \ cm^{3} = 5 \ meq$.
शेष $HCl$ के तुल्यांक $= 10 \ meq - 5 \ meq = 5 \ meq$.
शेष $5 \ meq \ HCl$ को उदासीन करने के लिए,हम $0.5 \ N \ KOH$ का उपयोग करते हैं।
आवश्यक $KOH$ का आयतन $= \frac{\text{तुल्यांक}}{\text{नॉर्मलता}} = \frac{5 \ meq}{0.5 \ N} = 10 \ cm^{3}$.

(B) $HCl$ के प्रारंभिक मिली-तुल्यांक (milliequivalents) $= N \times V = 0.2 \ N \times 50 \ cm^{3} = 10 \ meq$.
मिलाए गए $NaOH$ के मिली-तुल्यांक $= 0.1 \ N \times 50 \ cm^{3} = 5 \ meq$.
$HCl$ के शेष मिली-तुल्यांक $= 10 \ meq - 5 \ meq = 5 \ meq$.
शेष $5 \ meq \ HCl$ को उदासीन करने के लिए,हम $0.5 \ N \ KOH$ का उपयोग करते हैं।
माना $KOH$ का आयतन $V_{KOH}$ है।
$N_{KOH} \times V_{KOH} = 5 \ meq$.
$0.5 \ N \times V_{KOH} = 5 \ meq$.
$V_{KOH} = \frac{5}{0.5} = 10 \ cm^{3}$.

(B) आर्जेंटोमेट्रिक अनुमापन सिल्वर आयनों $(Ag^+)$ से संबंधित अवक्षेपण अनुमापन हैं।
फजन्स विधि में,जो आर्जेंटोमेट्रिक अनुमापन का एक प्रकार है,अंतिम बिंदु का पता लगाने के लिए इओसिन या फ्लोरोसिन जैसे अधिशोषण सूचकों का उपयोग किया जाता है।
अतः,इस संदर्भ में इओसिन रंजक सही सूचक है।

(A) उदासीनीकरण के लिए अभिक्रिया $Na_2CO_3 + 2H^+ \rightarrow 2Na^+ + H_2O + CO_2$ है।
$Na_2CO_3$ के तुल्यांक = $0.5 \times 2 \times 0.025 = 0.025 \ \text{eq}$ है।
अम्ल $A$ के लिए: $N_A \times 0.010 \ L = 0.025 \ \text{eq} \Rightarrow N_A = 2.5 \ N$।
अम्ल $B$ के लिए: $N_B \times 0.040 \ L = 0.025 \ \text{eq} \Rightarrow N_B = 0.625 \ N$।
$1 \ L$ $1 \ N$ विलयन तैयार करने के लिए $N_1V_1 = N_2V_2$ का उपयोग करते हुए:
$A$ के लिए: $2.5 \times V_A = 1 \times 1 \Rightarrow V_A = 0.4 \ L$।
$B$ के लिए: $0.625 \times V_B = 1 \times 1 \Rightarrow V_B = 1.6 \ L$।

(C) रासायनिक ऑक्सीजन मांग $(COD)$ के निर्धारण में,जल के नमूने के एक ज्ञात आयतन को सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड $(H_2SO_4)$ की उपस्थिति में पोटेशियम डाइक्रोमेट $(K_2Cr_2O_7)$ की ज्ञात अधिकता के साथ रिफ्लक्स किया जाता है।
अभिक्रिया के बाद,अनभिकृत अतिरिक्त डाइक्रोमेट को फेरस अमोनियम सल्फेट $(FAS)$ के मानक विलयन के विरुद्ध बैक-अनुमापन (back-titration) किया जाता है।
इस अनुमापन के दौरान,$1,10$-फेनेंथ्रोलीन फेरस सल्फेट,जिसे सामान्यतः $Ferroin$ के रूप में जाना जाता है,का उपयोग रेडॉक्स सूचक के रूप में किया जाता है।
अंतिम बिंदु नीले-हरे से लाल-भूरे रंग में स्पष्ट परिवर्तन द्वारा चिह्नित होता है।

(B) $Na_2CO_3$ और $NaHCO_3$ के मिश्रण का $HCl$ के विरुद्ध अनुमापन के लिए:
$1$. फिनोलफ्थलीन सूचक के साथ,अंतिम बिंदु $Na_2CO_3$ का $NaHCO_3$ में रूपांतरण दर्शाता है:
$Na_2CO_3 + HCl \rightarrow NaHCO_3 + NaCl$
$HCl$ के मोल = $Na_2CO_3$ के मोल = $20 \ mL \times 0.1 \ M = 2 \ mmol$.
$Na_2CO_3$ की सांद्रता = $\frac{2 \ mmol}{20 \ mL} = 0.1 \ M$.
$2$. मिथाइल ऑरेंज सूचक के साथ,अंतिम बिंदु $Na_2CO_3$ और $NaHCO_3$ के पूर्ण उदासीनीकरण को दर्शाता है:
$Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + CO_2 + H_2O$
$NaHCO_3 + HCl \rightarrow NaCl + CO_2 + H_2O$
कुल प्रयुक्त $HCl$ = $60 \ mL \times 0.1 \ M = 6 \ mmol$.
$Na_2CO_3$ द्वारा प्रयुक्त $HCl$ (पूर्ण) = $2 \times 2 \ mmol = 4 \ mmol$.
$NaHCO_3$ द्वारा प्रयुक्त $HCl$ = $6 \ mmol - 4 \ mmol = 2 \ mmol$.
$NaHCO_3$ की सांद्रता = $\frac{2 \ mmol}{20 \ mL} = 0.1 \ M$.
अतः,सांद्रता $0.1 \ M$ और $0.1 \ M$ है।

(B) सोडियम थायोसल्फेट $(S_2O_3^{2-})$ के साथ आयोडीन $(I_2)$ का अनुमापन निम्नलिखित अभिक्रिया का पालन करता है:
$I_2 + 2S_2O_3^{2-} \rightarrow 2I^- + S_4O_6^{2-}$
स्टार्च की उपस्थिति में,मुक्त आयोडीन एक गहरा नीला संकुल (complex) बनाता है।
जैसे-जैसे अनुमापन आगे बढ़ता है,थायोसल्फेट आयन आयोडीन को आयोडाइड आयनों $(I^-)$ में अपचयित (reduce) कर देते हैं।
अंतिम बिंदु पर,सारा मुक्त आयोडीन समाप्त हो जाता है,जिससे नीला स्टार्च-आयोडीन संकुल गायब हो जाता है।
इसलिए,विलयन का रंग नीले से रंगहीन हो जाता है।

(A) फिनोलफथेलिन एक कृत्रिम अम्ल-क्षार सूचक है।
अम्लीय माध्यम में,फिनोलफथेलिन रंगहीन रहता है,जबकि क्षारीय (alkaline) माध्यम में यह गुलाबी हो जाता है।
$NaOH$ (प्रबल क्षार) का ऑक्सालिक एसिड (दुर्बल अम्ल) के विरुद्ध अनुमापन में,$NaOH$ के घोल को फिनोलफथेलिन के साथ शंक्वाकार फ्लास्क में लिया जाता है,जिससे प्रारंभिक घोल गुलाबी हो जाता है।
जैसे-जैसे ब्यूरेट से एसिड मिलाया जाता है,घोल का $pH$ कम हो जाता है।
तुल्यता बिंदु पर,घोल क्षारीय अवस्था से उदासीन/थोड़ी अम्लीय अवस्था में परिवर्तित हो जाता है,जिससे गुलाबी रंग गायब हो जाता है।
इसलिए,देखा गया रंग परिवर्तन गुलाबी से रंगहीन है।