NEET 2026 Chemistry – Electrochemistry (Set 1)
प्रश्न 1. डेनियल सेल Zn(s) | Zn²⁺(aq) || Cu²⁺(aq) | Cu(s) के लिए मानक सेल विभव (E°_cell) का मान कितना होगा?
(दिया गया है: E°_Zn²⁺/Zn = -0.76 V, E°_Cu²⁺/Cu = +0.34 V)
Q1. What is the standard cell potential (E°_cell) of the Daniell cell represented as Zn(s) | Zn²⁺(aq) || Cu²⁺(aq) | Cu(s)?
(Given: E°_Zn²⁺/Zn = -0.76 V, E°_Cu²⁺/Cu = +0.34 V)
  • A) +0.42 V A) +0.42 V
  • B) -1.10 V B) -1.10 V
  • C) +1.10 V C) +1.10 V
  • D) -0.42 V D) -0.42 V
सही उत्तर: C) +1.10 V Correct Answer: C) +1.10 V
स्पष्टीकरण: मानक सेल विभव का सूत्र निम्न है:
E°_cell = E°_cathode – E°_anode
सेल निरूपण से: कॉपर कैथोड (दाहिना भाग) है और जिंक एनोड (बायाँ भाग) है।
E°_cell = E°_Cu²⁺/Cu – E°_Zn²⁺/Zn
E°_cell = +0.34 V – (-0.76 V) = +0.34 V + 0.76 V = +1.10 V.
Explanation: The standard cell potential is calculated using:
E°_cell = E°_cathode – E°_anode
From the cell representation, copper acts as the cathode (right side) and zinc acts as the anode (left side).
E°_cell = +0.34 V – (-0.76 V) = +1.10 V.
प्रश्न 2. मानक गिब्ज मुक्त ऊर्जा परिवर्तन (ΔG°) और मानक सेल विभव (E°_cell) के बीच सही गणितीय संबंध क्या है?
Q2. The correct thermodynamic relationship between standard Gibbs free energy change (ΔG°) and standard cell potential (E°_cell) is:
  • A) ΔG° = nFE°_cell A) ΔG° = nFE°_cell
  • B) ΔG° = -nFE°_cell B) ΔG° = -nFE°_cell
  • C) ΔG° = -RT ln E°_cell C) ΔG° = -RT ln E°_cell
  • D) ΔG° = nF / E°_cell D) ΔG° = nF / E°_cell
सही उत्तर: B) ΔG° = -nFE°_cell Correct Answer: B) ΔG° = -nFE°_cell
स्पष्टीकरण: गैल्वेनिक सेल द्वारा किया गया अधिकतम विद्युत कार्य गिब्ज मुक्त ऊर्जा में कमी के बराबर होता है।
ΔG° = -w_max = -nFE°_cell
जहाँ n = स्थानांतरित इलेक्ट्रॉनों के मोल, F = फैराडे नियतांक (~96500 C mol⁻¹) है। स्वतः होने वाली सेल अभिक्रिया के लिए E°_cell धनात्मक होता है, जिससे ΔG° का मान ऋणात्मक प्राप्त होता है।
Explanation: The maximum electrical work done by a galvanic cell is equal to the decrease in Gibbs free energy of the system.
ΔG° = -nFE°_cell
Where n is the number of moles of electrons transferred, and F is the Faraday constant (~96500 C mol⁻¹). For a spontaneous reaction, E°_cell must be positive, making ΔG° negative.
प्रश्न 3. 298 K तापमान पर, सेल अभिक्रिया के साम्य स्थिरांक (K_c) और मानक सेल विभव (E°_cell) के बीच नेर्नस्ट समीकरण से प्राप्त होने वाला सही संबंध क्या है?
Q3. At 298 K, the relationship between the equilibrium constant (K_c) and standard cell potential (E°_cell) is represented as:
  • A) E°_cell = (0.0591 / n) log K_c A) E°_cell = (0.0591 / n) log K_c
  • B) log K_c = nE°_cell / 0.0591 B) log K_c = nE°_cell / 0.0591
  • C) log K_c = -nE°_cell / 0.0591 C) log K_c = -nE°_cell / 0.0591
  • D) दोनों A और B सही हैं (Both A and B are correct) D) Both A and B are correct
सही उत्तर: D) दोनों A और B सही हैं Correct Answer: D) Both A and B are correct
स्पष्टीकरण: रासायनिक साम्यावस्था पर सेल कार्य करना बंद कर देता है, जिससे वास्तविक सेल विभव E_cell = 0 हो जाता है।
नेर्नस्ट समीकरण से: E_cell = E°_cell – (0.0591 / n) log Q_c
साम्य पर (E_cell = 0, Q_c = K_c):
0 = E°_cell – (0.0591 / n) log K_c ⇒ E°_cell = (0.0591 / n) log K_c (यह कथन A है)।
इसे व्यवस्थित करने पर: log K_c = nE°_cell / 0.0591 (यह कथन B है)। अतः दोनों विकल्प सही हैं।
Explanation: At chemical equilibrium, the cell potential becomes zero (E_cell = 0) and the reaction quotient equals the equilibrium constant (Q_c = K_c).
Substituting these into the Nernst equation:
0 = E°_cell – (0.0591 / n) log K_c ⇒ E°_cell = (0.0591 / n) log K_c.
Rearranging the equation yields: log K_c = nE°_cell / 0.0591. Thus, both statements A and B are mathematically equivalent and correct.
प्रश्न 4. मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (Standard Hydrogen Electrode, SHE) में प्रयुक्त अम्लीय विलयन में हाइड्रोजन आयनों (H⁺) की सांद्रता मानक परिस्थिति के अनुसार कितनी रखी जाती है, जिससे उसका मानक अपचयन विभव शून्य हो जाता है?
Q4. In a Standard Hydrogen Electrode (SHE), the concentration of hydrogen ions (H⁺) in the acidic solution is maintained at:
  • A) 1.0 M (जिससे pH = 0 होता है) A) 1.0 M (corresponding to pH = 0)
  • B) 0.1 M (जिससे pH = 1 होता है) B) 0.1 M (corresponding to pH = 1)
  • C) 10⁻⁷ M (उदासीन जल, pH = 7) C) 10⁻⁷ M (neutral pH = 7)
  • D) 2.0 M D) 2.0 M
सही उत्तर: A) 1.0 M (जिससे pH = 0 होता है) Correct Answer: A) 1.0 M (corresponding to pH = 0)
स्पष्टीकरण: मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (SHE) एक संदर्भ इलेक्ट्रोड (reference electrode) है। मानक परिस्थितियों के अनुसार:
H⁺ आयनों की सांद्रता = 1.0 mol L⁻¹ (1.0 M) होती है।
– हाइड्रोजन गैस का दाब = 1 bar होता है।
– प्लैटिनम इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है।
चूँकि [H⁺] = 1 M है, अतः pH = -log[H⁺] = -log(1) = 0 होता है। इसका विभव स्वेच्छा से सभी तापों पर शून्य माना जाता है।
Explanation: Under standard state conditions, the Standard Hydrogen Electrode (SHE) utilizes an acidic solution containing hydronium/hydrogen ions at a unit activity/concentration of **1.0 M**.
Since [H⁺] = 1.0 M, the pH = -log(1) = 0. The electrode potential of SHE is assigned a value of 0.00 V at all temperatures.
प्रश्न 5. किसी चालकता सेल (Conductivity cell) के इलेक्ट्रोडों के बीच की दूरी ‘l‘ और अनुप्रस्थ काट के क्षेत्रफल ‘A‘ के अनुपात (l / A) को क्या कहा जाता है?
Q5. For a conductivity cell, the ratio of the distance between the electrodes ‘l‘ to their cross-sectional area ‘A‘ (l / A) is defined as:
  • A) विशिष्ट चालकता (Specific conductance) A) Specific conductance
  • B) सेल स्थिरांक (Cell Constant, G*) B) Cell Constant (G*)
  • C) मोलर चालकता (Molar conductivity) C) Molar conductivity
  • D) प्रतिरोधकता (Resistivity) D) Resistivity
सही उत्तर: B) सेल स्थिरांक (Cell Constant, G*) Correct Answer: B) Cell Constant (G*)
स्पष्टीकरण: किसी विशिष्ट सेल के लिए इलेक्ट्रोडों के बीच की दूरी (l) और उनके क्षेत्रफल (A) का मान स्थिर रहता है। इस अनुपात l / A को **सेल स्थिरांक (Cell Constant)** कहा जाता है, जिसे G* से प्रदर्शित करते हैं।
संबंध: G* = l / A = R × κ (प्रतिरोध × विशिष्ट चालकता)। इसका मात्रक cm⁻¹ या m⁻¹ होता है।
Explanation: The quantity l / A is constant for a given conductivity cell and is called the **Cell Constant**, denoted by G*.
Relation: G* = R × κ (where R is resistance and κ is conductivity). Its unit is cm⁻¹ or m⁻¹.
प्रश्न 6. विद्युत अपघट्य विलयन (Electrolytic solution) को तनु करने पर (पानी मिलाने पर), इसकी विशिष्ट चालकता/चालकता (κ) पर क्या प्रभाव पड़ता है?
Q6. Upon dilution (decreasing concentration) of an electrolytic solution, its conductivity/specific conductance (κ):
  • A) बढ़ती है (Increases) A) Increases
  • B) घटती है (Decreases) B) Decreases
  • C) अपरिवर्तित रहती है C) Remains constant
  • D) पहले घटती है फिर बढ़ती है D) First decreases, then increases
सही उत्तर: B) घटती है (Decreases) Correct Answer: B) Decreases
स्पष्टीकरण: विशिष्ट चालकता (Conductivity, κ) विलयन के **प्रति इकाई आयतन (per unit volume)** में उपस्थित आयनों की संख्या और उनकी चालकता पर निर्भर करती है। जब विलयन को तनु किया जाता है, तो प्रति इकाई आयतन में विद्युत धारा ले जाने वाले आयनों की संख्या घट जाती है। इसलिए, तनुकरण करने पर विशिष्ट चालकता हमेशा **घटती है**।
Explanation: Conductivity (κ) is the conductance of a unit volume of cell solution. On dilution, the number of current-carrying ions present per unit volume of the solution decreases. Consequently, the conductivity/specific conductance **decreases** upon dilution.
प्रश्न 7. विद्युत अपघट्य विलयन को तनु करने पर, इसकी मोलर चालकता (Molar Conductivity, Λm) पर क्या प्रभाव पड़ता है?
Q7. Upon dilution of an electrolytic solution, its molar conductivity (Λm):
  • A) घटती है (Decreases) A) Decreases
  • B) बढ़ती है (Increases) B) Increases
  • C) अपरिवर्तित रहती है C) Remains unchanged
  • D) केवल तीव्र विद्युत अपघट्य के लिए बढ़ती है D) Increases only for strong electrolytes
सही उत्तर: B) बढ़ती है (Increases) Correct Answer: B) Increases
स्पष्टीकरण: मोलर चालकता का सूत्र Λm = κ × V होता है (जहाँ V वह आयतन है जिसमें 1 मोल विद्युत अपघट्य घुला हुआ है)। तनुकरण करने पर यद्यपि κ घटता है, परंतु आयतन V का मान बहुत अधिक बढ़ जाता है। इस कारण दोनों का गुणनफल अर्थात् मोलर चालकता हमेशा **बढ़ती है**। दुर्बल विद्युत अपघट्यों के लिए यह वियोजन की मात्रा बढ़ने के कारण बहुत तेजी से बढ़ती है।
Explanation: Molar conductivity is defined as Λm = κ × V (where V is the volume containing 1 mole of electrolyte). On dilution, although conductivity (κ) decreases, the volume (V) increases much more significantly. Thus, the product Λm **increases** with dilution (decrease in concentration).
प्रश्न 8. विद्युत रसायन में मोलर चालकता (Λm) को मापने के लिए प्रयुक्त होने वाली सही एसआई/व्यावहारिक इकाई क्या है?
Q8. The common/SI unit used to express molar conductivity (Λm) is:
  • A) S cm mol⁻¹ A) S cm mol⁻¹
  • B) S cm² mol⁻¹ (या Ω⁻¹ cm² mol⁻¹) B) S cm² mol⁻¹ (or Ω⁻¹ cm² mol⁻¹)
  • C) S⁻¹ cm² mol C) S⁻¹ cm² mol
  • D) S cm⁻² mol⁻¹ D) S cm⁻² mol⁻¹
सही उत्तर: B) S cm² mol⁻¹ (या Ω⁻¹ cm² mol⁻¹) Correct Answer: B) S cm² mol⁻¹ (or Ω⁻¹ cm² mol⁻¹)
स्पष्टीकरण: मोलर चालकता का व्यावहारिक सूत्र:
Λm = (κ × 1000) / M
जहाँ κ की इकाई सीमेंस प्रति सेमी (S cm⁻¹) और M (मोलरता) की इकाई mol L⁻¹ है।
इकाइयों को व्यवस्थित करने पर मोलर चालकता का मात्रक **S cm² mol⁻¹** (सीमेंस वर्ग सेंटीमीटर प्रति मोल) या ओम के रूप में **Ω⁻¹ cm² mol⁻¹** प्राप्त होता है।
Explanation: The formula for molar conductivity is Λm = (κ × 1000) / M.
Since conductivity (κ) is in S cm⁻¹ and molarity (M) is in mol L⁻¹ (or mol cm⁻³ equivalence), the units resolve to **S cm² mol⁻¹** (or **Ω⁻¹ cm² mol⁻¹**).
प्रश्न 9. **कोहलराश के नियम (Kohlrausch’s Law of Independent Migration of Ions)** के अनुसार, अनंत तनुता पर ऐसीटिक अम्ल (CH₃COOH) की अनंत मोलर चालकता (Λ°m) का मान किस समीकरण द्वारा ज्ञात किया जा सकता है?
Q9. According to Kohlrausch’s law, the limiting molar conductivity (Λ°m) of the weak electrolyte acetic acid (CH₃COOH) can be calculated using:
  • A) Λ°_CH₃COOH = Λ°_CH₃COONa + Λ°_NaCl – Λ°_HCl A) Λ°_CH₃COOH = Λ°_CH₃COONa + Λ°_NaCl – Λ°_HCl
  • B) Λ°_CH₃COOH = Λ°_CH₃COONa + Λ°_HCl – Λ°_NaCl B) Λ°_CH₃COOH = Λ°_CH₃COONa + Λ°_HCl – Λ°_NaCl
  • C) Λ°_CH₃COOH = Λ°_HCl + Λ°_NaCl – Λ°_CH₃COONa C) Λ°_CH₃COOH = Λ°_HCl + Λ°_NaCl – Λ°_CH₃COONa
  • D) Λ°_CH₃COOH = Λ°_CH₃COONa × Λ°_HCl / Λ°_NaCl D) Λ°_CH₃COOH = Λ°_CH₃COONa × Λ°_HCl / Λ°_NaCl
सही उत्तर: B) Λ°_CH₃COOH = Λ°_CH₃COONa + Λ°_HCl – Λ°_NaCl Correct Answer: B) Λ°_CH₃COOH = Λ°_CH₃COONa + Λ°_HCl – Λ°_NaCl
स्पष्टीकरण: कोहलराश के स्वतंत्र आयनन के अभिगमन नियम के अनुसार, किसी विद्युत अपघट्य की अनंत तनुता पर मोलर चालकता उसके धनायनों और ऋणायनों की व्यक्तिगत सीमांत चालकताओं के योग के बराबर होती है।
ऐसीटिक अम्ल के लिए: Λ°_CH₃COOH = λ°_CH₃COO⁻ + λ°_H⁺
तीव्र विद्युत अपघट्यों के पदों में:
Λ°_CH₃COOH = (λ°_CH₃COO⁻ + λ°_Na⁺) + (λ°_H⁺ + λ°_Cl⁻) – (λ°_Na⁺ + λ°_Cl⁻)
Λ°_CH₃COOH = Λ°_CH₃COONa + Λ°_HCl – Λ°_NaCl.
Explanation: Kohlrausch’s law states that the limiting molar conductivity of an electrolyte is the sum of the individual ionic conductivities of its cations and anions.
For acetic acid: Λ°_CH₃COOH = λ°_CH₃COO⁻ + λ°_H⁺.
We can obtain this by combining strong electrolytes:
Λ°_CH₃COONa + Λ°_HCl – Λ°_NaCl = (λ°_CH₃COO⁻ + λ°_Na⁺) + (λ°_H⁺ + λ°_Cl⁻) – (λ°_Na⁺ + λ°_Cl⁻) = λ°_CH₃COO⁻ + λ°_H⁺ = Λ°_CH₃COOH.
प्रश्न 10. किसी दुर्बल विद्युत अपघट्य (Weak Electrolyte) के वियोजन की मात्रा (Degree of Dissociation, α) ज्ञात करने के लिए कोहलराश नियम की सहायता से प्रयुक्त होने वाला सही सूत्र क्या है?
Q10. The correct formula to calculate the degree of dissociation (α) of a weak electrolyte using molar conductivities is:
  • A) α = Λ°m / Λm A) α = Λ°m / Λm
  • B) α = Λm / Λ°m B) α = Λm / Λ°m
  • C) α = Λm × Λ°m C) α = Λm × Λ°m
  • D) α = √(Λm / Λ°m) D) α = √(Λm / Λ°m)
सही उत्तर: B) α = Λm / Λ°m Correct Answer: B) Λm / Λ°m
स्पष्टीकरण: किसी दी गई सांद्रता c पर दुर्बल विद्युत अपघट्य की मोलर चालकता (Λm), उसके केवल आंशिक आयनन के कारण होती है। अनंत तनुता पर विद्युत अपघट्य पूर्णतः आयनित (100%) हो जाता है, जहाँ मोलर चालकता सीमांत मोलर चालकता (Λ°m) कहलाती है।
अतः वियोजन की मात्रा (α) = दी गई सांद्रता पर मोलर चालकता / अनंत तनुता पर मोलर चालकता
α = Λm / Λ°m.
Explanation: At any concentration c, only a fraction of a weak electrolyte dissociates. Molar conductivity (Λm) is proportional to this active fraction. At infinite dilution, dissociation is complete (100%), and molar conductivity reaches its maximum value (Λ°m).
Therefore, the degree of dissociation α is given by the ratio: α = Λm / Λ°m.
प्रश्न 11. फारेडे के विद्युत अपघटन के प्रथम नियम (Faraday’s First Law of Electrolysis) के अनुसार, इलेक्ट्रोड पर जमा हुए पदार्थ का द्रव्यमान (w) प्रवाहित आवेश (Q) के सीधे समानुपाती होता है। विद्युत रासायनिक तुल्यांक (Electrochemical Equivalent, z) का सही सूत्र क्या है?
Q11. According to Faraday’s First Law of Electrolysis, the mass (w) of a substance deposited is proportional to the charge passed (w = zIt). The electrochemical equivalent ‘z‘ is mathematically defined as:
  • A) z = तुल्यांकी भार × 96500 A) z = Equivalent weight × 96500
  • B) z = तुल्यांकी भार / 96500 (Equivalent weight / F) B) z = Equivalent weight / 96500
  • C) z = अणु भार / 96500 C) z = Molecular weight / 96500
  • D) z = 96500 / तुल्यांकी भार D) z = 96500 / Equivalent weight
सही उत्तर: B) z = तुल्यांकी भार / 96500 Correct Answer: B) z = Equivalent weight / 96500
स्पष्टीकरण: फराडे के नियमानुसार, 1 फैराडे आवेश (96500 कूलॉम) प्रवाहित करने पर इलेक्ट्रोड पर जमा पदार्थ का द्रव्यमान उसके 1 ग्राम तुल्यांक (Equivalent Weight, E) के बराबर होता है।
अतः, 96500 C से जमा द्रव्यमान = E
तो 1 C आवेश से जमा द्रव्यमान (विद्युत रासायनिक तुल्यांक, z) = E / 96500
इसलिए, z = Equivalent Weight / 96500 होता है।
Explanation: Passing 1 Faraday of charge (96500 C) deposits exactly 1 equivalent weight (E) of a substance.
The electrochemical equivalent (z) is the mass deposited by passing exactly 1 Coulomb of charge.
Therefore, z = E / 96500 (where E is the chemical equivalent weight of the substance).
प्रश्न 12. अम्लीय जलीय विलयन में 1 मोल परमैंगनेट आयन (MnO₄⁻) को Mn²⁺ में अपचयित करने के लिए कितने फैराडे (Faraday, F) विद्युत आवेश की आवश्यकता होगी?
Q12. How many Faradays (F) of electricity are required to reduce 1 mole of MnO₄⁻ ions to Mn²⁺ in an acidic solution?
  • A) 1 F A) 1 F
  • B) 3 F B) 3 F
  • C) 5 F C) 5 F
  • D) 2 F D) 2 F
सही उत्तर: C) 5 F Correct Answer: C) 5 F
स्पष्टीकरण:
– अपचयन अर्द्ध-अभिक्रिया: MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O
– इस संतुलित अभिक्रिया के अनुसार, 1 मोल MnO₄⁻ को अपचयित करने के लिए 5 मोल इलेक्ट्रॉनों (5 e⁻) की आवश्यकता होती है।
– चूँकि 1 मोल इलेक्ट्रॉनों का आवेश = 1 फैराडे (1 F) होता है।
– अतः, 5 मोल इलेक्ट्रॉनों का आवेश = **5 F** होगा।
Explanation:
– The reduction half-reaction in acidic medium is: MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O.
– According to the stoichiometry, 1 mole of MnO₄⁻ requires 5 moles of electrons for complete reduction.
– Since the charge of 1 mole of electrons is 1 Faraday (1 F), reducing 1 mole of MnO₄⁻ requires exactly **5 F** of electricity.
प्रश्न 13. एल्युमिनियम आयन (Al³⁺) के विलयन से 27 ग्राम एल्युमिनियम धातु इलेक्ट्रोड पर जमा करने के लिए कितने फैराडे विद्युत धारा प्रवाहित करनी पड़ेगी? (Al का परमाणु द्रव्यमान = 27 u)
Q13. How many Faradays of electricity are required to deposit 27 g of Aluminium from a solution containing Al³⁺ ions? (Atomic mass of Al = 27 u)
  • A) 1 F A) 1 F
  • B) 3 F B) 3 F
  • C) 9 F C) 9 F
  • D) 27 F D) 27 F
सही उत्तर: B) 3 F Correct Answer: B) 3 F
स्पष्टीकरण:
– जमा एल्युमिनियम के मोल = दिया गया द्रव्यमान / परमाणु द्रव्यमान = 27 g / 27 g/mol = 1 मोल।
– अपचयन अभिक्रिया: Al³⁺ + 3e⁻ → Al(s)
– 1 मोल एल्युमिनियम (Al) प्राप्त करने के लिए 3 मोल इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होती है।
– अतः आवश्यक विद्युत आवेश = **3 F** (फैराडे)।
Explanation:
– Moles of Aluminium required = given mass / atomic mass = 27 g / 27 g/mol = 1 mole.
– The electrode reaction is: Al³⁺ + 3e⁻ → Al(s).
– Depositing 1 mole of Al requires 3 moles of electrons.
– Thus, the charge required is **3 Faradays** (3 F).
प्रश्न 14. विद्युत रासायनिक श्रेणी (Electrochemical Series) के अनुसार, निम्नलिखित धातुओं में से कौन सी धातु तनु अम्लों (dilute acids) से क्रिया करके हाइड्रोजन गैस विस्थापित **नहीं** कर सकती?
Q14. According to the electrochemical series, which of the following metals can NOT displace hydrogen gas from dilute acids?
  • A) जिंक (Zn) A) Zinc (Zn)
  • B) आयरन (Fe) B) Iron (Fe)
  • C) कॉपर (Cu) C) Copper (Cu)
  • D) मैग्नीशियम (Mg) D) Magnesium (Mg)
सही उत्तर: C) कॉपर (Cu) Correct Answer: C) Copper (Cu)
स्पष्टीकरण: वे धातुएं जिनका मानक अपचयन विभव ऋणात्मक होता है (अर्थात् विद्युत रासायनिक श्रृंखला में हाइड्रोजन से ऊपर स्थित हैं), वे हाइड्रोजन से अधिक सक्रिय होती हैं और अम्लों से हाइड्रोजन को विस्थापित कर सकती हैं। जिंक, आयरन और मैग्नीशियम के विभव ऋणात्मक हैं।
कॉपर का मानक अपचयन विभव धनात्मक होता है (E°_Cu²⁺/Cu = +0.34 V), यह हाइड्रोजन से कम सक्रिय है, अतः यह तनु अम्लों से हाइड्रोजन विस्थापित नहीं कर सकता।
Explanation: Only metals situated above hydrogen in the electrochemical series (with negative standard reduction potentials) can displace hydrogen from dilute acids.
Copper has a positive standard reduction potential (E°_Cu²⁺/Cu = +0.34 V) and lies below hydrogen, meaning it is less reactive than hydrogen and **cannot displace** it from dilute acids.
प्रश्न 15. लोहे पर जंग लगना (Rusting of Iron) एक विद्युत रासायनिक प्रक्रम (Electrochemical process) है। जंग लगने के दौरान **एनोड (Anode)** पर होने वाली सही अभिक्रिया क्या है?
Q15. Rusting of iron is an electrochemical process. The reaction occurring at the **anode** during corrosion of iron is:
  • A) O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e⁻ → 2H₂O(l) A) O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e⁻ → 2H₂O(l)
  • B) Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e⁻ B) Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e⁻
  • C) Fe²⁺(aq) → Fe³⁺(aq) + e⁻ C) Fe²⁺(aq) → Fe³⁺(aq) + e⁻
  • D) 2H₂O(l) + O₂(g) + 4e⁻ → 4OH⁻(aq) D) 2H₂O(l) + O₂(g) + 4e⁻ → 4OH⁻(aq)
सही उत्तर: B) Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e⁻ Correct Answer: B) Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e⁻
स्पष्टीकरण: लोहे के संक्षारण (corrosion) में:
– **एनोड (Anode) पर ऑक्सीकरण होता है:** लोहा इलेक्ट्रॉन खोकर फेरस आयन बनाता है: Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e⁻
– **कैथोड (Cathode) पर अपचयन होता है:** वायुमंडलीय ऑक्सीजन अम्लीय माध्यम की उपस्थिति में अपचयित होकर जल बनाती है: O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e⁻ → 2H₂O(l) (यह विकल्प A कैथोड अभिक्रिया है)।
Explanation: Rusting of iron behaves as a miniature electrochemical cell on the metal surface:
– At the **anode (oxidation spot)**, metallic iron dissolves to form ferrous ions: Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e⁻.
– At the **cathode (reduction spot)**, oxygen gas is reduced in the presence of H⁺ ions: O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e⁻ → 2H₂O(l).
प्रश्न 16. लेड संचायक बैटरी (Lead Storage Battery) के **डिस्चार्ज (Discharging)** होने के दौरान निम्नलिखित में से कौन सा रासायनिक पदार्थ मुख्य रूप से उपभोग (consumed) होता है?
Q16. During the discharging of a lead storage battery, which of the following substances is consumed?
  • A) लेड डाइऑक्साइड (PbO₂) केवल A) Lead dioxide (PbO₂) only
  • B) सल्फ्यूरिक अम्ल (H₂SO₄) B) Sulfuric acid (H₂SO₄)
  • C) लेड सल्फेट (PbSO₄) C) Lead sulfate (PbSO₄)
  • D) ऑक्सीजन गैस D) Oxygen gas
सही उत्तर: B) सल्फ्यूरिक अम्ल (H₂SO₄) Correct Answer: B) Sulfuric acid (H₂SO₄)
स्पष्टीकरण: डिस्चार्जिंग के दौरान समग्र सेल अभिक्रिया निम्न होती है:
Pb(s) + PbO₂(s) + 2H₂SO₄(aq) → 2PbSO₄(s) + 2H₂O(l)
इस अभिक्रिया से स्पष्ट है कि डिस्चार्जिंग के समय **सल्फ्यूरिक अम्ल (H₂SO₄)** उपभोग होता है जिससे इलेक्ट्रोलाइट का घनत्व कम हो जाता है। दोनों इलेक्ट्रोडों पर लेड सल्फेट (PbSO₄) का सफेद अवक्षेप जमा हो जाता है। (चार्जिंग के समय उल्टी अभिक्रिया होती है जिससे H₂SO₄ पुनः बनता है)।
Explanation: During the discharging of a lead accumulator, the overall cell reaction is:
Pb(s) + PbO₂(s) + 2H₂SO₄(aq) → 2PbSO₄(s) + 2H₂O(l).
This reaction consumes **sulfuric acid (H₂SO₄)**, decreasing the density of the electrolyte. Lead sulfate (PbSO₄) is deposited on both electrodes as a product.
प्रश्न 17. हाइड्रोजन-ऑक्सीजन ईंधन सेल (H₂ – O₂ Fuel Cell) की समग्र नेट सेल अभिक्रिया क्या होती है जो रासायनिक ऊर्जा को सीधे विद्युत ऊर्जा में बदलती है?
Q17. The overall net cell reaction occurring in a hydrogen-oxygen fuel cell (H₂ – O₂ Fuel Cell) is:
  • A) H₂O(l) → H₂(g) + ½ O₂(g) A) H₂O(l) → H₂(g) + ½ O₂(g)
  • B) 2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l) B) 2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l)
  • C) H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l) C) H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l)
  • D) Pb + O₂ → PbO₂ D) Pb + O₂ → PbO₂
सही उत्तर: B) 2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l) Correct Answer: B) 2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l)
स्पष्टीकरण: ईंधन सेल (Fuel cells) वे गैल्वेनिक सेल होते हैं जो ईंधन (जैसे हाइड्रोजन, मीथेन, मेथनॉल) की दहन ऊर्जा को सीधे विद्युत ऊर्जा में बदलते हैं। H₂ – O₂ ईंधन सेल में समग्र अभिक्रिया जल निर्माण की होती है:
2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l).
यह सेल अत्यधिक कुशल (लगभग 70% दक्षता) और प्रदूषण मुक्त होता है। इसका उपयोग अपोलो अंतरिक्ष कार्यक्रम में किया गया था।
Explanation: Fuel cells convert the chemical energy of combustion of fuels directly into electrical energy. In the H₂ – O₂ fuel cell, hydrogen and oxygen gases are bubbled through porous carbon electrodes. The net chemical reaction is the formation of water:
2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l).
प्रश्न 18. **सोडियम क्लोराइड के जलीय विलयन (Aqueous NaCl)** का अक्रिय प्लैटिनम इलेक्ट्रोड की उपस्थिति में विद्युत अपघटन (Electrolysis) करने पर कैथोड और एनोड पर क्रमशः कौन से उत्पाद प्राप्त होंगे?
Q18. During the electrolysis of an **aqueous solution of sodium chloride (NaCl)** using inert platinum electrodes, the products obtained at the cathode and anode respectively are:
  • A) सोडियम धातु (Na) और क्लोरीन गैस (Cl₂) A) Sodium metal (Na) and Chlorine gas (Cl₂)
  • B) हाइड्रोजन गैस (H₂) और क्लोरीन गैस (Cl₂) B) Hydrogen gas (H₂) and Chlorine gas (Cl₂)
  • C) सोडियम धातु (Na) और ऑक्सीजन गैस (O₂) C) Sodium metal (Na) and Oxygen gas (O₂)
  • D) हाइड्रोजन गैस (H₂) और ऑक्सीजन गैस (O₂) D) Hydrogen gas (H₂) and Oxygen gas (O₂)
सही उत्तर: B) हाइड्रोजन गैस (H₂) और क्लोरीन गैस (Cl₂) Correct Answer: B) Hydrogen gas (H₂) and Chlorine gas (Cl₂)
स्पष्टीकरण: जलीय NaCl विलयन में Na⁺, Cl⁻, H⁺, OH⁻ आयन होते हैं:
– **कैथोड पर:** H⁺ आयन का अपचयन विभव (0.00 V), Na⁺ आयन (-2.71 V) से अधिक होता है। अतः कैथोड पर हाइड्रोजन आयन अपचयित होकर **H₂ गैस** बनाते हैं।
– **एनोड पर:** यद्यपि जल के ऑक्सीकरण का विभव अनुकूल है, परंतु अतिविभव (overvoltage) के कारण क्लोराइड आयनों का ऑक्सीकरण तेजी से होता है और **Cl₂ गैस** प्राप्त होती है।
(ध्यान दें: यदि पिघला हुआ/गलित (molten) NaCl प्रयुक्त हो, तो कैथोड पर सोडियम धातु जमा होगी)।
Explanation: In aqueous NaCl solution, competition occurs between ions:
– At the **cathode**, H⁺ (from water, E° = -0.83 V under basic conditions or 0.00 V) has a much higher reduction potential than Na⁺ (E° = -2.71 V). Thus, **H₂ gas** is evolved.
– At the **anode**, due to the overvoltage of oxygen evolution, chloride ions are oxidized preferentially to produce **Cl₂ gas**.
(Note: Electrolysis of molten NaCl yields Na metal at the cathode and Cl₂ gas at the anode).
प्रश्न 19. डेनियल सेल में जब जिंक और कॉपर आयनों की सांद्रता क्रमशः बदलती है, तो सेल विभव नेर्नस्ट समीकरण द्वारा प्रभावित होता है। कॉपर आयनों (Cu²⁺) की सांद्रता बढ़ाने पर सेल विभव (E_cell) पर क्या प्रभाव पड़ेगा?
Q19. In a Daniell cell, how does the cell potential (E_cell) change when the concentration of copper ions (Cu²⁺) is increased?
  • A) सेल विभव घट जाता है (Decreases) A) The cell potential decreases
  • B) सेल विभव बढ़ जाता है (Increases) B) The cell potential increases
  • C) सेल विभव अपरिवर्तित रहता है C) The cell potential remains unchanged
  • D) सेल विभव शून्य हो जाता है D) The cell potential drops to zero
सही उत्तर: B) सेल विभव बढ़ जाता है (Increases) Correct Answer: B) The cell potential increases
स्पष्टीकरण: डेनियल सेल के लिए नेर्नस्ट समीकरण है:
E_cell = E°_cell – (0.0591 / 2) log ([Zn²⁺] / [Cu²⁺])
गणितीय रूप से, हर (denominator) में स्थित [Cu²⁺] का मान बढ़ाने पर ऋणात्मक पद का मान घट जाएगा, जिससे सेल विभव (E_cell) का कुल मान **बढ़ जाता है**। ला-शातेलिए नियम से भी, अभिकारक (Cu²⁺) की सांद्रता बढ़ाने पर अग्र अभिक्रिया अनुकूल होगी, जिससे सेल विभव बढ़ेगा।
Explanation: The Nernst equation for the Daniell cell is:
E_cell = E°_cell – (0.0591 / 2) log ([Zn²⁺] / [Cu²⁺]).
Increasing the concentration of reactant [Cu²⁺] decreases the value of the logarithmic ratio term. Since this term is subtracted, the overall cell potential E_cell **increases**.
प्रश्न 20. तीव्र विद्युत अपघट्यों (Strong Electrolytes) के लिए मोलर चालकता (Λm) और सांद्रता (c) के बीच संबंध को प्रदर्शित करने वाला सही समीकरण (डिबाई-हुकेल-ऑन्सेगर समीकरण) कौन सा है?
Q20. Which of the following equations (Debye-Huckel-Onsager equation) correctly represents the variation of molar conductivity (Λm) with concentration (c) for a strong electrolyte?
  • A) Λm = Λ°m – A c A) Λm = Λ°m – A c
  • B) Λm = Λ°m – A √c B) Λm = Λ°m – A √c
  • C) Λm = Λ°m + A √c C) Λm = Λ°m + A √c
  • D) Λm = A √c D) Λm = A √c
सही उत्तर: B) Λm = Λ°m – A √c Correct Answer: B) Λm = Λ°m – A √c
स्पष्टीकरण: तीव्र विद्युत अपघट्य विलयनों के लिए, मोलर चालकता सांद्रता के वर्गमूल (√c) के साथ रैखिक रूप से घटती है। इसे **डिबाई-हुकेल-ऑन्सेगर समीकरण (Debye-Huckel-Onsager equation)** द्वारा निरूपित किया जाता है:
Λm = Λ°m – A √c
जहाँ A एक स्थिरांक है जो विलायक और तापमान पर निर्भर करता है। इस ग्राफ का ढाल (slope) ऋणात्मक (-A) होता है और अंतःखंड Λ°m होता है।
Explanation: For strong electrolytes, molar conductivity decreases linearly with the square root of concentration (√c). This relationship is represented by the Debye-Huckel-Onsager equation:
Λm = Λ°m – A √c.
A plot of Λm vs √c yields a straight line with y-intercept equal to Λ°m and slope equal to -A.
प्रश्न 21. 1 फैराडे (1 F) विद्युत आवेश का वास्तविक मान निम्नलिखित में से किस भौतिक परिमाण को दर्शाता है?
Q21. The value of 1 Faraday (1 F) of electricity represents:
  • A) 1 इलेक्ट्रॉन का आवेश A) The charge of a single electron
  • B) 1 मोल इलेक्ट्रॉनों का कुल आवेश (The total charge of 1 mole of electrons) B) The total charge of 1 mole of electrons
  • C) 1 एम्पियर धारा प्रति सेकंड C) 1 Ampere of current per second
  • D) 96500 जूल ऊर्जा D) 96500 Joules of energy
सही उत्तर: B) 1 मोल इलेक्ट्रॉनों का कुल आवेश (The total charge of 1 mole of electrons) Correct Answer: B) The total charge of 1 mole of electrons
स्पष्टीकरण: 1 फैराडे (1 F) विद्युत धारा **1 मोल इलेक्ट्रॉनों के कुल आवेश** को दर्शाती है।
गणना:
– 1 इलेक्ट्रॉन का आवेश = 1.602 × 10⁻¹⁹ C
– 1 मोल में इलेक्ट्रॉनों की संख्या (एवोगैड्रो संख्या) = 6.022 × 10²³ mol⁻¹
– कुल आवेश = (1.602 × 10⁻¹⁹ C) × (6.022 × 10²³ mol⁻¹) ≈ 96487 C mol⁻¹
गणनाओं को आसान बनाने के लिए हम इसका मान व्यावहारिक रूप से **96500 C** (कूलॉम) लेते हैं।
Explanation: One Faraday (1 F) is defined as the total electric charge carried by one mole of electrons.
Calculation:
– Charge of 1 electron = 1.602 × 10⁻¹⁹ C
– Avogadro’s number = 6.022 × 10²³ mol⁻¹
– Total charge per mole = 1.602 × 10⁻¹⁹ × 6.022 × 10²³ ≈ 96487 C mol⁻¹ (approximated as **96500 C** for calculations).
प्रश्न 22. किसी धातु के संक्षारण (Corrosion) को रोकने की **कैथोडीय सुरक्षा (Cathodic Protection)** विधि में, लोहे के पाइप को जंग से बचाने के लिए उस पर किस अधिक सक्रिय धातु की परत चढ़ाई जाती है, जिसे ‘बलिदान एनोड’ (Sacrificial Anode) भी कहते हैं?
Q22. In the cathodic protection method used to prevent corrosion of iron pipelines, the sacrificial anode is usually made of which highly active metal?
  • A) कॉपर (Cu) A) Copper (Cu)
  • B) सिल्वर (Ag) B) Silver (Ag)
  • C) जिंक (Zn) या मैग्नीशियम (Mg) C) Zinc (Zn) or Magnesium (Mg)
  • D) लेड (Pb) D) Lead (Pb)
सही उत्तर: C) जिंक (Zn) या मैग्नीशियम (Mg) Correct Answer: C) Zinc (Zn) or Magnesium (Mg)
स्पष्टीकरण: कैथोडीय सुरक्षा में, लोहे की संरचनाओं (जैसे भूमिगत पाइप या जहाजों के तल) को जंग से बचाने के लिए उन्हें लोहे से अधिक सक्रिय धातु जैसे **जिंक (Zn)** या **मैग्नीशियम (Mg)** के ब्लॉक से जोड़ा जाता है। चूँकि Zn/Mg का ऑक्सीकरण विभव लोहे से अधिक होता है, इसलिए वे पहले इलेक्ट्रॉन खो देते हैं (स्वयं संक्षारित हो जाते हैं) और लोहे को सुरक्षित रखते हैं। इन्हें ‘बलिदान एनोड’ (Sacrificial anode) कहते हैं। लोहे पर जिंक चढ़ाने की क्रिया को यशदलेपन (Galvanization) कहते हैं।
Explanation: Cathodic protection involves connecting iron to a more active metal like **Zinc (Zn)** or **Magnesium (Mg)**, which has a more negative reduction potential. This active metal oxidizes preferentially, acting as a “sacrificial anode” and protecting the iron structure from rusting. Coating iron with zinc is specifically termed galvanization.
प्रश्न 23. नेर्नस्ट समीकरण के अनुसार, निम्नलिखित में से कौन सी परिस्थिति सेल विभव (E_cell) को शून्य (0.00 V) कर देगी?
Q23. According to the Nernst equation, which of the following scenarios will cause the cell potential (E_cell) to drop to zero (0.00 V)?
  • A) जब सेल मानक परिस्थिति में हो A) When the cell is under standard conditions
  • B) जब सेल पूर्णतः डिस्चार्ज हो चुका हो और साम्यावस्था स्थापित हो गई हो (When equilibrium is reached) B) When the cell is completely discharged and has reached chemical equilibrium
  • C) जब दोनों इलेक्ट्रोडों का आकार समान हो C) When both electrodes have the same size
  • D) तापमान 0 K होने पर D) When the temperature is exactly 0 K
सही उत्तर: B) जब सेल पूर्णतः डिस्चार्ज हो चुका हो और साम्यावस्था स्थापित हो गई हो (When equilibrium is reached) Correct Answer: B) When the cell is completely discharged and has reached chemical equilibrium
स्पष्टीकरण: एक गैल्वेनिक सेल तब तक कार्य करता है जब तक कि अग्र अभिक्रिया स्वतः होती रहती है। जैसे-जैसे समय बीतता है, अभिकारकों की सांद्रता घटती है और उत्पादों की बढ़ती है। अंततः रासायनिक साम्यावस्था (chemical equilibrium) स्थापित हो जाती है, जहाँ मुक्त ऊर्जा परिवर्तन ΔG = 0 हो जाता है। इस साम्य बिंदु पर, सेल का विभव **E_cell = 0.00 V** हो जाता है (सेल पूरी तरह डिस्चार्ज हो जाता है)।
Explanation: A galvanic cell operates as long as there is a thermodynamic driving force. Over time, reactants are consumed and products accumulate until the system reaches chemical equilibrium (ΔG = 0). At this point, the current ceases to flow, and the cell potential E_cell drops to **0.00 V** (dead/completely discharged cell).
प्रश्न 24. फारेडे के विद्युत अपघटन के द्वितीय नियम (Faraday’s Second Law of Electrolysis) के अनुसार, जब विभिन्न विद्युत अपघट्यों के विलयन में समान विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है, तो इलेक्ट्रोडों पर जमा पदार्थों के द्रव्यमान किसके समानुपाती होते हैं?
Q24. According to Faraday’s Second Law of Electrolysis, when the same quantity of electricity is passed through several electrolytic solutions, the masses of substances liberated at the electrodes are proportional to their:
  • A) परमाणु क्रमांकों के (Atomic numbers) A) Atomic numbers
  • B) रासायनिक तुल्यांकी भारों के (Chemical equivalent weights) B) Chemical equivalent weights
  • C) संयोजकता के C) Valencies
  • D) घनत्व के D) Densities
सही उत्तर: B) रासायनिक तुल्यांकी भारों के (Chemical equivalent weights) Correct Answer: B) Chemical equivalent weights
स्पष्टीकरण: फराडे के द्वितीय नियम के अनुसार, यदि विभिन्न विद्युत अपघट्य विलयनों (जैसे श्रेणीक्रम में जुड़े AgNO₃ और CuSO₄) में समान विद्युत आवेश प्रवाहित किया जाए, तो इलेक्ट्रोडों पर जमा विभिन्न पदार्थों के द्रव्यमान उनके **रासायनिक तुल्यांकी भारों (Chemical Equivalent Weights)** के सीधे समानुपाती होते हैं।
समीकरण: w₁ / w₂ = E₁ / E₂.
Explanation: Faraday’s Second Law of Electrolysis states that when the same quantity of charge is passed through different electrolytes connected in series, the masses of substances liberated at the electrodes are directly proportional to their **chemical equivalent weights**.
Mathematically: w₁ / w₂ = E₁ / E₂.
प्रश्न 25. अत्यधिक तनुता पर जलीय विलयन में केवल आयनों की गतिशीलता (mobility) को मापने के लिए प्रयुक्त होने वाला ‘कोहलराश नियम’ निम्नलिखित में से किस अन्य नाम से भी जाना जाता है?
Q25. Kohlrausch’s law of independent migration of ions is also formally referred to as:
  • A) आयनों के स्वतंत्र अभिगमन का नियम (Law of independent migration of ions) A) Law of independent migration of ions
  • B) विद्युत रासायनिक विस्थापन नियम B) Electrochemical displacement law
  • C) तनुता का नियम C) Law of dilution
  • D) नर्नस्ट आयन सिद्धांत D) Nernst ionic theory
सही उत्तर: A) आयनों के स्वतंत्र अभिगमन का नियम (Law of independent migration of ions) Correct Answer: A) Law of independent migration of ions
स्पष्टीकरण: जर्मन भौतिक विज्ञानी फ्रेडरिक कोहलराश ने 1876 में इस नियम का प्रतिपादन किया था। इसे औपचारिक रूप से **”आयनों के स्वतंत्र अभिगमन का नियम” (Law of independent migration of ions)** कहा जाता है। इसके अनुसार अनंत तनुता पर (जब अंतर-आयनिक आकर्षण शून्य हो जाता है) प्रत्येक आयन विद्युत अपघट्य की कुल चालकता में एक निश्चित योगदान देता है, जो दूसरे आयन की प्रकृति से पूरी तरह स्वतंत्र होता है।
Explanation: Formulated by Friedrich Kohlrausch in 1876, the law is formally termed the **”Law of independent migration of ions”**. It states that at infinite dilution (where inter-ionic attractions become negligible), each ion migrates independently of its co-ion and makes a definite contribution to the total molar conductivity of the electrolyte.
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