Electrochemical Cells and Its Applications MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Electrochemical Cells and Its Applications - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

संकल्पना:

मर्करी सेल

• मर्करी सेल, जिसे मर्करी बैटरी के रूप में भी जाना जाता है, एक पुन: आवेशित न होने वाली विद्युत रासायनिक बैटरी है।
• इसमें एक जिंक एनोड, एक मर्करी ऑक्साइड कैथोड और एक विद्युत अपघट्य होता है जो आमतौर पर पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड (KOH) और जिंक ऑक्साइड (ZnO) का पेस्ट होता है।
• ये सेल अपने स्थिर आउटपुट वोल्टेज और लंबे शेल्फ जीवन के लिए जाने जाते हैं।

व्याख्या:

• मर्करी सेल में प्रयुक्त विद्युत अपघट्य KOH और ZnO का पेस्ट है।
• अन्य विकल्प गलत हैं:
  • विकल्प 1: NH₄Cl और ZnCl₂ का नम पेस्ट शुष्क सेल में प्रयोग किया जाता है, मर्करी सेल में नहीं।
  • विकल्प 2: H₂SO₄ का 38% विलयन आमतौर पर लेड-अम्ल बैटरियों में प्रयोग किया जाता है, मर्करी सेल में नहीं।
  • विकल्प 4: MgCl₂ और HgO का पेस्ट मर्करी सेल के लिए ज्ञात विद्युत अपघट्य नहीं है।

इसलिए, सही उत्तर विकल्प 3 है: KOH और ZnO का पेस्ट।

संकल्पना:

मानक अपचयन विभव

• मानक अपचयन विभव (E^o) किसी रासायनिक स्पीशीज के अपचयित होने की प्रवृत्ति को मापता है, और इसे वोल्ट (V) में मापा जाता है।
• एक उच्च (अधिक धनात्मक) E^o मान इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करने (अपचयित होने) की अधिक प्रवृत्ति को इंगित करता है।
• एक निम्न (अधिक ऋणात्मक) E^o मान इलेक्ट्रॉनों को खोने (ऑक्सीकृत होने) की अधिक प्रवृत्ति को इंगित करता है।
• सबसे प्रबल अपचायक वह स्पीशीज होगी जो सबसे आसानी से ऑक्सीकृत होती है, जो अपनी अपचयन अर्ध-अभिक्रिया के लिए सबसे अधिक ऋणात्मक E^o मान के अनुरूप होती है।

व्याख्या:

• दिए गए मानक अपचयन विभव:
  • E^o_{Cr2O7^2-/Cr³⁺} = 1.33 V
  • E^o_Cl2/Cl^- = 1.36 V
  • E^o_{MnO4^-/Mn²⁺} = 1.51 V
  • E^o_Cr³⁺/Cr = -0.74 V
• सबसे ऋणात्मक अपचयन विभव Cr³⁺/Cr के लिए है, जो -0.74 V है।
• इसका अर्थ है कि Cr (क्रोमियम) दी गई स्पीशीज में सबसे प्रबल अपचायक है, क्योंकि यह सबसे आसानी से ऑक्सीकृत होता है।

इसलिए, सबसे प्रबल अपचायक Cr (विकल्प 2) है।

संप्रत्यय:

बैटरियों/सेलों के प्रकार और अनुप्रयोग

• जिंक-कार्बन सेल (एनोड - Zn; कैथोड - कार्बन):
  • आमतौर पर कम-ड्रेन उपकरणों जैसे रिमोट कंट्रोल और घड़ियों में उपयोग किया जाता है।
• मरकरी सेल (एनोड - Zn/Hg; कैथोड - HgO + C):
  • अपने स्थिर निर्वहन वोल्टेज के कारण छोटे और कॉम्पैक्ट उपकरणों जैसे श्रवण यंत्रों में उपयोग किया जाता है।
• लीड-एसिड बैटरी (एनोड - Pb; कैथोड - PbO₂):
  • आमतौर पर ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों, इन्वर्टरों और बैकअप बिजली आपूर्ति में उपयोग किया जाता है।
• हाइड्रोजन ईंधन सेल:
  • अंतरिक्ष अनुप्रयोगों में, जैसे अपोलो अंतरिक्ष मिशनों में, इसकी उच्च दक्षता और विश्वसनीयता के कारण उपयोग किया जाता है।

व्याख्या:

• ट्रांजिस्टर (A):
  • आमतौर पर जिंक-कार्बन सेल जैसी कम-शक्ति बैटरियों को शामिल करते हैं।
• श्रवण यंत्र (B):
  • मरकरी सेल जैसी छोटी और स्थिर वोल्टेज बैटरियों की आवश्यकता होती है।
• इन्वर्टर (C):
  • लीड-एसिड बैटरियों जैसी बड़ी क्षमता वाली बैटरियों का उपयोग करते हैं।
• अपोलो अंतरिक्ष यान (D):
  • अंतरिक्ष में उनकी दक्षता और विश्वसनीयता के लिए हाइड्रोजन ईंधन सेल का उपयोग करते हैं।

सूची-I का सूची-II से मिलान:

• (A) ट्रांजिस्टर - (III) एनोड - Zn; कैथोड - कार्बन
• (B) श्रवण यंत्र - (I) एनोड - Zn/Hg; कैथोड - HgO + C
• (C) इन्वर्टर - (IV) एनोड - Pb; कैथोड - Pb | PbO₂
• (D) अपोलो अंतरिक्ष यान - (II) हाइड्रोजन ईंधन सेल

इसलिए, सही उत्तर 1 (A - III, B - I, C - IV, D - II) है।

सिद्धांत:

विद्युत अपघटन और फैराडे के नियम
विद्युत अपघटन, जिसमें गैर-स्वतः प्रवर्तित रासायनिक अभिक्रियाओं को चलाने के लिए बिजली का उपयोग किया जाता है, फैराडे के नियमों द्वारा नियंत्रित होता है, जो पारित विद्युत की मात्रा और इलेक्ट्रोड पर होने वाले रासायनिक परिवर्तनों के बीच संबंध को निर्धारित करते हैं।

NaCl का विद्युत अपघटन है:

चूँकि विद्युत अपघटन के दौरान pH 12 हो जाता है

इसलिए [OH⊖] = 10–2 और [H+] = 10–12

इसलिए फैराडे के नियम से

पदार्थ की ग्राम मात्रा = पारित विद्युत की मात्रा

I = 1.93 एम्पियर

इसलिए, I = 2 एम्पियर (निकटतम पूर्णांक)

निष्कर्ष:-

इसलिए, दिए गए विद्युत अपघटन के लिए प्रयुक्त धारा 2A है।

अवधारणा:

• मानक इलेक्ट्रोड विभव (E⁰) : मानक इलेक्ट्रोड विभव एक रासायनिक प्रजाति के इलेक्ट्रॉन खोने या प्राप्त करने की प्रवृत्ति का माप है, जिसे मानक स्थितियों (1M, 1 atm, 25°C) के तहत दर्शाया जाता है।
• अपचयन सामर्थ्य: रासायनिक अभिक्रिया में इलेक्ट्रॉन दान करने की किसी तत्व की क्षमता। कम (अधिक ऋणात्मक) मानक इलेक्ट्रोड क्षमता वाले तत्वों की अपचयन सामर्थ्य अधिक होती है क्योंकि वे अधिक आसानी से इलेक्ट्रॉन खो देते हैं।
• विद्युत रासायनिक श्रृंखला: एक सूची जो तत्वों या आयनों को उनके मानक इलेक्ट्रोड क्षमता के आधार पर क्रमबद्ध करती है। श्रृंखला के शीर्ष पर स्थित तत्वों की अपचायक सामर्थ्य उनके नीचे स्थित तत्वों की तुलना में अधिक होती है।
• E0 और अपचायक सामर्थ्य के बीच संबंध: E0 का मान जितना अधिक ऋणात्मक होगा, धातु की अपचायक सामर्थ्य उतनी ही अधिक होगी, क्योंकि यह इलेक्ट्रॉन दान करने की मजबूत प्रवृत्ति को इंगित करता है।

स्पष्टीकरण:-

प्रदान की गई मानक इलेक्ट्रोड विभव (E0) धातुओं की कम करने की सामर्थ्य निर्धारित करने में महत्वपूर्ण हैं। E0 मान जितना अधिक ऋणात्मक होगा, अपचयन सामर्थ्य उतनी ही मजबूत होगी क्योंकि इसका अर्थ है कि किसी अन्य प्रजाति के लिए इलेक्ट्रॉन खोने की अधिक प्रवृत्ति है।

• Li+/Li = -3.05 V
• K+/K = -2.93 V
• Ni2+/Ni = -0.25 V
• Cu2+/Cu = 0.34 V
• Ag+/Ag = 0.8 V

प्रदान किये गये मानक इलेक्ट्रोड विभव का विश्लेषण:

1. +0.8 V E0 वाले Ag की अपचायक सामर्थ्य सबसे कम होती है, क्योंकि यह इलेक्ट्रॉन दान करने के लिए सबसे कम इच्छुक होता है।
2. +0.34 V मान वाला Cu, Ag के बाद आता है, तथा Ag से अधिक अपचायक सामर्थ्य दर्शाता है, लेकिन अन्य की तुलना में कम।
3. Ni, -0.25 V पर होने के कारण, Ag और Cu की तुलना में इलेक्ट्रॉनों को खोने के लिए अधिक इच्छुक है, इसलिए इसकी अपचायक क्षमता अधिक है।
4. -2.93 V वाला K, अगले स्थान पर है, जो Ni, Cu, और Ag की तुलना में इलेक्ट्रॉन दान करने की अधिक प्रबल प्रवृत्ति दर्शाता है।
5. Li, -3.05 V पर सबसे अधिक ऋणात्मक मान रखता है, तथा समूह में सबसे अधिक अपचायक सामर्थ्य प्रदर्शित करता है।

इस प्रकार, उनकी अपचायक क्षमता के बढ़ते क्रम में, सही क्रम Ag < Cu < Ni < K < Li है, जो उच्चतम (न्यूनतम ऋणात्मक) से निम्नतम (सर्वाधिक ऋणात्मक) तक प्रदान किए गए मानक इलेक्ट्रोड विभव मानों के साथ सीधे सहसंबंधित है।

निष्कर्ष:

दी गई मानक इलेक्ट्रोड विभव और उनकी सामर्थ्य कम करने के संकेत के आधार पर सही उत्तर वास्तव में 3) B < C < D < A < E है।

अवधारणा:

• कोई भी बैटरी (वास्तव में इसमें श्रेणीक्रम में एक या एक से अधिक सेल जुड़े हो सकते हैं) या सेल जिसे हम एक विद्युत ऊर्जा के स्रोत के रूप में उपयोग करते हैं, यह एक गैल्वैनी सेल है जहाँ रेडॉक्स अभिक्रिया की रासायनिक ऊर्जा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। 
  • प्राथमिक बैटरियों में, अभिक्रिया केवल एक बार होती है, और कुछ समय के उपयोग के बाद बैटरी मृत हो जाती है और इसका दोबारा उपयोग नहीं किया जा सकता।
  • इस प्रकार का सबसे परिचित उदाहरण है शुष्क सेल (जिसे लैक्लांशे सेल जिसे इसके खोजकर्ता के नाम पर नामित किया गया), जिसका उपयोग आमतौर पर हमारे ट्रांजिस्टर और घड़ियों में किया जाता है। 
• सेल में एक जिंक कंटेनर होता है जो एनोड के रूप में भी कार्य करता है और कैथोड एक कार्बन (ग्रेफाइट) रॉड होता है जो चूर्णित मैंगनीज डाइऑक्साइड और कार्बन से घिरा हुआ होता है।
• इलेक्ट्रोड के बीच का स्थान अमोनियम क्लोराइड (NH4Cl) और जिंक क्लोराइड (ZnCl2) के आर्द्र पेस्ट से भरा होता है।

स्पष्टीकरण:

• सेल में एक जिंक कंटेनर होता है जो एनोड के रूप में कार्य करता है।
• कैथोड एक कार्बन (ग्रेफाइट) रॉड है जो मैंगनीज डाइऑक्साइड और कार्बन के कैथोडी पदार्थ चूर्ण से घिरा हुआ होता है।

 Additional Information

• कॉपर: बैटरी में, कॉपर का उपयोग आमतौर पर इसकी उच्च विद्युत चालकता के कारण चालक के रूप में किया जाता है। यह बैटरी से उस उपकरण तक इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह में सहायता करता है जिसे यह संचालित कर रहा है। इसका उपयोग आमतौर पर तार लगाने, बैटरी संपर्क और संयोजक (कनेक्टर्स) के लिए किया जाता है लेकिन इसे आमतौर पर अधिकांश बैटरियों में एनोड या कैथोड के रूप में उपयोग नहीं किया जाता है।
• कार्बन: ग्रेफाइट रॉड के रूप में कार्बन का उपयोग आमतौर पर पारंपरिक शुष्क सेल बैटरी में धनात्मक इलेक्ट्रोड (कैथोड) के रूप में किया जाता है, न कि ऋणनात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में किया जाता है। यह आवेश के स्थानांतरण के लिए एक माध्यम के रूप में, और शुष्क सेल में रासायनिक अभिक्रिया होने के लिए एक स्थान के रूप में कार्य करता है।

निष्कर्ष:-
शुष्क सेल में ऋणनात्मक इलेक्ट्रोड जिंक का बना होता है।

संकल्पना:

विद्युत रासायनिक सेलों में निष्क्रिय इलेक्ट्रोड

• एक निष्क्रिय इलेक्ट्रोड एक प्रकार का इलेक्ट्रोड है जो सेल में होने वाली विद्युत रासायनिक अभिक्रियाओं में भाग नहीं लेता है। निष्क्रिय इलेक्ट्रोड के सामान्य उदाहरण प्लैटिनम (Pt) और ग्रेफाइट (C) हैं।
• इसका प्राथमिक कार्य इलेक्ट्रोड और विद्युत-अपघट्य के बीच इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण के लिए एक सतह प्रदान करना है, जिससे ऑक्सीकरण और अपचयन अभिक्रियाएँ सुगम होती हैं।
• निष्क्रिय इलेक्ट्रोड उन सेलों में आवश्यक होते हैं जहाँ अभिकारक और उत्पाद विलयन में होते हैं और इलेक्ट्रोड स्वयं किसी भी रासायनिक परिवर्तन से नहीं गुजरता है।

व्याख्या:

• एक निष्क्रिय इलेक्ट्रोड के बारे में दिए गए कथनों में:
  • कथन 1: "यह सेल अभिक्रिया में भाग नहीं लेता है।" यह सही है क्योंकि निष्क्रिय इलेक्ट्रोड स्वयं रासायनिक अभिक्रियाओं में भाग नहीं लेते हैं।
  • कथन 2: "यह ऑक्सीकरण या अपचयन अभिक्रिया के लिए सतह प्रदान करता है।" यह सही है क्योंकि निष्क्रिय इलेक्ट्रोड इन अभिक्रियाओं के होने के लिए आवश्यक सतह प्रदान करते हैं।
  • कथन 3: "यह इलेक्ट्रॉनों के चालन के लिए सतह प्रदान करता है।" यह सही है क्योंकि निष्क्रिय इलेक्ट्रोड, इलेक्ट्रोड और बाह्य परिपथ के बीच इलेक्ट्रॉनों का चालन करते हैं।
  • कथन 4: "यह रेडॉक्स अभिक्रिया के लिए सतह प्रदान करता है।" यह कथन सही नहीं है क्योंकि एक निष्क्रिय इलेक्ट्रोड स्वयं रेडॉक्स अभिक्रिया के लिए सतह प्रदान नहीं करता है; यह केवल इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण को सुगम बनाता है।

इसलिए, सेल में एक निष्क्रिय इलेक्ट्रोड के बारे में जो कथन सही नहीं है, वह है: "यह रेडॉक्स अभिक्रिया के लिए सतह प्रदान करता है"।

संकल्पना:

मर्करी सेल

• मर्करी सेल, जिसे मर्करी बैटरी के रूप में भी जाना जाता है, एक पुन: आवेशित न होने वाली विद्युत रासायनिक बैटरी है।
• इसमें एक जिंक एनोड, एक मर्करी ऑक्साइड कैथोड और एक विद्युत अपघट्य होता है जो आमतौर पर पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड (KOH) और जिंक ऑक्साइड (ZnO) का पेस्ट होता है।
• ये सेल अपने स्थिर आउटपुट वोल्टेज और लंबे शेल्फ जीवन के लिए जाने जाते हैं।

व्याख्या:

• मर्करी सेल में प्रयुक्त विद्युत अपघट्य KOH और ZnO का पेस्ट है।
• अन्य विकल्प गलत हैं:
  • विकल्प 1: NH₄Cl और ZnCl₂ का नम पेस्ट शुष्क सेल में प्रयोग किया जाता है, मर्करी सेल में नहीं।
  • विकल्प 2: H₂SO₄ का 38% विलयन आमतौर पर लेड-अम्ल बैटरियों में प्रयोग किया जाता है, मर्करी सेल में नहीं।
  • विकल्प 4: MgCl₂ और HgO का पेस्ट मर्करी सेल के लिए ज्ञात विद्युत अपघट्य नहीं है।

इसलिए, सही उत्तर विकल्प 3 है: KOH और ZnO का पेस्ट।

संकल्पना:

सीसा संचायक बैटरी

• एक सीसा संचायक बैटरी में लेड डाइऑक्साइड (PbO₂) कैथोड, एक लेड (Pb) एनोड और सल्फ्यूरिक अम्ल (H₂SO₄) का विद्युत-अपघट्य होता है।
• निर्वहन के दौरान, लेड डाइऑक्साइड कैथोड अपचयित होता है और लेड एनोड ऑक्सीकृत होता है, जिससे दोनों इलेक्ट्रोड पर लेड सल्फेट (PbSO₄) बनता है।
• आवेशन के दौरान, विपरीत अभिक्रियाएँ होती हैं: एनोड पर लेड सल्फेट लेड (Pb) में वापस अपचयित हो जाता है, और कैथोड पर लेड सल्फेट लेड डाइऑक्साइड (PbO₂) में वापस ऑक्सीकृत हो जाता है।

व्याख्या:

• सीसा संचायक बैटरी आवेशित करने की प्रक्रिया में:
  • एनोड पर लेड सल्फेट (PbSO₄) लेड (Pb) में अपचयित होता है।
  • कैथोड पर लेड सल्फेट (PbSO₄) लेड डाइऑक्साइड (PbO₂) में ऑक्सीकृत होता है।
• इसलिए, सही उत्तर है:
  • PbSO₄ एनोड Pb में अपचयित होता है।

इसलिए, सही उत्तर विकल्प 1 है।

अवधारणा :

इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया :

अम्ल विलयन में इलेक्ट्रोड अभिक्रिया:

Cu++ + e- = Cu+

• मानक इलेक्ट्रोड विभव (E°) मानक अवस्था में एक प्रतिवर्ती इलेक्ट्रोड के व्यक्तिगत विभव का माप है, जो 25°C (298 K) है, प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले प्रत्येक आयन के लिए 1 M सांद्रता है, और प्रत्येक गैस के लिए 1 वायुमंडल का आंशिक दबाव है।

व्याख्या:-

• संबंधित तांबा प्रतिक्रियाओं के लिए मानक क्षमता:
  • \(\text{Cu}^{2+} + 2 \text{e}^- \rightarrow \text{Cu} , E^\circ = 0.34 \text{ V} \\ \text{Cu}^+ + \text{e}^- \rightarrow \text{Cu} , E^\circ = 0.52 \text{ V}\)
• मध्यवर्ती प्रतिक्रिया के लिए:
  • \(\text{Cu}^{2+} + \text{e}^- \rightarrow \text{Cu}^+\)
• हम मानक विभव (E°) से मानक गिब्स मुक्त ऊर्जा (\(\Delta G^\circ\)) संबंध का उपयोग करते हैं:
  • \(\Delta G^\circ = -nFE^\circ\) जहाँ n इलेक्ट्रॉनों के मोलों की संख्या है, और F फैराडे स्थिरांक (96485 C/mol) है।
  • \(\text{Cu}^{2+} to \ \ \text{Cu}\) से कमी की संभावना पर विचार करें:
    • \(E^\circ (\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}) = 0.34 \text{ V} \\ E^\circ (\text{Cu}/\text{Cu}^+) = -0.52 \text{ V} (reverse reaction) \\ E^\circ (\text{Cu}^{2+}/\text{Cu}^+) = 0.34 + 0.52 = 0.86 \text{ V}\)

दी गई प्रतिक्रिया \( \text{Cu}^{2+} + \text{e}^- \rightarrow \text{Cu}^+\) के लिए सही मानक इलेक्ट्रोड क्षमता 0.306 V है। 

निष्कर्ष :

मानक विभवों पर विचार करने के बाद, जो मान मिलता है वह 0.306 V है। 

सही उत्तर है :उपर्युक्त में से एक से अधिक

अवधारणा:-

• ऑक्सीकरण और अपचयन: ऑक्सीकरण में किसी स्पीशीज से इलेक्ट्रॉनों की हानि शामिल होती है, जिसके परिणामस्वरूप इसकी ऑक्सीकरण अवस्था में वृद्धि होती है। दूसरी ओर, अपचयन में किसी स्पीशीज द्वारा इलेक्ट्रॉनों का लाभ शामिल होता है, जिससे इसकी ऑक्सीकरण अवस्था में कमी आती है।
• मानक इलेक्ट्रोड क्षमता (E°): मानक इलेक्ट्रोड क्षमता (E°) एक रेडॉक्स युग्म (एक ऑक्सीकरण और कम करने वाला एजेंट) के अपचयन से गुजरने की प्रवृत्ति का एक माप है। एक उच्च धनात्मक E° मान कम होने की एक प्रबल प्रवृत्ति को इंगित करता है, जबकि कम या अधिक ऋणात्मक E° मान कम होने की एक दुर्बल प्रवृत्ति को इंगित करता है।
• गैल्वेनिक सेल​: गैल्वेनिक सेल (विद्युत रासायनिक सेल) में, ऑक्सीकरण एनोड पर होता है, और अपचयन कैथोड पर होता है। इलेक्ट्रॉन एक बाहरी परिपथ के माध्यम से एनोड से कैथोड तक प्रवाहित होते हैं।

व्याख्या:-

• "ऑक्सीकरण कैथोड पर होता है और अपचयन ऐनोड पर होता है।." - यह कथन ग़लत है। गैल्वेनिक सेल या विद्युत रासायनिक संदर्भ में, ऑक्सीकरण वास्तव में एनोड पर होता है, और  अपचयन कैथोड पर होता है। तो, यह कथन विद्युत रासायनिक सेल में जो होता है उसके विपरीत है।
• "ऋणात्कमक E° का अर्थ है कि रेडॉक्स युगल H+/H2 युगल की तुलना में अधिक प्रबल अपचायक है।" - यह कथन सही है. एक ऋणात्कमक मानक इलेक्ट्रोड क्षमता (E°) एक प्रबल कम करने वाले एजेंट को इंगित करता है। E° मान जितना अधिक ऋणात्कमक होगा, रेडॉक्स युग्म के कम होने की प्रवृत्ति उतनी ही प्रबल होगी। इसका मतलब है कि रेडॉक्स युगल मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (H+/H2) की तुलना में बेहतर इलेक्ट्रॉन दाता या कम करने वाला एजेंट है, जिसका E° 0 V है।
• "एक धनात्मक E° का मतलब है कि रेडॉक्स युगल H+/H2 युगल की तुलना में दुर्बल अपचायक एजेंट है।" - यह कथन भी सही है। एक ऋणात्कमक E° मान एक दुर्बल अपचायक एजेंट को इंगित करता है। E° मान जितना अधिक धनात्मक होगा, रेडॉक्स युग्म के कम होने की प्रवृत्ति उतनी ही प्रबल होगी। इसका मतलब है कि रेडॉक्स युगल मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (H+/H2) की तुलना में कम प्रभावी इलेक्ट्रॉन दाता या अपचयक एजेंट है।

तो, सही उत्तर है 4) "उपरोक्त में से एक से अधिक।" कथन 2 और 3 दोनों सही हैं, जबकि कथन 1 विद्युत रासायनिक सेल के संदर्भ में गलत है।

संकल्पना:

विद्युत वाहक बल (emf)

• सेल का विद्युत वाहक बल (emf) दो इलेक्ट्रोडों के बीच विभवांतर होता है जब सेल से कोई धारा प्रवाहित नहीं हो रही होती है।
• यह प्रति इकाई आवेश द्वारा सेल द्वारा प्रदान की गई ऊर्जा का एक माप है।
• यह मान तब प्राप्त होता है जब सेल खुले परिपथ की स्थिति में होता है, जिसका अर्थ है कि परिपथ पूर्ण नहीं है, और कोई धारा प्रवाहित नहीं होती है।

व्याख्या:

• सेल का emf, सेल विभव या सेल वोल्टेज से अलग होता है जो तब देखा जाता है जब सेल भार के अधीन कार्य कर रहा होता है (अर्थात, जब धारा प्रवाहित हो रही होती है)।
• जब सेल से कोई धारा नहीं ली जाती है, तब दो इलेक्ट्रोडों के बीच देखा गया विभवांतर सेल का emf होता है।
• यह मान सेल द्वारा प्रदान किए जा सकने वाले अधिकतम विभवांतर को समझने के लिए महत्वपूर्ण है।

इसलिए, जब सेल से कोई धारा नहीं ली जाती है, तब दो इलेक्ट्रोडों के इलेक्ट्रोड विभवों के बीच अंतर को सेल emf कहा जाता है।

संकल्पना:

मानक अपचयन विभव

• मानक अपचयन विभव (E^o) किसी रासायनिक स्पीशीज के अपचयित होने की प्रवृत्ति को मापता है, और इसे वोल्ट (V) में मापा जाता है।
• एक उच्च (अधिक धनात्मक) E^o मान इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करने (अपचयित होने) की अधिक प्रवृत्ति को इंगित करता है।
• एक निम्न (अधिक ऋणात्मक) E^o मान इलेक्ट्रॉनों को खोने (ऑक्सीकृत होने) की अधिक प्रवृत्ति को इंगित करता है।
• सबसे प्रबल अपचायक वह स्पीशीज होगी जो सबसे आसानी से ऑक्सीकृत होती है, जो अपनी अपचयन अर्ध-अभिक्रिया के लिए सबसे अधिक ऋणात्मक E^o मान के अनुरूप होती है।

व्याख्या:

• दिए गए मानक अपचयन विभव:
  • E^o_{Cr2O7^2-/Cr³⁺} = 1.33 V
  • E^o_Cl2/Cl^- = 1.36 V
  • E^o_{MnO4^-/Mn²⁺} = 1.51 V
  • E^o_Cr³⁺/Cr = -0.74 V
• सबसे ऋणात्मक अपचयन विभव Cr³⁺/Cr के लिए है, जो -0.74 V है।
• इसका अर्थ है कि Cr (क्रोमियम) दी गई स्पीशीज में सबसे प्रबल अपचायक है, क्योंकि यह सबसे आसानी से ऑक्सीकृत होता है।

इसलिए, सबसे प्रबल अपचायक Cr (विकल्प 2) है।

संकल्पना:

मानक इलेक्ट्रोड विभव (E^o)

• मानक इलेक्ट्रोड विभव को मानक परिस्थितियों में मापा जाता है: विलयनों के लिए 1 M सांद्रता, गैसों के लिए 1 atm दाब, और अन्य पदार्थों के लिए शुद्ध ठोस या द्रव।
• मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (SHE) को संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग किया जाता है, जिसका मानक परिस्थितियों में 0.00 V का परिभाषित विभव होता है।

व्याख्या:

• कॉपर इलेक्ट्रोड के मानक इलेक्ट्रोड विभव को मापने के लिए, हमें मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (SHE) को संदर्भ के रूप में एक विद्युत रासायनिक सेल स्थापित करने की आवश्यकता है।
• SHE के लिए मानक स्थितियाँ हैं:
  • 1 bar दाब पर H₂ गैस
  • 1 M सांद्रता पर H⁺ आयन
• कॉपर इलेक्ट्रोड को Cu²⁺ आयनों के 1 M विलयन के संपर्क में होना चाहिए।

सही विद्युत रासायनिक सेल सेटअप है:

• Pt(s) | H₂ (g, 1 bar) | H⁺ (aq., 1 M) || Cu²⁺ (aq., 1 M) | Cu

इसलिए, सही विकल्प विकल्प 3: Pt(s) | H₂ (g, 1 bar) | H⁺ (aq., 1 M) || Cu²⁺ (aq., 1 M) | Cu है।

सही उत्तर इलेक्ट्रोड विभव है।

Key Points

• इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट के बीच विकसित होने वाले विभवान्तर को इलेक्ट्रोड विभव के रूप में जाना जाता है।
• यह विभव धातु आयनों के विलयन में चले जाने या विलयन में उपस्थित आयनों के धातु इलेक्ट्रोड पर जमा हो जाने की प्रवृत्ति के कारण उत्पन्न होता है।
• यह इलेक्ट्रोलाइट से इलेक्ट्रॉन दान करने या स्वीकार करने की इलेक्ट्रोड की क्षमता का माप है।
• विद्युत-रासायनिक सेल में इलेक्ट्रॉन प्रवाह की दिशा निर्धारित करने में इलेक्ट्रोड विभव महत्वपूर्ण होता है।

Additional Information