47विद्युत-रासायनिक सेल और विद्युत-अपघटन

हल — अभ्यास 47.1.

जस्ते का इलेक्ट्रोड ऐनोड है, $\ce{Zn -> Zn^{2+} + 2e-}$; ताँबे का इलेक्ट्रोड कैथोड है, $\ce{Cu^{2+} + 2e- -> Cu}$।

हल — अभ्यास 47.2.

$Q = 0.20 \times 1800 = 360\,\mathrm{C}$; $n(e^-) = 360/96485 = 3.7 \times 10^{-3}\,\mathrm{mol}$।

हल — अभ्यास 47.3.

वह परिपथ पूरा करता है और हर विलयन को विद्युत रूप से उदासीन रखता है, उसके आयन कक्षों में जाते हैं। उसके बिना परिपथ खुला है: कोई धारा नहीं बहती, वोल्टमीटर शून्य पढ़ता है और बल्ब अँधेरा रहता है।

हल — अभ्यास 47.4.

$2.5 \times 3600 = 9000\,\mathrm{C}$।

हल — अभ्यास 47.5.

नहीं: अभिक्रिया स्वतः होने वाली दिशा के विपरीत दिशा में चलती है। ऊर्जा जनित्र देता है।

हल — अभ्यास 47.6.

ऐनोड (ताँबा, $-$): $\ce{Cu -> Cu^{2+} + 2e-}$। कैथोड (चाँदी, $+$): $\ce{Ag+ + e- -> Ag}$। समग्र: $\ce{Cu + 2Ag+ -> Cu^{2+} + 2Ag}$।

हल — अभ्यास 47.7.

तीन वर्ष $3 \times 365 \times 24 = 26\,280\,\mathrm{h}$ हैं; $0.010 \times 26280 = 263\,\mathrm{mA}\,\mathrm{h}$।

हल — अभ्यास 47.8.

$Q = 0.50 \times 2400 = 1200\,\mathrm{C}$; $n(e^-) = n(\ce{Ag}) = 1200/96485 = 0.0124\,\mathrm{mol}$; $m = 0.0124 \times 107.9 = 1.34\,\mathrm{g}$।

हल — अभ्यास 47.9.

तार में धारा ताँबे ($+$) से जस्ते ($-$) की ओर जाती है, इलेक्ट्रॉनों के विपरीत। $\ce{K+}$ आयन ताँबे वाले कक्ष की ओर जाते हैं, जो $\ce{Cu^{2+}}$ खोता है; $\ce{NO3-}$ आयन जस्ते वाले कक्ष की ओर, जो $\ce{Zn^{2+}}$ पाता है।

हल — अभ्यास 47.10.

दोनों में ऐनोड वह है जहाँ ऑक्सीकरण होता है। सेल में ऐनोड $-$ है, अभिक्रिया स्वतः होती है और रासायनिक ऊर्जा विद्युत ऊर्जा बनती है; विद्युत-अपघटन में ऐनोड जनित्र के $+$ से जुड़ा होता है, अभिक्रिया कराई जाती है और विद्युत ऊर्जा रासायनिक ऊर्जा बनती है।

हल — अभ्यास 47.11.

$12\,\mathrm{mL}$: समीकरण $\ce{2H2O -> 2H2 + O2}$ डाइऑक्सीजन के एक अणु पर डाइहाइड्रोजन के दो अणु देता है, और गैस की समान मात्राएँ समान आयतन घेरती हैं।

हल — अभ्यास 47.12.

$n(\ce{Zn}) = 5.0/65.4 = 0.076\,\mathrm{mol}$; $n(\ce{Cu^{2+}}) = 0.100 \times 0.50 = 0.050\,\mathrm{mol}$; वे एक-एक के अनुपात में अभिक्रिया करते हैं, इसलिए कॉपर आयन पहले समाप्त होते हैं। $n(e^-) = 2 \times 0.050 = 0.100\,\mathrm{mol}$, $Q = 9.65 \times 10^{3}\,\mathrm{C} = 2.68\,\mathrm{A}\,\mathrm{h}$। $50\,\mathrm{mA}$ पर: $2.68/0.050 = 54\,\mathrm{h}$।

हल — अभ्यास 47.13.

$Q = 2.0 \times 3600 = 7200\,\mathrm{C}$; $E = 7200 \times 1.5 = 1.08 \times 10^{4}\,\mathrm{J}$, अर्थात $1.5 \times 2.0 = 3.0\,\mathrm{W}\,\mathrm{h}$।

हल — अभ्यास 47.14.

$Q = 7200\,\mathrm{C}$, $n(e^-) = 0.0746\,\mathrm{mol}$। प्रति $\ce{H2}$ दो इलेक्ट्रॉन: $n(\ce{H2}) = 0.0373\,\mathrm{mol}$, $V = 0.90\,\mathrm{L}$। प्रति $\ce{O2}$ चार: $n(\ce{O2}) = 0.0187\,\mathrm{mol}$, $V = 0.45\,\mathrm{L}$।

हल — अभ्यास 47.15.

ऐनोड पर घुला ताँबा जमा हुए ताँबे के बराबर है, क्योंकि दोनों जगह वही इलेक्ट्रॉन गुज़रते हैं: $2.84/3.00 = 94.7\,\%$ ताँबा।