2. विद्युतरसायन (Electrochemistry)
इस पेज पर आपको 2. विद्युतरसायन (Electrochemistry) के सभी महत्वपूर्ण बहुविकल्पीय प्रश्न (MCQ), परीक्षा उपयोगी नोट्स और ऑनलाइन क्विज़ मिलेंगे। अपने ज्ञान का परीक्षण करने और बोर्ड/प्रतियोगी परीक्षा में शत-प्रतिशत अंक प्राप्त करने के लिए नीचे दिए गए मॉक टेस्ट में अवश्य भाग लें।
👉 अध्याय का सारांश (Summary)
प्रिय विद्यार्थियों, इस अध्याय में हम रसायन विज्ञान की एक बहुत ही रोचक, महत्वपूर्ण और आधुनिक जीवन की रीढ़ मानी जाने वाली शाखा 'विद्युतरसायन' (Electrochemistry) का गहराई और विस्तार से अध्ययन करेंगे। क्या आपने कभी गहराई से सोचा है कि आपके हाथ में मौजूद स्मार्टफ़ोन बिना किसी तार के प्लग-इन किए घंटों तक कैसे काम करता है? या फिर जब रात में अचानक बिजली चली जाती है, तो आपके घर का इन्वर्टर बिना किसी शोर के तुरंत पूरे घर को रोशन कैसे कर देता है? इन सभी दैनिक चमत्कारों के पीछे विद्युतरसायन का ही अद्भुत विज्ञान छिपा हुआ है। अगर हम इसे सीधे और सरल शब्दों में समझें, तो विद्युतरसायन विज्ञान की वह शाखा है जिसमें हम स्वतः प्रवर्तित रासायनिक अभिक्रियाओं से उत्पन्न होने वाली ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदलने और उस विद्युत ऊर्जा का उपयोग करके गैर-स्वतः प्रवर्तित रासायनिक अभिक्रियाओं को संपन्न कराने की प्रक्रियाओं का विस्तार से अध्ययन करते हैं। हमारे दैनिक जीवन में उपयोग होने वाले टीवी रिमोट के छोटे से सूखे सेल से लेकर इलेक्ट्रिक कारों की बड़ी बैटरियों और अंतरिक्ष यानों में इस्तेमाल होने वाले जटिल ईंधन सेल तक, सब कुछ इसी मूल सिद्धांत पर कार्य करते हैं।
आगामी NCERT और RBSE बोर्ड परीक्षा की दृष्टि से यह अध्याय अत्यधिक स्कोरिंग और अत्यंत महत्वपूर्ण है। यह एक ऐसा अध्याय है जिससे बोर्ड परीक्षाओं में सैद्धांतिक (Theoretical) प्रश्नों के साथ-साथ तार्किक और उच्च स्तरीय संख्यात्मक (Numerical) प्रश्न भी निश्चित रूप से पूछे जाते हैं। इस अध्याय में हम सबसे पहले वैद्युतरासायनिक सेलों (Electrochemical Cells) के बारे में विस्तार से जानेंगे। ये सेल मुख्य रूप से दो प्रकार के होते हैं: गैल्वेनिक या वोल्टीय सेल (जो रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदलते हैं) और वैद्युतअपघटनी सेल (जो विद्युत ऊर्जा का उपयोग करके रासायनिक अभिक्रियाएँ करवाते हैं)। डेनियल सेल गैल्वेनिक सेल का एक बहुत ही शानदार, ऐतिहासिक और समझने में आसान उदाहरण है, जिसमें जिंक और कॉपर इलेक्ट्रोड का उपयोग करके बिजली पैदा की जाती है। इस प्रक्रिया को समझना हर विज्ञान के छात्र के लिए रोमांचित करने वाला होता है।
अध्याय में थोड़ा और आगे बढ़ते हुए, हम इलेक्ट्रोड विभव और मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड (SHE) की अवधारणाओं को समझेंगे। इसके बाद हम इस अध्याय की जान माने जाने वाले नेर्न्स्ट समीकरण (Nernst Equation) का बहुत ही बारीकी से विश्लेषण करेंगे। यह समीकरण इलेक्ट्रोड विभव और विलयन की सांद्रता के बीच एक बहुत ही महत्वपूर्ण गणितीय संबंध स्थापित करता है। बोर्ड परीक्षा और प्रतियोगी परीक्षाओं में इस नेर्न्स्ट समीकरण पर आधारित न्यूमेरिकल प्रश्न हर साल लगभग तय होते हैं, इसलिए हम इस पर विशेष ध्यान देंगे। इसके अलावा, हम वैद्युतअपघटनी विलयनों की चालकता (Conductivity), मोलर चालकता (Molar Conductivity) और कोलराउश के नियम (Kohlrausch's Law) जैसे अत्यंत महत्वपूर्ण विषयों को भी बहुत ही आसान और व्यावहारिक भाषा में समझेंगे। कोलराउश का नियम हमें दुर्बल वैद्युतअपघट्यों की अनंत तनुता पर मोलर चालकता ज्ञात करने में बहुत बड़ी मदद करता है। इसके साथ ही हम फैराडे के वैद्युतअपघटन के नियमों (Faraday's laws of electrolysis) का भी अध्ययन करेंगे, जो उद्योगों में धातुओं के निष्कर्षण के लिए बहुत उपयोगी हैं।
विज्ञान को अपने आस-पास महसूस करने के लिए क्या आपने कभी लोहे के पुराने सामानों पर भूरे रंग की जंग लगते हुए देखा है? विज्ञान की भाषा में इसे संक्षारण (Corrosion) कहते हैं, और आपको जानकर आश्चर्य होगा कि लोहे पर जंग लगना भी एक प्रकार की प्राकृतिक वैद्युतरासायनिक प्रक्रिया ही है। हम इस अध्याय में संक्षारण के मुख्य कारणों और लोहे को जंग से बचाने के व्यावहारिक उपायों (जैसे गैल्वनीकरण या पेंट करना) के बारे में भी विस्तार से चर्चा करेंगे। अंत में, हम विभिन्न प्रकार की बैटरियों (प्राथमिक सेल और द्वितीयक सेल) और ईंधन सेल (Fuel Cells) की कार्यप्रणाली को भी समझेंगे। ईंधन सेल पर्यावरण के अनुकूल होते हैं और इतने अधिक कुशल होते हैं कि अपोलो अंतरिक्ष कार्यक्रम में अंतरिक्ष यात्रियों के लिए बिजली और पीने के शुद्ध पानी की व्यवस्था इन्हीं सेलों के माध्यम से की गई थी।
आपकी बेहतरीन और मजबूत तैयारी सुनिश्चित करने के लिए, हमने इन सभी महत्वपूर्ण और जटिल टॉपिक्स से चुनकर एकदम सटीक और परीक्षा-उपयोगी वस्तुनिष्ठ प्रश्न (MCQs) तैयार किए हैं। ये प्रश्न आपको न केवल अपनी सैद्धांतिक अवधारणाओं को पूरी तरह से स्पष्ट करने में मदद करेंगे, बल्कि परीक्षा हॉल में आपके आत्मविश्वास, सटीकता और प्रश्नों को हल करने की गति में भी भारी वृद्धि करेंगे।
विशेषता: यह एक 3-Level आधारित यूनीक क्विज़ है। अगले स्तर (Level 2 और 3) को अनलॉक करने के लिए छात्रों को वर्तमान स्तर में कम से कम 70% अंक स्कोर करने होंगे, जो उनकी बोर्ड परीक्षा की तैयारी को 100% मजबूत बनाता है।
अध्याय के सभी प्रश्न (Revision Notes)
*नोट: यह सेक्शन रिवीजन के लिए है। अपना ज्ञान परखने के लिए ऊपर दिए गए क्विज़ में भाग लें।
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प्रतिरोधकता का SI मात्रक क्या होता है?
A) ओम सेमी | B) ओम मीटर | C) ओम | D) एम्पियर -
मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड का इलेक्ट्रोड विभव कितना होता है?
A) 2.6 | B) -1.10 | C) 0 | D) +1.76 -
मोलर चालकता की इकाई क्या है?
A) ohm-1 mol-1 | B) ohm-1 | C) ohm-1 cm-1 | D) ohm-1 m2 mol-1 -
किसी सेल के इलेक्ट्रोडों के बीच की दूरी (l) और अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल (A) का अनुपात कहलाता है?
A) प्रतिरोधकता | B) मोलर चालकता | C) सेल नियतांक | D) प्रतिरोध -
शुष्क लेकलांशे सेल में कैथोड किसका बना होता है?
A) जिंक पात्र | B) MnO | C) ग्रेफाइट छड़ | D) NH4Cl -
शुष्क सेल का विभव (Voltage) कितना होता है?
A) 1.10V | B) 1.5V | C) 6V | D) 1.35V -
डेनियल सेल में कैथोड किसका बना होता है?
A) Zn | B) Na | C) C | D) Cu -
वाहनों की बैटरी और इन्वर्टर में कौन सा सेल प्रयुक्त होता है?
A) मर्करी सेल | B) शुष्क सेल | C) सीसा संचायक सेल | D) ईंधन सेल -
किस सेल का विभव स्थिर रहता है?
A) शुष्क सेल | B) डेनियल सेल | C) मर्करी सेल | D) उपरोक्त सभी -
निम्न में से कौन सा एक द्वितीयक (Secondary) सेल है?
A) सीसा संचायक सेल | B) मर्करी सेल | C) शुष्क सेल | D) उपरोक्त सभी -
सिल्वर नाइट्रेट के घोल से 108 ग्राम सिल्वर मुक्त करने के लिए कितनी विद्युत चाहिए?
A) 1 ऐम्पीयर | B) 1 कूलम्ब | C) 1 फैराडे | D) 2 ऐम्पीयर -
ईंधन सेल में ईंधन के रूप में प्रयोग किए जाते हैं?
A) हाइड्रोजन | B) मेथेन | C) मेथेनॉल | D) उपरोक्त सभी -
निम्न में से कौन चालक नहीं है?
A) धातु | B) गलित लवण | C) विद्युत अपघट्य | D) ठोस NaCl -
तनुता बढ़ाने पर विशिष्ट चालकता पर क्या प्रभाव पड़ता है?
A) बढ़ती है | B) घटती है | C) स्थिर रहती है | D) शून्य हो जाती है -
1 फैराडे (F) का मान लगभग कितना होता है?
A) 96500 C | B) 96000 C | C) 1.6 x 10^-19 C | D) 3.175 C -
संक्षारण को रोकने के लिए प्रयुक्त 'Zn' का इलेक्ट्रोड क्या कहलाता है?
A) उत्सर्ग इलेक्ट्रोड | B) अक्रिय इलेक्ट्रोड | C) मानक इलेक्ट्रोड | D) विद्युत अपघट्य -
विद्युत रासायनिक सेल किसे किसमें बदलता है?
A) यांत्रिक को विद्युत में | B) विद्युत को रासायनिक में | C) रासायनिक को विद्युत में | D) ताप को विद्युत में -
सेल स्थिरांक की इकाई क्या है?
A) cm | B) cm^-1 | C) ohm cm | D) S cm^2 -
विद्युत अपघटन के नियम किसने दिए थे?
A) फैराडे | B) ओस्टवाल्ड | C) अह्रेनीयस | D) कोहलरौश -
लोहे पर जंग लगना किस प्रकार की अभिक्रिया है?
A) प्रकाश रासायनिक | B) विद्युत रासायनिक | C) विस्थापन | D) अपघटन -
यदि सेल में Redox अभिक्रिया हो रही है तो emf का मान होगा?
A) एक | B) धनात्मक | C) शून्य | D) ऋणात्मक -
गलित NaCl का विद्युत अपघटन करने पर इलेक्ट्रोडों पर क्या प्राप्त होगा?
A) Cl2 और Na | B) Cl2 और H2 | C) O2 और Na | D) Na और H2 -
Mg, Cu, Na तथा Au की सक्रियता का सही क्रम है?
A) Au>Cu>Mg>Na | B) Na>Mg>Cu>Au | C) Mg>Cu>Au>Na | D) Na>Cu>Mg>Au -
वह धातु जो हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (HCl) से H2 विस्थापित नहीं कर सकती?
A) Zn | B) Cu | C) Mg | D) Al -
निम्न में से कौन सी अभिक्रिया संभव नहीं है?
A) Na + AgCl → NaCl + Ag | B) CaO + H2 → Ca + H2O | C) CuO + H2 → Cu + H2O | D) Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 -
निम्न में से कौन सी धातु सबसे सरलता से ऑक्सीकृत हो जाती है?
A) Cu | B) Ag | C) Au | D) Al -
निम्न में से कौन सा ऑक्साइड हाइड्रोजन द्वारा अपचयित होगा?
A) Al2O3 | B) MgO | C) ZnO | D) Ag2O -
अपोलो स्पेस मिशन में किस सेल का उपयोग किया गया था?
A) शुष्क सेल | B) सीसा संचायक सेल | C) मर्करी सेल | D) H2-O2 ईंधन सेल -
निम्न में से प्रबलतम अपचायक (Strongest Reducing Agent) है?
A) Li | B) K | C) Na | D) Cs -
सेल विभव E° से अधिक बाह्य विभव लगाने पर क्या होगा?
A) धारा बंद हो जाएगी | B) अभिक्रिया उत्क्रमित हो जाएगी | C) सेल फट जाएगा | D) कोई प्रभाव नहीं -
तनुता बढ़ाने पर दुर्बल विद्युत अपघट्य की मोलर चालकता तेजी से क्यों बढ़ती है?
A) आयनन तेजी से बढ़ता है | B) आयनन घटता है | C) समान रहती है | D) कोई नहीं -
कम सुनने वाले व्यक्तियों के श्रवण यंत्र में कौन सा सेल प्रयुक्त होता है?
A) सीसा संचायक | B) मर्करी सेल | C) शुष्क सेल | D) ईंधन सेल -
Zn, Ag, Au और Cu में से कौन अम्ल से क्रिया कर H2 गैस मुक्त करेगा?
A) Au | B) Ag | C) Cu | D) Zn -
विद्युत अपघट्य के विलयन की तनुता बढ़ाने पर क्या होता है?
A) तुल्यांकी चालकता बढ़ती है | B) विशिष्ट चालकता घटती है | C) मोलर चालकता बढ़ती है | D) उपरोक्त सभी -
मानक इलेक्ट्रोड विभव E° के लिए आवश्यक परिस्थिति क्या है?
A) 25° C ताप | B) 1 atm दाब | C) 1 M सांद्रता | D) उपरोक्त सभी -
डेनियल सेल से लवण सेतु (Salt Bridge) हटाने पर क्या होगा?
A) धारा बहती रहेगी | B) विभव शून्य हो जाएगा | C) विभव बढ़ जाएगा | D) सेल फट जाएगा -
विद्युत रासायनिक सेल के लिए असत्य कथन कौन सा है?
A) अधिक E° वाला कैथोड | B) दो इलेक्ट्रोड होते हैं | C) EMF हमेशा ऋणात्मक होता है | D) यह रासायनिक को विद्युत में बदलता है -
हाइड्रोजन एवं ऑक्सीजन की रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में कौन बदलता है?
A) पारा सेल | B) डेनियल सेल | C) ईंधन सेल | D) लेड संचय सेल -
लवण सेतु (Salt Bridge) में प्रयुक्त होने वाला अक्रिय विद्युत अपघट्य है?
A) NaCl | B) KCl | C) NaOH | D) KOH -
विद्युत अपघटनी सेल में एनोड (Anode) पर कौन सा आवेश होता है?
A) ऋणात्मक | B) धनात्मक | C) उदासीन | D) कोई नहीं -
1 मोल H2O का O2 में ऑक्सीकरण करने के लिए कितने फैराडे आवेश चाहिए?
A) 1 F | B) 4.44 F | C) 2 F | D) 3 F -
AlCl3 के घोल से 1 मोल Al जमा करने में कितनी विद्युत चाहिए?
A) 0.33 F | B) F | C) 3 F | D) 1 F -
3A की धारा 50 मिनट प्रवाहित करने पर 1.8g धातु जमा होती है, तुल्यांकी भार होगा?
A) 20.5 | B) 25.8 | C) 19.3 | D) 30.7 -
96500 कूलॉम विद्युत CuSO4 के घोल से कितना Cu मुक्त करेगी?
A) 63.5g | B) 31.75g | C) 96500g | D) 100g -
तार की त्रिज्या 7cm और लंबाई 154cm है, तो सेल स्थिरांक (l/A) क्या होगा?
A) 1 cm-1 | B) 0.1 cm-1 | C) 5 cm-1 | D) 7 cm-1 -
1 मोल Al3+ को Al में अपचयित करने के लिए आवेश (Coulombs) चाहिए?
A) 96500 C | B) 193000 C | C) 289500 C | D) 10500 C -
गलित Al2O3 से 36 ग्राम Al प्राप्त करने के लिए कितने फैराडे चाहिए?
A) 1 | B) 2 | C) 3 | D) 4 -
Ca2+/Ca के लिए E° = -2.87 V है, तो मानक अपचयन विभव होगा?
A) 2.87 V | B) 1.44 V | C) -1.44 V | D) -2.87 V -
डेनियल सेल के विपरीत बाह्य परिपथ में 1.10V का सेल जोड़ने पर क्या होगा?
A) धारा की दिशा बदलेगी | B) Cu घुलेगा | C) सेल कार्य करना बंद करेगा | D) Zn जमेगा -
1 मोल FeO को Fe2O3 में ऑक्सीकृत करने के लिए आवेश (C) चाहिए?
A) 195000 C | B) 96500 C | C) 289500 C | D) 10500 C -
जब सोडियम सल्फेट (Na2SO4) के जलीय विलयन का विद्युत अपघटन होता है, कैथोड पर मिलता है?
A) Na | B) H2 | C) SO2 | D) O2 -
2.5A धारा से 5 मिनट तक CuSO4 का अपघटन करने पर Cu का द्रव्यमान होगा?
A) 0.786 g | B) 0.2448 g | C) 1.245 g | D) 2.7855 g -
E° का मान बढ़ाने पर धातु ऑक्साइड के तापीय स्थायित्व पर क्या प्रभाव पड़ता है?
A) बढ़ता है | B) घटता है | C) स्थिर रहता है | D) शून्य हो जाता है -
डेनियल सेल के लिए असत्य है: 'Cu छड़ से विलयन में घुलता है' जबकि असल में?
A) Zn घुलता है | B) Cu जमता है | C) दोनों सत्य हैं | D) कोई नहीं -
विद्युत अपघटन में कैथोड पर होने वाली क्रिया कहलाती है?
A) ऑक्सीकरण | B) अपचयन | C) उदासीनीकरण | D) जलयोजन -
अनंत तनुता पर मोलर चालकता के लिए कोहलरौश नियम का सही गणितीय रूप है?
A) Λ = λ+ + λ- | B) Λ = λ+ - λ- | C) Λ = λ+ / λ- | D) Λ = λ+ * λ- -
एक फैराडे विद्युत द्वारा निक्षेपित पदार्थ की मात्रा कहलाती है?
A) अणु भार | B) तुल्यांकी भार | C) विद्युत रासायनिक तुल्यांक | D) द्रव्यमान -
नर्न्स्ट समीकरण (Nernst Equation) के अनुसार, सेल विभव निर्भर करता है?
A) तापमान पर | B) सांद्रता पर | C) इलेक्ट्रोड की प्रकृति पर | D) उपरोक्त सभी -
Zn2+ + 2e- -> Zn के लिए E° = -0.76V है, यह दर्शाता है कि Zn?
A) प्रबल ऑक्सीकारक है | B) प्रबल अपचायक है | C) अक्रिय है | D) कोई नहीं -
ईंधन सेल की दक्षता (Efficiency) सामान्यतः कितनी होती है?
A) 40% | B) 70-75% | C) 90% | D) 100%
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