इकाई 3 विद्युतरसायनशास्त्र (पाठ्यांतर्गत प्रश्न-५)

उत्तर

लीड स्टोरेज बॅटरीमध्ये लीडचा ॲनोड, लीड ऑक्साईड $\left({PbO_2}\right)$ने भरलेली लीडची जाळी कॅथोड म्हणून आणि सल्फ्युरिक आम्लाचा $\left({H_2} {SO_4}\right)$ $38 \%$ द्रावण विद्युत अपघट्य म्हणून असतो.

बॅटरी वापरात असताना, पुढील सेल अभिक्रिया घडतात:

ॲनोडवर : $\quad{Pb}(s)+{SO}_4^{2-}(a q) \longrightarrow {PbSO}_4(s)+2 e^{-} \quad\quad\quad\quad\quad (i)$

कॅथोडवर : ${PbO}_2(s)+{SO}_4^{2-}(a q)+4 {H}^{+}(a q)+2 e^{-} \longrightarrow {PbSO}_4(s)+2 {H}_2 {O}(l)\quad\quad\quad\quad\quad (ii)$

एकूण सेल अभिक्रिया पुढीलप्रमाणे दिली आहे,

$\quad\quad\quad\quad\quad {Pb}(s)+{PbO}_2({~s})+2 {H}_2 {SO}_4(a q) \longrightarrow 2 {PbSO}_4(s)+2 {H}_2 {O}(l)$

बॅटरी चार्ज करताना, उलट अभिक्रिया घडते, म्हणजेच, इलेक्ट्रोडवर जमा झालेला ${PbSO}_4$ पुन्हा Pb आणि ${PbO}_2$ मध्ये रूपांतरित होतो आणि ${H}_2 {SO}_4$ पुनर्निर्मित होतो.

अभिक्रिया (i) ची उलटी क्रिया ही अपचयन असेल म्हणून ती कॅथोडवर घडेल. अभिक्रिया (ii) ची उलटी क्रिया ही ऑक्सिडीकरण असेल म्हणून ती ॲनोडवर घडेल.

उत्तर

मिथेन आणि मेथनॉल हे इंधन सेलमध्ये इंधन म्हणून वापरले जाऊ शकतात.

उत्तर

लोखंडाच्या पृष्ठभागावर असलेला पाण्याचा थर (विशेषतः पावसाळ्यात) हवेतील आम्लारी ऑक्साईड्स जसे की ${CO}_2, {SO}_2$ इत्यादींना विरघळवून आम्ले तयार करतो जी विघटित होऊन ${H}^{+}$ आयन देतात

$$ {H}_2 {O}+{CO}_2 \longrightarrow {H}_2 {CO}_3 \rightleftharpoons 2 {H}^{+}+{CO}_3^{2-} $$

${H}^{+}$ आयन्सच्या उपस्थितीत, लोखंड काही ठिकाणी इलेक्ट्रॉन गमावून फेरस आयन तयार करू लागते, म्हणजेच त्याचे ऑक्सिडीकरण होते. म्हणून, हे स्थान ॲनोड म्हणून कार्य करते. याप्रकारे सोडलेले इलेक्ट्रॉन धातूमधून प्रवास करून दुसऱ्या एका ठिकाणी पोहोचतात जेथे ${H}^{+}$ आयन्स आणि विरघळलेला ऑक्सिजन हे इलेक्ट्रॉन घेतात आणि अपचयन अभिक्रिया घडते. म्हणून, हे स्थान कॅथोड म्हणून कार्य करते:

$ \text{\hspace{0.5mm}ॲनोडवर :} \quad\hspace{1.5mm}{Fe}(s) \longrightarrow {Fe}^{2+}(a q)+2 e^{-} $

$ \text{कॅथोडवर :} \quad {O}_2(g)+4 {H}^{+}(a q)+4 e^{-} \longrightarrow 2 {H}_2 {O}(l) $

एकूण अभिक्रिया आहे : $\quad 2 {Fe}(s)+{O}_2(g)+4 {H}^{+}(a q) \longrightarrow 2 {Fe}^{2+}(a q)+2 {H}_2 {O}(l)$

अशाप्रकारे, पृष्ठभागावर एक विद्युतरासायनिक सेल निर्माण होतो. फेरस आयन्स पुढे वातावरणातील ऑक्सिजनद्वारे फेरिक आयन्समध्ये ऑक्सिडीकृत होतात जे पाण्याच्या रेणूंसोबत संयोग पावून जलीय फेरिक ऑक्साईड, ${Fe}_2 {O}_3 .x {H}_2 {O}$, तयार करतात, जो गंज आहे.