Thermochemistry MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Thermochemistry - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

संकल्पना:

एन्थैल्पी परिवर्तन (ΔH) और ऊर्जा आरेख

• किसी अभिक्रिया का एन्थैल्पी परिवर्तन (ΔH) उत्पादों और अभिकारकों के बीच ऊर्जा में अंतर को दर्शाता है।
• जब ΔH ऋणात्मक होता है, तो अभिक्रिया ऊष्माक्षेपी होती है, जिसका अर्थ है कि ऊर्जा मुक्त होती है और उत्पादों में अभिकारकों की तुलना में कम ऊर्जा होती है।
• ऊष्माक्षेपी अभिक्रियाओं के लिए ऊर्जा आरेख अभिकारकों को उच्च ऊर्जा स्तर से शुरू करते हुए और उत्पादों को निम्न ऊर्जा स्तर पर दिखाते हैं, उनके बीच ऊर्जा में "गिरावट" होती है।

व्याख्या:

• दी गई अभिक्रिया में:

  C(s) + 2H₂(g) → CH₄(g); ΔH = -74.8 kJ mol^-1

• ΔH ऋणात्मक है, यह दर्शाता है कि अभिक्रिया ऊष्माक्षेपी है।
• इस अभिक्रिया के लिए ऊर्जा आरेख में:
  • अभिकारक (C और H₂) उच्च ऊर्जा स्तर से शुरू होते हैं।
  • उत्पाद (CH₄) निम्न ऊर्जा स्तर पर होते हैं, यह दर्शाता है कि अभिक्रिया के दौरान ऊर्जा मुक्त होती है।
  • अभिकारकों और उत्पादों के बीच ऊर्जा में अंतर ΔH (74.8 kJ mol^-1) के परिमाण से मेल खाता है।

इसलिए, सही ऊर्जा आरेख उत्पादों की तुलना में अभिकारकों को उच्च ऊर्जा स्तर पर दिखाएगा, जिसमें 74.8 kJ mol^-1 की ऊर्जा में गिरावट होगी।

अवधारणा:

मोलर ऊष्मा धारिता

• मोलर ऊष्मा धारिता को एक पदार्थ के एक मोल के तापमान को एक केल्विन (या एक डिग्री सेल्सियस) तक बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाता है।
• मोलर ऊष्मा धारिता को जूल प्रति मोल प्रति केल्विन (J/mol·K) इकाइयों में व्यक्त किया जाता है।
• जल (H₂O) के लिए, हाइड्रोजन बंध के कारण मोलर ऊष्मा धारिता अपेक्षाकृत अधिक होती है, जिसे तोड़ने और आणविक गति को बढ़ाने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

व्याख्या:

• जल की मोलर ऊष्मा धारिता एक प्रसिद्ध मान है: 75.3 J/mol·K।
• यह मान विकल्प 1 से मेल खाता है।
• यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि जल की विशिष्ट ऊष्मा धारिता (प्रति ग्राम) 4.184 J/g·K है, जो मोलर ऊष्मा धारिता से अलग है।

इसलिए, जल की मोलर ऊष्मा धारिता 75.3 जूल प्रति मोल-केल्विन (विकल्प 1) है।

संकल्पना:

ऊष्मा के योग का हेस का नियम

• किसी अभिक्रिया की ऊष्मा समान होती है चाहे वह एक चरण में हो या चरणों की श्रृंखला में।
• निर्माण की ऊष्मा (ΔHf) वह ऊर्जा परिवर्तन है जब मानक अवस्था में 1 मोल पदार्थ अपनी शुद्ध अवस्था में तत्वों से बनता है।
• दहन की ऊष्मा (ΔHc) वह ऊर्जा परिवर्तन है जब मानक परिस्थितियों में 1 मोल पदार्थ ऑक्सीजन में पूर्ण दहन से गुजरता है।

दिया गया आँकड़ा:

• CO2(g) के निर्माण की ऊष्मा, ΔHf[CO2(g)] = –393.5 kJ/mol
• H2O(l) के निर्माण की ऊष्मा, ΔHf[H2O(l)] = –286.0 kJ/mol
• बेंजीन के दहन की ऊष्मा, ΔHc[C6H6] = –3267.0 kJ/mol
• बेंजीन के निर्माण की ऊष्मा, ΔHf[C6H6], की गणना की जानी है

व्याख्या:-

• बेंजीन के लिए दहन अभिक्रिया है:
  • C6H6(l) + 15/2 O2(g) ⟶ 6 CO2(g) + 3 H2O(l)

ΔH_f[CO₂(g)] = –393.5 kJ / mole

ΔH_f[H₂O(ℓ)] = –286.0 kJ / mole

ΔH_c[C₆H₆] = –3267.0 kJ / mole

ΔH_f C₆H₆ = (?)

ΔH_R = ΔH_C = ∑ΔH_f(P) – ∑ΔH_f(R)

–3267 = 6 × (–393.5) + 3(–286) – ΔH_f(C₆H₆)

ΔH_f (C₆H₆) = 48 kJ/mole 

निष्कर्ष:-

इसलिए, बेंजीन के निर्माण की ऊष्मा 48 kJ mol–1 है।

अवधारणा:

निर्माण की ऊष्मा और अभिक्रिया ऊर्जाएँ

• किसी यौगिक के निर्माण की ऊष्मा (ΔHf) उस एन्थैल्पी परिवर्तन को दर्शाती है जो तब होती है जब एक मोल यौगिक अपने तत्वों से उनकी मानक अवस्थाओं में बनता है।
• किसी अभिक्रिया की ऊष्मा (ΔHr) अभिकारकों और उत्पादों के निर्माण की ऊष्माओं से संबंधित हो सकती है।

व्याख्या:-

निष्कर्ष:

सही उत्तर y - 2x kcal है।

अवधारणा:

उदासीनीकरण की एन्थैल्पी

• उदासीनीकरण की एन्थैल्पी वह ऊष्मा परिवर्तन है जब एक मोल जल का निर्माण अम्ल और क्षार के उदासीनीकरण से होता है।
• यह ऊष्मा परिवर्तन प्रबल अम्ल और प्रबल क्षार के लिए स्थिर होता है और आमतौर पर -57.3 kJ/mol होता है।
• दुर्बल अम्लों के लिए, विलयन में अम्ल के अपूर्ण आयनन के कारण कम ऊर्जा मुक्त होती है।

व्याख्या:

• दिए गए विकल्पों की तुलना करना:
  • (1) 30 mL HCl और 30 mL NaOH
    • HCl एक प्रबल अम्ल है, और NaOH एक प्रबल क्षार है।
    • अम्ल या क्षार के मोल = 30 mM
    • उदासीनीकरण पूर्ण है, जिससे तापमान में सबसे अधिक वृद्धि होती है।
  • (2) 30 mL CH₃COOH और 30 mL NaOH
    • CH₃COOH एक दुर्बल अम्ल है, और NaOH एक प्रबल क्षार है।
    • अम्ल या क्षार के मोल = 30 mM
    • दुर्बल अम्ल के कारण, प्रबल अम्ल-क्षार उदासीनीकरण की तुलना में कम ऊर्जा मुक्त होती है।
  • (3) 50 mL HCl और 20 mL NaOH
    • HCl एक प्रबल अम्ल है, और NaOH एक प्रबल क्षार है।
    • अम्ल या क्षार के मोल = 20 mM (सीमांत अभिकारक)
    • उदासीनीकरण अपूर्ण है, जिससे तापमान में कम वृद्धि होती है।
  • (4) 45 mL CH₃COOH और 25 mL NaOH
    • CH₃COOH एक दुर्बल अम्ल है, और NaOH एक प्रबल क्षार है।
    • अम्ल या क्षार के मोल = 25 mM (सीमांत अभिकारक)
    • दुर्बल अम्ल और अपूर्ण उदासीनीकरण के कारण, कम ऊर्जा मुक्त होती है।

इसलिए, सही उत्तर 30 mL HCl और 30 mL NaOH (विकल्प 1) है।

संकल्पना:

• बंध तोड़ने के लिए ऊष्मा की आवश्यकता होती है।
• बंध निर्माण के लिए ऊर्जा उत्पन्न होती है।
• शुद्ध ऊर्जा परिवर्तन निर्माण की एन्थैल्पी है।
• एन्थैल्पी ऊर्जा एक मोल पदार्थ के निर्माण के कारण ऊर्जा परिवर्तन है।
• ऊष्माक्षेपी अभिक्रियाएँ वे अभिक्रियाएँ हैं जिनके लिए ऊर्जा उत्पन्न होती है।
• ऊष्माक्षेपी अभिक्रिया के लिए निर्माण की एन्थैल्पी ऋणात्मक होती है।
• ऊष्माशोषी अभिक्रियाएँ वे हैं जिनके लिए ऊर्जा अवशोषित होती है।
• ऊष्माशोषी अभिक्रिया के लिए निर्माण की एन्थैल्पी धनात्मक होती है।

व्याख्या:

• एक अभिक्रिया ऊष्माक्षेपी या ऊष्माशोषी हो सकती है।
• यदि बंध निर्माण के कारण मुक्त ऊर्जा बंध तोड़ने के लिए आवश्यक ऊर्जा से अधिक है तो अभिक्रिया ऊष्माक्षेपी है।
• ऊष्माक्षेपी अभिक्रिया के लिए निर्माण की एन्थैल्पी धनात्मक होती है।
• यदि बंध निर्माण के कारण मुक्त ऊर्जा बंध तोड़ने के लिए आवश्यक ऊर्जा से कम है तो अभिक्रिया ऊष्माशोषी है।
• ऊष्माशोषी अभिक्रिया के लिए निर्माण की एन्थैल्पी धनात्मक होती है।

निष्कर्ष:

चूँकि अभिक्रिया ऊष्माशोषी या ऊष्माक्षेपी हो सकती है

तो अभिक्रिया के निर्माण की एन्थैल्पी धनात्मक और ऋणात्मक हो सकती है

इसलिए, सही विकल्प 3 है।

अवधारणा:

• एन्ट्रॉपी निकाय में मौजूद अव्यवस्था को संदर्भित करती है।
• अव्यवस्था का मान धनात्मक या ऋणात्मक हो सकता है, जो निकाय की अव्यवस्था के परिणाम पर निर्भर करता है।
• यादृच्छिकता का क्रम (अधिकतम) गैस> तरल> ठोस (न्यूनतम) है।
• जैसे, जब ठोस अपनी तरल या गैसीय अवस्था में परिवर्तित होता है, तो एन्ट्रॉपी बढ़ जाती है, क्योंकि ठोस अवस्था के अणुओं को अणुओं के बीच अधिक आकर्षण बल के कारण कसकर संकुलित किया जाता है, लेकिन जैसे ही यह तरल या गैसीय अवस्था में परिवर्तित होता है, बल आकर्षण कम हो जाता है और इसलिए एन्ट्रॉपी बढ़ जाती है।
• यदि अभिक्रिया के दोनों ओर की अवस्था, अर्थात अभिकारक और उत्पाद, समान हैं, तो एन्ट्रॉपी मान को Δng के मान की गणना करके निर्धारित किया जा सकता है, जो गैस के अणुओं के मोल में परिवर्तन को दर्शाता है।

Δng = उत्पाद में गैस के मोल - अभिकारक में गैस के मोल की संख्या

स्पष्टीकरण:

प्रश्न से,

• H₂O(l)  H₂O (v), ΔS > 0
• स्थिर तापमान पर गैस का प्रसरण, ΔS > 0
  ठोस का गैस में ऊर्ध्वपातन, ΔS > 0
• 2H(g) → H₂(g), ΔS (∵ Δng 

अत:, दिए गए प्रश्न का सही विकल्प 4 अर्थात 2H(g) → H₂(g) है।

अवधारणा:

मोलर ऊष्मा धारिता

• मोलर ऊष्मा धारिता को एक पदार्थ के एक मोल के तापमान को एक केल्विन (या एक डिग्री सेल्सियस) तक बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाता है।
• मोलर ऊष्मा धारिता को जूल प्रति मोल प्रति केल्विन (J/mol·K) इकाइयों में व्यक्त किया जाता है।
• जल (H₂O) के लिए, हाइड्रोजन बंध के कारण मोलर ऊष्मा धारिता अपेक्षाकृत अधिक होती है, जिसे तोड़ने और आणविक गति को बढ़ाने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

व्याख्या:

• जल की मोलर ऊष्मा धारिता एक प्रसिद्ध मान है: 75.3 J/mol·K।
• यह मान विकल्प 1 से मेल खाता है।
• यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि जल की विशिष्ट ऊष्मा धारिता (प्रति ग्राम) 4.184 J/g·K है, जो मोलर ऊष्मा धारिता से अलग है।

इसलिए, जल की मोलर ऊष्मा धारिता 75.3 जूल प्रति मोल-केल्विन (विकल्प 1) है।

संकल्पना:

एन्थैल्पी परिवर्तन (ΔH) और ऊर्जा आरेख

• किसी अभिक्रिया का एन्थैल्पी परिवर्तन (ΔH) उत्पादों और अभिकारकों के बीच ऊर्जा में अंतर को दर्शाता है।
• जब ΔH ऋणात्मक होता है, तो अभिक्रिया ऊष्माक्षेपी होती है, जिसका अर्थ है कि ऊर्जा मुक्त होती है और उत्पादों में अभिकारकों की तुलना में कम ऊर्जा होती है।
• ऊष्माक्षेपी अभिक्रियाओं के लिए ऊर्जा आरेख अभिकारकों को उच्च ऊर्जा स्तर से शुरू करते हुए और उत्पादों को निम्न ऊर्जा स्तर पर दिखाते हैं, उनके बीच ऊर्जा में "गिरावट" होती है।

व्याख्या:

• दी गई अभिक्रिया में:

  C(s) + 2H₂(g) → CH₄(g); ΔH = -74.8 kJ mol^-1

• ΔH ऋणात्मक है, यह दर्शाता है कि अभिक्रिया ऊष्माक्षेपी है।
• इस अभिक्रिया के लिए ऊर्जा आरेख में:
  • अभिकारक (C और H₂) उच्च ऊर्जा स्तर से शुरू होते हैं।
  • उत्पाद (CH₄) निम्न ऊर्जा स्तर पर होते हैं, यह दर्शाता है कि अभिक्रिया के दौरान ऊर्जा मुक्त होती है।
  • अभिकारकों और उत्पादों के बीच ऊर्जा में अंतर ΔH (74.8 kJ mol^-1) के परिमाण से मेल खाता है।

इसलिए, सही ऊर्जा आरेख उत्पादों की तुलना में अभिकारकों को उच्च ऊर्जा स्तर पर दिखाएगा, जिसमें 74.8 kJ mol^-1 की ऊर्जा में गिरावट होगी।

संकल्पना:

निष्प्रभावन की ऊष्मा

• निष्प्रभावन की ऊष्मा वह ऊर्जा परिवर्तन है जो तब होती है जब एक अम्ल और एक क्षार निष्प्रभावन अभिक्रिया में एक मोल जल बनाने के लिए अभिक्रिया करते हैं।
• प्रबल अम्ल और प्रबल क्षार अभिक्रियाओं के लिए, निष्प्रभावन की ऊष्मा आमतौर पर अधिक होती है और लगभग स्थिर होती है, लगभग क्योंकि अभिक्रिया में और आयनों का सीधा संयोजन शामिल होता है।
• दुर्बल अम्ल या क्षारों वाली अभिक्रियाओं के लिए, निष्प्रभावन की ऊष्मा कम होती है क्योंकि ऊर्जा का एक हिस्सा दुर्बल अम्ल या क्षार को आयनित करने के लिए उपयोग किया जाता है।

व्याख्या:

• विकल्प 1: NaOH और CH₃COOH - इसमें एक प्रबल क्षार (NaOH) और एक दुर्बल अम्ल (CH₃COOH) शामिल है, इसलिए निष्प्रभावन की ऊष्मा कम होती है।
• विकल्प 2: HCl और NH₄OH - इसमें एक प्रबल अम्ल (HCl) और एक दुर्बल क्षार (NH₄OH) शामिल है, इसलिए निष्प्रभावन की ऊष्मा कम होती है।
• विकल्प 3: NH₄OH और CH₃COOH - इसमें एक दुर्बल अम्ल और एक दुर्बल क्षार दोनों शामिल हैं, जिसके परिणामस्वरूप निष्प्रभावन की ऊष्मा और भी कम होती है।
• विकल्प 4: NaOH और HCl - इसमें एक प्रबल अम्ल (HCl) और एक प्रबल क्षार (NaOH) शामिल है, जिससे निष्प्रभावन की अधिकतम ऊष्मा होती है, जो लगभग होती है।

सही उत्तर (4) NaOH और HCl है।

अवधारणा:

• उर्ध्वपातन: उर्ध्वपातन वह प्रक्रिया है जहाँ किसी पदार्थ का गैसीय प्रावस्था सीधे ठोस प्रावस्था से बनता है, द्रव अवस्था से गुजरे बिना।
  • उर्ध्वपातन की एन्थैल्पी किसी पदार्थ के एक मोल को किसी तापमान और दाब पर उर्ध्वपातित करने के लिए आवश्यक ऊष्मा होती है।
• संलयन: संलयन वह प्रक्रिया है जहाँ ठोस प्रावस्था से सीधे द्रव प्रावस्था बनती है।
  • संलयन की एन्थैल्पी ठोस को द्रव बनाने के लिए आवश्यक ऊष्मा है।
• वाष्पीकरण: वाष्पीकरण किसी पदार्थ की द्रव अवस्था को गैसीय अवस्था में बदलने की प्रक्रिया है।
  • वाष्पीकरण की एन्थैल्पी द्रव को वाष्प बनाने के लिए आवश्यक ऊष्मा है।
• हेस का नियम: हेस के नियम के अनुसार, किसी रासायनिक अभिक्रिया का शुद्ध ऊष्मा परिवर्तन समान होगा चाहे अभिक्रिया एकल चरण में की जाए या कई चरणों में।

व्याख्या :

ठोस द्रव H1,

जहाँ H1 संलयन की एन्थैल्पी है।

द्रव गैस H2

जहाँ H2 वाष्पीकरण की एन्थैल्पी है।

फिर दोनों समीकरणों को जोड़ने पर

ठोस गैस H3

जहाँ H3 उर्ध्वपातन की एन्थैल्पी है।

फिर हेस के नियम के अनुसार

H3 = H1 + H2

उर्ध्वपातन की एन्थैल्पी = संलयन की एन्थैल्पी + वाष्पीकरण की एन्थैल्पी

निष्कर्ष:

इसलिए, हमें मिलता है

उर्ध्वपातन की एन्थैल्पी = संलयन की एन्थैल्पी + वाष्पीकरण की एन्थैल्पी

इस प्रकार, सही विकल्प (1) है।

सही उत्तर: 4)

अवधारणा:

• समग्र रूप से ऊर्जा को अवशोषित (या उपयोग) करने वाली रासायनिक अभिक्रियाओं को ऊष्माशोषी कहा जाता है। ऊष्माशोषी अभिक्रियाओं में, अधिक ऊर्जा अवशोषित होती है जब अभिकारकों में आबंध टूट जाते हैं, तब उत्पादों में नए आबंध बनते हैं।
• ऊष्माशोषी अभिक्रियाएं, अभिक्रिया मिश्रण के तापमान में कमी के साथ होती हैं।
• ऊर्जा मुक्त करने वाली रासायनिक अभिक्रियाओं को ऊष्माक्षेपी कहते हैं। ऊष्माक्षेपी अभिक्रियाओं में, अधिक ऊर्जा मुक्त होती है तब उत्पादों में आबंध बनते हैं जो कि अभिकारकों में आबंध को तोड़ने के लिए उपयोग किए जाते हैं।
• ऊष्माक्षेपी अभिक्रियाएं, अभिक्रिया मिश्रण के तापमान में वृद्धि के साथ होती हैं।

व्याख्या:

• कार्बन, सल्फर के साथ अभिक्रिया करके कार्बन डाइसल्फ़ाइड देता है, जो एक ऊष्माशोषी अभिक्रिया है, जहाँ 92kJ/mol ऊष्मा अवशोषित होती है।
• चूँकि F-F और O = O बंध ऊर्जा का योग F-O-F बंध से बहुत अधिक है।
• ΔH अभिक्रिया के लिए धनात्मक होता है।
• अतः, यह एक ऊष्माशोषी अभिक्रिया है।
•  के मामले में, जब N_2, O₂ के साथ अभिक्रिया करता है, तो ऊष्मा अवशोषित होती है क्योंकि N-N और O=O आबंध ऊर्जा का योग N-O-N आबंध से बहुत अधिक होता है।
•  के मामले में
• H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(g), ΔH = -57.82 किलो कैलोरी
• ऊष्मा मुक्त होती है इसलिए यह एक उष्माक्षेपी प्रक्रम है।

निष्कर्ष:

अतः,  एक ऊष्माशोषी प्रक्रम नहीं है।

सही उत्तर: 4)

अवधारणा:

• किसी ईंधन के 1 kg के पूर्ण दहन पर उत्पन्न ऊष्मा ऊर्जा की मात्रा को उसका कैलोरी मान कहा जाता है।
• ईंधन के कैलोरी मान को किलोजूल प्रति किग्रा (kJ/kg) नामक इकाई में व्यक्त किया जाता है।
• यह मुक्त की गई ऊष्मा या ऊर्जा का चर है, जिसे या तो सकल कैलोरी मान (GCV) या नेट कैलोरी मान (NCV) में मापा जाता है।
• बम कैलोरीमीटर का उपयोग करके ईंधन का कैलोरी मान निर्धारित किया जा सकता है।

व्याख्या:

दिया गया है, m = 1.0 kg = 1000 g, H₂O की विशिष्ट ऊष्मा (c) = 1 cal/g

 = 50-10 = 40 °C

पानी के तापमान को बढ़ाने के लिए ऊष्मा की आपूर्ति की जाती है,

Q= m. c. 

Q = 1000 x 1 x 40

Q= 40 x 10³

ऊष्मीय मान= 

ऊष्मीय मान = 

ऊष्मीय मान= 4.0 x 10³ cal

ऊष्मीय मान = 4000 cal

निष्कर्ष:

इस प्रकार, कोक का ईंधन मान 4000 cal है।

संकल्पना:

एन्थैल्पी परिवर्तन (ΔH_comb)

• दहन की एन्थैल्पी परिवर्तन वह ऊष्मा ऊर्जा है जो मानक परिस्थितियों में ऑक्सीजन में किसी पदार्थ के एक मोल के पूर्ण रूप से जलने पर मुक्त होती है।
• किसी अभिक्रिया के लिए एन्थैल्पी परिवर्तन की गणना अभिकारकों और उत्पादों के निर्माण की एन्थैल्पी का उपयोग करके की जा सकती है:

  ΔH_{अभिक्रिया} = Σ ΔH_{f,उत्पाद} - Σ ΔH_{f,अभिकारक}

व्याख्या:

• एथिलीन (C₂H₄) की दहन अभिक्रिया दी गई है:

  C₂H₄(g) + 3O₂(g) → 2CO₂(g) + 2H₂O(l)

• निर्माण की दी गई मानक एन्थैल्पी का उपयोग करते हुए:
  • ΔH_f[C₂H₄(g)] = 52 kJ/mol
  • ΔH_f[CO₂(g)] = -394 kJ/mol
  • ΔH_f[H₂O(l)] = -286 kJ/mol
• दहन अभिक्रिया के लिए एन्थैल्पी परिवर्तन की गणना करें:
  • ΔH_{अभिक्रिया} = [2(ΔH_f[CO₂(g)]) + 2(ΔH_f[H₂O(l)])] - [ΔH_f[C₂H₄(g)] + 3(ΔH_f[O₂(g)])]
  • चूँकि ΔH_f[O₂(g)] = 0 (मानक अवस्था), समीकरण सरल हो जाता है:
  • ΔH_{अभिक्रिया} = [2(-394) + 2(-286)] - [52 + 0]
  • = [-788 - 572] - 52
  • = -1360 - 52
  • = -1412 kJ/mol

इसलिए, C₂H₄ के दहन के लिए एन्थैल्पी में परिवर्तन -1412 kJ/mol है।