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स्थिर दाव पर एक ऊष्मारोधी वीकर (insulated beaker) में $100 \ mL HCl (1.0 \ M )$ को $100 \ mL \ NaOH (1.0 \ M )$ के साथ मिश्रित करने पर वीकर तथा उसकी अन्तर्वस्तुओं का तापमान $5.7^{\circ} C$ बढ जाता है (प्रयोग $1$)। प्रवल अम्ल के साथ प्रवल क्षारक की उदासीनीकरण (neutralization) ऐन्थैल्पी एक नियतांक $\left(-57.0 kJ \ mol ^{-1}\right)$ होने के कारण इस प्रयोग का उपयोग कैलोरीमीटर स्थिरांक (calorimeter constant) को मापने में किया जा सकता है। एक दूसरे प्रयोग (प्रयोग $2$) में $100 \ mL$ ऐसीटिक अम्ल $\left(2.0 \ M , K _{ a }=2.0 \times 10^{-5}\right)$ को $100 \ mL \ NaOH (1.0 \ M )$ के साथ मिश्रित करने पर (प्रयोग 1 की समरूप अवस्था में) $5.6^{\circ} C$ तापमान वृद्धि मापित की गयी।
(सभी विलयनों की ऊप्मा धारिता $4.2 J g ^{-1} K ^{-1}$ तथा सभी विलयनों का घनत्व $1.0 \ g mL ^{-1}$ है)
$1.$ प्रयोग $2$ से प्राप्त ऐसीटिक अम्ल की वियोजन ऐन्थैल्पी (dissociation enthalpy) $(kJ \ mol$-$1$ में) है
$(A)$ $1.0$ $(B)$ $10.0$ $(C)$ $24.5$ $(D)$ $51.4$
$2.$ प्रयोग $2$ के पश्चात विलयन का $pH$ है
$(A)$ $2.8$ $(B)$ $4.7$ $(C)$ $5.0$ $(D)$ $7.0$
इस प्रश्न के उतर दीजिये $1$ ओर $2.$
$(A,B)$
$(B,D)$
$(B,C)$
$(A,C)$
Solution
$1.$ $HCl + NaOH \longrightarrow NaCl + H _2 O$
$n =100 \times 1=100 m \text { mole }=0.1 mole$
Energy evolved due to neutralization of $HCl$ and $NaOH =0.1 \times 57=5.7 kJ =5700$ Joule
Energy used to increase temperature of solution $=200 \times 4.2 \times 5.7=4788$ Joule
Energy used to increase temperature of calorimeter $=5700-4788=912 Joule$
$ms . \Delta t =912$
$m . s \times 5.7=912$
$ms =160 \text { Joule } /{ }^{\circ} C \text { [Calorimeter constant] }$
Energy evolved by neutralization of $CH _5 COOH$ and $NaOH$
$=200 \times 4.2 \times 5.6+160 \times 5.6=5600 \text { Joule }$
So energy used in dissociation of $0.1 mole CH _3 COOH =5700-5600=100$ Joule Enthalpy of dissociation $=1 kJ / mole$
$2.$ $CH _3 COOH =\frac{1 \times 100}{200}=\frac{1}{2}$
$CH _3 CONa =\frac{1 \times 100}{200}=\frac{1}{2}$
$pH = pK _{ a }+\log \frac{[\text { salt }]}{[\text { acid }]}$
$pH =5-\log 2+\log \frac{1 / 2}{1 / 2}$
$pH =4.7$
