Question

निम्नलिखित अभिक्रिया के समीकरण को आयन-इलेक्ट्रॉन तथा ऑक्सीकरण संख्या विधि (क्षारीय माध्यम में) द्वारा संतुलित कीजिए तथा इनमें ऑक्सीकारक और अपचायकों की पहचान कीजिए-

\[\ce{Cl2O7(g) + H2O2(aq) -> ClO^-_2(aq) + O2(g) + H+(aq)}\]

Answer 1

आयन-इलेक्ट्रॉन विधि से समीकरण संतुलित करना-

पद 1. पहले ढाँचा समीकरण लिखते हैं-

\[\ce{Cl2O7(g) + H2O2(aq) -> ClO^-_2(aq) + O2(g) + H+(aq)}\]

पद 2. दो अर्द्ध अभिक्रियाएँ इस प्रकार हैं-

(i) ऑक्सीकरण अर्द्ध-अभिक्रिया: \[\ce{H2\overset{-1}{O2}(aq) -> \overset{0}{O2}(g)}\]

(ii) अपचयन अर्द्ध-अभिक्रिया: \[\ce{\overset{+7}{Cl2}O7(g) -> \overset{+3}{Cl}{O}^-_2(aq)}\]

(H₂O₂ अपचायक तथा \[\ce{Cl2O7}\] ऑक्सीकारक की भाँति कार्य करता है।)

पद 3. ऑक्सीकरण अर्द्ध-अभिक्रिया में H परमाणुओं के संतुलन के लिए हम दो H⁺ दाईं ओर जोड़ते हैं -

\[\ce{H2O2(aq) -> O2(g) + 2H+(aq)}\]

चूँकि अभिक्रिया क्षारीय माध्यम में संपन्न होती है; अतः दोनों ओर OH^- आयन जोड़ने पर -

\[\ce{2OH-(aq) + H2O2 -> O2(g) + 2H+(aq) + 2OH-(aq)}\]

H⁺ तथा OH^- आयन के संयोग से जल अणु बनने पर परिणामी समीकरण निम्नवत होगी- 

\[\ce{H2O2(aq) + 2OH-(aq) -> O2(g) + 2H2O(l)}\]

पद 4. अपचयन अर्द्ध-अभिक्रिया में सर्वप्रथम Cl परमाणुओं को संतुलित करते है-

\[\ce{Cl2O7(g) -> 2ClO^-_2(aq) }\]

O परमाणुओं के संतुलन के लिए हम दाईं ओर तीन जल-अणु जोड़ते है-

\[\ce{Cl2O7(g) -> 2ClO^-_2(aq) + 3H2O(l)}\]

H परमाणुओं के संतुलन के लिए हम 6H⁺ बाईं ओर जोड़ते है-

\[\ce{Cl2O7(g) + 6H+(aq) -> 2ClO^-_2(aq) + 3H2O(l)}\]

चूँकि अभिक्रिया क्षारीय माध्यम में संपन्न होती है; अतः 6H⁺ लिए के दोनों ओर 6OH^- जोड़ते है-

\[\ce{Cl2O7(g) + 6H+(aq) + 6OH-(aq) -> 2ClO^-_2(aq) + 3H2O(l) + 6OH-(aq)}\]

H⁺ तथा OH^- के संयोग से जल अणु बनने पर परिणामु समिकरा निम्नवत होगी-

\[\ce{Cl2O7(g) + 3H2O(l) -> 2ClO^-_2(aq) + 3H2O(l) + 6OH-(aq)}\]

पद 5. इस पद में हम दोनों अर्द्ध-अभिक्रियाओं में आवेश का संतुलन निम्नवत करते है-

\[\ce{H2O2(aq) + 2OH-(aq) -> O2(g) + 2H2O(l) + 2e-}\]

\[\ce{Cl2O7(g) + 3H2O(l) + 8e- -> 2ClO^-_2(aq) + 6OH-(aq)}\]

इलेक्ट्रॉन की संख्या एकसमान करने के लिए ऑक्सीकरण अर्द्ध -अभिक्रिया की गुना 4 से करते है।

\[\ce{4H2O2(aq) + 8OH-(aq) -> 4O2(g) + 8H2O(l) + 8e-}\]

\[\ce{Cl2O7(g) + 3H2O(l) + 8e- -> 2ClO^-_2(aq) + 6OH-(aq)}\]

पद 6. उपर्युक्त दोनों अर्द्ध-अभिक्रियाओं को जोड़ने पर - 

\[\ce{Cl2O7(g) + 4H2O2(aq) + 2OH-(aq) -> 2ClO^-_2(aq) + 4O2(g) + 5H2O(l)}\]

अंतिम सत्यापन यह दर्शाता है की समीकरण में दोनों ओर के परमाणुओं की संख्या तथा आवेश की दॄष्टि से समीकरण संतुलित है।

ऑक्सीकरण संख्या विधि से समीकरण संतुलित करना-

पद 1. अभिक्रिया का ढाँचा इस प्रकार है-

\[\ce{Cl2O7(g) + H2O2(aq) -> ClO^-_2(aq) + O2(g) + H+(aq)}\]

पद 2. अभिक्रिया में Cl तथा O की ऑक्सीकरण संख्या लिखते है-

\[\ce{\overset{+7}{Cl2}O6(g) + H2\overset{-1}{O2}(aq) -> \overset{+3}{Cl}O^-_2(aq) +\overset{0}{O2}(g) + H+(aq)}\]

स्पष्ट है की H₂O₂अपचायक तथा Cl₂O₇ ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करते है।

पद 3. ऑक्सीकरण संख्या में होने वाली कमी तथा वृद्धि की गणना करते है तथा इन्हे एकसमान बनाते है- 

\[\ce{Cl2O7(g) + 4H2O2(aq) -> 2ClO^-_2(aq) + 4O2(g)}\]

पद 4. चूँकि अभिक्रिया क्षारीय माध्यम में संपन्न होती है तथा दोनों ओर के आयनों का आवेश एकसमान नहीं है; अतः हम दो OH^- आयन बाईं और जोड़ देते है-

\[\ce{Cl2O7(g) + 4H2O2(aq) + 2OH-(aq) -> 2ClO^-_2(aq) + 4O2(g)}\]

H परमाणुओं के संतुलन के लिए दाईं ओर पॉंच जल-अणु जोड़ते है।

\[\ce{Cl2O7(g) + 4H2O2(aq) + 2OH-(aq) -> 2ClO^-_2(aq) + 4O2(g) + 5H2O(l)}\]

यह संतुलित समीकरण है।