रासायनिक अभिक्रिया व समीकरणे स्वाध्याय इयत्ता दहावी

रासायनिक अभिक्रिया व समीकरणे स्वाध्याय इयत्ता दहावी विज्ञान आणि तंत्रज्ञान

1. दिलेल्या विधानांतील रिकाम्या जागी कंसातील योग्य पर्याय निवडून विधाने सकारण स्पष्ट करा.

(ऑक्सीडीकरण, विघटन, विस्थापन, विद्युत अपघटन, क्षरण, जस्त, तांबे, दुहेरी विस्थापन)

अ. लोखंडाचे पत्रे गंजू नयेत म्हणून त्यांच्यावर …………… धातूचा थर दिला जातो.

उत्तर :

लोखंडाचे पत्रे गंजू नयेत म्हणून त्यांच्यावर जस्त धातूचा थर दिला जातो.

स्पष्टीकरण : जस्त (Zn) हा धातू लेखंडापेक्षा जास्त क्रियाशील आहे. जेव्हा लोखंडाच्या पत्र्यावर जस्ताचा थर दिला जातो, तेव्हा लोखंडाला गंज चढण्याऐवजी जस्ताच्या थराने क्षरण होते. अशारीतीने जस्त लोखंडाचे गंजण्यापासून संरक्षण करते.

आ. फेरस सल्फेटचे फेरिक सल्पेटमध्ये रूपांतर ही एक ………………… अभिक्रिया आहे.

उत्तर :

फेरस सल्फेटचे फेरिक सल्पेटमध्ये रूपांतर ही एक ऑक्सिडीकरण अभिक्रिया आहे.

स्पष्टीकरण : जेव्हा फेरस आयनपासून आयन बनतो तेव्हा धनप्रभार 1 एककाने वाढतो. या प्रक्रियेत फेरस आयन एक इलेक्ट्रॉन गमावतो व फेरिक आयन तयार होतो. म्हणजेच, ही ऑक्सिडीकरण अभिक्रिया आहे.

इ. आम्लयुक्त पाण्यातून विद्युतप्रवाह जाऊ दिल्यास पाण्याचे ………….. होते.

उत्तर :

आम्लयुक्त पाण्यातून विद्युतप्रवाह जाऊ दिल्यास पाण्याचे विद्युत अपघटन होते.

स्पष्टीकरण : आम्लयुक्त पाण्यातून विद्युतप्रवाह जाऊ दिल्यास पाण्याचे हायड्रोजन वायू व ऑक्सिजन वायू यांत अपघटन होते. हे पाण्याचे अपघटन विद्युत ऊर्जेच्या साहाय्याने होते, म्हणून त्यास विद्युत अपघटन असे म्हणतात.

ई. BaCl₂ च्या जलीय द्रावणात ZnSO₄ जलीय द्रावण मिसळणे हे …………….. अभिक्रियेचे उदाहरण आहे.

उत्तर :

BaCl₂ च्या जलीय द्रावणात ZnSO₄ जलीय द्रावण मिसळणे हे दुहेरी विस्थापन अभिक्रियेचे उदाहरण आहे.

स्पष्टीकरण : जेव्हा ZnSO₄ चे जलीय द्रावण BaCl₂ च्या जलीय द्रावणात मिसळले जाते, तेव्हा ZnCl₂ आणि BaSO₄ चा पांढरा अवक्षेप तयार होतो.

ZnSO₄ (aq) + BaCl₂ (aq) → BaSO₄ + ZnCl₂ (aq)

या अभिक्रियेत अभिकारकातील बेरिअम आणि सल्फेट आयनांच्या अदलाबदलीने BaSO₄ तयार होते. म्हणजेच, ही अभिक्रिया दुहेरी विस्थापनाचे उदाहरण आहे.

2. पुढील प्रश्नांची उत्तरे लिहा.

अ. दिलेल्या अभिक्रियेत जेव्हा एकाच वेळी ऑक्सिडीकरण व क्षपण अभिक्रिया घडून येतात तेव्हा त्या अभिक्रियेला काय म्हणतात ? एका उदाहरणाच्या साहाय्याने स्पष्ट करा.

उत्तर :

i) ज्या अभिक्रियेत ऑक्सिडीकरण व क्षपण या अभिक्रिया एकाच वेळी घडून येतात तिला रेडाॅक्स अभिक्रिया म्हणतात.

ii) उदाहरण :

CuO + H₂ → Cu + H₂O

iii) या अभिक्रियेत CuO ऑक्सिजन गमावतो व Cu तयार होते. म्हणजेच, CuO चे क्षपण होते. H₂ च्या रेणूचा ऑक्सिजनशी संयोग होतो व H₂O तयार होते. म्हणजेच, H₂ चे ऑक्सिडीकरण होते.

iv) ऑक्सिडीकरण व क्षपण या अभिक्रिया नेहमी एकाच वेळी घडून येतात.

आ. हायड्रोजन पेराॅक्साइडचे अपघटन ह्या रासायनिक अभिक्रियेचा दर कसा वाढविता येतो ?

उत्तर :

i) हायड्रोजन पेरॉक्साइडचे विघटन होऊन पाणी व ऑक्सिजन तयार होण्याची अभिक्रिया कक्ष तापमानाला अतिशय मंद गतीने होते.

ii) मात्र, मॅगनीज डायऑक्साइडच्या (MnO₂) उपस्थितीत हायड्रोजन पेरॉक्साइडचे विघटन जलद गतीने होते. मॅगनीज डायऑक्साइड येथे उत्प्रेरक म्हणून काम करते.

iii) अशाप्रकारे, मॅगनीज डायऑक्साइड (MnO₂) पावडर टाकून रासायनिक अभिक्रियेचा दर वाढविता येतो.

इ. ऑक्सीजन व हायड्रोजन यांचा संदर्भ घेऊन अभिक्रियांचे कोणते प्रकार पडतात ते उदाहरणसहित लिहा.

उत्तर :

अभिक्रियेचे दोन प्रकार पडतात.

i) ऑक्सिडीकरण अभिक्रिया – ज्या रासायनिक अभिक्रियेत अभिक्रियाकारकाचा ऑक्सिजनशी संयोग होतो किंवा अभिक्रियाकारकातून हायड्रोजन निघून जातो व उत्पादित मिळते अशा अभिक्रियाला ऑक्सिडीकरण अभिक्रिया म्हणतात.

उदा. C + O₂ → CO₂

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂ ↑

ii) क्षपण – ज्या रासायनिक अभिक्रियेत अभिकारकाचा हायड्रोजनशी संयोग होतो किंवा अभिक्रियाकारकातून ऑक्सिजन निघून जातो व उत्पादित मिळते. अशा अभिक्रिया क्षपण असे म्हणतात.

उदा. CuO + H₂ → Cu + H₂O

CuO चे क्षपण झाले. वनस्पती तेलाचे हायड्रोजनेशन होताना तेलाचे क्षपण होते.

ई. अभिकारक व उत्पादित म्हणजे काय ते सोदाहरण लिहा.

उत्तर :

i) रासायनिक अभिक्रियेमध्ये पदार्थामधील रासायनिक बंधांचे विभाजन होते व नवीन रासायनिक बंध तयार होतात व पदार्थाचे रूपांतर नवीन पदार्थामध्ये होते. जे पदार्थ बंध विभाजनाद्वारे रासायनिक अभिक्रियेत सहभागी होतात, त्यांना अभिक्रियाकारके किंवा अभिकारके म्हणतात.

ii) रासायनिक अभिक्रियेत नवीन बंध तयार होऊन जो पदार्थ नव्याने तयार होतो. त्याला उत्पादित म्हणतात.

iii) उदा., कोळसा (कार्बन) हवेत जाळला असता, कार्बन डायऑक्साइड वायू तयार होतो. ही रासायनिक अभिक्रिया आहे. यात कोळसा (कार्बन) व ऑक्सिजन (हवेतील) हे अभिकारक आहेत, तर कार्बन डायऑक्साइड हे उत्पादित आहे.

उ. NaOH पाण्यात मिसळणे व CaO पाण्यात मिसळणे या डॉन घटनांमधील साम्य व भेद लिहा.

उत्तर :

3. खालील संज्ञा उदाहरणांसहित स्पष्ट करा.

अ. उष्माग्राही अभिक्रिया

उत्तर :

ज्या रासायनिक अभिक्रियेमध्ये उष्णता शोषली जाते त्या अभिक्रियेला उष्माग्राही अभिक्रिया असे म्हणतात.

उदा : कॅल्शिअम कार्बोनेटला (CaCO₃) तीव्र उष्णता दिली असता त्याचे कॅल्शिअम ऑक्साइड (CaO) व कार्बन डायऑक्साइड (CO₂) मध्ये अपघटन होते.

CaCO₃ (s) + उष्णता → CaO (s) + CO₂ ↑

आ. संयोग अभिक्रिया

उत्तर :

ज्या अभिक्रियेत दोन किंवा अधिक अभिक्रियाकारकांचा रासायनिक संयोग होऊन एकच उत्पादित तयार होते, त्या अभिक्रियेस संयोग अभिक्रिया असे म्हणतात.

उदा. जेव्हा मॅग्नेशिअम (Mg) धातूची फीत हवेत जाळली जाते, तेव्हा ती हवेत जळून मॅग्नेशिअम ऑक्साइडची (MgO) पांढरी भुकटी तयार होते.

2Mg (s) + O₂ (g) → 2MgO (s)

इ. संतुलित समीकरण

उत्तर :

एखाद्या रासायनिक अभिक्रियेत भाग घेणारे अभिकारक व क्रियेनंतर निर्माण होणारे उत्पादिते बरोबर (=) ह्या चिन्हाच्या डावीकडे व उजवीकडे अनुक्रमे दर्शविलेली असतात व अभिक्रियेत भाग घेणाऱ्या अणूंची संख्या ही उत्पादितांच्या अणूंच्या संख्येइतकी असेल तर अशा समीकरणांन संतुलित रासायनिक समीकरणे म्हणतात.

उदा. Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂ ↑

अभिकारकामधील मूलद्रव्यांच्या अणूची संख्या व उत्पादितामधील मूलद्रव्यांच्या अणूची संख्या समान आहे म्हणून ही संतुलित समीकरण आहे.

ई. विस्थापन अभिक्रिया

उत्तर :

जेव्हा एका संयुगातील कमी अभिक्रियाशील असणाऱ्या मूलद्रव्याच्या आयनाची जागा दुसरे जास्त अभिक्रियाशील असणारे मूलद्रव्य स्वत: आयन बनून घेते त्या रासायनिक अभिक्रियेला विस्थापन अभिक्रिया म्हणतात.

उदाहरण : कॉपर सल्फेटच्या निळ्या द्रावणात जस्त पूड घातल्यावर तांब्यासहित झिंक सल्फेटचे रंगहीन द्रावण तयार होते. व उष्णता बाहेर पडते.

CuSO₄ (aq) + Zn (aq) → ZnSO₄ (aq) + Cu (s)

4, शास्त्रीय कारणे लिहा.

अ. चुनखडी तापवून मिळालेला वायू ताज्या चुन्याच्या निवळीतून जाऊ दिल्यास निवळी दुधाळ होते.

उत्तर :

i) चुनखडी तापवली असता, तिचे अपघटन होऊन कॅल्शिअम ऑक्साइड व कार्बन डायऑक्साइड वायू तयार होतात.

ii) हा कार्बन डायऑक्साइड वायू चुन्याच्या निवळीतून प्रवाहित केला असता. अद्रावणीय असे पांढऱ्या रंगाचे कॅल्शिअम कार्बोनेट तयार होते. यामुळे चुन्याची निवळी दुधाळ होते.

CaCO₃ + उष्णता → CaO (s) + CO₂ ↑

आ. शहाबादी फरशीचे तुकडे HCl मध्ये नाहीसे व्हावयास वेळ लागते पण फरशीचा चुरा मात्र लवकर नाहीसा होतो.

उत्तर :

i) अभिक्रियेचा दर हा अभिक्रियेत भाग घेणाऱ्या अभिकारकांच्या कणांच्या आकारावर अवलंबून असतो.

ii) रासायनिक अभिक्रियेत भाग घेणाऱ्या अभिकारकांच्या कणांचा आकार जेवढा लहान असेल तेवढा अभिक्रियेचा दर जास्त असतो.

iii) शहाबादी फरशीच्या तुकड्यांचा आकार हा त्या फरशीच्या चुऱ्याच्या आकारापेक्षा मोठा असतो.

iv) शहाबादी फरशीच्या तुकड्यांवर HCl टाकले असता CO₂ चे बुडबुडे हळूहळू तयार होतात. त्या ऐवजी, शहाबादी फरशीच्या भुकटीवर HCl टाकले असता CO₂ चे बुडबुडे जलद गतीने तयार होतात.

v) म्हणून शहाबादी फरशीचे तुकडे HCl मध्ये नाहीसे व्हावयास वेळ लागतो. पण फरशीचा चुरा मात्र लवकर नाहीसा होतो.

इ. प्रयोगशाळेत संहत सल्फ्यूरिक आम्लापासून विरल आम्ल तयार करताना पाण्यामध्ये संहत सल्फ्युरिक आम्ल संथ धारेने सोडून द्रावण काचकांडीने हलवीत राहतात.

उत्तर :

i) संहत सल्फ्युरिक आम्ल पाण्याने विरल बनवण्याच्या प्रक्रियेत खूप मोठ्या प्रमाणात उष्णतेचे उत्सर्जन होते. ही प्रक्रिया अतिउष्मादायी आहे.

ii) पाणी जर संहत सल्फ्युरिक आम्लात टाकले, तर निर्माण होणाऱ्या अतिउष्म्याने पाण्याचे लगेच बाष्पीभवन होते. ही प्रक्रिया घडताना तयार झालेल्या मिश्रणाचा बाहेर जोरात हबका उडून अपघात होऊ शकतो.

iii) हे टाळण्यासाठी काचेच्या भांड्यात योग्य प्रमाणात पाणी घेऊन संहत सल्फ्युरिक आम्ल त्यात थोड्या थोड्या प्रमाणात मिसळत राहिले व मिश्रण सतत काचकांडीने हलवीत राहिले, तर ही प्रक्रिया अतिउष्मादायी होत नाही, जेणेकरून एका वेळी थोड्याच प्रमाणात उष्णता बाहेर पडते. म्हणून, प्रयोगशाळेत संहत सल्फ्युरिक आम्लापासून विरल आम्ल तयार करताना पाण्यामध्ये संहत सल्फ्युरिक आम्ल संथ धारेने सोडून द्रावण काचकांडीने हलवीत राहतात.

ई. खाद्यतेल दीर्घकाळ साठविण्यासाठी हवाबंद डबा वापरणे योग्य ठरते.

उत्तर :

i) खाद्यातेल दीर्घ काळासाठी तसेच ठेवले, तर त्याचे हवेतील ऑक्सिजनमुळे ओकसिडीकरण होते.

ii) त्यामुळे, तेलाला खवट वास येतो व त्याची चव बदलते. अशा तेलात अन्न शिजवले असता त्या अन्नाचीही चव बदलते.

iii) हवाबंद डब्यात तेल साठवल्याने तेलाची ऑक्सिडीकरण क्रिया मंदावते.

म्हणून, खाद्यतेल दीर्घकाळ साठवण्यासाठी हवाबंद डबा वापरणे योग्य ठरते.

5. पुढील चित्राचे निरीक्षण करा, रासायनिक अभिक्रिया स्पष्टीकरणासह मांडा.

उत्तर :

i) दिलेल्या चित्रात लोखंड गंजताना (लोखंडाचे क्षरण होताना) होणारी विद्युत रासायनिक अभिक्रिया दाखवली आहे.

ii) लोखंडाच्या पृष्ठभागावरील वेगवेगळे भाग धनाग्र व ऋणाग्र बनतात.

iii) धनाग्र भागात, Fe चे ऑक्सिडीकरण होऊन Fe2+ तयार होते.

Fe(s) Fe²⁺(aq) + 2e^–

iv) धनाग्र भागातून निघालेला इलेक्ट्रॉन धातूच्या पृष्ठभागावरून वाहत जाऊन ऋणाग्र भागात जातो व तेथे O₂ चे क्षपण होते. ऋणाग्र भागात O₂ चे क्षपण होऊन पाणी तयार होते.

O₂ (g) + 4H⁺ (aq) + 4e^– → 2H₂O (l)

v) जेव्हा Fe²⁺ आयन धनाग्र भागातून स्थलांतरित होतात तेव्हा त्यांची पाण्याशी अभिक्रिया होते व त्यांचे पुढे ऑक्सिडीकरण होऊन Fe³⁺ आयन तयार होतात.

vi) आयनापासून अविद्राव्य सजल ऑक्साइड () तयार होते. ते तांबूस रंगाचे असते. त्याचा थर पृष्ठभागावर जमा होतो त्यालाच गंज म्हणतात.

2Fe³⁺ (aq) + 4H₂O (l) → Fe₂O₃^– H₂O (s) + 6H⁺ (aq)

6. खालील रासायनिक अभिक्रियेमधील कोणत्या अभिकारकाचे ऑक्सिडीकरण आणि क्षपण होते ते ओळखा.

अ. Fe + S → FeS

उत्तर :

Fe चे ऑक्सिडीकरण होते आणि S चे क्षपण होते.

आ. 2Ag₂O → 4 Ag + O₂ ↑

उत्तर :

Ag₂O चे क्षपण होते.

इ. 2Mg + O₂ → 2MgO

उत्तर :

Mg चे ऑक्सिडीकरण होते व O₂ चे क्षपण होते.

ई. NiO + H₂ → Ni + H₂O

उत्तर :

NiO चे क्षपण होते आणि हायड्रोजनचे (H₂) ऑक्सिडीकरण होते.

7. पुढील रासायनिक समीकरणे पायरीपायरीने संतुलित करा.

अ. H₂S₂O₇(l) + H₂O (l) → H₂SO₄ (l)

उत्तर :

पायरी 1 : दिलेले रासायनिक समीकरण लिहा.

H₂S₂O₇(l) + H₂O (l) → H₂SO₄ (l)

पायरी 2 : समीकरणाच्या दोन बाजूंच्या विविध मूलद्रव्यांच्या अणुसंख्येची तुलना करा.

पायरी 3 : हायड्रोजन, सल्फर व ऑक्सीजनचे अणु समान करण्याकरिता, 2 हा सहगुणक उत्पादित H₂SO₄ साठी लावू.

आता, अर्धवट संतुलित असलेले समीकरण पुढीलप्रमाणे होईल.

H₂S₂O₇ + H₂O → 2 H₂SO₄

समीकरण संतुलित झाले की नाही याची पडताळणी करा. अभिक्रियाकारकांतील मूलद्रव्यांच्या अणूंची संख्या ही उत्पादितांमधील त्या त्या मूलद्रव्यांच्या अणूंच्या संख्येइतकी आहे.

पायरी 4 : अंतिम संतुलित समीकरण पुढीलप्रमाणे.

H₂S₂O₇(l) + H₂O (l) → 2 H₂SO₄ (l)

आ. SO₂ (g) + H₂S (aq) → S (s) + H₂O (l)

उत्तर :

पायरी 1 : दिलेले रासायनिक समीकरण लिहा.

SO₂ (g) + H₂S (aq) → S (s) + H₂O (l)

पायरी 2 : समीकरणांच्या दोन बाजूंच्या विविध मूलद्रव्यांच्या अणुसंख्येची तुलना करा.

पायरी 3 : सल्फरचे अणू समान करण्याकरिता, 2 हा सहगुणक उत्पादितांमधील S करिता लावू.

आता, अर्धवट संतुलित असलेले समीकरण पुढीलप्रमाणे होईल.

SO₂ + H₂S → 2 S + H₂O

पायरी 4 : ऑक्सिजनचे अणू समान करताना, 2 हा सहगुणक उत्पादितात H₂O करिता लावू.

आता, अर्धवट संतुलित असलेले समीकरण पुढीलप्रमाणे होईल.

SO₂ + H₂S → 2 S + 2H₂O

पायरी 5 : हायड्रोजनचे अणू समान करताना, 2 हा सहगुणक अभिक्रियाकारकांत H₂S करिता लावू.

आता, अर्धवट संतुलित असलेले समीकरण पुढीलप्रमाणे होईल.

SO₂ + 2H₂S → 2 S + 2H₂O

आता, घटक अणूंची डाव्या व उजव्या बाजूची संख्या मोजली असता, सल्फरची संख्या उत्पादितात कमी येते. ती संख्या सारखी केल्यास संतुलित समीकरण पुढील प्रमाणे.

SO₂ (g) + 2H₂S (aq) → 3S (s) + 2H₂O (l)

इ. Ag (s) + HCl (aq) → AgCl ↓ + H₂ ↑

उत्तर :

पायरी 1 : दिलेले रासायनिक समीकरण लिहा.

Ag (s) + HCl (aq) → AgCl ↓ + H₂ ↑

पायरी 2 : समीकरणाच्या दोन बाजूंच्या विविध मूलद्रव्यांच्या अणुसंख्येची तुलना करा.

पायरी 3 : हायड्रोजनचा अणु समान करताना 2 हा सहगुणक अभिक्रियाकारकांमधील HCl करिता लावू.

आता, अर्धवट संतुलित असलेले समीकरण पुढीलप्रमाणे होईल.

Ag + 2HCl → AgCl + H₂

पायरी 4 : क्लोरीनचे अणू समान करताना, 2 हा सहगुणक उत्पादितांमधील AgCl करिता लावू.

आता, अर्धवट संतुलित असलेले समीकरण पुढीलप्रमाणे होईल.

Ag + 2HCl → 2AgCl ↓ + H₂

समीकरणातील घटक अणूंची संख्या डाव्या व उजव्याबाजूला मोजली असता, सिल्व्हरची संख्या अभिक्रियाकारकांमध्ये कमी येते, ती संख्या सारखी केल्यास संतुलित समीकरण पुढीलप्रमाणे होईल.

2Ag (s) + 2HCl (l) →2AgCl ↓ + H₂

ई. NaOH (aq) + H₂SO₄ (aq) → Na₂SO₄ (aq) + H₂O (l)

उत्तर :

पायरी 1 : दिलेले रासायनिक समीकरण लिहा.

NaOH (aq) + H₂SO₄ (aq) → Na₂SO₄ (aq) + H₂O (l)

पायरी 2 : समीकरणाच्या दोन बाजूंच्या विविध मूलद्रव्यांच्या अणुसंख्येची तुलना करा.

पायरी 3 : सोडिअमचे अणु समान करताना 2 हा सहगुणक अभिक्रियाकारकांमधील NaOH करिता लावू.

आता, अर्धवट संतुलित असलेले समीकरण पुढीलप्रमाणे होईल.

H₂SO₄+ H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O

पायरी 4 : हायड्रोजनचे अणु समान करताना, 2 हा सहगुणक उत्पादितांमधील H₂O करिता लावू.

आता, अर्धवट संतुलित असलेले समीकरण पुढीलप्रमाणे होईल.

H₂SO₄+ H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O

समीकरणाच्या दोन्ही बाजूंच्या मूलद्रव्यांमधील अणूंची संख्या मोजा. दोन्ही बाजूंना अणूंची संख्या समान आहे.

पायरी 5 : अंतिम संतुलित समीकरण पुढीलप्रमाणे.

2NaOH (aq) + H₂SO₄ (aq) → Na₂SO₄ (aq) + 2H₂O (l)

8. खालील रासायनिक अभिक्रिया उष्माग्राही आहेत का उष्मादायी आहेत ते ओळखा.

अ. HCl + NaOH → NaCl + H₂O + उष्णता

उत्तर :

उष्मादायी अभिक्रिया

आ. 2KClO₃ (s) Δ→ 2KCl (s) + 3O₂ ↑

उत्तर :

उष्माग्राही अभिक्रिया

इ. CaO + H₂O → Ca(OH)₂ + उष्णता

उत्तर :

उष्मादायी अभिक्रिया

ई. CaCO₃ (s) Δ→ CaO (s) + CO₂ ↑

उत्तर :

उष्माग्राही अभिक्रिया

9. पुढील तक्ता जुळवा.

उत्तर :