जब प्राकृतिक गैस (मीथेन) हवा में ऑक्सीजन के साथ जलती है, तो क्या उत्पाद बनते हैं ?

Question

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The correct answer is B: कार्बन डाइऑक्साइड और जल वाष्प. जब मीथेन ($CH_{4}$) पर्याप्त ऑक्सीजन ($O_{2}$) की उपस्थिति में पूर्ण दहन (complete combustion) से गुजरती है, तो यह ऊर्जा मुक्त करती है और प्राथमिक दहन उत्पादों के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड ($CO_{2}$) तथा जल वाष्प ($H_{2}O$) का उत्पादन करती है।

Step-by-Step Solution & Concepts:
जब मीथेन ($CH_{4}$) पर्याप्त ऑक्सीजन ($O_{2}$) की उपस्थिति में पूर्ण दहन (complete combustion) से गुजरती है, तो यह ऊर्जा मुक्त करती है और प्राथमिक दहन उत्पादों के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड ($CO_{2}$) तथा जल वाष्प ($H_{2}O$) का उत्पादन करती है।

Working Principle: दहन एक तीव्र उष्माक्षेपी (exothermic) रेडॉक्स अभिक्रिया है। मीथेन में कार्बन परमाणु $-4$ की ऑक्सीकरण अवस्था से $CO_{2}$ में $+4$ तक ऑक्सीकृत हो जाता है, जबकि हाइड्रोजन परमाणु $H_{2}O$ में $+1$ तक ऑक्सीकृत हो जाते हैं। साथ ही, $O_{2}$ में ऑक्सीजन परमाणु $0$ से $-2$ तक अपचयित (reduce) हो जाते हैं। यह ऊर्जा उत्सर्जन प्राकृतिक गैस का ईंधन के रूप में उपयोग करने का आधार है।

Key Formulas: $CH_{4} + 2O_{2} ightarrow CO_{2} + 2H_{2}O + 	ext{Heat}$ — मीथेन के पूर्ण दहन के लिए संतुलित समीकरण

Key Points: मीथेन एक हाइड्रोकार्बन है, जो पूर्ण दहन पर हमेशा कार्बन डाइऑक्साइड और पानी का उत्पादन करता है।; अपूर्ण दहन, जो अपर्याप्त ऑक्सीजन के कारण होता है, कार्बन मोनोऑक्साइड ($CO$) या कालिख (कार्बन) उत्पन्न करेगा।; मीथेन का दहन एक अत्यधिक उष्माक्षेपी प्रक्रिया है।

Advantages: प्रति इकाई द्रव्यमान उच्च ऊर्जा प्राप्ति; कोयले के दहन की तुलना में अपेक्षाकृत अधिक स्वच्छ

Disadvantages: $CO_{2}$ का उत्पादन ग्रीनहाउस प्रभाव में योगदान देता है; यदि मीथेन का रिसाव हो, तो यह स्वयं एक शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैस है

Applications: खाना पकाने के लिए गैस चूल्हे; बिजली उत्पादन के लिए गैस-आधारित पावर प्लांट

Additional Info: पूर्ण दहन के लिए ऑक्सीजन की अधिकता की आवश्यकता होती है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि सारा कार्बन $CO_{2}$ में परिवर्तित हो जाए।. विकल्प D गलत है क्योंकि यह अपूर्ण दहन का वर्णन करता है, जो तब होता है जब ऑक्सीजन की आपूर्ति सीमित होती है।

Answer: B सही है — मीथेन का पूर्ण दहन हमेशा कार्बन डाइऑक्साइड और जल वाष्प देता है।

Exam Tip: हमेशा जांचें कि क्या प्रश्न 'अपूर्ण' बनाम 'पूर्ण' दहन का उल्लेख करता है; 'पूर्ण' हमेशा $CO_{2} + H_{2}O$ की ओर ले जाता है, जबकि 'अपूर्ण' $CO$ या $C$ की ओर ले जाता है।

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Option A: मीथेन और जल वाष्प

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Option C: कार्बन डाइऑक्साइड और ऑक्सीजन

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Option D: कार्बन मोनोऑक्साइड और पानी

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Option E: उपर्युक्त में से कोई नहीं

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