तांबे के विद्युत अपघटनी शोधन (electrolytic refining) में कैथोड के रूप में मुख्य रूप से किस तत्व का उपयोग किया

Question

तांबे के विद्युत अपघटनी शोधन (electrolytic refining) में कैथोड के रूप में मुख्य रूप से किस तत्व का उपयोग किया जाता है?

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The correct answer is B: शुद्ध तांबा. तांबे के विद्युत अपघटनी शोधन में, शुद्ध तांबे की एक पतली पट्टी का उपयोग कैथोड के रूप में किया जाता है, जबकि अशुद्ध तांबे का एक मोटा ब्लॉक एनोड के रूप में कार्य करता है। जब विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है, तो कॉपर सल्फेट के घोल से शुद्ध तांबा कैथोड पर जमा हो जाता है।

Step-by-Step Solution & Concepts:
तांबे के विद्युत अपघटनी शोधन में, शुद्ध तांबे की एक पतली पट्टी का उपयोग कैथोड के रूप में किया जाता है, जबकि अशुद्ध तांबे का एक मोटा ब्लॉक एनोड के रूप में कार्य करता है। जब विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है, तो कॉपर सल्फेट के घोल से शुद्ध तांबा कैथोड पर जमा हो जाता है।

Working Principle: विद्युत अपघटन के दौरान, अशुद्ध एनोड से तांबे के परमाणु इलेक्ट्रॉन खोकर $Cu^{2+}$ आयन बनाते हैं जो इलेक्ट्रोलाइट घोल में प्रवेश करते हैं। साथ ही, घोल से $Cu^{2+}$ आयन कैथोड पर इलेक्ट्रॉन प्राप्त करके शुद्ध धात्विक तांबा बनाते हैं। इस प्रक्रिया को अभिक्रियाओं द्वारा दर्शाया गया है: एनोड: $Cu(s) \rightarrow Cu^{2+}(aq) + 2e^-$; कैथोड: $Cu^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Cu(s)$।

Key Formulas: $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu(s)$ — कैथोड पर अपचयन; $Cu(s) \rightarrow Cu^{2+} + 2e^-$ — एनोड पर ऑक्सीकरण

Key Points: उपयोग किया जाने वाला इलेक्ट्रोलाइट अम्लीकृत कॉपर सल्फेट ($CuSO_4$ घोल) है।; चांदी और सोने जैसी अशुद्ध धातुएं एनोड के नीचे 'एनोड मड' के रूप में जमा हो जाती हैं।; इस प्रक्रिया के माध्यम से प्राप्त तांबे की शुद्धता आमतौर पर $99.99\%$ होती है।

Advantages: विद्युत अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त अत्यधिक शुद्ध तांबा तैयार होता है।; एनोड मड से सोने और चांदी जैसी कीमती धातुओं को पुनः प्राप्त करने की अनुमति देता है।

Disadvantages: महत्वपूर्ण विद्युत ऊर्जा खपत की आवश्यकता होती है।; यह प्रक्रिया अपेक्षाकृत धीमी है और इसके लिए बड़े औद्योगिक सेटअप की आवश्यकता होती है।

Applications: बिजली के तारों और केबलों का निर्माण।; सजावटी और सुरक्षात्मक कोटिंग्स के लिए इलेक्ट्रोप्लेटिंग उद्योग।

Additional Info: इलेक्ट्रोलाइट आमतौर पर तनु सल्फ्यूरिक एसिड के साथ मिश्रित कॉपर सल्फेट का घोल होता है।. विकल्प A एनोड है, जबकि जस्ता और लोहा ऐसी अशुद्धियाँ हैं जो अक्सर ब्लिस्टर कॉपर अयस्क में पाई जाती हैं।

Answer: B सही है — विद्युत अपघटन के दौरान परिष्कृत धातु को इकट्ठा करने के लिए शुद्ध तांबे की एक पतली पट्टी का उपयोग कैथोड के रूप में किया जाता है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि किसी भी विद्युत अपघटनी सेल में, कैथोड अपचयन का स्थल होता है, और एनोड ऑक्सीकरण का स्थल होता है। यह नियम रसायन विज्ञान में सर्वत्र लागू होता है।

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Option A: अशुद्ध तांबा

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Option C: जस्ता

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Option D: लोहा

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