GUJCET 2015 Chemistry Question Paper with Answer and Solution in Hindi

(A) आइसोफ्थैलिक एसिड,बेंजीन-$1,3$-डाइकार्बोक्सिलिक एसिड का सामान्य नाम है।
इस संरचना में,दो कार्बोक्सिलिक एसिड समूह $(-COOH)$ बेंजीन रिंग से $1$ और $3$ स्थितियों पर जुड़े होते हैं।
इसलिए,सही $IUPAC$ नाम बेंजीन-$1,3$-डाइकार्बोक्सिलिक एसिड है।
सही विकल्प $A$ है।

(B) फिनोल एक बहुत ही कमजोर अम्ल है $(K_a \approx 10^{-10})$ और यह सोडियम कार्बोनेट $(Na_2CO_3)$ के साथ प्रतिक्रिया करके लवण नहीं बनाता है और न ही $CO_2$ गैस उत्सर्जित करता है।
इसलिए,यह कथन कि फिनोल सोडियम कार्बोनेट द्वारा उदासीन हो जाता है,गलत है।
$o$-नाइट्रोफिनोल में अंतःआणविक हाइड्रोजन बॉन्डिंग होती है,जबकि $p$-नाइट्रोफिनोल में अंतर-आणविक हाइड्रोजन बॉन्डिंग होती है,जिससे $o$-नाइट्रोफिनोल का क्वथनांक $p$-नाइट्रोफिनोल से कम हो जाता है।
फिनोल का उपयोग एस्पिरिन (एनाल्जेसिक) जैसी दवाओं के संश्लेषण में किया जाता है।
पानी के अणुओं के साथ हाइड्रोजन बॉन्ड बनाने की क्षमता के कारण फिनोल,क्लोरोबेंजीन की तुलना में पानी में अधिक घुलनशील है।

(B) मिथाइल फेनिल ईथर (एनिसोल) $-OCH_3$ समूह के $+M$ प्रभाव के कारण एक इलेक्ट्रॉन-समृद्ध सुगंधित (aromatic) यौगिक है।
एनिसोल में इलेक्ट्रोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन आसानी से होता है।
ब्रोमीनीकरण के लिए,अभिकर्मक के रूप में एसिटिक एसिड $(CH_3COOH)$ में $Br_2$ का उपयोग किया जाता है।
ध्रुवीय विलायक $CH_3COOH$,$Br-Br$ बंध को ध्रुवीकृत करता है,जिससे प्रतिक्रिया $FeBr_3$ जैसे मजबूत लुईस एसिड उत्प्रेरक की आवश्यकता के बिना आगे बढ़ती है।

(B) $Picric \ Acid$ (पिक्रिक अम्ल) का रासायनिक सूत्र $2,4,6-trinitrophenol$ है।
इसमें एक फेनोलिक $-OH$ समूह और तीन नाइट्रो $(-NO_2)$ समूह बेंजीन रिंग से जुड़े होते हैं,लेकिन इसमें कार्बोक्सिलिक अम्ल $(-COOH)$ समूह नहीं होता है।
एथेनोइक अम्ल $(CH_3COOH)$,बेंजोइक अम्ल $(C_6H_5COOH)$,और सैलिसिलिक अम्ल $(C_6H_4(OH)COOH)$ सभी में $-COOH$ समूह होता है।
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(C) कार्बोक्सिलिक एसिड की अम्लीय सामर्थ्य संयुग्मी क्षार (कार्बोक्सिलेट आयन) के स्थायित्व पर निर्भर करती है। इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह $(EWG)$ ऋण आवेश को स्थिर करके अम्लता बढ़ाते हैं,जबकि इलेक्ट्रॉन-दाता समूह $(EDG)$ अम्लता को कम करते हैं।
$A$. $Cl_3C-COOH > Cl_2CH-COOH > ClCH_2-COOH$: सही है,जैसे-जैसे $EWG$ $(Cl)$ की संख्या बढ़ती है,अम्लता बढ़ती है।
$B$. $CH_3CH_2CH(Cl)COOH > CH_3CH(Cl)CH_2COOH > CH_2(Cl)CH_2CH_2COOH$: सही है,जैसे-जैसे $EWG$ की $-COOH$ समूह से दूरी बढ़ती है,प्रेरणिक प्रभाव (inductive effect) कम हो जाता है,जिससे अम्लता घट जाती है।
$C$. $HCOOH > CH_3COOH > C_6H_5COOH$: यह क्रम गलत है। सही क्रम $HCOOH > C_6H_5COOH > CH_3COOH$ है। $C_6H_5COOH$,$CH_3COOH$ से अधिक अम्लीय है क्योंकि फेनिल समूह अनुनाद (resonance) के माध्यम से इलेक्ट्रॉन-आकर्षक प्रभाव डालता है,जबकि मिथाइल समूह इलेक्ट्रॉन-दाता ($+I$ प्रभाव) होता है।
$D$. $CH_3COOH > CH_3CH_2COOH > (CH_3)_2CHCOOH$: सही है,जैसे-जैसे अल्काइल समूहों $(EDG)$ की संख्या बढ़ती है,$+I$ प्रभाव बढ़ता है,जो कार्बोक्सिलेट आयन को अस्थिर करता है और अम्लता को कम करता है।

(D) $Maltose$ में,दो $\alpha-D-glucose$ इकाइयाँ $C_1-C_4$ ग्लाइकोसिडिक लिंकेज द्वारा जुड़ी होती हैं।
$Lactose$ में,$\beta-D-galactose$ और $\beta-D-glucose$ एक $C_1-C_4$ ग्लाइकोसिडिक लिंकेज द्वारा जुड़े होते हैं।
$Cellulose$ में,$\beta-D-glucose$ इकाइयाँ $C_1-C_4$ ग्लाइकोसिडिक लिंकेज द्वारा जुड़ी होती हैं।
$Amylopectin$ $\alpha-D-glucose$ इकाइयों का एक शाखित-श्रृंखला बहुलक है। रैखिक श्रृंखला $C_1-C_4$ ग्लाइकोसिडिक लिंकेज द्वारा बनती है,लेकिन शाखा $C_1-C_6$ ग्लाइकोसिडिक लिंकेज के कारण होती है। इसलिए,सभी इकाइयाँ $C_1-C_4$ लिंकेज द्वारा नहीं जुड़ी होती हैं।

(A) यकृत $B_2$,$B_{12}$ और $H$ (बायोटिन) सहित कई विटामिनों का एक समृद्ध स्रोत है।
हालाँकि,$B_1$ (थायमिन) मुख्य रूप से साबुत अनाज,फलियों और नट्स में पाया जाता है,और दूसरों की तुलना में यकृत में इसे महत्वपूर्ण आहार स्रोत नहीं माना जाता है।
अतः,सही विकल्प $A$ है।

(A) बहु-चरणीय अभिक्रिया में,समग्र अभिक्रिया की दर सबसे धीमे चरण द्वारा निर्धारित की जाती है,जिसे दर-निर्धारक चरण कहा जाता है।
दी गई क्रियाविधि:
$(i)$ $ClO^{-} + ClO^{-} \xrightarrow{K_{1}} ClO_{2}^{-} + Cl^{-}$ (धीमा चरण)
$(ii)$ $ClO_{2}^{-} + ClO^{-} \xrightarrow{K_{2}} ClO_{3}^{-} + Cl^{-}$ (तेज चरण)
अभिक्रिया की दर धीमे चरण $(i)$ द्वारा निर्धारित होती है।
अतः,दर नियम व्यंजक है: $\text{Rate} = K_{1}[ClO^{-}][ClO^{-}] = K_{1}[ClO^{-}]^{2}$.

(C) अभिक्रिया के लिए वेग नियम $Rate = K[X]^m[Y]^n$ द्वारा दिया जाता है।
दिया गया है कि अभिक्रिया की कुल कोटि $3$ है,इसलिए $m + n = 3$।
$X$ के सापेक्ष अभिक्रिया की कोटि $m = 2$ है।
समीकरण $2 + n = 3$ में $m = 2$ रखने पर,हमें $n = 1$ प्राप्त होता है।
अतः,वेग समीकरण $Rate = K[X]^2[Y]^1$ है।
चूंकि अभिक्रिया के वेग को $-\frac{d[X]}{dt}$ के रूप में व्यक्त किया जा सकता है,इसलिए अवकलित वेग समीकरण $-\frac{d[X]}{dt} = K[X]^2[Y]$ है।

(A) $[Ni(CO)_4]$ में,$Ni$ की ऑक्सीकरण अवस्था $0$ है। $Ni$ $(Z=28)$ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $[Ar] 3d^8 4s^2$ है। चूँकि $CO$ एक प्रबल क्षेत्र लिगेंड है,यह इलेक्ट्रॉनों के युग्मन का कारण बनता है,जिससे $3d^{10}$ विन्यास प्राप्त होता है। संकरण $sp^3$ (चतुष्फलकीय ज्यामिति) है।
$[Ni(CN)_4]^{2-}$ में,$Ni$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+2$ है। $Ni^{2+}$ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $[Ar] 3d^8$ है। $CN^-$ एक प्रबल क्षेत्र लिगेंड है,जो $3d$ कक्षकों में मौजूद दो अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों को युग्मित होने के लिए मजबूर करता है। यह एक खाली $3d$ कक्षक बनाता है,जिसका उपयोग $dsp^2$ संकरण (वर्ग समतलीय ज्यामिति) के लिए किया जाता है।
अतः,संकरण के प्रकार क्रमशः $sp^3$ और $dsp^2$ हैं।

(D) चुंबकीय प्रकृति निर्धारित करने के लिए,हम प्रत्येक संकुल में अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या की गणना करते हैं:
$1$. $[Co(NH_3)_6]^{3+}$ में,$Co^{3+}$ का विन्यास $d^6$ है। $NH_3$ एक प्रबल क्षेत्र लिगेंड है,जो युग्मन (pairing) का कारण बनता है। सभी इलेक्ट्रॉन युग्मित हैं,इसलिए यह प्रतिचुंबकीय (diamagnetic) है।
$2$. $[Ni(CO)_4]$ में,$Ni$ का विन्यास $d^8 s^2$ है। $CO$ एक प्रबल क्षेत्र लिगेंड है,जो $4s$ इलेक्ट्रॉनों को $3d$ में युग्मित करता है। सभी इलेक्ट्रॉन युग्मित हैं,इसलिए यह प्रतिचुंबकीय है।
$3$. $[Ni(CN)_4]^{2-}$ में,$Ni^{2+}$ का विन्यास $d^8$ है। $CN^-$ एक प्रबल क्षेत्र लिगेंड है,जो $3d$ कक्षकों में युग्मन करता है। सभी इलेक्ट्रॉन युग्मित हैं,इसलिए यह प्रतिचुंबकीय है।
$4$. $[NiCl_4]^{2-}$ में,$Ni^{2+}$ का विन्यास $d^8$ है। $Cl^-$ एक दुर्बल क्षेत्र लिगेंड है,इसलिए कोई युग्मन नहीं होता है। $3d$ कक्षकों में $2$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होने के कारण यह अनुचुंबकीय है।

(A) स्पेक्ट्रोकेमिकल श्रृंखला लिगेंड्स की क्रिस्टल फील्ड स्प्लिटिंग ऊर्जा $(\Delta_o)$ के बढ़ते क्रम में एक व्यवस्था है।
दिए गए लिगेंड्स के लिए क्षेत्र की शक्ति का सही बढ़ता क्रम: $SCN^{-} < F^{-} < NH_3 < en < CO$ है।
अतः,सही विकल्प $A$ है।

(C) चुंबकीय आघूर्ण की गणना $\mu = \sqrt{n(n+2)} \text{ BM}$ सूत्र का उपयोग करके की जाती है,जहाँ $n$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या है।
$1$. $V^{3+}$ $([Ar] 3d^2)$ के लिए: $n = 2$,$\mu = \sqrt{8} \approx 2.83 \text{ BM}$.
$2$. $Mn^{3+}$ $([Ar] 3d^4)$ के लिए: $n = 4$,$\mu = \sqrt{24} \approx 4.90 \text{ BM}$.
$3$. $Fe^{3+}$ $([Ar] 3d^5)$ के लिए: $n = 5$,$\mu = \sqrt{35} \approx 5.92 \text{ BM}$.
$4$. $Cu^{3+}$ $([Ar] 3d^8)$ के लिए: $n = 2$,$\mu = \sqrt{8} \approx 2.83 \text{ BM}$.
अतः,$Fe^{3+}$ में अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या अधिकतम $(n=5)$ है,इसलिए यह अधिकतम चुंबकीय आघूर्ण दर्शाता है।

(A) लैंथेनॉइड संकुचन के कारण लैंथेनॉइड श्रेणी में $Ln^{3+}$ आयन की आयनिक त्रिज्या घटने के साथ लैंथेनॉइड ऑक्साइड $(Ln_2O_3)$ की क्षारीयता कम हो जाती है।
जैसे-जैसे हम $Pr$ $(Z=59)$ से $Lu$ $(Z=71)$ की ओर बढ़ते हैं,आयनिक त्रिज्या घटती जाती है।
इसलिए,क्षारीय गुण का क्रम इस प्रकार है: $Pr_2O_3 > Sm_2O_3 > Gd_2O_3 > Lu_2O_3$।
अतः,$Pr_2O_3$ की क्षारीयता अधिकतम है।

(B) चुंबकीय आघूर्ण $(\mu)$ की गणना $\mu = \sqrt{n(n+2)} \ BM$ सूत्र का उपयोग करके की जाती है,जहाँ $n$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या है।
$1$. $Cr^{3+}$ $([Ar] 3d^3)$ के लिए: $n = 3$,$\mu = \sqrt{15} \approx 3.87 \ BM$.
$2$. $Fe^{3+}$ $([Ar] 3d^5)$ के लिए: $n = 5$,$\mu = \sqrt{35} \approx 5.92 \ BM$.
$3$. $Ti^{3+}$ $([Ar] 3d^1)$ के लिए: $n = 1$,$\mu = \sqrt{3} \approx 1.73 \ BM$.
$4$. $Co^{3+}$ $([Ar] 3d^6)$ के लिए: उच्च स्पिन में,$n = 4$,$\mu = \sqrt{24} \approx 4.90 \ BM$.
इन मानों की तुलना करने पर,$Fe^{3+}$ में अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या अधिकतम $(n=5)$ है,इसलिए इसका सैद्धांतिक चुंबकीय आघूर्ण अधिकतम है।

(D) $KMnO_4$ एक क्रिस्टलीय पदार्थ है,न कि अक्रिस्टलीय। यह गहरे बैंगनी रंग के ऑर्थोरोम्बिक क्रिस्टल बनाता है। इसलिए,यह कथन कि यह एक अक्रिस्टलीय पदार्थ है,गलत है। अन्य कथन सही हैं: यह एक एंटीसेप्टिक के रूप में कार्य करता है,एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है,और कपड़ा उद्योगों में ब्लीचिंग के लिए उपयोग किया जाता है।

(B) फैराडे के विद्युत अपघटन के दूसरे नियम के अनुसार,जब श्रृंखला में जुड़े विभिन्न इलेक्ट्रोलाइट्स के माध्यम से समान मात्रा में बिजली प्रवाहित की जाती है,तो जमा हुए पदार्थों का द्रव्यमान उनके समतुल्य द्रव्यमान के समानुपाती होता है।
$\frac{Ni \text{ का द्रव्यमान}}{Al \text{ का द्रव्यमान}} = \frac{Ni \text{ का समतुल्य द्रव्यमान}}{Al \text{ का समतुल्य द्रव्यमान}}$
$Ni$ का समतुल्य द्रव्यमान $= \frac{58.5}{2} = 29.25 \ g/eq$
$Al$ का समतुल्य द्रव्यमान $= \frac{27}{3} = 9 \ g/eq$
मान लीजिए $Ni$ का द्रव्यमान $w$ है।
$\frac{w}{18} = \frac{29.25}{9}$
$w = 18 \times \frac{29.25}{9} = 58.5 \ g$
अतः,प्राप्त निकल का वजन $58.5 \ g$ है।

(C) धातु की अपचायक क्षमता उसके मानक अपचयन विभव $(E^0)$ के मान के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
कम (अधिक ऋणात्मक) $E^0$ मान इलेक्ट्रॉन खोने की अधिक प्रवृत्ति को दर्शाते हैं,जिससे धातु एक बेहतर अपचायक बन जाती है।
दिए गए मान हैं: $E^0_A = 0.34 \ V$,$E^0_B = -0.80 \ V$,और $E^0_C = -0.46 \ V$।
इन मानों की तुलना करने पर: $-0.80 \ V < -0.46 \ V < 0.34 \ V$।
अतः,अपचायक क्षमता का सही क्रम $B > C > A$ है।

(B) $NaCl$ के सांद्र जलीय विलयन (ब्राइन) के विद्युत अपघटन के दौरान निम्नलिखित अभिक्रियाएँ होती हैं:
कैथोड पर: $2H_2O(l) + 2e^- \rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)$
एनोड पर: $2Cl^-(aq) \rightarrow Cl_2(g) + 2e^-$
कुल अभिक्रिया: $2NaCl(aq) + 2H_2O(l) \rightarrow 2NaOH(aq) + Cl_2(g) + H_2(g)$
चूंकि $NaOH$ एक प्रबल क्षार है,इसलिए प्राप्त विलयन क्षारीय प्रकृति का होता है।
अतः,यह लाल लिटमस को नीला कर देता है।

(B) एथिल क्लोराइड के डिहाइड्रोहैलोजिनेशन के लिए रासायनिक अभिक्रिया:
$CH_3CH_2Cl + KOH \xrightarrow{\text{Ethanol}, \Delta} CH_2=CH_2 + KCl + H_2O$
$CH_3CH_2Cl$ का मोलर द्रव्यमान $= (2 \times 12) + (5 \times 1) + 35.5 = 64.5 \ g \ mol^{-1}$.
मुख्य उत्पाद,एथीन $(CH_2=CH_2)$ का मोलर द्रव्यमान $= (2 \times 12) + (4 \times 1) = 28 \ g \ mol^{-1}$.
स्टोइकोमेट्री के अनुसार,$64.5 \ g$ $CH_3CH_2Cl$ से $28 \ g$ एथीन प्राप्त होता है।
अतः,$6.45 \ g$ $CH_3CH_2Cl$ से सैद्धांतिक रूप से प्राप्त वजन:
$\text{द्रव्यमान} = \frac{6.45 \ g}{64.5 \ g \ mol^{-1}} \times 28 \ g \ mol^{-1} = 2.8 \ g$ एथीन।
चूंकि केवल $50\%$ अभिकर्मक का उपयोग किया जाता है,इसलिए प्राप्त उत्पाद का वास्तविक वजन:
$2.8 \ g \times 0.5 = 1.4 \ g$.

(B) दी गई अभिक्रिया $CH_3CH_2Cl + NaI \xrightarrow{\text{acetone}} CH_3CH_2I + NaCl$ है।
यह एक हैलोजन विनिमय अभिक्रिया है जिसमें एल्किल क्लोराइड एसीटोन की उपस्थिति में सोडियम आयोडाइड के साथ अभिक्रिया करके एल्किल आयोडाइड बनाता है।
इस विशिष्ट अभिक्रिया को $Finkelstein$ अभिक्रिया के रूप में जाना जाता है।

(D) एलाइलिक हैलाइड वह यौगिक है जिसमें हैलोजन परमाणु कार्बन-कार्बन द्वि-आबंध $(C=C)$ के निकटवर्ती $sp^3$ संकरित कार्बन परमाणु से जुड़ा होता है।
$A$. बेंजाइल क्लोराइड $(C_6H_5CH_2Cl)$ एक बेंजाइलिक हैलाइड है।
$B$. $1-$ब्रोमोएथिलबेंजीन $(C_6H_5CH(Br)CH_3)$ एक बेंजाइलिक हैलाइड है।
$C$. ब्रोमोबेंजीन $(C_6H_5Br)$ एक एराइल हैलाइड है।
$D$. $3-$क्लोरोसाइक्लोहेक्स$-1-$ईन में क्लोरीन परमाणु उस कार्बन से जुड़ा है जो $C=C$ द्वि-आबंध के बगल में है,इसलिए यह एक एलाइलिक हैलाइड है।