GUJCET 2023 Chemistry Question Paper with Answer and Solution in Gujarati

(C) ઇથેનોલ અને સોડિયમ ધાતુ વચ્ચેની રાસાયણિક પ્રક્રિયા:
$2C_2H_5OH + 2Na \rightarrow 2C_2H_5ONa + H_2$
સ્ટોઇકિયોમેટ્રી મુજબ,$2 \ mol$ ઇથેનોલ $1 \ mol$ $H_2$ વાયુ ઉત્પન્ન કરે છે.
$S.T.P.$ પર,$1 \ mol$ વાયુ $22400 \ mL$ કદ રોકે છે.
તેથી,$22400 \ mL$ $H_2$ એ $2 \times 46 \ g$ ઇથેનોલ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે.
$280 \ mL$ $H_2$ માટે જરૂરી ઇથેનોલ:
$\frac{2 \times 46 \times 280}{22400} \ g$
$= \frac{92 \times 280}{22400} \ g$
$= \frac{92}{80} \ g = 1.15 \ g$.
આમ,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(B) મંદ આલ્કલાઇન અથવા તટસ્થ માધ્યમમાં,પરમેંગેનેટ આયન $(MnO_4^-)$ ઓક્સિડેશનકર્તા તરીકે વર્તે છે અને આયોડાઇડ આયન $(I^-)$ નું આયોડેટ આયન $(IO_3^-)$ માં ઓક્સિડેશન કરે છે.
આ પ્રક્રિયા માટેનું સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ નીચે મુજબ છે:
$2MnO_4^- + I^- + H_2O \rightarrow 2MnO_2 + IO_3^- + 2OH^-$
તેથી,મળતી નીપજ $IO_3^-$ છે.

(D) $573 \ K$ તાપમાને $Cu$ સાથે આલ્કોહોલની પ્રક્રિયા એ હાઇડ્રોજન દૂર કરવાની (dehydrogenation) પ્રક્રિયા છે,નિર્જલીકરણ નથી.
$1$. પ્રાથમિક આલ્કોહોલ $(RCH_2OH)$ આલ્ડિહાઇડ બનાવે છે.
$2$. દ્વિતીયક આલ્કોહોલ $(R_2CHOH)$ કીટોન બનાવે છે.
$3$. તૃતીયક આલ્કોહોલ $(R_3COH)$ માં $\alpha$-હાઇડ્રોજનનો અભાવ હોવાથી તે નિર્જલીકરણ પામીને આલ્કીન બનાવે છે.
પ્રશ્ન મુજબ,$573 \ K$ તાપમાને $Cu$ સાથે તૃતીયક આલ્કોહોલ નિર્જલીકરણ પ્રક્રિયા આપે છે. તેથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(A) $CH_3ONa$ (સોડિયમ મેથોક્સાઇડ) જેવા પ્રબળ બેઇઝ/ન્યુક્લિયોફાઇલ અને $(CH_3)_3CBr$ (tert-બ્યુટાઇલ બ્રોમાઇડ) જેવા તૃતીયક આલ્કાઇલ હેલાઇડ વચ્ચેની પ્રક્રિયા મુખ્યત્વે $E2$ વિલોપન પ્રક્રિયા દ્વારા થાય છે.
સબસ્ટ્રેટમાં અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) હોવાને કારણે,ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન $(S_N2)$ પ્રક્રિયા અવરોધાય છે.
તેથી,મુખ્ય નીપજ તરીકે આલ્કીન,એટલે કે $2$-મિથાઇલપ્રોપીન (આઇસોબ્યુટાઇલિન) મળે છે.
આમ,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(D) કેનિઝારો પ્રક્રિયા એવા આલ્ડિહાઈડ દ્વારા આપવામાં આવે છે જેની પાસે $\alpha$-હાઈડ્રોજન પરમાણુ હોતો નથી.
$HCHO$ (ફોર્માલ્ડિહાઈડ) પાસે કોઈ $\alpha$-હાઈડ્રોજન નથી.
બેન્ઝાલ્ડિહાઈડ $(C_6H_5CHO)$ પાસે કોઈ $\alpha$-હાઈડ્રોજન નથી.
$1$-મિથાઈલસાયક્લોહેક્ઝેનકાર્બાલ્ડિહાઈડ પાસે કાર્બોનિલ કાર્બન પર કોઈ $\alpha$-હાઈડ્રોજન નથી.
$CH_3CHO$ (એસીટાલ્ડિહાઈડ) પાસે ત્રણ $\alpha$-હાઈડ્રોજન પરમાણુઓ છે,તેથી તે કેનિઝારો પ્રક્રિયાને બદલે આલ્ડૉલ સંઘનન પ્રક્રિયા આપે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(B) બેન્ઝોઈક એસિડના વ્યુત્પન્નોની એસિડિકતા બેન્ઝીન રિંગ સાથે જોડાયેલા વિસ્થાપકોની ઇલેક્ટ્રોનિક અસરો પર આધાર રાખે છે.
$1$. $(I)$ માં $-NO_2$ સમૂહ એક પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક સમૂહ ($-I$ અને $-M$ અસર) છે,જે કાર્બોક્સિલેટ આયનને સ્થિર કરે છે,જેથી એસિડિકતા વધે છે.
$2$. $(II)$ માં $-OCH_3$ સમૂહ એક ઇલેક્ટ્રોન-દાતા સમૂહ ($+M$ અસર) છે,જે કાર્બોક્સિલેટ આયનને અસ્થિર કરે છે,જેથી એસિડિકતા ઘટે છે.
$3$. બેન્ઝોઈક એસિડ $(III)$ એ સંદર્ભ બિંદુ છે.
તેથી,એસિડિકતાનો ક્રમ $4$-નાઈટ્રોબેન્ઝોઈક એસિડ $(I)$ > બેન્ઝોઈક એસિડ $(III)$ > $4$-મેથોક્સીબેન્ઝોઈક એસિડ $(II)$ છે.
સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(C) $CH_2=CH-CHO$ સંયોજન એક અસંતૃપ્ત આલ્ડિહાઈડ છે.
તેનું $IUPAC$ નામ $Prop-2-enal$ છે.
તેનું સામાન્ય નામ $Acrolein$ છે.

(B) $DNA$ માં હાજર નાઇટ્રોજનયુક્ત બેઇઝ એડેનાઇન $(A)$,ગ્વાનિન $(G)$,સાયટોસિન $(C)$ અને થાઇમિન $(T)$ છે.
યુરેસિલ $(U)$ એ $RNA$ માં થાઇમિનને બદલે જોવા મળતો નાઇટ્રોજનયુક્ત બેઇઝ છે.
તેથી,યુરેસિલ $DNA$ ના બંધારણમાં હાજર હોતો નથી.
આમ,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(D) ગ્લુકોઝ એક આલ્ડોહેક્સોઝ $(C_6H_{12}O_6)$ છે.
જ્યારે તેને $HI$ સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે,ત્યારે તેનું રિડક્શન થઈને $n-hexane$ બને છે,જે $6$ કાર્બન પરમાણુઓની સીધી શૃંખલાની હાજરી સૂચવે છે.
તે હાઇડ્રોક્સિલએમાઇન $(NH_2OH)$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ઓક્સાઇમ બનાવે છે,જે કાર્બોનિલ સમૂહની હાજરી સૂચવે છે.
જોકે,ગ્લુકોઝ તેના ચક્રીય સ્વરૂપમાં પાયરાનોઝ બંધારણ ($6$-સભ્યની રીંગ) ધરાવે છે,ફ્યુરાનોઝ બંધારણ ($5$-સભ્યની રીંગ) નહીં. ફ્રુક્ટોઝ ફ્યુરાનોઝ બંધારણ ધરાવે છે.
તેથી,ગ્લુકોઝ ફ્યુરાનોઝ બંધારણ ધરાવે છે તે વિધાન ખોટું છે.

(A) પ્રક્રિયા માટે વેગ નિયમ આ મુજબ છે: $Rate = k[A]^1[B]^2$.
જો $B$ ની સાંદ્રતા બે ગણી કરવામાં આવે,તો નવી સાંદ્રતા $[B'] = 2[B]$ થાય છે.
નવો વેગ $Rate'$ આ મુજબ હશે: $Rate' = k[A]^1[2B]^2 = 4 \times k[A]^1[B]^2$.
તેથી,પ્રક્રિયાનો વેગ $4-$ગણો વધે છે.
આમ,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(C) પ્રક્રિયાનો કુલ ક્રમ $n = \frac{1}{2} + \frac{3}{2} = 2$ છે.
$n$ ક્રમની પ્રક્રિયા માટે વેગ અચળાંકનો એકમ $(Mol \cdot L^{-1})^{1-n} \cdot Sec^{-1}$ છે.
$n = 2$ મૂકતા,આપણને $(Mol \cdot L^{-1})^{1-2} \cdot Sec^{-1} = (Mol \cdot L^{-1})^{-1} \cdot Sec^{-1} = Mol^{-1} \cdot L \cdot Sec^{-1}$ મળે છે.

(A) પ્રથમ ક્રમની પ્રક્રિયા માટે સંકલિત વેગ સમીકરણ: $\ln \frac{[R]_0}{[R]} = Kt$.
આને $\log_{10}$ માં ફેરવતા: $\log \frac{[R]_0}{[R]} = \frac{Kt}{2.303}$.
આ સમીકરણને $y = mx + c$ સાથે સરખાવતા,જ્યાં $y = \log \frac{[R]_0}{[R]}$ અને $x = t$,ઢાળ $m = \frac{K}{2.303}$ મળે છે.
તેથી,$\log \frac{[R]_0}{[R]}$ વિરુદ્ધ $t$ નો આલેખ $\frac{K}{2.303}$ જેટલો ઢાળ આપે છે.

(B) લિગેન્ડ એ આયન અથવા અણુ છે જે કોઓર્ડિનેશન સંકીર્ણ બનાવવા માટે મધ્યસ્થ ધાતુ પરમાણુ અથવા આયન સાથે જોડાય છે. લિગેન્ડ તરીકે કાર્ય કરવા માટેની આવશ્યક શરત એ છે કે તેની પાસે ધાતુને દાન કરવા માટે ઓછામાં ઓછી એક અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ (lone pair) હોવી જોઈએ.
$1$. $NO$ (નાઈટ્રિક ઓક્સાઈડ) પાસે નાઈટ્રોજન પરમાણુ પર એક અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ છે અને તે લિગેન્ડ તરીકે કાર્ય કરી શકે છે.
$2$. $NH_4^+$ (એમોનિયમ આયન) ના તમામ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હાઈડ્રોજન પરમાણુઓ સાથે સહસંયોજક બંધમાં જોડાયેલા છે. તેની પાસે દાન કરવા માટે કોઈ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ નથી,તેથી તે લિગેન્ડ તરીકે કાર્ય કરી શકતું નથી.
$3$. $H_2N-CH_2-CH_2-NH_2$ (ઈથિલીન ડાયએમાઈન) પાસે બંને નાઈટ્રોજન પરમાણુઓ પર અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ છે અને તે દ્વિદંતીય લિગેન્ડ તરીકે કાર્ય કરે છે.
$4$. $CO$ (કાર્બન મોનોક્સાઈડ) પાસે કાર્બન પરમાણુ પર એક અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ છે અને તે લિગેન્ડ તરીકે કાર્ય કરે છે.
તેથી,$NH_4^+$ લિગેન્ડ તરીકે વર્તવાની અપેક્ષા નથી.

(D) અષ્ટફલકીય સંકીર્ણમાં,$d$-કક્ષકો બે સેટમાં વિભાજિત થાય છે: $t_{2g}$ (ઓછી ઉર્જા) અને $e_g$ (વધારે ઉર્જા).
$d^4$ આયન માટે,જો સ્ફટિક ક્ષેત્ર વિભાજન ઉર્જા $(\Delta_0)$ એ યુગ્મીકરણ ઉર્જા $(P)$ કરતા વધારે હોય,તો ઇલેક્ટ્રોન $e_g$ કક્ષકોમાં જવાને બદલે $t_{2g}$ કક્ષકોમાં યુગ્મિત થવાનું પસંદ કરશે.
આના પરિણામે $t_{2g}^4 e_g^0$ જેવી લો-સ્પિન રચના પ્રાપ્ત થાય છે.
તેથી,આ રચના માટેની શરત $\Delta_0 > P$ છે.

(B) આપેલ સંકીર્ણો $[Cr(H_2O)_6]Cl_3$ અને $[Cr(H_2O)_5Cl]Cl_2 \cdot H_2O$ છે.
આ સંકીર્ણોમાં,પ્રથમ કિસ્સામાં પાણીનો અણુ લિગેન્ડ તરીકે વર્તે છે,જ્યારે બીજા કિસ્સામાં,એક પાણીનો અણુ સવર્ગ સ્ફિયરની બહાર સ્ફટિકીકરણના દ્રાવક (લેટિસ વોટર) તરીકે હાજર છે.
આ પ્રકારની સમઘટકતા,જેમાં દ્રાવકનો અણુ (જેમ કે $H_2O$) સવર્ગ સ્ફિયરની અંદર અથવા બહાર હોઈ શકે છે,તેને દ્રાવક સમઘટકતા (Solvate isomerism) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(A) ગેડોલિનિયમ ($Gd$,$Z=64$) ની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના $[Xe] 4f^7 5d^1 6s^2$ છે.
આ રચનામાં,અર્ધ-પૂર્ણ $4f^7$ પેટાકોષ દ્વારા મળતી સ્થિરતાને કારણે એક ઇલેક્ટ્રોન $5d$ કક્ષકમાં પ્રવેશે છે.
અન્ય લેન્થેનોઇડ્સ જેવા કે $Eu$ $(Z=63)$,$Tb$ $(Z=65)$,અને $Dy$ $(Z=66)$ માટે,તેમની ધરા-સ્થિતિની રચનામાં $5d$ કક્ષક ખાલી રહે છે કારણ કે ઇલેક્ટ્રોન $4f$ પેટાકોષમાં ભરાય છે.

(A) અતિ સાંદ્ર $H_2SO_4$ દ્રાવણના વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન,$SO_4^{2-}$ આયનોની સાંદ્રતા ખૂબ જ વધારે હોય છે.
આ ઊંચી સાંદ્રતાને કારણે,એનોડ પર પાણીના ઓક્સિડેશન કરતા $SO_4^{2-}$ આયનોનું ઓક્સિડેશન વધુ અનુકૂળ બને છે.
એનોડ પર થતી પ્રક્રિયા છે: $2SO_4^{2-}{_{\text{(aq)}}} \rightarrow S_2O_8^{2-}{_{\text{(aq)}}} + 2e^{-}$.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(A) વાહકતા $(\kappa)$ માટેનું સૂત્ર: $\kappa = G^* \times G$ છે,જ્યાં $G^*$ એ કોષ અચળાંક છે અને $G$ એ વાહકતા છે.
વાહકતા $(G)$ એ અવરોધ $(R)$ નો વ્યસ્ત છે: $G = \frac{1}{R} = \frac{1}{100 \ \Omega} = 0.01 \ S$.
આપેલ વાહકતા $\kappa = 1.29 \ S/m$.
સૂત્રમાં કિંમતો મૂકતા: $1.29 \ S/m = G^* \times 0.01 \ S$.
તેથી,$G^* = \frac{1.29}{0.01} \ m^{-1} = 129 \ m^{-1}$.

(D) કોષની પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
એનોડ (ઓક્સિડેશન): $Mg_{(s)} \rightarrow Mg_{(aq)}^{2+} + 2e^-$
કેથોડ (રિડક્શન): $Cl_{2_{(g)}} + 2e^- \rightarrow 2Cl_{(aq)}^{-}$
કુલ પ્રક્રિયા: $Mg_{(s)} + Cl_{2_{(g)}} \rightarrow Mg_{(aq)}^{2+} + 2Cl_{(aq)}^{-}$
નર્ન્સ્ટ સમીકરણ: $E_{cell} = E_{cell}^0 - \frac{0.059}{n} \log Q$
અહીં,$n = 2$ અને પ્રક્રિયા ભાગફળ $Q = \frac{[Mg^{2+}][Cl^{-}]^2}{P_{Cl_2}}$.
$P_{Cl_2} = 1 \ bar$ હોવાથી,$Q = [Mg^{2+}][Cl^{-}]^2$.
તેથી,સાચું સમીકરણ $E_{cell} = E_{cell}^0 - \frac{0.059}{2} \log [Mg^{2+}][Cl^{-}]^2$ છે.

(C) પ્રક્રિયા પદ્ધતિ નક્કી કરવા માટે,આપણે પ્રાયોગિક ડેટાના આધારે વેગ નિયમનું વિશ્લેષણ કરીએ છીએ.
ધારો કે વેગ નિયમ $\text{Rate} = k[S]^x[Nu]^y$ છે.
પ્રયોગ $1$ અને $2$ પરથી,જ્યારે $[S]$ બમણું થાય છે અને $[Nu]$ અચળ રહે છે,ત્યારે વેગ બમણો થાય છે ($2.2 \times 10^{-3}$ થી $4.4 \times 10^{-3}$),તેથી $x = 1$.
પ્રયોગ $1$ અને $3$ પરથી,જ્યારે $[Nu]$ બમણું થાય છે અને $[S]$ અચળ રહે છે,ત્યારે વેગ બમણો થાય છે ($2.2 \times 10^{-3}$ થી $4.4 \times 10^{-3}$),તેથી $y = 1$.
કુલ વેગ નિયમ $\text{Rate} = k[S]^1[Nu]^1$ છે.
પ્રક્રિયા સબસ્ટ્રેટ અને ન્યુક્લિયોફાઈલ બંનેના સંદર્ભમાં પ્રથમ ક્રમની હોવાથી,કુલ ક્રમ $2$ છે.
આ દ્વિ-આણ્વિય ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા સૂચવે છે,જે $S_{N}2$ પદ્ધતિ છે.

(C) કાર્બન ટેટ્રાક્લોરાઈડ $(CCl_4)$ માંથી ફ્રીઓન-$12$ $(CCl_2F_2)$ ની બનાવટ સ્વાર્ટ્સ પ્રક્રિયા દ્વારા કરવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયામાં,$CCl_4$ ની પ્રક્રિયા એન્ટિમની ટ્રાયફ્લોરાઈડ $(SbF_3)$ સાથે એન્ટિમની પેન્ટાક્લોરાઈડ $(SbCl_5)$ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં કરવામાં આવે છે.
રાસાયણિક સમીકરણ: $3CCl_4 + 2SbF_3 \xrightarrow{SbCl_5} 3CCl_2F_2 + 2SbCl_3$.

(C) અભિસરણ દબાણનું સૂત્ર $\pi = i \times C \times R \times T$ છે.
$NaCl$ માટે,વોન્ટ હોફ અવયવ $(i)$ $2$ છે કારણ કે તે $Na^+$ અને $Cl^-$ આયનોમાં વિયોજિત થાય છે.
આપેલ સાંદ્રતા $C = 0.02 \ M$ છે.
આ કિંમતો મૂકતા: $\pi = 2 \times 0.02 \times RT = 0.04 \ RT$.

(C) ઉત્કલનબિંદુમાં ઉન્નયન એ સંખ્યાત્મક ગુણધર્મ છે,જે દ્રાવ્યના વોન્ટ હોફ અવયવ $(i)$ પર આધાર રાખે છે. સૂત્ર $\Delta T_b = i \times K_b \times m$ છે.
મોલાલિટી $(m)$ સમાન હોવાથી,જે દ્રાવણ માટે વોન્ટ હોફ અવયવ $(i)$ સૌથી વધુ હશે તેનું ઉત્કલનબિંદુ સૌથી વધુ હશે.
$1.$ $KNO_3 \rightarrow K^+ + NO_3^-$,$i = 2$.
$2.$ $\text{Urea}$ અવિદ્યુતવિભાજ્ય છે,$i = 1$.
$3.$ $K_4[Fe(CN)_6] \rightarrow 4K^+ + [Fe(CN)_6]^{4-}$,$i = 5$.
$4.$ $NH_4NO_3 \rightarrow NH_4^+ + NO_3^-$,$i = 2$.
આમ,$K_4[Fe(CN)_6]$ માટે $i$ નું મૂલ્ય સૌથી વધુ $(i = 5)$ હોવાથી તેનું ઉત્કલનબિંદુ સૌથી વધુ છે.

(C) $NaCl$ જેવા પ્રબળ વિદ્યુતવિભાજ્ય માટે વોન્ટ હોફ અવયવ $(i)$ નું સૂત્ર $i = 1 + (n-1)\alpha$ છે,જ્યાં $n$ એ પ્રતિ સૂત્ર એકમ ઉત્પન્ન થતા આયનોની સંખ્યા છે અને $\alpha$ એ વિયોજનની માત્રા છે.
$NaCl$ માટે,$n = 2$. જેમ દ્રાવણની સાંદ્રતા ઘટે છે,તેમ આંતર-આયનીય આકર્ષણ ઘટવાને કારણે વિયોજનની માત્રા $(\alpha)$ વધે છે.
તેથી,જેમ સાંદ્રતા $0.1 \ M$ થી ઘટીને $0.001 \ M$ થાય છે,તેમ $\alpha$ વધે છે,જે $i$ ના મૂલ્યમાં વધારો કરે છે.
આમ,વોન્ટ હોફ અવયવનો ક્રમ $i_{A} < i_{B} < i_{C}$ છે.