GUJCET 2025 Chemistry Question Paper with Answer and Solution in Hindi

(A) अम्लीय विलयन में,मैंगनेट आयन $(MnO_4^{2-})$ अस्थिर होता है और असमानुपातन (disproportionation) अभिक्रिया से गुजरता है।
यह परमैंगनेट आयन $(MnO_4^-)$ और मैंगनीज डाइऑक्साइड $(MnO_2)$ में परिवर्तित हो जाता है।
इस अभिक्रिया के लिए संतुलित रासायनिक समीकरण है:
$3MnO_4^{2-} + 4H^+ \to 2MnO_4^- + MnO_2 + 2H_2O$.

(A) शून्य कोटि की अभिक्रिया के लिए, वेग स्थिरांक $k$ और अर्ध-आयु $t_{1/2}$ के बीच का संबंध $t_{1/2} = \frac{[A]_0}{2k}$ है।
दिया गया है कि $t_{1/2} = 10 \text{ min}$, इसलिए हम प्रारंभिक सांद्रता को $k$ के संदर्भ में ज्ञात कर सकते हैं: $[A]_0 = 2k \times t_{1/2} = 2k \times 10 = 20k$.
अभिक्रिया को पूर्ण होने $(100\%)$ के लिए आवश्यक समय का सूत्र $t_{100\%} = \frac{[A]_0}{k}$ है।
$[A]_0$ का मान रखने पर, हमें $t_{100\%} = \frac{20k}{k} = 20 \text{ min}$ प्राप्त होता है।
अतः, अभिक्रिया $20 \text{ मिनट में}$ पूर्ण हो जाती है।

(B) रेडियोधर्मी क्षय प्रथम कोटि की बलगतिकी का पालन करता है: $k = \frac{2.303}{t} \log \frac{[N]_0}{[N]_t}$.
रेडियोधर्मी क्षय के लिए,दर स्थिरांक $k$,अर्ध-आयु $(t_{1/2})$ से $k = \frac{0.693}{t_{1/2}}$ के रूप में संबंधित है।
यहाँ $t_{1/2} = 5730 \text{ वर्ष}$,$[N]_0 = 100$,और $[N]_t = 80$ दिया गया है।
इन मानों को प्रथम कोटि के समीकरण में प्रतिस्थापित करने पर: $t = \frac{2.303}{k} \log \frac{[N]_0}{[N]_t} = \frac{2.303 \times 5730}{0.693} \log \frac{100}{80}$.
चूंकि $\frac{2.303}{0.693} \approx \frac{1}{0.3}$,इसलिए समीकरण $t = \frac{5730}{0.3} \log \frac{100}{80}$ में सरल हो जाता है।

(C) आर्हेनियस समीकरण $k = Ae^{-E_a/RT}$ द्वारा दिया जाता है।
अभिक्रिया की दर वेग स्थिरांक $k$ के सीधे समानुपाती होती है।
जैसे-जैसे तापमान $(T)$ बढ़ता है,घातांकीय पद $-E_a/RT$ कम ऋणात्मक (शून्य के करीब) हो जाता है,जिससे $e^{-E_a/RT}$ का मान बढ़ जाता है और परिणामस्वरूप $k$ में वृद्धि होती है।
इसी प्रकार,जैसे-जैसे सक्रियण ऊर्जा $(E_a)$ घटती है,घातांकीय पद $-E_a/RT$ कम ऋणात्मक हो जाता है,जो $e^{-E_a/RT}$ के मान को बढ़ाता है और $k$ में वृद्धि करता है।
इसलिए,तापमान बढ़ाने या सक्रियण ऊर्जा को कम करने से अभिक्रिया की दर बढ़ जाती है।

(B) एक सामान्य रासायनिक अभिक्रिया $aA + bB \to cC + dD$ के लिए,अभिक्रिया की दर को इस प्रकार व्यक्त किया जाता है:
$\text{rate} = -\frac{1}{a} \frac{d[A]}{dt} = -\frac{1}{b} \frac{d[B]}{dt} = \frac{1}{c} \frac{d[C]}{dt} = \frac{1}{d} \frac{d[D]}{dt}$.
दिए गए दर समीकरण की तुलना सामान्य रूप से करने पर:
$-\frac{1}{6} \frac{d[A]}{dt} = -\frac{1}{a} \frac{d[A]}{dt} \implies a = 6$.
$-\frac{1}{4} \frac{d[B]}{dt} = -\frac{1}{b} \frac{d[B]}{dt} \implies b = 4$.
$\frac{1}{3} \frac{d[C]}{dt} = \frac{1}{c} \frac{d[C]}{dt} \implies c = 3$.
$\frac{1}{4} \frac{d[D]}{dt} = \frac{1}{d} \frac{d[D]}{dt} \implies d = 4$.
इन रससमीकरणमितीय गुणांकों को सामान्य अभिक्रिया समीकरण में प्रतिस्थापित करने पर,हमें प्राप्त होता है:
$6A + 4B \to 3C + 4D$.

(D) ऑक्सीजन संक्रमण धातुओं के साथ $ppi-dpi$ बहु-आबंध बनाने में सक्षम है,जो धातु की उच्च ऑक्सीकरण अवस्थाओं को स्थिर करता है। फ्लोरीन केवल एकल आबंध बना सकता है और केंद्रीय धातु परमाणु के चारों ओर त्रिविम बाधा (steric hindrance) द्वारा सीमित होता है। इस प्रकार,$Mn$ फ्लोरीन $(+4)$ की तुलना में ऑक्सीजन के साथ उच्च ऑक्सीकरण अवस्था $(+7)$ प्राप्त कर सकता है।

(B) स्पिन-ओनली चुंबकीय आघूर्ण का सूत्र $\mu = \sqrt{n(n+2)} \text{ BM}$ है,जहाँ $n$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या है।
दिया गया है कि $\mu = \sqrt{35} \text{ BM}$,इसलिए $\sqrt{n(n+2)} = \sqrt{35}$,जिसका अर्थ है $n(n+2) = 35$।
$n$ के लिए हल करने पर,हमें $n^2 + 2n - 35 = 0$ प्राप्त होता है,जिसके गुणनखंड $(n+7)(n-5) = 0$ हैं। चूँकि $n$ धनात्मक होना चाहिए,इसलिए $n = 5$।
$Mn^{2+}$ आयन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $[Ar]3d^5$ है,जिसमें $5$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं।
अतः,$Mn^{2+}$ के लिए,$\mu = \sqrt{5(5+2)} = \sqrt{35} \text{ BM}$ होता है।

(C) जिगलर-नाटा उत्प्रेरक आमतौर पर टाइटेनियम टेट्राक्लोराइड $(TiCl_4)$ और ट्राईएथिल एल्युमिनियम $(Al(C_2H_5)_3)$ का मिश्रण होता है।
$TiCl_4$ में,टाइटेनियम $(Ti)$ की ऑक्सीकरण अवस्था की गणना इस प्रकार की जाती है:
मान लीजिए $Ti$ की ऑक्सीकरण अवस्था $x$ है।
क्लोरीन $(Cl)$ की ऑक्सीकरण अवस्था $-1$ होती है।
$x + 4(-1) = 0$
$x - 4 = 0$
$x = +4$.
अतः,जिगलर-नाटा उत्प्रेरक में $Ti$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+4$ है।

(D) फेशियल $(fac)$ और मेरिडियोनल $(mer)$ समावयवता,$MA_3B_3$ सामान्य सूत्र वाले अष्टफलकीय संकुलों में देखी जाने वाली ज्यामितीय समावयवता का एक विशिष्ट प्रकार है।
इस प्रकार की समावयवता में,तीन समान लिगेंड या तो अष्टफलक के एक फलक (फेशियल समावयवी) पर या धातु परमाणु से गुजरने वाले एक तल (मेरिडियोनल समावयवी) पर स्थित होते हैं।
दिए गए संकुल $[Co(NH_3)_x(NO_2)_y]$ के लिए,$fac$ और $mer$ समावयवता प्रदर्शित करने हेतु,समन्वय संख्या $6$ होनी चाहिए और इसका सूत्र $MA_3B_3$ पैटर्न के अनुरूप होना चाहिए।
अतः,$x = 3$ और $y = 3$ होना चाहिए,जिससे संकुल $[Co(NH_3)_3(NO_2)_3]$ प्राप्त होता है।

(B) $Ni^{2+}$ आयन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $3d^8$ होता है।
$[NiCl_4]^{2-}$ में,$Cl^-$ एक दुर्बल क्षेत्र लिगेंड है। यह $3d$ कक्षकों में इलेक्ट्रॉनों का युग्मन नहीं कराता है। इसलिए,यह संकुल $sp^3$ संकरण दर्शाता है,जिसमें $4s$ और $4p$ कक्षकों का उपयोग होता है,जिससे यह एक बाह्य कक्षक संकुल बन जाता है।
$[Ni(CN)_4]^{2-}$ में,$CN^-$ एक प्रबल क्षेत्र लिगेंड है। यह $3d$ कक्षकों में इलेक्ट्रॉनों का युग्मन कराता है,जिससे एक $3d$ कक्षक रिक्त हो जाता है। इसलिए,यह संकुल $dsp^2$ संकरण दर्शाता है,जिसमें $3d$,$4s$ और $4p$ कक्षकों का उपयोग होता है,जिससे यह एक आंतरिक कक्षक संकुल बन जाता है।

(A) पोटैशियम ट्राईऑक्सैलेटोएल्युमिनेट $(III)$ का रासायनिक सूत्र $K_3[Al(C_2O_4)_3]$ है।
जब यह जलीय विलयन में पूर्णतः वियोजित होता है,तो यह इस प्रकार टूटता है:
$K_3[Al(C_2O_4)_3] \rightarrow 3K^+ + [Al(C_2O_4)_3]^{3-}$.
यौगिक की एक सूत्र इकाई से उत्पन्न होने वाले आयनों की कुल संख्या $3 + 1 = 4$ है।
अतः,वांट हॉफ गुणांक $(i)$,जो उन कणों की संख्या को दर्शाता है जिनमें विलेय विभाजित होता है,का मान $4$ है।

(C) स्पेक्ट्रोकेमिकल श्रेणी के अनुसार,क्रिस्टल फील्ड विपाटन ऊर्जा $(\Delta_o)$ लिगेंड की प्रकृति पर निर्भर करती है।
प्रबल क्षेत्र के लिगेंड अधिक विपाटन (splitting) उत्पन्न करते हैं।
दिए गए लिगेंडों के लिए क्षेत्र की प्रबलता का क्रम $CN^- > NH_3 > H_2O > Cl^-$ है।
दिए गए संकुलों में,$[Co(CN)_6]^{3-}$ में प्रबल क्षेत्र का लिगेंड $CN^-$ उपस्थित है,जिसके परिणामस्वरूप अधिकतम क्रिस्टल फील्ड विपाटन ऊर्जा $(\Delta_o)$ प्राप्त होती है।

(D) एलाइलिक हैलाइड वह यौगिक है जिसमें हैलोजन परमाणु उस कार्बन परमाणु से जुड़ा होता है जो $sp^3$ संकरित होता है और कार्बन-कार्बन द्वि-आबंध के निकट होता है।
$1$-ब्रोमो-$2$-मिथाइलब्यूट-$2$-ईन में,ब्रोमीन द्वि-आबंध के निकट वाले कार्बन पर है ($sp^3$ संकरित),इसलिए यह एलाइलिक है।
$1$-ब्रोमोब्यूट-$2$-ईन में,ब्रोमीन द्वि-आबंध के निकट वाले कार्बन पर है ($sp^3$ संकरित),इसलिए यह एलाइलिक है।
$3$-ब्रोमो-$2$-मिथाइलब्यूट-$1$-ईन में,ब्रोमीन द्वि-आबंध के निकट वाले कार्बन पर है ($sp^3$ संकरित),इसलिए यह एलाइलिक है।
$2$-ब्रोमो-$2$-मिथाइलब्यूट-$2$-ईन में,ब्रोमीन परमाणु सीधे उस कार्बन परमाणु से जुड़ा होता है जो द्वि-आबंध का हिस्सा है ($sp^2$ संकरित),जो इसे विनाइलिक हैलाइड के रूप में वर्गीकृत करता है,न कि एलाइलिक हैलाइड के रूप में।

(B) किसी अणु के लिए प्रकाशिक समावयवता प्रदर्शित करने हेतु उसका कायरल (chiral) होना आवश्यक है,जिसका अर्थ है कि उसमें कम से कम एक कायरल केंद्र होना चाहिए।
कायरल केंद्र वह कार्बन परमाणु होता है जो चार अलग-अलग समूहों से जुड़ा होता है।
मोनोहेलोऐल्केन $(C_nH_{2n+1}X)$ के मामले में,हमें सबसे छोटी ऐल्केन श्रृंखला ज्ञात करनी है जिसमें कायरल केंद्र हो सके।
$n=1$ (क्लोरोमेथेन) और $n=2$ (क्लोरोएथेन) के लिए,सभी कार्बन कम से कम दो समान हाइड्रोजन परमाणुओं से जुड़े होते हैं।
$n=3$ (क्लोरोप्रोपेन) के लिए,$1$-क्लोरोप्रोपेन में कोई कायरल केंद्र नहीं है और $2$-क्लोरोप्रोपेन में केंद्रीय कार्बन से दो समान मिथाइल समूह जुड़े होते हैं।
$n=4$ के लिए,$2$-क्लोरोब्यूटेन $(CH_3-CHCl-CH_2-CH_3)$ में $C-2$ स्थिति पर एक कायरल केंद्र होता है क्योंकि यह चार अलग-अलग समूहों: $-H$,$-Cl$,$-CH_3$,और $-CH_2CH_3$ से जुड़ा होता है।
अतः,आवश्यक कार्बन परमाणुओं की न्यूनतम संख्या $4$ है।

(D) $S_N2$ अभिक्रियाओं के प्रति एल्किल हैलाइड की अभिक्रियाशीलता मुख्य रूप से त्रिविम बाधा (steric hindrance) द्वारा निर्धारित होती है।
$S_N2$ अभिक्रियाएं एक संक्रमण अवस्था के माध्यम से आगे बढ़ती हैं जहाँ न्यूक्लियोफाइल कार्बन परमाणु पर लिविंग ग्रुप के विपरीत दिशा से हमला करता है।
जैसे-जैसे अभिक्रियाशील कार्बन के पास त्रिविम बाधा (bulkiness) बढ़ती है,$S_N2$ अभिक्रिया की दर कम हो जाती है।
प्राथमिक एल्किल हैलाइड के लिए अभिक्रियाशीलता का क्रम है: $CH_3X > R-CH_2X > R_2CH-CH_2X > R_3C-CH_2X$।
दिए गए विकल्पों की तुलना करने पर:
$(A)$ $1$-ब्रोमो-$3$-मिथाइल ब्यूटेन: $CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_2Br$ (प्राथमिक,लेकिन $\gamma$-स्थिति पर शाखित)।
$(B)$ $1$-ब्रोमो-$2,2$-डाइमिथाइल प्रोपेन: $(CH_3)_3C-CH_2Br$ (प्राथमिक,लेकिन $\beta$-स्थिति पर अत्यधिक बाधित)।
$(C)$ $1$-ब्रोमो-$2$-मिथाइल ब्यूटेन: $CH_3-CH_2-CH(CH_3)-CH_2Br$ (प्राथमिक,लेकिन $\beta$-स्थिति पर शाखित)।
$(D)$ $1$-ब्रोमो ब्यूटेन: $CH_3-CH_2-CH_2-CH_2Br$ (सीधी श्रृंखला वाला प्राथमिक एल्किल हैलाइड)।
चूंकि $1$-ब्रोमो ब्यूटेन में दिए गए विकल्पों में सबसे कम त्रिविम बाधा है,इसलिए यह $S_N2$ अभिक्रिया के प्रति सबसे अधिक अभिक्रियाशीलता प्रदर्शित करता है।

(A) ट्राइक्लोरोमेथेन,जिसे सामान्यतः क्लोरोफॉर्म $(CHCl_3)$ के रूप में जाना जाता है,प्रकाश की उपस्थिति में वायुमंडलीय ऑक्सीजन द्वारा धीरे-धीरे ऑक्सीकृत होकर कार्बोनिल क्लोराइड बनाता है,जिसे फॉसजीन $(COCl_2)$ भी कहा जाता है,जो अत्यधिक विषैला होता है।
रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है:
$2CHCl_3 + O_2 \xrightarrow{\text{light}} 2COCl_2 + 2HCl$

(B) ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक $(R'''MgX)$ की कीटोन $(R'R''C=O)$ के साथ अभिक्रिया से तृतीयक अल्कोहल प्राप्त होता है।
$2-methylbutane-2-ol$ की संरचना $CH_3-C(OH)(CH_3)-CH_2-CH_3$ है।
यह तृतीयक अल्कोहल कीटोन में ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक के न्यूक्लियोफिलिक योग द्वारा बनता है।
यदि हम ब्यूटेन$-2-$ओन $(CH_3-CO-C_2H_5)$ की अभिक्रिया मिथाइलमैग्नीशियम ब्रोमाइड $(CH_3MgBr)$ के साथ कराते हैं,तो मिथाइल समूह $(CH_3)$ कार्बोनिल कार्बन पर आक्रमण करता है,जिससे $2-methylbutane-2-ol$ प्राप्त होता है।
इसे सामान्य अभिक्रिया $R'R''C=O + R'''MgX \rightarrow R'R''C(OH)R'''$ के साथ तुलना करने पर,हम $R'=CH_3$,$R''=C_2H_5$ और $R'''=CH_3$ प्राप्त करते हैं।

(C) यह अभिक्रिया श्रृंखला फिनोल के निर्माण की औद्योगिक क्यूमीन प्रक्रिया है।
चरण $1$: बेंजीन $(C_6H_6)$ निर्जलीय $AlCl_3$ की उपस्थिति में आइसोप्रोपिल क्लोराइड $(CH_3CH(Cl)CH_3)$ के साथ अभिक्रिया (फ्रीडल-क्राफ्ट्स एल्काइलेशन) करके आइसोप्रोपिलबेंजीन (क्यूमीन) बनाता है।
चरण $2$: क्यूमीन का $O_2$ द्वारा ऑक्सीकरण होकर क्यूमीन हाइड्रोपरॉक्साइड बनता है,जिसका अम्लीय जल-अपघटन $(H^+)$ करने पर फिनोल $(C_6H_5OH)$ $Y$ के रूप में और एसीटोन $(CH_3COCH_3)$ $Z$ के रूप में प्राप्त होता है।
अतः,$X = CH_3CH(Cl)CH_3$,$Y = C_6H_5OH$,और $Z = CH_3COCH_3$ है।

(D) ग्लूकोज का इथेनॉल और कार्बन डाइऑक्साइड में किण्वन ज़ाइमेज़ नामक एंजाइम कॉम्प्लेक्स द्वारा उत्प्रेरित होता है,जिसे यीस्ट से प्राप्त किया जाता है।
रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है:
$C_6H_{12}O_6(aq) \xrightarrow{\text{Zymase}} 2C_2H_5OH(aq) + 2CO_2(g)$.

(A) $413 \ K$ पर सांद्र $H_2SO_4$ की उपस्थिति में इथेनॉल का ईथर में अंतर-आण्विक निर्जलीकरण एक सामान्य अभिक्रिया है।
यह अभिक्रिया $S_N2$ क्रियाविधि द्वारा संपन्न होती है।
प्रथम चरण में,अम्ल द्वारा अल्कोहल का प्रोटोनीकरण होता है।
दूसरे चरण में,इथेनॉल का दूसरा अणु एक नाभिकरागी (nucleophile) के रूप में कार्य करता है और प्रोटोनेटेड अल्कोहल पर आक्रमण करता है,जिससे जल का एक अणु बाहर निकल जाता है और डाईएथिल ईथर का निर्माण होता है।
चूंकि दर-निर्धारक चरण में दो अणुओं की टक्कर शामिल होती है,इसलिए यह एक द्वि-आण्विक नाभिकरागी प्रतिस्थापन $(S_N2)$ अभिक्रिया है।

(B) वैनिलिन $(4\text{-\text{हाइड्रॉक्सी}-}3\text{-\text{मेथॉक्सीबेंज़ल्डिहाइड}})$ एक कार्बनिक यौगिक है जिसका आणविक सूत्र $C_8H_8O_3$ है।
संरचनात्मक रूप से,इसमें एक बेंजीन वलय से जुड़ा हुआ एक एल्डिहाइड समूह $(-CHO)$,एक फेनोलिक हाइड्रॉक्सिल समूह $(-OH)$,और एक मेथॉक्सी समूह $(-OCH_3)$ होता है।
अतः,क्रियात्मक समूहों का सही सेट $-CHO, -OH, -OCH_3$ है।

(C) यह अभिक्रिया एक प्राथमिक अल्कोहल (साइक्लोहेक्सिलमेथेनॉल) का एल्डिहाइड (साइक्लोहेक्सेनकार्बाल्डिहाइड) में ऑक्सीकरण दर्शाती है।
पिरिडिनियम क्लोरोक्रोमेट $(C_5H_5NH^+CrO_3Cl^-)$,जिसे आमतौर पर $PCC$ के रूप में जाना जाता है,एक हल्का ऑक्सीकरण एजेंट है।
यह प्राथमिक अल्कोहल को चुनिंदा रूप से एल्डिहाइड में ऑक्सीकृत करता है और इसे कार्बोक्सिलिक एसिड में आगे ऑक्सीकृत होने से रोकता है।
$KMnO_4$ जैसे अन्य अभिकर्मक प्रबल ऑक्सीकरण एजेंट होते हैं जो प्राथमिक अल्कोहल को सीधे कार्बोक्सिलिक एसिड में ऑक्सीकृत कर देते हैं।

(D) एसिटोफेनोन $(C_6H_5COCH_3)$ में एक मिथाइल कीटोन समूह $(-COCH_3)$ होता है,जो $NaOI$ (सोडियम हाइपोआयोडाइट) के साथ आयोडोफॉर्म परीक्षण देता है और आयोडोफॉर्म $(CHI_3)$ का पीला अवक्षेप बनाता है।
बेंजोफेनोन $(C_6H_5COC_6H_5)$ में कार्बोनिल कार्बन से जुड़ा कोई मिथाइल समूह नहीं होता है; इसलिए,यह आयोडोफॉर्म परीक्षण नहीं देता है।
अतः,इन दो यौगिकों के बीच अंतर करने के लिए $NaOI$ सही अभिकर्मक है।

(B) $pK_a$ का मान यौगिक की अम्लता के व्युत्क्रमानुपाती होता है। उच्च $pK_a$ का अर्थ है कम अम्लता।
अम्लता का निर्धारण संयुग्मी क्षार (conjugate base) की स्थिरता द्वारा किया जाता है,जो $-COOH$ समूह से जुड़े प्रतिस्थापियों के प्रेरणिक प्रभाव (inductive effect) से प्रभावित होती है।
इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह ($-I$ प्रभाव) अम्लता को बढ़ाते हैं,जबकि इलेक्ट्रॉन-दाता समूह ($+I$ प्रभाव) अम्लता को कम करते हैं।
दिए गए यौगिकों की तुलना:
$1$. $HCOOH$ (फॉर्मिक एसिड): कोई एल्काइल समूह नहीं जुड़ा है।
$2$. $CH_3CH_2COOH$ (प्रोपेनोइक एसिड): इसमें इथाइल समूह है,जो इलेक्ट्रॉन-दाता ($+I$ प्रभाव) है।
$3$. $C_6H_5CH_2COOH$ (फिनाइल एसिटिक एसिड): इसमें फिनाइल समूह है,जो इलेक्ट्रॉन-आकर्षक ($-I$ प्रभाव) है।
$4$. $ClCH_2CH_2COOH$ ($3$-क्लोरोप्रोपेनोइक एसिड): इसमें क्लोरीन परमाणु है,जो प्रबल इलेक्ट्रॉन-आकर्षक ($-I$ प्रभाव) है।
चूंकि $CH_3CH_2COOH$ में इथाइल समूह इलेक्ट्रॉन-दाता है,यह कार्बोक्सिलेट आयन को अस्थिर करता है,जिससे यह विकल्पों में सबसे कम अम्लीय हो जाता है। इसलिए,$CH_3CH_2COOH$ का $pK_a$ मान सबसे अधिक है।

(C) दी गई अभिक्रिया $NaOBr$ का उपयोग करके $2$-मिथाइलबेन्ज़ेमाइड का हॉफमैन ब्रोमामाइड निम्नीकरण है,जो उत्पाद "$X$" के रूप में $2$-मिथाइलएनिलीन (o-टोलुइडिन) देता है।
$2$-मिथाइलएनिलीन एक प्राथमिक एरोमैटिक एमीन $(Ar-NH_2)$ है।
$1$. यह हिन्सबर्ग अभिकर्मक (बेन्ज़ीनसल्फोनिल क्लोराइड) के साथ अभिक्रिया करके सल्फोनेमाइड बनाता है,जो क्षार में घुलनशील होता है।
$2$. यह $0-5^{\circ}C$ पर नाइट्रस अम्ल $(HNO_2)$ के साथ अभिक्रिया करके डायज़ोनियम लवण बनाता है,जो $\beta$-नेफ्थोल के साथ धनात्मक एज़ो डाई परीक्षण देता है।
$3$. यह एक प्राथमिक एमीन है,और इसका $2^\circ$ एमीन समावयवी $N$-मिथाइलएनिलीन $(C_6H_5NHCH_3)$ है।
$4$. प्राथमिक एरोमैटिक एमीन सामान्यतः जलीय $NaOH$ में अघुलनशील होते हैं क्योंकि वे प्रकृति में क्षारीय होते हैं,अम्लीय नहीं।
अतः,सही कथन यह है कि इसका $2^\circ$ एमीन का एक समावयवी है,जो $N$-मिथाइलएनिलीन है।

(A) $HCl$ के प्रति अभिक्रियाशीलता एमीन की क्षारीयता (basicity) पर निर्भर करती है।
एमीन नाइट्रोजन परमाणु पर मौजूद एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) को $H^+$ आयन को दान करके क्षार के रूप में कार्य करते हैं।
एलिफैटिक एमीन,एरोमैटिक एमीन की तुलना में अधिक क्षारीय होते हैं क्योंकि एल्काइल समूह इलेक्ट्रॉन-दाता प्रेरणिक प्रभाव ($+I$ प्रभाव) प्रदर्शित करते हैं,जो नाइट्रोजन परमाणु पर इलेक्ट्रॉन घनत्व को बढ़ाते हैं।
जलीय विलयन में,एलिफैटिक एमीन की क्षारीयता प्रेरणिक प्रभाव,विलायकन (solvation) प्रभाव और त्रिविम बाधा (steric hindrance) के संयोजन द्वारा निर्धारित होती है।
डाइमिथाइल एमीन $((CH_3)_2NH)$ के लिए,इन कारकों का संयोजन इसे दिए गए विकल्पों में सबसे अधिक क्षारीय बनाता है,जिससे यह तनु $HCl$ के प्रति सबसे अधिक अभिक्रियाशील हो जाता है।

(B) आयरन स्क्रैप और $HCl$ का उपयोग करके नाइट्रो यौगिकों के अपचयन में,आयरन $HCl$ के साथ अभिक्रिया करके $FeCl_2$ और हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करता है।
बना हुआ $FeCl_2$ जल की उपस्थिति में जल-अपघटित होकर $Fe_3O_4$ बनाता है और $HCl$ को पुनर्जीवित करता है।
यह पुनर्जीवित $HCl$ अधिक आयरन के साथ अभिक्रिया करके अपचयन प्रक्रिया को जारी रखता है।
इसलिए,अभिक्रिया शुरू करने के लिए केवल उत्प्रेरक मात्रा में $HCl$ की आवश्यकता होती है।
अतः,कथन और कारण दोनों सही हैं और कारण कथन की सही व्याख्या करता है।

(A) कपलिंग अभिक्रिया में एक डायज़ोनियम लवण फिनोल पर आक्रमण करता है।
फिनोल एक दुर्बल अम्ल है,और यह क्षारीय माध्यम में फिनॉक्साइड आयन बनाता है।
फिनॉक्साइड आयन उदासीन फिनोल की तुलना में इलेक्ट्रॉनरागी एरोमैटिक प्रतिस्थापन (electrophilic aromatic substitution) के प्रति अधिक सक्रिय होता है,जिससे डायज़ोनियम इलेक्ट्रॉनरागी के साथ अभिक्रिया तेज और अधिक कुशल हो जाती है।

(D) $RNA$ में नाइट्रोजनयुक्त क्षार एडेनाइन,ग्वानिन,साइटोसिन और यूरेसिल होते हैं।
थाइमिन $DNA$ में पाया जाने वाला एक क्षार है,लेकिन $RNA$ में इसे यूरेसिल द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।
इसलिए,थाइमिन युक्त न्यूक्लियोटाइड प्राकृतिक रूप से $RNA$ में उपस्थित नहीं होते हैं।

(C) प्रोटीन की प्राथमिक संरचना पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में अमीनो एसिड के विशिष्ट रैखिक क्रम द्वारा परिभाषित होती है जो पेप्टाइड बंधों द्वारा एक साथ जुड़े होते हैं। यह क्रम प्रोटीन के उच्च-स्तरीय संरचनाओं (द्वितीयक,तृतीयक,चतुर्थक) में आगे के वलन (folding) को निर्धारित करता है।

(B) स्कर्वी एक ऐसी बीमारी है जो शरीर में कोलेजन के टूटने के कारण होती है,जो मुख्य रूप से विटामिन $C$ की कमी के कारण होता है,जिसे एस्कॉर्बिक एसिड के रूप में भी जाना जाता है। इसलिए,विकल्प $(B)$ सही है।

(B) ग्लूकोज में एक एल्डिहाइड समूह $(-CHO)$ होता है।
एल्डिहाइड हाइड्रॉक्सिलएमीन $(NH_2OH)$ के साथ अभिक्रिया करके ऑक्साइम बनाते हैं।
सामान्य अभिक्रिया इस प्रकार है: $RCHO + NH_2OH \rightarrow RCH=N-OH + H_2O$.
अतः,ग्लूकोज $NH_2OH$ के साथ अभिक्रिया करके ग्लूकोज ऑक्साइम बनाता है।
इस प्रकार,विकल्प $(B)$ सही अभिकर्मक है।

(B) माना कि $NaOH$ के मोल $= 0.2$ और $H_2O$ के मोल $= 0.8$ हैं (क्योंकि मोल अंशों का योग $1$ होता है)।
$NaOH$ का द्रव्यमान $= \text{मोल} \times \text{मोलर द्रव्यमान} = 0.2 \times 40 = 8 \text{ g}$.
$H_2O$ का द्रव्यमान $= \text{मोल} \times \text{मोलर द्रव्यमान} = 0.8 \times 18 = 14.4 \text{ g}$.
$NaOH$ का द्रव्यमान प्रतिशत $= \frac{NaOH \text{ का द्रव्यमान}}{NaOH \text{ का द्रव्यमान} + H_2O \text{ का द्रव्यमान}} \times 100$.
द्रव्यमान प्रतिशत $= \frac{8}{8 + 14.4} \times 100 = \frac{8}{22.4} \times 100 \approx 35.71\%$.
अतः, विकल्प $(B)$ सही है।

(C) जो मिश्रण $\Delta_{mix} H > 0$ प्रदर्शित करते हैं,वे राउल्ट के नियम से धनात्मक विचलन दर्शाते हैं।
ऐसे मिश्रणों में,विलेय-विलायक के बीच की पारस्परिक क्रियाएं शुद्ध घटकों में मौजूद विलेय-विलेय और विलायक-विलायक पारस्परिक क्रियाओं की तुलना में कमजोर होती हैं।
इसके परिणामस्वरूप मिश्रण बनाने पर ऊष्मा का अवशोषण होता है,जिससे प्रक्रिया ऊष्माशोषी $(\Delta_{mix} H > 0)$ हो जाती है।
विकल्प $(A)$ $(CHCl_3 + CH_3COCH_3)$ मजबूत हाइड्रोजन बॉन्डिंग के कारण ऋणात्मक विचलन दर्शाता है।
विकल्प $(B)$ $(C_6H_5NH_2 + C_6H_5OH)$ अम्ल-क्षार पारस्परिक क्रिया के कारण ऋणात्मक विचलन दर्शाता है।
विकल्प $(C)$ $(C_2H_5OH + CH_3COCH_3)$ धनात्मक विचलन दर्शाता है क्योंकि जब एसीटोन मिलाया जाता है,तो शुद्ध इथेनॉल में मौजूद मजबूत हाइड्रोजन बॉन्ड टूट जाते हैं और नई पारस्परिक क्रियाएं कमजोर होती हैं।
विकल्प $(D)$ $(C_6H_6 + C_6H_5CH_3)$ एक आदर्श विलयन बनाता है जिसमें $\Delta_{mix} H \approx 0$ होता है।
अतः,सही विकल्प $(C)$ है।

(A) $n$-ऑक्टेन एक अध्रुवीय विलायक है। 'समान समान को घोलता है' (like dissolves like) के सिद्धांत के अनुसार,अध्रुवीय विलेय अध्रुवीय विलायकों में अधिक विलेय होते हैं।
दिए गए यौगिकों की ध्रुवीयता का क्रम इस प्रकार है: $KCl$ (आयनिक) > $CH_3OH$ (ध्रुवीय) > $CH_3CN$ (ध्रुवीय) > साइक्लोहेक्सेन (अध्रुवीय)।
चूंकि अध्रुवीय विलायक ($n$-ऑक्टेन) में विलेयता,विलेय की ध्रुवीयता घटने के साथ बढ़ती है,इसलिए विलेयता का सही क्रम $II < III < IV < I$ है।

(D) मानव लाल रक्त कोशिकाओं के लिए आइसोटोनिक (समपरासारी) सांद्रता $0.9\% \text{ W/V NaCl}$ होती है।
$0.9\% \text{ W/V NaCl}$ से अधिक सांद्रता वाला कोई भी विलयन रक्त कोशिका के अंदर के द्रव के संदर्भ में हाइपरटोनिक माना जाता है।
दिए गए विकल्पों में से,$1.2\% \text{ W/V NaCl}$ की सांद्रता $0.9\% \text{ W/V NaCl}$ से अधिक है।
अतः,$1.2\% \text{ W/V NaCl}$ हाइपरटोनिक है। विकल्प $(D)$ सही है।

(B) कोह्लराउस के आयनों के स्वतंत्र अभिगमन के नियम के अनुसार,अनंत तनुता पर किसी विद्युत-अपघट्य की मोलर चालकता उसके घटक आयनों की मोलर चालकताओं के योग के बराबर होती है।
जल $(H_2O)$ के लिए,वियोजन $H_2O \rightleftharpoons H^+ + OH^-$ होता है।
अतः,$\Lambda^0_{m(H_2O)} = \lambda^0_{H^+} + \lambda^0_{OH^-}$।
हम इसे प्रबल विद्युत-अपघट्यों को जोड़कर प्राप्त कर सकते हैं:
$\Lambda^0_{m(HCl)} = \lambda^0_{H^+} + \lambda^0_{Cl^-}$
$\Lambda^0_{m(NaOH)} = \lambda^0_{Na^+} + \lambda^0_{OH^-}$
$\Lambda^0_{m(NaCl)} = \lambda^0_{Na^+} + \lambda^0_{Cl^-}$
$\Lambda^0_{m(HCl)} + \Lambda^0_{m(NaOH)} - \Lambda^0_{m(NaCl)}$ की गणना करने पर,हमें प्राप्त होता है:
$(\lambda^0_{H^+} + \lambda^0_{Cl^-}) + (\lambda^0_{Na^+} + \lambda^0_{OH^-}) - (\lambda^0_{Na^+} + \lambda^0_{Cl^-}) = \lambda^0_{H^+} + \lambda^0_{OH^-} = \Lambda^0_{m(H_2O)}$।
अतः,विकल्प $(B)$ सही है।

(A) मानक सेल विभव $(E^0_{cell})$ और साम्य स्थिरांक $(K_c)$ के बीच संबंध $298 \ K$ पर नर्नस्ट समीकरण द्वारा दिया जाता है: $E^0_{cell} = \frac{0.059}{n} \log K_c$।
डैनियल सेल के लिए,सेल अभिक्रिया $Zn(s) + Cu^{2+}(aq) \rightarrow Zn^{2+}(aq) + Cu(s)$ है,जहाँ स्थानांतरित इलेक्ट्रॉनों की संख्या $n = 2$ है।
सूत्र में मान रखने पर: $1.1 = \frac{0.059}{2} \log K_c$।
दोनों पक्षों को $2$ से गुणा करने पर,हमें $2.2 = 0.059 \log K_c$ प्राप्त होता है।
अतः,$\log K_c = \frac{2.2}{0.059}$।
लघुगणकीय रूप से घातांकीय रूप में बदलने पर,हमें $K_c = 10^{2.2/0.059}$ प्राप्त होता है।
इस प्रकार,विकल्प $(A)$ सही है।

(C) मात्रात्मक गुण (Extensive property) वह गुण है जो तंत्र में उपस्थित पदार्थ की मात्रा पर निर्भर करता है। $\Delta G$ (गिब्स मुक्त ऊर्जा) अभिकारकों के मोलों की संख्या के समानुपाती होती है,इसलिए यह एक मात्रात्मक गुण है।
विशिष्ट गुण (Intensive property) वह गुण है जो पदार्थ की मात्रा से स्वतंत्र होता है। $E_{cell}$ (विद्युत वाहक बल) एक विभवांतर है जो सेल के आकार या मात्रा पर निर्भर नहीं करता है,इसलिए यह एक विशिष्ट गुण है।
अतः,$\Delta G$ मात्रात्मक है और $E_{cell}$ विशिष्ट है। इसलिए,विकल्प $(C)$ सही है।