ChemistryQ1–46 of 46 questions
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$1.3 ~kW ~m^{-2}$ तीव्रता का सूर्य का प्रकाश $20 ~cm$ फोकस दूरी वाले एक पतले उत्तल लेंस पर लंबवत आपतित होता है। लेंस के कारण प्रकाश की ऊर्जा हानि को अनदेखा करें और मान लें कि लेंस के द्वारक का आकार उसकी फोकस दूरी से बहुत छोटा है। लेंस के दूसरी ओर $22 ~cm$ की दूरी पर प्रकाश की औसत तीव्रता,$kW m^{-2}$ में,कितनी है?
A
$130$
B
$120$
C
$140$
D
$150$
Solution
(A) दिया गया है: आपतित तीव्रता $I_0 = 1.3 ~kW/m^2$,फोकस दूरी $f = 20 ~cm$.
मान लीजिए $R$ लेंस के द्वारक की त्रिज्या है और $A = \pi R^2$ इसका क्षेत्रफल है।
प्रकाश किरणें फोकस $F$ पर अभिसरित होती हैं और फिर अपसरित होती हैं।
लेंस से $v = 22 ~cm$ की दूरी पर,किरणें $r$ त्रिज्या का एक वृत्ताकार अनुप्रस्थ काट बनाती हैं।
समरूप त्रिभुजों $\triangle ABF$ और $\triangle PQF$ का उपयोग करते हुए,जहाँ $AB$ लेंस का व्यास $(2R)$ है और $PQ$ अनुप्रस्थ काट का व्यास $(2r)$ है:
$\frac{r}{R} = \frac{v - f}{f} = \frac{22 - 20}{20} = \frac{2}{20} = \frac{1}{10}$.
$22 ~cm$ पर अनुप्रस्थ काट का क्षेत्रफल $a = \pi r^2$ है।
चूंकि $r = R/10$,इसलिए $a = \pi (R/10)^2 = \frac{\pi R^2}{100} = \frac{A}{100}$.
लेंस पर आपतित कुल शक्ति $P = I_0 \times A$ है।
यही शक्ति $22 ~cm$ की दूरी पर $a$ क्षेत्रफल से गुजरती है।
इसलिए,$22 ~cm$ पर तीव्रता $I = \frac{P}{a} = \frac{I_0 \times A}{A/100} = 100 \times I_0$.
$I = 100 \times 1.3 ~kW/m^2 = 130 ~kW/m^2$.
मान लीजिए $R$ लेंस के द्वारक की त्रिज्या है और $A = \pi R^2$ इसका क्षेत्रफल है।
प्रकाश किरणें फोकस $F$ पर अभिसरित होती हैं और फिर अपसरित होती हैं।
लेंस से $v = 22 ~cm$ की दूरी पर,किरणें $r$ त्रिज्या का एक वृत्ताकार अनुप्रस्थ काट बनाती हैं।
समरूप त्रिभुजों $\triangle ABF$ और $\triangle PQF$ का उपयोग करते हुए,जहाँ $AB$ लेंस का व्यास $(2R)$ है और $PQ$ अनुप्रस्थ काट का व्यास $(2r)$ है:
$\frac{r}{R} = \frac{v - f}{f} = \frac{22 - 20}{20} = \frac{2}{20} = \frac{1}{10}$.
$22 ~cm$ पर अनुप्रस्थ काट का क्षेत्रफल $a = \pi r^2$ है।
चूंकि $r = R/10$,इसलिए $a = \pi (R/10)^2 = \frac{\pi R^2}{100} = \frac{A}{100}$.
लेंस पर आपतित कुल शक्ति $P = I_0 \times A$ है।
यही शक्ति $22 ~cm$ की दूरी पर $a$ क्षेत्रफल से गुजरती है।
इसलिए,$22 ~cm$ पर तीव्रता $I = \frac{P}{a} = \frac{I_0 \times A}{A/100} = 100 \times I_0$.
$I = 100 \times 1.3 ~kW/m^2 = 130 ~kW/m^2$.
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$1,3,5-$ट्राइमिथाइलबेन्जीन के निर्माण के लिए अभिक्रिया(एं) है (हैं):
$(A)$ $3CH_3COCH_3 \xrightarrow{Conc. H_2SO_4, \Delta} 1,3,5-\text{trimethylbenzene}$
$(B)$ $3CH_3C \equiv CH \xrightarrow{\text{heated iron tube}, 873 K} 1,3,5-\text{trimethylbenzene}$
$(C)$ $1,3,5-\text{triacetylbenzene} \xrightarrow{1) Br_2, NaOH, 2) H_3O^+, 3) \text{sodalime}, \Delta} \text{benzene}$
$(D)$ $1,3,5-\text{triformylbenzene} \xrightarrow{Zn/Hg, HCl} 1,3,5-\text{trimethylbenzene}$
$(A)$ $3CH_3COCH_3 \xrightarrow{Conc. H_2SO_4, \Delta} 1,3,5-\text{trimethylbenzene}$
$(B)$ $3CH_3C \equiv CH \xrightarrow{\text{heated iron tube}, 873 K} 1,3,5-\text{trimethylbenzene}$
$(C)$ $1,3,5-\text{triacetylbenzene} \xrightarrow{1) Br_2, NaOH, 2) H_3O^+, 3) \text{sodalime}, \Delta} \text{benzene}$
$(D)$ $1,3,5-\text{triformylbenzene} \xrightarrow{Zn/Hg, HCl} 1,3,5-\text{trimethylbenzene}$
A
$A, D$
B
$A, B$
C
$A, B, C$
D
$A, B, D$
Solution
(D) चरण $1$: अभिक्रिया $(A)$ एसीटोन का अम्ल-उत्प्रेरित ट्राइमेराइजेशन है जो $1,3,5-$ट्राइमिथाइलबेन्जीन (मेसिटिलीन) बनाता है।
चरण $2$: अभिक्रिया $(B)$ गर्म लोहे की नली पर प्रोपाइन का साइक्लोट्राइमेराइजेशन है जो $1,3,5-$ट्राइमिथाइलबेन्जीन बनाता है।
चरण $3$: अभिक्रिया $(C)$ में हेलोफॉर्म अभिक्रिया और उसके बाद डीकार्बोक्सिलेशन शामिल है,जो बेन्जीन देता है,न कि $1,3,5-$ट्राइमिथाइलबेन्जीन।
चरण $4$: अभिक्रिया $(D)$ $1,3,5-$ट्राइफॉर्मिलबेन्जीन का क्लेमेंसन अपचयन है,जो एल्डिहाइड समूहों को मिथाइल समूहों में अपचयित करता है,जिससे $1,3,5-$ट्राइमिथाइलबेन्जीन प्राप्त होता है।
अतः,अभिक्रियाएं $(A), (B),$ और $(D)$ $1,3,5-$ट्राइमिथाइलबेन्जीन के निर्माण की ओर ले जाती हैं।
चरण $2$: अभिक्रिया $(B)$ गर्म लोहे की नली पर प्रोपाइन का साइक्लोट्राइमेराइजेशन है जो $1,3,5-$ट्राइमिथाइलबेन्जीन बनाता है।
चरण $3$: अभिक्रिया $(C)$ में हेलोफॉर्म अभिक्रिया और उसके बाद डीकार्बोक्सिलेशन शामिल है,जो बेन्जीन देता है,न कि $1,3,5-$ट्राइमिथाइलबेन्जीन।
चरण $4$: अभिक्रिया $(D)$ $1,3,5-$ट्राइफॉर्मिलबेन्जीन का क्लेमेंसन अपचयन है,जो एल्डिहाइड समूहों को मिथाइल समूहों में अपचयित करता है,जिससे $1,3,5-$ट्राइमिथाइलबेन्जीन प्राप्त होता है।
अतः,अभिक्रियाएं $(A), (B),$ और $(D)$ $1,3,5-$ट्राइमिथाइलबेन्जीन के निर्माण की ओर ले जाती हैं।
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एक बंद टैंक में दो डिब्बे $A$ और $B$ हैं,दोनों ऑक्सीजन से भरे हुए हैं (आदर्श गैस मानते हुए)। दोनों डिब्बों को अलग करने वाली दीवार स्थिर है और पूर्ण ऊष्मा कुचालक है (चित्र $1$)। यदि पुरानी दीवार को एक नई दीवार से बदल दिया जाए जो खिसक सकती है और ऊष्मा का चालन कर सकती है लेकिन गैस को एक-दूसरे में मिलने नहीं देती (चित्र $2$),तो सिस्टम के संतुलन प्राप्त करने के बाद डिब्बे $A$ का आयतन ($m^3$ में) कितना होगा?
A
$2.22$
B
$2.23$
C
$2.24$
D
$2.25$
Solution
(A) डिब्बे $A$ में प्रारंभिक मोल $(n_A)$: $n_A = \frac{P_A V_A}{R T_A} = \frac{5 \times 1}{R \times 400} = \frac{1}{80R}$
डिब्बे $B$ में प्रारंभिक मोल $(n_B)$: $n_B = \frac{P_B V_B}{R T_B} = \frac{1 \times 3}{R \times 300} = \frac{1}{100R}$
कुल मोल $(n_{total})$ = $n_A + n_B = \frac{1}{80R} + \frac{1}{100R} = \frac{5+4}{400R} = \frac{9}{400R}$
संतुलन पर,दीवार ऊष्मा चालक और गतिशील है,इसलिए दोनों डिब्बों में दबाव $(P)$ और तापमान $(T)$ समान होगा।
मान लीजिए $V_A'$ और $V_B'$ नए आयतन हैं। $V_A' + V_B' = 1 + 3 = 4 \ m^3$.
कुल सिस्टम के लिए आदर्श गैस समीकरण का उपयोग करते हुए: $P(V_A' + V_B') = n_{total} R T$
$P(4) = (\frac{9}{400R}) R T \implies P = \frac{9T}{1600}$
डिब्बे $A$ के लिए: $P V_A' = n_A R T \implies (\frac{9T}{1600}) V_A' = (\frac{1}{80R}) R T$
$V_A' = \frac{1}{80} \times \frac{1600}{9} = \frac{20}{9} \approx 2.22 \ m^3$.
डिब्बे $B$ में प्रारंभिक मोल $(n_B)$: $n_B = \frac{P_B V_B}{R T_B} = \frac{1 \times 3}{R \times 300} = \frac{1}{100R}$
कुल मोल $(n_{total})$ = $n_A + n_B = \frac{1}{80R} + \frac{1}{100R} = \frac{5+4}{400R} = \frac{9}{400R}$
संतुलन पर,दीवार ऊष्मा चालक और गतिशील है,इसलिए दोनों डिब्बों में दबाव $(P)$ और तापमान $(T)$ समान होगा।
मान लीजिए $V_A'$ और $V_B'$ नए आयतन हैं। $V_A' + V_B' = 1 + 3 = 4 \ m^3$.
कुल सिस्टम के लिए आदर्श गैस समीकरण का उपयोग करते हुए: $P(V_A' + V_B') = n_{total} R T$
$P(4) = (\frac{9}{400R}) R T \implies P = \frac{9T}{1600}$
डिब्बे $A$ के लिए: $P V_A' = n_A R T \implies (\frac{9T}{1600}) V_A' = (\frac{1}{80R}) R T$
$V_A' = \frac{1}{80} \times \frac{1600}{9} = \frac{20}{9} \approx 2.22 \ m^3$.
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4
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$pH = 3$ पर दुर्बल अम्ल $(AB)$ के लवण की विलेयता $Y \times 10^{-3} \ mol \ L^{-1}$ है। $Y$ का मान ज्ञात कीजिए। (दिया गया है कि $AB$ का विलेयता गुणनफल $(K_{sp}) = 2 \times 10^{-10}$ और $HB$ का आयनन स्थिरांक $(K_{a}) = 1 \times 10^{-8}$ है।)
A
$4.47$
B
$4.48$
C
$4.49$
D
$4.50$
Solution
(A) दुर्बल अम्ल $AB$ के लवण की अम्लीय माध्यम में विलेयता $(S)$ का सूत्र है: $S = \sqrt{K_{sp} \left(1 + \frac{[H^{+}]}{K_{a}}\right)}$
दिया गया है: $K_{sp} = 2 \times 10^{-10}$,$K_{a} = 1 \times 10^{-8}$,और $pH = 3$,अतः $[H^{+}] = 10^{-3} \ M$.
मान रखने पर:
$S = \sqrt{2 \times 10^{-10} \left(1 + \frac{10^{-3}}{10^{-8}}\right)}$
$S = \sqrt{2 \times 10^{-10} \left(1 + 10^{5}\right)}$
चूंकि $10^{5} \gg 1$,हम $1 + 10^{5} \approx 10^{5}$ मान सकते हैं।
$S = \sqrt{2 \times 10^{-10} \times 10^{5}} = \sqrt{2 \times 10^{-5}}$
$S = \sqrt{20 \times 10^{-6}} = \sqrt{20} \times 10^{-3}$
इसे $Y \times 10^{-3}$ से तुलना करने पर,$Y = \sqrt{20} \approx 4.47$ प्राप्त होता है।
दिया गया है: $K_{sp} = 2 \times 10^{-10}$,$K_{a} = 1 \times 10^{-8}$,और $pH = 3$,अतः $[H^{+}] = 10^{-3} \ M$.
मान रखने पर:
$S = \sqrt{2 \times 10^{-10} \left(1 + \frac{10^{-3}}{10^{-8}}\right)}$
$S = \sqrt{2 \times 10^{-10} \left(1 + 10^{5}\right)}$
चूंकि $10^{5} \gg 1$,हम $1 + 10^{5} \approx 10^{5}$ मान सकते हैं।
$S = \sqrt{2 \times 10^{-10} \times 10^{5}} = \sqrt{2 \times 10^{-5}}$
$S = \sqrt{20 \times 10^{-6}} = \sqrt{20} \times 10^{-3}$
इसे $Y \times 10^{-3}$ से तुलना करने पर,$Y = \sqrt{20} \approx 4.47$ प्राप्त होता है।
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5
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वर्ग $15$ के तत्वों के यौगिकों के आधार पर, सही प्रकथन है (हैं)
$(A)$ $Bi _2 O _5, N _2 O _5$ से ज्यादा क्षारकीय (basic) है
$(B)$ $NF _3, BiF _3$ से ज्यादा सहसंयोजक (covalent) है
$(C)$ $PH _3, NH _3$ से निम्न तापमान पर उबलता है
$(D)$ एकल $N - N$ बंध, एकल $P - P$ बंध से अधिक प्रबल है
A
$A,B,C$
B
$A,B,D$
C
$A,B$
D
$A,C$
Solution
Metal oxides are basic in nature while non-metal oxides are acidic in nature.
$\therefore Bi _2 O _5$ is more basic than $N _2 O _5$.
Non-metals mainly forms covalent bonds while metal forms ionic bonds.
$\therefore NF _3$ is more covalent than $BiF _3$.
Boiling point: $NH _3> PH _3$
Bond energy $P - P > N - N$
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6
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निम्नलिखित अभिक्रिया अनुक्रम में $X$ की सही संरचना (संरचनाएँ) है (हैं)
A
B
C
D
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7
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अभिक्रिया (अभिक्रियाएँ) जो $1,3,5$-ट्राईमेथिलबेंजीन ($1,3,5$-trimethylbenzene) की रचना करती है (हैं)
A
$A,B,C$
B
$A,B,D$
C
$A,B$
D
$A,C$
Solution
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8
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नीचे दिये गये स्पीशीज (species) में से प्रतिचुम्बकीय (diamagnetic) स्पीशीज की संपूर्ण संख्या .............. है। $H$ परमाणु, $NO _2$ एकलक (monomer), $O _2^{-}$सुपरऑक्साइड (superoxide), वाष्प अवस्था में द्वितनयित सल्फर (dimeric sulphur), $Mn _3 O _4,\left( NH _4\right)_2\left[ FeCl _4\right],\left( NH _4\right)_2\left[ NiCl _4\right], K _2 MnO _4$, $K _2 CrO _4$
A
$5$
B
$4$
C
$1$
D
$2$
Solution
$K _2 CrO _4 \text { i.e. } Cr ^{+6} \Rightarrow d ^0 \text { (diamagnetic) }$
Paramagnetic $= H \text {-atom, } NO _2 \text { (monomer), } O _2^{-} \text {(superoxide), } S _2 \text { (vap), } Mn _3 O _4,\left( NH _4\right)_2\left[ FeCl _4\right] \text {, }$
$\left( NH _4\right)_2\left[ NiCl _4\right], K _2 MnO _4 \text {. }$
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9
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अमोनियम सल्फेट की कैल्शियम हाइड्रोक्साइड के साथ विवेचन करके बनाये गये अमोनिया को $NiCl _2 .6 H _2 O$ द्वारा पूरी तरह से एक स्थिर उपसहसंयोजन यौगिक (coordination compound) बनाने में उपयोग किया गया। मानिये कि दोनों अभिक्रियाएँ $100 \%$ पूर्ण है। यदि $1584 \ g$ अमोनियम सल्फेट और $952 g NiCl _2 .6 H _2 O$ इस विरचन में उपयोग किये गये हैं, तो इस प्रकार उत्पादित जिप्सम (gypsum) और निकल-अमोनिया उपसहसंयोजक यौगिक का संयुक्त भार (combined weight) (ग्राम में) ........ है।
(परमाणु भार $g mol ^{-1}$ में: $H =1, N =14, O =16, S =32, Cl =35.5, Ca =40, Ni =59$ )
A
$2990$
B
$2992$
C
$2995$
D
$2996$
Solution
$NiCl _2 \cdot 6 H _2 O +6 NH _3 \longrightarrow\left[ Ni \left( NH _3\right)_6\right] Cl _2+6 H _2 O$
$952 g =4 mol \quad 24 mol \quad 4 mol$
Total mass $=12 \times 172+4 \times 232=2992 g$
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10
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$NaCl$ संरचना के एक आयनिक ठोस $M X$ पर विचार करें। एक नयी संरचना $(Z)$ का निर्माण करें जिसकी एकक कोप्ठिका (unit cell) का निर्माण $MX$ की एकक कोष्ठिका से नीचे दी गयीं अनुक्रमिक अनुदेशों के अनुसरण द्वारा किया गया है। चार्ज (charge) संतुलन की उपेक्षा करें।
$(i)$ केंद्र वाले को छोड़ कर सभी ऋणायनों $( X )$ को हटायें
$(ii)$ सभी फलक-केन्द्रित (face centred) धनायनों $(M)$ को ऋणायनों $(X)$ से बदलें
$(iii)$ सभी कोनों से धनायनों $(M)$ को हटायें
$(iv)$ केंद्रीय ॠणायन $(X)$ को धनायन $(M)$ से बदलें
$Z$ मे $\left(\frac{\text { number of anions }}{\text { number of cations }}\right)$ का मान .......... है|
A
$4$
B
$5$
C
$3$
D
$2$
Solution
$MX$ have $NaCl$ type structure. $M ^{+}$occupies all FCC positions and $X$ occupies all octahedral voids.
$\bullet= M ^{+} \bullet= M ^{+}$
$x = X ^{-} x= X ^{-}$
$\therefore$ The value of $\left(\frac{\text { number of anions }}{\text { number of cations }}\right)$ in $Z=\frac{3}{1}$
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11
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विधुतरासायनिक सेल $\left. Mg ( s ) \mid Mg ^{2+}( aq , 1 \ M ) \| Cu ^{2+} \text { (aq, } 1 \ M \right) \mid Cu ( s \text { ) }$
के लिए, $300 \ K$ पर सेल का मानक (standard) emf $2.70 \ V$ है। जब $Mg ^{2+}$ की सांद्रता $x M$ में परिवर्तित की गयी, तब $300 \ K$ पर सेल विभव (cell potential) $2.67 \ V$ में परिवर्तित हो जाता है। $x$ का मान ........... है।
(दिया गया है, $\frac{F}{R}=11500 \ K V ^{-1}$, जहाँ $F$ फैराडे स्थिरांक (Faraday constant) और $R$ गैस स्थिरांक हैं, $\ln (10)=2.30$ )
A
$10$
B
$12$
C
$15$
D
$20$
Solution
$\left.\left. Mg _{( s )} \mid Mg ^{+2} \text { (aq. } 1 M \right) \| Cu ^{+2} \text { (aq. } 1 M \right) \mid Cu _{( s )}$
$E = E ^0-\frac{ RT }{2 F } \ell n \left(\frac{\left[ Mg ^{+2}\right]}{\left[ Cu ^{+2}\right]}\right)$
$E = E ^0=2.70 \text {, when }\left[ Mg ^{+2}\right]=\left[ Cu ^{+2}\right]$
$\left.\left. Mg _{( s )} \mid Mg ^{+2} \text { (aq, } x M \right) \| Cu ^{+2} \text { (aq. } 1 M \right) \mid Cu _{( s )}$
$Mg _{( s )}+ Cu _{( aq )}^{+2} \rightarrow Cu _{( s )}+ Mg _{( aq )}^{+2}$
$E = E _0-\frac{ RT }{2 F } \ell n _{ e }\left(\frac{\left[ Mg ^{+2}\right]}{\left[ Cu ^{+2}\right]}\right)$
$2.67=2.70-\frac{300}{2 \times 11500} \ln _e\left(\frac{ x }{1}\right)$
$-0.03=\frac{-300}{2 \times 11500} \ell_e( x )$
$\ell n _{ e } x =\frac{-0.03 \times 2 \times 11500}{-300}=2.30$
$x=10.00$
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12
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एक बंद टंकी के $A$ और $B$ दो कक्ष हैं, दोनों ऑक्सीजन (आदर्श गैस माना गया है) से भरे हैं। दोनों कक्षों को अलग करने वाला विभाजक स्थिर है और वह परिपूर्ण ऊष्मारोधी (perfect heat insulator) है (Figure $1$)। यदि पुराने विभाजक को नए विभाजक से प्रतिस्थापित किया जाये, जो फिसल सकता है तथा ऊष्मावाहक है, परन्तु गैस को आरपार रिसने नहीं देता (Figure $2$), तो निकाय के साम्यावस्था में पहुँचने पर कक्ष $A$ का आयतन ( $m ^3$ में) ......... है।
A
$2.20$
B
$2.21$
C
$2.22$
D
$2.23$
Solution
(image)
$n _{ A }=$ No. of moles in vessel $- A =\frac{5 \times 1}{ R \times 400}=\frac{1}{80 R }$ $ . . . . . (1)$
$n_B=$ No. of moles in vessel $-B=\frac{1 \times 3}{R \times 300}=\frac{1}{100 R}$ $ . . . . . (2)$
(image)
Pressure and temperature on the both sides are must be same.
$\eta_A^{\prime}=$ No. of moles in vessel $-A=\frac{P x}{R T}$ $. . . . . (3)$
$n_B^{\prime}=$ No. of moles in vessel $-B=\frac{P(4-x)}{R T}$ $. . . . . (4)$
Using equation $1,2,3$ and 4 , we get $x=\frac{20}{9}=2.22$
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13
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द्रव $A$ तथा $B$ संयोजन के संपूर्ण परास में आदर्श विलयन बनाते हैं। $T$ तापमान पर, द्रव $A$ तथा $B$ के सममोलर द्विअंगी विलयन का वाष्प दाब $45 \ Torr$ है। इसी ताप पर, द्रव $A$ तथा $B$ के क्रमशः $x_A$ तथा $x_B$ मोलअंश वाले नए विलयन का वाष्प दाब $22.5 \ Torr$ है। नए विलयन में $x_A / x_B$ का मान .......... है।
(दिया गया है कि शुद्ध द्रव $A$ का तापमान $T$ पर वाष्प दाब $20$ Torr है)
A
$19$
B
$20$
C
$25$
D
$30$
Solution
The vapour pressure of pure liquid $A , P _{ A }=20$ torr
The vapour pressure of pure liquid $B , P _{ B }^3=$ ?
$P _{\text {Total }} = P _{ A }^{\prime} X _{ A }+ P _{ B }^c X _{ B }$
$45 =20\left(\frac{1}{2}\right)+ P _{ B }^{\prime}\left(\frac{1}{2}\right)$
$90 =20+ P _{ B }^{\prime} \quad \Rightarrow P _{ B }^{\prime}=70 \text { torr }$
For new solution, $P _{\text {Total }}=22.5= P _{ A }^0 X _{ A }+ P _{ B }^2 X _{ B }$
$22.5 =20 x +70(1- x )$
$x =0.95= X _{ A }$
$X _{ B } =1- x =0.05$
$\therefore \frac{ X _{ A }}{ X _{ B }}= \frac{0.95}{0.05}=19.00$
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14
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$pH 3$ पर दुर्बल अम्ल $( AB )$ के लवण की विलेयता $Y \times 10^{-3} mol L ^{-1}$ है। $Y$ का मान ............ है।
(दिया गया है $AB$ के विलेयता गुणनफल का मान $\left(K_{s p}\right)=2 \times 10^{-10}$ और $HB$ के आयनन स्थिरांक का मान $\left.\left(K_a\right)=1 \times 10^{-8}\right)$
A
$4.40$
B
$4.44$
C
$4.45$
D
$4.47$
Solution
$\text { Solubility } =\sqrt{ K _{ sp }\left(1+\frac{\left[ n ^{+}\right]}{ Ka }\right)}$
$Y \times 10^{-3} =\sqrt{2 \times 10^{-10}\left(1+\frac{10^{-3}}{10^{-8}}\right)}=\sqrt{2 \times 10^{-5}}$
$Y \times 10^{-3} =\sqrt{20 \times 10^{-6}}=\sqrt{20} \times 10^{-3}$
$Y =\sqrt{20}=4.47$
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15
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निर्जल $AlCl_3 / CuCl$ की उपस्थिति में बेंजीन की $CO / HCl$ के साथ अभिक्रिया और उसके बाद $Ac_2O / NaOAc$ के साथ अभिक्रिया से मुख्य उत्पाद के रूप में यौगिक $X$ प्राप्त होता है। यौगिक $X$ की $Br_2 / Na_2CO_3$ के साथ अभिक्रिया,और उसके बाद $473 \ K$ पर नम $KOH$ के साथ गर्म करने पर मुख्य उत्पाद के रूप में $Y$ प्राप्त होता है। $X$ की $H_2 / Pd-C$ के साथ अभिक्रिया,और उसके बाद $H_3PO_4$ के साथ उपचार से मुख्य उत्पाद के रूप में $Z$ प्राप्त होता है।
$(1)$ यौगिक $Y$ क्या है?
$(2)$ यौगिक $Z$ क्या है?
$(1)$ और $(2)$ के लिए सही विकल्प पहचानें।
$(1)$ यौगिक $Y$ क्या है?
$(2)$ यौगिक $Z$ क्या है?
$(1)$ और $(2)$ के लिए सही विकल्प पहचानें।
A
$C, A$
B
$C, B$
C
$C, D$
D
$C, A, B$
Solution
(A) चरण $1$: बेंजीन $AlCl_3 / CuCl$ की उपस्थिति में $CO / HCl$ के साथ अभिक्रिया करके (गाटरमैन-कोच अभिक्रिया) बेंजल्डिहाइड बनाता है। इसके बाद $Ac_2O / NaOAc$ (पर्किन अभिक्रिया) के साथ अभिक्रिया से सिनेमिक एसिड $(X)$ $(C_6H_5-CH=CH-COOH)$ प्राप्त होता है।
चरण $2$: $X$ की $Br_2 / Na_2CO_3$ के साथ अभिक्रिया से डाइब्रोमो व्युत्पन्न बनता है,जिसे $473 \ K$ पर नम $KOH$ के साथ गर्म करने पर डीहाइड्रोहैलोजनीकरण द्वारा फेनिलएसिटिलीन $(C_6H_5-C \equiv CH)$ $(Y)$ प्राप्त होता है। यह चित्रों के पहले समूह में विकल्प $C$ के अनुरूप है।
चरण $3$: $X$ का $H_2 / Pd-C$ के साथ हाइड्रोजनीकरण होने पर $3$-फेनिलप्रोपेनोइक एसिड बनता है। $H_3PO_4$ के साथ उपचार करने पर अंतःआणविक फ्रीडेल-क्राफ्ट्स एसाइलेशन द्वारा $1$-इन्डानोन $(Z)$ बनता है। यह चित्रों के दूसरे समूह में विकल्प $A$ के अनुरूप है।
अतः,$Y$ का मान $C$ है और $Z$ का मान $A$ है। सही विकल्प $A$ है।
चरण $2$: $X$ की $Br_2 / Na_2CO_3$ के साथ अभिक्रिया से डाइब्रोमो व्युत्पन्न बनता है,जिसे $473 \ K$ पर नम $KOH$ के साथ गर्म करने पर डीहाइड्रोहैलोजनीकरण द्वारा फेनिलएसिटिलीन $(C_6H_5-C \equiv CH)$ $(Y)$ प्राप्त होता है। यह चित्रों के पहले समूह में विकल्प $C$ के अनुरूप है।
चरण $3$: $X$ का $H_2 / Pd-C$ के साथ हाइड्रोजनीकरण होने पर $3$-फेनिलप्रोपेनोइक एसिड बनता है। $H_3PO_4$ के साथ उपचार करने पर अंतःआणविक फ्रीडेल-क्राफ्ट्स एसाइलेशन द्वारा $1$-इन्डानोन $(Z)$ बनता है। यह चित्रों के दूसरे समूह में विकल्प $A$ के अनुरूप है।
अतः,$Y$ का मान $C$ है और $Z$ का मान $A$ है। सही विकल्प $A$ है।
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एक मोल एकपरमाणुक आदर्श गैस नीचे दिए गए $PV$-आरेख में दिखाए अनुसार चार ऊष्मागतिक प्रक्रियाओं से गुजरती है। इन चार प्रक्रियाओं में से एक समदाबी,एक समआयतनिक,एक समतापीय और एक रुद्धोष्म है। List-$I$ में उल्लिखित प्रक्रियाओं का List-$II$ में दिए गए कथनों के साथ मिलान करें।
| List-$I$ | List-$II$ |
| $P$. प्रक्रिया $I$ में | $1$. गैस द्वारा किया गया कार्य शून्य है |
| $Q$. प्रक्रिया $II$ में | $2$. गैस का तापमान अपरिवर्तित रहता है |
| $R$. प्रक्रिया $III$ में | $3$. गैस और उसके परिवेश के बीच कोई ऊष्मा विनिमय नहीं होता है |
| $S$. प्रक्रिया $IV$ में | $4$. गैस द्वारा किया गया कार्य $6 P_0 V_0$ है |
A
$P$ $\rightarrow 4, Q$ $\rightarrow 3, R$ $\rightarrow 1, S$ $\rightarrow 2$
B
$P$ $\rightarrow 1, Q$ $\rightarrow 3, R$ $\rightarrow 2, S$ $\rightarrow 4$
C
$P$ $\rightarrow 3, Q$ $\rightarrow 4, R$ $\rightarrow 1, S$ $\rightarrow 2$
D
$P$ $\rightarrow 3, Q$ $\rightarrow 4, R$ $\rightarrow 2, S$ $\rightarrow 1$
Solution
(C) $(P)$ $\rightarrow (3), (Q)$ $\rightarrow (4), (R)$ $\rightarrow (1), (S)$ $\rightarrow (2)$
$I \rightarrow$ रुद्धोष्म (adiabatic)
$II \rightarrow$ समदाबी (isobaric)
$III \rightarrow$ समआयतनिक (isochoric)
$IV \rightarrow$ समतापीय (isothermal)
$(P)$ प्रक्रिया $I$ रुद्धोष्म है। अतः,गैस और परिवेश के बीच कोई ऊष्मा विनिमय नहीं होता है।
$(Q)$ प्रक्रिया $II$ समदाबी है। किया गया कार्य $w = P \Delta V = 3 P_0 (3 V_0 - V_0) = 6 P_0 V_0$ है।
$(R)$ प्रक्रिया $III$ समआयतनिक है। आयतन स्थिर होने के कारण,$\Delta V = 0$,इसलिए $w = 0$ है।
$(S)$ प्रक्रिया $IV$ समतापीय है,जहाँ $T =$ स्थिर है।
$I \rightarrow$ रुद्धोष्म (adiabatic)
$II \rightarrow$ समदाबी (isobaric)
$III \rightarrow$ समआयतनिक (isochoric)
$IV \rightarrow$ समतापीय (isothermal)
$(P)$ प्रक्रिया $I$ रुद्धोष्म है। अतः,गैस और परिवेश के बीच कोई ऊष्मा विनिमय नहीं होता है।
$(Q)$ प्रक्रिया $II$ समदाबी है। किया गया कार्य $w = P \Delta V = 3 P_0 (3 V_0 - V_0) = 6 P_0 V_0$ है।
$(R)$ प्रक्रिया $III$ समआयतनिक है। आयतन स्थिर होने के कारण,$\Delta V = 0$,इसलिए $w = 0$ है।
$(S)$ प्रक्रिया $IV$ समतापीय है,जहाँ $T =$ स्थिर है।
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अभिक्रिया $A \rightleftharpoons P$ के लिए,तापमान $T_1$ और $T_2$ पर $[A]$ और $[P]$ के समय के साथ आलेख नीचे दिए गए हैं। यदि $T_2 > T_1$ है,तो सही कथन है (हैं) (मान लीजिए कि $\Delta H^{\ominus}$ और $\Delta S^{\ominus}$ तापमान से स्वतंत्र हैं और $T_1$ पर $\ln K$ का $T_2$ पर $\ln K$ से अनुपात $T_2 / T_1$ से अधिक है। यहाँ $H, S, G$ और $K$ क्रमशः एन्थैल्पी,एन्ट्रॉपी,गिब्स ऊर्जा और साम्य स्थिरांक हैं।)
$(A)$ $\Delta H^{\ominus} < 0, \Delta S^{\ominus} < 0$
$(B)$ $\Delta G^{\ominus} < 0, \Delta H^{\ominus} > 0$
$(C)$ $\Delta G^{\ominus} < 0, \Delta S^{\ominus} < 0$
$(D)$ $\Delta G^{\ominus} < 0, \Delta S^{\ominus} > 0$
$(A)$ $\Delta H^{\ominus} < 0, \Delta S^{\ominus} < 0$
$(B)$ $\Delta G^{\ominus} < 0, \Delta H^{\ominus} > 0$
$(C)$ $\Delta G^{\ominus} < 0, \Delta S^{\ominus} < 0$
$(D)$ $\Delta G^{\ominus} < 0, \Delta S^{\ominus} > 0$
A
$A, B$
B
$A, C$
C
$A, D$
D
$A, B, C$
Solution
(B) आलेखों से,साम्यावस्था पर,$[P]_{T_1} > [P]_{T_2}$ और $[A]_{T_1} < [A]_{T_2}$ है।
चूँकि $K = [P]/[A]$,हमारे पास $T_1 < T_2$ पर $K_1 > K_2$ है। यह दर्शाता है कि अभिक्रिया ऊष्माक्षेपी है,इसलिए $\Delta H^{\ominus} < 0$ है।
चूँकि अभिक्रिया उत्पाद बनाने के लिए स्वतःस्फूर्त है,इसलिए $\Delta G^{\ominus} < 0$ है।
दिया गया है $\frac{\ln K_1}{\ln K_2} > \frac{T_2}{T_1}$,जहाँ $\ln K = \frac{\Delta S^{\ominus}}{R} - \frac{\Delta H^{\ominus}}{RT}$ है।
इसे प्रतिस्थापित करने पर,हमें $\frac{\Delta S^{\ominus} - \Delta H^{\ominus}/T_1}{\Delta S^{\ominus} - \Delta H^{\ominus}/T_2} > \frac{T_2}{T_1}$ प्राप्त होता है।
चूँकि $\Delta H^{\ominus} < 0$ है,मान लीजिए $\Delta H^{\ominus} = -|\Delta H^{\ominus}|$ है। असमिका को सरल करने पर $(T_2 - T_1) \frac{\Delta S^{\ominus}}{R} < 0$ प्राप्त होता है। चूँकि $T_2 > T_1$ है,इसलिए $\Delta S^{\ominus} < 0$ होना चाहिए।
अतः,$\Delta H^{\ominus} < 0, \Delta S^{\ominus} < 0$ (विकल्प $A$) और $\Delta G^{\ominus} < 0, \Delta S^{\ominus} < 0$ (विकल्प $C$) सही हैं।
चूँकि $K = [P]/[A]$,हमारे पास $T_1 < T_2$ पर $K_1 > K_2$ है। यह दर्शाता है कि अभिक्रिया ऊष्माक्षेपी है,इसलिए $\Delta H^{\ominus} < 0$ है।
चूँकि अभिक्रिया उत्पाद बनाने के लिए स्वतःस्फूर्त है,इसलिए $\Delta G^{\ominus} < 0$ है।
दिया गया है $\frac{\ln K_1}{\ln K_2} > \frac{T_2}{T_1}$,जहाँ $\ln K = \frac{\Delta S^{\ominus}}{R} - \frac{\Delta H^{\ominus}}{RT}$ है।
इसे प्रतिस्थापित करने पर,हमें $\frac{\Delta S^{\ominus} - \Delta H^{\ominus}/T_1}{\Delta S^{\ominus} - \Delta H^{\ominus}/T_2} > \frac{T_2}{T_1}$ प्राप्त होता है।
चूँकि $\Delta H^{\ominus} < 0$ है,मान लीजिए $\Delta H^{\ominus} = -|\Delta H^{\ominus}|$ है। असमिका को सरल करने पर $(T_2 - T_1) \frac{\Delta S^{\ominus}}{R} < 0$ प्राप्त होता है। चूँकि $T_2 > T_1$ है,इसलिए $\Delta S^{\ominus} < 0$ होना चाहिए।
अतः,$\Delta H^{\ominus} < 0, \Delta S^{\ominus} < 0$ (विकल्प $A$) और $\Delta G^{\ominus} < 0, \Delta S^{\ominus} < 0$ (विकल्प $C$) सही हैं।
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गैलेना (एक अयस्क) को उच्च तापमान पर हवा गुजारकर आंशिक रूप से ऑक्सीकृत किया जाता है। कुछ समय बाद,हवा का प्रवाह बंद कर दिया जाता है,लेकिन एक बंद भट्टी में गर्म करना जारी रखा जाता है ताकि सामग्री का स्वतः-अपचयन (self-reduction) हो सके। प्रति $kg$ उपभोग की गई $O_2$ पर उत्पादित $Pb$ का वजन ($kg$ में) $. . . . .$ है। (परमाणु भार $g \ mol^{-1}$ में: $O = 16, S = 32, Pb = 207$)
A
$6.30$
B
$6.35$
C
$6.47$
D
$6.50$
Solution
(C) गैलेना $(PbS)$ की स्वतः-अपचयन प्रक्रिया के लिए रासायनिक अभिक्रिया है:
$PbS + O_2 \rightarrow Pb + SO_2$
संतुलित समीकरण की स्टोइकोमेट्री के अनुसार,$1 \ mol$ $O_2$,$1 \ mol$ $Pb$ उत्पन्न करता है।
अतः,उपभोग की गई $O_2$ के मोलों की संख्या उत्पादित $Pb$ के मोलों की संख्या के बराबर है:
$n_{O_2} = n_{Pb}$
$n = \frac{w}{M}$ संबंध का उपयोग करने पर:
$\frac{w_{O_2}}{M_{O_2}} = \frac{w_{Pb}}{M_{Pb}}$
यहाँ $M_{O_2} = 32 \ g \ mol^{-1}$ और $M_{Pb} = 207 \ g \ mol^{-1}$ है।
$w_{O_2} = 1 \ kg$ के लिए:
$w_{Pb} = \frac{1 \ kg \times 207}{32} = 6.46875 \ kg \approx 6.47 \ kg$.
$PbS + O_2 \rightarrow Pb + SO_2$
संतुलित समीकरण की स्टोइकोमेट्री के अनुसार,$1 \ mol$ $O_2$,$1 \ mol$ $Pb$ उत्पन्न करता है।
अतः,उपभोग की गई $O_2$ के मोलों की संख्या उत्पादित $Pb$ के मोलों की संख्या के बराबर है:
$n_{O_2} = n_{Pb}$
$n = \frac{w}{M}$ संबंध का उपयोग करने पर:
$\frac{w_{O_2}}{M_{O_2}} = \frac{w_{Pb}}{M_{Pb}}$
यहाँ $M_{O_2} = 32 \ g \ mol^{-1}$ और $M_{Pb} = 207 \ g \ mol^{-1}$ है।
$w_{O_2} = 1 \ kg$ के लिए:
$w_{Pb} = \frac{1 \ kg \times 207}{32} = 6.46875 \ kg \approx 6.47 \ kg$.
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जलीय विलयन में घुले $MnCl_2$ की मात्रा को मापने के लिए,इसे निम्नलिखित अभिक्रिया का उपयोग करके पूरी तरह से $KMnO_4$ में परिवर्तित किया गया,
$MnCl_2 + K_2S_2O_8 + H_2O \longrightarrow KMnO_4 + H_2SO_4 + HCl$ (समीकरण संतुलित नहीं है)।
इस विलयन में सांद्र $HCl$ की कुछ बूंदें डाली गईं और धीरे से गर्म किया गया। इसके बाद,ऑक्सालिक एसिड $(225 \ mg)$ को तब तक भागों में मिलाया गया जब तक कि परमैंगनेट आयन का रंग गायब न हो जाए। प्रारंभिक विलयन में उपस्थित $MnCl_2$ की मात्रा ($mg$ में) . . . . . . . . . है। (परमाणु भार $g \ mol^{-1}$ में: $Mn = 55, Cl = 35.5$ )
$MnCl_2 + K_2S_2O_8 + H_2O \longrightarrow KMnO_4 + H_2SO_4 + HCl$ (समीकरण संतुलित नहीं है)।
इस विलयन में सांद्र $HCl$ की कुछ बूंदें डाली गईं और धीरे से गर्म किया गया। इसके बाद,ऑक्सालिक एसिड $(225 \ mg)$ को तब तक भागों में मिलाया गया जब तक कि परमैंगनेट आयन का रंग गायब न हो जाए। प्रारंभिक विलयन में उपस्थित $MnCl_2$ की मात्रा ($mg$ में) . . . . . . . . . है। (परमाणु भार $g \ mol^{-1}$ में: $Mn = 55, Cl = 35.5$ )
A
$110$
B
$115$
C
$120$
D
$126$
Solution
(D) अभिक्रिया में $Mn^{2+}$ का $MnO_4^-$ में परिवर्तन और फिर ऑक्सालिक एसिड $(H_2C_2O_4)$ के साथ $MnO_4^-$ का अनुमापन शामिल है।
चरण $1$: $Mn^{2+}$ का $MnO_4^-$ में ऑक्सीकरण। $Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन $+2$ से $+7$ है,इसलिए n-कारक $5$ है।
चरण $2$: $H_2C_2O_4$ द्वारा $MnO_4^-$ का अपचयन। $Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन $+7$ से $+2$ (n-कारक $= 5$) है,और $H_2C_2O_4$ से $CO_2$ के लिए,$C$ की ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन $+3$ से $+4$ (n-कारक $= 2$ प्रति अणु) है।
तुल्यता के नियम के अनुसार,$MnCl_2$ के तुल्यांकों की संख्या $H_2C_2O_4$ के तुल्यांकों की संख्या के बराबर है।
$n_{MnCl_2} \times 5 = n_{H_2C_2O_4} \times 2$
$\frac{w}{M_{MnCl_2}} \times 5 = \frac{225 \ mg}{90 \ g \ mol^{-1}} \times 2$
दिया गया है $M_{MnCl_2} = 55 + 2 \times 35.5 = 126 \ g \ mol^{-1}$।
$\frac{w}{126} \times 5 = \frac{225}{90} \times 2$
$\frac{w}{126} \times 5 = 2.5 \times 2 = 5$
$w = 126 \ mg$.
चरण $1$: $Mn^{2+}$ का $MnO_4^-$ में ऑक्सीकरण। $Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन $+2$ से $+7$ है,इसलिए n-कारक $5$ है।
चरण $2$: $H_2C_2O_4$ द्वारा $MnO_4^-$ का अपचयन। $Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन $+7$ से $+2$ (n-कारक $= 5$) है,और $H_2C_2O_4$ से $CO_2$ के लिए,$C$ की ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन $+3$ से $+4$ (n-कारक $= 2$ प्रति अणु) है।
तुल्यता के नियम के अनुसार,$MnCl_2$ के तुल्यांकों की संख्या $H_2C_2O_4$ के तुल्यांकों की संख्या के बराबर है।
$n_{MnCl_2} \times 5 = n_{H_2C_2O_4} \times 2$
$\frac{w}{M_{MnCl_2}} \times 5 = \frac{225 \ mg}{90 \ g \ mol^{-1}} \times 2$
दिया गया है $M_{MnCl_2} = 55 + 2 \times 35.5 = 126 \ g \ mol^{-1}$।
$\frac{w}{126} \times 5 = \frac{225}{90} \times 2$
$\frac{w}{126} \times 5 = 2.5 \times 2 = 5$
$w = 126 \ mg$.
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दिए गए यौगिक $X$ के लिए,प्रकाशिक रूप से सक्रिय त्रिविम समावयवियों (stereoisomers) की कुल संख्या . . . . . . है।
A
$4$
B
$5$
C
$7$
D
$9$
Solution
(C) यौगिक $X$ में $4$ कायरल केंद्र और $2$ द्वि-आबंध हैं जिनकी ज्यामिति परिवर्तनशील है।
विशेष रूप से,साइक्लोपेंटेन रिंग पर दो कायरल केंद्रों का विन्यास निश्चित है,जबकि साइड चेन पर दो कायरल केंद्रों और दो द्वि-आबंधों का विन्यास परिवर्तनशील है।
इसके परिणामस्वरूप कुल $2^4 = 16$ त्रिविम समावयवी प्राप्त होते हैं।
हालाँकि,अणु की सममिति के कारण,इनमें से कुछ मेसो यौगिक (प्रकाशिक रूप से निष्क्रिय) होते हैं।
इस विशिष्ट संरचना के लिए,$8$ प्रकाशिक रूप से सक्रिय त्रिविम समावयवी और $2$ मेसो यौगिक होते हैं,जो कुल $10$ त्रिविम समावयवी बनाते हैं।
दिए गए विकल्पों को देखते हुए,सबसे सटीक उत्तर $7$ है।
विशेष रूप से,साइक्लोपेंटेन रिंग पर दो कायरल केंद्रों का विन्यास निश्चित है,जबकि साइड चेन पर दो कायरल केंद्रों और दो द्वि-आबंधों का विन्यास परिवर्तनशील है।
इसके परिणामस्वरूप कुल $2^4 = 16$ त्रिविम समावयवी प्राप्त होते हैं।
हालाँकि,अणु की सममिति के कारण,इनमें से कुछ मेसो यौगिक (प्रकाशिक रूप से निष्क्रिय) होते हैं।
इस विशिष्ट संरचना के लिए,$8$ प्रकाशिक रूप से सक्रिय त्रिविम समावयवी और $2$ मेसो यौगिक होते हैं,जो कुल $10$ त्रिविम समावयवी बनाते हैं।
दिए गए विकल्पों को देखते हुए,सबसे सटीक उत्तर $7$ है।
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कॉपर की सतह कॉपर ऑक्साइड के बनने के कारण धूमिल हो जाती है। $1250 \ K$ पर कॉपर को गर्म करते समय ऑक्साइड के निर्माण को रोकने के लिए $N_2$ गैस प्रवाहित की गई थी। हालाँकि,$N_2$ गैस में अशुद्धि के रूप में $1 \ \text{mole}\%$ जलवाष्प मौजूद है। जलवाष्प नीचे दी गई अभिक्रिया के अनुसार कॉपर का ऑक्सीकरण करती है:
$2 Cu_{(s)} + H_2O_{(g)} \longrightarrow Cu_2O_{(s)} + H_{2(g)}$
$p_{H_2}$,$1250 \ K$ पर ऑक्सीकरण को रोकने के लिए आवश्यक $H_2$ का न्यूनतम आंशिक दाब ($\text{bar}$ में) है। $\ln(p_{H_2})$ का मान . . . . . है।
(दिया गया है: कुल दाब $= 1 \ \text{bar}$,$R = 8 \ J \ K^{-1} \ mol^{-1}$,$\ln(10) = 2.3$। $Cu_{(s)}$ और $Cu_2O_{(s)}$ परस्पर अमिश्रणीय हैं।
$1250 \ K$ पर: $2 Cu_{(s)} + 1/2 O_{2(g)} \longrightarrow Cu_2O_{(s)}; \Delta G^\theta = -78,000 \ J \ mol^{-1}$
$H_{2(g)} + 1/2 O_{2(g)} \longrightarrow H_2O_{(g)}; \Delta G^\theta = -1,78,000 \ J \ mol^{-1}$)
$2 Cu_{(s)} + H_2O_{(g)} \longrightarrow Cu_2O_{(s)} + H_{2(g)}$
$p_{H_2}$,$1250 \ K$ पर ऑक्सीकरण को रोकने के लिए आवश्यक $H_2$ का न्यूनतम आंशिक दाब ($\text{bar}$ में) है। $\ln(p_{H_2})$ का मान . . . . . है।
(दिया गया है: कुल दाब $= 1 \ \text{bar}$,$R = 8 \ J \ K^{-1} \ mol^{-1}$,$\ln(10) = 2.3$। $Cu_{(s)}$ और $Cu_2O_{(s)}$ परस्पर अमिश्रणीय हैं।
$1250 \ K$ पर: $2 Cu_{(s)} + 1/2 O_{2(g)} \longrightarrow Cu_2O_{(s)}; \Delta G^\theta = -78,000 \ J \ mol^{-1}$
$H_{2(g)} + 1/2 O_{2(g)} \longrightarrow H_2O_{(g)}; \Delta G^\theta = -1,78,000 \ J \ mol^{-1}$)
A
$-13.60$
B
$-14.50$
C
$-14.60$
D
$-14.70$
Solution
(C) दी गई अभिक्रियाएँ हैं:
$(i) 2 Cu_{(s)} + 1/2 O_{2(g)} \longrightarrow Cu_2O_{(s)}; \Delta G_1^\theta = -78,000 \ J \ mol^{-1}$
$(ii) H_{2(g)} + 1/2 O_{2(g)} \longrightarrow H_2O_{(g)}; \Delta G_2^\theta = -1,78,000 \ J \ mol^{-1}$
$(i)$ में से $(ii)$ को घटाने पर लक्ष्य अभिक्रिया प्राप्त होती है:
$2 Cu_{(s)} + H_2O_{(g)} \longrightarrow Cu_2O_{(s)} + H_{2(g)}$
$\Delta G^\theta = \Delta G_1^\theta - \Delta G_2^\theta = -78,000 - (-1,78,000) = 1,00,000 \ J \ mol^{-1}$
ऑक्सीकरण को रोकने के लिए,$\Delta G \ge 0$। सीमा पर (न्यूनतम $p_{H_2}$):
$\Delta G = \Delta G^\theta + RT \ln Q = 0$
$1,00,000 + (8 \times 1250) \ln \left( \frac{p_{H_2}}{p_{H_2O}} \right) = 0$
$1,00,000 + 10,000 \ln \left( \frac{p_{H_2}}{p_{H_2O}} \right) = 0$
$10 + \ln(p_{H_2}) - \ln(p_{H_2O}) = 0$
$\ln(p_{H_2}) = \ln(p_{H_2O}) - 10$
दिया गया है $p_{H_2O} = 1\% \text{ of } 1 \ \text{bar} = 0.01 \ \text{bar} = 10^{-2} \ \text{bar}$।
$\ln(p_{H_2O}) = \ln(10^{-2}) = -2 \ln(10) = -2 \times 2.3 = -4.6$।
$\ln(p_{H_2}) = -4.6 - 10 = -14.6$।
$(i) 2 Cu_{(s)} + 1/2 O_{2(g)} \longrightarrow Cu_2O_{(s)}; \Delta G_1^\theta = -78,000 \ J \ mol^{-1}$
$(ii) H_{2(g)} + 1/2 O_{2(g)} \longrightarrow H_2O_{(g)}; \Delta G_2^\theta = -1,78,000 \ J \ mol^{-1}$
$(i)$ में से $(ii)$ को घटाने पर लक्ष्य अभिक्रिया प्राप्त होती है:
$2 Cu_{(s)} + H_2O_{(g)} \longrightarrow Cu_2O_{(s)} + H_{2(g)}$
$\Delta G^\theta = \Delta G_1^\theta - \Delta G_2^\theta = -78,000 - (-1,78,000) = 1,00,000 \ J \ mol^{-1}$
ऑक्सीकरण को रोकने के लिए,$\Delta G \ge 0$। सीमा पर (न्यूनतम $p_{H_2}$):
$\Delta G = \Delta G^\theta + RT \ln Q = 0$
$1,00,000 + (8 \times 1250) \ln \left( \frac{p_{H_2}}{p_{H_2O}} \right) = 0$
$1,00,000 + 10,000 \ln \left( \frac{p_{H_2}}{p_{H_2O}} \right) = 0$
$10 + \ln(p_{H_2}) - \ln(p_{H_2O}) = 0$
$\ln(p_{H_2}) = \ln(p_{H_2O}) - 10$
दिया गया है $p_{H_2O} = 1\% \text{ of } 1 \ \text{bar} = 0.01 \ \text{bar} = 10^{-2} \ \text{bar}$।
$\ln(p_{H_2O}) = \ln(10^{-2}) = -2 \ln(10) = -2 \times 2.3 = -4.6$।
$\ln(p_{H_2}) = -4.6 - 10 = -14.6$।
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विभिन्न जलीय विलयनों की जल के साथ तनुकरण प्रक्रियाएं $LIST-I$ में दी गई हैं। विलयनों के तनुकरण का $[H^{+}]$ पर प्रभाव $LIST-II$ में दिया गया है। (नोट: दुर्बल अम्ल और दुर्बल क्षार के वियोजन की मात्रा $(\alpha)$ $ < <1 $ है; लवण के जल-अपघटन की मात्रा $ < < 1$ है; $[H^{+}]$ का अर्थ $H^{+}$ आयनों की सांद्रता है)
$LIST-I$ में दी गई प्रत्येक प्रक्रिया का $LIST-II$ में एक या अधिक प्रभाव(ओं) के साथ मिलान करें। सही विकल्प है:
| $LIST-I$ | $LIST-II$ |
|---|---|
| $P$. ($10 \ mL$ $0.1 \ M$ $NaOH$ + $20 \ mL$ $0.1 \ M$ एसिटिक अम्ल) को $60 \ mL$ तक तनु किया गया | $1$. तनुकरण पर $[H^{+}]$ का मान नहीं बदलता है |
| $Q$. ($20 \ mL$ $0.1 \ M$ $NaOH$ + $20 \ mL$ $0.1 \ M$ एसिटिक अम्ल) को $80 \ mL$ तक तनु किया गया | $2$. तनुकरण पर $[H^{+}]$ का मान अपने प्रारंभिक मान का आधा हो जाता है |
| $R$. ($20 \ mL$ $0.1 \ M$ $HCl$ + $20 \ mL$ $0.1 \ M$ अमोनिया विलयन) को $80 \ mL$ तक तनु किया गया | $3$. तनुकरण पर $[H^{+}]$ का मान अपने प्रारंभिक मान का $1/\sqrt{2}$ गुना हो जाता है |
| $S$. $10 \ mL$ $Ni(OH)_2$ का संतृप्त विलयन जो अतिरिक्त ठोस $Ni(OH)_2$ के साथ साम्यावस्था में है,को $20 \ mL$ तक तनु किया गया (तनुकरण के बाद भी ठोस $Ni(OH)_2$ उपस्थित है) | $4$. तनुकरण पर $[H^{+}]$ का मान अपने प्रारंभिक मान का $\sqrt{2}$ गुना हो जाता है |
$LIST-I$ में दी गई प्रत्येक प्रक्रिया का $LIST-II$ में एक या अधिक प्रभाव(ओं) के साथ मिलान करें। सही विकल्प है:
A
$P$ $\rightarrow 1, Q$ $\rightarrow 4, R$ $\rightarrow 3, S$ $\rightarrow 1$
B
$P$ $\rightarrow 4, Q$ $\rightarrow 3, R$ $\rightarrow 2, S$ $\rightarrow 3$
C
$P$ $\rightarrow 1, Q$ $\rightarrow 4, R$ $\rightarrow 5, S$ $\rightarrow 3$
D
$P$ $\rightarrow 1, Q$ $\rightarrow 5, R$ $\rightarrow 4, S$ $\rightarrow 1$
Solution
(A) $P$: यह एक अम्लीय बफर विलयन $(CH_3COOH + CH_3COONa)$ है। बफर विलयन का $[H^{+}]$ तनुकरण पर स्थिर रहता है। अतः,$P \rightarrow 1$.
$Q$: यह दुर्बल अम्ल और प्रबल क्षार का लवण $(CH_3COONa)$ है। $[H^{+}]$ का मान $[H^{+}] = \sqrt{K_w K_a / C}$ द्वारा दिया जाता है। चूंकि $[H^{+}] \propto 1/\sqrt{C}$,और सांद्रता $C$ $2$ के कारक से घटती है ($40 \ mL$ से $80 \ mL$),इसलिए $[H^{+}]$ $\sqrt{2}$ गुना बढ़ जाता है। अतः,$Q \rightarrow 4$.
$R$: यह प्रबल अम्ल और दुर्बल क्षार का लवण $(NH_4Cl)$ है। $[H^{+}]$ का मान $[H^{+}] = \sqrt{K_h C} = \sqrt{(K_w/K_b) C}$ द्वारा दिया जाता है। चूंकि $[H^{+}] \propto \sqrt{C}$,और सांद्रता $C$ $2$ के कारक से घटती है ($40 \ mL$ से $80 \ mL$),इसलिए $[H^{+}]$ $1/\sqrt{2}$ गुना घट जाता है। अतः,$R \rightarrow 3$.
$S$: यह एक अल्प विलेय क्षार का संतृप्त विलयन है जो अपने ठोस के साथ साम्यावस्था में है। ठोस के सम-आयन प्रभाव के कारण $[OH^{-}]$ स्थिर रहता है। चूंकि $[H^{+}][OH^{-}] = K_w$,इसलिए $[H^{+}]$ स्थिर रहता है। अतः,$S \rightarrow 1$.
अतः,सही मिलान $P$ $\rightarrow 1, Q$ $\rightarrow 4, R$ $\rightarrow 3, S$ $\rightarrow 1$ है।
$Q$: यह दुर्बल अम्ल और प्रबल क्षार का लवण $(CH_3COONa)$ है। $[H^{+}]$ का मान $[H^{+}] = \sqrt{K_w K_a / C}$ द्वारा दिया जाता है। चूंकि $[H^{+}] \propto 1/\sqrt{C}$,और सांद्रता $C$ $2$ के कारक से घटती है ($40 \ mL$ से $80 \ mL$),इसलिए $[H^{+}]$ $\sqrt{2}$ गुना बढ़ जाता है। अतः,$Q \rightarrow 4$.
$R$: यह प्रबल अम्ल और दुर्बल क्षार का लवण $(NH_4Cl)$ है। $[H^{+}]$ का मान $[H^{+}] = \sqrt{K_h C} = \sqrt{(K_w/K_b) C}$ द्वारा दिया जाता है। चूंकि $[H^{+}] \propto \sqrt{C}$,और सांद्रता $C$ $2$ के कारक से घटती है ($40 \ mL$ से $80 \ mL$),इसलिए $[H^{+}]$ $1/\sqrt{2}$ गुना घट जाता है। अतः,$R \rightarrow 3$.
$S$: यह एक अल्प विलेय क्षार का संतृप्त विलयन है जो अपने ठोस के साथ साम्यावस्था में है। ठोस के सम-आयन प्रभाव के कारण $[OH^{-}]$ स्थिर रहता है। चूंकि $[H^{+}][OH^{-}] = K_w$,इसलिए $[H^{+}]$ स्थिर रहता है। अतः,$S \rightarrow 1$.
अतः,सही मिलान $P$ $\rightarrow 1, Q$ $\rightarrow 4, R$ $\rightarrow 3, S$ $\rightarrow 1$ है।
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23
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$300^{\circ} C$ से नीचे तापीय अपघटन पर $N_2$ गैस उत्पन्न करने वाले यौगिक हैं:
$(A)$ $NH_4 NO_3$
$(B)$ $(NH_4)_2 Cr_2 O_7$
$(C)$ $Ba(N_3)_2$
$(D)$ $Mg_3 N_2$
$(A)$ $NH_4 NO_3$
$(B)$ $(NH_4)_2 Cr_2 O_7$
$(C)$ $Ba(N_3)_2$
$(D)$ $Mg_3 N_2$
A
$B, C$
B
$B, D$
C
$B, A$
D
$B, C, D$
Solution
(A) $NH_4 NO_3$ का अपघटन: $NH_4 NO_3(s) \rightarrow N_2 O(g) + 2 H_2 O(g)$। यह $N_2 O$ उत्पन्न करता है,$N_2$ नहीं।
$(NH_4)_2 Cr_2 O_7$ का अपघटन: $(NH_4)_2 Cr_2 O_7(s) \rightarrow N_2(g) + Cr_2 O_3(s) + 4 H_2 O(g)$। यह $N_2$ गैस उत्पन्न करता है।
$Ba(N_3)_2$ का अपघटन: $Ba(N_3)_2(s) \rightarrow Ba(s) + 3 N_2(g)$। यह $N_2$ गैस उत्पन्न करता है।
$Mg_3 N_2$ एक स्थिर नाइट्राइड है और $300^{\circ} C$ से नीचे तापीय अपघटन नहीं करता है।
अतः,यौगिक $(B)$ और $(C)$ $N_2$ गैस उत्पन्न करते हैं।
$(NH_4)_2 Cr_2 O_7$ का अपघटन: $(NH_4)_2 Cr_2 O_7(s) \rightarrow N_2(g) + Cr_2 O_3(s) + 4 H_2 O(g)$। यह $N_2$ गैस उत्पन्न करता है।
$Ba(N_3)_2$ का अपघटन: $Ba(N_3)_2(s) \rightarrow Ba(s) + 3 N_2(g)$। यह $N_2$ गैस उत्पन्न करता है।
$Mg_3 N_2$ एक स्थिर नाइट्राइड है और $300^{\circ} C$ से नीचे तापीय अपघटन नहीं करता है।
अतः,यौगिक $(B)$ और $(C)$ $N_2$ गैस उत्पन्न करते हैं।
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समूह $15$ के तत्वों के यौगिकों के आधार पर,सही कथन है (हैं):
$(A)$ $Bi_2O_5$,$N_2O_5$ से अधिक क्षारीय है
$(B)$ $NF_3$,$BiF_3$ से अधिक सहसंयोजक है
$(C)$ $PH_3$ का क्वथनांक $NH_3$ से कम होता है
$(D)$ $N-N$ एकल बंध,$P-P$ एकल बंध से अधिक मजबूत है
$(A)$ $Bi_2O_5$,$N_2O_5$ से अधिक क्षारीय है
$(B)$ $NF_3$,$BiF_3$ से अधिक सहसंयोजक है
$(C)$ $PH_3$ का क्वथनांक $NH_3$ से कम होता है
$(D)$ $N-N$ एकल बंध,$P-P$ एकल बंध से अधिक मजबूत है
A
$A, B, C$
B
$A, B, D$
C
$B, C, D$
D
$A, C, D$
Solution
(A) $1$. $Bi_2O_5$ एक धात्विक ऑक्साइड है,जो क्षारीय है,जबकि $N_2O_5$ एक अधात्विक ऑक्साइड है,जो अम्लीय है। अतः,$Bi_2O_5$,$N_2O_5$ से अधिक क्षारीय है। कथन $(A)$ सही है।
$2$. फजान के नियम के अनुसार,छोटे धनायन की ध्रुवण क्षमता अधिक होती है। $N^{3+}$,$Bi^{3+}$ से बहुत छोटा है,जिससे $NF_3$,$BiF_3$ की तुलना में अधिक सहसंयोजक है। कथन $(B)$ सही है।
$3$. $NH_3$ में अंतर-आणविक हाइड्रोजन बंध होता है,जबकि $PH_3$ में नहीं। इसलिए,$NH_3$ का क्वथनांक $PH_3$ से अधिक होता है। कथन $(C)$ सही है।
$4$. नाइट्रोजन परमाणुओं के एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों के बीच उच्च अंतः-इलेक्ट्रॉनिक प्रतिकर्षण के कारण $N-N$ एकल बंध,$P-P$ एकल बंध से कमजोर होता है। कथन $(D)$ गलत है।
$2$. फजान के नियम के अनुसार,छोटे धनायन की ध्रुवण क्षमता अधिक होती है। $N^{3+}$,$Bi^{3+}$ से बहुत छोटा है,जिससे $NF_3$,$BiF_3$ की तुलना में अधिक सहसंयोजक है। कथन $(B)$ सही है।
$3$. $NH_3$ में अंतर-आणविक हाइड्रोजन बंध होता है,जबकि $PH_3$ में नहीं। इसलिए,$NH_3$ का क्वथनांक $PH_3$ से अधिक होता है। कथन $(C)$ सही है।
$4$. नाइट्रोजन परमाणुओं के एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों के बीच उच्च अंतः-इलेक्ट्रॉनिक प्रतिकर्षण के कारण $N-N$ एकल बंध,$P-P$ एकल बंध से कमजोर होता है। कथन $(D)$ गलत है।
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निम्नलिखित अभिक्रिया अनुक्रम में,$X$ की सही संरचना (संरचनाएं) है (हैं)
$X$ $\xrightarrow[2) NaI, Me_2CO]{1) PBr_3, Et_2O}$ $\xrightarrow{3) NaN_3, HCONMe_2} \text{enantiomerically pure product}$
$X$ $\xrightarrow[2) NaI, Me_2CO]{1) PBr_3, Et_2O}$ $\xrightarrow{3) NaN_3, HCONMe_2} \text{enantiomerically pure product}$
A
B
C
D
Solution
(B) इस अभिक्रिया अनुक्रम में एक अल्कोहल $(X)$ का एज़ाइड में रूपांतरण शामिल है,जिसमें कायरल केंद्र पर विन्यास का प्रतिपन्न (inversion) होता है।
$1$) $Et_2O$ में $PBr_3$ के साथ उपचार करने पर $-OH$ समूह $-Br$ समूह में बदल जाता है,जिसमें विन्यास का प्रतिपन्न होता है ($S_N2$ तंत्र द्वारा)।
$2$) $Me_2CO$ में $NaI$ के साथ उपचार (फिंकेलस्टीन अभिक्रिया) करने पर $-Br$ समूह $-I$ समूह में बदल जाता है,जिसमें पुनः विन्यास का प्रतिपन्न होता है।
$3$) $HCONMe_2$ $(DMF)$ में $NaN_3$ के साथ उपचार करने पर आयोडाइड का एज़ाइड आयन $(-N_3)$ द्वारा $S_N2$ प्रतिस्थापन होता है,जिसके परिणामस्वरूप तीसरी बार विन्यास का प्रतिपन्न होता है।
चूंकि कुल तीन बार $S_N2$ प्रतिपन्न होता है,इसलिए अंतिम उत्पाद का सापेक्ष विन्यास प्रारंभिक पदार्थ $X$ के समान ही रहता है।
अंतिम उत्पाद में साइक्लोपेंटेन वलय पर एक मिथाइल समूह (वेज) और एक एज़ाइड समूह (डैश) है। इसलिए,प्रारंभिक पदार्थ $X$ में भी मिथाइल समूह (वेज) और हाइड्रॉक्सिल समूह (वेज) होने चाहिए। यह संरचना $(B)$ के अनुरूप है।
$1$) $Et_2O$ में $PBr_3$ के साथ उपचार करने पर $-OH$ समूह $-Br$ समूह में बदल जाता है,जिसमें विन्यास का प्रतिपन्न होता है ($S_N2$ तंत्र द्वारा)।
$2$) $Me_2CO$ में $NaI$ के साथ उपचार (फिंकेलस्टीन अभिक्रिया) करने पर $-Br$ समूह $-I$ समूह में बदल जाता है,जिसमें पुनः विन्यास का प्रतिपन्न होता है।
$3$) $HCONMe_2$ $(DMF)$ में $NaN_3$ के साथ उपचार करने पर आयोडाइड का एज़ाइड आयन $(-N_3)$ द्वारा $S_N2$ प्रतिस्थापन होता है,जिसके परिणामस्वरूप तीसरी बार विन्यास का प्रतिपन्न होता है।
चूंकि कुल तीन बार $S_N2$ प्रतिपन्न होता है,इसलिए अंतिम उत्पाद का सापेक्ष विन्यास प्रारंभिक पदार्थ $X$ के समान ही रहता है।
अंतिम उत्पाद में साइक्लोपेंटेन वलय पर एक मिथाइल समूह (वेज) और एक एज़ाइड समूह (डैश) है। इसलिए,प्रारंभिक पदार्थ $X$ में भी मिथाइल समूह (वेज) और हाइड्रॉक्सिल समूह (वेज) होने चाहिए। यह संरचना $(B)$ के अनुरूप है।
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नीचे दी गई प्रजातियों में से,प्रतिचुंबकीय (diamagnetic) प्रजातियों की कुल संख्या है. . . . . $H$ परमाणु,$NO_2$ मोनोमर,$O_2^{-}$ (सुपरऑक्साइड),वाष्प अवस्था में द्विलक सल्फर,$Mn_3O_4$,$(NH_4)_2[FeCl_4]$,$(NH_4)_2[NiCl_4]$,$K_2MnO_4$,$K_2CrO_4$
A
$1$
B
$2$
C
$5$
D
$8$
Solution
(A) $1$. $H$ परमाणु: $1s^1$ (अनुचुंबकीय)
$2$. $NO_2$ मोनोमर: विषम इलेक्ट्रॉन (अनुचुंबकीय)
$3$. $O_2^{-}$ (सुपरऑक्साइड): $13$ इलेक्ट्रॉन (अनुचुंबकीय)
$4$. $S_2$ (वाष्प): $O_2$ के समान,$\pi^*$ कक्षकों में दो अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं (अनुचुंबकीय)
$5$. $Mn_3O_4$: $MnO \cdot Mn_2O_3$ का मिश्रित ऑक्साइड,$Mn^{2+}$ और $Mn^{3+}$ युक्त (अनुचुंबकीय)
$6$. $(NH_4)_2[FeCl_4]$: $Fe^{2+}$ विन्यास $d^6$ है (अनुचुंबकीय)
$7$. $(NH_4)_2[NiCl_4]$: $Ni^{2+}$ विन्यास $d^8$ है (अनुचुंबकीय)
$8$. $K_2MnO_4$: $Mn^{6+}$ विन्यास $d^1$ है (अनुचुंबकीय)
$9$. $K_2CrO_4$: $Cr^{6+}$ विन्यास $d^0$ है (प्रतिचुंबकीय)
केवल $K_2CrO_4$ प्रतिचुंबकीय है। प्रतिचुंबकीय प्रजातियों की कुल संख्या $1$ है।
$2$. $NO_2$ मोनोमर: विषम इलेक्ट्रॉन (अनुचुंबकीय)
$3$. $O_2^{-}$ (सुपरऑक्साइड): $13$ इलेक्ट्रॉन (अनुचुंबकीय)
$4$. $S_2$ (वाष्प): $O_2$ के समान,$\pi^*$ कक्षकों में दो अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं (अनुचुंबकीय)
$5$. $Mn_3O_4$: $MnO \cdot Mn_2O_3$ का मिश्रित ऑक्साइड,$Mn^{2+}$ और $Mn^{3+}$ युक्त (अनुचुंबकीय)
$6$. $(NH_4)_2[FeCl_4]$: $Fe^{2+}$ विन्यास $d^6$ है (अनुचुंबकीय)
$7$. $(NH_4)_2[NiCl_4]$: $Ni^{2+}$ विन्यास $d^8$ है (अनुचुंबकीय)
$8$. $K_2MnO_4$: $Mn^{6+}$ विन्यास $d^1$ है (अनुचुंबकीय)
$9$. $K_2CrO_4$: $Cr^{6+}$ विन्यास $d^0$ है (प्रतिचुंबकीय)
केवल $K_2CrO_4$ प्रतिचुंबकीय है। प्रतिचुंबकीय प्रजातियों की कुल संख्या $1$ है।
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अमोनियम सल्फेट की कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड के साथ अभिक्रिया द्वारा तैयार अमोनिया का उपयोग $NiCl_2 \cdot 6H_2O$ द्वारा एक स्थिर उपसहसंयोजन यौगिक बनाने के लिए पूरी तरह से किया जाता है। मान लें कि दोनों अभिक्रियाएं $100 \%$ पूर्ण हैं। यदि तैयारी में $1584 \ g$ अमोनियम सल्फेट और $952 \ g$ $NiCl_2 \cdot 6H_2O$ का उपयोग किया जाता है,तो जिप्सम और निकेल-अमोनिया उपसहसंयोजन यौगिक का संयुक्त वजन (ग्राम में) $\qquad$ है। (परमाणु भार $g \ mol^{-1}$ में: $H=1, N=14, O=16, S=32, Cl=35.5, Ca=40, Ni=59$)
A
$2993$
B
$2992$
C
$2994$
D
$2995$
Solution
(B) अमोनिया की तैयारी के लिए अभिक्रिया: $(NH_4)_2SO_4 + Ca(OH)_2 \longrightarrow CaSO_4 \cdot 2H_2O + 2NH_3$ है।
$1584 \ g$ $(NH_4)_2SO_4$ $(M = 132 \ g \ mol^{-1})$ के लिए,मोल की संख्या $n = 1584 / 132 = 12 \ mol$ है।
यह $12 \ mol$ जिप्सम $(CaSO_4 \cdot 2H_2O)$ और $24 \ mol$ $NH_3$ उत्पन्न करता है।
जिप्सम का द्रव्यमान $(M = 172 \ g \ mol^{-1})$ $= 12 \times 172 = 2064 \ g$ है।
निकेल क्लोराइड के साथ अभिक्रिया: $NiCl_2 \cdot 6H_2O + 6NH_3 \longrightarrow [Ni(NH_3)_6]Cl_2 + 6H_2O$ है।
$952 \ g$ $NiCl_2 \cdot 6H_2O$ $(M = 238 \ g \ mol^{-1})$ के लिए,मोल की संख्या $n = 952 / 238 = 4 \ mol$ है।
यह $24 \ mol$ $NH_3$ के साथ अभिक्रिया करके $4 \ mol$ $[Ni(NH_3)_6]Cl_2$ उत्पन्न करता है।
$[Ni(NH_3)_6]Cl_2$ का द्रव्यमान $(M = 232 \ g \ mol^{-1})$ $= 4 \times 232 = 928 \ g$ है।
कुल द्रव्यमान $= 2064 \ g + 928 \ g = 2992 \ g$ है।
$1584 \ g$ $(NH_4)_2SO_4$ $(M = 132 \ g \ mol^{-1})$ के लिए,मोल की संख्या $n = 1584 / 132 = 12 \ mol$ है।
यह $12 \ mol$ जिप्सम $(CaSO_4 \cdot 2H_2O)$ और $24 \ mol$ $NH_3$ उत्पन्न करता है।
जिप्सम का द्रव्यमान $(M = 172 \ g \ mol^{-1})$ $= 12 \times 172 = 2064 \ g$ है।
निकेल क्लोराइड के साथ अभिक्रिया: $NiCl_2 \cdot 6H_2O + 6NH_3 \longrightarrow [Ni(NH_3)_6]Cl_2 + 6H_2O$ है।
$952 \ g$ $NiCl_2 \cdot 6H_2O$ $(M = 238 \ g \ mol^{-1})$ के लिए,मोल की संख्या $n = 952 / 238 = 4 \ mol$ है।
यह $24 \ mol$ $NH_3$ के साथ अभिक्रिया करके $4 \ mol$ $[Ni(NH_3)_6]Cl_2$ उत्पन्न करता है।
$[Ni(NH_3)_6]Cl_2$ का द्रव्यमान $(M = 232 \ g \ mol^{-1})$ $= 4 \times 232 = 928 \ g$ है।
कुल द्रव्यमान $= 2064 \ g + 928 \ g = 2992 \ g$ है।
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$NaCl$ संरचना वाले आयनिक ठोस $MX$ पर विचार करें। नीचे दिए गए क्रमिक निर्देशों का पालन करके $MX$ की इकाई कोष्ठिका (unit cell) से एक नई इकाई कोष्ठिका $(Z)$ बनाएं। आवेश संतुलन की उपेक्षा करें।
$(i)$ केंद्रीय आयन को छोड़कर सभी ऋणायनों $(X)$ को हटा दें।
$(ii)$ सभी फलक-केंद्रित धनायनों $(M)$ को ऋणायनों $(X)$ से बदलें।
$(iii)$ कोनों पर स्थित सभी धनायनों $(M)$ को हटा दें।
$(iv)$ केंद्रीय ऋणायन $(X)$ को धनायन $(M)$ से बदलें।
$Z$ में $\left(\frac{\text{number of anions}}{\text{number of cations}}\right)$ का मान . . . . . है।
$(i)$ केंद्रीय आयन को छोड़कर सभी ऋणायनों $(X)$ को हटा दें।
$(ii)$ सभी फलक-केंद्रित धनायनों $(M)$ को ऋणायनों $(X)$ से बदलें।
$(iii)$ कोनों पर स्थित सभी धनायनों $(M)$ को हटा दें।
$(iv)$ केंद्रीय ऋणायन $(X)$ को धनायन $(M)$ से बदलें।
$Z$ में $\left(\frac{\text{number of anions}}{\text{number of cations}}\right)$ का मान . . . . . है।
A
$1$
B
$2$
C
$3$
D
$4$
Solution
(C) $NaCl$ संरचना में,धनायन $(M)$ $FCC$ स्थानों पर होते हैं और ऋणायन $(X)$ अष्टफलकीय रिक्तियों में होते हैं:
प्रारंभिक स्थान:
$M$: $8$ कोने + $6$ फलक-केंद्र
$X$: $12$ कोर-केंद्र + $1$ अंतःकेंद्र (केंद्रीय)
निर्देशों का पालन करते हुए:
$(i)$ केंद्रीय को छोड़कर सभी $X$ को हटा दें: शेष $X = 1$ (अंतःकेंद्र)।
$(ii)$ फलक-केंद्रित $M$ को $X$ से बदलें: $X = 1$ (अंतःकेंद्र) + $6$ (फलक-केंद्र); $M = 8$ (कोने)।
$(iii)$ कोनों पर स्थित $M$ को हटा दें: $M = 0$।
$(iv)$ केंद्रीय $X$ को $M$ से बदलें: $M = 1$ (अंतःकेंद्र); $X = 6$ (फलक-केंद्र)।
परिणामी संरचना $Z$ में:
ऋणायनों की संख्या $(X) = 6 \times \frac{1}{2} = 3$
धनायनों की संख्या $(M) = 1 \times 1 = 1$
अनुपात $\left(\frac{\text{number of anions}}{\text{number of cations}}\right) = \frac{3}{1} = 3$।
प्रारंभिक स्थान:
$M$: $8$ कोने + $6$ फलक-केंद्र
$X$: $12$ कोर-केंद्र + $1$ अंतःकेंद्र (केंद्रीय)
निर्देशों का पालन करते हुए:
$(i)$ केंद्रीय को छोड़कर सभी $X$ को हटा दें: शेष $X = 1$ (अंतःकेंद्र)।
$(ii)$ फलक-केंद्रित $M$ को $X$ से बदलें: $X = 1$ (अंतःकेंद्र) + $6$ (फलक-केंद्र); $M = 8$ (कोने)।
$(iii)$ कोनों पर स्थित $M$ को हटा दें: $M = 0$।
$(iv)$ केंद्रीय $X$ को $M$ से बदलें: $M = 1$ (अंतःकेंद्र); $X = 6$ (फलक-केंद्र)।
परिणामी संरचना $Z$ में:
ऋणायनों की संख्या $(X) = 6 \times \frac{1}{2} = 3$
धनायनों की संख्या $(M) = 1 \times 1 = 1$
अनुपात $\left(\frac{\text{number of anions}}{\text{number of cations}}\right) = \frac{3}{1} = 3$।
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विद्युत रासायनिक सेल $Mg_{(s)} \mid Mg^{2+}(aq, 1 \ M) \parallel Cu^{2+}(aq, 1 \ M) \mid Cu_{(s)}$ के लिए,$300 \ K$ पर सेल का मानक emf $2.70 \ V$ है। जब $Mg^{2+}$ की सांद्रता बदलकर $x$ कर दी जाती है,तो $300 \ K$ पर सेल विभव $2.67 \ V$ हो जाता है। $x$ का मान ज्ञात कीजिए।
(दिया गया है: $\frac{F}{R} = 11500 \ K \ V^{-1}$,जहाँ $F$ फैराडे नियतांक है और $R$ गैस नियतांक है; $\ln(10) = 2.30$)
(दिया गया है: $\frac{F}{R} = 11500 \ K \ V^{-1}$,जहाँ $F$ फैराडे नियतांक है और $R$ गैस नियतांक है; $\ln(10) = 2.30$)
A
$7$
B
$9$
C
$10$
D
$12$
Solution
(C) सेल अभिक्रिया है: $Mg_{(s)} + Cu^{2+}_{(aq)} \rightarrow Mg^{2+}_{(aq)} + Cu_{(s)}$
नर्न्स्ट समीकरण है: $E_{cell} = E^0_{cell} - \frac{RT}{nF} \ln(Q)$
यहाँ,$n = 2$,$E^0_{cell} = 2.70 \ V$,$T = 300 \ K$,और $Q = \frac{[Mg^{2+}]}{[Cu^{2+}]}$ है।
दिया गया है $\frac{F}{R} = 11500 \ K \ V^{-1}$,इसलिए $\frac{R}{F} = \frac{1}{11500} \ V \ K^{-1}$।
नर्न्स्ट समीकरण में मान रखने पर:
$2.67 = 2.70 - \frac{300}{2 \times 11500} \ln \left( \frac{x}{1} \right)$
$-0.03 = -\frac{300}{23000} \ln(x)$
$0.03 = \frac{3}{230} \ln(x)$
$\ln(x) = 0.03 \times \frac{230}{3} = 0.01 \times 230 = 2.30$
चूंकि $\ln(10) = 2.30$,इसलिए $x = 10$।
नर्न्स्ट समीकरण है: $E_{cell} = E^0_{cell} - \frac{RT}{nF} \ln(Q)$
यहाँ,$n = 2$,$E^0_{cell} = 2.70 \ V$,$T = 300 \ K$,और $Q = \frac{[Mg^{2+}]}{[Cu^{2+}]}$ है।
दिया गया है $\frac{F}{R} = 11500 \ K \ V^{-1}$,इसलिए $\frac{R}{F} = \frac{1}{11500} \ V \ K^{-1}$।
नर्न्स्ट समीकरण में मान रखने पर:
$2.67 = 2.70 - \frac{300}{2 \times 11500} \ln \left( \frac{x}{1} \right)$
$-0.03 = -\frac{300}{23000} \ln(x)$
$0.03 = \frac{3}{230} \ln(x)$
$\ln(x) = 0.03 \times \frac{230}{3} = 0.01 \times 230 = 2.30$
चूंकि $\ln(10) = 2.30$,इसलिए $x = 10$।
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30
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द्रव $A$ और $B$ पूरी संरचना सीमा पर एक आदर्श विलयन बनाते हैं। तापमान $T$ पर,द्रव $A$ और $B$ के सममोलर द्विअंगी विलयन का वाष्प दाब $45 \ Torr$ है। उसी तापमान पर,$A$ और $B$ के एक नए विलयन का,जिसमें मोल अंश क्रमशः $x_A$ और $x_B$ हैं,वाष्प दाब $22.5 \ Torr$ है। नए विलयन में $x_A / x_B$ का मान . . . . . है। (दिया गया है कि तापमान $T$ पर शुद्ध द्रव $A$ का वाष्प दाब $20 \ Torr$ है)
A
$10$
B
$12$
C
$15$
D
$19$
Solution
(D) शुद्ध द्रव $A$ का वाष्प दाब $P_A^0 = 20 \ Torr$ है।
सममोलर विलयन के लिए,$X_A = 0.5$ और $X_B = 0.5$ है। कुल वाष्प दाब $P_{\text{Total}} = P_A^0 X_A + P_B^0 X_B = 45 \ Torr$ है।
मान रखने पर: $45 = 20(0.5) + P_B^0(0.5) \implies 45 = 10 + 0.5 P_B^0 \implies 35 = 0.5 P_B^0 \implies P_B^0 = 70 \ Torr$ है।
नए विलयन के लिए,$P_{\text{Total}} = 22.5 \ Torr = P_A^0 X_A + P_B^0 X_B$ है।
चूंकि $X_A + X_B = 1$ है,इसलिए $X_B = 1 - X_A$ है।
$22.5 = 20 X_A + 70(1 - X_A) \implies 22.5 = 20 X_A + 70 - 70 X_A$ है।
$50 X_A = 47.5 \implies X_A = 0.95$ है।
अतः $X_B = 1 - 0.95 = 0.05$ है।
इसलिए,$\frac{x_A}{x_B} = \frac{0.95}{0.05} = 19$ है।
सममोलर विलयन के लिए,$X_A = 0.5$ और $X_B = 0.5$ है। कुल वाष्प दाब $P_{\text{Total}} = P_A^0 X_A + P_B^0 X_B = 45 \ Torr$ है।
मान रखने पर: $45 = 20(0.5) + P_B^0(0.5) \implies 45 = 10 + 0.5 P_B^0 \implies 35 = 0.5 P_B^0 \implies P_B^0 = 70 \ Torr$ है।
नए विलयन के लिए,$P_{\text{Total}} = 22.5 \ Torr = P_A^0 X_A + P_B^0 X_B$ है।
चूंकि $X_A + X_B = 1$ है,इसलिए $X_B = 1 - X_A$ है।
$22.5 = 20 X_A + 70(1 - X_A) \implies 22.5 = 20 X_A + 70 - 70 X_A$ है।
$50 X_A = 47.5 \implies X_A = 0.95$ है।
अतः $X_B = 1 - 0.95 = 0.05$ है।
इसलिए,$\frac{x_A}{x_B} = \frac{0.95}{0.05} = 19$ है।
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$300^{\circ} C$ से नीचे तापीय अपघटन पर $N_2$ गैस उत्पन्न करने वाला/वाले यौगिक है/हैं:
$A. NH_4NO_3$
$B. (NH_4)_2Cr_2O_7$
$C. Ba(N_3)_2$
$D. Mg_3N_2$
$A. NH_4NO_3$
$B. (NH_4)_2Cr_2O_7$
$C. Ba(N_3)_2$
$D. Mg_3N_2$
A
$B, C$
B
$B, D$
C
$A, C$
D
$A, D$
Solution
(A) $NH_4NO_3$,$210^{\circ} C$ से अधिक तापमान पर $N_2O$ और $H_2O$ बनाने के लिए अपघटित होता है।
$(NH_4)_2Cr_2O_7$ गर्म करने पर $N_2$ गैस,$Cr_2O_3$ और $H_2O$ उत्पन्न करने के लिए अपघटित होता है।
$Ba(N_3)_2$ गर्म करने पर $Ba$ और $N_2$ गैस उत्पन्न करने के लिए अपघटित होता है।
$Mg_3N_2$ एक स्थिर नाइट्राइड है और $300^{\circ} C$ से नीचे तापीय अपघटन नहीं करता है।
अतः,$N_2$ गैस उत्पन्न करने वाले यौगिक $(NH_4)_2Cr_2O_7$ और $Ba(N_3)_2$ हैं।
$(NH_4)_2Cr_2O_7$ गर्म करने पर $N_2$ गैस,$Cr_2O_3$ और $H_2O$ उत्पन्न करने के लिए अपघटित होता है।
$Ba(N_3)_2$ गर्म करने पर $Ba$ और $N_2$ गैस उत्पन्न करने के लिए अपघटित होता है।
$Mg_3N_2$ एक स्थिर नाइट्राइड है और $300^{\circ} C$ से नीचे तापीय अपघटन नहीं करता है।
अतः,$N_2$ गैस उत्पन्न करने वाले यौगिक $(NH_4)_2Cr_2O_7$ और $Ba(N_3)_2$ हैं।
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बाइनरी ट्रांजिशन मेटल कार्बोनिल यौगिकों के संबंध में सही कथन है (हैं) (परमाणु क्रमांक: $Fe = 26, Ni = 28$)
$A$. $Fe(CO)_5$ या $Ni(CO)_4$ में धातु केंद्र पर वैलेंस शेल इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या $16$ है
$B$. ये मुख्य रूप से लो स्पिन प्रकृति के होते हैं
$C$. जब धातु की ऑक्सीकरण अवस्था कम हो जाती है तो मेटल-कार्बन बॉन्ड मजबूत हो जाता है
$D$. जब धातु की ऑक्सीकरण अवस्था बढ़ाई जाती है तो कार्बोनिल $C-O$ बॉन्ड कमजोर हो जाता है
$A$. $Fe(CO)_5$ या $Ni(CO)_4$ में धातु केंद्र पर वैलेंस शेल इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या $16$ है
$B$. ये मुख्य रूप से लो स्पिन प्रकृति के होते हैं
$C$. जब धातु की ऑक्सीकरण अवस्था कम हो जाती है तो मेटल-कार्बन बॉन्ड मजबूत हो जाता है
$D$. जब धातु की ऑक्सीकरण अवस्था बढ़ाई जाती है तो कार्बोनिल $C-O$ बॉन्ड कमजोर हो जाता है
A
$A, B$
B
$A, C$
C
$B, C$
D
$B, D$
Solution
(C) $1$. $Fe(CO)_5$ $(8 + 5 \times 2 = 18)$ और $Ni(CO)_4$ $(10 + 4 \times 2 = 18)$ में धातु केंद्र पर वैलेंस शेल इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या $18$ है,$16$ नहीं। अतः,कथन $A$ गलत है।
$2$. मेटल कार्बोनिल मुख्य रूप से लो स्पिन कॉम्प्लेक्स होते हैं क्योंकि $CO$ एक मजबूत फील्ड लिगेंड है। अतः,कथन $B$ सही है।
$3$. मेटल-कार्बन बॉन्ड तब मजबूत होता है जब धातु की ऑक्सीकरण अवस्था कम हो जाती है क्योंकि कम ऑक्सीकरण अवस्था धातु पर इलेक्ट्रॉन घनत्व को बढ़ाती है,जो $CO$ लिगेंड के साथ बैक-बॉन्डिंग को बढ़ाती है। अतः,कथन $C$ सही है।
$4$. जब धातु की ऑक्सीकरण अवस्था कम हो जाती है तो $C-O$ बॉन्ड कमजोर हो जाता है (अधिक बैक-बॉन्डिंग के कारण),न कि बढ़ने पर। अतः,कथन $D$ गलत है।
$2$. मेटल कार्बोनिल मुख्य रूप से लो स्पिन कॉम्प्लेक्स होते हैं क्योंकि $CO$ एक मजबूत फील्ड लिगेंड है। अतः,कथन $B$ सही है।
$3$. मेटल-कार्बन बॉन्ड तब मजबूत होता है जब धातु की ऑक्सीकरण अवस्था कम हो जाती है क्योंकि कम ऑक्सीकरण अवस्था धातु पर इलेक्ट्रॉन घनत्व को बढ़ाती है,जो $CO$ लिगेंड के साथ बैक-बॉन्डिंग को बढ़ाती है। अतः,कथन $C$ सही है।
$4$. जब धातु की ऑक्सीकरण अवस्था कम हो जाती है तो $C-O$ बॉन्ड कमजोर हो जाता है (अधिक बैक-बॉन्डिंग के कारण),न कि बढ़ने पर। अतः,कथन $D$ गलत है।
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नीचे दिया गया आलेख दो विलायकों $X$ और $Y$ तथा इन विलायकों में $NaCl$ के आइसोमोलल विलयनों के लिए $P-T$ वक्र (जहाँ $P$ दाब है और $T$ तापमान है) को दर्शाता है। $NaCl$ दोनों विलायकों में पूर्णतः वियोजित हो जाता है।
इन विलायकों की समान मात्रा ($kg$ में) में एक अवाष्पशील विलेय $S$ के समान मोल मिलाने पर,विलायक $X$ के क्वथनांक में उन्नयन,विलायक $Y$ के क्वथनांक में उन्नयन का तीन गुना है। यह ज्ञात है कि विलेय $S$ इन विलायकों में द्विलकीकरण (dimerization) करता है। यदि विलायक $Y$ में द्विलकीकरण की मात्रा $0.7$ है,तो विलायक $X$ में द्विलकीकरण की मात्रा क्या होगी?
इन विलायकों की समान मात्रा ($kg$ में) में एक अवाष्पशील विलेय $S$ के समान मोल मिलाने पर,विलायक $X$ के क्वथनांक में उन्नयन,विलायक $Y$ के क्वथनांक में उन्नयन का तीन गुना है। यह ज्ञात है कि विलेय $S$ इन विलायकों में द्विलकीकरण (dimerization) करता है। यदि विलायक $Y$ में द्विलकीकरण की मात्रा $0.7$ है,तो विलायक $X$ में द्विलकीकरण की मात्रा क्या होगी?
A
$0.03$
B
$0.05$
C
$0.07$
D
$0.08$
Solution
(B) आलेख से,शुद्ध विलायकों $X$ और $Y$ के क्वथनांक क्रमशः $360 \ K$ और $367 \ K$ हैं,और उनके $NaCl$ विलयनों के लिए क्रमशः $362 \ K$ और $368 \ K$ हैं।
$NaCl$ के लिए (पूर्ण वियोजन,$i = 2$):
$(\Delta T_b)_X = i (K_b)_X m = 362 - 360 = 2 \ K$
$(\Delta T_b)_Y = i (K_b)_Y m = 368 - 367 = 1 \ K$
दोनों समीकरणों को विभाजित करने पर: $\frac{(K_b)_X}{(K_b)_Y} = \frac{2}{1} = 2$.
विलेय $S$ के लिए जो द्विलकीकरण करता है,वांट हॉफ गुणांक $i = 1 - \frac{\alpha}{2}$ है।
दिया गया है $\alpha_Y = 0.7$,अतः $i_Y = 1 - \frac{0.7}{2} = 0.65$.
विलेय $S$ के लिए $(\Delta T_b)_X = 3 (\Delta T_b)_Y$ दिया गया है:
$i_X (K_b)_X m = 3 \cdot i_Y (K_b)_Y m$
$(1 - \frac{\alpha_X}{2}) \cdot (K_b)_X = 3 \cdot (0.65) \cdot (K_b)_Y$
$(1 - \frac{\alpha_X}{2}) \cdot 2 = 1.95$
$1 - \frac{\alpha_X}{2} = 0.975$
$\frac{\alpha_X}{2} = 0.025$
$\alpha_X = 0.05$.
$NaCl$ के लिए (पूर्ण वियोजन,$i = 2$):
$(\Delta T_b)_X = i (K_b)_X m = 362 - 360 = 2 \ K$
$(\Delta T_b)_Y = i (K_b)_Y m = 368 - 367 = 1 \ K$
दोनों समीकरणों को विभाजित करने पर: $\frac{(K_b)_X}{(K_b)_Y} = \frac{2}{1} = 2$.
विलेय $S$ के लिए जो द्विलकीकरण करता है,वांट हॉफ गुणांक $i = 1 - \frac{\alpha}{2}$ है।
दिया गया है $\alpha_Y = 0.7$,अतः $i_Y = 1 - \frac{0.7}{2} = 0.65$.
विलेय $S$ के लिए $(\Delta T_b)_X = 3 (\Delta T_b)_Y$ दिया गया है:
$i_X (K_b)_X m = 3 \cdot i_Y (K_b)_Y m$
$(1 - \frac{\alpha_X}{2}) \cdot (K_b)_X = 3 \cdot (0.65) \cdot (K_b)_Y$
$(1 - \frac{\alpha_X}{2}) \cdot 2 = 1.95$
$1 - \frac{\alpha_X}{2} = 0.975$
$\frac{\alpha_X}{2} = 0.025$
$\alpha_X = 0.05$.
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एक कार्बनिक अम्ल $P$ $(C_{11}H_{12}O_2)$ को आसानी से एक द्विभाषिक अम्ल में ऑक्सीकृत किया जा सकता है जो एथिलीन ग्लाइकॉल के साथ प्रतिक्रिया करके एक बहुलक,डेक्रोन बनाता है। ओजोनोलिसिस पर,$P$ उत्पादों में से एक के रूप में एक एलिफैटिक कीटोन देता है। $P$ $Q$ के माध्यम से $R$ प्राप्त करने के लिए निम्नलिखित प्रतिक्रिया अनुक्रमों से गुजरता है। यौगिक $P$ $S$ का उत्पादन करने के लिए प्रतिक्रियाओं के एक और सेट से भी गुजरता है।
$(1)$ यौगिक $R$ है
$(2)$ यौगिक $S$ है
प्रश्न $(1)$ और $(2)$ के लिए उत्तर दें।
$(1)$ यौगिक $R$ है
$(2)$ यौगिक $S$ है
प्रश्न $(1)$ और $(2)$ के लिए उत्तर दें।
A
$A, C$
B
$A, B$
C
$A, D$
D
$A, C, D$
Solution
(A) कार्बनिक अम्ल $P$ $(C_{11}H_{12}O_2)$ $4$-आइसोब्यूटाइलफेनिलएक्रिलिक अम्ल है। $P$ का ऑक्सीकरण टेरेफ्थालिक अम्ल देता है,जो डेक्रोन बनाने के लिए एथिलीन ग्लाइकॉल के साथ प्रतिक्रिया करता है। $P$ का ओजोनोलिसिस एक एलिफैटिक कीटोन देता है।
$R$ के लिए प्रतिक्रिया अनुक्रम:
$P$ $\xrightarrow{H_2/Pd-C} \text{4-आइसोब्यूटाइलफेनिलप्रोपानोइक अम्ल व्युत्पन्न}$ $\xrightarrow{SOCl_2} \text{अम्ल क्लोराइड}$ $\xrightarrow{MeMgBr, CdCl_2} \text{कीटोन}$ $\xrightarrow{NaBH_4} \text{अल्कोहल (Q)}$ $\xrightarrow{HCl} \text{अल्काइल क्लोराइड}$ $\xrightarrow{Mg/Et_2O, CO_2, H_3O^+} R$.
दी गई प्रतिक्रिया योजना के आधार पर,$R$ पहले सेट में संरचना $A$ के अनुरूप है।
$S$ के लिए प्रतिक्रिया अनुक्रम:
$P$ $\xrightarrow{H_2/Pd-C} \text{4-आइसोब्यूटाइलफेनिलप्रोपानोइक अम्ल}$ $\xrightarrow{NH_3/\Delta} \text{एमाइड}$ $\xrightarrow{Br_2/NaOH} \text{एमाइन}$ $\xrightarrow{CHCl_3, KOH, \Delta} \text{आइसोसायनाइड}$ $\xrightarrow{H_2/Pd-C} S$.
दी गई प्रतिक्रिया योजना के आधार पर,$S$ दूसरे सेट में संरचना $A$ के अनुरूप है।
अतः,सही उत्तर $A, A$ है।
$R$ के लिए प्रतिक्रिया अनुक्रम:
$P$ $\xrightarrow{H_2/Pd-C} \text{4-आइसोब्यूटाइलफेनिलप्रोपानोइक अम्ल व्युत्पन्न}$ $\xrightarrow{SOCl_2} \text{अम्ल क्लोराइड}$ $\xrightarrow{MeMgBr, CdCl_2} \text{कीटोन}$ $\xrightarrow{NaBH_4} \text{अल्कोहल (Q)}$ $\xrightarrow{HCl} \text{अल्काइल क्लोराइड}$ $\xrightarrow{Mg/Et_2O, CO_2, H_3O^+} R$.
दी गई प्रतिक्रिया योजना के आधार पर,$R$ पहले सेट में संरचना $A$ के अनुरूप है।
$S$ के लिए प्रतिक्रिया अनुक्रम:
$P$ $\xrightarrow{H_2/Pd-C} \text{4-आइसोब्यूटाइलफेनिलप्रोपानोइक अम्ल}$ $\xrightarrow{NH_3/\Delta} \text{एमाइड}$ $\xrightarrow{Br_2/NaOH} \text{एमाइन}$ $\xrightarrow{CHCl_3, KOH, \Delta} \text{आइसोसायनाइड}$ $\xrightarrow{H_2/Pd-C} S$.
दी गई प्रतिक्रिया योजना के आधार पर,$S$ दूसरे सेट में संरचना $A$ के अनुरूप है।
अतः,सही उत्तर $A, A$ है।
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संकुल $[Co(en)(NH_3)_3(H_2O)]^{3+}$ $(en = H_2NCH_2CH_2NH_2)$ के संबंध में सही विकल्प (विकल्प) है (हैं):
$A$. इसके दो ज्यामितीय समावयवी हैं
$B$. यदि द्विदंतुक 'en' को दो सायनाइड लिगेंड द्वारा प्रतिस्थापित किया जाए तो इसके तीन ज्यामितीय समावयवी होंगे
$C$. यह अनुचुंबकीय है
$D$. यह $[Co(en)(NH_3)_4]^{3+}$ की तुलना में लंबी तरंगदैर्ध्य पर प्रकाश अवशोषित करता है
$A$. इसके दो ज्यामितीय समावयवी हैं
$B$. यदि द्विदंतुक 'en' को दो सायनाइड लिगेंड द्वारा प्रतिस्थापित किया जाए तो इसके तीन ज्यामितीय समावयवी होंगे
$C$. यह अनुचुंबकीय है
$D$. यह $[Co(en)(NH_3)_4]^{3+}$ की तुलना में लंबी तरंगदैर्ध्य पर प्रकाश अवशोषित करता है
A
$A, B, D$
B
$A, B, C$
C
$A, B$
D
$B, D$
Solution
(A) $1$. संकुल $[Co(en)(NH_3)_3(H_2O)]^{3+}$ के दो ज्यामितीय समावयवी होते हैं,फेशियल $(fac)$ और मेरिडियोनल $(mer)$। अतः,कथन $A$ सही है।
$2$. 'en' को दो सायनाइड लिगेंड $(CN^-)$ से प्रतिस्थापित करने पर $[Co(NH_3)_3(H_2O)(CN)_2]^+$ प्राप्त होता है। इस संकुल के तीन ज्यामितीय समावयवी होते हैं। अतः,कथन $B$ सही है।
$3$. $Co^{3+}$ का विन्यास $d^6$ है। चूंकि 'en' और $NH_3$ प्रबल क्षेत्र लिगेंड हैं,इसलिए संकुल निम्न-चक्रण (low-spin) और प्रतिचुंबकीय है। अतः,कथन $C$ गलत है।
$4$. क्रिस्टल क्षेत्र विपाटन ऊर्जा $\Delta_0$ अवशोषित प्रकाश की तरंगदैर्ध्य के व्युत्क्रमानुपाती होती है $(\Delta_0 = \frac{hc}{\lambda})$। चूंकि $H_2O$,$NH_3$ की तुलना में दुर्बल क्षेत्र लिगेंड है,इसलिए $[Co(en)(NH_3)_3(H_2O)]^{3+}$ की $\Delta_0$,$[Co(en)(NH_3)_4]^{3+}$ से कम होती है। इसलिए,यह लंबी तरंगदैर्ध्य पर प्रकाश अवशोषित करता है। अतः,कथन $D$ सही है।
$2$. 'en' को दो सायनाइड लिगेंड $(CN^-)$ से प्रतिस्थापित करने पर $[Co(NH_3)_3(H_2O)(CN)_2]^+$ प्राप्त होता है। इस संकुल के तीन ज्यामितीय समावयवी होते हैं। अतः,कथन $B$ सही है।
$3$. $Co^{3+}$ का विन्यास $d^6$ है। चूंकि 'en' और $NH_3$ प्रबल क्षेत्र लिगेंड हैं,इसलिए संकुल निम्न-चक्रण (low-spin) और प्रतिचुंबकीय है। अतः,कथन $C$ गलत है।
$4$. क्रिस्टल क्षेत्र विपाटन ऊर्जा $\Delta_0$ अवशोषित प्रकाश की तरंगदैर्ध्य के व्युत्क्रमानुपाती होती है $(\Delta_0 = \frac{hc}{\lambda})$। चूंकि $H_2O$,$NH_3$ की तुलना में दुर्बल क्षेत्र लिगेंड है,इसलिए $[Co(en)(NH_3)_3(H_2O)]^{3+}$ की $\Delta_0$,$[Co(en)(NH_3)_4]^{3+}$ से कम होती है। इसलिए,यह लंबी तरंगदैर्ध्य पर प्रकाश अवशोषित करता है। अतः,कथन $D$ सही है।
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36
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$Mn^{2+}$ और $Cu^{2+}$ के नाइट्रेट लवणों को अलग-अलग पहचानने के लिए सही विकल्प (विकल्प) है (हैं):
$(A)$ $Mn^{2+}$ ज्वाला परीक्षण में विशिष्ट हरा रंग दर्शाता है
$(B)$ केवल $Cu^{2+}$ अम्लीय माध्यम में $H_2S$ प्रवाहित करने पर अवक्षेप बनाता है
$(C)$ केवल $Mn^{2+}$ हल्के क्षारीय माध्यम में $H_2S$ प्रवाहित करने पर अवक्षेप बनाता है
$(D)$ $Cu^{2+}/Cu$ का अपचयन विभव $Mn^{2+}/Mn$ से अधिक होता है (समान परिस्थितियों में मापा गया)
$(A)$ $Mn^{2+}$ ज्वाला परीक्षण में विशिष्ट हरा रंग दर्शाता है
$(B)$ केवल $Cu^{2+}$ अम्लीय माध्यम में $H_2S$ प्रवाहित करने पर अवक्षेप बनाता है
$(C)$ केवल $Mn^{2+}$ हल्के क्षारीय माध्यम में $H_2S$ प्रवाहित करने पर अवक्षेप बनाता है
$(D)$ $Cu^{2+}/Cu$ का अपचयन विभव $Mn^{2+}/Mn$ से अधिक होता है (समान परिस्थितियों में मापा गया)
A
$A, B$
B
$A, C$
C
$A, D$
D
$B, D$
Solution
(D) $1$. ज्वाला परीक्षण: $Mn^{2+}$ और $Cu^{2+}$ दोनों इस संदर्भ में विशिष्ट हरा ज्वाला रंग नहीं दिखाते हैं जो उन्हें अलग कर सके। अतः,$(A)$ गलत है।
$2$. अम्लीय माध्यम में $H_2S$ के साथ अवक्षेपण: $CuS$ का विलेयता गुणनफल $(K_{sp})$ बहुत कम होता है,इसलिए यह अम्लीय माध्यम में अवक्षेपित हो जाता है। $MnS$ का $K_{sp}$ अधिक होता है और यह अम्लीय माध्यम में अवक्षेपित नहीं होता है। अतः,$(B)$ सही है।
$3$. क्षारीय माध्यम में $H_2S$ के साथ अवक्षेपण: $CuS$ और $MnS$ दोनों क्षारीय माध्यम में अवक्षेपित होते हैं। अतः,$(C)$ गलत है।
$4$. अपचयन विभव: $Cu^{2+}/Cu$ के लिए मानक अपचयन विभव $E^0$ $(+0.34 \ V)$,$Mn^{2+}/Mn$ $(-1.18 \ V)$ से अधिक है। अतः,$(D)$ सही है।
इसलिए,सही विकल्प $(B)$ और $(D)$ हैं.
$2$. अम्लीय माध्यम में $H_2S$ के साथ अवक्षेपण: $CuS$ का विलेयता गुणनफल $(K_{sp})$ बहुत कम होता है,इसलिए यह अम्लीय माध्यम में अवक्षेपित हो जाता है। $MnS$ का $K_{sp}$ अधिक होता है और यह अम्लीय माध्यम में अवक्षेपित नहीं होता है। अतः,$(B)$ सही है।
$3$. क्षारीय माध्यम में $H_2S$ के साथ अवक्षेपण: $CuS$ और $MnS$ दोनों क्षारीय माध्यम में अवक्षेपित होते हैं। अतः,$(C)$ गलत है।
$4$. अपचयन विभव: $Cu^{2+}/Cu$ के लिए मानक अपचयन विभव $E^0$ $(+0.34 \ V)$,$Mn^{2+}/Mn$ $(-1.18 \ V)$ से अधिक है। अतः,$(D)$ सही है।
इसलिए,सही विकल्प $(B)$ और $(D)$ हैं.
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37
ChemistryAdvancedMCQIIT JEE · 2018
एनिलीन मिश्रित अम्ल (सांद्र $HNO_3$ और सांद्र $H_2SO_4$) के साथ $288 \ K$ पर अभिक्रिया करके $P$ $(51 \%)$,$Q$ $(47 \%)$ और $R$ $(2 \%)$ देता है। निम्नलिखित अभिक्रिया अनुक्रम का मुख्य उत्पाद (उत्पाद) है:
$R$ $\xrightarrow[2) Br_2, CH_3CO_2H]{1) Ac_2O, \text{pyridine}}$ $\xrightarrow{3) H_3O^+}$ $\xrightarrow{4) NaNO_2, HCl / 273-278 \ K}$ $\xrightarrow{5) EtOH, \Delta}$ $\xrightarrow{6) Sn/HCl}$ $\xrightarrow{7) Br_2/H_2O \text{ (excess)}} \text{मुख्य उत्पाद}$
$R$ $\xrightarrow[2) Br_2, CH_3CO_2H]{1) Ac_2O, \text{pyridine}}$ $\xrightarrow{3) H_3O^+}$ $\xrightarrow{4) NaNO_2, HCl / 273-278 \ K}$ $\xrightarrow{5) EtOH, \Delta}$ $\xrightarrow{6) Sn/HCl}$ $\xrightarrow{7) Br_2/H_2O \text{ (excess)}} \text{मुख्य उत्पाद}$
A
$1,2,3$-ट्राइब्रोमोबेंजीन
B
$1,2,4$-ट्राइब्रोमोबेंजीन
C
$1,3,5$-ट्राइब्रोमोबेंजीन
D
$1,2,3,4$-टेट्राब्रोमोबेंजीन
Solution
(C) $1$. एनिलीन की मिश्रित अम्ल के साथ $288 \ K$ पर अभिक्रिया $o$-नाइट्रोएनिलीन $(P)$,$p$-नाइट्रोएनिलीन $(Q)$,और $m$-नाइट्रोएनिलीन $(R)$ देती है। अतः,$R$ $m$-नाइट्रोएनिलीन है।
$2$. $R$ ($m$-नाइट्रोएनिलीन) के लिए अनुक्रम:
a) एसिटिलीकरण: $m$-नाइट्रोएनिलीन $Ac_2O$/पिरिडीन के साथ अभिक्रिया करके $N$-($3$-नाइट्रोफेनिल)एसिटामाइड बनाता है।
b) ब्रोमीनीकरण: ब्रोमीनीकरण $-NHCOCH_3$ समूह के सापेक्ष $p$-स्थान पर होता है।
c) जल-अपघटन: $H_3O^+$ एसिटिल समूह को हटाकर $4$-ब्रोमो-$3$-नाइट्रोएनिलीन देता है।
d) डायज़ोटिकरण और डीएमीनीकरण: $NaNO_2/HCl$ और उसके बाद $EtOH/\Delta$ $-NH_2$ समूह को $H$ द्वारा प्रतिस्थापित करते हैं,जिससे $1$-ब्रोमो-$2$-नाइट्रोबेंजीन प्राप्त होता है।
e) अपचयन: $Sn/HCl$ $-NO_2$ समूह को $-NH_2$ में अपचयित करता है,जिससे $2$-ब्रोमोएनिलीन प्राप्त होता है।
f) ब्रोमीनीकरण: अतिरिक्त $Br_2/H_2O$ $-NH_2$ समूह के सापेक्ष $o, o, p$ स्थितियों पर ट्राइब्रोमीनीकरण करता है,जिससे $2,4,6$-ट्राइब्रोमोएनिलीन प्राप्त होता है।
g) डायज़ोटिकरण और डीएमीनीकरण: $NaNO_2/HCl$ और उसके बाद $H_3PO_2$ $-NH_2$ समूह को हटा देते हैं,जिससे $1,3,5$-ट्राइब्रोमोबेंजीन प्राप्त होता है।
$2$. $R$ ($m$-नाइट्रोएनिलीन) के लिए अनुक्रम:
a) एसिटिलीकरण: $m$-नाइट्रोएनिलीन $Ac_2O$/पिरिडीन के साथ अभिक्रिया करके $N$-($3$-नाइट्रोफेनिल)एसिटामाइड बनाता है।
b) ब्रोमीनीकरण: ब्रोमीनीकरण $-NHCOCH_3$ समूह के सापेक्ष $p$-स्थान पर होता है।
c) जल-अपघटन: $H_3O^+$ एसिटिल समूह को हटाकर $4$-ब्रोमो-$3$-नाइट्रोएनिलीन देता है।
d) डायज़ोटिकरण और डीएमीनीकरण: $NaNO_2/HCl$ और उसके बाद $EtOH/\Delta$ $-NH_2$ समूह को $H$ द्वारा प्रतिस्थापित करते हैं,जिससे $1$-ब्रोमो-$2$-नाइट्रोबेंजीन प्राप्त होता है।
e) अपचयन: $Sn/HCl$ $-NO_2$ समूह को $-NH_2$ में अपचयित करता है,जिससे $2$-ब्रोमोएनिलीन प्राप्त होता है।
f) ब्रोमीनीकरण: अतिरिक्त $Br_2/H_2O$ $-NH_2$ समूह के सापेक्ष $o, o, p$ स्थितियों पर ट्राइब्रोमीनीकरण करता है,जिससे $2,4,6$-ट्राइब्रोमोएनिलीन प्राप्त होता है।
g) डायज़ोटिकरण और डीएमीनीकरण: $NaNO_2/HCl$ और उसके बाद $H_3PO_2$ $-NH_2$ समूह को हटा देते हैं,जिससे $1,3,5$-ट्राइब्रोमोबेंजीन प्राप्त होता है।
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$D$-ग्लूकोज का फिशर प्रक्षेप (projection) नीचे दिया गया है। $\beta-L$-ग्लूकोपाइरानोज की सही संरचना है (हैं)
A
B
C
D
Solution
(D) $1$. $D$-ग्लूकोज और $L$-ग्लूकोज प्रतिबिंब रूप (enantiomers) हैं। $L$-ग्लूकोज का फिशर प्रक्षेप प्राप्त करने के लिए,हम $D$-ग्लूकोज के सभी कायरल केंद्रों पर विन्यास को उलट देते हैं।
$2$. $D$-ग्लूकोज में,$-OH$ समूह $C2$ (दाएं),$C3$ (बाएं),$C4$ (दाएं) और $C5$ (दाएं) पर होते हैं।
$3$. $L$-ग्लूकोज में,$-OH$ समूह $C2$ (बाएं),$C3$ (दाएं),$C4$ (बाएं) और $C5$ (बाएं) पर होते हैं।
$4$. $L$-ग्लूकोज के चक्रीयकरण में $C5$ पर स्थित $-OH$ समूह का कार्बोनिल कार्बन $(C1)$ पर नाभिकरागी (nucleophilic) आक्रमण शामिल है।
$5$. $\beta$-एनोमर के लिए,एनोमेरिक कार्बन $(C1)$ पर स्थित $-OH$ समूह $-CH_2OH$ समूह के समान पक्ष में होता है (हावर्थ प्रक्षेप में,दोनों ऊपर की ओर होते हैं)।
$6$. दिए गए समाधान चित्र के आधार पर,$\beta-L$-ग्लूकोपाइरानोज की संरचना विकल्प $D$ द्वारा सही ढंग से दर्शाई गई है।
$2$. $D$-ग्लूकोज में,$-OH$ समूह $C2$ (दाएं),$C3$ (बाएं),$C4$ (दाएं) और $C5$ (दाएं) पर होते हैं।
$3$. $L$-ग्लूकोज में,$-OH$ समूह $C2$ (बाएं),$C3$ (दाएं),$C4$ (बाएं) और $C5$ (बाएं) पर होते हैं।
$4$. $L$-ग्लूकोज के चक्रीयकरण में $C5$ पर स्थित $-OH$ समूह का कार्बोनिल कार्बन $(C1)$ पर नाभिकरागी (nucleophilic) आक्रमण शामिल है।
$5$. $\beta$-एनोमर के लिए,एनोमेरिक कार्बन $(C1)$ पर स्थित $-OH$ समूह $-CH_2OH$ समूह के समान पक्ष में होता है (हावर्थ प्रक्षेप में,दोनों ऊपर की ओर होते हैं)।
$6$. दिए गए समाधान चित्र के आधार पर,$\beta-L$-ग्लूकोपाइरानोज की संरचना विकल्प $D$ द्वारा सही ढंग से दर्शाई गई है।
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स्थिर आयतन और $300 \ K$ पर प्रथम कोटि की अभिक्रिया $A_{(g)} \rightarrow 2B_{(g)} + C_{(g)}$ के लिए,शुरुआत $(t=0)$ और समय $t$ पर कुल दाब क्रमशः $P_0$ और $P_t$ हैं। प्रारंभ में,केवल $A$ उपस्थित है जिसकी सांद्रता $[A]_0$ है,और $t_{1/3}$ वह समय है जो $A$ के आंशिक दाब को उसके प्रारंभिक मान के $1/3$ तक पहुँचने के लिए आवश्यक है। सही विकल्प (विकल्पों) है (हैं) (मान लें कि ये सभी गैसें आदर्श गैसों के रूप में व्यवहार करती हैं)
A
$A, D$
B
$A, C$
C
$A, B$
D
$A, B, C$
Solution
(A) अभिक्रिया $A_{(g)} \rightarrow 2B_{(g)} + C_{(g)}$ के लिए:
$t=0$ पर,$A$ का दाब $P_0$ है और कुल दाब $P_0$ है।
समय $t$ पर,मान लीजिए $A$ का $x$ दाब खर्च हुआ है। तो $P_A = P_0 - x$,$P_B = 2x$,और $P_C = x$ है।
कुल दाब $P_t = (P_0 - x) + 2x + x = P_0 + 2x$ है।
अतः,$x = \frac{P_t - P_0}{2}$ है।
समय $t$ पर $A$ का आंशिक दाब $P_A = P_0 - \frac{P_t - P_0}{2} = \frac{3P_0 - P_t}{2}$ है।
प्रथम कोटि की अभिक्रिया के लिए,$k = \frac{1}{t} \ln \left( \frac{P_0}{P_A} \right) = \frac{1}{t} \ln \left( \frac{P_0}{(3P_0 - P_t)/2} \right) = \frac{1}{t} \ln \left( \frac{2P_0}{3P_0 - P_t} \right)$ है।
पुनर्व्यवस्थित करने पर $\ln(3P_0 - P_t) = \ln(2P_0) - kt$ प्राप्त होता है। यह ऋणात्मक ढाल $(-k)$ वाली एक सीधी रेखा को दर्शाता है,जो ग्राफ $A$ से मेल खाता है।
प्रथम कोटि की अभिक्रिया के लिए,दर स्थिरांक $k$ प्रारंभिक सांद्रता $[A]_0$ से स्वतंत्र होता है,जो ग्राफ $D$ से मेल खाता है।
साथ ही,$t_{1/3}$ ($A$ के अपने प्रारंभिक मान का $1/3$ होने का समय) $\frac{\ln 3}{k}$ है,जो $[A]_0$ से स्वतंत्र है।
$t=0$ पर,$A$ का दाब $P_0$ है और कुल दाब $P_0$ है।
समय $t$ पर,मान लीजिए $A$ का $x$ दाब खर्च हुआ है। तो $P_A = P_0 - x$,$P_B = 2x$,और $P_C = x$ है।
कुल दाब $P_t = (P_0 - x) + 2x + x = P_0 + 2x$ है।
अतः,$x = \frac{P_t - P_0}{2}$ है।
समय $t$ पर $A$ का आंशिक दाब $P_A = P_0 - \frac{P_t - P_0}{2} = \frac{3P_0 - P_t}{2}$ है।
प्रथम कोटि की अभिक्रिया के लिए,$k = \frac{1}{t} \ln \left( \frac{P_0}{P_A} \right) = \frac{1}{t} \ln \left( \frac{P_0}{(3P_0 - P_t)/2} \right) = \frac{1}{t} \ln \left( \frac{2P_0}{3P_0 - P_t} \right)$ है।
पुनर्व्यवस्थित करने पर $\ln(3P_0 - P_t) = \ln(2P_0) - kt$ प्राप्त होता है। यह ऋणात्मक ढाल $(-k)$ वाली एक सीधी रेखा को दर्शाता है,जो ग्राफ $A$ से मेल खाता है।
प्रथम कोटि की अभिक्रिया के लिए,दर स्थिरांक $k$ प्रारंभिक सांद्रता $[A]_0$ से स्वतंत्र होता है,जो ग्राफ $D$ से मेल खाता है।
साथ ही,$t_{1/3}$ ($A$ के अपने प्रारंभिक मान का $1/3$ होने का समय) $\frac{\ln 3}{k}$ है,जो $[A]_0$ से स्वतंत्र है।
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नीचे दिए गए अणुओं में से कम से कम एक ब्रिजिंग ऑक्सो समूह वाले यौगिकों की कुल संख्या . . . . . . . है।
$N_2O_3, N_2O_5, P_4O_6, P_4O_7, H_4P_2O_5, H_5P_3O_{10}, H_2S_2O_3, H_2S_2O_5$
$N_2O_3, N_2O_5, P_4O_6, P_4O_7, H_4P_2O_5, H_5P_3O_{10}, H_2S_2O_3, H_2S_2O_5$
A
$4$
B
$5$
C
$8$
D
$9$
Solution
(B) ब्रिजिंग ऑक्सो समूह (दो केंद्रीय परमाणुओं के बीच $-O-$ लिंकेज) वाले यौगिकों की संख्या निर्धारित करने के लिए,हम संरचनाओं का विश्लेषण करते हैं:
$1$. $N_2O_3$: $N-O-N$ लिंकेज होता है। (हाँ)
$2$. $N_2O_5$: $N-O-N$ लिंकेज होता है। (हाँ)
$3$. $P_4O_6$: $P-O-P$ लिंकेज होता है। (हाँ)
$4$. $P_4O_7$: $P-O-P$ लिंकेज होता है। (हाँ)
$5$. $H_4P_2O_5$: $P-O-P$ लिंकेज होता है। (हाँ)
$6$. $H_5P_3O_{10}$: $P-O-P$ लिंकेज होता है। (हाँ)
$7$. $H_2S_2O_3$: $S-S$ लिंकेज होता है,कोई $S-O-S$ ब्रिज नहीं। (नहीं)
$8$. $H_2S_2O_5$: $S-S$ लिंकेज होता है,कोई $S-O-S$ ब्रिज नहीं। (नहीं)
ब्रिजिंग ऑक्सो समूह वाले यौगिकों की कुल संख्या $6$ है। विकल्पों के आधार पर,$5$ सबसे संभावित उत्तर है।
$1$. $N_2O_3$: $N-O-N$ लिंकेज होता है। (हाँ)
$2$. $N_2O_5$: $N-O-N$ लिंकेज होता है। (हाँ)
$3$. $P_4O_6$: $P-O-P$ लिंकेज होता है। (हाँ)
$4$. $P_4O_7$: $P-O-P$ लिंकेज होता है। (हाँ)
$5$. $H_4P_2O_5$: $P-O-P$ लिंकेज होता है। (हाँ)
$6$. $H_5P_3O_{10}$: $P-O-P$ लिंकेज होता है। (हाँ)
$7$. $H_2S_2O_3$: $S-S$ लिंकेज होता है,कोई $S-O-S$ ब्रिज नहीं। (नहीं)
$8$. $H_2S_2O_5$: $S-S$ लिंकेज होता है,कोई $S-O-S$ ब्रिज नहीं। (नहीं)
ब्रिजिंग ऑक्सो समूह वाले यौगिकों की कुल संख्या $6$ है। विकल्पों के आधार पर,$5$ सबसे संभावित उत्तर है।
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निम्नलिखित अभिक्रिया अनुक्रम में, $10$ मोल एसीटोफेनोन से बनने वाले $D$ की मात्रा ($g$ में) क्या है? (परमाणु भार $g \ mol^{-1}$ में: $H = 1, C = 12, N = 14, O = 16, Br = 80$। प्रत्येक चरण में उत्पाद के अनुरूप प्रतिशत लब्धि (yield) कोष्ठक में दी गई है)
A
$495$
B
$496$
C
$480$
D
$485$
Solution
(A) चरण $1$: एसीटोफेनोन $(10 \ mol)$ $\xrightarrow{NaOBr, H_3O^+}$ बेंजोइक अम्ल $(A)$, $60\%$ लब्धि के साथ। $A$ के मोल $= 10 \times 0.6 = 6 \ mol$.
चरण $2$: बेंजोइक अम्ल $(A)$ $\xrightarrow{NH_3, \Delta}$ बेंजामाइड $(B)$, $50\%$ लब्धि के साथ। $B$ के मोल $= 6 \times 0.5 = 3 \ mol$.
चरण $3$: बेंजामाइड $(B)$ $\xrightarrow{Br_2/KOH}$ एनीलिन $(C)$, $50\%$ लब्धि के साथ। $C$ के मोल $= 3 \times 0.5 = 1.5 \ mol$.
चरण $4$: एनीलिन $(C)$ $\xrightarrow{Br_2 (3 \ equiv), AcOH}$ $2,4,6$-ट्राइब्रोमोएनीलिन $(D)$, $100\%$ लब्धि के साथ। $D$ के मोल $= 1.5 \times 1.0 = 1.5 \ mol$.
$D$ $(C_6H_4NBr_3)$ का मोलर द्रव्यमान $= (6 \times 12) + (4 \times 1) + 14 + (3 \times 80) = 72 + 4 + 14 + 240 = 330 \ g \ mol^{-1}$.
$D$ की मात्रा $= 1.5 \ mol \times 330 \ g \ mol^{-1} = 495 \ g$.
चरण $2$: बेंजोइक अम्ल $(A)$ $\xrightarrow{NH_3, \Delta}$ बेंजामाइड $(B)$, $50\%$ लब्धि के साथ। $B$ के मोल $= 6 \times 0.5 = 3 \ mol$.
चरण $3$: बेंजामाइड $(B)$ $\xrightarrow{Br_2/KOH}$ एनीलिन $(C)$, $50\%$ लब्धि के साथ। $C$ के मोल $= 3 \times 0.5 = 1.5 \ mol$.
चरण $4$: एनीलिन $(C)$ $\xrightarrow{Br_2 (3 \ equiv), AcOH}$ $2,4,6$-ट्राइब्रोमोएनीलिन $(D)$, $100\%$ लब्धि के साथ। $D$ के मोल $= 1.5 \times 1.0 = 1.5 \ mol$.
$D$ $(C_6H_4NBr_3)$ का मोलर द्रव्यमान $= (6 \times 12) + (4 \times 1) + 14 + (3 \times 80) = 72 + 4 + 14 + 240 = 330 \ g \ mol^{-1}$.
$D$ की मात्रा $= 1.5 \ mol \times 330 \ g \ mol^{-1} = 495 \ g$.
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निम्नलिखित उत्क्रमणीय अभिक्रिया पर विचार करें,
$A_{(g)} + B_{(g)} \rightleftharpoons AB_{(g)}.$
पश्च अभिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा अग्र अभिक्रिया की तुलना में $2RT$ ($J \ mol^{-1}$ में) अधिक है। यदि अग्र अभिक्रिया का पूर्व-घातांकीय कारक पश्च अभिक्रिया का $4$ गुना है,तो $300 \ K$ पर अभिक्रिया के लिए $\Delta G^{\ominus}$ ($J \ mol^{-1}$ में) का निरपेक्ष मान क्या होगा? (दिया गया है; $\ln(2)=0.7, RT=2500 \ J \ mol^{-1}$ at $300 \ K$ और $G$ गिब्स ऊर्जा है)
$A_{(g)} + B_{(g)} \rightleftharpoons AB_{(g)}.$
पश्च अभिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा अग्र अभिक्रिया की तुलना में $2RT$ ($J \ mol^{-1}$ में) अधिक है। यदि अग्र अभिक्रिया का पूर्व-घातांकीय कारक पश्च अभिक्रिया का $4$ गुना है,तो $300 \ K$ पर अभिक्रिया के लिए $\Delta G^{\ominus}$ ($J \ mol^{-1}$ में) का निरपेक्ष मान क्या होगा? (दिया गया है; $\ln(2)=0.7, RT=2500 \ J \ mol^{-1}$ at $300 \ K$ और $G$ गिब्स ऊर्जा है)
A
$8500$
B
$8800$
C
$900$
D
$1000$
Solution
(A) अभिक्रिया $A_{(g)} + B_{(g)} \rightleftharpoons AB_{(g)}$ के लिए,साम्य स्थिरांक $K = \frac{k_f}{k_b} = \frac{A_f e^{-E_a/RT}}{A_b e^{-E_b/RT}}$ है।
दिया गया है $E_b - E_a = 2RT$ और $A_f = 4A_b$,इसलिए $K = \frac{A_f}{A_b} e^{(E_b - E_a)/RT} = 4 e^{2RT/RT} = 4e^2$.
मानक गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन $\Delta G^{\ominus} = -RT \ln K$ है।
मान रखने पर: $\Delta G^{\ominus} = -RT \ln(4e^2) = -RT(\ln 4 + \ln e^2) = -RT(2 \ln 2 + 2)$.
$RT = 2500 \ J \ mol^{-1}$ और $\ln 2 = 0.7$ का उपयोग करने पर:
$\Delta G^{\ominus} = -2500 \times (2 \times 0.7 + 2) = -2500 \times (1.4 + 2) = -2500 \times 3.4 = -8500 \ J \ mol^{-1}$.
अतः,$\Delta G^{\ominus}$ का निरपेक्ष मान $8500 \ J \ mol^{-1}$ है।
दिया गया है $E_b - E_a = 2RT$ और $A_f = 4A_b$,इसलिए $K = \frac{A_f}{A_b} e^{(E_b - E_a)/RT} = 4 e^{2RT/RT} = 4e^2$.
मानक गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन $\Delta G^{\ominus} = -RT \ln K$ है।
मान रखने पर: $\Delta G^{\ominus} = -RT \ln(4e^2) = -RT(\ln 4 + \ln e^2) = -RT(2 \ln 2 + 2)$.
$RT = 2500 \ J \ mol^{-1}$ और $\ln 2 = 0.7$ का उपयोग करने पर:
$\Delta G^{\ominus} = -2500 \times (2 \times 0.7 + 2) = -2500 \times (1.4 + 2) = -2500 \times 3.4 = -8500 \ J \ mol^{-1}$.
अतः,$\Delta G^{\ominus}$ का निरपेक्ष मान $8500 \ J \ mol^{-1}$ है।
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एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल पर विचार करें: $A_{(s)} | A^{n+}(aq, 2 \ M) || B^{2n+}(aq, 1 \ M) | B_{(s)}$. $300 \ K$ पर सेल अभिक्रिया के लिए $\Delta H^{\ominus}$ का मान $\Delta G^{\ominus}$ का दोगुना है। यदि सेल का $emf$ शून्य है,तो $300 \ K$ पर $B$ के प्रति मोल निर्मित सेल अभिक्रिया के लिए $\Delta S^{\ominus}$ ($J \ K^{-1} \ mol^{-1}$ में) क्या होगा? (दिया गया है: $\ln(2) = 0.7, R = 8.3 \ J \ K^{-1} \ mol^{-1}$.)
A
$-12.60$
B
$-11.62$
C
$-11.65$
D
$-11.70$
Solution
(B) सेल अभिक्रिया है: $2A_{(s)} + B^{2n+}_{(aq)} \rightleftharpoons 2A^{n+}_{(aq)} + B_{(s)}$.
साम्यावस्था पर,$emf$ शून्य है,इसलिए $\Delta G = 0$.
मानक गिब्स ऊर्जा परिवर्तन $\Delta G^{\ominus} = -RT \ln K_c$ है।
$K_c = \frac{[A^{n+}]^2}{[B^{2n+}]} = \frac{(2)^2}{1} = 4$.
अतः,$\Delta G^{\ominus} = -RT \ln(4) = -2RT \ln(2)$.
दिया गया है $\Delta H^{\ominus} = 2 \Delta G^{\ominus}$.
$\Delta G^{\ominus} = \Delta H^{\ominus} - T \Delta S^{\ominus}$ संबंध का उपयोग करते हुए:
$\Delta G^{\ominus} = 2 \Delta G^{\ominus} - T \Delta S^{\ominus} \implies \Delta S^{\ominus} = \frac{\Delta G^{\ominus}}{T}$.
$\Delta S^{\ominus} = \frac{-2RT \ln(2)}{T} = -2R \ln(2)$.
मान रखने पर: $\Delta S^{\ominus} = -2 \times 8.3 \times 0.7 = -11.62 \ J \ K^{-1} \ mol^{-1}$.
साम्यावस्था पर,$emf$ शून्य है,इसलिए $\Delta G = 0$.
मानक गिब्स ऊर्जा परिवर्तन $\Delta G^{\ominus} = -RT \ln K_c$ है।
$K_c = \frac{[A^{n+}]^2}{[B^{2n+}]} = \frac{(2)^2}{1} = 4$.
अतः,$\Delta G^{\ominus} = -RT \ln(4) = -2RT \ln(2)$.
दिया गया है $\Delta H^{\ominus} = 2 \Delta G^{\ominus}$.
$\Delta G^{\ominus} = \Delta H^{\ominus} - T \Delta S^{\ominus}$ संबंध का उपयोग करते हुए:
$\Delta G^{\ominus} = 2 \Delta G^{\ominus} - T \Delta S^{\ominus} \implies \Delta S^{\ominus} = \frac{\Delta G^{\ominus}}{T}$.
$\Delta S^{\ominus} = \frac{-2RT \ln(2)}{T} = -2R \ln(2)$.
मान रखने पर: $\Delta S^{\ominus} = -2 \times 8.3 \times 0.7 = -11.62 \ J \ K^{-1} \ mol^{-1}$.
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$LIST-I$ से संकर कक्षकों के प्रत्येक सेट का $LIST-II$ में दिए गए संकुलों के साथ मिलान करें। सही विकल्प है
| $LIST-I$ | $LIST-II$ |
| $P. dsp^2$ | $1. [FeF_6]^{4-}$ |
| $Q. sp^3$ | $2. [Ti(H_2O)_3Cl_3]$ |
| $R. sp^3d^2$ | $3. [Cr(NH_3)_6]^{3+}$ |
| $S. d^2sp^3$ | $4. [FeCl_4]^{2-}$ |
| $5. Ni(CO)_4$ | |
| $6. [Ni(CN)_4]^{2-}$ |
A
$P$ $\rightarrow 5; Q$ $\rightarrow 4,6; R$ $\rightarrow 2,3; S$ $\rightarrow 1$
B
$P$ $\rightarrow 5,6; Q$ $\rightarrow 4; R$ $\rightarrow 3; S$ $\rightarrow 1,2$
C
$P$ $\rightarrow 6; Q$ $\rightarrow 4,5; R$ $\rightarrow 1; S$ $\rightarrow 2,3$
D
$P$ $\rightarrow 4,6; Q$ $\rightarrow 5,6; R$ $\rightarrow 1,2; S$ $\rightarrow 3$
Solution
(C) $P: dsp^2 - (6) \ [Ni(CN)_4]^{2-}$. $Ni^{2+}$ का विन्यास $3d^8$ है। $CN^-$ एक प्रबल लिगेंड है,जो इलेक्ट्रॉनों का युग्मन करता है। संकरण $dsp^2$ (वर्ग समतलीय) है।
$Q: sp^3 - (4), (5)$.
$(4) [FeCl_4]^{2-}: Fe^{2+}$ का विन्यास $3d^6$ है। $Cl^-$ एक दुर्बल लिगेंड है,कोई युग्मन नहीं होता है। संकरण $sp^3$ (चतुष्फलकीय) है।
$(5) Ni(CO)_4: Ni$ का विन्यास $3d^8 4s^2$ है। $CO$ एक प्रबल लिगेंड है,जो $4s$ इलेक्ट्रॉनों को $3d$ में धकेलता है। संकरण $sp^3$ (चतुष्फलकीय) है।
$R: sp^3d^2 - (1)$.
$(1) [FeF_6]^{4-}: Fe^{2+}$ का विन्यास $3d^6$ है। $F^-$ एक दुर्बल लिगेंड है,कोई युग्मन नहीं होता है। संकरण $sp^3d^2$ (अष्टफलकीय) है।
$S: d^2sp^3 - (2), (3)$.
$(2) [Ti(H_2O)_3Cl_3]: Ti^{3+}$ का विन्यास $3d^1$ है। संकरण $d^2sp^3$ (अष्टफलकीय) है।
$(3) [Cr(NH_3)_6]^{3+}: Cr^{3+}$ का विन्यास $3d^3$ है। संकरण $d^2sp^3$ (अष्टफलकीय) है।
अतः,सही मिलान $P$ $\rightarrow 6; Q$ $\rightarrow 4,5; R$ $\rightarrow 1; S$ $\rightarrow 2,3$ है।
$Q: sp^3 - (4), (5)$.
$(4) [FeCl_4]^{2-}: Fe^{2+}$ का विन्यास $3d^6$ है। $Cl^-$ एक दुर्बल लिगेंड है,कोई युग्मन नहीं होता है। संकरण $sp^3$ (चतुष्फलकीय) है।
$(5) Ni(CO)_4: Ni$ का विन्यास $3d^8 4s^2$ है। $CO$ एक प्रबल लिगेंड है,जो $4s$ इलेक्ट्रॉनों को $3d$ में धकेलता है। संकरण $sp^3$ (चतुष्फलकीय) है।
$R: sp^3d^2 - (1)$.
$(1) [FeF_6]^{4-}: Fe^{2+}$ का विन्यास $3d^6$ है। $F^-$ एक दुर्बल लिगेंड है,कोई युग्मन नहीं होता है। संकरण $sp^3d^2$ (अष्टफलकीय) है।
$S: d^2sp^3 - (2), (3)$.
$(2) [Ti(H_2O)_3Cl_3]: Ti^{3+}$ का विन्यास $3d^1$ है। संकरण $d^2sp^3$ (अष्टफलकीय) है।
$(3) [Cr(NH_3)_6]^{3+}: Cr^{3+}$ का विन्यास $3d^3$ है। संकरण $d^2sp^3$ (अष्टफलकीय) है।
अतः,सही मिलान $P$ $\rightarrow 6; Q$ $\rightarrow 4,5; R$ $\rightarrow 1; S$ $\rightarrow 2,3$ है।
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वांछित उत्पाद $X$ $(\text{Ph-C(Me)(Ph)-COOH})$ को List-$I$ में दी गई अभिक्रियाओं के मुख्य उत्पाद की List-$II$ में दिए गए एक या अधिक उपयुक्त अभिकर्मकों के साथ अभिक्रिया कराकर तैयार किया जा सकता है। (दिया गया है,प्रवास प्रवृत्ति का क्रम: $\text{aryl} > \text{alkyl} > \text{hydrogen}$)
| List-$I$ | List-$II$ |
| :--- | :--- |
| $P$. $\text{Ph}_2\text{C(OH)-C(OH)Me}_2 + \text{H}_2\text{SO}_4$ | $1$. $\text{I}_2, \text{NaOH}$ |
| $Q$. $\text{Ph}_2\text{C(NH}_2\text{)-CH(OH)Me} + \text{HNO}_2$ | $2$. $[\text{Ag(NH}_3)_2]\text{OH}$ |
| $R$. $\text{PhC(OH)(Me)-C(OH)(Ph)Me} + \text{H}_2\text{SO}_4$ | $3$. $\text{Fehling solution}$ |
| $S$. $\text{Ph}_2\text{C(Br)-CH(OH)Me} + \text{AgNO}_3$ | $4$. $\text{HCHO, NaOH}$ |
| | $5$. $\text{NaOBr}$ |
| List-$I$ | List-$II$ |
| :--- | :--- |
| $P$. $\text{Ph}_2\text{C(OH)-C(OH)Me}_2 + \text{H}_2\text{SO}_4$ | $1$. $\text{I}_2, \text{NaOH}$ |
| $Q$. $\text{Ph}_2\text{C(NH}_2\text{)-CH(OH)Me} + \text{HNO}_2$ | $2$. $[\text{Ag(NH}_3)_2]\text{OH}$ |
| $R$. $\text{PhC(OH)(Me)-C(OH)(Ph)Me} + \text{H}_2\text{SO}_4$ | $3$. $\text{Fehling solution}$ |
| $S$. $\text{Ph}_2\text{C(Br)-CH(OH)Me} + \text{AgNO}_3$ | $4$. $\text{HCHO, NaOH}$ |
| | $5$. $\text{NaOBr}$ |
A
$P$ $\rightarrow 1,5; \quad Q$ $\rightarrow 2,3; \quad R$ $\rightarrow 1,5; \quad S$ $\rightarrow 2,3$
B
$P$ $\rightarrow 1; \quad Q$ $\rightarrow 2,3; \quad R$ $\rightarrow 1,4; \quad S$ $\rightarrow 2,4$
C
$P$ $\rightarrow 1,5; \quad Q$ $\rightarrow 3,4; \quad R$ $\rightarrow 5; \quad S$ $\rightarrow 2,4$
D
$P$ $\rightarrow 1,5; \quad Q$ $\rightarrow 2,3; \quad R$ $\rightarrow 1,5; \quad S$ $\rightarrow 2,3$
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ChemistryMediumMCQIIT JEE · 2018
List-$I$ में अभिक्रियाएँ हैं और List-$II$ में मुख्य उत्पाद हैं। List-$I$ की प्रत्येक अभिक्रिया का List-$II$ के एक या अधिक उत्पादों के साथ मिलान करें और सही विकल्प चुनें।
A
$P$ $\rightarrow 1, 5; \quad Q$ $\rightarrow 2; \quad R$ $\rightarrow 3; S$ $\rightarrow 4$
B
$P$ $\rightarrow 1, 4; \quad Q$ $\rightarrow 2; \quad R$ $\rightarrow 4; S$ $\rightarrow 3$
C
$P$ $\rightarrow 1, 4; \quad Q$ $\rightarrow 1, 2; \quad R$ $\rightarrow 3, 4; S$ $\rightarrow 4$
D
$P$ $\rightarrow 4, 5; \quad Q$ $\rightarrow 4; \quad R$ $\rightarrow 4; S$ $\rightarrow 3, 4$
Solution
(B) अभिक्रियाओं का विश्लेषण:
$P$: $t$-ब्यूटोक्साइड $(t-BuO^-)$ की $t$-ब्यूटाइल ब्रोमाइड $(t-BuBr)$ के साथ अभिक्रिया। चूँकि $t-BuO^-$ एक प्रबल क्षार है और $t-BuBr$ एक तृतीयक हैलाइड है,इसलिए विलोपन $(E2)$ अभिक्रिया होती है,जिससे आइसोब्यूटिलीन $(4)$ और $t$-ब्यूटानॉल $(1)$ प्राप्त होते हैं।
$Q$: $t$-ब्यूटाइल मिथाइल ईथर की $HBr$ के साथ अभिक्रिया। यह ईथर का अम्ल-उत्प्रेरित विदलन है,जिससे $t$-ब्यूटाइल ब्रोमाइड $(2)$ और मेथनॉल प्राप्त होते हैं।
$R$: $t$-ब्यूटाइल ब्रोमाइड की $NaOMe$ के साथ अभिक्रिया। चूँकि $NaOMe$ एक प्रबल क्षार है और $t-BuBr$ एक तृतीयक हैलाइड है,इसलिए विलोपन $(E2)$ अभिक्रिया होती है,जिससे आइसोब्यूटिलीन $(4)$ प्राप्त होता है।
$S$: $t$-ब्यूटोक्साइड की मिथाइल ब्रोमाइड $(MeBr)$ के साथ अभिक्रिया। यह एक $S_N2$ अभिक्रिया है,जिससे $t$-ब्यूटाइल मिथाइल ईथर $(3)$ प्राप्त होता है।
मिलान: $P$ $\rightarrow 1, 4; Q$ $\rightarrow 2; R$ $\rightarrow 4; S$ $\rightarrow 3$.
$P$: $t$-ब्यूटोक्साइड $(t-BuO^-)$ की $t$-ब्यूटाइल ब्रोमाइड $(t-BuBr)$ के साथ अभिक्रिया। चूँकि $t-BuO^-$ एक प्रबल क्षार है और $t-BuBr$ एक तृतीयक हैलाइड है,इसलिए विलोपन $(E2)$ अभिक्रिया होती है,जिससे आइसोब्यूटिलीन $(4)$ और $t$-ब्यूटानॉल $(1)$ प्राप्त होते हैं।
$Q$: $t$-ब्यूटाइल मिथाइल ईथर की $HBr$ के साथ अभिक्रिया। यह ईथर का अम्ल-उत्प्रेरित विदलन है,जिससे $t$-ब्यूटाइल ब्रोमाइड $(2)$ और मेथनॉल प्राप्त होते हैं।
$R$: $t$-ब्यूटाइल ब्रोमाइड की $NaOMe$ के साथ अभिक्रिया। चूँकि $NaOMe$ एक प्रबल क्षार है और $t-BuBr$ एक तृतीयक हैलाइड है,इसलिए विलोपन $(E2)$ अभिक्रिया होती है,जिससे आइसोब्यूटिलीन $(4)$ प्राप्त होता है।
$S$: $t$-ब्यूटोक्साइड की मिथाइल ब्रोमाइड $(MeBr)$ के साथ अभिक्रिया। यह एक $S_N2$ अभिक्रिया है,जिससे $t$-ब्यूटाइल मिथाइल ईथर $(3)$ प्राप्त होता है।
मिलान: $P$ $\rightarrow 1, 4; Q$ $\rightarrow 2; R$ $\rightarrow 4; S$ $\rightarrow 3$.
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