JEE Main 2020 Chemistry Question Paper with Answer and Solution in Hindi

(A) माना कि $ccp$ जालक में ऑक्साइड आयनों $(O^{2-})$ की संख्या $4$ है।
अष्टफलकीय रिक्तियों $(O.V.)$ की संख्या = $4$.
चतुष्फलकीय रिक्तियों $(T.V.)$ की संख्या = $2 \times 4 = 8$.
$M_1$,$O.V.$ का $50 \%$ घेरता है = $0.50 \times 4 = 2$.
$M_2$,$T.V.$ का $12.5 \%$ घेरता है = $0.125 \times 8 = 1$.
क्रिस्टल का सूत्र $(M_1)_2(M_2)_1O_4$ है।
क्रिस्टल को विद्युत रूप से उदासीन होने के लिए,ऑक्सीकरण अवस्थाओं का योग शून्य होना चाहिए:
$2 \times (\text{O.N. of } M_1) + 1 \times (\text{O.N. of } M_2) + 4 \times (-2) = 0$
$2 \times (\text{O.N. of } M_1) + (\text{O.N. of } M_2) = 8$.
विकल्प $A$ की जाँच करने पर: $2(+2) + (+4) = 4 + 4 = 8$. यह शर्त को पूरा करता है।

(C) अष्टफलकीय क्षेत्र में,$d$-कक्षक $t_{2g}$ और $e_{g}$ सेट में विभाजित हो जाते हैं।
$d^{4}$ आयन के लिए,यदि क्रिस्टल क्षेत्र विपाटन ऊर्जा $\Delta_{o}$,युग्मन ऊर्जा $P$ से कम है (दुर्बल क्षेत्र लिगैंड),तो इलेक्ट्रॉन युग्मित होने से पहले एकल भरे जाएंगे।
अतः,विन्यास $t_{2g}^{3} e_{g}^{1}$ है।
यदि $\Delta_{o} > P$ है (प्रबल क्षेत्र लिगैंड),तो चौथा इलेक्ट्रॉन $t_{2g}$ कक्षक में युग्मित होगा,जिसके परिणामस्वरूप $t_{2g}^{4} e_{g}^{0}$ प्राप्त होता है।

(A) गेब्रियल थैलिमाइड संश्लेषण का उपयोग प्राथमिक $(1^{\circ})$ एलिफैटिक एमीन तैयार करने के लिए किया जाता है।
इस अभिक्रिया में,पोटेशियम थैलिमाइड एक अल्काइल हैलाइड के साथ अभिक्रिया करके $N$-अल्काइलथैलिमाइड बनाता है,जिसका जल-अपघटन करने पर प्राथमिक एलिफैटिक एमीन प्राप्त होता है।
एरोमैटिक एमीन (जैसे एनिलीन) को इस विधि द्वारा तैयार नहीं किया जा सकता है क्योंकि एराइल हैलाइड इन परिस्थितियों में थैलिमाइड आयन के साथ न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन अभिक्रिया नहीं देते हैं।
दिए गए विकल्पों में से,बेंज़िलएमीन $(C_6H_5CH_2NH_2)$ एक प्राथमिक एलिफैटिक एमीन है और इसे बेंज़िल क्लोराइड का उपयोग करके इस विधि द्वारा तैयार किया जा सकता है।

(C) सही मिलान इस प्रकार हैं:
$1$. बेंजीन $(I)$,$CO, HCl$ और $AlCl_3$ (गाटरमैन-कोच अभिक्रिया) के साथ अभिक्रिया करके बेंजाल्डिहाइड बनाता है। अतः,$I-R$ है।
$2$. बेंजोनाइट्राइल $(II)$,$SnCl_2, HCl$ और उसके बाद $H_3O^{+}$ (स्टीफन अपचयन) के साथ अभिक्रिया करके बेंजाल्डिहाइड बनाता है। अतः,$II-P$ है।
$3$. बेंज़ोयल क्लोराइड $(III)$,$H_2, Pd-BaSO_4, S$ और क्विनोलिन (रोज़नमुंड अपचयन) के साथ अभिक्रिया करके बेंजाल्डिहाइड बनाता है। अतः,$III-Q$ है।
अतः,सही मिलान $I-R, II-P$ और $III-Q$ है।

(B) लैक्टोज $D(+)-$गैलेक्टोज और $D(+)-$ग्लूकोज इकाइयों से बना एक डाइसैकेराइड है जो $\beta-1,4-$ग्लाइकोसिडिक बंध द्वारा जुड़े होते हैं।
यह एक अपचायक शर्करा है क्योंकि इसमें ग्लूकोज इकाई के $C_{1}$ स्थान पर एक मुक्त हेमीऐसिटल समूह होता है,जो इसे म्यूटारोटेशन करने और फेहलिंग परीक्षण देने में सक्षम बनाता है।
हाइड्रॉक्सिल समूहों की संख्या के संदर्भ में: लैक्टोज की संरचना में $8$ हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं।

(A) राउल्ट के नियम के अनुसार,वाष्प दाब में सापेक्ष अवनमन विलेय के मोल अंश के बराबर होता है: $\frac{\Delta P}{P^0} = x_{\text{solute}} = \frac{n_{\text{solute}}}{n_{\text{solute}} + n_{\text{solvent}}}$.
चूंकि विलायक का द्रव्यमान ($180 \ g$ पानी) और विलेय का द्रव्यमान $(10 \ g)$ स्थिर है,विलेय का मोल अंश विलेय के मोलों की संख्या पर निर्भर करता है $(n = \frac{\text{द्रव्यमान}}{\text{मोलर द्रव्यमान}})$।
जैसे-जैसे विलेय का मोलर द्रव्यमान बढ़ता है,विलेय के मोलों की संख्या कम हो जाती है,जिससे विलेय का मोल अंश कम हो जाता है।
दिए गए मोलर द्रव्यमान: $M_A = 100 \ g \ mol^{-1}$,$M_B = 200 \ g \ mol^{-1}$,$M_C = 10,000 \ g \ mol^{-1}$।
चूंकि $M_A < M_B < M_C$,मोलों की संख्या का क्रम $n_A > n_B > n_C$ होगा।
इसलिए,वाष्प दाब में सापेक्ष अवनमन का क्रम $A > B > C$ होगा।

(B) अभिक्रियाएं इस प्रकार हैं:
$(a)$ $CH_2=CH-CH_2-CH_3 + HBr \xrightarrow{Peroxide} CH_2Br-CH_2-CH_2-CH_3$ (उत्पाद $A$,$1$-ब्रोमोब्यूटेन,क्वथनांक $\approx 102 \ ^\circ C$)
$(b)$ $CH_2=C(CH_3)_2 + HBr \rightarrow CH_3-C(Br)(CH_3)_2$ (उत्पाद $B$,$2$-ब्रोमो-$2$-मिथाइलप्रोपेन,क्वथनांक $\approx 73.3 \ ^\circ C$)
$(c)$ $CH_2=CH-CH_2-CH_3 + HBr \rightarrow CH_3-CH(Br)-CH_2-CH_3$ (उत्पाद $C$,$2$-ब्रोमोब्यूटेन,क्वथनांक $\approx 91 \ ^\circ C$)
क्वथनांक कार्बन श्रृंखला में शाखाओं (branching) के व्युत्क्रमानुपाती होता है।
संरचनाओं की तुलना करने पर: $A$ एक सीधी श्रृंखला वाला प्राथमिक एल्काइल हैलाइड है,$C$ एक द्वितीयक एल्काइल हैलाइड है जिसमें $B$ की तुलना में कम शाखाएं हैं,और $B$ एक तृतीयक एल्काइल हैलाइड है जिसमें सबसे अधिक शाखाएं हैं।
अतः,क्वथनांकों का क्रम $B < C < A$ है।

(A) फ्रुंडलिच अधिशोषण समताप का समीकरण $\frac{x}{m} = K P^{1/n}$ है।
दोनों तरफ लॉग लेने पर,$\log \left( \frac{x}{m} \right) = \frac{1}{n} \log P + \log K$ प्राप्त होता है।
इसे सीधी रेखा के समीकरण $y = mx + c$ से तुलना करने पर,ढाल $\frac{1}{n} = 2$ और अंतःखंड $\log K = 0.4771$ है।
चूंकि $\log 3 = 0.4771$,इसलिए $K = 3$ है।
अब,$K = 3$,$P = 0.04 \ atm$,और $n = 0.5$ (क्योंकि $\frac{1}{n} = 2$) के मानों को समीकरण $\frac{x}{m} = K P^{1/n}$ में रखने पर:
$\frac{x}{m} = 3 \times (0.04)^{2} = 3 \times 0.0016 = 0.0048 \ g$.
इसे आवश्यक प्रारूप में बदलने पर: $0.0048 \ g = 48 \times 10^{-4} \ g$।

(B) जलीय $NaOH$ की उपस्थिति में क्लोरोफॉर्म $(CHCl_3)$ के साथ फिनोल की अभिक्रिया राइमर-टीमैन अभिक्रिया है,जो मुख्य उत्पाद $P$ के रूप में सैलिसिलैल्डिहाइड ($o$-हाइड्रॉक्सीबेंजाल्डिहाइड) देती है।
सैलिसिलैल्डिहाइड $(P)$ का आणविक सूत्र $C_7H_6O_2$ है।
$C_7H_6O_2$ का आणविक द्रव्यमान = $(7 \times 12) + (6 \times 1) + (2 \times 16) = 84 + 6 + 32 = 122 \ g/mol$.
$P$ में कार्बन का द्रव्यमान प्रतिशत इस प्रकार है:
$\text{द्रव्यमान } \% C = \frac{\text{कार्बन का कुल द्रव्यमान}}{\text{P का आणविक द्रव्यमान}} \times 100$
$\text{द्रव्यमान } \% C = \frac{7 \times 12}{122} \times 100 = \frac{84}{122} \times 100 \approx 68.85\%$.
निकटतम पूर्णांक में,हमें $69\%$ प्राप्त होता है।

(D) आरेनियस समीकरण का उपयोग करते हुए: $\ln \left(\frac{k_2}{k_1}\right) = \frac{E_a}{R} \left[\frac{1}{T_1} - \frac{1}{T_2}\right]$
दिया गया है: $T_1 = 313 \, K$ $(40^{\circ} C)$,$T_2 = 303 \, K$ $(30^{\circ} C)$.
अभिक्रिया की दर $3.555$ गुना कम हो जाती है,इसलिए $\frac{k_1}{k_2} = 3.555$,जिसका अर्थ है $\frac{k_2}{k_1} = \frac{1}{3.555}$.
$\ln \left(\frac{1}{3.555}\right) = \frac{E_a}{8.314} \left[\frac{1}{313} - \frac{1}{303}\right]$
$-1.268 = \frac{E_a}{8.314} \left[\frac{303 - 313}{313 \times 303}\right]$
$-1.268 = \frac{E_a}{8.314} \left[\frac{-10}{94839}\right]$
$E_a = \frac{1.268 \times 8.314 \times 94839}{10} \approx 99980 \, J \, mol^{-1} = 99.98 \, kJ \, mol^{-1} \approx 100 \, kJ \, mol^{-1}$.

(B) संक्रमण तत्व वे तत्व हैं जिनमें उनकी मूल अवस्था या उनकी किसी भी ऑक्सीकरण अवस्था में $d$-कक्षक अपूर्ण रूप से भरे होते हैं।
इनमें निम्नलिखित परमाणु क्रमांक वाले तत्व शामिल हैं:
$21-30$ (प्रथम संक्रमण श्रेणी),
$39-48$ (द्वितीय संक्रमण श्रेणी),
$57$ और $72-80$ (तृतीय संक्रमण श्रेणी),
$89$ और $104-112$ (चतुर्थ संक्रमण श्रेणी)।
दिए गए समूह $21, 25, 42, 72$ में:
$21$ $(Sc)$,$25$ $(Mn)$,$42$ $(Mo)$,और $72$ $(Hf)$ सभी संक्रमण तत्व हैं।
अतः,सही समूह $21, 25, 42, 72$ है।

(B) लैंथेनॉइड सामान्यतः $+3$ ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करते हैं। हालाँकि,स्थिर इलेक्ट्रॉनिक विन्यास ($f^0$,$f^7$,या $f^{14}$) के कारण कुछ तत्व $+2$ या $+4$ ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करते हैं।
$Ce$ $(Z=58)$ स्थिर $f^0$ विन्यास प्राप्त करने के लिए $+4$ प्रदर्शित करता है।
$Tb$ $(Z=65)$ स्थिर $f^7$ विन्यास प्राप्त करने के लिए $+4$ प्रदर्शित करता है।
$Dy$ $(Z=66)$ कुछ यौगिकों में $+4$ प्रदर्शित कर सकता है।
$Eu$ $(Z=63)$ स्थिर $f^7$ विन्यास प्राप्त करने के लिए $+2$ ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है,लेकिन यह $+4$ ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित नहीं करता है।

(B) मिश्र धातुओं का संगठन इस प्रकार है:
$1$. पीतल तांबे और जस्ते की मिश्र धातु है।
$2$. कांसा तांबे और टिन की मिश्र धातु है।
$3$. जर्मन सिल्वर तांबे,जस्ते और निकल की मिश्र धातु है।
$4$. ढलवां लोहे का उपयोग पिटवां लोहा बनाने के लिए कच्चे माल के रूप में किया जाता है।
अतः,यह कथन कि पीतल तांबे और निकल की मिश्र धातु है,गलत है,क्योंकि पीतल में तांबा और जस्ता होता है।

(B) $1$. द्रव नाइट्रोजन का उपयोग जैविक सामग्री,खाद्य पदार्थों को संरक्षित करने और क्रायोसर्जरी में रेफ्रिजरेंट के रूप में किया जाता है।
$2$. लोहा और रासायनिक उद्योग में,इसका उपयोग अभिक्रियाशील रसायनों के लिए एक अक्रिय मंदक के रूप में किया जाता है।
$3$. $N_2$ कमरे के तापमान $(25^{\circ} C)$ पर डाइऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया नहीं करता है; नाइट्रिक ऑक्साइड $(NO)$ बनाने के लिए बहुत उच्च तापमान $(\,2000 \ K)$ की आवश्यकता होती है।
$4$. $N_2$ प्रकृति में प्रतिचुंबकीय (diamagnetic) है क्योंकि सभी इलेक्ट्रॉन युग्मित होते हैं।

(D) मोलरता $(C_{2})$ को विलयन के प्रति लीटर में विलेय के मोलों की संख्या के रूप में परिभाषित किया जाता है।
$C_{2} = \frac{n_{2}}{V_{sol} (L \text{ में})} = \frac{n_{2} \times 1000}{V_{sol} (mL \text{ में})}$
चूँकि $V_{sol} = \frac{\text{कुल द्रव्यमान}}{d} = \frac{n_{1}M_{1} + n_{2}M_{2}}{d}$, हमारे पास है:
$C_{2} = \frac{n_{2} \times 1000 \times d}{n_{1}M_{1} + n_{2}M_{2}}$
अंश और हर को $(n_{1} + n_{2})$ से विभाजित करने पर:
$C_{2} = \frac{1000 d (n_{2} / (n_{1} + n_{2}))}{(n_{1}M_{1} + n_{2}M_{2}) / (n_{1} + n_{2})}$
मोल अंश $x_{2} = \frac{n_{2}}{n_{1} + n_{2}}$ और $x_{1} = \frac{n_{1}}{n_{1} + n_{2}} = 1 - x_{2}$ का उपयोग करने पर:
$C_{2} = \frac{1000 d x_{2}}{x_{1}M_{1} + x_{2}M_{2}} = \frac{1000 d x_{2}}{(1 - x_{2})M_{1} + x_{2}M_{2}}$
$C_{2} = \frac{1000 d x_{2}}{M_{1} - x_{2}M_{1} + x_{2}M_{2}} = \frac{1000 d x_{2}}{M_{1} + x_{2}(M_{2} - M_{1})}$

(C) क्राफ्ट तापमान $(T_{k})$ वह न्यूनतम तापमान है जिसके ऊपर डिटर्जेंट के जलीय घोल में मिसेल्स का निर्माण होता है।

(C) जिगलर-नाटा उत्प्रेरक (ट्राइएथिलएल्युमिनियम और टाइटेनियम टेट्राक्लोराइड) की उपस्थिति में कम दबाव और तापमान पर एथीन का बहुलकीकरण करने से उच्च घनत्व पॉलीथीन $(HDPE)$ प्राप्त होता है।
$HDPE$ में रैखिक श्रृंखलाएं होती हैं जो निकटता से संकुलित होती हैं,जिसके परिणामस्वरूप उच्च घनत्व और रासायनिक निष्क्रियता होती है।
इन गुणों के कारण,$HDPE$ का उपयोग बाल्टी,डस्टबिन,बोतल और पाइप बनाने में किया जाता है।
अतः,अभिकथन $(A)$ और कारण $(R)$ दोनों सही हैं,और $(R)$,$(A)$ की सही व्याख्या है।

(B) स्पिन-ओनली चुंबकीय आघूर्ण $\mu$ को सूत्र $\mu = \sqrt{n(n+2)} \, BM$ द्वारा दिया जाता है,जहाँ $n$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या है।
$\mu = 5.9 \, BM$ के लिए,$\sqrt{n(n+2)} \approx 5.9$ है,जिसका अर्थ है $n = 5$।
$[MnBr_4]^{2-}$ में,$Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+2$ है। $Mn^{2+}$ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $[Ar] 3d^5$ है।
चूँकि $Br^-$ एक दुर्बल क्षेत्र लिगेंड है,यह $3d$ कक्षकों में इलेक्ट्रॉनों का युग्मन नहीं करता है।
अतः,$Mn^{2+}$ में $5$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन हैं $(n=5)$।
इसलिए,$\mu = \sqrt{5(5+2)} = \sqrt{35} \approx 5.9 \, BM$।

(A) एमाइन की क्षारीयता उनके $pK_b$ मानों के व्युत्क्रमानुपाती होती है। प्रबल क्षार का $pK_b$ मान कम होता है।
$I$: $p$-मेथॉक्सी-$N,N$-डाइमिथाइलएनिलीन। $-OCH_3$ समूह इलेक्ट्रॉन-दाता ($+M$ प्रभाव) है,जो नाइट्रोजन परमाणु पर इलेक्ट्रॉन घनत्व को बढ़ाता है,जिससे यह सबसे प्रबल क्षार बन जाता है।
$II$: $N,N$-डाइमिथाइलएनिलीन। दो मिथाइल समूहों के $+I$ प्रभाव के कारण यह एनिलीन से अधिक क्षारीय है।
$IV$: $m$-हाइड्रॉक्सी-$N$-मिथाइलएनिलीन। $-OH$ समूह मेटा स्थिति पर $-I$ प्रभाव (इलेक्ट्रॉन-आकर्षक) डालता है,जो $II$ की तुलना में क्षारीयता को कम करता है।
$III$: $m$-साइनो-$N$-मिथाइलएनिलीन। $-CN$ समूह एक प्रबल इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह ($-I$ और $-M$ प्रभाव) है,जो क्षारीयता को काफी कम कर देता है,जिससे यह सबसे दुर्बल क्षार बन जाता है।
अतः,क्षारीयता का क्रम $I > II > IV > III$ है।
चूंकि $pK_b$ क्षारीयता के व्युत्क्रमानुपाती होता है,इसलिए $pK_b$ मानों का बढ़ता क्रम $I < II < IV < III$ है।

(C) अभिक्रिया के लिए,वेग नियम इस प्रकार है: $\text{Rate} = k[\text{conc.}]^n$,जहाँ $n$ अभिक्रिया की कोटि है।
दोनों पक्षों का लघुगणक लेने पर:
$\log(\text{rate}) = \log(k) + n \log[\text{conc.}]$
यह समीकरण $y = mx + c$ के रूप में है,जहाँ ढाल $m$ अभिक्रिया की कोटि $n$ के बराबर है।
ग्राफ में रेखाओं की ढाल की तुलना करने पर:
रेखा $D$ की ढाल सबसे अधिक है,उसके बाद $B$,फिर $A$,और अंत में $C$ की ढाल सबसे कम है।
अतः,अभिक्रियाओं की कोटि का सही क्रम है: $d > b > a > c$.

(B) क्वथनांक में उन्नयन $\Delta T_{b} = i \times K_{b} \times m$ द्वारा दिया जाता है।
$0.05 \ m$ $CaCl_{2}$ विलयन के लिए,$i = 3$ (क्योंकि $CaCl_{2} \rightarrow Ca^{2+} + 2Cl^{-}$)। अतः,$\Delta T_{b(CaCl_{2})} = 3 \times 0.05 \times K_{b} = 0.15 \times K_{b}$।
$0.10 \ m$ $CrCl_{3} \cdot xNH_{3}$ विलयन के लिए,$\Delta T_{b(complex)} = i \times 0.10 \times K_{b}$।
दिया गया है कि $\Delta T_{b(complex)} = 2 \times \Delta T_{b(CaCl_{2})}$,इसलिए $i \times 0.10 \times K_{b} = 2 \times (0.15 \times K_{b}) = 0.30 \times K_{b}$।
अतः,$i = 3$।
चूंकि संकुल $[Cr(NH_{3})_{x}Cl_{3}]$ आयनित होकर $i = 3$ आयन देता है,यह $[Cr(NH_{3})_{x}Cl_{3-y}]^{y+} + yCl^{-}$ के रूप में वियोजित होगा,जहाँ $1 + y = 3$,यानी $y = 2$।
इसका अर्थ है कि संकुल $[Cr(NH_{3})_{x}Cl]Cl_{2}$ है।
$Cr$ की समन्वय संख्या $6$ है,इसलिए लिगेंड की संख्या $x + 1 = 6$ होगी,जिससे $x = 5$ प्राप्त होता है।

(A) संतुलित अर्ध-प्रतिक्रिया: $6 OH^{-} + Cl^{-} \rightarrow ClO_{3}^{-} + 3 H_{2}O + 6 e^{-}$.
उत्पन्न $KClO_{3}$ के मोल = $\frac{10 \ g}{122 \ g \ mol^{-1}} = 0.08197 \ mol$.
प्रतिक्रिया के अनुसार,$1 \ mol$ $KClO_{3}$ के लिए $6 \ mol$ इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होती है। इसलिए,आवश्यक कुल आवेश $Q = n \times z \times F = 0.08197 \times 6 \times 96500 \ C = 47462.3 \ C$.
यह दिया गया है कि केवल $60\%$ करंट का उपयोग किया जाता है,इसलिए प्रभावी करंट $I_{eff} = 2 \ A \times 0.60 = 1.2 \ A$.
सूत्र $Q = I_{eff} \times t$ का उपयोग करते हुए,$t = \frac{Q}{I_{eff}} = \frac{47462.3 \ C}{1.2 \ A} = 39551.9 \ s$.
घंटों में बदलने पर: $t = \frac{39551.9}{3600} \approx 10.98 \ hr$.
निकटतम घंटे में पूर्णांकित करने पर,हमें $11 \ hr$ प्राप्त होता है।