JEE Main 2024 Chemistry Question Paper with Answer and Solution in Gujarati

(B) આપેલ છે: મોલારિટી $(M) = 0.2 \ M$,કદ $(V) = 500 \ mL = 0.5 \ L$,ઘનતા $(d) = 1.25 \ g/mL$,$CuSO_4$ નું આણ્વીય દળ $= 159.5 \ g/mol$.
પગલું $1$: દ્રાવ્યના મોલ $(n)$ ગણો:
$n = M \times V = 0.2 \times 0.5 = 0.1 \ mol$.
પગલું $2$: દ્રાવ્યનું દળ $(x)$ ગણો:
$x = n \times \text{આણ્વીય દળ} = 0.1 \times 159.5 = 15.95 \ g$.
પગલું $3$: દ્રાવણનું દળ ગણો:
$Mass_{soln} = V \times d = 500 \times 1.25 = 625 \ g$.
પગલું $4$: દ્રાવકનું દળ $(W_{solvent})$ ગણો:
$W_{solvent} = Mass_{soln} - x = 625 - 15.95 = 609.05 \ g$.
પગલું $5$: મોલાલિટી $(m)$ ગણો:
$m = \frac{n \times 1000}{W_{solvent} (g \text{ માં})} = \frac{0.1 \times 1000}{609.05} \approx 0.16418 \ m$.
$m \approx 164 \times 10^{-3} \ m$.

(C) એમ્બિડેન્ટેટ લિગાન્ડ્સ એવા છે જે બે અલગ-અલગ દાતા પરમાણુઓ ધરાવે છે પરંતુ એક સમયે તેમાંથી માત્ર એક જ દ્વારા કેન્દ્રીય ધાતુ પરમાણુ સાથે જોડાઈ શકે છે.
આપેલ યાદીમાં:
$1$. $NO_2^{-}$ ($N$ અથવા $O$ દ્વારા જોડાઈ શકે છે)
$2$. $SCN^{-}$ ($S$ અથવા $N$ દ્વારા જોડાઈ શકે છે)
$3$. $CN^{-}$ ($C$ અથવા $N$ દ્વારા જોડાઈ શકે છે)
અન્ય લિગાન્ડ્સ જેમ કે $C_2O_4^{2-}$,$NH_3$,$SO_4^{2-}$,અને $H_2O$ એમ્બિડેન્ટેટ નથી.
તેથી,એમ્બિડેન્ટેટ લિગાન્ડ્સની કુલ સંખ્યા $3$ છે.

(A) આવશ્યક એમિનો એસિડ એ છે જે માનવ શરીર દ્વારા સંશ્લેષિત થઈ શકતા નથી અને આહારમાંથી મેળવવા પડે છે.
આપેલ યાદીમાંથી:
$1$. આર્જિનિન (આવશ્યક)
$2$. ફિનાઈલએલેનાઈન (આવશ્યક)
$3$. હિસ્ટિડિન (આવશ્યક)
$4$. વેલિન (આવશ્યક)
એસ્પાર્ટિક એસિડ,સિસ્ટીન અને પ્રોલિન બિન-આવશ્યક એમિનો એસિડ છે.
આમ,કુલ સંખ્યા = $4$.

(B) લેન્થેનોઇડ આયનોનો રંગ અયુગ્મિત $f$-ઇલેક્ટ્રોનની હાજરી પર આધાર રાખે છે ($f-f$ સંક્રમણ).
આપેલ આયનોની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના નીચે મુજબ છે:
$La^{3+} = [Xe] 4f^0$ (અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન નથી)
$Nd^{3+} = [Xe] 4f^3$ ($3$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન)
$Sm^{3+} = [Xe] 4f^5$ ($5$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન)
$Eu^{3+} = [Xe] 4f^6$ ($6$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન)
$Lu^{3+} = [Xe] 4f^{14}$ (અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન નથી)
$f^0$ અથવા $f^{14}$ રચના ધરાવતા આયનો રંગવિહીન હોય છે કારણ કે તેમાં $f-f$ સંક્રમણ માટે અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોતા નથી.
આમ,$La^{3+}$ અને $Lu^{3+}$ રંગવિહીન છે.
તેથી,રંગવિહીન આયનોની કુલ સંખ્યા $2$ છે.

(A) . $Br_2$ પાણીની કસોટી અસંતૃપ્તતા માટેની કસોટી છે જેમાં બ્રોમીન પાણીનો લાલ-નારંગી રંગ દૂર થાય છે.
$B$. આલ્કોહોલ સેરિક એમોનિયમ નાઈટ્રેટ સાથે લાલ રંગ આપે છે.
$C$. ફિનોલ તટસ્થ ફેરિક ક્લોરાઈડ સાથે જાંબલી રંગ આપે છે.
$D$. આલ્ડિહાઈડ અને કીટોન $2,4-DNP$ ($2$,$4$-ડાયનાઈટ્રોફિનાઈલ હાઈડ્રેઝીન) સાથે પીળા,નારંગી અથવા લાલ રંગના અવક્ષેપ આપે છે.

(C) સાચી જોડ નીચે મુજબ છે:
$A$. લેકલાન્શે કોષ: એનોડ પ્રક્રિયા $Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-$ છે. તેથી,$A-IV$.
$B$. Ni-Cd કોષ: આ એક રિચાર્જેબલ કોષ છે. તેથી,$B-III$.
$C$. બળતણ કોષ: તે $H_2$ જેવા બળતણની દહન ઉર્જાને સીધી વિદ્યુત ઉર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે. તેથી,$C-I$.
$D$. મર્ક્યુરી કોષ: તેમાં દ્રાવણમાં કોઈ આયન સામેલ નથી,તેથી કોષનો પોટેન્શિયલ તેના આયુષ્ય દરમિયાન સ્થિર રહે છે. તે સાંભળવાના સાધનોમાં વપરાય છે. તેથી,$D-II$.
તેથી,સાચો ક્રમ $A-IV, B-III, C-I, D-II$ છે.

(D) હાઇબ્રિડાઇઝેશન નક્કી કરવા માટે,આપણે મધ્યસ્થ ધાતુ આયનનું ઇલેક્ટ્રોનિક કોન્ફિગરેશન અને લિગાન્ડની પ્રકૃતિ તપાસીએ છીએ:
$A. K_2[Ni(CN)_4]$: $Ni^{2+}$ એ $[Ar] 3d^8$ છે. $CN^-$ એ સ્ટ્રોંગ ફિલ્ડ લિગાન્ડ $(SFL)$ છે,જે $3d$ ઓર્બિટલ્સમાં ઇલેક્ટ્રોનની જોડી બનાવે છે,પરિણામે $dsp^2$ હાઇબ્રિડાઇઝેશન મળે છે.
$B. [Ni(CO)_4]$: $Ni$ એ $[Ar] 3d^8 4s^2$ છે. $CO$ એ સ્ટ્રોંગ ફિલ્ડ લિગાન્ડ છે,જે જોડી બનાવે છે,પરિણામે $sp^3$ હાઇબ્રિડાઇઝેશન મળે છે.
$C. [Co(NH_3)_6]Cl_3$: $Co^{3+}$ એ $[Ar] 3d^6$ છે. $Co^{3+}$ માટે $NH_3$ એ સ્ટ્રોંગ ફિલ્ડ લિગાન્ડ છે,જે જોડી બનાવે છે,પરિણામે $d^2sp^3$ હાઇબ્રિડાઇઝેશન મળે છે.
$D. Na_3[CoF_6]$: $Co^{3+}$ એ $[Ar] 3d^6$ છે. $F^-$ એ વીક ફિલ્ડ લિગાન્ડ $(WFL)$ છે,તેથી કોઈ જોડી બનતી નથી,પરિણામે $sp^3d^2$ હાઇબ્રિડાઇઝેશન મળે છે.
પરિણામોને મેચ કરતા: $A-III, B-I, C-IV, D-II$.

(B) $EDTA^{4-}$ એ હેક્ઝાડેન્ટેટ લિગેન્ડ છે,જેનો અર્થ છે કે તે મધ્યસ્થ ધાતુ આયન સાથે $6$ સવર્ગ સહસંયોજક બંધ બનાવે છે.
$[Ca(EDTA)]^{2-}$ સંકીર્ણમાં,$Ca^{2+}$ આયન $EDTA^{4-}$ લિગેન્ડના $6$ દાતા પરમાણુઓથી ઘેરાયેલું હોય છે.
તેથી,સવર્ગ આંક $6$ છે,જે અષ્ટફલકીય ભૂમિતિ દર્શાવે છે.

(A) $Glucose$ પાણીમાં દ્રાવ્ય છે કારણ કે તેમાં અનેક હાઈડ્રોક્સિલ $(-OH)$ સમૂહો હોય છે જે પાણીના અણુઓ સાથે વ્યાપક હાઈડ્રોજન બંધ બનાવે છે. આલ્ડિહાઈડ સમૂહ તેની દ્રાવ્યતા માટે મુખ્ય જવાબદાર નથી.
$Glucose$ તેના જલીય દ્રાવણમાં ઓપન-ચેઈન અને ચક્રીય (પાયરાનોઝ) સમઘટક સ્વરૂપો વચ્ચે સંતુલનમાં રહે છે.
$Glucose$ માં $6$ કાર્બન પરમાણુઓ હોવાથી તે હેક્સોઝ છે અને તેમાં આલ્ડિહાઈડ ક્રિયાશીલ સમૂહ હોવાથી તે આલ્ડોઝ છે. આમ,તે આલ્ડોહેક્સોઝ છે.
સુક્રોઝ એ $\alpha-D-glucose$ અને $\beta-D-fructose$ ના એક-એક એકમથી બનેલો ડાયસેકેરાઈડ છે.
તેથી,$Glucose$ આલ્ડિહાઈડ સમૂહને કારણે પાણીમાં દ્રાવ્ય છે તે વિધાન ખોટું છે.

(A) આ પ્રક્રિયામાં નેબરિંગ ગ્રુપ પાર્ટિસિપેશન $(NGP)$ મિકેનિઝમમાં ફિનાઈલ રિંગનો સહભાગી થાય છે.
$1$. ફિનાઈલ રિંગના $\pi$-ઈલેક્ટ્રોન લિવિંગ ગ્રુપ $(Br^{-})$ ના દૂર થવામાં મદદ કરે છે.
$2$. આનાથી ફિનોનિયમ આયન મધ્યવર્તી બને છે.
$3$. ન્યુક્લિયોફાઈલ $(CN^{-})$ ત્યારબાદ ફિનોનિયમ આયનના વધુ ઈલેક્ટ્રોફિલિક કાર્બન પર હુમલો કરે છે.
$4$. આ પ્રક્રિયાને પરિણામે $Br$ પરમાણુનું $CN$ ગ્રુપ દ્વારા વિસ્થાપન થાય છે,જે વિકલ્પ $A$ માં દર્શાવેલ નીપજ આપે છે.

(B) આયોડોફોર્મ કસોટી એવા સંયોજનો દ્વારા આપવામાં આવે છે જેમાં $CH_3CO-$ સમૂહ હોય અથવા જેનું આ સમૂહમાં ઓક્સિડેશન થઈ શકે.
$CH_3-CH_2-CCl_2-CH_3$ ની જલીય $KOH$ સાથે પ્રક્રિયા કરવાથી જેમ-ડાયક્લોરાઇડનું જળવિભાજન થઈને જેમ-ડાયોલ $(CH_3-CH_2-C(OH)_2-CH_3)$ બને છે,જે અસ્થાયી છે અને પાણીનો અણુ ગુમાવીને બ્યુટેન$-2-$ઓન $(CH_3-CH_2-CO-CH_3)$ બનાવે છે.
બ્યુટેન$-2-$ઓનમાં $CH_3CO-$ સમૂહ હોય છે,જે પોટેશિયમ હાઇપોઆયોડાઇટ $(KOI)$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને આયોડોફોર્મ $(CHI_3)$ બનાવે છે,જે પીળા રંગના અવક્ષેપ છે.
તેથી,સાચું સંયોજન $CH_3-CH_2-CCl_2-CH_3$ છે.

(A) શરૂઆતનો પદાર્થ મિથાઈલ $4-\text{cyanobenzoate}$ છે. તેમાં બે ક્રિયાશીલ સમૂહો છે: નાઈટ્રાઈલ $(-CN)$ સમૂહ અને એસ્ટર $(-COOCH_3)$ સમૂહ. બંને સમૂહો ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયક $(CH_3MgBr)$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે.
$1$. એસ્ટર સમૂહ $CH_3MgBr$ ના બે મોલ સાથે પ્રક્રિયા કરીને એસિડિક વર્કઅપ $(H_3O^+)$ પછી તૃતીયક આલ્કોહોલ બનાવે છે. એસ્ટર $-COOCH_3$ નું રૂપાંતર $-C(OH)(CH_3)_2$ માં થાય છે.
$2$. નાઈટ્રાઈલ સમૂહ $CH_3MgBr$ ના એક મોલ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ઈમાઈન મધ્યવર્તી બનાવે છે,જેનું જળવિભાજન $(H_3O^+)$ કરવાથી કીટોન મળે છે. $-CN$ સમૂહનું રૂપાંતર $-COCH_3$ માં થાય છે.
તેથી,અંતિમ નીપજ $4-(1-\text{hydroxy}-1-\text{methylethyl})\text{acetophenone}$ છે,જે વિકલ્પ $A$ માં દર્શાવેલ બંધારણને અનુરૂપ છે.

(C) વિધાન $I$ સાચું છે: સંક્રાંતિ તત્વો માટે,સમૂહમાં નીચે તરફ જતાં ઊંચી ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓની સ્થિરતા વધે છે (દા.ત.,$W(VI)$ એ $Cr(VI)$ કરતા વધુ સ્થાયી છે),જ્યારે $p-$વિભાગના તત્વોમાં નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરને કારણે ઊંચી ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓની સ્થિરતા ઘટે છે.
વિધાન $II$ સાચું છે: કોપરનો પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલ ધન છે $(E^{\circ}_{Cu^{2+}/Cu} = +0.34 \ V)$,જે હાઇડ્રોજન $(E^{\circ}_{H^{+}/H_2} = 0.00 \ V)$ કરતા વધારે છે. તેથી,કોપર એસિડમાંથી હાઇડ્રોજનને વિસ્થાપિત કરી શકતું નથી.

(A) સિલ્વર મિરર કસોટી (ટોલેન્સ કસોટી) આલ્ડિહાઈડ અને $\alpha$-હાઈડ્રોક્સી કીટોન દ્વારા આપવામાં આવે છે.
આપેલા સંયોજનોમાં:
$1$. ફોર્મિક એસિડ $(HCOOH)$ માં કાર્બોનિલ સમૂહ સાથે જોડાયેલ આલ્ડિહાઈડિક હાઈડ્રોજન પરમાણુ હોય છે,જે તેને ટોલેન્સ પ્રક્રિયક દ્વારા $CO_2$ અને $H_2O$ માં ઓક્સિડેશન પામવા દે છે,આમ તે સકારાત્મક સિલ્વર મિરર કસોટી આપે છે.
$2$. ફોર્માલ્ડિહાઈડ $(HCHO)$ એક આલ્ડિહાઈડ છે અને સકારાત્મક સિલ્વર મિરર કસોટી આપે છે.
$3$. બેન્ઝાલ્ડિહાઈડ $(C_6H_5CHO)$ એક એરોમેટિક આલ્ડિહાઈડ છે અને સકારાત્મક સિલ્વર મિરર કસોટી આપે છે.
$4$. એસિટોન $(CH_3COCH_3)$ એક કીટોન છે અને તે સિલ્વર મિરર કસોટી આપતું નથી.
તેથી,સંયોજનો $A$,$B$ અને $C$ સિલ્વર મિરર કસોટી આપશે.

(D) નિર્બળ વિદ્યુતવિભાજ્ય $HA \rightleftharpoons H^{+} + A^{-}$ માટે,વિયોજન અચળાંક $K_{a} = \frac{\alpha^2 C}{1 - \alpha}$ છે.
$\alpha = \frac{\Lambda_{m}}{\Lambda_{m}^{\circ}}$ હોવાથી,કિંમત મૂકતા:
$K_{a} = \frac{(\Lambda_{m} / \Lambda_{m}^{\circ})^2 C}{1 - (\Lambda_{m} / \Lambda_{m}^{\circ})} = \frac{\Lambda_{m}^2 C}{\Lambda_{m}^{\circ}(\Lambda_{m}^{\circ} - \Lambda_{m})}$.
આને ગોઠવતા: $K_{a} \Lambda_{m}^{\circ}(\Lambda_{m}^{\circ} - \Lambda_{m}) = \Lambda_{m}^2 C$.
$K_{a} (\Lambda_{m}^{\circ})^2 - K_{a} \Lambda_{m} \Lambda_{m}^{\circ} = \Lambda_{m}^2 C$.
તેથી,સાચું સમીકરણ $\Lambda_{m}^2 C + K_{a} \Lambda_{m} \Lambda_{m}^{\circ} - K_{a} (\Lambda_{m}^{\circ})^2 = 0$ છે.

(B) આઈન્સ્ટાઈનિયમ $(Es)$ નો પરમાણુ ક્રમાંક $99$ છે.
ઈલેક્ટ્રોનિક રચના નિષ્ક્રિય વાયુ રેડોન ($Rn$,પરમાણુ ક્રમાંક $86$) પર આધારિત છે.
બાકીના $13$ ઈલેક્ટ્રોન $5f$,$6d$ અને $7s$ કક્ષકોમાં ભરાય છે.
સાચી રચના $[Rn] 5f^{11} 6d^0 7s^2$ છે.

(B) બીજી આયનીકરણ એન્થાલ્પી $(IE_2)$ માં $M^{+}$ આયનમાંથી ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરવાનો સમાવેશ થાય છે. $Cr$ $(Z=24)$ માટે,ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Ar] 3d^5 4s^1$ છે. $Cr^{+}$ આયન $[Ar] 3d^5$ રચના ધરાવે છે. આ સ્થાયી અર્ધ-પૂર્ણ $d^5$ પેટાકોષમાંથી બીજો ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરવા માટે ખૂબ જ ઊંચી ઊર્જાની જરૂર પડે છે.
આમ,$M = Cr$.
$Cr^{+}$ આયન $[Ar] 3d^5$ રચના ધરાવે છે,જેનો અર્થ છે કે તેમાં $n = 5$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન છે.
સ્પિન-ઓન્લી ચુંબકીય મોમેન્ટની ગણતરી $\mu = \sqrt{n(n+2)} \ BM$ તરીકે કરવામાં આવે છે.
$\mu = \sqrt{5(5+2)} = \sqrt{35} \approx 5.92 \ BM$.
નજીકના પૂર્ણાંકમાં રાઉન્ડિંગ કરતા,આપણને $6 \ BM$ મળે છે.

(C) મિશ્રણ સમાન મોલર હોવાથી,પ્રવાહી કલામાં બેન્ઝીન $(X_B)$ અને મિથાઈલ બેન્ઝીન $(X_M)$ ના મોલ અંશ $0.5$ છે.
મિથાઈલ બેન્ઝીનનું આંશિક બાષ્પ દબાણ $P_M = X_M \times P^{\circ}_M = 0.5 \times 24 \ Torr = 12 \ Torr$ છે.
બેન્ઝીનનું આંશિક બાષ્પ દબાણ $P_B = X_B \times P^{\circ}_B = 0.5 \times 80 \ Torr = 40 \ Torr$ છે.
કુલ બાષ્પ દબાણ $P_{\text{total}} = P_M + P_B = 12 \ Torr + 40 \ Torr = 52 \ Torr$ છે.
બાષ્પ કલામાં મિથાઈલ બેન્ઝીનનો મોલ અંશ $(Y_M)$ $Y_M = \frac{P_M}{P_{\text{total}}}$ દ્વારા મળે છે.
$Y_M = \frac{12}{52} \approx 0.2307$.
નજીકના પૂર્ણાંકમાં લેતા,$Y_M \approx 23 \times 10^{-2}$.

(D) $H_2S$ સાથે કાળા રંગના અવક્ષેપ આપતો સમૂહ-$IV$ નો કેટાયન $Co^{2+}$ છે.
$Co^{2+} + H_2S \rightarrow CoS \downarrow$ (કાળા અવક્ષેપ,$A$)
$CoS + \text{aqua regia} \rightarrow Co^{2+} + NOCl + S + H_2O$ ($B$ એ $Co^{2+}$ છે)
$Co^{2+} + KNO_2 + CH_3COOH \rightarrow K_3[Co(NO_2)_6] + NO + H_2O$ ($C$ એ $K_3[Co(NO_2)_6]$ છે)
$K_3[Co(NO_2)_6]$ માં,$Co$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+3$ છે.
$Co^{3+}$ ની ઇલેક્ટ્રોન રચના $3d^6$ છે.
$NO_2^-$ એ પ્રબળ લિગેન્ડ હોવાથી,તે ઇલેક્ટ્રોનનું યુગ્મીકરણ કરે છે,પરિણામે $d^2sp^3$ સંકરણ થાય છે.
અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $(n)$ = $0$.
ચુંબકીય ચાકમાત્રા = $\sqrt{n(n+2)} = \sqrt{0(0+2)} = 0 \ BM$.

(A) પ્રતિક્રિયા $A_{(g)} \rightarrow 2B_{(g)} + C_{(g)}$ માટે,ધારો કે $A$ નું પ્રારંભિક દબાણ $P_0$ છે.
$t = 0$ સમયે: $P_A = P_0, P_B = 0, P_C = 0, P_{total} = P_0$.
$t = 23 \ s$ સમયે: $P_A = P_0 - x, P_B = 2x, P_C = x, P_{total} = P_0 + 2x = 200 \ torr$.
$t = \infty$ સમયે: $P_A = 0, P_B = 2P_0, P_C = P_0, P_{total} = 3P_0 = 300 \ torr$.
તેથી,$P_0 = 100 \ torr$.
$P_{total} = P_0 + 2x = 200$ માં $P_0$ મૂકતા,$100 + 2x = 200$,તેથી $x = 50 \ torr$.
$t = 23 \ s$ સમયે $A$ નું દબાણ $P_A = P_0 - x = 100 - 50 = 50 \ torr$ છે.
પ્રથમ ક્રમની પ્રતિક્રિયા માટે,$k = \frac{2.303}{t} \log \frac{P_0}{P_A} = \frac{2.303}{23} \log \frac{100}{50} = \frac{2.303}{23} \log(2) = \frac{2.303 \times 0.301}{23} \approx 0.0301 \ s^{-1} = 3.01 \times 10^{-2} \ s^{-1}$.
નજીકનો પૂર્ણાંક $3$ છે.

(D) જે સંયોજનો ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટ પ્રક્રિયા આપી શકતા નથી તે નીચે મુજબ છે:
$1$. નાઈટ્રોબેન્ઝીન: $-NO_2$ સમૂહ પ્રબળ નિષ્ક્રિયકારક હોવાથી.
$2$. એનિલિન: તે લુઈસ એસિડ ઉદ્દીપક $AlCl_3$ સાથે સંકીર્ણ બનાવે છે.
$3$. $m$-નાઈટ્રોએનિલિન: $-NO_2$ સમૂહની હાજરી અને $-NH_2$ સમૂહ દ્વારા ઉદ્દીપક સાથે સંકીર્ણ બનવાને કારણે.
$4$. $m$-ડાયનાઈટ્રોબેન્ઝીન: બે પ્રબળ નિષ્ક્રિયકારક $-NO_2$ સમૂહોની હાજરીને કારણે.
આમ,કુલ $4$ સંયોજનો ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટ પ્રક્રિયા આપી શકતા નથી.