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

(B) दिया गया है: मोलरता $(M) = 0.2 \ M$,आयतन $(V) = 500 \ mL = 0.5 \ L$,घनत्व $(d) = 1.25 \ g/mL$,$CuSO_4$ का मोलर द्रव्यमान $= 159.5 \ g/mol$.
चरण $1$: विलेय के मोल $(n)$ की गणना करें:
$n = M \times V = 0.2 \times 0.5 = 0.1 \ mol$.
चरण $2$: विलेय का द्रव्यमान $(x)$ की गणना करें:
$x = n \times \text{मोलर द्रव्यमान} = 0.1 \times 159.5 = 15.95 \ g$.
चरण $3$: विलयन का द्रव्यमान की गणना करें:
$Mass_{soln} = V \times d = 500 \times 1.25 = 625 \ g$.
चरण $4$: विलायक का द्रव्यमान $(W_{solvent})$ की गणना करें:
$W_{solvent} = Mass_{soln} - x = 625 - 15.95 = 609.05 \ g$.
चरण $5$: मोललता $(m)$ की गणना करें:
$m = \frac{n \times 1000}{W_{solvent} (g \text{ में})} = \frac{0.1 \times 1000}{609.05} \approx 0.16418 \ m$.
$m \approx 164 \times 10^{-3} \ m$.

(C) एम्बीडेंटेट लिगेंड्स वे होते हैं जिनमें दो अलग-अलग दाता परमाणु होते हैं लेकिन वे एक समय में केवल एक के माध्यम से ही केंद्रीय धातु परमाणु से जुड़ सकते हैं।
दी गई सूची में:
$1$. $NO_2^{-}$ ($N$ या $O$ के माध्यम से जुड़ सकते हैं)
$2$. $SCN^{-}$ ($S$ या $N$ के माध्यम से जुड़ सकते हैं)
$3$. $CN^{-}$ ($C$ या $N$ के माध्यम से जुड़ सकते हैं)
अन्य लिगेंड्स जैसे $C_2O_4^{2-}$,$NH_3$,$SO_4^{2-}$,और $H_2O$ एम्बीडेंटेट नहीं हैं।
इसलिए,एम्बीडेंटेट लिगेंड्स की कुल संख्या $3$ है।

(A) आवश्यक अमीनो एसिड वे हैं जिन्हें मानव शरीर द्वारा संश्लेषित नहीं किया जा सकता है और इन्हें आहार से प्राप्त करना आवश्यक है।
दी गई सूची से:
$1$. आर्जिनिन (आवश्यक)
$2$. फेनिलएलनिन (आवश्यक)
$3$. हिस्टिडिन (आवश्यक)
$4$. वेलिन (आवश्यक)
एस्पार्टिक एसिड,सिस्टीन और प्रोलाइन गैर-आवश्यक अमीनो एसिड हैं।
अतः,कुल संख्या = $4$.

(B) लैंथेनॉइड आयनों का रंग अयुग्मित $f$-इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति पर निर्भर करता है ($f-f$ संक्रमण)।
दिए गए आयनों का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास इस प्रकार है:
$La^{3+} = [Xe] 4f^0$ (कोई अयुग्मित इलेक्ट्रॉन नहीं)
$Nd^{3+} = [Xe] 4f^3$ ($3$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन)
$Sm^{3+} = [Xe] 4f^5$ ($5$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन)
$Eu^{3+} = [Xe] 4f^6$ ($6$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन)
$Lu^{3+} = [Xe] 4f^{14}$ (कोई अयुग्मित इलेक्ट्रॉन नहीं)
$f^0$ या $f^{14}$ विन्यास वाले आयन रंगहीन होते हैं क्योंकि उनमें $f-f$ संक्रमण के लिए अयुग्मित इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं।
अतः,$La^{3+}$ और $Lu^{3+}$ रंगहीन हैं।
इसलिए,रंगहीन आयनों की कुल संख्या $2$ है।

(A) . $Br_2$ जल परीक्षण असंतृप्ति के लिए एक परीक्षण है जिसमें ब्रोमीन जल का लाल-नारंगी रंग गायब हो जाता है।
$B$. अल्कोहल सेरिक अमोनियम नाइट्रेट के साथ लाल रंग देते हैं।
$C$. फिनोल उदासीन फेरिक क्लोराइड के साथ बैंगनी रंग देते हैं।
$D$. एल्डिहाइड और कीटोन $2,4-DNP$ ($2$,$4$-डाइनाइट्रोफेनिलहाइड्राज़ीन) के साथ पीले,नारंगी या लाल रंग के अवक्षेप देते हैं।

(C) सही मिलान इस प्रकार है:
$A$. लेक्लांशे सेल: एनोड अभिक्रिया $Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-$ है। अतः,$A-IV$.
$B$. Ni-Cd सेल: यह एक रिचार्जेबल सेल है। अतः,$B-III$.
$C$. ईंधन सेल: यह $H_2$ जैसे ईंधन की दहन ऊर्जा को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। अतः,$C-I$.
$D$. मरकरी सेल: इसमें विलयन में कोई आयन शामिल नहीं होता है,इसलिए सेल का विभव इसके जीवनकाल के दौरान स्थिर रहता है। इसका उपयोग हियरिंग एड्स में किया जाता है। अतः,$D-II$.
अतः,सही क्रम $A-IV, B-III, C-I, D-II$ है।

(D) संकरण (hybridization) निर्धारित करने के लिए,हम केंद्रीय धातु आयन के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास और लिगेंड की प्रकृति का विश्लेषण करते हैं:
$A. K_2[Ni(CN)_4]$: $Ni^{2+}$ का विन्यास $[Ar] 3d^8$ है। $CN^-$ एक प्रबल क्षेत्र लिगेंड $(SFL)$ है,जो $3d$ कक्षकों में इलेक्ट्रॉनों का युग्मन (pairing) करता है,जिससे $dsp^2$ संकरण प्राप्त होता है।
$B. [Ni(CO)_4]$: $Ni$ का विन्यास $[Ar] 3d^8 4s^2$ है। $CO$ एक प्रबल क्षेत्र लिगेंड है,जो युग्मन करता है,जिससे $sp^3$ संकरण प्राप्त होता है।
$C. [Co(NH_3)_6]Cl_3$: $Co^{3+}$ का विन्यास $[Ar] 3d^6$ है। $Co^{3+}$ के लिए $NH_3$ एक प्रबल क्षेत्र लिगेंड है,जो युग्मन करता है,जिससे $d^2sp^3$ संकरण प्राप्त होता है।
$D. Na_3[CoF_6]$: $Co^{3+}$ का विन्यास $[Ar] 3d^6$ है। $F^-$ एक दुर्बल क्षेत्र लिगेंड $(WFL)$ है,इसलिए कोई युग्मन नहीं होता है,जिससे $sp^3d^2$ संकरण प्राप्त होता है।
परिणामों का मिलान करने पर: $A-III, B-I, C-IV, D-II$.

(B) $EDTA^{4-}$ एक हेक्साडेंटेट लिगेंड है,जिसका अर्थ है कि यह केंद्रीय धातु आयन के साथ $6$ उपसहसंयोजक बंध बनाता है।
$[Ca(EDTA)]^{2-}$ संकुल में,$Ca^{2+}$ आयन $EDTA^{4-}$ लिगेंड के $6$ दाता परमाणुओं से घिरा होता है।
इसलिए,समन्वय संख्या $6$ है,जो अष्टफलकीय ज्यामिति के अनुरूप है।

(A) $Glucose$ पानी में घुलनशील है क्योंकि इसमें कई हाइड्रॉक्सिल $(-OH)$ समूह होते हैं जो पानी के अणुओं के साथ व्यापक हाइड्रोजन बॉन्डिंग की सुविधा प्रदान करते हैं। एल्डिहाइड समूह मुख्य रूप से इसकी उच्च घुलनशीलता के लिए जिम्मेदार नहीं है।
$Glucose$ अपने जलीय घोल में ओपन-चेन और चक्रीय (पायरानोज़) समवयवी रूपों के बीच संतुलन में मौजूद होता है।
$Glucose$ में $6$ कार्बन परमाणु होते हैं,इसलिए यह हेक्सोज है और इसमें एल्डिहाइड कार्यात्मक समूह होता है,इसलिए यह एल्डोज है। इस प्रकार,यह एक एल्डोहेक्सोज है।
सुक्रोज एक डाइसैकेराइड है जो $\alpha-D-glucose$ और $\beta-D-fructose$ की एक-एक इकाई से बना होता है।
इसलिए,यह कथन कि $Glucose$ एल्डिहाइड समूह के कारण पानी में घुलनशील है,गलत है।

(A) यह अभिक्रिया नेबरिंग ग्रुप पार्टिसिपेशन $(NGP)$ तंत्र में फेनिल रिंग की भागीदारी को शामिल करती है।
$1$. फेनिल रिंग के $\pi$-इलेक्ट्रॉन लिविंग ग्रुप $(Br^{-})$ के निष्कासन में सहायता करते हैं।
$2$. इससे फेनोनियम आयन मध्यवर्ती का निर्माण होता है।
$3$. न्यूक्लियोफाइल $(CN^{-})$ फिर फेनोनियम आयन के अधिक इलेक्ट्रोफिलिक कार्बन पर आक्रमण करता है।
$4$. इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप $Br$ परमाणु का $CN$ समूह द्वारा प्रतिस्थापन होता है,जिससे विकल्प $A$ में दर्शाया गया उत्पाद प्राप्त होता है।

(B) आयोडोफॉर्म परीक्षण उन यौगिकों द्वारा दिया जाता है जिनमें $CH_3CO-$ समूह होता है या जिन्हें इस समूह में ऑक्सीकृत किया जा सकता है।
$CH_3-CH_2-CCl_2-CH_3$ का जलीय $KOH$ के साथ उपचार करने पर जेम-डाइक्लोराइड का जल-अपघटन होकर जेम-डायोल $(CH_3-CH_2-C(OH)_2-CH_3)$ बनता है,जो अस्थिर होता है और पानी का एक अणु खोकर ब्यूटेन$-2-$ओन $(CH_3-CH_2-CO-CH_3)$ बनाता है।
ब्यूटेन$-2-$ओन में $CH_3CO-$ समूह होता है,जो पोटेशियम हाइपोआयोडाइट $(KOI)$ के साथ प्रतिक्रिया करके आयोडोफॉर्म $(CHI_3)$ बनाता है,जो पीले रंग का अवक्षेप है।
अतः,सही यौगिक $CH_3-CH_2-CCl_2-CH_3$ है।

(A) प्रारंभिक पदार्थ मिथाइल $4-\text{cyanobenzoate}$ है। इसमें दो क्रियात्मक समूह हैं: एक नाइट्राइल $(-CN)$ समूह और एक एस्टर $(-COOCH_3)$ समूह। दोनों समूह ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक $(CH_3MgBr)$ के साथ अभिक्रिया करते हैं।
$1$. एस्टर समूह $CH_3MgBr$ के दो मोल के साथ अभिक्रिया करके अम्लीय वर्कअप $(H_3O^+)$ के बाद तृतीयक अल्कोहल बनाता है। एस्टर $-COOCH_3$ का रूपांतरण $-C(OH)(CH_3)_2$ में हो जाता है।
$2$. नाइट्राइल समूह $CH_3MgBr$ के एक मोल के साथ अभिक्रिया करके एक इमाइन मध्यवर्ती बनाता है,जिसका जल-अपघटन $(H_3O^+)$ करने पर कीटोन प्राप्त होता है। $-CN$ समूह का रूपांतरण $-COCH_3$ में हो जाता है।
अतः,अंतिम उत्पाद $4-(1-\text{hydroxy}-1-\text{methylethyl})\text{acetophenone}$ है,जो विकल्प $A$ में दर्शाई गई संरचना के अनुरूप है।

(C) कथन $I$ सही है: संक्रमण तत्वों के लिए,समूह में नीचे जाने पर उच्च ऑक्सीकरण अवस्थाओं का स्थायित्व बढ़ता है (उदाहरण के लिए,$W(VI)$,$Cr(VI)$ की तुलना में अधिक स्थिर है),जबकि $p-$ब्लॉक तत्वों में अक्रिय युग्म प्रभाव के कारण उच्च ऑक्सीकरण अवस्थाओं का स्थायित्व घटता है।
कथन $II$ सही है: कॉपर का मानक अपचयन विभव धनात्मक होता है $(E^{\circ}_{Cu^{2+}/Cu} = +0.34 \ V)$,जो हाइड्रोजन $(E^{\circ}_{H^{+}/H_2} = 0.00 \ V)$ से अधिक है। इसलिए,कॉपर अम्लों से हाइड्रोजन को विस्थापित नहीं कर सकता है।

(A) सिल्वर मिरर परीक्षण (टोलेंस परीक्षण) एल्डिहाइड और $\alpha$-हाइड्रॉक्सी कीटोन द्वारा दिया जाता है।
दिए गए यौगिकों में:
$1$. फॉर्मिक अम्ल $(HCOOH)$ में कार्बोनिल समूह से जुड़ा एक एल्डिहाइडिक हाइड्रोजन परमाणु होता है,जो इसे टोलेंस अभिकर्मक द्वारा $CO_2$ और $H_2O$ में ऑक्सीकृत होने की अनुमति देता है,जिससे यह सकारात्मक सिल्वर मिरर परीक्षण देता है।
$2$. फॉर्मेल्डिहाइड $(HCHO)$ एक एल्डिहाइड है और सकारात्मक सिल्वर मिरर परीक्षण देता है।
$3$. बेंजल्डिहाइड $(C_6H_5CHO)$ एक एरोमैटिक एल्डिहाइड है और सकारात्मक सिल्वर मिरर परीक्षण देता है।
$4$. एसीटोन $(CH_3COCH_3)$ एक कीटोन है और यह सिल्वर मिरर परीक्षण नहीं देता है।
अतः,यौगिक $A$,$B$ और $C$ सिल्वर मिरर परीक्षण देंगे।

(D) एक दुर्बल विद्युत अपघट्य $HA \rightleftharpoons H^{+} + A^{-}$ के लिए,वियोजन स्थिरांक $K_{a} = \frac{\alpha^2 C}{1 - \alpha}$ है।
चूँकि $\alpha = \frac{\Lambda_{m}}{\Lambda_{m}^{\circ}}$,मान प्रतिस्थापित करने पर:
$K_{a} = \frac{(\Lambda_{m} / \Lambda_{m}^{\circ})^2 C}{1 - (\Lambda_{m} / \Lambda_{m}^{\circ})} = \frac{\Lambda_{m}^2 C}{\Lambda_{m}^{\circ}(\Lambda_{m}^{\circ} - \Lambda_{m})}$.
इसे पुनर्व्यवस्थित करने पर: $K_{a} \Lambda_{m}^{\circ}(\Lambda_{m}^{\circ} - \Lambda_{m}) = \Lambda_{m}^2 C$.
$K_{a} (\Lambda_{m}^{\circ})^2 - K_{a} \Lambda_{m} \Lambda_{m}^{\circ} = \Lambda_{m}^2 C$.
अतः,सही समीकरण $\Lambda_{m}^2 C + K_{a} \Lambda_{m} \Lambda_{m}^{\circ} - K_{a} (\Lambda_{m}^{\circ})^2 = 0$ है।

(B) आइंस्टीनियम $(Es)$ की परमाणु संख्या $99$ है।
इलेक्ट्रॉनिक विन्यास अक्रिय गैस रेडॉन ($Rn$,परमाणु संख्या $86$) पर आधारित है।
शेष $13$ इलेक्ट्रॉन $5f$,$6d$ और $7s$ कक्षकों में भरे जाते हैं।
सही विन्यास $[Rn] 5f^{11} 6d^0 7s^2$ है।

(B) दूसरी आयनन एन्थैल्पी $(IE_2)$ में $M^{+}$ आयन से एक इलेक्ट्रॉन को हटाना शामिल है। $Cr$ $(Z=24)$ के लिए,इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $[Ar] 3d^5 4s^1$ है। $Cr^{+}$ आयन का विन्यास $[Ar] 3d^5$ होता है। इस स्थिर अर्ध-पूर्ण $d^5$ उपकोश से दूसरे इलेक्ट्रॉन को हटाने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
अतः,$M = Cr$ है।
$Cr^{+}$ आयन में $[Ar] 3d^5$ विन्यास होता है,जिसका अर्थ है कि इसमें $n = 5$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन हैं।
स्पिन-ओनली चुंबकीय आघूर्ण की गणना $\mu = \sqrt{n(n+2)} \ BM$ के रूप में की जाती है।
$\mu = \sqrt{5(5+2)} = \sqrt{35} \approx 5.92 \ BM$.
निकटतम पूर्णांक में पूर्णांकित करने पर,हमें $6 \ BM$ प्राप्त होता है।

(C) चूंकि मिश्रण सममोलर है,इसलिए द्रव प्रावस्था में बेंजीन $(X_B)$ और मिथाइल बेंजीन $(X_M)$ के मोल अंश $0.5$ हैं।
मिथाइल बेंजीन का आंशिक वाष्प दाब $P_M = X_M \times P^{\circ}_M = 0.5 \times 24 \ Torr = 12 \ Torr$ है।
बेंजीन का आंशिक वाष्प दाब $P_B = X_B \times P^{\circ}_B = 0.5 \times 80 \ Torr = 40 \ Torr$ है।
कुल वाष्प दाब $P_{\text{total}} = P_M + P_B = 12 \ Torr + 40 \ Torr = 52 \ Torr$ है।
वाष्प प्रावस्था में मिथाइल बेंजीन का मोल अंश $(Y_M)$ $Y_M = \frac{P_M}{P_{\text{total}}}$ द्वारा प्राप्त होता है।
$Y_M = \frac{12}{52} \approx 0.2307$.
निकटतम पूर्णांक में,$Y_M \approx 23 \times 10^{-2}$।

(D) $H_2S$ के साथ काला अवक्षेप देने वाला समूह-$IV$ का धनायन $Co^{2+}$ है।
$Co^{2+} + H_2S \rightarrow CoS \downarrow$ (काला अवक्षेप,$A$)
$CoS + \text{aqua regia} \rightarrow Co^{2+} + NOCl + S + H_2O$ ($B$,$Co^{2+}$ है)
$Co^{2+} + KNO_2 + CH_3COOH \rightarrow K_3[Co(NO_2)_6] + NO + H_2O$ ($C$,$K_3[Co(NO_2)_6]$ है)
$K_3[Co(NO_2)_6]$ में,$Co$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+3$ है।
$Co^{3+}$ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $3d^6$ है।
चूंकि $NO_2^-$ एक प्रबल क्षेत्र लिगेंड है,यह इलेक्ट्रॉनों का युग्मन करता है,जिसके परिणामस्वरूप $d^2sp^3$ संकरण होता है।
अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या $(n)$ = $0$.
चुंबकीय आघूर्ण = $\sqrt{n(n+2)} = \sqrt{0(0+2)} = 0 \ BM$.

(A) अभिक्रिया $A_{(g)} \rightarrow 2B_{(g)} + C_{(g)}$ के लिए,मान लीजिए $A$ का प्रारंभिक दबाव $P_0$ है।
$t = 0$ पर: $P_A = P_0, P_B = 0, P_C = 0, P_{total} = P_0$.
$t = 23 \ s$ पर: $P_A = P_0 - x, P_B = 2x, P_C = x, P_{total} = P_0 + 2x = 200 \ torr$.
$t = \infty$ पर: $P_A = 0, P_B = 2P_0, P_C = P_0, P_{total} = 3P_0 = 300 \ torr$.
अतः,$P_0 = 100 \ torr$.
$P_{total} = P_0 + 2x = 200$ में $P_0$ रखने पर,$100 + 2x = 200$,इसलिए $x = 50 \ torr$.
$t = 23 \ s$ पर $A$ का दबाव $P_A = P_0 - x = 100 - 50 = 50 \ torr$ है।
प्रथम कोटि की अभिक्रिया के लिए,$k = \frac{2.303}{t} \log \frac{P_0}{P_A} = \frac{2.303}{23} \log \frac{100}{50} = \frac{2.303}{23} \log(2) = \frac{2.303 \times 0.301}{23} \approx 0.0301 \ s^{-1} = 3.01 \times 10^{-2} \ s^{-1}$.
निकटतम पूर्णांक $3$ है।

(D) जो यौगिक फ्रीडेल-क्राफ्ट अभिक्रिया नहीं दे सकते हैं,वे हैं:
$1$. नाइट्रोबेंजीन: $-NO_2$ समूह के प्रबल निष्क्रियकारी प्रभाव के कारण।
$2$. एनिलीन: यह लुईस अम्ल उत्प्रेरक $AlCl_3$ के साथ संकुल (complex) बनाता है।
$3$. $m$-नाइट्रोएनिलीन: $-NO_2$ समूह की उपस्थिति और $-NH_2$ समूह द्वारा उत्प्रेरक के साथ संकुल बनाने के कारण।
$4$. $m$-डाइनाइट्रोबेंजीन: दो प्रबल निष्क्रियकारी $-NO_2$ समूहों की उपस्थिति के कारण।
अतः,कुल $4$ यौगिक फ्रीडेल-क्राफ्ट अभिक्रिया नहीं दे सकते हैं।