KVPY 2015 Chemistry Question Paper with Answer and Solution in Hindi

(A) स्टोक्स के नियम के अनुसार,$F=6 \pi \eta a v$।
अतः,$\eta = \frac{F}{6 \pi a v}$।
श्यानता $\eta$ की विमाएँ $[\eta] = [ML^{-1}T^{-1}]$ हैं।
आयतन प्रवाह दर के लिए दिया गया संबंध $\frac{V}{t} = k \left(\frac{p}{l}\right)^a \eta^b r^c$ है।
विमाएँ प्रतिस्थापित करने पर: $[L^3 T^{-1}] = [ML^{-2}T^{-2}]^a [ML^{-1}T^{-1}]^b [L]^c$।
$[M^0 L^3 T^{-1}] = [M^{a+b} L^{-2a-b+c} T^{-2a-b}]$।
घातों की तुलना करने पर:
$a+b = 0$ $(i)$
$-2a-b+c = 3$ (ii)
$-2a-b = -1$ (iii)
(iii) से,$2a+b = 1$। इसमें से $(i)$ घटाने पर,$a = 1$।
$(i)$ में $a=1$ रखने पर,$b = -1$।
(ii) में $a=1, b=-1$ रखने पर,$-2(1) - (-1) + c = 3 \Rightarrow -2 + 1 + c = 3 \Rightarrow c = 4$।
अतः,$a=1, b=-1, c=4$।

(C) दिए गए बोरॉन ट्राइहैलाइड्स इलेक्ट्रॉन-न्यून अणु हैं जो इलेक्ट्रॉन युग्म स्वीकार करके लुईस अम्ल के रूप में कार्य करते हैं।
लुईस अम्ल की प्रबलता हैलोजन परमाणु और बोरॉन परमाणु के बीच $ppi-ppi$ बैक-बॉन्डिंग की सीमा द्वारा निर्धारित होती है।
$BF_3$ में,कक्षकों के समान आकार के कारण $2p-2p$ बैक-बॉन्डिंग सबसे प्रभावी होती है,जो बोरॉन परमाणु की इलेक्ट्रॉन न्यूनता को काफी कम कर देती है।
जैसे-जैसे हैलोजन का आकार $F$ से $Cl$ और $Br$ की ओर बढ़ता है,बैक-बॉन्डिंग की प्रभावशीलता कम हो जाती है $(2p-2p > 2p-3p > 2p-4p)$।
इसलिए,बोरॉन पर इलेक्ट्रॉन की कमी $BF_3 < BCl_3 < BBr_3$ के क्रम में बढ़ती है,जिससे $BBr_3$ सबसे प्रबल लुईस अम्ल बन जाता है।

(B) समइलेक्ट्रॉनिक प्रजातियाँ वे होती हैं जिनमें इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होती है।
$O^{2-}$ में इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या $= 8 + 2 = 10$ है।
$Zn^{2+}$ में इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या $= 30 - 2 = 28$ है।
$Mg^{2+}$ में इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या $= 12 - 2 = 10$ है।
$K^{+}$ में इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या $= 19 - 1 = 18$ है।
$Ni^{2+}$ में इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या $= 28 - 2 = 26$ है।
अतः,$O^{2-}$ और $Mg^{2+}$ समइलेक्ट्रॉनिक हैं।

(B) अणु में बंध कोण एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों (lone pairs) और केंद्रीय परमाणु की विद्युत ऋणात्मकता से प्रभावित होता है।
$CH_4$ (मीथेन) में,केंद्रीय कार्बन परमाणु के पास $4$ आबंध युग्म और $0$ एकाकी युग्म होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप $109.5^{\circ}$ का चतुष्फलकीय बंध कोण होता है।
$NH_3$ (अमोनिया) में,केंद्रीय नाइट्रोजन परमाणु के पास $3$ आबंध युग्म और $1$ एकाकी युग्म होता है। एकाकी युग्म-आबंध युग्म प्रतिकर्षण के कारण बंध कोण घटकर $107.1^{\circ}$ हो जाता है।
$H_2O$ (जल) में,केंद्रीय ऑक्सीजन परमाणु के पास $2$ आबंध युग्म और $2$ एकाकी युग्म होते हैं। एकाकी युग्म-एकाकी युग्म के अधिक प्रतिकर्षण के कारण बंध कोण घटकर $104.5^{\circ}$ हो जाता है।
अतः,बंध कोण क्रमशः $109.5^{\circ}, 107.1^{\circ}, 104.5^{\circ}$ हैं।

(D) क्षारीय माध्यम में हाइड्रोजन पेरोक्साइड $(H_2O_2)$ की पोटेशियम परमैंगनेट $(KMnO_4)$ के साथ अभिक्रिया का समीकरण इस प्रकार है:
$2KMnO_4 + 3H_2O_2 \rightarrow 2MnO_2 + 2KOH + 2H_2O + 3O_2$
इस अभिक्रिया में,मैंगनीज युक्त उत्पाद मैंगनीज डाइऑक्साइड $(MnO_2)$ है।
$MnO_2$ में $Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था को $x$ मानिए।
चूंकि ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण अवस्था $-2$ होती है,इसलिए:
$x + 2(-2) = 0$
$x - 4 = 0$
$x = +4$
अतः,$Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+4$ है।

(B) प्रकाशिक सक्रियता केवल उन अणुओं द्वारा प्रदर्शित की जा सकती है जिनमें कायरल केंद्र होता है।
$(a)$ $CH_3-CH_2-CH_2-Br$ ($1-$ब्रोमोप्रोपेन): इसमें कोई कायरल केंद्र नहीं है,इसलिए यह प्रकाशिक रूप से निष्क्रिय है।
$(b)$ $CH_3-CH(Br)-CH_2-CH_3$ ($2-$ब्रोमोब्यूटेन): इसमें एक कायरल केंद्र $(C-2)$ उपस्थित है,इसलिए यह प्रकाशिक सक्रियता प्रदर्शित करेगा।
$(c)$ $CH_3-CH_2-CH(Br)-CH_2-CH_3$ ($3-$ब्रोमोपेंटेन): इसमें सममिति का तल होने के कारण यह प्रकाशिक रूप से निष्क्रिय है।
$(d)$ ब्रोमोसाइक्लोहेक्सेन: यह अणु प्रकाशिक रूप से निष्क्रिय है।

(A) $1^{st}$ और $2^{nd}$ आयनन ऊर्जा के बीच का अंतर तब सबसे अधिक होता है जब दूसरे इलेक्ट्रॉन को हटाने के लिए एक स्थिर,पूर्ण रूप से भरी हुई कोश या उपकोश विन्यास को तोड़ना पड़ता है।

इलेक्ट्रॉनिक विन्यास	तत्व/समूह
$1s^{2} 2s^{2} 2p^{6}$	नियोन (समूह $18$)
$1s^{2} 2s^{2} 2p^{6} 3s^{1}$	सोडियम (समूह $1$)
$1s^{2} 2s^{2} 2p^{6} 3s^{2}$	मैग्नीशियम (समूह $2$)
$1s^{2} 2s^{2} 2p^{1}$	बोरोन (समूह $13$)

$1s^{2} 2s^{2} 2p^{6}$ (नियोन) के लिए,इसकी स्थिर उत्कृष्ट गैस विन्यास के कारण $1^{st}$ आयनन ऊर्जा बहुत अधिक होती है। हालाँकि,$2^{nd}$ आयनन ऊर्जा काफी अधिक होती है क्योंकि इसमें एक स्थिर $2p^{6}$ कोश से इलेक्ट्रॉन को हटाना शामिल है,जो अत्यंत कठिन है। इसलिए,इस विन्यास के लिए $IE_1$ और $IE_2$ के बीच का अंतर सबसे बड़ा है।

(A) कार्बन परमाणु की विद्युत ऋणात्मकता उसकी संकरित अवस्था में $s$-लक्षण ($s$-character) के सीधे समानुपाती होती है।
अधिक $s$-लक्षण का अर्थ है अधिक विद्युत ऋणात्मकता,क्योंकि इलेक्ट्रॉन नाभिक के अधिक निकट होते हैं।
विभिन्न संकरणों में $s$-लक्षण इस प्रकार हैं:
$sp$: $50\% \ s$-लक्षण
$sp^{2}$: $33.3\% \ s$-लक्षण
$sp^{3}$: $25\% \ s$-लक्षण
अतः,विद्युत ऋणात्मकता का सही क्रम $sp > sp^{2} > sp^{3}$ है।

(C) अम्ल की अम्लीय शक्ति उसके संयुग्मी क्षार (conjugate base) की स्थिरता पर निर्भर करती है। प्रबल अम्लों के संयुग्मी क्षार अधिक स्थिर होते हैं।
वियोजन अभिक्रियाएं इस प्रकार हैं:
$HCl \rightleftharpoons H^{+} + Cl^{-}$
$HCOOH \rightleftharpoons H^{+} + HCOO^{-}$
$CH_{3}COOH \rightleftharpoons H^{+} + CH_{3}COO^{-}$
संयुग्मी क्षारों की स्थिरता का क्रम: $Cl^{-} > HCOO^{-} > CH_{3}COO^{-}$ है।
अतः,अम्लीय शक्ति का क्रम: $HCl > HCOOH > CH_{3}COOH$ है।
चूंकि $pH = -\log[H^{+}]$,इसलिए $H^{+}$ आयनों की सांद्रता अधिक होने पर $pH$ का मान कम होता है।
इस प्रकार,$1\, N$ जलीय विलयनों के लिए $pH$ का क्रम: $CH_{3}COOH > HCOOH > HCl$ है।

(A) यह अभिक्रिया एक एल्कीन का अम्ल-उत्प्रेरित जलयोजन है।
$1$. प्रोटॉन $(H^+)$ द्वि-आबंध पर आक्रमण करके सबसे अधिक स्थिर कार्बोकेशन मध्यवर्ती बनाता है।
$2$. एल्कीन का प्रोटोनीकरण साइक्लोहेक्सिल समूह से जुड़े कार्बन पर तृतीयक कार्बोकेशन बनाता है।
$3$. इसके बाद जल $(H_2O)$ एक न्यूक्लियोफाइल के रूप में कार्य करता है और इस तृतीयक कार्बोकेशन पर आक्रमण करता है।
$4$. अंत में प्रोटॉन के हटने से मुख्य उत्पाद के रूप में तृतीयक अल्कोहल प्राप्त होता है,जो संरचना $I$ के अनुरूप है।

(A) अभिक्रिया ऊष्मा $\Delta H$ की गणना सूत्र: $\Delta H = \Sigma BE_{\text{reactants}} - \Sigma BE_{\text{products}}$ द्वारा की जाती है।
$2 \ mol$ $NF_3$ के निर्माण के लिए: $N_2 + 3 F_2 \longrightarrow 2 NF_3$.
$\Delta H = [BE_{N \equiv N} + 3 \times BE_{F-F}] - [6 \times BE_{N-F}] = [941 + 3(155)] - [6(272)] = 1406 - 1632 = -226 \ kJ \ mol^{-1}$.
$2 \ mol$ $NCl_3$ के निर्माण के लिए: $N_2 + 3 Cl_2 \longrightarrow 2 NCl_3$.
$\Delta H = [BE_{N \equiv N} + 3 \times BE_{Cl-Cl}] - [6 \times BE_{N-Cl}] = [941 + 3(242)] - [6(200)] = 1667 - 1200 = +467 \ kJ \ mol^{-1}$.
अतः,अभिक्रिया के लिए ऊष्मा क्रमशः $-226 \ kJ \ mol^{-1}$ और $+467 \ kJ \ mol^{-1}$ है।

(A) मान लीजिए $X$ और $Z$ की प्रारंभिक सांद्रता $C$ है और $\alpha$ वियोजन की मात्रा है।
अभिक्रिया $X \rightleftharpoons 2Y$ के लिए:
प्रारंभिक सांद्रता: $C$ $0$
साम्य सांद्रता: $C(1-\alpha)$ $2C\alpha$
$K_{1} = \frac{[2C\alpha]^2}{C(1-\alpha)} = \frac{4C^2\alpha^2}{C(1-\alpha)} = \frac{4C\alpha^2}{1-\alpha}$
अभिक्रिया $Z \rightleftharpoons P + Q$ के लिए:
प्रारंभिक सांद्रता: $C$ $0$ $0$
साम्य सांद्रता: $C(1-\alpha)$ $C\alpha$ $C\alpha$
$K_{2} = \frac{[C\alpha][C\alpha]}{C(1-\alpha)} = \frac{C^2\alpha^2}{C(1-\alpha)} = \frac{C\alpha^2}{1-\alpha}$
अतः,अनुपात $\frac{K_{1}}{K_{2}} = \frac{4C\alpha^2 / (1-\alpha)}{C\alpha^2 / (1-\alpha)} = 4$.

(C) आण्विक सूत्र $C_3H_2Cl_2$ के लिए असंतृप्ति की मात्रा $2$ है।
चक्रीय समावयवियों के लिए,हम साइक्लोप्रोपीन व्युत्पन्न पर विचार करते हैं:
$1$. $3,3$-डाइक्लोरोसाइक्लोप्रोपीन
$2$. $1,3$-डाइक्लोरोसाइक्लोप्रोपीन (इस अणु में $C_1$ स्थिति पर एक कायरल केंद्र है,इसलिए यह प्रतिबिंब रूपी समावयवियों के एक जोड़े के रूप में मौजूद है)।
$3$. $1,2$-डाइक्लोरोसाइक्लोप्रोपीन
इस प्रकार,चक्रीय समावयवियों की कुल संख्या $4$ है।

(A) आदर्श गैस समीकरण के अनुसार,$pV = nRT$।
$1 \ mole$ गैस के लिए,$n = 1$,अतः $pV = RT$ या $p = \frac{RT}{V}$।
$R = 0.0821 \ L \ atm \ K^{-1} \ mol^{-1}$ लेने पर।
बिंदु $X$ के लिए: $V = 50 \ L, T = 200 \ K$।
$p_X = \frac{0.0821 \times 200}{50} = 0.3284 \ atm \approx 0.328 \ atm$।
बिंदु $Y$ के लिए: $V = 50 \ L, T = 500 \ K$।
$p_Y = \frac{0.0821 \times 500}{50} = 0.821 \ atm \approx 0.820 \ atm$।
बिंदु $Z$ के लिए: $V = 20 \ L, T = 200 \ K$।
$p_Z = \frac{0.0821 \times 200}{20} = 0.821 \ atm \approx 0.820 \ atm$।
अतः,$X, Y, Z$ पर दाब क्रमशः $0.328 \ atm, 0.820 \ atm, 0.820 \ atm$ है।

(A) अमोनियम सल्फेट का रासायनिक सूत्र $(NH_4)_2SO_4$ है।
$(NH_4)_2SO_4$ का मोलर द्रव्यमान $= 2 \times (14 + 4 \times 1) + 32 + 4 \times 16 = 2 \times 18 + 32 + 64 = 36 + 96 = 132 \ g/mol$ है।
$(NH_4)_2SO_4$ के एक मोल में नाइट्रोजन का द्रव्यमान $2 \times 14 = 28 \ g$ है।
नाइट्रोजन का द्रव्यमान प्रतिशत $= (\frac{28}{132}) \times 100 \approx 21.2 \ \%$ है।
अतः,यह मान $21 \ \%$ के सबसे निकट है।

(C) सही उत्तर $C$ है।
मेंडेलीफ के आवर्त नियम के अनुसार,तत्वों के भौतिक और रासायनिक गुणधर्म उनके परमाणु द्रव्यमान के आवर्ती फलन होते हैं।

(D) . किसी उपकोश में समायोजित किए जा सकने वाले इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम संख्या का सूत्र $2(2l + 1)$ है।
दी गई एज़िमथल क्वांटम संख्या $l = 4$ के लिए,गणना इस प्रकार है:
इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम संख्या $= 2(2 \times 4 + 1) = 2(8 + 1) = 2 \times 9 = 18$.

(C) सही विकल्प $C$ है।
इलेक्ट्रॉन-दाता प्रतिस्थापी अम्लीय शक्ति को कम करते हैं,जबकि इलेक्ट्रॉन-आकर्षक प्रतिस्थापी बेंजोइक एसिड के सापेक्ष प्रतिस्थापित बेंजोइक एसिड की अम्लीय शक्ति को बढ़ाते हैं।
$OCH_3$ एक $+M$ प्रभाव डालता है,जो यौगिक $2$ के संयुग्मी क्षार को अस्थिर करता है और इसलिए अम्लता को कम करता है।
$NO_2$ एक $-M$ प्रभाव डालता है,जो यौगिक $3$ के संयुग्मी क्षार को स्थिर करता है और इसलिए अम्लता को बढ़ाता है।
अतः,दिए गए यौगिकों की अम्लता का सही क्रम $3 > 1 > 2$ है।

(D) but$-2-$ene $(CH_3-CH=CH-CH_3)$ की अम्लीय $KMnO_4$ के साथ अभिक्रिया एक ऑक्सीडेटिव क्लीवेज (oxidative cleavage) अभिक्रिया है।
अम्लीय $KMnO_4$ एक प्रबल ऑक्सीकारक है जो कार्बन-कार्बन द्वि-आबंध को तोड़ देता है।
चूंकि but$-2-$ene एक सममित एल्कीन है,इसलिए द्वि-आबंध के ऑक्सीडेटिव क्लीवेज से एसिटिक एसिड $(CH_3COOH)$ के दो अणु प्राप्त होते हैं।
अभिक्रिया: $CH_3-CH=CH-CH_3 + [O] \xrightarrow{KMnO_4/H^+} 2CH_3COOH$.

(B) सही विकल्प $(b)$ है।
जब बेकिंग सोडा $(NaHCO_3)$ को सिरके (जिसमें एसिटिक एसिड,$CH_3COOH$ होता है) के साथ मिलाया जाता है,तो एक रासायनिक अभिक्रिया होती है जो सोडियम एसीटेट,पानी और कार्बन डाइऑक्साइड गैस उत्पन्न करती है।
संतुलित रासायनिक समीकरण इस प्रकार है:
$CH_3COOH_{(aq)} + NaHCO_{3(s)} \longrightarrow CH_3COONa_{(aq)} + H_2O_{(l)} + CO_{2(g)}$
अतः,निकलने वाली गैस कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ है।

(D) . क्षार धातुओं में आयनिक बंध बनाने की प्रवृत्ति सबसे अधिक होती है क्योंकि उनकी आयनन ऊर्जा कम होती है।
क्षार धातु का सामान्य इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $ns^1$ होता है।
दिए गए इलेक्ट्रॉनिक विन्यास में से,$1 s^2 2 s^2 2 p^6 3 s^1$ विन्यास $Na$ (सोडियम) का है,जो एक क्षार धातु है और इसलिए यह आसानी से आयनिक बंध बनाता है।

(C)
दिया है,
$H_2SO_4$ की नॉर्मलता $= 1 \, N$
आवोगाद्रो संख्या $= A_0$
$H_2SO_4$ का आयतन $= 200 \, mL = 0.2 \, L$
नॉर्मलता $=$ क्षारकता $\times$ मोलरता
$H_2SO_4$ के लिए,क्षारकता $= 2$
$\therefore 1 = 2 \times M \implies M = 0.5 \, mol/L$
$H_2SO_4$ के मोलों की संख्या $= M \times V(L) = 0.5 \times 0.2 = 0.1 \, mol$
चूंकि $H_2SO_4$ के प्रत्येक अणु में $1$ $S$ परमाणु होता है,इसलिए $S$ परमाणुओं के मोलों की संख्या $= 0.1 \, mol$
$S$ परमाणुओं की संख्या $= 0.1 \times A_0 = \frac{A_0}{10}$

(C) अम्लीय माध्यम में डाइक्रोमेट आयन के लिए अपचयन अर्ध-अभिक्रिया इस प्रकार है:
$Cr_2O_7^{2-} + 14 H^+ + 6 e^- \rightarrow 2 Cr^{3+} + 7 H_2O$
इस अभिक्रिया में,$Cr$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+6$ से बदलकर $+3$ हो जाती है।
चूंकि $Cr_2O_7^{2-}$ में दो $Cr$ परमाणु होते हैं,इसलिए ऑक्सीकरण अवस्था में कुल परिवर्तन $2 \times (6 - 3) = 6$ है।
अतः,$Cr_2O_7^{2-}$ को $2 Cr^{3+}$ में अपचयित करने के लिए $6$ इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होती है।

(D) दिए गए ग्राफ से:
$0^{\circ}C$ पर गैस का आयतन $V_1 = 250 \ cm^3$ है।
$300^{\circ}C$ पर गैस का आयतन $V_2 = 500 \ cm^3$ है।
अतः,आयतनों का अनुपात:
$\frac{V_2}{V_1} = \frac{500}{250} = 2$.
इस प्रकार,$300^{\circ}C$ पर गैस का आयतन $0^{\circ}C$ पर इसके आयतन से $2$ गुना अधिक है।

(C) रासायनिक अभिक्रिया: $2Xe + 4F_2 \longrightarrow XeF_2 + XeF_6$
$Xe$ के प्रारंभिक मोल $= \frac{262}{131} = 2 \ mol$.
$F_2$ के प्रारंभिक मोल $= \frac{152}{38} = 4 \ mol$.
माना $XeF_2$ के $x$ मोल और $XeF_6$ के $y$ मोल बनते हैं।
परमाणुओं के संरक्षण के नियम के अनुसार:
$Xe$ के लिए: $x + y = 2$
$F$ के लिए: $2x + 6y = 8$
समीकरणों को हल करने पर: $x = 1$ और $y = 1$.
अतः,$XeF_2 : XeF_6$ का मोलर अनुपात $1 : 1$ है।

(A) चरण $1$: इथेनॉल $(CH_3CH_2OH)$ $170^{\circ} C$ पर सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड $(H_2SO_4)$ की उपस्थिति में निर्जलीकरण (dehydration) के माध्यम से एथीन $(CH_2=CH_2)$ गैस उत्पन्न करता है।
$CH_3CH_2OH \xrightarrow{Conc. H_2SO_4, 170^{\circ} C} CH_2=CH_2 + H_2O$
चरण $2$: एथीन गैस को फिर कार्बन टेट्राक्लोराइड $(CCl_4)$ में ब्रोमीन $(Br_2)$ के साथ उपचारित किया जाता है,जो एक इलेक्ट्रोफिलिक योगात्मक अभिक्रिया है,जिसके परिणामस्वरूप $1,2$-डाइब्रोमोइथेन का निर्माण होता है।
$CH_2=CH_2 + Br_2 \xrightarrow{CCl_4} CH_2Br-CH_2Br$
अतः,मुख्य उत्पाद $1,2$-डाइब्रोमोइथेन है।

(C) $C_4H_8$ के दहन के लिए संतुलित रासायनिक समीकरण है:
$C_4H_{8(g)} + 6O_{2(g)} \longrightarrow 4CO_{2(g)} + 4H_2O_{(l)}$
अभिक्रिया के रससमीकरणमिति (stoichiometry) के अनुसार,$1 \, mole$ $C_4H_8$,$6 \, moles$ $O_2$ के साथ अभिक्रिया करता है।
$STP$ पर,किसी भी गैस का $1 \, mole$,$22.4 \, L$ आयतन घेरता है।
दिया गया $22.4 \, L$ $C_4H_8$,$1 \, mole$ के बराबर है।
अतः,आवश्यक $O_2$ का आयतन $6 \times 22.4 \, L = 134.4 \, L$ है।

(A) यह अभिक्रिया $1$-मिथाइलसाइक्लोपेंटेन के अम्ल-उत्प्रेरित जलयोजन (hydration) को दर्शाती है।
अम्ल उत्प्रेरक $(H^+)$ की उपस्थिति में,पानी एल्कीन के द्वि-आबंध पर जुड़ता है।
यह अभिक्रिया एक इलेक्ट्रॉनस्नेही योगज क्रियाविधि द्वारा आगे बढ़ती है,जिसमें प्रोटॉन $(H^+)$ सबसे पहले द्वि-आबंध के कम प्रतिस्थापित कार्बन पर जुड़कर अधिक स्थिर कार्बोकेशन मध्यवर्ती बनाता है।
$1$-मिथाइलसाइक्लोपेंटेन के लिए,प्रोटॉन $CH$ समूह पर जुड़ता है,जिसके परिणामस्वरूप उस कार्बन परमाणु पर तृतीयक कार्बोकेशन बनता है जिस पर पहले से ही मिथाइल समूह मौजूद है।
इसके बाद,पानी का एक अणु इस तृतीयक कार्बोकेशन पर आक्रमण करता है,और फिर प्रोटॉन के निष्कासन से $1$-मिथाइलसाइक्लोपेंटेन-$1$-ऑल प्राप्त होता है।
यह मार्कोवनिकोव के नियम का पालन करता है,जो बताता है कि न्यूक्लियोफाइल $(-OH)$ अधिक प्रतिस्थापित कार्बन परमाणु पर जुड़ता है।
इसलिए,मुख्य उत्पाद संरचना $I$ है।

(B) यूबैक्टीरिया,जिन्हें 'सत्य बैक्टीरिया' के रूप में भी जाना जाता है,में कठोर कोशिका भित्ति होती है।
$(2)$ $Anabaena$ एक साइनोबैक्टीरिया है,जो एक प्रकार का यूबैक्टीरिया है।
$(3)$ कई साइनोबैक्टीरिया (यूबैक्टीरिया) $N_2$ स्थिरीकरण करते हैं।
$(7)$ साइनोबैक्टीरिया में अक्सर उनकी कॉलोनियों के चारों ओर एक जिलेटिनस आवरण होता है।
$(8)$ $Heterocyst$ नाइट्रोजन स्थिरीकरण के लिए कुछ तंतुमय साइनोबैक्टीरिया में पाई जाने वाली एक विशिष्ट कोशिका है।
मेथेनोजेन्स $(1)$ और थर्मोएसिडोफिल्स $(4)$ आर्कियाबैक्टीरिया हैं।
डायटम्स $(6)$ प्रोटिस्ट (यूकेरियोट्स) हैं।
अतः,यूबैक्टीरिया से संबंधित सही समूह $(2, 3, 7, 8)$ है।

(C) रासायनिक अभिक्रिया की दर की तापमान पर निर्भरता को आर्हेनियस समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है: $k = A e^{-E_{a} / (RT)}$.
जब $T$ बहुत अधिक होता है,तो कारक $E_{a} / (RT)$ का मान $0$ के करीब पहुंच जाता है।
इसलिए,$k = A e^{0} = A \times 1 = A$.
अतः,बहुत उच्च तापमान पर रासायनिक अभिक्रिया का दर स्थिरांक आर्हेनियस आवृत्ति कारक $(A)$ के निकट होगा।

(B) धातु की अपचायक क्षमता उसके मानक अपचयन विभव के व्युत्क्रमानुपाती होती है। अधिक ऋणात्मक मानक अपचयन विभव का मान एक प्रबल अपचायक को दर्शाता है।
दिए गए मानों की तुलना करने पर:
$Cr^{3+}/Cr = -0.74 \ V$
$Pb^{2+}/Pb = -0.13 \ V$
$Cu^{2+}/Cu = +0.34 \ V$
$Ag^{+}/Ag = +0.80 \ V$
मानक अपचयन विभव के बढ़ने का क्रम $Cr < Pb < Cu < Ag$ है। अतः,अपचायक क्षमता का घटता हुआ क्रम $Cr > Pb > Cu > Ag$ है।

(A) यह अभिक्रिया डाइबेन्ज़ोयल पेरोक्साइड की उपस्थिति में स्टाइरीन $(C_6H_5CH=CH_2)$ के मुक्त मूलक बहुलकीकरण (free radical polymerization) को दर्शाती है।
बहुलकीकरण के दौरान,विनाइल समूह का द्वि-आबंध टूट जाता है और मोनोमर इकाइयाँ आपस में जुड़कर एक लंबी श्रृंखला बनाती हैं।
पॉलिस्टाइरीन में पुनरावर्ती इकाई की संरचना $[-CH_2-CH(C_6H_5)-]_n$ होती है।
दिए गए विकल्पों के साथ तुलना करने पर,संरचना $I$ सही बहुलक संरचना को दर्शाती है।

(B) एक तृतीयक एल्किल हैलाइड,$(CH_{3})_{3}CCl$ और एक प्रबल क्षार,$CH_{3}CH_{2}ONa$ के बीच इथेनॉल में अभिक्रिया मुख्य रूप से $E2$ विलोपन अभिक्रिया होती है।
चूंकि $(CH_{3})_{3}CCl$ एक तृतीयक हैलाइड है,इसलिए त्रिविम बाधा (steric hindrance) के कारण प्रतिस्थापन कठिन होता है।
प्रबल क्षार $CH_{3}CH_{2}O^-$ $\beta$-कार्बन से प्रोटॉन को हटाता है,जिससे एल्कीन का निर्माण होता है।
अभिक्रिया है: $(CH_{3})_{3}CCl + CH_{3}CH_{2}ONa \rightarrow CH_{2}=C(CH_{3})_{2} + CH_{3}CH_{2}OH + NaCl$।
मुख्य उत्पाद $2$-मिथाइलप्रोपीन है,जो विकल्प $B$ के अनुरूप है।

(D) सही उत्तर $D$ है।
जब $H_2S$ गैस को अम्लीय घोल से गुजारा जाता है,तो केवल समूह $II$ के धनायन अपने सल्फाइड के रूप में अवक्षेपित होते हैं क्योंकि $S^{2-}$ आयनों की कम सांद्रता ($H^+$ के सामान्य आयन प्रभाव के कारण) समूह $II$ के सल्फाइड के घुलनशीलता उत्पाद $(K_{sp})$ से अधिक हो जाती है।
दिए गए आयनों में से,$Cu^{2+}$ और $Pb^{2+}$ समूह $II$ में आते हैं।
$Al^{3+}$ समूह $III$ में और $Ni^{2+}$ समूह $IV$ में आते हैं,जो अम्लीय माध्यम में अवक्षेपित नहीं होते हैं।
अभिक्रियाएं इस प्रकार हैं:
$Cu^{2+} + H_2S \longrightarrow CuS(s) + 2H^+$
$Pb^{2+} + H_2S \longrightarrow PbS(s) + 2H^+$

(B) मानव शरीर में सबसे प्रचुर मात्रा में पाई जाने वाली संक्रमण धातु आयरन $(Fe)$ है।
आयरन हीमोग्लोबिन का एक महत्वपूर्ण घटक है।
यह लाल रक्त कोशिकाओं में पाया जाने वाला आयरन युक्त ऑक्सीजन परिवहन करने वाला मेटालोप्रोटीन है।
रक्त में हीमोग्लोबिन फेफड़ों से ऑक्सीजन को शरीर के बाकी हिस्सों तक पहुँचाता है।

(A) अनंत तनुता पर मोलर चालकता $(\Lambda_{m}^{\circ})$ विलयन में आयनों की गतिशीलता पर निर्भर करती है।
$HCl$ एक प्रबल अम्ल है और यह $H^{ }$ और $Cl^{-}$ आयनों में पूर्णतः वियोजित हो जाता है। $H^{ }$ आयनों की आयनिक गतिशीलता सबसे अधिक होती है।
$NaCl$ एक प्रबल विद्युत अपघट्य है,जो $Na^{ }$ और $Cl^{-}$ आयनों में वियोजित होता है।
$CH_{3}COONa$ एक प्रबल विद्युत अपघट्य है,जो $CH_{3}COO^{-}$ और $Na^{ }$ आयनों में वियोजित होता है।
$CH_{3}COOH$ एक दुर्बल अम्ल है और इसका केवल आंशिक वियोजन होता है,जिसके कारण प्रबल विद्युत अपघट्यों की तुलना में विलयन में आयनों की संख्या कम होती है।
चूंकि $HCl$ अत्यधिक गतिशील $H^{ }$ आयन प्रदान करता है,इसलिए इसकी मोलर चालकता सबसे अधिक होती है।
$NaCl$ की चालकता $CH_{3}COONa$ से अधिक होती है क्योंकि $Cl^{-}$ आयन की गतिशीलता $CH_{3}COO^{-}$ आयन से अधिक होती है।
$CH_{3}COOH$ के दुर्बल वियोजन के कारण इसकी मोलर चालकता सबसे कम होती है।
अतः,सही क्रम $HCl > NaCl > CH_{3}COONa > CH_{3}COOH$ है।

(C) एक संकुल का स्पिन-ओनली चुंबकीय आघूर्ण सूत्र $\mu = \sqrt{n(n+2)} \, BM$ द्वारा ज्ञात किया जाता है,जहाँ $n$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या है।
$[ZCl_{4}]^{2-}$ में $Z$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+2$ है।
दी गई धातुओं के लिए $+2$ ऑक्सीकरण अवस्था में स्पिन-ओनली चुंबकीय आघूर्ण इस प्रकार हैं:
$(a)$ $Mn^{2+}$: इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $3d^{5}$ है,$n=5$,$\mu = \sqrt{5(5+2)} = \sqrt{35} \approx 5.92 \, BM$.
$(b)$ $Ni^{2+}$: इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $3d^{8}$ है,$n=2$,$\mu = \sqrt{2(2+2)} = \sqrt{8} \approx 2.83 \, BM$.
$(c)$ $Co^{2+}$: इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $3d^{7}$ है,$n=3$,$\mu = \sqrt{3(3+2)} = \sqrt{15} \approx 3.87 \, BM$.
$(d)$ $Cu^{2+}$: इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $3d^{9}$ है,$n=1$,$\mu = \sqrt{1(1+2)} = \sqrt{3} \approx 1.73 \, BM$.
चूंकि दिया गया चुंबकीय आघूर्ण $3.87 \, BM$ है,इसलिए $Z$ का मान $Co$ होगा।

(D) जब $\alpha-D-(+)$-ग्लूकोज को पानी में घोला जाता है,तो यह म्यूटारोटेशन (mutarotation) से गुजरता है।
इस प्रक्रिया में $\alpha-D-(+)$-ग्लूकोज का ओपन-चेन संरचना में रूपांतरण शामिल है,जो फिर $\beta-D-(+)$-ग्लूकोज बनाने के लिए चक्रीय हो जाता है।
साम्यावस्था पर,विलयन में $\alpha-D-(+)$-ग्लूकोज (लगभग $36\%$) और $\beta-D-(+)$-ग्लूकोज (लगभग $64\%$) दोनों का मिश्रण होता है,जिसमें ओपन-चेन रूप की मात्रा नगण्य होती है।
इसलिए,विलयन में उपस्थित मुख्य घटक $\alpha-D-(+)$-ग्लूकोज और $\beta-D-(+)$-ग्लूकोज हैं।

(C) सही उत्तर $C$ $(III)$ है।
चरण $1$: एनीलिन $0-5^{\circ} C$ पर $NaNO_{2} +$ तनु $HCl$ के साथ अभिक्रिया करके बेंजीन डायज़ोनियम क्लोराइड $(C_{6}H_{5}N_{2}^{+}Cl^{-})$ बनाता है।
चरण $2$: इसके बाद बेंजीन डायज़ोनियम क्लोराइड $CuCN$ के साथ अभिक्रिया (सैंडमेयर अभिक्रिया) करके डायज़ोनियम समूह को सायनो समूह $(-CN)$ द्वारा प्रतिस्थापित करता है,जिससे सायनोबेंजीन (बेंज़ोनाइट्राइल) प्राप्त होता है और $N_{2}$ गैस निकलती है।
संरचना $III$ सायनोबेंजीन को दर्शाती है।

(A) शॉटकी दोष आयनिक ठोसों में एक प्रकार का रिक्ति दोष है,जहाँ विद्युत उदासीनता बनाए रखने के लिए समान संख्या में धनायन और ऋणायन अपने जालक स्थलों से गायब होते हैं।इस प्रकार का दोष पदार्थ के घनत्व को कम कर देता है।यह उन आयनिक पदार्थों द्वारा प्रदर्शित किया जाता है जिनमें धनायन और ऋणायन लगभग समान आकार के होते हैं,जैसे $NaCl$ और $AgBr$।

(C) $[MnBr_4]^{2-}$ में $Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+2$ है।
$Mn^{2+}$ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $[Ar] 3d^{5} 4s^{0}$ है।
चूंकि $Br^{-}$ एक दुर्बल क्षेत्र लिगेंड है,इसलिए इलेक्ट्रॉनों का युग्मन नहीं होगा।
चूंकि $[MnBr_4]^{2-}$ में $Mn$ का संकरण $sp^{3}$ है,इसलिए इसकी ज्यामिति चतुष्फलकीय है और इसमें $5$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन मौजूद हैं।

(A) सेल अभिक्रिया है: $Zn_{(s)} + Cu^{2+}_{(aq)} \longrightarrow Zn^{2+}_{(aq)} + Cu_{(s)}$
नेर्न्स्ट समीकरण के अनुसार:
$E_{cell} = E^{\circ}_{cell} - \frac{0.0591}{n} \log \frac{[Zn^{2+}]}{[Cu^{2+}]}$
जब सेल पूरी तरह से डिस्चार्ज हो जाता है,तो $E_{cell} = 0$ और $n = 2$ होता है।
मान रखने पर:
$0 = 1.10 - \frac{0.0591}{2} \log \frac{[Zn^{2+}]}{[Cu^{2+}]}$
$1.10 = \frac{0.0591}{2} \log \frac{[Zn^{2+}]}{[Cu^{2+}]}$
$\log \frac{[Zn^{2+}]}{[Cu^{2+}]} = \frac{1.10 \times 2}{0.0591} = \frac{2.20}{0.0591} \approx 37.225$
अतः,मान $37.3$ के निकटतम है।

(C) सही विकल्प $C$ है।
ब्रोमोबेंजीन शुष्क ईथर की उपस्थिति में $Mg$ के साथ अभिक्रिया करके ग्रिगनार्ड अभिकर्मक (फेनिलमैग्नीशियम ब्रोमाइड) बनाता है।
यह ग्रिगनार्ड अभिकर्मक फिर $CO_{2}$ के साथ अभिक्रिया करके एक मध्यवर्ती बनाता है,जिसका $\text{dil. } HCl$ के साथ जल-अपघटन करने पर बेंजोइक एसिड प्राप्त होता है।

(B) $C_2H_6O$ आण्विक सूत्र वाला कार्बनिक यौगिक इथेनॉल $(CH_3CH_2OH)$ है,क्योंकि यह ऑक्सीकरण पर कार्बोक्सिलिक एसिड बनाता है।
$CH_3CH_2OH \xrightarrow{K_2Cr_2O_7 / H_2SO_4} CH_3COOH$ $(X)$
$X$ का आण्विक सूत्र निर्धारित करने के लिए,हम दी गई प्रतिशत संरचना के आधार पर इसका मूलानुपाती सूत्र (empirical formula) ज्ञात करते हैं:

तत्व	प्रतिशत	मोल (प्रतिशत / परमाणु द्रव्यमान)	सरल अनुपात
$C$	$40\%$	$40 / 12 = 3.33$	$3.33 / 3.33 = 1$
$H$	$6.7\%$	$6.7 / 1 = 6.7$	$6.7 / 3.33 = 2$
$O$	$53.3\%$	$53.3 / 16 = 3.33$	$3.33 / 3.33 = 1$

मूलानुपाती सूत्र $CH_2O$ है। मूलानुपाती सूत्र द्रव्यमान $12 + (2 \times 1) + 16 = 30$ है।
एसिटिक एसिड $(CH_3COOH)$ का आण्विक द्रव्यमान $60$ है।
$n = \frac{\text{आण्विक द्रव्यमान}}{\text{मूलानुपाती सूत्र द्रव्यमान}} = \frac{60}{30} = 2$.
अतः,आण्विक सूत्र $(CH_2O)_2 = C_2H_4O_2$ होगा।

(A) $MnO_2$,जब $KOH$ के साथ संगलित होता है और हवा में ऑक्सीकृत होता है,तो यह एक गहरे हरे रंग का यौगिक $X$ देता है,जो पोटेशियम मैंगनेट $(K_2MnO_4)$ है।
अम्लीय विलयन में,$K_2MnO_4$ असमानुपातन अभिक्रिया द्वारा पोटेशियम परमैंगनेट $Y$ $(KMnO_4)$ का तीव्र बैंगनी विलयन और $MnO_2$ देता है।
रासायनिक अभिक्रियाएँ इस प्रकार हैं:
$2MnO_2 + 4KOH + O_2 \longrightarrow 2K_2MnO_4 + 2H_2O$
$3K_2MnO_4 + 4H^{+} \longrightarrow 2KMnO_4 + MnO_2 + 2H_2O + 4K^{+}$
अतः,$X$ का मान $K_2MnO_4$ है और $Y$ का मान $KMnO_4$ है।

(B) $Al$ $(X)$ एक उभयधर्मी धातु है जो तनु $HCl$ और तनु $NaOH$ दोनों में घुलकर $H_2$ गैस मुक्त करती है।
$2Al + 6HCl \longrightarrow 2AlCl_3 + 3H_2$
$2Al + 2NaOH + 2H_2O \longrightarrow 2NaAlO_2 + 3H_2$
जब $AlCl_3$ के विलयन में $NH_4Cl$ और अतिरिक्त $NH_4OH$ मिलाया जाता है,तो $Al(OH)_3$ $(Y)$ अवक्षेपित होता है।
$AlCl_3 + 3NH_4OH \longrightarrow Al(OH)_3 \downarrow + 3NH_4Cl$
इसी प्रकार,$NaAlO_2$ के विलयन में (जो $NaOH$ में $Al$ द्वारा बनता है) $NH_4Cl$ मिलाने पर भी $Al(OH)_3$ $(Y)$ अवक्षेपित होता है।
$NaAlO_2 + NH_4Cl + H_2O \longrightarrow Al(OH)_3 \downarrow + NaCl + NH_3$
अतः,$(X)$ $Al$ है और $(Y)$ $Al(OH)_3$ है।

(A) सही विकल्प $A$ है।
अभिक्रिया $2ZnS_{(s)} + 3O_{2(g)} \xrightarrow{\Delta} 2ZnO_{(s)} + 2SO_{2(g)}$ है।
इस प्रक्रिया को 'भर्जन' (roasting) कहा जाता है,जहाँ सल्फाइड अयस्क को हवा की नियमित आपूर्ति में धातु के गलनांक से नीचे के तापमान पर गर्म करके उसके ऑक्साइड रूप में परिवर्तित किया जाता है।

(B) $C_{12}O_9$ सूत्र वाले अणु को मेलिटिक एनहाइड्राइड के रूप में जाना जाता है।
इसकी संरचना में तीन चक्रीय एनहाइड्राइड समूहों के साथ जुड़ी हुई एक बेंजीन रिंग होती है।
अतः,अणु में उपस्थित क्रियात्मक समूह एक एनहाइड्राइड समूह है।

(A) सही विकल्प $A$ है।
जब एसिटिक एसिड $(CH_3COOH)$ की अभिक्रिया इथेनॉल $(C_2H_5OH)$ के साथ हाइड्रोक्लोरिक एसिड $(HCl)$ जैसे एसिड उत्प्रेरक की उपस्थिति में कराई जाती है,तो एस्टरीकरण अभिक्रिया होती है।
इस अभिक्रिया में एथिल एसीटेट $(CH_3COOC_2H_5)$ बनता है,जो एक मीठी गंध वाला यौगिक है,साथ ही जल $(H_2O)$ भी बनता है।
रासायनिक समीकरण है: $CH_3COOH + C_2H_5OH \xrightarrow{HCl} CH_3COOC_2H_5 + H_2O$.

(A) .
सक्रियता श्रेणी में हाइड्रोजन से नीचे स्थित धातुएं हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया में हाइड्रोजन गैस उत्पन्न नहीं करती हैं।
दी गई धातुओं में,$Cu$ सक्रियता श्रेणी में $H$ से नीचे स्थित है,अर्थात यह $H$ से कम सक्रिय है,इसलिए यह $HCl$ एसिड के साथ प्रतिक्रिया में $H_2$ गैस उत्पन्न नहीं करेगी।

(B)
$C_4H_{10}O$ आण्विक सूत्र वाले समवयवी ईथर निम्नलिखित हैं:
$1. CH_3-O-CH_2-CH_2-CH_3$ ($1$-मेथॉक्सीप्रोपेन)
$2. CH_3-CH_2-O-CH_2-CH_3$ (एथॉक्सीएथेन)
$3. CH_3-O-CH(CH_3)_2$ ($2$-मेथॉक्सीप्रोपेन)
अतः,$C_4H_{10}O$ आण्विक सूत्र वाले $3$ समवयवी ईथर हैं।

(A) कैथोड पर अभिक्रिया: $Ag^+ + e^- \rightarrow Ag(s)$ है।
फैराडे के विद्युत अपघटन के नियम के अनुसार,जमा द्रव्यमान $W = \frac{M \times I \times t}{n \times F}$ है।
दिया गया है: $M = 108 \, g/mol$,$I = 0.5 \, A$,$t = 1 \, h = 3600 \, s$,$n = 1$ ($Ag^+$ के लिए),और $F \approx 96500 \, C/mol$ है।
मान रखने पर: $W = \frac{108 \times 0.5 \times 3600}{1 \times 96500}$ है।
$W = \frac{194400}{96500} \approx 2.014 \, g$ है।
अतः,यह मात्रा $2 \, g$ के सबसे निकट है।