KVPY 2019 Chemistry Question Paper with Answer and Solution in Hindi

(D) सोडियम हेक्सामेटाफॉस्फेट $(Na_{6}P_{6}O_{18})$,जिसे व्यावसायिक रूप से $Calgon$ के रूप में जाना जाता है,का उपयोग जल की स्थायी कठोरता को दूर करने के लिए किया जाता है।
यह जल में मौजूद $Ca^{2+}$ और $Mg^{2+}$ आयनों को एक घुलनशील संकुल में परिवर्तित करके कार्य करता है,जिससे वे अवक्षेप नहीं बना पाते हैं।
अभिक्रिया इस प्रकार है:
$Na_{6}P_{6}O_{18} \longrightarrow 2Na^{+} + Na_{4}P_{6}O_{18}^{2-}$
$Ca^{2+} + Na_{4}P_{6}O_{18}^{2-} \longrightarrow 2Na^{+} + CaNa_{2}P_{6}O_{18}^{2-}$

(C) जब क्षार धातुएं $(M)$ द्रव $NH_{3}$ में घुलती हैं,तो वे आयनित होकर अमोनियेटेड धनायन और अमोनियेटेड इलेक्ट्रॉन बनाती हैं।
अभिक्रिया इस प्रकार है: $M + (x+y)NH_{3} \rightarrow [M(NH_{3})_{x}]^{+} + [e(NH_{3})_{y}]^{-}$.
ये अमोनियेटेड इलेक्ट्रॉन विलयन के नीले रंग और उच्च विद्युत चालकता के लिए उत्तरदायी होते हैं।

(D) निरपेक्ष विन्यास निर्धारित करने के लिए,हम $CIP$ (Cahn-Ingold-Prelog) प्राथमिकता नियमों का उपयोग करते हैं।
पहले यौगिक के लिए:
प्राथमिकता का क्रम है: $1: -CH_2SH$,$2: -CH_2OH$,$3: -CH_3$,$4: -H$।
सबसे कम प्राथमिकता वाला समूह $(-H)$ वेज (wedge) पर है। $1$ $\rightarrow 2$ $\rightarrow 3$ का क्रम दक्षिणावर्त (clockwise) दिखाई देता है,लेकिन चूंकि सबसे कम प्राथमिकता वाला समूह वेज पर है,इसलिए विन्यास उलटकर $S$ हो जाता है।
दूसरे यौगिक के लिए:
प्राथमिकता का क्रम है: $1: -OH$,$2: -CH_2SH$,$3: -CH_3$,$4: -H$।
सबसे कम प्राथमिकता वाला समूह $(-H)$ डैश (dash) पर है। $1$ $\rightarrow 2$ $\rightarrow 3$ का क्रम दक्षिणावर्त है,जो $R$ विन्यास के अनुरूप है।
अतः,विन्यास क्रमशः $S$ और $R$ हैं।

(D) प्रतिचुंबकीय होने के लिए,कोई अयुग्मित इलेक्ट्रॉन उपस्थित नहीं होना चाहिए।
प्रत्येक प्रजाति का आणविक कक्षक इलेक्ट्रॉनिक विन्यास लिखें।
दिए गए सभी विकल्पों के लिए,$\sigma_{1s}^{2} \sigma_{1s}^{*2} \sigma_{2s}^{2} \sigma_{2s}^{*2} \sigma_{2p_z}^{2} \pi_{2p_x}^{2} = \pi_{2p_y}^{2}$ सामान्य है।
इसके बाद:
$O_{2}^{+}: \pi_{2p_x}^{*1}$ (एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन,अनुचुंबकीय)
$O_{2}^{-}: \pi_{2p_x}^{*2} = \pi_{2p_y}^{*1}$ (एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन,अनुचुंबकीय)
$O_{2}: \pi_{2p_x}^{*1} = \pi_{2p_y}^{*1}$ (दो अयुग्मित इलेक्ट्रॉन,अनुचुंबकीय)
$O_{2}^{2-}: \pi_{2p_x}^{*2} = \pi_{2p_y}^{*2}$ (कोई अयुग्मित इलेक्ट्रॉन नहीं,प्रतिचुंबकीय)।
अतः,$O_{2}^{2-}$ प्रतिचुंबकीय प्रजाति है।

(C) प्रत्येक मामले में केंद्रीय परमाणु के लिए स्टेरिक संख्या की गणना करते हैं:
$1$. $CO_2 \rightarrow HCOOH$: $CO_2$ में,$C$ का संकरण $sp$ है (स्टेरिक संख्या = $2$)। $HCOOH$ में,$C$ का संकरण $sp^2$ है (स्टेरिक संख्या = $3$)।
$2$. $BF_3 \rightarrow BF_4^-$: $BF_3$ में,$B$ का संकरण $sp^2$ है (स्टेरिक संख्या = $3$)। $BF_4^-$ में,$B$ का संकरण $sp^3$ है (स्टेरिक संख्या = $4$)।
$3$. $NH_3 \rightarrow NH_4^+$: $NH_3$ में,$N$ के पास $3$ बंध युग्म और $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म है,अतः स्टेरिक संख्या = $4$ ($sp^3$ संकरण)। $NH_4^+$ में,$N$ के पास $4$ बंध युग्म और $0$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म है,अतः स्टेरिक संख्या = $4$ ($sp^3$ संकरण)।
$4$. $PCl_3 \rightarrow PCl_5$: $PCl_3$ में,$P$ का संकरण $sp^3$ है (स्टेरिक संख्या = $4$)। $PCl_5$ में,$P$ का संकरण $sp^3d$ है (स्टेरिक संख्या = $5$)।
अतः,$NH_3 \rightarrow NH_4^+$ में केंद्रीय परमाणु का संकरण अपरिवर्तित रहता है।

(D) फुलेरीन में, प्रत्येक कार्बन परमाणु तीन अन्य कार्बन परमाणुओं से बंधा होता है। इन बंधों के दो प्रकार होते हैं: अधिक एकल बंध लक्षण और अधिक लंबाई $(143.5 \text{ pm})$ वाले बंध और अधिक द्वि-बंध लक्षण और कम लंबाई $(138.3 \text{ pm})$ वाले बंध।

(C) यह अभिक्रिया एक एल्कीन $P$ $(M.wt. = 210)$ का ओजोनोलिसिस है।
$P$ के मोलों की संख्या $= \frac{420 \times 10^{-3} \,g}{210 \,g/mol} = 2 \times 10^{-3} \,mol$.
चूंकि $Q$ और $R$ दोनों की लब्धि $40 \,\%$ है,इसलिए उत्पन्न $Q$ और $R$ के मोलों की संख्या $2 \times 10^{-3} \,mol$ का $40 \,\% = 8 \times 10^{-4} \,mol$ है।
उत्पाद $Q$ बेंजैल्डिहाइड ($C_6H_5CHO$,$M = 106$) है और $R$ $3$-मेथॉक्सीबेंजैल्डिहाइड ($CH_3OC_6H_4CHO$,$M = 136$) है।
$R$ का द्रव्यमान $= \text{मोल} \times \text{मोलर द्रव्यमान} = 8 \times 10^{-4} \,mol \times 136 \,g/mol = 1088 \times 10^{-4} \,g = 108.8 \,mg$.
$Q$ का द्रव्यमान $= 8 \times 10^{-4} \,mol \times 106 \,g/mol = 848 \times 10^{-4} \,g = 84.8 \,mg$.
यह दिया गया है कि $108.8 \,mg$ $Q$ उत्पन्न होता है,इसलिए $R$ का द्रव्यमान $84.8 \,mg$ होगा।

(B) $CuI_{(s)} \rightleftharpoons Cu^{+}_{(aq)} + I^{-}_{(aq)}$ के लिए:
$K_{sp} = [Cu^{+}][I^{-}] = x^{2} = 4 \times 10^{-12}$
$x = \sqrt{4 \times 10^{-12}} = 2 \times 10^{-6} \ M$
$Ag_{2}CrO_{4(s)} \rightleftharpoons 2Ag^{+}_{(aq)} + Cr{O_{4}}^{2-}_{(aq)}$ के लिए:
$K_{sp} = [Ag^{+}]^{2} [CrO_{4}^{2-}] = (2y)^{2}(y) = 4y^{3} = 4 \times 10^{-12}$
$y^{3} = 10^{-12} \implies y = 10^{-4} \ M$
विलेयता का अनुपात $x/y = (2 \times 10^{-6}) / (10^{-4}) = 2 \times 10^{-2} = 0.02$.

(B) बेंजीन की हाइड्रोजनीकरण अभिक्रिया इस प्रकार है:
$C_{6}H_{6}(l) + 3H_{2}(g) \longrightarrow C_{6}H_{12}(l) \quad \dots (i)$
दी गई दहन अभिक्रियाएँ:
$C_{6}H_{6}(l) + \frac{15}{2}O_{2}(g) \longrightarrow 6CO_{2}(g) + 3H_{2}O(l) ; \Delta H = x \quad \dots (ii)$
$C_{6}H_{12}(l) + 9O_{2}(g) \longrightarrow 6CO_{2}(g) + 6H_{2}O(l) ; \Delta H = y \quad \dots (iii)$
$H_{2}(g) + \frac{1}{2}O_{2}(g) \longrightarrow H_{2}O(l) ; \Delta H = z \quad \dots (iv)$
समीकरण $(i)$ प्राप्त करने के लिए,हम $(ii) - (iii) + 3 \times (iv)$ का उपयोग करते हैं।
अतः,हाइड्रोजनीकरण की एन्थैल्पी $\Delta H = x - y + 3z$ होगी।

(A) संकरण का निर्धारण स्टेरिक संख्या (केंद्रीय परमाणु से जुड़े परमाणुओं की संख्या $+$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों की संख्या) से किया जाता है। संकरित कक्षकों की संख्या स्टेरिक संख्या के बराबर होनी चाहिए।
$R-N=C=O$ की लुईस संरचना से:
$I$. $N$-परमाणु के लिए: यह $2$ परमाणुओं ($R$ और $C$) से जुड़ा है और इसमें $1$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म है। स्टेरिक संख्या $= 2 + 1 = 3$। अतः,संकरण $sp^2$ है।
$II$. $C$-परमाणु के लिए: यह $2$ परमाणुओं ($N$ और $O$) से जुड़ा है और इसमें $0$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म है। स्टेरिक संख्या $= 2 + 0 = 2$। अतः,संकरण $sp$ है।
$III$. $O$-परमाणु के लिए: यह $1$ परमाणु $(C)$ से जुड़ा है और इसमें $2$ एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म हैं। स्टेरिक संख्या $= 1 + 2 = 3$। अतः,संकरण $sp^2$ है।
अतः,संकरण $sp^2, sp, sp^2$ है।

(D) पहला यौगिक $hex-1-yne$ (एक एल्काइन) है।
दूसरा यौगिक $hexa-1,3-diene$ (एक संयुग्मित डाइन) है।
चूंकि इनमें अलग-अलग क्रियात्मक समूह (त्रि-आबंध बनाम दो द्वि-आबंध) हैं,इसलिए ये क्रियात्मक समूह समावयवी हैं।

(A) यह अभिक्रिया तीन चरणों में होती है:
$1$. $1,2-dibromo-1-phenylethane$ की अधिक मात्रा में अल्कोहलिक $KOH$ के साथ अभिक्रिया करने पर डीहाइड्रोहैलोजनीकरण होता है,जिससे $bromostyrene$ $(Ph-CH=CHBr)$ बनता है।
$2$. इसके बाद $NaNH_2$ (एक प्रबल क्षार) के साथ अभिक्रिया करने पर पुनः डीहाइड्रोहैलोजनीकरण होता है और एसिटाइलाइड मध्यवर्ती $(Ph-C \equiv C^- Na^+)$ बनता है।
$3$. अंत में,$H_3O^+$ के साथ प्रोटोनीकरण करने पर टर्मिनल एल्काइन,$phenylacetylene$ $(Ph-C \equiv CH)$ प्राप्त होता है।

(D) मुख्य क्रियात्मक समूह कीटोन है,इसलिए कार्बोनिल समूह के कार्बन परमाणु को स्थिति $1$ दी जाती है।
अंकन निर्धारित करने के लिए,हम प्रतिस्थापियों और बहु-बंधों के लिए न्यूनतम लोकैंट्स के नियम का पालन करते हैं।
कार्बोनिल कार्बन को $C_1$ मानते हुए,यदि हम दक्षिणावर्त (clockwise) अंकन करते हैं,तो द्वि-बंध $C_2$ पर शुरू होता है और हाइड्रॉक्सिल समूह $C_5$ पर स्थित होता है।
यदि हम वामावर्त (counter-clockwise) अंकन करते हैं,तो द्वि-बंध $C_5$ पर शुरू होता है और हाइड्रॉक्सिल समूह $C_3$ पर स्थित होता है।
लोकैंट सेट $(2, 5)$ और $(3, 5)$ की तुलना करने पर,$(2, 5)$ सेट को प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि यह अंतर के पहले बिंदु पर छोटी संख्या प्रदान करता है।
अतः,दिए गए यौगिक का सही $IUPAC$ नाम $5$-हाइड्रॉक्सीसाइक्लोहेक्स-$2$-ईन-$1$-ओन है।

(C) सही विकल्प $(C)$ है।
वाटर-गैस शिफ्ट अभिक्रिया इस प्रकार है: $CO(g) + H_2O(g) \xrightarrow{FeO.Cr_2O_3} CO_2(g) + H_2(g)$.
इस अभिक्रिया में,कार्बन मोनोऑक्साइड $(CO)$ भाप $(H_2O)$ के साथ अभिक्रिया करके कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ और हाइड्रोजन गैस $(H_2)$ उत्पन्न करती है।

(C) सही विकल्प $C$ है।
पानी में अस्थायी कठोरता कैल्शियम या मैग्नीशियम के बाइकार्बोनेट,जैसे $Ca(HCO_3)_2$ की उपस्थिति के कारण होती है।
इस प्रकार की कठोरता को चूने $(Ca(OH)_2)$ का उपयोग करके दूर किया जा सकता है,जो बाइकार्बोनेट के साथ प्रतिक्रिया करके कैल्शियम कार्बोनेट का अवक्षेप बनाता है:
$Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \longrightarrow 2CaCO_3 + 2H_2O$

(B) $Fajans'$ के नियम के अनुसार,किसी आयन की ध्रुवीयता उसके आकार और आवेश पर निर्भर करती है।
समान आवेश वाले आयनों के लिए,ऋणायन का आकार जितना बड़ा होता है,उसका इलेक्ट्रॉन बादल उतनी ही आसानी से विकृत हो सकता है,जिससे ध्रुवीयता अधिक होती है।
दिए गए ऋणायनों $(F^{-}, Cl^{-}, I^{-})$ की तुलना करने पर,समूह में नीचे जाने पर आकार बढ़ता है,अर्थात $F^{-} < Cl^{-} < I^{-}$।
इसलिए,$I^{-}$ आयन का आकार सबसे बड़ा है और यह सबसे अधिक ध्रुवीय है।

(D) बहु-इलेक्ट्रॉन परमाणु में कक्षक की ऊर्जा $(n+l)$ नियम द्वारा निर्धारित की जाती है।
इस नियम के अनुसार,जिस कक्षक के लिए $(n+l)$ का मान अधिक होता है,उसकी ऊर्जा अधिक होती है।
यदि दो कक्षकों के लिए $(n+l)$ का मान समान हो,तो जिसका मुख्य क्वांटम संख्या $(n)$ अधिक होता है,उसकी ऊर्जा अधिक होती है।
प्रत्येक विकल्प के लिए $(n+l)$ की गणना:
$A$: $n=5, l=0 \implies n+l = 5+0 = 5$
$B$: $n=4, l=2 \implies n+l = 4+2 = 6$
$C$: $n=4, l=1 \implies n+l = 4+1 = 5$
$D$: $n=5, l=1 \implies n+l = 5+1 = 6$
विकल्प $B$ और $D$ की तुलना करने पर,दोनों के लिए $(n+l) = 6$ है। चूंकि विकल्प $D$ में $n$ का मान $(n=5)$ विकल्प $B$ $(n=4)$ की तुलना में अधिक है,इसलिए विकल्प $D$ की ऊर्जा उच्चतम है।

(A) .
$s$-ब्लॉक तत्वों में,$Be$ और $Mg$ के लवण ज्वाला को कोई विशिष्ट रंग प्रदान नहीं करते हैं क्योंकि इलेक्ट्रॉनों को उच्च ऊर्जा स्तरों में उत्तेजित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा बहुत अधिक होती है,जिसे बन्सेन बर्नर की ऊष्मा द्वारा प्रदान नहीं किया जा सकता है।

(A)
मुक्त प्रसार में,बाह्य दाब $p_{ex} = 0$ होता है।
$\therefore W = -p_{ex} \cdot \Delta V = 0$.
चूंकि निकाय विलगित है,ऊष्मा न तो अंदर आती है और न ही बाहर जाती है,इसलिए $q = 0$.
ऊष्मागतिकी के प्रथम नियम के अनुसार,$\Delta U = q + W = 0 + 0 = 0$.
अतः,आंतरिक ऊर्जा $U$ स्थिर रहती है।

(B) गोलाकार बूंद का आयतन $V = \frac{4}{3} \pi r^3$ द्वारा दिया जाता है।
दिया गया है $r = 1.0 \ cm$,इसलिए $V = \frac{4 \pi}{3} \ cm^3$।
पानी की बूंद का द्रव्यमान $m = \text{घनत्व} \times \text{आयतन} = 1.0 \ g \ cm^{-3} \times \frac{4 \pi}{3} \ cm^3 = \frac{4 \pi}{3} \ g$।
पानी $(H_2O)$ का मोलर द्रव्यमान $M = 18 \ g \ mol^{-1}$ है।
मोलों की संख्या $n = \frac{m}{M} = \frac{4 \pi / 3}{18} = \frac{2 \pi}{27} \ mol$।

(B) .
कैथोड किरणें केवल कम दबाव और उच्च वोल्टेज पर देखी जाती हैं।
बाह्य विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में,वे सीधी रेखा में यात्रा करती हैं।
कैथोड किरणों की विशेषताएं इलेक्ट्रोड की सामग्री या नली में मौजूद गैस से स्वतंत्र होती हैं।

(D)
एक स्वतःप्रवर्तित प्रक्रिया के लिए,ब्रह्मांड का कुल एन्ट्रॉपी परिवर्तन धनात्मक होना चाहिए।
इसे $\Delta S_{total} = \Delta S_{system} + \Delta S_{surroundings} > 0$ के रूप में परिभाषित किया गया है।
चूंकि निकाय और उसका परिवेश मिलकर ब्रह्मांड का निर्माण करते हैं,इसलिए प्रक्रिया के स्वतःप्रवर्तित होने के लिए उनके एन्ट्रॉपी परिवर्तनों का योग शून्य से अधिक होना चाहिए।

(B) $n = 1$ मोल के लिए वान डर वाल्स समीकरण $(p + a/V^2)(V - b) = RT$ है।
संपीड्यता गुणांक $Z = (pV/RT)$ के लिए पुनर्व्यवस्थित करने पर,हमें $Z = (V/(V - b)) - (a/(RTV))$ प्राप्त होता है।
निश्चित आयतन $V$ पर $Z$ को घटाने के लिए,$(V/(V - b))$ पद को घटना चाहिए और $(a/(RTV))$ पद को बढ़ना चाहिए।
$1$. $(V/(V - b))$ को घटने के लिए,हर $(V - b)$ को बढ़ना चाहिए,जिसका अर्थ है कि $b$ को घटना चाहिए।
$2$. $(a/(RTV))$ को बढ़ने के लिए,$a$ को बढ़ना चाहिए (स्थिर $T$ और $V$ पर)।
अतः,यदि स्थिर तापमान पर $b$ घटता है और $a$ बढ़ता है तो $Z$ घट जाता है।

(A) $(i)$ जैसे-जैसे परमाणु क्रमांक बढ़ता है,$2s$ कक्षक की ऊर्जा घटती है। अतः $E_{2s}(H) > E_{2s}(Li) > E_{2s}(Na) > E_{2s}(K)$। कथन $i$ गलत है।
$(ii)$ मुख्य क्वांटम संख्या $n$ वाले कोश में इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम संख्या $2n^2$ होती है। कथन $ii$ सही है।
$(iii)$ अर्ध-भरे उपकोश की स्थिरता अधिक विनिमय ऊर्जा के कारण होती है,कम के कारण नहीं। कथन $iii$ गलत है।
$(iv)$ पाउली के अपवर्जन सिद्धांत के अनुसार,एक कक्षक में अधिकतम दो इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं और उनका चक्रण विपरीत होना चाहिए। कथन $iv$ गलत है।

(C) $AgX$ का द्रव्यमान $= 2.21 \ g$.
यौगिक के $2.00 \ g$ में $X$ का द्रव्यमान $= \frac{46.78}{100} \times 2.00 \ g = 0.9356 \ g \approx 0.94 \ g$.
$AgX$ में $Ag$ का द्रव्यमान $= AgX$ का कुल द्रव्यमान $- X$ का द्रव्यमान $= 2.21 \ g - 0.94 \ g = 1.27 \ g$.
$Ag$ के मोलों की संख्या $= \frac{1.27 \ g}{108 \ g/mol} \approx 0.01176 \ mol$.
चूंकि $AgX$ की रससमीकरणमिति $1:1$ है,इसलिए $X$ के मोलों की संख्या भी $0.01176 \ mol$ है।
$X$ का परमाणु भार $= \frac{X \text{ का द्रव्यमान}}{X \text{ के मोल}} = \frac{0.94 \ g}{0.01176 \ mol} \approx 79.93 \ g/mol$.
यह ब्रोमीन $(Br = 80)$ के परमाणु भार के अनुरूप है।
अतः,हैलोजन $X$ $Br$ है।

(A) आणविक सूत्र $C_6H_{10}$ सामान्य सूत्र $C_nH_{2n-2}$ के अनुरूप है,जो एक एल्काइन को दर्शाता है।
$gem$-डाइब्रोमाइड बनाने के लिए $HBr$ के साथ उपचार यह दर्शाता है कि एल्काइन एक टर्मिनल एल्काइन है (मार्कोवनिकोव योग)।
$HgSO_4$ और तनु $H_2SO_4$ का उपयोग करके टर्मिनल एल्काइन का अम्ल-उत्प्रेरित जलयोजन एक मिथाइल कीटोन उत्पन्न करता है।
एक मिथाइल कीटोन $(CH_3CO-R)$ सकारात्मक आयोडोफॉर्म परीक्षण देता है।
विकल्पों में से,हेक्स$-1-$आइन $(CH_3CH_2CH_2CH_2C \equiv CH)$ एक टर्मिनल एल्काइन है।
जलयोजन पर,यह हेक्सेन$-2-$ओन $(CH_3CH_2CH_2CH_2COCH_3)$ बनाता है,जो एक मिथाइल कीटोन है और सकारात्मक आयोडोफॉर्म परीक्षण देता है।
इसलिए,यौगिक $X$ हेक्स$-1-$आइन है।

(B) दी गई अभिक्रिया हेलोफॉर्म अभिक्रिया का अंतिम चरण है।
इस चरण में,हाइड्रॉक्साइड आयन $(OH^{-})$ एक न्यूक्लियोफाइल के रूप में कार्य करता है और $PhCOCBr_{3}$ अणु के कार्बोनिल कार्बन पर आक्रमण करता है।
इससे एक चतुष्फलकीय मध्यवर्ती बनता है,जो बाद में विघटित होकर स्थिर $CBr_{3}^{-}$ कार्बोनियन को बाहर निकालता है और बेंजोइक एसिड $(PhCOOH)$ बनाता है।
अंत में,कार्बोक्सिलिक एसिड $(PhCOOH)$ और $CBr_{3}^{-}$ कार्बोनियन के बीच अंतर-आणविक प्रोटॉन विनिमय होता है,जिसके परिणामस्वरूप बेंजोएट आयन $(PhCOO^{-})$ और ब्रोमोफॉर्म $(CHBr_{3})$ का निर्माण होता है।

(C) $S_{N}1$ अभिक्रिया एक कार्बोनियम आयन मध्यवर्ती के निर्माण के माध्यम से आगे बढ़ती है। $S_{N}1$ अभिक्रिया की दर बनने वाले कार्बोनियम आयन की स्थिरता पर निर्भर करती है।
$I$: यह एक विनाइलिक हैलाइड है। परिणामी विनाइलिक कार्बोनियम आयन अत्यधिक अस्थिर होता है क्योंकि धनावेशित कार्बन $sp$ संकरण में होता है।
$II$: यह टर्ट-ब्यूटाइल ब्रोमाइड है। यह एक स्थिर $3^{\circ}$ कार्बोनियम आयन बनाता है,जो हाइपरकंजुगेशन द्वारा स्थिर होता है।
$III$: यह $p$-मेथॉक्सीबेंज़िल ब्रोमाइड है। यह अनुनाद-स्थिर बेंज़िलिक कार्बोनियम आयन बनाता है,जो $-OCH_3$ समूह के इलेक्ट्रॉन-दाता $+R$ प्रभाव द्वारा और अधिक स्थिर हो जाता है।
$IV$: यह एक ब्रिजहेड ब्रोमाइड है। ब्रिजहेड स्थिति पर कार्बोनियम आयन का निर्माण ब्रेड्ट के नियम के कारण अत्यधिक अस्थिर होता है,जो कार्बोनियम आयन के लिए आवश्यक समतलीय ज्यामिति को रोकता है।
इसलिए,केवल यौगिक $II$ और $III$ ही $S_{N}1$ अभिक्रिया कर सकते हैं।

(A) $DIBAL-H$ (डाईआइसोब्यूटिल एल्युमिनियम हाइड्राइड) एक चयनात्मक अपचायक है। कम तापमान $(-78^{\circ}C)$ पर,यह एस्टर $(-COOEt)$ और नाइट्राइल $(-CN)$ दोनों कार्यात्मक समूहों को एल्डिहाइड में अपचयित करता है। चूंकि अभिक्रिया में अतिरिक्त $DIBAL-H$ और उसके बाद अम्लीय वर्कअप $(H_3O^+)$ का उपयोग किया जाता है,इसलिए दोनों कार्यात्मक समूह एल्डिहाइड समूहों $(-CHO)$ में परिवर्तित हो जाते हैं। अंतिम उत्पाद एक डाईएल्डिहाइड है।

(B) $MX_{4}Y_{2}$ संकुल दो ज्यामितीय समावयवी प्रदर्शित करता है: $cis$ और $trans$।
$trans$ समावयवी में,दो $Y$ लिगेंड एक-दूसरे से $180^{\circ}$ पर होते हैं। इस समावयवी में सममिति का केंद्र और सममिति के कई तल होते हैं,जो इसे अकिरल बनाते हैं।
$cis$ समावयवी में,दो $Y$ लिगेंड एक-दूसरे से $90^{\circ}$ पर होते हैं। इस समावयवी में सममिति के तल होते हैं,इसलिए यह भी अकिरल है।
अतः,दोनों ज्यामितीय समावयवी अकिरल हैं।

(C) हेनरी के नियम के अनुसार,$p = K_{H} \times \chi$,जहाँ $p$ गैस का आंशिक दाब है,$K_{H}$ हेनरी स्थिरांक है,और $\chi$ विलयन में गैस का मोल अंश है।
इसका अर्थ है $\chi = \frac{p}{K_{H}}$।
दिए गए आंशिक दाब $p$ के लिए,विलेयता (मोल अंश $\chi$ द्वारा दर्शाई गई) हेनरी स्थिरांक $K_{H}$ के व्युत्क्रमानुपाती होती है (अर्थात $\chi \propto \frac{1}{K_{H}}$)।
दिए गए $K_{H}$ मान: $Ar (40.30) > O_{2} (34.86) > CO_{2} (1.67) > CH_{4} (0.41) \ kbar$।
चूंकि विलेयता $K_{H}$ के व्युत्क्रमानुपाती है,इसलिए विलेयता का क्रम $CH_{4} > CO_{2} > O_{2} > Ar$ होगा।

(D) अभिक्रिया $2N_2O_5 \longrightarrow 4NO_2 + O_2$ के लिए,दर व्यंजक इस प्रकार है:
$Rate = -\frac{1}{2} \frac{d[N_2O_5]}{dt} = \frac{1}{4} \frac{d[NO_2]}{dt} = \frac{d[O_2]}{dt}$
इससे,हम $N_2O_5$ के लुप्त होने की दर और $O_2$ के उत्पादन की दर के बीच संबंध स्थापित कर सकते हैं:
$-\frac{d[N_2O_5]}{dt} = 2 \times \frac{d[O_2]}{dt}$
अतः,$N_2O_5$ के लुप्त होने की दर $O_2$ के उत्पादन की दर से दोगुनी है।

(C) . वेग स्थिरांक $k$ के लिए आरेनियस समीकरण $k = A e^{-E_a / RT}$ है,जहाँ $A$ पूर्व-घातांकीय कारक है।
चूँकि $e^{-E_a / RT}$ विमाहीन है,इसलिए $A$ की विमा $k$ की विमा के बराबर है।
प्रथम कोटि की अभिक्रिया के लिए,$k$ की विमा $\text{time}^{-1}$ होती है।
अतः,$A$ की विमा भी $\text{time}^{-1}$ है,जो समय का व्युत्क्रम है।
अन्य विकल्पों के लिए:
प्रथम कोटि की अभिक्रिया के लिए,अभिक्रिया की दर अभिकारक की सांद्रता के सीधे समानुपाती होती है।
अर्ध-आयु $t_{1/2} = \frac{0.693}{k}$ है,जो $\frac{1}{k}$ का $69.3 \%$ है।
अभिकारक की सांद्रता समय के साथ $[A]_t = [A]_0 e^{-kt}$ समीकरण के अनुसार बदलती है,जो घातांकीय ह्रास को दर्शाता है,न कि रैखिक को।

(A) क्वथनांक में उन्नयन का सूत्र $\Delta T_{b} = i \times K_{b} \times m$ है। दिए गए विलयनों के लिए $K_{b}$ और $m$ समान हैं,इसलिए $\Delta T_{b} \propto i$ (वांट हॉफ कारक)।
$CH_{3}COOH$ एक दुर्बल विद्युत अपघट्य है और आंशिक रूप से वियोजित होता है,इसलिए इसका $i$ मान $1 < i < 2$ के बीच होता है।
$NaCl$ का $2$ आयनों $(Na^+, Cl^-)$ में वियोजन होता है,इसलिए $i \approx 2$ है।
$Na_{2}SO_{4}$ का $3$ आयनों $(2Na^+, SO_{4}^{2-})$ में वियोजन होता है,इसलिए $i \approx 3$ है।
$K_{3}PO_{4}$ का $4$ आयनों $(3K^+, PO_{4}^{3-})$ में वियोजन होता है,इसलिए $i \approx 4$ है।
अतः,क्वथनांक का सही क्रम $CH_{3}COOH < NaCl < Na_{2}SO_{4} < K_{3}PO_{4}$ है।

(A) नायलॉन$-2-$नायलॉन$-6$ एक बायोडिग्रेडेबल पॉलियामाइड को-पॉलिमर है।
यह दो मोनोमर्स के संघनन बहुलकीकरण (condensation polymerization) द्वारा बनता है:
$1$. ग्लाइसिन $(H_2N-CH_2-COOH)$
$2$. $6-$अमीनोहेक्सानोइक एसिड $(H_2N-(CH_2)_5-COOH)$
अतः,सही विकल्प $(A)$ है।

(B) दिए गए लक्षण $ionic$ $solid$ (आयनिक ठोस) के हैं।
$1$. आयनिक ठोस मजबूत स्थिर वैद्युत आकर्षण बलों के कारण कठोर और भंगुर होते हैं।
$2$. वे ठोस अवस्था में कुचालक होते हैं क्योंकि आयन अपनी जालक स्थितियों में स्थिर होते हैं।
$3$. वे पिघली हुई अवस्था या जलीय घोल में विद्युत का संचालन करते हैं क्योंकि आयन गति करने के लिए स्वतंत्र हो जाते हैं।

(B) स्थिर तापमान पर ठोस सतह पर गैस का अधिशोषण फ्रुंडलिच अधिशोषण समतापी द्वारा वर्णित किया जाता है।
फ्रुंडलिच समतापी के अनुसार,अधिशोषक के इकाई द्रव्यमान $(m)$ पर अधिशोषित गैस की मात्रा $(x)$ को $\frac{x}{m} = k \cdot p^{1/n}$ संबंध द्वारा दिया जाता है,जहाँ $k$ और $n$ एक निश्चित तापमान पर दी गई गैस और अधिशोषक के लिए स्थिरांक हैं।
जैसे-जैसे दबाव $(p)$ बढ़ता है,अधिशोषित गैस की मात्रा $(x/m)$ कम दबाव पर तेजी से बढ़ती है और फिर उच्च दबाव पर संतृप्ति सीमा तक पहुँच जाती है।
ग्राफ $2$ अधिशोषण समतापी के इस विशिष्ट व्यवहार को दर्शाता है,जो शुरुआत में तेजी से वृद्धि और फिर संतृप्ति के करीब पहुँचने पर एक पठार (plateau) दिखाता है।

(A) संकुल $[Co(NH_3)_5SO_4]Cl$ दो आयनन समावयवियों के रूप में मौजूद हो सकता है: $[Co(NH_3)_5SO_4]Cl$ और $[Co(NH_3)_5Cl]SO_4$
समावयवी $X$,$AgNO_3$ के साथ अभिक्रिया करके $AgCl$ का सफेद अवक्षेप देता है,जो समन्वय क्षेत्र में मुक्त $Cl^-$ आयनों की उपस्थिति को दर्शाता है। अतः,$X$,$[Co(NH_3)_5SO_4]Cl$ है।
समावयवी $Y$,$BaCl_2$ के साथ अभिक्रिया करके $BaSO_4$ का सफेद अवक्षेप देता है,जो मुक्त $SO_4^{2-}$ आयनों की उपस्थिति को दर्शाता है। अतः,$Y$,$[Co(NH_3)_5Cl]SO_4$ है।
चूंकि ये समावयवी समन्वय क्षेत्र और प्रति-आयन के बीच आयनों के आदान-प्रदान में भिन्न होते हैं,इसलिए ये आयनन समावयवी हैं।

(B) सही क्रम $I > III > II > IV$ है।
$I$ (बेंजाइलएमाइन) सबसे अधिक क्षारीय है क्योंकि नाइट्रोजन परमाणु पर मौजूद लोन पेयर बेंजीन रिंग के साथ अनुनाद (resonance) में भाग नहीं लेती है।
$II$ (एनिलीन),$III$ ($p$-टोलुइडिन),और $IV$ ($p$-नाइट्रोएनिलीन) में नाइट्रोजन पर मौजूद लोन पेयर बेंजीन रिंग के साथ अनुनाद में होती है,जिससे उनकी क्षारीयता कम हो जाती है।
$II$,$III$,और $IV$ की तुलना:
- $III$,$II$ से अधिक क्षारीय है क्योंकि $-CH_3$ समूह $+I$ और $+H$ प्रभाव डालता है,जो नाइट्रोजन पर इलेक्ट्रॉन घनत्व बढ़ाता है।
- $IV$ सबसे कम क्षारीय है क्योंकि $-NO_2$ समूह प्रबल $-R$ (या $-M$) और $-I$ प्रभाव डालता है,जो रिंग और नाइट्रोजन से इलेक्ट्रॉन घनत्व को खींचता है।
अतः,सही क्रम $I > III > II > IV$ है।

(A) सांद्र जलीय $NaCl$ (ब्राइन) के विद्युत अपघटन में निम्नलिखित अर्ध-अभिक्रियाएं होती हैं:
कैथोड पर: $2 H_2O(l) + 2 e^{-} \longrightarrow H_2(g) + 2 OH^{-}(aq)$
एनोड पर: $2 Cl^{-}(aq) \longrightarrow Cl_2(g) + 2 e^{-}$
कुल अभिक्रिया है: $2 NaCl(aq) + 2 H_2O(l) \longrightarrow 2 NaOH(aq) + H_2(g) + Cl_2(g)$
चूंकि विलयन में $NaOH$ उत्पन्न होता है,इसलिए $OH^{-}$ आयनों की सांद्रता बढ़ जाती है,जिससे विलयन के $pH$ में वृद्धि होती है।
अतः,सही विकल्प $A$ है।

(D) फेहलिंग परीक्षण एलिफैटिक एल्डिहाइड द्वारा दिया जाता है,न कि एरोमैटिक एल्डिहाइड या कीटोन द्वारा।
$(a)$ गैटरमैन-कोच अभिक्रिया बेंजल्डिहाइड (एरोमैटिक एल्डिहाइड) देती है।
$(b)$ एसिड क्लोराइड की डाईएल्किलकैडमियम के साथ अभिक्रिया से कीटोन (पेंटेन$-3-$ओन) प्राप्त होता है।
$(c)$ p-टोल्यूऑयल क्लोराइड का रोजनमुंड अपचयन p-टोल्यूएल्डिहाइड (एरोमैटिक एल्डिहाइड) देता है।
$(d)$ $1-$मिथाइलसाइक्लोहेक्सीन का ओजोनोलिसिस $6-$ऑक्सोहेप्टेनल देता है,जो एक एलिफैटिक कीटो-एल्डिहाइड है। इसमें एलिफैटिक एल्डिहाइड समूह होने के कारण,यह फेहलिंग परीक्षण में सकारात्मक परिणाम ($Cu_2O$ का लाल-भूरा अवक्षेप) देता है।

(C) $1$. एनिलीन की एसिटिक एनहाइड्राइड के साथ अभिक्रिया से $X$ के रूप में $N$-फेनिलएसीटामाइड (एसीटेनिलाइड) बनता है। यह चरण अमीनो समूह की रक्षा करता है।
$2$. $N$-फेनिलएसीटामाइड का सांद्र $HNO_3$ और सांद्र $H_2SO_4$ के मिश्रण के साथ $15^{\circ}C$ पर नाइट्रीकरण होता है। एसीटामिडो समूह $(-NHCOCH_3)$ ऑर्थो/पैरा निर्देशक है,लेकिन त्रिविम बाधा (steric hindrance) के कारण,पैरा-आइसोमर मुख्य उत्पाद $Y$ ($p$-नाइट्रोएसीटेनिलाइड) के रूप में प्राप्त होता है।
$3$. अंत में,जलीय $NaOH$ के साथ $p$-नाइट्रोएसीटेनिलाइड का जल-अपघटन करने पर एसीटाइल समूह हट जाता है और अंतिम उत्पाद $Z$ के रूप में $p$-नाइट्रोएनिलीन प्राप्त होता है।

(A) सही उत्तर $A$ है।
$1$. $K_{3}[Fe(CN)_{6}]$: केंद्रीय धातु आयन $Fe^{3+}$ है,जिसका मुक्त आयन के रूप में विन्यास $[Ar] 3d^{5}$ है।
$CN^{-}$ के प्रबल लिगेंड क्षेत्र में,यह $t_{2g}^{5} e_{g}^{0}$ में विभाजित हो जाता है।
इसमें एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होता है,इसलिए यह अनुचुंबकीय है।
$2$. $K_{3}[CoF_{6}]$: केंद्रीय धातु आयन $Co^{3+}$ है।
मुक्त धातु आयन का विन्यास $[Ar] 3d^{6}$ है।
$F^{-}$ के दुर्बल लिगेंड क्षेत्र में,यह $t_{2g}^{4} e_{g}^{2}$ में विभाजित हो जाता है।
इसमें चार अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं,इसलिए यह अनुचुंबकीय है।
$3$. $K_{4}[Fe(CN)_{6}]$ में केंद्रीय आयन $Fe^{2+}$ है और $[Co(NH_{3})_{6}]Cl_{3}$ में केंद्रीय आयन $Co^{3+}$ है।
दोनों में,मुक्त धातु आयन $[Ar] 3d^{6}$ है।
$NH_{3}$ और $CN^{-}$ प्रबल क्षेत्र के लिगेंड हैं,इसलिए $\Delta_{0} > P$ है।
अतः,$d^{6}$ विन्यास $t_{2g}^{6} e_{g}^{0}$ में विभाजित हो जाता है।
कोई अयुग्मित इलेक्ट्रॉन न होने के कारण,ये प्रतिचुंबकीय (diamagnetic) हैं।

(D) अभिक्रिया अनुक्रम इस प्रकार है:
$1$. बेंजीन ओलियम $(H_2SO_4 + SO_3)$ के साथ अभिक्रिया करके बेंजीनसल्फोनिक एसिड बनाता है।
$2$. बेंजीनसल्फोनिक एसिड पिघले हुए $NaOH$ और उसके बाद $H_3O^+$ के साथ अभिक्रिया करके फिनोल $(X)$ बनाता है।
$3$. फिनोल $(X)$ $NaOH$ के साथ अभिक्रिया करके सोडियम फिनोक्साइड बनाता है।
$4$. सोडियम फिनोक्साइड दबाव में $CO_2$ और उसके बाद $H_3O^+$ के साथ अभिक्रिया करके (कोल्बे-श्मिट अभिक्रिया) सैलिसिलिक एसिड $(Y)$ बनाता है,जो $2$-हाइड्रॉक्सीबेंजोइक एसिड है।
अतः,$X = \text{फिनोल}$ और $Y = \text{2-हाइड्रॉक्सीबेंजोइक एसिड}$।

(C) चरण $1$: विलयन का द्रव्यमान ज्ञात करें। $\text{विलयन का द्रव्यमान} = \text{आयतन} \times \text{घनत्व} = 250\, mL \times 1.9\, g/mL = 475\, g$।
चरण $2$: विलायक का द्रव्यमान ज्ञात करें। $\text{विलायक का द्रव्यमान} = \text{विलयन का द्रव्यमान} - \text{विलेय का द्रव्यमान} = 475\, g - 3.0\, g = 472\, g$।
चरण $3$: मोललता ज्ञात करें। $(CO_2H)_2 \cdot 2H_2O$ का मोलर द्रव्यमान $= 126\, g\, mol^{-1}$। $\text{मोललता} = \frac{3.0 \times 1000}{126 \times 472} \approx 0.05\, mol\, kg^{-1}$।
चरण $4$: नॉर्मलता ज्ञात करें। ऑक्जेलिक एसिड का तुल्यांकी द्रव्यमान $= \frac{126}{2} = 63\, g/\text{equiv}$। $\text{नॉर्मलता} = \frac{3.0 \times 1000}{63 \times 250} = 0.19\, N$।

(A) तुल्यता बिंदु पर,$FeCl_{2}$ के तुल्यांक = $K_{2}Cr_{2}O_{7}$ के तुल्यांक।
$N_{1}V_{1} = N_{2}V_{2}$
$K_{2}Cr_{2}O_{7}$ के लिए $n$-कारक $= 6$ है।
$K_{2}Cr_{2}O_{7}$ का तुल्यांकी द्रव्यमान $= \frac{294}{6} = 49 \, g \, eq^{-1}$।
नॉर्मलता $(N) = \frac{1.225}{49 \times 0.250} = 0.1 \, N$।
अनुमापन सूत्र $N_{FeCl_{2}} \times 10 = 0.1 \times 25$ का उपयोग करने पर,
$N_{FeCl_{2}} = 0.25 \, N$।

(C) $hcp$ जालक में,चतुष्फलकीय रिक्तियों की संख्या जालक बनाने वाले परमाणुओं की संख्या की दोगुनी होती है।
मान लीजिए कि तत्व $Z$ के परमाणुओं की संख्या $n$ है।
तो,चतुष्फलकीय रिक्तियों की संख्या $= 2n$ होगी।
चूंकि तत्व $X$ सभी चतुष्फलकीय रिक्तियों को घेरता है,इसलिए $X$ के परमाणुओं की संख्या $= 2n$ होगी।
$X:Z$ परमाणुओं का अनुपात $= 2n:n = 2:1$ है।
अतः,यौगिक का सूत्र $X_{2}Z$ है।

(C) $N_2O$ एक उदासीन ऑक्साइड है,जो न तो अम्लीय है और न ही क्षारीय।
$As_2O_3$ और $Sb_4O_{10}$ उभयधर्मी (amphoteric) ऑक्साइड हैं।
$Na_2O$ एक क्षारीय ऑक्साइड है।

(A) सही विकल्प $A$ है।
अभिक्रिया $X \longrightarrow Y$ के लिए,यदि अभिक्रिया $n$ कोटि की है,तो दर $\text{rate} = -\frac{d[X]}{dt} = k[X]^n$ द्वारा दी जाती है।
दिए गए ग्राफ से,सांद्रता $[X]$ बनाम समय $t$ का आलेख एक ऋणात्मक ढाल वाली सीधी रेखा है।
$[X]$ बनाम $t$ का सीधा रेखीय ग्राफ यह दर्शाता है कि अभिक्रिया की दर $(-\frac{d[X]}{dt})$ स्थिर है और अभिकारक की सांद्रता पर निर्भर नहीं करती है।
चूंकि दर स्थिर है,इसलिए अभिक्रिया की कोटि $n = 0$ होनी चाहिए (अर्थात,$\text{rate} = k[X]^0 = k$)।

(C) $PbO_2$ को रेड लेड $(Pb_3O_4)$ पर नाइट्रिक एसिड की अभिक्रिया द्वारा तैयार किया जाता है।
$(a)$ $PbO + 2HCl \longrightarrow PbCl_2 + H_2O$ (यह अभिक्रिया $PbO_2$ उत्पन्न नहीं करती है)
$(b)$ $2Pb(NO_3)_2 \xrightarrow{200^{\circ}C} 2PbO + 4NO_2 + O_2$ (यह अभिक्रिया $PbO$ उत्पन्न करती है)
$(c)$ $Pb_3O_4 + 4HNO_3 \longrightarrow 2Pb(NO_3)_2 + PbO_2 + 2H_2O$ (यह अभिक्रिया $PbO_2$ उत्पन्न करती है)
$(d)$ $Pb +$ हवा ($O_2, H_2O$ और $CO_2$ युक्त) सतह पर $PbCO_3$ की एक सुरक्षात्मक परत बनाती है।