Alkane Questions in Hindi

(D) आइसोपेन्टेन की संरचना $CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_3$ है।
इस अणु में,केवल एक द्वितीयक $(2^{\circ})$ कार्बन परमाणु ($-CH_2-$ समूह) होता है।
इसलिए,$1 \ mol$ आइसोपेन्टेन में $1 \ mol$ द्वितीयक कार्बन परमाणु होते हैं।
अतः,$n \ mol$ आइसोपेन्टेन में $n \ mol$ द्वितीयक कार्बन परमाणु होते हैं।

(D) एल्केन के दहन के लिए सामान्य समीकरण $C_n H_{2n+2} + (\frac{3n+1}{2}) O_2 \rightarrow n CO_2 + (n+1) H_2O + \text{Heat}$ है।
$n$ (कार्बन परमाणुओं की संख्या) का मान जितना अधिक होगा,दहन पर उतनी ही अधिक ऊष्मा उत्पन्न होगी।
दिए गए एल्केन की तुलना करने पर: मेथेन $(n=1)$,एथेन $(n=2)$,प्रोपेन $(n=3)$,और ब्यूटेन $(n=4)$।
चूंकि ब्यूटेन में कार्बन परमाणुओं की संख्या सबसे अधिक $(n=4)$ है,इसलिए यह दहन पर अधिकतम ऊर्जा मुक्त करता है।

(D) दी गई अभिक्रिया वुर्ट्ज़ अभिक्रिया है,जहाँ एक एल्किल हैलाइड शुष्क ईथर की उपस्थिति में सोडियम के साथ अभिक्रिया करके एक सममित एल्केन बनाता है।
$2R^{\prime}-X + 2Na \xrightarrow{\text{ether}} R^{\prime}-R^{\prime} + 2NaX$
दिया गया उत्पाद $2,3-\text{डाइमेथिलब्यूटेन}$ है,जिसकी संरचना $(CH_3)_2CH-CH(CH_3)_2$ है।
यह इंगित करता है कि एल्किल समूह $R^{\prime}$ एक आइसोप्रोपिल समूह,$(CH_3)_2CH-$ होना चाहिए।
अतः,$R^{\prime}-X$ आइसोप्रोपिल हैलाइड,$(CH_3)_2CH-X$ है।

(D) सोडियम एसीटेट $(CH_3COONa)$ की सोडालाइम $(NaOH + CaO)$ के साथ अभिक्रिया को डीकार्बोक्सिलेशन कहा जाता है।
जब सोडियम एसीटेट को सोडालाइम के साथ गर्म किया जाता है,तो यह $CO_2$ का एक अणु खोकर मीथेन $(CH_4)$ और सोडियम कार्बोनेट $(Na_2CO_3)$ बनाता है।
रासायनिक समीकरण: $CH_3COONa + NaOH \xrightarrow{CaO, \Delta} CH_4 + Na_2CO_3$ है।
अतः,प्राप्त उत्पाद मीथेन है।

(C) दी गई अभिक्रिया $n$-ब्यूटेन का मुक्त मूलक क्लोरीनीकरण है।
यह अभिक्रिया पराबैंगनी $(UV)$ प्रकाश द्वारा शुरू की गई मुक्त मूलक क्रियाविधि के माध्यम से होती है।
$CH_3-CH_2-CH_2-CH_3 + Cl_2 \xrightarrow{UV \ \text{light}} CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-Cl + CH_3-CH_2-CHCl-CH_3 + HCl$.
अतः,सही अभिकर्मक $Cl_2 / UV$ प्रकाश है।

(D) दी गई अभिक्रिया एक वुर्ट्ज़ (Wurtz) अभिक्रिया है,जिसमें एल्काइल हैलाइड के दो अणु $(R'-Cl)$ शुष्क ईथर की उपस्थिति में सोडियम के साथ अभिक्रिया करके एक सममित एल्केन बनाते हैं।
अभिक्रिया इस प्रकार है: $2R'-Cl + 2Na \xrightarrow{\text{Dry ether}} R'-R' + 2NaCl$.
प्राप्त उत्पाद $2,3-\text{dimethylbutane}$ है,जिसकी संरचना $CH_3-CH(CH_3)-CH(CH_3)-CH_3$ है।
इस सममित एल्केन को बीच से विभाजित करने पर,हमें $CH_3-CH(CH_3)-$ के दो समान टुकड़े प्राप्त होते हैं। अतः,एल्काइल समूह $R'$ आइसोप्रोपिल समूह,$CH_3-CH(CH_3)-$ है।
इसलिए,$R'-Cl$ आइसोप्रोपिल क्लोराइड है।

(C) मोनो-क्लोरीनीकरण में प्रकाश $(h\nu)$ की उपस्थिति में हाइड्रोजन परमाणु का क्लोरीन परमाणु द्वारा प्रतिस्थापन होता है।
किसी यौगिक के केवल एक मोनो-क्लोरीनीकरण उत्पाद देने के लिए,अणु में सभी हाइड्रोजन परमाणु समान होने चाहिए।
$A$. $n-$ब्यूटेन $(CH_3-CH_2-CH_2-CH_3)$ में दो प्रकार के हाइड्रोजन परमाणु होते हैं,जो दो उत्पाद देते हैं।
$B$. आइसो-पेंटेन $((CH_3)_2CH-CH_2-CH_3)$ में चार प्रकार के हाइड्रोजन परमाणु होते हैं,जो चार उत्पाद देते हैं।
$C$. नियो-पेंटेन $((CH_3)_4C)$ में सभी $12$ हाइड्रोजन परमाणु समान होते हैं,जो केवल एक उत्पाद देते हैं: $1-$क्लोरो-$2,2-$डाइमिथाइलप्रोपेन।
$D$. $n-$पेंटेन $(CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3)$ में तीन प्रकार के हाइड्रोजन परमाणु होते हैं,जो तीन उत्पाद देते हैं।
अतः,सही उत्तर $C$ है।

(B) आइसोपेंटेन की संरचना $CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_3$ है।
आइसोपेंटेन में $4$ अलग-अलग प्रकार के हाइड्रोजन परमाणु होते हैं:
$1$. $CH$ समूह से जुड़े टर्मिनल $CH_3$ समूह पर प्राथमिक हाइड्रोजन।
$2$. $CH$ समूह पर तृतीयक हाइड्रोजन।
$3$. $CH_2$ समूह पर द्वितीयक हाइड्रोजन।
$4$. $CH_2$ समूह से जुड़े टर्मिनल $CH_3$ समूह पर प्राथमिक हाइड्रोजन।
चूंकि $4$ अलग-अलग प्रकार के हाइड्रोजन परमाणु हैं,इसलिए उनमें से किसी एक को क्लोरीन परमाणु द्वारा प्रतिस्थापित करने पर $4$ अलग-अलग मोनोक्लोरो संरचनात्मक समावयवी प्राप्त होते हैं।
अतः,सही उत्तर $4$ है।

(A) पूर्ण अभिक्रिया अनुक्रम इस प्रकार है:
$CH_3COONa + NaOH \xrightarrow[\Delta]{CaO} CH_4 + Na_2CO_3$
(सोडियम एथेनोएट) (मेथेन $X$)
$2CH_3COONa + 2H_2O \xrightarrow{\text{Electrolysis}} CH_3-CH_3 + 2CO_2 + H_2 + 2NaOH$
(एथेन $Y$)
अतः,यौगिक $X$ और $Y$ क्रमशः मेथेन और एथेन हैं।

(D) यह $Kolbe's$ विद्युत-अपघटन विधि है जो एल्केन उत्पन्न करती है।
$2 RCOONa + 2 H_2O \xrightarrow{\text{Electrolysis}} R-R + 2 NaOH + H_2 + 2 CO_2$
अभिक्रिया के चरण:
$2 CH_3COONa \rightleftharpoons 2 CH_3COO^{-} + 2 Na^{+}$
$2 H_2O \rightleftharpoons 2 OH^{-} + 2 H^{+}$
एनोड पर:
$2 CH_3COO^{-} - 2 e^{-}$ $\rightarrow [2 CH_3COO]$ $\rightarrow CH_3-CH_3 + 2 CO_2$
कैथोड पर:
$2 H^{+} + 2 e^{-}$ $\rightarrow [2 H]$ $\rightarrow H_2$

(D) उदासीनीकरण अभिक्रिया: $CH_3COOH + NaOH \rightarrow CH_3COONa + H_2O$ है।
$CH_3COOH$ के मोल = $0.1 \ M \times 0.1 \ L = 0.01 \ mol$।
अतः,$0.01 \ mol$ $CH_3COONa$ बनता है।
कोल्बे विद्युत अपघटन अभिक्रिया: $2CH_3COONa + 2H_2O \rightarrow C_2H_6 + 2CO_2 + H_2 + 2NaOH$ है।
स्टोइकियोमेट्री के अनुसार,$2 \ mol$ $CH_3COONa$,$1 \ mol$ $C_2H_6$ उत्पन्न करता है।
इसलिए,$0.01 \ mol$ $CH_3COONa$,$0.005 \ mol$ $C_2H_6$ उत्पन्न करेगा।
$STP$ पर $C_2H_6$ का आयतन = $0.005 \ mol \times 22400 \ mL/mol = 112 \ mL$।

(D) एक आदर्श $sp^3$ संकरित कार्बन परमाणु में,बंध कोण $109^{\circ} 28^{\prime}$ होता है।
साइक्लोब्यूटेन में,कार्बन परमाणु एक वर्ग बनाते हैं,इसलिए आंतरिक बंध कोण $90^{\circ}$ होता है।
चतुष्फलकीय कोण से कुल विचलन $109^{\circ} 28^{\prime} - 90^{\circ} = 19^{\circ} 28^{\prime}$ है।
बेयर के तनाव सिद्धांत के अनुसार,कोणीय तनाव इस विचलन का आधा होता है।
$\text{Angle strain} = \frac{1}{2} \times (109^{\circ} 28^{\prime} - 90^{\circ}) = \frac{19^{\circ} 28^{\prime}}{2} = 9^{\circ} 44^{\prime}$.

(A) साइक्लोप्रोपेन में बंध कोण $\theta = \frac{180(n-2)}{n} = \frac{180(3-2)}{3} = 60^{\circ}$ होता है।
कोणीय तनाव (angle strain) $\alpha = \frac{1}{2} (109^{\circ} 28^{\prime} - \theta)$ द्वारा परिभाषित है।
$\theta = 60^{\circ}$ का मान रखने पर:
$\alpha = \frac{1}{2} (109^{\circ} 28^{\prime} - 60^{\circ}) = \frac{1}{2} (49^{\circ} 28^{\prime}) = 24^{\circ} 44^{\prime}$.

(A) जब $1,4$-डाइब्रोमोपेंटेन को सोडियम धातु के साथ उपचारित किया जाता है,तो एक अंतःआणविक वुट्ज़ (Wurtz) अभिक्रिया होती है।
इसके परिणामस्वरूप एक मिथाइल प्रतिस्थापी युक्त चार-सदस्यीय वलय का निर्माण होता है।
अभिक्रिया को इस प्रकार दर्शाया गया है:
$CH_3-CH(Br)-CH_2-CH_2-CH_2-Br + 2Na \rightarrow \text{Methylcyclobutane} + 2NaBr$.
अतः,प्राप्त उत्पाद मिथाइल साइक्लोब्यूटेन है।

(D) जब $\omega$-डाईहैलाइड्स (टर्मिनल डाईहैलाइड्स) शुष्क ईथर की उपस्थिति में सोडियम धातु के साथ अभिक्रिया करते हैं,तो अंतःआणविक वुर्ट्ज़ अभिक्रिया होती है,जिससे चक्रीय हाइड्रोकार्बन का निर्माण होता है।
उदाहरण के लिए,$1, 4-$डाइब्रोमोब्यूटेन $2Na$ के साथ अभिक्रिया करके साइक्लोब्यूटेन और उपोत्पाद के रूप में $2NaBr$ बनाता है।
अभिक्रिया इस प्रकार है: $Br-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-Br + 2Na \rightarrow \text{साइक्लोब्यूटेन} + 2NaBr$.

(A) यह अभिक्रिया $Wurtz$ अभिक्रिया का एक उदाहरण है,जिसमें एल्किल हैलाइड शुष्क ईथर की उपस्थिति में सोडियम धातु के साथ अभिक्रिया करके उच्च एल्केन बनाते हैं।
$2 CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl + 2 Na \xrightarrow{\text{dry ether}} CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{3} + 2 NaCl$
चूंकि $n$-प्रोपिल क्लोराइड $(CH_{3}CH_{2}CH_{2}Cl)$ का उपयोग किया जाता है,इसलिए प्राप्त उत्पाद $n$-हेक्सेन $(CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{3})$ है।

(C) $Methane$ का क्लोरीनीकरण इसे पराबैंगनी प्रकाश की उपस्थिति में क्लोरीन के साथ उपचारित करके या अभिक्रिया मिश्रण को $520-670 \ K$ तक गर्म करके किया जाता है।
$CH_{4} + Cl_{2} \xrightarrow{hv \ or \ \Delta} CH_{3}Cl + HCl$
यह $methyl \ chloride$ शुष्क ईथर की उपस्थिति में धात्विक $Na$ के साथ अभिक्रिया करके अधिक कार्बन परमाणुओं वाला सममित एल्केन $(ethane)$ बनाता है।
$2CH_{3}Cl + 2Na \xrightarrow{\text{dry ether}} CH_{3}-CH_{3} + 2NaCl$
इस अभिक्रिया को $Wurtz$ अभिक्रिया कहा जाता है।

(A) अभिक्रिया इस प्रकार होती है:
$1$. $KMnO_4$ के साथ आइसोपेंटेन ($2$-मिथाइल ब्यूटेन) का ऑक्सीकरण तृतीयक कार्बन परमाणु पर होता है,जिससे $2$-मिथाइल ब्यूटेन-$2$-ओल $(X)$ बनता है।
$2$. अम्ल उत्प्रेरक का उपयोग करके $2$-मिथाइल ब्यूटेन-$2$-ओल का निर्जलीकरण सेटज़ेफ नियम का पालन करता है,जिससे मुख्य उत्पाद $(Y)$ के रूप में अधिक प्रतिस्थापित और स्थिर एल्कीन,$2$-मिथाइल ब्यूट-$2$-ईन प्राप्त होता है।

(B) वुर्ट्ज़ अभिक्रिया में, ब्रोमोइथेन के दो अणु सोडियम के $2$ अणुओं के साथ अभिक्रिया करके $n$-ब्यूटेन बनाते हैं:
$2CH_3CH_2Br + 2Na \rightarrow CH_3CH_2CH_2CH_3 + 2NaBr$
कार्बोक्सिलिक अम्ल के सोडियम लवण का सोडालाइम $(NaOH + CaO)$ के साथ डीकार्बोक्सिलेशन एक कार्बन परमाणु को $Na_2CO_3$ के रूप में हटा देता है, जिससे मूल अम्ल की तुलना में एक कम कार्बन वाला एल्केन प्राप्त होता है।
$n$-ब्यूटेन ($4$ कार्बन) प्राप्त करने के लिए, सोडियम लवण पेंटेनोइक अम्ल ($5$ कार्बन) से प्राप्त होना चाहिए।
अभिक्रिया इस प्रकार है:
$CH_3CH_2CH_2CH_2COONa + NaOH \xrightarrow{CaO, \Delta} CH_3CH_2CH_2CH_3 + Na_2CO_3$
अतः, $X$ पेंटेनोइक अम्ल, $CH_3(CH_2)_3COOH$ है।

(A) कार्बोक्सिलिक एसिड के सोडियम लवणों का विद्युत अपघटन कोल्बे इलेक्ट्रोलिसिस कहलाता है।
सोडियम ब्यूटेनोएट $(CH_3CH_2CH_2COONa)$ के लिए अभिक्रिया है:
$2CH_3CH_2CH_2COONa + 2H_2O \rightarrow CH_3CH_2CH_2-CH_2CH_2CH_3 + 2CO_2 + H_2 + 2NaOH$.
प्राप्त हाइड्रोकार्बन हेक्सेन $(C_6H_{14})$ है,जिसमें $6$ कार्बन परमाणु होते हैं।

(A) आणविक सूत्र $C_5H_{12}$ का आणविक द्रव्यमान $72 \ g/mol$ होता है।
पेंटेन के समावयवियों में,$2, 2-$डाइमिथाइलप्रोपेन $(\text{नियोपेंटेन})$ में सभी $12$ हाइड्रोजन परमाणु समान होते हैं।
इसलिए,यह फोटोक्लोरीनीकरण पर केवल एक मोनोक्लोरो व्युत्पन्न देता है।
आगे प्रतिस्थापन दो अलग-अलग डाइक्लोरो व्युत्पन्न की ओर ले जाता है।
$A$ की संरचना $CH_3-C(CH_3)_2-CH_3$ है।

(C) दो अलग-अलग एल्किल हैलाइड के मिश्रण की शुष्क ईथर में $Na$ धातु के साथ अभिक्रिया को वुर्ट्ज़ अभिक्रिया कहा जाता है।
जब एथिल ब्रोमाइड $(C_2H_5Br)$ और $n$-प्रोपिल ब्रोमाइड $(C_3H_7Br)$ के मिश्रण की शुष्क ईथर में $Na$ के साथ अभिक्रिया होती है,तो एल्किल रेडिकल के जुड़ने के कारण तीन अलग-अलग एल्केन बनते हैं:
$1$. दो एथिल रेडिकल का जुड़ना: $C_2H_5-C_2H_5$ ($n$-ब्यूटेन)
$2$. दो $n$-प्रोपिल रेडिकल का जुड़ना: $C_3H_7-C_3H_7$ ($n$-हेक्सेन)
$3$. एक एथिल और एक $n$-प्रोपिल रेडिकल का क्रॉस-कपलिंग: $C_2H_5-C_3H_7$ ($n$-पेंटेन)
इस प्रकार,कुल $3$ अलग-अलग एल्केन बनते हैं।

(A) दी गई अभिक्रिया है: $2 CH_3 CH_2 Br + 2 Na \xrightarrow{\text{Dry ether}} CH_3 CH_2 CH_2 CH_3 + 2 NaBr$.
इस अभिक्रिया में सोडियम धातु और शुष्क ईथर की उपस्थिति में दो एल्काइल हैलाइड अणु जुड़कर उच्च एल्केन बनाते हैं।
इस विशिष्ट अभिक्रिया को वुर्ट्ज़ अभिक्रिया के रूप में जाना जाता है।
प्राप्त उत्पाद $n$-ब्यूटेन $(CH_3 CH_2 CH_2 CH_3)$ है।

(A) अभिक्रिया $I$ में,$n$-पेंटाइल ब्रोमाइड $(CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2Br)$ $Zn/H^+$ (एक अपचायक) के साथ अभिक्रिया करता है,जो $Br$ परमाणु को $H$ परमाणु द्वारा प्रतिस्थापित करके उत्पाद $P$ के रूप में पेंटेन $(CH_3CH_2CH_2CH_2CH_3)$ बनाता है।
अभिक्रिया $II$ में,$n$-पेंटाइल ब्रोमाइड शुष्क ईथर की उपस्थिति में $Na$ के साथ अभिक्रिया करता है,जो वुर्ट्ज़ अभिक्रिया है। यह अभिक्रिया दो एल्काइल समूहों को जोड़कर एक सममित एल्केन बनाती है,जिसके परिणामस्वरूप उत्पाद $Q$ के रूप में डेकेन $(CH_3(CH_2)_8CH_3)$ प्राप्त होता है।

(D) मेथेन $(CH_4)$ के मुक्त मूलक क्लोरीनीकरण में:
$1.$ **प्रारंभिक चरण $(X)$:** एक तटस्थ अणु मुक्त मूलकों में टूट जाता है,आमतौर पर $UV$ प्रकाश या गर्मी की उपस्थिति में। यहाँ,$d) Cl_2 \rightarrow 2\dot{Cl}$ प्रारंभिक चरण है।
$2.$ **प्रसार चरण:** एक मुक्त मूलक एक तटस्थ अणु के साथ प्रतिक्रिया करके एक और मुक्त मूलक और एक तटस्थ अणु बनाता है। चरण $(c)$ और $(e)$ प्रसार चरण हैं।
$3.$ **समापन चरण $(Y)$:** दो मुक्त मूलक मिलकर एक तटस्थ अणु बनाते हैं,जिससे श्रृंखला प्रतिक्रिया समाप्त हो जाती है। चरण $(a), (b),$ और $(f)$ समापन चरण हैं।
अतः,$X = \{d\}$ और $Y = \{a, b, f\}$.

(D) कोल्बे विद्युत-अपघटन में,अभिक्रिया $2CH_3CH_2COONa + 2H_2O \xrightarrow{\text{electrolysis}} CH_3CH_2CH_2CH_2CH_3 + 2CO_2 + H_2 + 2NaOH$ है।
कथन-$I$: सोडियम प्रोपियोनेट $(CH_3CH_2COONa)$ का विद्युत-अपघटन करने पर $n$-ब्यूटेन $(CH_3CH_2CH_2CH_3)$ प्राप्त होता है,न कि $n$-हेक्सेन। अतः,कथन-$I$ गलत है।
कथन-$II$: कार्बोक्सिलिक एसिड के सोडियम लवणों के विद्युत-अपघटन के दौरान,एनोड पर $CO_2$ और कैथोड पर $H_2$ मुक्त होती है। अतः,कथन-$II$ सही है।

(B) वुर्ट्ज़ अभिक्रिया में सोडियम और शुष्क ईथर की उपस्थिति में एल्किल हैलाइड्स का युग्मन होता है।
जब एथिल आयोडाइड $(C_2H_5I)$ और $n$-प्रोपिल आयोडाइड $(C_3H_7I)$ के मिश्रण का उपयोग किया जाता है,तो निम्नलिखित अभिक्रियाएं होती हैं:
$1$. $C_2H_5I + C_2H_5I \xrightarrow{Na/dry ether} C_4H_{10}$ ($n$-ब्यूटेन)
$2$. $C_3H_7I + C_3H_7I \xrightarrow{Na/dry ether} C_6H_{14}$ ($n$-हेक्सेन)
$3$. $C_2H_5I + C_3H_7I \xrightarrow{Na/dry ether} C_5H_{12}$ ($n$-पेंटेन)
इस प्रकार,$n$-ब्यूटेन,$n$-हेक्सेन और $n$-पेंटेन बनते हैं,जबकि प्रोपेन नहीं बनता है।

(C) कोल्बे विद्युत अपघटन में,अभिक्रिया इस प्रकार है:
$2CH_3CH_2COONa + 2H_2O \rightarrow CH_3CH_2CH_2CH_3 + 2CO_2 + H_2 + 2NaOH$
एनोड पर,प्रोपेनोएट आयन $(CH_3CH_2COO^-)$ का ऑक्सीकरण होकर एल्काइल रेडिकल $(CH_3CH_2^\bullet)$ बनता है,जो बाद में डाइमेराइज होकर $n$-ब्यूटेन $(C_4H_{10})$ बनाता है और साथ ही $CO_2$ गैस मुक्त होती है।
कैथोड पर,जल का अपचयन होकर हाइड्रोजन गैस $(H_2)$ और हाइड्रॉक्साइड आयन $(OH^-)$ बनते हैं।
अतः,एनोड और कैथोड पर प्राप्त उत्पाद क्रमशः $C_4H_{10}$ और $H_2$ हैं।

(A) आइसोमेरिक एल्केन्स का क्वथनांक शाखाओं (branching) के बढ़ने के साथ घटता है क्योंकि सतह का क्षेत्रफल कम हो जाता है,जिससे वैन डर वाल्स बल कमजोर हो जाते हैं।
$n$-हेक्सेन $(i)$ एक सीधी श्रृंखला वाला एल्केन है जिसका सतह का क्षेत्रफल सबसे अधिक है,इसलिए इसका क्वथनांक सबसे अधिक है।
$2$-मेथिलपेंटेन $(ii)$ में एक शाखा है,जो $n$-हेक्सेन की तुलना में इसके सतह के क्षेत्रफल को कम कर देती है।
$2,3$-डाइमेथिलब्यूटेन $(iii)$ में दो शाखाएं हैं,जिसके परिणामस्वरूप इसकी संरचना सबसे अधिक कॉम्पैक्ट होती है और सतह का क्षेत्रफल सबसे कम होता है,इसलिए इसका क्वथनांक सबसे कम होता है।
अतः,सही क्रम $i > ii > iii$ है।

(C) कोल्बे विद्युत-अपघटन में,सोडियम एसीटेट $(CH_3COONa)$ एथेन $(C_2H_6)$ उत्पन्न करने के लिए विद्युत-अपघटित होता है।
वियोजन इस प्रकार है: $CH_3COONa \rightleftharpoons CH_3COO^{-} + Na^{+}$.
एनोड पर,एसीटेट आयन एक इलेक्ट्रॉन खोकर एसीटॉक्सी मुक्त मूलक बनाता है,जो बाद में कार्बन डाइऑक्साइड मुक्त करके मिथाइल मुक्त मूलक $(CH_3^{\bullet})$ बनाता है। दो मिथाइल मुक्त मूलक मिलकर एथेन बनाते हैं।
कैथोड पर,पानी का अपचयन होकर हाइड्रोजन गैस $(H_2)$ और हाइड्रॉक्साइड आयन $(OH^{-})$ उत्पन्न होते हैं।
अतः,मिथाइल मुक्त मूलक एनोड पर बनता है,कैथोड पर नहीं। इस प्रकार,कथन $(A)$ सत्य है,लेकिन कारण $(R)$ असत्य है।

(C) साइक्लोऐल्केन एक संतृप्त हाइड्रोकार्बन है जिसमें एक वलय (ring) संरचना होती है।
ओपन-चेन ऐल्केन के लिए,सामान्य सूत्र $C_n H_{2n+2}$ है।
जब एक वलय बनता है,तो श्रृंखला के सिरों को जोड़ने के लिए दो हाइड्रोजन परमाणुओं को हटा दिया जाता है,जिसके परिणामस्वरूप $2$ हाइड्रोजन परमाणुओं की कमी होती है।
इसलिए,साइक्लोऐल्केन का सामान्य सूत्र $C_n H_{2n+2-2} = C_n H_{2n}$ हो जाता है।

(C) $CH_3COONa$ के कोल्बे विद्युत अपघटन से एनोड पर $C_2H_6$ और $CO_2$ उत्पन्न होते हैं।
$2CH_3COONa + 2H_2O \xrightarrow{\text{electrolysis}} CH_3-CH_3 (A) + 2CO_2 (B) + H_2 + 2NaOH$
जब $B$ $(CO_2)$ को $(CH_3COO)_2Mn$ की उपस्थिति में $O_2$ के साथ गर्म किया जाता है,तो यह मानक अभिक्रिया नहीं है; हालाँकि,प्रश्न $CH_3-CH_3$ $(A)$ के ऑक्सीकरण का संकेत देता है। इथेन का दहन इस प्रकार है:
$2C_2H_6 + 7O_2 \xrightarrow{(CH_3COO)_2Mn} 4CO_2 (C) + 6H_2O (D)$
$C$ $(CO_2)$,$NaOH$ के साथ अभिक्रिया करके सोडियम कार्बोनेट $(Na_2CO_3)$ या सोडियम बाइकार्बोनेट $(NaHCO_3)$ बनाता है,जो लवण हैं।
अतः,$A$,$C_2H_6$ है और $D$,$H_2O$ है।

(C) $(i)$ डीजल या कोयले की तुलना में पेट्रोल और $CNG$ स्वच्छ ईंधन हैं,इसलिए वे कम प्रदूषण फैलाते हैं। यह कथन सही है।
$(ii)$ तृतीयक हाइड्रोजन परमाणु वाले एल्केन को $KMnO_4$ का उपयोग करके तृतीयक अल्कोहल में ऑक्सीकृत किया जा सकता है। यह कथन सही है।
$(iii)$ कोल्बे की विद्युत अपघटन विधि में एल्केन बनाने के लिए कार्बोक्सिलिक एसिड के सोडियम या पोटेशियम लवणों का विद्युत अपघटन किया जाता है। मीथेन $(CH_4)$ को इस विधि द्वारा तैयार नहीं किया जा सकता है क्योंकि एल्केन बनाने के लिए कम से कम दो कार्बन परमाणुओं की आवश्यकता होती है। यह कथन गलत है।
$(iv)$ एल्काइल क्लोराइड $Zn$ और तनु $HCl$ के साथ अपचयन पर एल्केन देते हैं $(R-Cl + 2[H] \xrightarrow{Zn/HCl} R-H + HCl)$। यह कथन सही है।
अतः,सही कथन $(i)$,$(ii)$ और $(iv)$ हैं।

(D) अभिक्रिया $CH_3-CH_2-COONa \xrightarrow{NaOH + CaO / \Delta} CH_3-CH_3 + Na_2CO_3$ एक विकार्बोक्सिलीकरण (decarboxylation) अभिक्रिया है,जहाँ $X = NaOH + CaO / \Delta$ और $Y = CH_3-CH_3$ है।
अभिक्रिया $2CH_3COONa + 2H_2O \xrightarrow{\text{Kolbe's electrolysis}} CH_3-CH_3 + 2CO_2 + H_2 + 2NaOH$ में $Z = CH_3COONa$ कोल्बे विद्युत-अपघटन के लिए अभिकारक है जो एथेन उत्पन्न करता है।

(A) $n$-ऐल्केन का शाखित श्रृंखला वाले ऐल्केन में समावयवीकरण ईंधन की ऑक्टेन रेटिंग को सुधारने के लिए उपयोग की जाने वाली एक प्रक्रिया है।
यह अभिक्रिया सामान्यतः निर्जल $AlCl_3$ और $HCl$ गैस जैसे लुईस अम्ल उत्प्रेरक की उपस्थिति में की जाती है।
अतः,सही उत्प्रेरक निर्जल $AlCl_3 / HCl$ है।

(D) मैंगनीज एसीटेट $(CH_3 COO)_2 Mn$ की उपस्थिति में उच्च दबाव पर हवा के साथ एथेन का नियंत्रित उत्प्रेरकीय ऑक्सीकरण करने पर एसिटिक एसिड प्राप्त होता है।
रासायनिक समीकरण:
$2 CH_3-CH_3 + 3 O_2 \xrightarrow[\Delta]{(CH_3 COO)_2 Mn} 2 CH_3 COOH + 2 H_2 O$
अतः,'$Q$' $CH_3 COOH$ है।

(D) मीथेन की आयोडीन के साथ अभिक्रिया एक उत्क्रमणीय प्रक्रिया है: $CH_4 + I_2 \rightleftharpoons CH_3I + HI$.
चूंकि $HI$ एक प्रबल अपचायक है,यह $CH_3I$ को वापस $CH_4$ में अपचयित कर देता है।
अभिक्रिया को अग्र दिशा में ले जाने के लिए,$HI$ का उपभोग करने और इसे वापस $I_2$ में बदलने के लिए $HNO_3$ जैसे ऑक्सीकारक का उपयोग किया जाता है: $2HNO_3 + 2HI \longrightarrow 2NO_2 + 2H_2O + I_2$.
अतः,$I_2$ और $HNO_3$ उपयुक्त अभिकर्मक हैं।

(D) विभिन्न परिस्थितियों में मीथेन $(CH_4)$ का आंशिक ऑक्सीकरण अलग-अलग उत्पाद देता है।
$1$. जब $CH_4$ का $Mo_2O_3$ की उपस्थिति में उच्च तापमान $(\Delta)$ पर $O_2$ के साथ ऑक्सीकरण किया जाता है,तो फॉर्मेल्डिहाइड ($HCHO$ या $CH_2O$) बनता है:
$CH_4 + O_2 \xrightarrow{Mo_2O_3 / \Delta} HCHO + H_2O$
अतः,$X = CH_2O$.
$2$. जब $CH_4$ का $Cu$ की उपस्थिति में $523 \ K$ और $100 \ atm$ पर $O_2$ के साथ ऑक्सीकरण किया जाता है,तो मेथनॉल $(CH_3OH)$ बनता है:
$2CH_4 + O_2 \xrightarrow{Cu / 523 \ K / 100 \ atm} 2CH_3OH$
अतः,$Y = CH_3OH$.
इसलिए,$X = CH_2O$ और $Y = CH_3OH$.

(D) अभिक्रिया $CH_3-CH_2-CH_3 \xrightarrow{Br_2, h\nu} CH_3-CH(Br)-CH_3$ एक मुक्त मूलक प्रतिस्थापन अभिक्रिया है।
प्रसारण चरण में,एक ब्रोमीन मुक्त मूलक प्रोपेन के द्वितीयक कार्बन से एक हाइड्रोजन परमाणु को हटाकर एक द्वितीयक प्रोपाइल मुक्त मूलक $(CH_3-\dot{C}H-CH_3)$ बनाता है।
यह द्वितीयक मुक्त मूलक प्राथमिक मुक्त मूलक की तुलना में अधिक स्थिर होता है,इसलिए यह अभिक्रिया इसी मार्ग से आगे बढ़ती है।

(C) अभिक्रिया अनुक्रम इस प्रकार है:
$1$. $2-$मिथाइल$-2-$ब्रोमोप्रोपेन शुष्क ईथर की उपस्थिति में $Mg$ के साथ अभिक्रिया करके ग्रिगनार्ड अभिकर्मक $X$ बनाता है,जो $2-$मिथाइल$-2-$प्रोपाइलमैग्नीशियम ब्रोमाइड है: $(CH_3)_3CBr + Mg \xrightarrow{\text{Dry ether}} (CH_3)_3CMgBr (X)$.
$2$. ग्रिगनार्ड अभिकर्मक $X$ फिर जल $(H_2O)$ के साथ अभिक्रिया करके जलअपघटन करता है,जिससे $2-$मिथाइल प्रोपेन $(Z)$ और मैग्नीशियम हाइड्रॉक्सीब्रोमाइड प्राप्त होता है: $(CH_3)_3CMgBr + H_2O \rightarrow (CH_3)_3CH (Z) + Mg(OH)Br$.
$3$. अतः,$Z$ का मान $2-$मिथाइल प्रोपेन है।

(D) अभिक्रिया अनुक्रम इस प्रकार है:
$1$. $C_2H_4 + HBr \rightarrow CH_3CH_2Br$ $(W)$
$2$. $W + Mg / \text{dry ether} \rightarrow CH_3CH_2MgBr$
$3$. $CH_3CH_2MgBr + CO_2 \xrightarrow{H_3O^+} CH_3CH_2COOH$ $(X)$
$4$. $CH_3CH_2COOH$ कोल्बे विद्युत-अपघटन $(Y)$ द्वारा $CH_3CH_2CH_2CH_3$ $(Z)$ बनाता है।
$5$. $W + Na / \text{dry ether}$ (वुर्ट्ज़ अभिक्रिया) भी $CH_3CH_2CH_2CH_3$ $(Z)$ बनाता है।
अतः,$Y$ विद्युत-अपघटन है और $Z$ $CH_3CH_2CH_2CH_3$ है।

(D) एल्युमिनियम कार्बाइड और भारी जल के बीच की रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है:
$Al_4 C_3 + 12 D_2 O \rightarrow 4 Al(OD)_3 + 3 CD_4$
एल्युमिनियम कार्बाइड $(Al_4 C_3)$,$D_2 O$ के साथ अभिक्रिया करके एल्युमिनियम ड्यूटेरॉक्साइड $(Al(OD)_3)$ और ड्यूटेरो-मीथेन $(CD_4)$ उत्पन्न करता है।
अतः,'$X$' का मान $CD_4$ है।

(B) आइसो-पेंटेन ($2$-मिथाइलब्यूटेन) की $KMnO_4$ के साथ अभिक्रिया एक ऑक्सीकरण अभिक्रिया है जो तृतीयक कार्बन परमाणु पर होती है,जो एल्केन में ऑक्सीकरण के लिए सबसे अधिक सक्रिय स्थान है। यह मुख्य उत्पाद $X$ के रूप में $2$-मिथाइलब्यूटेन-$2$-ऑल बनाता है।
$CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_3 \xrightarrow{KMnO_4} CH_3-C(OH)(CH_3)-CH_2-CH_3$ $(X)$
इसके बाद,$20 \% H_3PO_4$ की उपस्थिति में $358 \ K$ पर $2$-मिथाइलब्यूटेन-$2$-ऑल $(X)$ का निर्जलीकरण सेटज़ेफ के नियम का पालन करता है,जिसके अनुसार अधिक प्रतिस्थापित एल्कीन मुख्य उत्पाद होता है।
$CH_3-C(OH)(CH_3)-CH_2-CH_3 \xrightarrow[358 \ K]{20 \% H_3PO_4} CH_3-C(CH_3)=CH-CH_3$ $(Y)$ + $H_2O$
इस प्रकार,$X$ $2$-मिथाइलब्यूटेन-$2$-ऑल है और $Y$ $2$-मिथाइलब्यूट-$2$-ईन है।

(B) विभिन्न परिस्थितियों में मीथेन का नियंत्रित ऑक्सीकरण अलग-अलग उत्पाद देता है।
$1$. जब मीथेन को $523 \ K$ और $100 \ atm$ दाब पर $Cu$ के साथ गर्म किया जाता है, तो मेथनॉल प्राप्त होता है: $2CH_4 + O_2 \xrightarrow{Cu / 523 \ K / 100 \ atm} 2CH_3OH$.
$2$. जब मीथेन को $Mo_2O_3$ के साथ गर्म किया जाता है, तो मेथेनल प्राप्त होता है: $CH_4 + O_2 \xrightarrow{Mo_2O_3 / \Delta} HCHO + H_2O$.
अतः, $X = Cu$ और $Y = Mo_2O_3$ है।

(A) अभिक्रिया $C_2H_6 + \frac{3}{2}O_2 \xrightarrow[(CH_3COO)_2Mn]{\Delta} CH_3COOH$ से $X = CH_3COOH$ (एसिटिक एसिड) प्राप्त होता है।
अभिक्रिया $CH_3COOH + NaOH \rightarrow CH_3COONa + H_2O$ से $Y = CH_3COONa$ (सोडियम एसीटेट) प्राप्त होता है।
सोडियम एसीटेट $(CH_3COONa)$ के जलीय घोल का कोल्बे इलेक्ट्रोलिसिस इस प्रकार है:
$2CH_3COONa + 2H_2O \xrightarrow{\text{electrolysis}} CH_3-CH_3 + 2CO_2 + H_2 + 2NaOH$.
एनोड पर,इथेन $(C_2H_6)$ और कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ गैसें उत्पन्न होती हैं।
अतः,$P$ और $Q$ क्रमशः $C_2H_6$ और $CO_2$ हैं।

(C) दी गई अभिक्रिया एक डीकार्बोक्सिलेशन अभिक्रिया है,जिसे सोडा-लाइम डीकार्बोक्सिलेशन के रूप में भी जाना जाता है।
जब कार्बोक्सिलिक अम्ल के सोडियम लवण को सोडा लाइम $(NaOH + CaO)$ के साथ गर्म किया जाता है,तो यह $CO_2$ का एक अणु खोकर मूल कार्बोक्सिलिक अम्ल से एक कार्बन परमाणु कम वाला एल्केन बनाता है।
$CH_3-CH_2-CO_2^{\ominus} Na^{\oplus} + NaOH \xrightarrow{CaO, \Delta} CH_3-CH_3 + Na_2CO_3$
यहाँ,सोडियम प्रोपेनोएट ($3$ कार्बन) अभिक्रिया करके एथेन ($2$ कार्बन) बनाता है।
अतः,$Z$ एथेन है।

(B) चरण $1$: एसिटिक एसिड की धात्विक सोडियम के साथ अभिक्रिया:
$2CH_3COOH + 2Na \rightarrow 2CH_3COONa + H_2 \uparrow$
यहाँ,$X$ सोडियम एसीटेट $(CH_3COONa)$ है।
चरण $2$: सोडालाइम $(NaOH + CaO)$ के साथ सोडियम एसीटेट का डीकार्बोक्सिलेशन:
$CH_3COONa + NaOH \xrightarrow{CaO, \Delta} CH_4 + Na_2CO_3$
यहाँ,$Y$ मीथेन $(CH_4)$ है।