Water or hydride of oxygen Questions in Gujarati

(N/A) પાણી ઉભયગુણધર્મી સ્વભાવ ધરાવે છે,જેનો અર્થ છે કે તે એસિડ અને બેઇઝ બંને તરીકે વર્તી શકે છે.
$1$. એસિડ તરીકે ($NH_3$ જેવા બેઇઝ સાથે પ્રતિક્રિયા):
$H_2O(l) + NH_3(aq) \rightleftharpoons OH^-(aq) + NH_4^+(aq)$
$2$. બેઇઝ તરીકે ($H_2S$ જેવા એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા):
$H_2O(l) + H_2S(aq) \rightleftharpoons H_3O^+(aq) + HS^-(aq)$
આ પ્રતિક્રિયાઓ દર્શાવે છે કે પાણી એસિડ તરીકે વર્તવા માટે પ્રોટોન $(H^+)$ નું દાન કરી શકે છે અથવા બેઇઝ તરીકે વર્તવા માટે પ્રોટોન સ્વીકારી શકે છે.

(C) પાણીની અસ્થાયી કઠિનતા મેગ્નેશિયમ અને કેલ્શિયમ બાયકાર્બોનેટની હાજરીને કારણે હોય છે, જેને ક્લાર્કની પદ્ધતિ (ચૂનો ઉમેરીને) અથવા ઉકાળીને દૂર કરી શકાય છે.
પાણીની કાયમી કઠિનતા મેગ્નેશિયમ અને કેલ્શિયમના ક્લોરાઈડ અને સલ્ફેટની હાજરીને કારણે હોય છે.
કાયમી કઠિનતા દૂર કરવા માટે સોડિયમ કાર્બોનેટ $(Na_{2}CO_{3})$, કેલ્ગોન પદ્ધતિ અને આયન-વિનિમય પદ્ધતિનો ઉપયોગ થાય છે.
તેથી, ક્લાર્કની પદ્ધતિ કાયમી કઠિનતા દૂર કરવા માટે યોગ્ય નથી.

(D) જળવિભાજન એ એવી પ્રક્રિયા છે જેમાં પાણીના અણુઓ સંયોજનનું વિભાજન કરે છે,જેમાં સામેલ તત્વોના ઓક્સિડેશન આંકમાં કોઈ ફેરફાર થતો નથી.
પ્રક્રિયા $2F_{2(g)} + 2H_{2}O_{(l)} \rightarrow 4HF_{(aq)} + O_{2(g)}$ માં,ફ્લોરિન $(F_2)$ પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા તરીકે વર્તે છે.
તે પાણીમાં રહેલા ઓક્સિજનનું $-2$ માંથી $0$ ($O_2$ માં) ઓક્સિડેશન કરે છે અને પોતે $0$ માંથી $-1$ ($HF$ માં) રિડક્શન પામે છે.
આ એક રેડોક્ષ પ્રક્રિયા હોવાથી,તે જળવિભાજન પ્રકારની પ્રક્રિયા નથી,તેથી વિકલ્પ $D$ સાચો જવાબ છે.

(C) ભારે પાણી $(D_2O)$ નો ઉપયોગ ન્યુક્લિયર રિએક્ટરમાં ઝડપી ન્યુટ્રોનને ધીમા કરવા માટે મોડરેટર તરીકે થાય છે.
તે હાઇડ્રોજનના ઉત્પાદન દરમિયાન ખાતર ઉદ્યોગમાં આડપેદાશ તરીકે મેળવવામાં આવે છે.
તેનો ઉપયોગ $D$ ને ટ્રેસર તરીકે વાપરીને પ્રતિક્રિયા મિકેનિઝમના અભ્યાસમાં થાય છે.
સામાન્ય પાણી $(H_2O)$ નો ડાયઇલેક્ટ્રિક અચળાંક $78.39$ છે,જ્યારે ભારે પાણી $(D_2O)$ નો $298 \ K$ તાપમાને $78.06$ છે.
તેથી,ભારે પાણી પાણી કરતા વધારે ડાયઇલેક્ટ્રિક અચળાંક ધરાવે છે તે વિધાન $INCORRECT$ (ખોટું) છે.

(D) કામચલાઉ કઠિનતા માટે,ગરમ કરવા પર પ્રક્રિયા નીચે મુજબ થાય છે:
$Mg(HCO_3)_2 \xrightarrow{\Delta} Mg(OH)_2 \downarrow + 2CO_2 \uparrow$
આમ,વિધાન $A$ ખોટું છે કારણ કે $Mg(HCO_3)_2$ નું રૂપાંતર $Mg(OH)_2$ માં થાય છે,$MgCO_3$ માં નહીં.
દ્રાવ્યતા ગુણાકાર $(K_{sp})$ ના સંદર્ભમાં:
$K_{sp}(MgCO_3) = 3.5 \times 10^{-8}$
$K_{sp}(Mg(OH)_2) = 1.8 \times 10^{-11}$
$3.5 \times 10^{-8} > 1.8 \times 10^{-11}$ હોવાથી,$MgCO_3$ નો દ્રાવ્યતા ગુણાકાર $Mg(OH)_2$ કરતા વધારે છે.
તેથી,કારણ $R$ પણ ખોટું છે.
બંને વિધાનો ખોટા છે.

(A) વિધાન $A$ સાચું છે: ભારે પાણી $(D_2O)$ નો ઉપયોગ પ્રતિક્રિયા મિકેનિઝમનો અભ્યાસ કરવા માટે વિનિમય પ્રતિક્રિયાઓમાં થાય છે.
વિધાન $B$ સાચું છે: ભારે પાણી સામાન્ય પાણીના સંપૂર્ણ વિદ્યુત વિભાજન દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છે.
વિધાન $C$ સાચું છે: $D_2O$ નું ઉત્કલન બિંદુ $(374.4 \ K)$ એ $H_2O$ $(373 \ K)$ કરતા વધારે છે કારણ કે તેમાં હાઇડ્રોજન બંધ મજબૂત હોય છે.
વિધાન $D$ ખોટું છે: $D_2O$ ની સ્નિગ્ધતા $(1.107 \ \text{centipoise})$ એ $H_2O$ $(0.89 \ \text{centipoise})$ કરતા વધારે છે.
તેથી,વિધાનો $A, B$ અને $C$ સાચા છે.

(A) સાચો જવાબ $(A)$ છે.
પાણી ઊંચા તાપમાને કાર્બન અને હાઇડ્રોકાર્બન સાથે પ્રક્રિયા કરીને સિનગેસ $(CO + H_2)$ ઉત્પન્ન કરે છે.
$C + H_2O \xrightarrow{1270 \ K} CO + H_2$
$CH_4 + H_2O \xrightarrow{1270 \ K, \ Ni} CO + 3H_2$
$C_3H_8 + 3H_2O \xrightarrow{\Delta, \ Ni} 3CO + 7H_2$
$CO_2$ સાથેની પ્રક્રિયા:
$CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3$ (કાર્બોનિક એસિડ).
આ પ્રક્રિયામાં $CO$ બનતું નથી.

(A) કેલ્ગોન એ સોડિયમ હેક્સામેટાફોસ્ફેટ છે,જેનું સૂત્ર $(NaPO_{3})_{6}$ અથવા $Na_{6}P_{6}O_{18}$ છે.
$1$. પૃથ્વીના પોપડામાં વજન દ્વારા $2^{nd}$ સૌથી વધુ વિપુલ તત્વ સિલિકોન $(Si)$ છે,જે કેલ્ગોનમાં હાજર નથી. તેથી,વિધાન $A$ ખોટું છે.
$2$. કેલ્ગોન એક પોલિમરિક સંયોજન છે અને પાણીમાં દ્રાવ્ય છે. વિધાન $B$ સાચું છે.
$3$. તે સામાન્ય રીતે ગ્રેહામના ક્ષાર તરીકે ઓળખાય છે. વિધાન $C$ સાચું છે.
$4$. તે $Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ આયનોને દ્રાવ્ય સંકિર્ણ આયનો બનાવીને દૂર કરે છે,અવક્ષેપન દ્વારા નહીં. વિધાન $D$ સાચું છે.
તેથી,જે વિધાન સાચું $\text{નથી}$ તે $A$ છે.

(A) બધા દ્રાવ્ય ખનિજ ક્ષારોથી મુક્ત શુદ્ધ ડીમિનરલાઇઝ્ડ (ડી-આયોનાઇઝ્ડ) પાણી,પાણીને ક્રમશઃ કેટાયન એક્સચેન્જ રેઝિન ($H^{+}$ સ્વરૂપમાં) અને એનાયન એક્સચેન્જ રેઝિન ($OH^{-}$ સ્વરૂપમાં) માંથી પસાર કરીને મેળવવામાં આવે છે.

(A) પાણીમાં કામચલાઉ કઠિનતા મેગ્નેશિયમ અને કેલ્શિયમ હાઇડ્રોજન કાર્બોનેટની હાજરીને કારણે હોય છે.
જ્યારે પાણી ઉકાળવામાં આવે છે,ત્યારે મેગ્નેશિયમ હાઇડ્રોજન કાર્બોનેટ અદ્રાવ્ય મેગ્નેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડમાં રૂપાંતરિત થાય છે:
$Mg(HCO_3)_2 \xrightarrow{\text{Boil}} Mg(OH)_2 \downarrow + 2CO_2 \uparrow$
કેલ્શિયમ હાઇડ્રોજન કાર્બોનેટ અદ્રાવ્ય કેલ્શિયમ કાર્બોનેટમાં રૂપાંતરિત થાય છે:
$Ca(HCO_3)_2 \xrightarrow{\text{Boil}} CaCO_3 \downarrow + H_2O + CO_2 \uparrow$
આમ,તેમને $CaCO_3$ અને $Mg(OH)_2$ માં રૂપાંતરિત કરીને કામચલાઉ કઠિનતા દૂર કરવામાં આવે છે.

(B) $Clark's$ પદ્ધતિનો ઉપયોગ ચૂનાના $(Ca(OH)_2)$ યોગ્ય જથ્થાને ઉમેરીને પાણીની કામચલાઉ કઠિનતા દૂર કરવા માટે થાય છે.
આ પ્રક્રિયામાં થતી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
$Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3(s) + 2H_2O(l)$
$Mg(HCO_3)_2 + 2Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3(s) + Mg(OH)_2(s) + 2H_2O(l)$
પ્રતિક્રિયાઓ પરથી જોઈ શકાય છે કે,બનતા અદ્રાવ્ય ધાતુના ક્ષારો $CaCO_3$ અને $Mg(OH)_2$ છે.

(C) ક્લાર્કની પદ્ધતિનો ઉપયોગ પાણીની અસ્થાયી કઠિનતા દૂર કરવા માટે ચૂનાના પાણી,$Ca(OH)_{2}$ ઉમેરીને કરવામાં આવે છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
$Ca(HCO_{3})_{2} + Ca(OH)_{2} \rightarrow 2CaCO_{3} \downarrow + 2H_{2}O$
$Mg(HCO_{3})_{2} + 2Ca(OH)_{2} \rightarrow 2CaCO_{3} \downarrow + Mg(OH)_{2} \downarrow + 2H_{2}O$
આમ,મળતી નીપજો $CaCO_{3}$ અને $Mg(OH)_{2}$ છે.

(D) સોડિયમ હેક્સામેટાફોસ્ફેટ $(Na_{6}P_{6}O_{18})$,જે વ્યાવસાયિક રીતે $Calgon$ તરીકે ઓળખાય છે,તેનો ઉપયોગ પાણીની કાયમી કઠિનતા દૂર કરવા માટે થાય છે.
તે પાણીમાં રહેલા $Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ આયનોને દ્રાવ્ય સંકીર્ણમાં ફેરવીને કામ કરે છે,જેથી તેઓ અવક્ષેપ બનાવતા નથી.
પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$Na_{6}P_{6}O_{18} \longrightarrow 2Na^{+} + Na_{4}P_{6}O_{18}^{2-}$
$Ca^{2+} + Na_{4}P_{6}O_{18}^{2-} \longrightarrow 2Na^{+} + CaNa_{2}P_{6}O_{18}^{2-}$

(B) .
ઝીઓલાઇટનો ઉપયોગ પાણીને નરમ બનાવવા માટે 'Permutit' પ્રક્રિયામાં થાય છે.
તેને $Na_2Al_2Si_2O_8 \cdot xH_2O$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે.
જ્યારે $Ca^{2+}$ અથવા $Mg^{2+}$ આયનો ધરાવતું કઠિન પાણી તેમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે,ત્યારે ઝીઓલાઇટમાં રહેલા $Na^+$ આયનો આ કઠિનતા પેદા કરતા આયનો ($Ca^{2+}$ અથવા $Mg^{2+}$) સાથે બદલાય છે,જેનાથી પાણી નરમ બને છે.

(B) હાઇડ્રોજન બંધનનો સાચો ક્રમ $Ice > Liquid \ water > Impure \ water$ છે.
$Ice$ માં,દરેક પાણીનો અણુ ચાર અન્ય પાણીના અણુઓ સાથે હાઇડ્રોજન બંધથી જોડાયેલ હોય છે,જે મહત્તમ હાઇડ્રોજન બંધન તરફ દોરી જાય છે.
$Liquid \ water$ માં,બંધારણ ઓછું વ્યવસ્થિત હોય છે અને અણુઓ સતત ગતિમાં હોય છે,જેના પરિણામે બરફની તુલનામાં ઓછા હાઇડ્રોજન બંધ હોય છે.
$Impure \ water$ માં,દ્રાવ્ય કણોની હાજરી પાણીના અણુઓના હાઇડ્રોજન-બંધિત નેટવર્કને વિક્ષેપિત કરે છે,જે હાઇડ્રોજન બંધનની માત્રામાં વધુ ઘટાડો કરે છે.

(B) સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણો નીચે મુજબ છે:
$Na_2O + H_2O \rightarrow 2 NaOH$
અહીં,$X = NaOH$. $X$ ના એક અણુમાં ઓક્સિજન પરમાણુઓની સંખ્યા $1$ છે.
$Cl_2O_7 + H_2O \rightarrow 2 HClO_4$
અહીં,$Y = HClO_4$. $Y$ ના એક અણુમાં ઓક્સિજન પરમાણુઓની સંખ્યા $4$ છે.
$X$ અને $Y$ માં ઓક્સિજન પરમાણુઓની કુલ સંખ્યા $1 + 4 = 5$ છે.

(D) વિધાન-$I$ ખોટું છે કારણ કે પાણીને નરમ બનાવવા માટે સિન્થેટિક આયન-એક્સચેન્જ રેઝિન પદ્ધતિ એ પરમ્યુટિટ (ઝીઓલાઇટ) પદ્ધતિ કરતા વધુ કાર્યક્ષમ છે.
વિધાન-$II$ ખોટું છે કારણ કે સિન્થેટિક રેઝિન પદ્ધતિ તમામ કેટાયન્સ અને એનાયન્સને દૂર કરે છે,જેના પરિણામે વિખનીજીકૃત (demineralized) પાણી મળે છે,જ્યારે પરમ્યુટિટ પદ્ધતિમાં $Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ આયનોનું $Na^+$ આયનો સાથે વિનિમય થાય છે,જે સારવાર કરેલા પાણીમાં દ્રાવ્ય સોડિયમ ક્ષારોના નિર્માણ તરફ દોરી જાય છે.
તેથી,બંને વિધાનો ખોટા છે.

(B) પાણીની કામચલાઉ કઠિનતા મેગ્નેશિયમ અને કેલ્શિયમ બાયકાર્બોનેટની હાજરીને કારણે હોય છે.
$1$. $Ca(OH)_2$ (ક્લાર્કની પદ્ધતિ) નો ઉપયોગ દ્રાવ્ય બાયકાર્બોનેટને અદ્રાવ્ય કાર્બોનેટમાં રૂપાંતરિત કરીને કામચલાઉ કઠિનતા દૂર કરવા માટે થાય છે:
$Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \longrightarrow 2 CaCO_3 \downarrow + 2 H_2O$
$2$. $Na_2CO_3$ (વોશિંગ સોડા) નો ઉપયોગ કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ આયનોને કાર્બોનેટ તરીકે અવક્ષેપિત કરીને કામચલાઉ અને કાયમી બંને કઠિનતા દૂર કરવા માટે થાય છે:
$Ca(HCO_3)_2 + Na_2CO_3 \longrightarrow CaCO_3 \downarrow + 2 NaHCO_3$
તેથી,$(B)$ અને $(C)$ બંને કામચલાઉ કઠિનતા દૂર કરવા માટેના સાચા પ્રક્રિયકો છે.

(D) $BaCl_{2} \cdot 2H_{2}O$ માં આંતરાલીય પાણીના અણુઓ હોય છે.
આ ક્ષારમાં,પાણીના અણુઓ ધાતુ આયન સાથે સંકલિત હોતા નથી,પરંતુ સ્ફટિક લેટીસની રચનામાં,ખાસ કરીને આંતરાલીય સ્થાનોમાં ફસાયેલા હોય છે.
તેથી,$BaCl_{2} \cdot 2H_{2}O$ એ આંતરાલીય પાણી ધરાવતા ક્ષારનું સાચું ઉદાહરણ છે.

(B) બરફના સ્ફટિકમય બંધારણમાં,દરેક ઓક્સિજન પરમાણુ ચાર હાઇડ્રોજન પરમાણુઓથી ઘેરાયેલો હોય છે.
આમાંથી બે હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ ઓક્સિજન પરમાણુ સાથે સહસંયોજક બંધથી જોડાયેલા હોય છે,જ્યારે બાકીના બે હાઇડ્રોજન બંધ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે.
આ ગોઠવણી દરેક ઓક્સિજન પરમાણુની આસપાસ ચતુષ્ફલકીય ભૂમિતિ બનાવે છે.

(A) ભારે પાણી $(D_2O)$ નું ઉત્કલન બિંદુ $101.4^{\circ} C$ $(374.4 \ K)$ છે.
આ સામાન્ય પાણી $(H_2O)$ ના ઉત્કલન બિંદુ $100^{\circ} C$ $(373 \ K)$ કરતા વધારે છે,જેનું કારણ $D_2O$ માં રહેલા મજબૂત હાઇડ્રોજન બંધ છે.

(D) પાણીના આઇસોટોપનું આણ્વીય દળ હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ $(H=1, D=2, T=3)$ અને ઓક્સિજન આઇસોટોપ $(^{16}O=16, ^{17}O=17, ^{18}O=18)$ ના દળ પર આધાર રાખે છે.
દરેક વિકલ્પ માટે મોલર દળની ગણતરી:
$A$. $T_{2}{ }^{17}O = (3 \times 2) + 17 = 23 \ g/mol$
$B$. $T_{2}{ }^{16}O = (3 \times 2) + 16 = 22 \ g/mol$
$C$. $HD^{18}O = (1 + 2) + 18 = 21 \ g/mol$
$D$. $T_{2}{ }^{18}O = (3 \times 2) + 18 = 24 \ g/mol$
મૂલ્યોની સરખામણી કરતા,$T_{2}{ }^{18}O$ નું આણ્વીય દળ સૌથી વધુ છે,તેથી તે પાણીનું સૌથી ભારે આઇસોટોપ છે.

(C) કાયમી કઠિનતા પાણીમાં ક્લોરાઇડ અને સલ્ફેટના સ્વરૂપમાં મેગ્નેશિયમ અને કેલ્શિયમના દ્રાવ્ય ક્ષારોની હાજરીને કારણે થાય છે.
ક્લાર્કની પદ્ધતિમાં કેલ્શિયમ બાયકાર્બોનેટ $(Ca(HCO_3)_2)$ અને મેગ્નેશિયમ બાયકાર્બોનેટ $(Mg(HCO_3)_2)$ ને કારણે થતી અસ્થાયી કઠિનતાને દૂર કરવા માટે પાણીમાં ચૂના $(Ca(OH)_2)$ નો ચોક્કસ જથ્થો ઉમેરવામાં આવે છે.
તે કાયમી કઠિનતા સામે બિનઅસરકારક છે,જેના માટે વોશિંગ સોડા ટ્રીટમેન્ટ,કેલ્ગોન પદ્ધતિ અથવા આયન વિનિમય પદ્ધતિ જેવી પદ્ધતિઓની જરૂર પડે છે.

(A) પાણીની કઠિનતા મુખ્યત્વે કેલ્શિયમ $(Ca^{2+})$ અને મેગ્નેશિયમ $(Mg^{2+})$ ના હાઇડ્રોજન કાર્બોનેટ્સ,ક્લોરાઇડ્સ અને સલ્ફેટ્સના સ્વરૂપમાં ઓગળેલા આયનોની હાજરીને કારણે થાય છે. આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$Ca^{2+}$ પાણીમાં કઠિનતા પેદા કરવા માટે જવાબદાર છે.

(D) ક્લાર્કની પ્રક્રિયા એ પાણીની અસ્થાયી કઠિનતા દૂર કરવાની વ્યાવસાયિક પદ્ધતિ છે.
આ પ્રક્રિયામાં,કઠિન પાણીમાં ચૂના $(Ca(OH)_2)$ ની ગણતરી કરેલ માત્રા ઉમેરવામાં આવે છે.
ચૂનો કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમના દ્રાવ્ય બાયકાર્બોનેટ્સ સાથે પ્રતિક્રિયા આપીને અદ્રાવ્ય કાર્બોનેટ્સ બનાવે છે,જેને ફિલ્ટર કરીને દૂર કરવામાં આવે છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
$CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$
$Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2 CaCO_3 \downarrow + 2 H_2O$
$Mg(HCO_3)_2 + 2 Ca(OH)_2 \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow + 2 CaCO_3 \downarrow + 2 H_2O$

(A) વાયુ અવસ્થામાં, પાણીનો અણુ $(H_2O)$ વળેલો (bent) આકાર ધરાવે છે.
પ્રાયોગિક માહિતી મુજબ, $O-H$ બંધ લંબાઈ $95.7 \ pm$ છે અને બંધકોણ $104.5^{\circ}$ છે.

(A) $D_2O$ (ભારે પાણી) ના ભૌતિક ગુણધર્મો સામાન્ય રીતે $H_2O$ કરતા વધારે હોય છે,જેનું કારણ મજબૂત હાઇડ્રોજન બંધ અને વધુ આણ્વીય દળ છે.
ચોક્કસ રીતે કહીએ તો,$298 \ K$ તાપમાને $D_2O$ નો ડાયઇલેક્ટ્રિક અચળાંક $78.06$ છે,જ્યારે $298 \ K$ તાપમાને $H_2O$ માટે તે $78.39$ છે.
આમ,$D_2O$ નો ડાયઇલેક્ટ્રિક અચળાંક $H_2O$ કરતા ઓછો છે.

(D) ચૂનો $(Ca(OH)_2)$ સામાન્ય રીતે પાણીની કામચલાઉ કઠિનતા દૂર કરવા માટે વપરાય છે,જેને ક્લાર્કની પદ્ધતિ કહેવાય છે.
$Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3 \downarrow + 2H_2O$
કાયમી કઠિનતા મેગ્નેશિયમ અને કેલ્શિયમના ક્લોરાઇડ અને સલ્ફેટની હાજરીને કારણે હોય છે,જે ચૂનો ઉમેરવાથી દૂર કરી શકાતી નથી.

(D) ખોટું: બરફની રચનામાં,દરેક ઓક્સિજન પરમાણુ $4$ હાઇડ્રોજન પરમાણુઓથી ઘેરાયેલું હોય છે,પરંતુ માત્ર $2$ હાઇડ્રોજન બંધ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે,જ્યારે $2$ સહસંયોજક બંધ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે.
b) સાચું: અસ્થાયી કઠિનતા ખરેખર $Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ ના બાયકાર્બોનેટ્સને કારણે હોય છે,$NaHCO_3$ ને કારણે નહીં.
c) સાચું: પ્રતિક્રિયા $2MnO_4^- + 6H^+ + 5H_2O_2 \rightarrow 2Mn^{2+} + 8H_2O + 5O_2$ માં,$H_2O_2$ રિડક્શનકર્તા તરીકે કાર્ય કરે છે.
d) સાચું: $100$ વોલ્યુમ $H_2O_2$ આશરે $303.7 \ g \ L^{-1}$ ને અનુરૂપ છે,તેથી $3 \ g \ L^{-1}$ એ $100$ વોલ્યુમ $H_2O_2$ ની બરાબર નથી.
માત્ર વિધાન $(a)$ ખોટું છે.

(C) કેલ્ગોન એ સોડિયમ હેક્ઝામેટાફોસ્ફેટનું વ્યાપારી નામ છે,જેનું રાસાયણિક સૂત્ર $Na_6P_6O_{18}$ છે.
તેનો ઉપયોગ પાણીને નરમ બનાવવા માટે કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ આયનોને દૂર કરવા માટે થાય છે.

(D) પાણીની કામચલાઉ કઠિનતા મેગ્નેશિયમ અને કેલ્શિયમ બાયકાર્બોનેટ,$Mg(HCO_3)_2$ અને $Ca(HCO_3)_2$ ની હાજરીને કારણે હોય છે.
ક્લાર્કની પદ્ધતિમાં પાણીમાં ચૂનાનું પાણી,$Ca(OH)_2$ ઉમેરવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયા બાયકાર્બોનેટને અદ્રાવ્ય કાર્બોનેટ તરીકે અવક્ષેપિત કરે છે: $Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3(s) + 2H_2O(l)$ અને $Mg(HCO_3)_2 + 2Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3(s) + Mg(OH)_2(s) + 2H_2O(l)$.
તેથી,ક્લાર્કની પદ્ધતિનો ઉપયોગ ખાસ કરીને કામચલાઉ કઠિનતા દૂર કરવા માટે થાય છે.

(D) જળવિભાજન એ એવી પ્રક્રિયા છે જેમાં પાણી પ્રક્રિયક તરીકે વર્તીને સંયોજનમાં બંધ તોડે છે.
પ્રક્રિયા $2F_2 + 2H_2O \rightarrow 4HF + O_2$ માં,ફ્લોરિનનું $0$ થી $-1$ માં રિડક્શન અને ઓક્સિજનનું $-2$ થી $0$ માં ઓક્સિડેશન થાય છે.
આ એક રેડોક્ષ પ્રક્રિયા છે,સાદી જળવિભાજન પ્રક્રિયા નથી.
અન્ય વિકલ્પોમાં,પાણી ન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે વર્તે છે અને મધ્યસ્થ પરમાણુઓના ઓક્સિડેશન આંકમાં ફેરફાર કર્યા વિના બંધ તોડે છે.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષણમાં $(I)$: $6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{h\nu} C_6H_{12}O_6 + 6O_2$. અહીં,ઓક્સિજનનો ઓક્સિડેશન આંક $H_2O$ માં $-2$ થી બદલાઈને $O_2$ માં $0$ થાય છે,તેથી $H_2O$ નું ઓક્સિડેશન થાય છે.
$H_2O$ ની ફ્લોરિન સાથેની પ્રક્રિયામાં $(II)$: $2H_2O + 2F_2 \rightarrow 4HF + O_2$. અહીં,ઓક્સિજનનો ઓક્સિડેશન આંક $H_2O$ માં $-2$ થી બદલાઈને $O_2$ માં $0$ થાય છે,તેથી $H_2O$ નું ઓક્સિડેશન થાય છે.
$H_2O$ ની હાઇડ્રોજન સાથેની પ્રક્રિયામાં $(III)$: કોઈ પ્રક્રિયા થતી નથી.
$H_2O$ ની $P_4O_{10}$ સાથેની પ્રક્રિયામાં $(IV)$: $P_4O_{10} + 6H_2O \rightarrow 4H_3PO_4$. આ જળવિભાજન પ્રક્રિયા છે,રેડોક્સ પ્રક્રિયા નથી.
તેથી,$H_2O$ નું ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયા $I$ અને $II$ માં થાય છે.

(A) સાંદ્ર $H_2SO_4$ એક શક્તિશાળી નિર્જલીકરણ કરતા પદાર્થ છે.
જ્યારે તે ખાંડ $(C_{12}H_{22}O_{11})$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,ત્યારે તે પાણીના અણુઓને દૂર કરે છે,જેનાથી કાર્બનનો કાળો અવશેષ બાકી રહે છે.
આ પ્રક્રિયાને ખાંડનું કાર્બનીકરણ કહેવામાં આવે છે.
$C_{12}H_{22}O_{11} \xrightarrow{\text{conc. } H_2SO_4} 12C + 11H_2O$.

(D) પ્રકાશસંશ્લેષણમાં,$H_2O$ નું ઓક્સિજન-ઉત્સર્જન સંકુલમાં $O_2$ માં ઓક્સિડેશન થાય છે.
વિધાન $A$ સાચું છે.
$MgH_2$ એ ક્ષારીય (આયનીય) હાઇડ્રાઇડ છે,આંતરાલીય હાઇડ્રાઇડ નથી. આંતરાલીય હાઇડ્રાઇડ $d$-બ્લોક અને $f$-બ્લોક તત્વો દ્વારા રચાય છે. વિધાન $B$ ખોટું છે.
સોડિયમ હેક્ઝામેટાફોસ્ફેટ $(Na_6P_6O_{18})$,જેને કેલ્ગોન તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તેનો ઉપયોગ $Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ આયનોને દૂર કરીને પાણીની કાયમી કઠિનતા દૂર કરવા માટે થાય છે. વિધાન $C$ સાચું છે.
તેથી,વિધાન $A$ અને $C$ સાચા છે.

(A) સાચી જોડી નીચે મુજબ છે:
$A$. $Mg(HCO_3)_2 \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow + 2 CO_2 \uparrow$ એ $III$. ઉકાળવાની પ્રક્રિયા દ્વારા કામચલાઉ કઠિનતા દૂર કરવા દરમિયાન થતી પ્રતિક્રિયા છે.
$B$. $M^{2+} + Na_4P_6O_{18}^{2-} \rightarrow [Na_2MP_6O_{18}]^{2-} + 2 Na^{+}$ એ $IV$. કેલ્ગોન પદ્ધતિમાં સામેલ પ્રતિક્રિયા છે.
$C$. $Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2 CaCO_3 + 2 H_2O$ એ $I$. ક્લાર્કની પદ્ધતિમાં થતી પ્રતિક્રિયા છે.
$D$. $2 NaZ + Ca^{2+}_{(aq)} \rightarrow 2 Na^{+} + CaZ_2$ એ $II$. આયન વિનિમય પદ્ધતિમાં થતી પ્રતિક્રિયા છે.
તેથી,સાચો ક્રમ $A-III, B-IV, C-I, D-II$ છે.

(A) $H_2O$ માટે મહત્તમ ઘનતાનું તાપમાન આશરે $277 \ K$ $(4 \ ^\circ C)$ છે.
$D_2O$ માટે મહત્તમ ઘનતાનું તાપમાન આશરે $284 \ K$ $(11 \ ^\circ C)$ છે.
તેથી,$x = 284 \ K$ અને $y = 277 \ K$.
$(x-y) = 284 - 277 = 7 \ K$ થાય.

(D) કેલ્ગોન એ સોડિયમ હેક્ઝામેટાફોસ્ફેટનું વ્યાપારી નામ છે,જેનું રાસાયણિક સૂત્ર $Na_6P_6O_{18}$ છે.
તેનો ઉપયોગ પાણીને નરમ બનાવવા માટે કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ આયનોને દૂર કરવા માટે થાય છે.

(C) ઉકાળવાથી પાણીની માત્ર અસ્થાયી કઠિનતા દૂર થાય છે.
ઉકાળતી વખતે,દ્રાવ્ય $Mg(HCO_3)_2$ અદ્રાવ્ય મેગ્નેશિયમ હાઈડ્રોક્સાઈડમાં અને $Ca(HCO_3)_2$ અદ્રાવ્ય કેલ્શિયમ કાર્બોનેટમાં ફેરવાય છે.
પરમ્યુટિટ પ્રક્રિયામાં હાઈડ્રેટેડ સોડિયમ એલ્યુમિનિયમ સિલિકેટનો ઉપયોગ થાય છે. સરળતા માટે,સોડિયમ એલ્યુમિનિયમ સિલિકેટ $(NaAlSiO_4)$ ને $NaZ$ તરીકે લખી શકાય છે. જ્યારે તેને કઠિન પાણીમાં ઉમેરવામાં આવે છે,ત્યારે વિનિમય પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે:
$2 NaZ_{(s)} + M^{2+}_{(aq)} \rightarrow MZ_{2(s)} + 2 Na^{+}_{(aq)}$ (જ્યાં $M = Mg, Ca$).
પરમ્યુટિટ પ્રક્રિયામાં માત્ર કઠિનતા માટે જવાબદાર ધન આયનો દૂર થાય છે.
આયન-વિનિમય પ્રક્રિયામાં,પાણીની કાયમી કઠિનતા માટે જવાબદાર ધન આયનો અને ઋણ આયનો બંનેને કેશન અને એનાયન એક્સચેન્જ રેઝિનનો ઉપયોગ કરીને દૂર કરી શકાય છે. આ પ્રક્રિયા પછી વિખનીજીત (demineralized) પાણી મળે છે.
તેથી,પાણીની કઠિનતા દૂર કરવાની સૌથી અસરકારક પદ્ધતિ આયન-વિનિમય પ્રક્રિયા છે.

(D) ડીઆયોનાઇઝ્ડ પાણી મેળવવા માટે સખત પાણીને આયન એક્સચેન્જરના શ્રેણીબદ્ધ સ્તંભોમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે. પ્રથમ,તે કેટાયન એક્સચેન્જ રેઝિનમાંથી પસાર થાય છે (જે $Ca^{2+}$,$Mg^{2+}$ વગેરેને દૂર કરે છે) અને ત્યારબાદ એનાયન એક્સચેન્જ રેઝિનમાંથી પસાર થાય છે (જે $Cl^-$,$SO_4^{2-}$ વગેરેને દૂર કરે છે). આમ,કેટાયોનિક અને એનાયોનિક બંને એક્સચેન્જરનો એક પછી એક ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

(C) પાણીની કામચલાઉ કઠિનતા ક્લાર્કની પ્રક્રિયા દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે,જેમાં કઠિન પાણીમાં ફોડેલો ચૂનો,$Ca(OH)_2$ ઉમેરવામાં આવે છે.
સામેલ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
$Ca(HCO_3)_{2(aq)} + Ca(OH)_{2(aq)} \rightarrow 2CaCO_{3(s)} + 2H_2O_{(l)}$
$Mg(HCO_3)_{2(aq)} + 2Ca(OH)_{2(aq)} \rightarrow 2CaCO_{3(s)} + Mg(OH)_{2(s)} + 2H_2O_{(l)}$
નોંધ: મેગ્નેશિયમ બાયકાર્બોનેટના કિસ્સામાં,નીપજ મેગ્નેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ,$Mg(OH)_2$ છે,કારણ કે તેની દ્રાવ્યતા ગુણાકાર $MgCO_3$ કરતા ઓછી છે.
આમ,બનતા અદ્રાવ્ય અવક્ષેપ $Mg(OH)_2$ અને $CaCO_3$ છે.

(B) સાચી જોડ નીચે મુજબ છે:
$(A)$ વોશિંગ સોડા સાથેની સારવારમાં કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ આયનોને કાર્બોનેટ તરીકે અવક્ષેપિત કરવા માટે $Na_2CO_3$ નો ઉપયોગ થાય છે. તેથી,$A-II$.
$(B)$ કેલ્ગોન પદ્ધતિમાં સોડિયમ હેક્સામેટાફોસ્ફેટ,$Na_6P_6O_{18}$ નો ઉપયોગ થાય છે,જેને કેલ્ગોન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. તેથી,$B-IV$.
$(C)$ ક્લાર્કની પદ્ધતિમાં અસ્થાયી કઠિનતા દૂર કરવા માટે ચૂનાના પાણી,$Ca(OH)_2$ ના ગણતરી કરેલા જથ્થાનો ઉમેરો કરવામાં આવે છે. તેથી,$C-I$.
$(D)$ ઝિઓલાઇટ/પરમ્યુટિટ પ્રક્રિયામાં આયન વિનિમય માટે હાઇડ્રેટેડ સોડિયમ એલ્યુમિનિયમ સિલિકેટ,$NaAlSiO_4$ નો ઉપયોગ થાય છે. તેથી,$D-III$.
તેથી,સાચો ક્રમ $A-II, B-IV, C-I, D-III$ છે.

(B) જે પાણી સાબુ સાથે ફીણ ઉત્પન્ન કરતું નથી તેને કઠિન પાણી કહેવામાં આવે છે.
કઠિનતા મુખ્યત્વે $Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ આયનોના બાયકાર્બોનેટ,ક્લોરાઇડ અને સલ્ફેટની હાજરીને કારણે હોય છે.
સાબુ સાથેની પ્રક્રિયા:
$M^{2+} + 2C_{17}H_{35}COONa \longrightarrow (C_{17}H_{35}COO)_2M + 2Na^+$
(જ્યાં $M = Ca^{2+}, Mg^{2+}$).
આ આયનો સાબુ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ફેટી એસિડના કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ ક્ષારના અદ્રાવ્ય અવક્ષેપ બનાવે છે,તેથી ફીણ ઉત્પન્ન થતું નથી.

(B) વાતાવરણીય દબાણે,બરફ ષટ્કોણીય સ્વરૂપમાં સ્ફટિકીકરણ પામે છે.
જોકે,ખૂબ જ ઓછા તાપમાને ($200 \ K$ થી નીચે),પાણી ઘન સ્વરૂપમાં ઘનીભૂત થાય છે.

(A) કેલ્ગોન એ સોડિયમ હેક્ઝામેટાફોસ્ફેટ,$\left(NaPO_3\right)_6$ નું વ્યાપારી નામ છે.
તે પાણીમાં આયનીકરણ પામીને સંકીર્ણ ઋણાયન આપે છે:
$Na_2\left(Na_4P_6O_{18}\right) \longrightarrow 2Na^{+} + \left[Na_4P_6O_{18}\right]^{2-}$
જ્યારે તેને કઠિન પાણીમાં ઉમેરવામાં આવે છે,ત્યારે $Ca^{2+}$ આયનો સંકીર્ણ ઋણાયનમાંથી $Na^{+}$ આયનોને વિસ્થાપિત કરીને દ્રાવ્ય સંકીર્ણ બનાવે છે:
$Ca^{2+} + \left[Na_4P_6O_{18}\right]^{2-} \longrightarrow \left[CaNa_2P_6O_{18}\right]^{2-} + 2Na^{+}$

(A) ક્લાર્કની પદ્ધતિનો ઉપયોગ પાણીની કામચલાઉ કઠિનતા દૂર કરવા માટે થાય છે.
આ પદ્ધતિમાં,કઠિન પાણીમાં ચૂનાનું $(Ca(OH)_2)$ ગણતરીપૂર્વકનું પ્રમાણ ઉમેરવામાં આવે છે,જે દ્રાવ્ય બાયકાર્બોનેટ્સને કાર્બોનેટ્સ તરીકે અવક્ષેપિત કરે છે.
કાયમી કઠિનતા કેલ્ગોનની પદ્ધતિ,આયન-વિનિમય પદ્ધતિ અને સિન્થેટિક રેઝિન પદ્ધતિ જેવી પદ્ધતિઓ દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે.

(D) ક્લાર્કની પ્રક્રિયામાં,પાણીની કામચલાઉ કઠિનતા ગણતરી કરેલ જથ્થામાં લાઈમ $(Ca(OH)_2)$ ઉમેરીને દૂર કરવામાં આવે છે. તે કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમના દ્રાવ્ય બાયકાર્બોનેટ્સ સાથે પ્રતિક્રિયા આપીને અદ્રાવ્ય કાર્બોનેટ્સ અને હાઇડ્રોક્સાઇડ્સ બનાવે છે જેને ફિલ્ટર કરીને દૂર કરી શકાય છે.
$Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3 \downarrow + 2H_2O$
$Mg(HCO_3)_2 + 2Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3 \downarrow + Mg(OH)_2 \downarrow + 2H_2O$

(A) $NaCl$ જેવા આયનીય સંયોજનની દ્રાવ્યતા દ્રાવકના ડાયઇલેક્ટ્રિક અચળાંક પર આધાર રાખે છે.
વધારે ડાયઇલેક્ટ્રિક અચળાંક આયનોના વધુ સારા સોલ્વેશન તરફ દોરી જાય છે,જે દ્રાવ્યતા વધારે છે.
સામાન્ય પાણી $(H_2O)$ નો ડાયઇલેક્ટ્રિક અચળાંક આશરે $81$ છે,જ્યારે ભારે પાણી $(D_2O)$ નો આશરે $80$ છે.
સામાન્ય પાણીનો ડાયઇલેક્ટ્રિક અચળાંક વધારે હોવાથી,$NaCl$ સામાન્ય પાણીમાં વધુ દ્રાવ્ય છે અને ભારે પાણીમાં ઓછું દ્રાવ્ય છે.
તેથી,$(A)$ અને $(R)$ બંને સાચા છે અને $(R)$ એ $(A)$ ની સાચી સમજૂતી છે.