Water or hydride of oxygen Questions in Hindi

(D) $NaCl$ जैसे आयनिक यौगिकों की घुलनशीलता आयनों की विलायकन ऊर्जा (solvation energy) पर निर्भर करती है।
$D_2O$ में,ड्यूटेरियम के अधिक द्रव्यमान के कारण $O-D$ बंध $H_2O$ के $O-H$ बंध की तुलना में अधिक मजबूत होता है।
इसके परिणामस्वरूप $H_2O$ की तुलना में $D_2O$ के लिए परावैद्युत स्थिरांक (dielectric constant) कम होता है और विलायकन विशेषताएँ भिन्न होती हैं।
परिणामस्वरूप,$D_2O$ में $NaCl$ की घुलनशीलता $H_2O$ की तुलना में कम होती है।
इसलिए,यह कथन कि $D_2O$ में $NaCl$ की घुलनशीलता $H_2O$ से अधिक है,गलत है।

(B) भारी जल,जिसे $D_2O$ के रूप में दर्शाया जाता है,का हिमांक सामान्य जल $(H_2O)$ से अधिक होता है।
भारी जल का हिमांक $3.8$ $^oC$ होता है।

(B) भारी जल,जिसे $D_2O$ के रूप में दर्शाया जाता है,पानी का एक समस्थानिक है जिसमें हाइड्रोजन को ड्यूटेरियम द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। इसका हिमांक सामान्य जल $(H_2O)$ से अधिक होता है। भारी जल का हिमांक $3.8 \ ^oC$ होता है।

(A) . भारी जल $(D_2O)$ का उपयोग परमाणु रिएक्टर में मंदक के रूप में किया जाता है।
यह न्यूट्रॉन की गति को धीमा करता है।
यह शीतलक (coolant) के रूप में भी कार्य करता है।

(D) सही उत्तर $(D)$ है।
परमाणु रिएक्टर में तीव्र गति वाले न्यूट्रॉन की गति को धीमा करने के लिए भारी जल $(D_2O)$ का उपयोग मंदक के रूप में किया जाता है।

(D) भारी जल को रासायनिक रूप से ड्यूटेरियम ऑक्साइड के रूप में जाना जाता है,जिसे $D_2O$ सूत्र द्वारा दर्शाया जाता है।
इसमें सामान्य प्रोटियम समस्थानिक ($H$ या $^1H$) के स्थान पर हाइड्रोजन का ड्यूटेरियम समस्थानिक ($D$ या $^2H$) होता है।

(B) $D_2O$ (भारी जल) का उपयोग परमाणु रिएक्टरों में मंदक (moderator) के रूप में तेज गति वाले न्यूट्रॉन को धीमा करने के लिए किया जाता है।

(D) भारी जल $(D_2O)$ का उपयोग परमाणु रिएक्टरों में मंदक के रूप में किया जाता है ताकि तेज न्यूट्रॉन की गति को धीमा किया जा सके। कुछ रिएक्टर डिजाइनों में,जैसे कि $CANDU$ रिएक्टर,यह ईंधन से गर्मी को स्टीम जनरेटर तक स्थानांतरित करने के लिए शीतलक के रूप में भी कार्य करता है। इसलिए,यह मंदक और शीतलक दोनों के रूप में कार्य करता है।

(A) जल का प्रकाश-अपघटन प्रकाश ऊर्जा द्वारा जल के अणुओं के टूटने की प्रक्रिया है।
अभिक्रिया इस प्रकार है: $H_2O \xrightarrow{h\nu} H^{+} + OH^{-}$.
अतः,सही विकल्प $A$ है।

(B) एक गलित आयनिक हाइड्राइड (जैसे,$NaH$) में,हाइड्राइड आयन $(H^-)$ ऋणायन होता है।
विद्युत अपघटन के दौरान,ऋणायन एनोड की ओर गमन करते हैं।
एनोड पर,ऑक्सीकरण अभिक्रिया होती है: $2H^- \rightarrow H_2(g) + 2e^-$।
इसलिए,एनोड पर हाइड्रोजन गैस मुक्त होती है।

(A) पृष्ठ तनाव मुख्य रूप से अंतर-आणविक बलों,विशेष रूप से हाइड्रोजन बंधन की मजबूती द्वारा निर्धारित होता है।
जल $(H_2O)$ के अणु अपनी उच्च ध्रुवीयता और हाइड्रोजन बंधन बनाने की क्षमता के कारण मजबूत अंतर-आणविक आकर्षण प्रदर्शित करते हैं।
हाइड्रोजन बंधों के इस व्यापक नेटवर्क के कारण,बेंजीन $(C_6H_6)$,मेथनॉल $(CH_3OH)$ या इथेनॉल $(C_2H_5OH)$ जैसे कार्बनिक विलायकों की तुलना में जल में ससंजक बल अधिक होता है।
इसलिए,दिए गए विकल्पों में जल का पृष्ठ तनाव अधिकतम है।

(D) सफेद ठोस घुल कर नीला विलयन बनाता है।
निर्जलीय $CuSO_4$ एक सफेद पाउडर है। जब इसे तनु $H_2SO_4$ में मिलाया जाता है,तो यह विलयन से पानी को अवशोषित करके जलयोजित कॉपर$(II)$ सल्फेट बनाता है,जो $CuSO_4 \cdot 5H_2O$ (नीला थोथा) है।
अभिक्रिया: $CuSO_4(s) + 5H_2O(l) \to CuSO_4 \cdot 5H_2O(aq)$.
यह जलयोजित लवण जलीय माध्यम में घुल कर विशिष्ट नीले रंग का विलयन प्रदान करता है।

(C) प्लम्बो सॉल्वेंसी लेड का वह गुण है जिसके कारण यह उस पानी में घुल जाता है जिसमें घुली हुई ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड होती है।
सामान्य पानी (मृदु जल) में अक्सर ये गैसें घुली होती हैं,जो लेड के साथ प्रतिक्रिया करके लेड हाइड्रॉक्साइड या लेड कार्बोनेट बनाती हैं,जिससे लेड घुल जाता है।
यही कारण है कि पीने के पानी की आपूर्ति के लिए लेड के पाइप उपयुक्त नहीं होते हैं।

(A) किसी द्रव में पानी की उपस्थिति का पता लगाने के लिए निर्जल कॉपर$(II)$ सल्फेट $(CuSO_4)$ का उपयोग करना सबसे अच्छा परीक्षण है।
जब सफेद निर्जल $CuSO_4$ में पानी मिलाया जाता है,तो यह अभिक्रिया करके जलयोजित कॉपर$(II)$ सल्फेट $(CuSO_4 \cdot 5H_2O)$ बनाता है,जो नीले रंग का होता है।
रंग का सफेद से नीला होना पानी की उपस्थिति की पुष्टि करता है।

(A) $MgSO_4$ का मोलर द्रव्यमान $120 \, g/mol$ है।
चूंकि $120 \, g \, MgSO_4$,$100 \, g \, CaCO_3$ के बराबर है,
अतः $30 \, ppm \, MgSO_4$,$\frac{100}{120} \times 30 = 25 \, ppm \, CaCO_3$ के बराबर है।
$MgCl_2$ का मोलर द्रव्यमान $95 \, g/mol$ है।
चूंकि $95 \, g \, MgCl_2$,$100 \, g \, CaCO_3$ के बराबर है,
अतः $19 \, ppm \, MgCl_2$,$\frac{100}{95} \times 19 = 20 \, ppm \, CaCO_3$ के बराबर है।
जल की कुल कठोरता = $25 + 20 = 45 \, ppm \, CaCO_3$ के तुल्य।

(A) $Calgon$ सोडियम हेक्सामेटाफॉस्फेट का व्यावसायिक नाम है,जिसका रासायनिक सूत्र $Na_2[Na_4(PO_3)_6]$ है।
इसका उपयोग कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों को अलग करके कठोर जल को मृदु बनाने के लिए किया जाता है।

(B) जल की कठोरता को $CaCO_3$ के समतुल्य पार्ट्स प्रति मिलियन $(ppm)$ के रूप में व्यक्त किया जाता है।
यह इसलिए किया जाता है क्योंकि $CaCO_3$ का आणविक भार $100 \ g/mol$ है,जो गणना को सुविधाजनक बनाता है।
यह जल में उपस्थित कैल्शियम और मैग्नीशियम लवणों की कुल सांद्रता को दर्शाता है,जैसे कि वे सभी $CaCO_3$ हों।

(C) पानी को मृदु बनाने की क्लार्क विधि में,अस्थायी कठोरता को दूर करने के लिए चूने यानी $Ca(OH)_2$ की एक निश्चित मात्रा का उपयोग किया जाता है।

(B) अस्थायी कठोरता को $CaO$ मिलाकर दूर किया जा सकता है।
$CaO + H_2O \to Ca(OH)_2$
$M(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \to MCO_3 \downarrow + CaCO_3 \downarrow + 2H_2O$ (जहाँ $M = Ca, Mg$)
स्थायी कठोरता को $Na_2CO_3$ मिलाकर दूर किया जा सकता है।
$MSO_4 + Na_2CO_3 \to MCO_3 \downarrow + Na_2SO_4$ (जहाँ $M = Ca, Mg$)
अतः,$CaO$ अस्थायी कठोरता को और $Na_2CO_3$ स्थायी कठोरता को दूर करता है।

(C) जल के अणु $H$-बंधन के कारण संबद्ध अणुओं के रूप में मौजूद होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप उच्च क्वथनांक होता है।

(B) कथन $(A)$ सही है: भारी जल $(D_2O)$ का उपयोग परमाणु रिएक्टरों में तीव्र गति वाले न्यूट्रॉन को धीमा करने के लिए मंदक के रूप में किया जाता है।
कथन $(B)$ सही है: $H_2O$ की तुलना में $D_2O$ में मजबूत हाइड्रोजन बंधन (ड्यूटेरियम बंधन) के कारण,इसकी संयोजन शक्ति अधिक होती है।
कथन $(C)$ गलत है: मजबूत अंतर-आणविक बलों और उच्च श्यानता के कारण भारी जल साधारण जल की तुलना में एक कमजोर विलायक है।
अतः,कथन $(A)$ और $(B)$ सही हैं।

(D) निर्जल कॉपर सल्फेट $(CuSO_4)$ सफेद रंग का होता है।
जब यह पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है,तो यह जलयोजित कॉपर सल्फेट $(CuSO_4 \cdot 5H_2O)$ बनाता है,जो नीले रंग का होता है।
$CuSO_4 \text{ (सफेद)} + 5H_2O \rightarrow CuSO_4 \cdot 5H_2O \text{ (नीला)}$
इसलिए,सफेद से नीले रंग में परिवर्तन द्रव में पानी की उपस्थिति का पता लगाने के लिए एक विश्वसनीय वैज्ञानिक परीक्षण है।

(A) बर्फ के एक्स-रे अध्ययन से पता चलता है कि प्रत्येक ऑक्सीजन परमाणु हाइड्रोजन बंधों द्वारा $276 \ pm$ की दूरी पर अन्य चार ऑक्सीजन परमाणुओं से चतुष्फलकीय रूप से घिरा होता है।
बर्फ के क्रिस्टल जालक में, प्रत्येक ऑक्सीजन परमाणु दो हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ सहसंयोजक बंध द्वारा और पड़ोसी जल अणुओं के अन्य दो हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ हाइड्रोजन बंध द्वारा जुड़ा होता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रत्येक ऑक्सीजन के चारों ओर चार हाइड्रोजन परमाणुओं की चतुष्फलकीय व्यवस्था होती है।

(A) दी गई अभिक्रिया मैग्नीशियम क्लोराइड का जल-अपघटन है।
$MgCl_2 + 2H_2O \to Mg(OH)_2 + 2HCl$.
हालाँकि,गर्मी की उपस्थिति में,$Mg(OH)_2$ विघटित होकर $MgO$ और $H_2O$ बनाता है।
अतः,अभिक्रिया $MgCl_2 + 2H_2O \to MgO + 2HCl + H_2O$ है।
इसलिए,$X$ का मान $MgO$ है।

(C) निर्जल $CaCl_2$ का उपयोग प्रयोगशाला में प्राकृतिक गैस से नमी हटाने के लिए सुखाने वाले एजेंट (drying agent) के रूप में किया जाता है।

(C) भारी जल $(D_2O)$ का क्वथनांक $101.4 ^o C$ होता है।
यह साधारण जल ($H_2O$,$100 ^o C$) से अधिक होता है,क्योंकि $H_2O$ की तुलना में $D_2O$ में अंतर-आणविक बल (हाइड्रोजन बंधन) अधिक मजबूत होते हैं।

(B) जैसे-जैसे परमाणु का आकार बढ़ता है,वैन डेर वाल्स आकर्षण बल बढ़ते हैं,जिससे क्वथनांक बढ़ता है। $H_2O$ में मजबूत अंतर-आणविक $H$-बॉन्डिंग होती है,जो इसे असामान्य रूप से उच्च क्वथनांक प्रदान करती है। शेष हाइड्राइड $(H_2S, H_2Se, H_2Te)$ में,$H_2S$ का आणविक आकार सबसे छोटा होता है और वैन डेर वाल्स बल सबसे कमजोर होते हैं। इसलिए,$H_2S$ का क्वथनांक सबसे कम होगा।

(D) जब $ZnCl_2 \cdot 2H_2O$ को तेजी से गर्म किया जाता है,तो क्रिस्टलीकरण के पानी की उपस्थिति के कारण इसका जल-अपघटन (hydrolysis) हो जाता है।
अभिक्रिया इस प्रकार है:
$ZnCl_2 \cdot 2H_2O \xrightarrow{\Delta} Zn(OH)Cl + HCl + H_2O$
$Zn(OH)Cl$ को और अधिक गर्म करने पर जिंक ऑक्साइड $(ZnO)$ बनता है:
$2Zn(OH)Cl \xrightarrow{\Delta} ZnO + ZnCl_2 + H_2O$
अतः,तेजी से गर्म करने पर अंतिम उत्पाद $ZnO$ प्राप्त होता है।

(B) जल $(H_2O)$ को सार्वत्रिक विलायक के रूप में जाना जाता है क्योंकि अपनी ध्रुवीय प्रकृति और हाइड्रोजन बंध बनाने की क्षमता के कारण इसमें विभिन्न प्रकार के पदार्थों को घोलने की क्षमता होती है। अतः,सही विकल्प $B$ है।

(C) पानी से फ्लोराइड आयनों $(F^-)$ को हटाने के लिए चूना $(Ca(OH)_2)$ या कैल्शियम क्लोराइड $(CaCl_2)$ मिलाना एक सामान्य विधि है।
इस प्रक्रिया में फ्लोराइड का कैल्शियम फ्लोराइड $(CaF_2)$ के रूप में अवक्षेपण होता है,जो पानी में अघुलनशील है।
रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है: $Ca^{2+} + 2F^- \rightarrow CaF_2(s)$.

(A) बर्फ में,जल का प्रत्येक अणु $4$ हाइड्रोजन बंध बनाता है।
प्रत्येक ऑक्सीजन परमाणु $4$ हाइड्रोजन परमाणुओं से घिरा होता है,जिसमें $2$ सहसंयोजक बंध द्वारा जुड़े होते हैं और $2$ हाइड्रोजन बंध द्वारा जुड़े होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप चतुष्फलकीय व्यवस्था प्राप्त होती है।

(A) $H_2O$ के अधिकतम घनत्व का तापमान $277.15 \, K$ $(4^{\circ}C)$ है।
$D_2O$ के अधिकतम घनत्व का तापमान $284.75 \, K$ $(11.6^{\circ}C)$ है।
अतः,सही विकल्प $A$ है।

(C) खारा पानी वह पानी है जिसमें मीठे पानी की तुलना में अधिक लवणता होती है,लेकिन समुद्री पानी जितनी नहीं। इसमें मुख्य रूप से घुले हुए लवण के रूप में $NaCl$ (सोडियम क्लोराइड) होता है।

(B) एक आयनिक यौगिक की विलेयता विलायक के परावैद्युत स्थिरांक (dielectric constant) पर निर्भर करती है।
$H_2O$ का परावैद्युत स्थिरांक $D_2O$ की तुलना में अधिक होता है।
चूंकि उच्च परावैद्युत स्थिरांक आयनिक यौगिकों के बेहतर वियोजन में सहायता करता है,इसलिए आयनिक यौगिक की विलेयता साधारण जल $(H_2O)$ में अधिक और भारी जल $(D_2O)$ में कम होती है।

(A) $Calgon$ प्रक्रिया (सोडियम हेक्सा मेटाफॉस्फेट,$Na_6P_6O_{18}$ का उपयोग करके) जल की स्थायी कठोरता को दूर करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक प्रसिद्ध विधि है,जो कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों को अलग करती है।
अतः,सही विकल्प $(A)$ है।

(D) थके हुए परम्यूटाइट (जलयोजित सोडियम एल्युमिनियम सिलिकेट,$Na_2Al_2Si_2O_8 \cdot xH_2O$) में कैल्शियम और मैग्नीशियम आयन होते हैं जिन्होंने जल मृदुकरण प्रक्रिया के दौरान सोडियम आयनों का स्थान ले लिया होता है।
थके हुए परम्यूटाइट को पुनर्जीवित करने के लिए,इसमें से $10\% \,NaCl$ (ब्राइन) का सांद्र विलयन प्रवाहित किया जाता है।
$NaCl$ विलयन में $Na^+$ आयनों की उच्च सांद्रता परम्यूटाइट से $Ca^{2+}$ और $Mg^{2+}$ आयनों को विस्थापित कर देती है,जिससे यह अपने मूल सोडियम रूप में वापस आ जाता है।

(A) भारी जल $(D_2O)$ का उपयोग परमाणु रिएक्टरों में तेज गति वाले न्यूट्रॉन की गति को धीमा करने के लिए मंदक के रूप में किया जाता है।
भारी जल का क्वथनांक $(374.42 \ K)$ साधारण जल $(373 \ K)$ की तुलना में अधिक होता है,जो यह दर्शाता है कि मजबूत अंतर-आणविक बलों के कारण यह अधिक एसोसिएटेड है।
साधारण जल का परावैद्युत स्थिरांक (dielectric constant) भारी जल की तुलना में अधिक होता है,जिससे साधारण जल भारी जल की तुलना में एक बेहतर विलायक बन जाता है।
अतः,कथन $(i)$ और $(ii)$ सही हैं।

(A) अंतःआण्विक (intramolecular) हाइड्रोजन बंधन के बारे में दिया गया कथन $FALSE$ है। संघनित अवस्था (द्रव या ठोस) में,जल के अणु $intermolecular$ (अंतर-आण्विक) हाइड्रोजन बंधन प्रदर्शित करते हैं,न कि $intramolecular$ (अंतःआण्विक) हाइड्रोजन बंधन।

(B) $(i)$ $D_2O$ ($10$ इलेक्ट्रॉन) और $H_2O$ ($10$ इलेक्ट्रॉन)। अतः,$D_2O = H_2O$ $CORRECT$ है।
$(ii)$ $O-D$ बंध $O-H$ बंध की तुलना में मजबूत होने के कारण $D_2O$ की संभवन एन्थैल्पी $|\Delta H_f|$ $H_2O$ से अधिक होती है। अतः,$D_2O > H_2O$ $CORRECT$ है।
$(iii)$ $D_2O$ में मजबूत अंतर-आणविक हाइड्रोजन बंधन के कारण इसकी वाष्पीकरण एन्थैल्पी $|\Delta H_{vaporization}|$ $H_2O$ से अधिक होती है। अतः,$D_2O > H_2O$ $CORRECT$ है।
$(iv)$ $D_2O$ का घनत्व $(1.107 \ g/mL)$ $H_2O$ $(1.000 \ g/mL)$ से अधिक होता है। अतः,$D_2O > H_2O$ $CORRECT$ है।
$(v)$ $D_2O$ का आणविक द्रव्यमान $(20 \ u)$ $H_2O$ $(18 \ u)$ से अधिक होता है। अतः,$D_2O > H_2O$ $CORRECT$ है।
सभी $5$ कथन $CORRECT$ हैं।

(D) $1$. फास्फोरस $(P)$ की श्रृंखलन प्रवृत्ति नाइट्रोजन $(N)$ से अधिक होती है क्योंकि $P-P$ एकल बंध $N-N$ एकल बंध की तुलना में अधिक मजबूत होते हैं।
$2$. $PCl_3$ का निर्माण सफेद फास्फोरस $(P_4)$ और थायोनिल क्लोराइड $(SOCl_2)$ की अभिक्रिया से होता है।
$3$. ब्रोंस्टेड-लोरी सिद्धांत के अनुसार,जल प्रोटॉन दाता और ग्राही दोनों के रूप में कार्य कर सकता है,इसलिए यह उभयधर्मी है।
$4$. जल की स्थायी कठोरता कैल्शियम और मैग्नीशियम के क्लोराइड और सल्फेट के कारण होती है। उबालने से केवल अस्थायी कठोरता दूर होती है,इसलिए यह कथन गलत है।

(D) क्लार्क की प्रक्रिया पानी से अस्थायी कठोरता को दूर करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक विधि है,जिसमें चूने की एक निश्चित मात्रा,$Ca(OH)_2$ मिलाई जाती है।
इसमें शामिल रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है:
$Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3 \downarrow + 2H_2O$
अतः,उपयोग किया जाने वाला रसायन कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड,$Ca(OH)_2$ है।

(D) जल की अस्थायी कठोरता कैल्शियम और मैग्नीशियम के घुलनशील बाइकार्बोनेट,अर्थात् $Ca(HCO_3)_2$ और $Mg(HCO_3)_2$ की उपस्थिति के कारण होती है।
इन्हें उबालकर दूर किया जा सकता है,जो उन्हें अघुलनशील कार्बोनेट में परिवर्तित कर देता है:
$Ca(HCO_3)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O + CO_2$
$Mg(HCO_3)_2 \rightarrow MgCO_3 \downarrow + H_2O + CO_2$

(D) पानी की स्थायी कठोरता पानी में क्लोराइड और सल्फेट के रूप में मैग्नीशियम और कैल्शियम के घुलनशील लवणों की उपस्थिति के कारण होती है।
$Na_6P_6O_{18}$ (कैलगॉन) का उपयोग $Ca^{2+}$ और $Mg^{2+}$ आयनों को अलग करके स्थायी कठोरता को दूर करने के लिए किया जाता है।
$Na_2CO_3$ (धोने का सोडा) कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों को कार्बोनेट के रूप में अवक्षेपित करके स्थायी कठोरता को दूर करता है।
जिओलाइट $(NaAlSiO_4)$ का उपयोग आयन-विनिमय विधि में स्थायी कठोरता को दूर करने के लिए किया जाता है।
$Ca(OH)_2$ (बुझा हुआ चूना) का उपयोग पानी की अस्थायी कठोरता को दूर करने के लिए (क्लार्क विधि) किया जाता है,न कि स्थायी कठोरता के लिए।

(B) अस्थायी कठोरता घुले हुए कैल्शियम या मैग्नीशियम हाइड्रोजनकार्बोनेट के कारण होती है।
क्लार्क की विधि अस्थायी कठोरता को दूर करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक रासायनिक प्रक्रिया है,जिसमें बुझे हुए चूने $(Ca(OH)_{2})$ की एक निश्चित मात्रा मिलाई जाती है।
इस प्रक्रिया में,चूना बाइकार्बोनेट के साथ प्रतिक्रिया करके अघुलनशील अवक्षेप बनाता है जिसे छानकर अलग किया जा सकता है।
रासायनिक अभिक्रियाएँ इस प्रकार हैं:
$Ca(HCO_{3})_{2} + Ca(OH)_{2} \rightarrow 2CaCO_{3}(\downarrow) + 2H_{2}O$
$Mg(HCO_{3})_{2} + 2Ca(OH)_{2} \rightarrow 2CaCO_{3}(\downarrow) + Mg(OH)_{2}(\downarrow) + 2H_{2}O$
अतः,$Ca(OH)_{2}$ का उपयोग किया जाता है।

(C) वि-खनिजीकृत जल प्राप्त करने के लिए,सभी घुले हुए खनिज लवणों को हटाना आवश्यक है।
यह आयन-विनिमय रेजिन प्रणाली के माध्यम से प्राप्त किया जाता है।
सबसे पहले,जल को $H^{+}$ रूप वाले धनायन विनिमय रेजिन से गुजारा जाता है,जो सभी धातु धनायनों को $H^{+}$ आयनों द्वारा प्रतिस्थापित कर देता है।
दूसरे,जल को $OH^{-}$ रूप वाले ऋणायन विनिमय रेजिन से गुजारा जाता है,जो सभी ऋणायनों को $OH^{-}$ आयनों द्वारा प्रतिस्थापित कर देता है।
मुक्त हुए $H^{+}$ और $OH^{-}$ आयन मिलकर जल $(H^{+} + OH^{-} \rightarrow H_2O)$ बनाते हैं।
अतः,सही विधि में $H^{+}$ धनायन विनियामक और $OH^{-}$ ऋणायन विनियामक दोनों का उपयोग किया जाता है।

(D) $1$. कैलगन विधि में सोडियम हेक्सा मेटाफॉस्फेट $(Na_6P_6O_{18})$ का उपयोग किया जाता है,जिसे व्यावसायिक रूप से 'कैलगन' कहा जाता है। यह कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों को जटिल आयनों के रूप में घोल में रखता है।
$2$. परम्यूटिट विधि में जलयोजित सोडियम एल्युमीनियम सिलिकेट $(Na_2Al_2Si_2O_8 \cdot xH_2O)$ का उपयोग किया जाता है,जिसे जिओलाइट के रूप में भी जाना जाता है,जो $Na^{+}$ आयनों को $Ca^{2+}$ और $Mg^{2+}$ आयनों के साथ विनिमय करता है।
$3$. सिंथेटिक रेजिन विधि पानी से सभी घुलनशील खनिज लवणों (धनायन और ऋणायन दोनों) को हटाने के लिए आयन-विनिमय रेजिन का उपयोग करती है,जिसके परिणामस्वरूप विखनिजीकृत या आयनमुक्त पानी प्राप्त होता है।
$4$. चूंकि दिए गए सभी कथन सही हैं,इसलिए सही विकल्प $D$ है।

(B) क्लार्क की विधि का उपयोग विशेष रूप से पानी की अस्थायी कठोरता को दूर करने के लिए किया जाता है,जो कैल्शियम और मैग्नीशियम के बाइकार्बोनेट की उपस्थिति के कारण होती है। इस प्रक्रिया में,पानी में बुझे हुए चूने $(Ca(OH)_{2})$ की गणना की गई मात्रा मिलाई जाती है।
रासायनिक अभिक्रियाएँ इस प्रकार हैं:
$Ca(HCO_{3})_{2} + Ca(OH)_{2} \rightarrow 2 CaCO_{3} \downarrow + 2 H_{2}O$
$Mg(HCO_{3})_{2} + 2 Ca(OH)_{2} \rightarrow 2 CaCO_{3} \downarrow + Mg(OH)_{2} \downarrow + 2 H_{2}O$
वाशिंग सोडा,केलगॉन और आयन-विनिमय जैसी अन्य विधियों का उपयोग अस्थायी और स्थायी दोनों प्रकार की कठोरता को दूर करने के लिए किया जाता है।
अतः,विकल्प $B$ सही है.

(A) चूने के पानी (lime water) का उपयोग करके अस्थायी कठोरता को दूर करने के लिए रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है:
$Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3 \downarrow + 2H_2O$
संतुलित रासायनिक समीकरण से,$1 \ mole$ $Ca(OH)_2$,$1 \ mole$ $Ca(HCO_3)_2$ के साथ अभिक्रिया करके कैल्शियम कार्बोनेट का अवक्षेप बनाता है।
अतः,आवश्यक $Ca(OH)_2$ के मोलों की संख्या $1$ है।

(B) $H_2O$ में हाइड्रोजन बंधन अधिक मजबूत होने के कारण $H_2O$ का क्रांतिक ताप $(T_c)$ $(647 \ K)$,$NH_3$ $(405 \ K)$ से अधिक होता है।
जल का मानक क्वथनांक $100 \ ^oC$ $(373.15 \ K)$ है,जो एक सही कथन है।
$H_2O$ का क्रांतिक आयतन $(V_c)$ $(56 \ cm^3/mol)$,$NH_3$ $(72 \ cm^3/mol)$ से कम होता है।
अतः,कथन $(ii)$ और $(iii)$ सही हैं।

(A) क्लार्क की विधि पानी की अस्थायी कठोरता,जो कैल्शियम बाइकार्बोनेट $(Ca(HCO_3)_2)$ और मैग्नीशियम बाइकार्बोनेट $(Mg(HCO_3)_2)$ के कारण होती है,को दूर करने की एक प्रक्रिया है।
इस विधि में,कठोर पानी में चूने $(Ca(OH)_2)$ की एक निश्चित मात्रा मिलाई जाती है।
चूना बाइकार्बोनेट के साथ प्रतिक्रिया करके अघुलनशील कैल्शियम कार्बोनेट $(CaCO_3)$ और मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड $(Mg(OH)_2)$ बनाता है,जिसे बाद में छानकर अलग किया जा सकता है।
रासायनिक अभिक्रियाएँ इस प्रकार हैं:
$Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3 \downarrow + 2H_2O$
$Mg(HCO_3)_2 + 2Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3 \downarrow + Mg(OH)_2 \downarrow + 2H_2O$