Water or hydride of oxygen Questions in Hindi

(N/A) जल उभयधर्मी प्रकृति का होता है,जिसका अर्थ है कि यह अम्ल और क्षार दोनों के रूप में कार्य कर सकता है।
$1$. अम्ल के रूप में ($NH_3$ जैसे क्षार के साथ अभिक्रिया):
$H_2O(l) + NH_3(aq) \rightleftharpoons OH^-(aq) + NH_4^+(aq)$
$2$. क्षार के रूप में ($H_2S$ जैसे अम्ल के साथ अभिक्रिया):
$H_2O(l) + H_2S(aq) \rightleftharpoons H_3O^+(aq) + HS^-(aq)$
ये अभिक्रियाएँ दर्शाती हैं कि जल अम्ल के रूप में कार्य करने के लिए प्रोटॉन $(H^+)$ दान कर सकता है या क्षार के रूप में कार्य करने के लिए प्रोटॉन स्वीकार कर सकता है।

(C) जल की अस्थायी कठोरता मैग्नीशियम और कैल्शियम बाइकार्बोनेट की उपस्थिति के कारण होती है, जिसे क्लार्क विधि (चूना मिलाकर) या उबालकर दूर किया जा सकता है।
जल की स्थायी कठोरता मैग्नीशियम और कैल्शियम के क्लोराइड और सल्फेट की उपस्थिति के कारण होती है।
स्थायी कठोरता को दूर करने के लिए सोडियम कार्बोनेट $(Na_{2}CO_{3})$, केलगॉन विधि और आयन-विनिमय विधि का उपयोग किया जाता है।
अतः, क्लार्क विधि स्थायी कठोरता को दूर करने के लिए उपयुक्त नहीं है।

(D) जल-अपघटन वह अभिक्रिया है जिसमें पानी के अणु किसी यौगिक को तोड़ते हैं,जिसमें शामिल तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्था में कोई परिवर्तन नहीं होता है।
अभिक्रिया $2F_{2(g)} + 2H_{2}O_{(l)} \rightarrow 4HF_{(aq)} + O_{2(g)}$ में,फ्लोरीन $(F_2)$ एक प्रबल ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करता है।
यह पानी में ऑक्सीजन को $-2$ से $0$ ($O_2$ में) तक ऑक्सीकृत करता है और स्वयं $0$ से $-1$ ($HF$ में) तक अपचयित हो जाता है।
चूंकि यह एक रेडॉक्स अभिक्रिया है न कि साधारण जल-अपघटन,इसलिए विकल्प $D$ सही उत्तर है।

(C) भारी जल $(D_2O)$ का उपयोग परमाणु रिएक्टरों में तीव्र न्यूट्रॉन को धीमा करने के लिए मंदक के रूप में किया जाता है।
यह हाइड्रोजन के उत्पादन के दौरान उर्वरक उद्योग में उप-उत्पाद के रूप में प्राप्त होता है।
इसका उपयोग $D$ को ट्रेसर के रूप में उपयोग करके अभिक्रिया तंत्र के अध्ययन में किया जाता है।
साधारण जल $(H_2O)$ का परावैद्युत स्थिरांक $78.39$ है,जबकि भारी जल $(D_2O)$ का $298 \ K$ पर $78.06$ है।
इसलिए,यह कथन कि भारी जल का परावैद्युत स्थिरांक पानी से अधिक होता है,$INCORRECT$ (गलत) है।

(D) अस्थायी कठोरता के लिए,गर्म करने पर अभिक्रिया इस प्रकार होती है:
$Mg(HCO_3)_2 \xrightarrow{\Delta} Mg(OH)_2 \downarrow + 2CO_2 \uparrow$
अतः,अभिकथन $A$ असत्य है क्योंकि $Mg(HCO_3)_2$ का रूपांतरण $Mg(OH)_2$ में होता है,$MgCO_3$ में नहीं।
विलेयता गुणनफल $(K_{sp})$ के संदर्भ में:
$K_{sp}(MgCO_3) = 3.5 \times 10^{-8}$
$K_{sp}(Mg(OH)_2) = 1.8 \times 10^{-11}$
चूंकि $3.5 \times 10^{-8} > 1.8 \times 10^{-11}$,इसलिए $MgCO_3$ का विलेयता गुणनफल $Mg(OH)_2$ से अधिक है।
इसलिए,कारण $R$ भी असत्य है।
दोनों कथन असत्य हैं।

(A) कथन $A$ सही है: भारी जल $(D_2O)$ का उपयोग अभिक्रिया तंत्र के अध्ययन के लिए विनिमय अभिक्रियाओं में किया जाता है।
कथन $B$ सही है: भारी जल को साधारण पानी के पूर्ण विद्युत अपघटन द्वारा तैयार किया जाता है।
कथन $C$ सही है: $D_2O$ का क्वथनांक $(374.4 \ K)$ $H_2O$ $(373 \ K)$ से अधिक होता है क्योंकि इसमें हाइड्रोजन बंधन मजबूत होते हैं।
कथन $D$ गलत है: $D_2O$ की श्यानता $(1.107 \ \text{centipoise})$ $H_2O$ $(0.89 \ \text{centipoise})$ से अधिक होती है।
अतः,कथन $A, B$ और $C$ सही हैं।

(A) सही उत्तर $(A)$ है।
जल उच्च तापमान पर कार्बन और हाइड्रोकार्बन के साथ अभिक्रिया करके सिनगैस $(CO + H_2)$ उत्पन्न करता है।
$C + H_2O \xrightarrow{1270 \ K} CO + H_2$
$CH_4 + H_2O \xrightarrow{1270 \ K, \ Ni} CO + 3H_2$
$C_3H_8 + 3H_2O \xrightarrow{\Delta, \ Ni} 3CO + 7H_2$
$CO_2$ के साथ अभिक्रिया:
$CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3$ (कार्बोनिक अम्ल)।
इस अभिक्रिया में $CO$ नहीं बनता है।

(A) कैल्गॉन सोडियम हेक्सामेटाफॉस्फेट है,जिसका सूत्र $(NaPO_{3})_{6}$ या $Na_{6}P_{6}O_{18}$ है।
$1$. पृथ्वी की पपड़ी में वजन के अनुसार $2^{nd}$ सबसे प्रचुर तत्व सिलिकॉन $(Si)$ है,जो कैल्गॉन में मौजूद नहीं है। अतः,कथन $A$ असत्य है।
$2$. कैल्गॉन एक बहुलक यौगिक है और जल में घुलनशील है। कथन $B$ सत्य है।
$3$. इसे आमतौर पर ग्राहम के लवण के रूप में जाना जाता है। कथन $C$ सत्य है।
$4$. यह $Ca^{2+}$ और $Mg^{2+}$ आयनों को घुलनशील संकुल आयन बनाकर हटाता है,न कि अवक्षेपण द्वारा। कथन $D$ सत्य है।
इसलिए,जो कथन सत्य $\text{नहीं}$ है वह $A$ है।

(A) सभी घुलनशील खनिज लवणों से मुक्त शुद्ध विखनिजीकृत (डी-आयोनाइज्ड) जल,जल को क्रमिक रूप से एक धनायन विनिमय रेजिन ($H^{+}$ रूप में) और एक ऋणायन विनिमय रेजिन ($OH^{-}$ रूप में) से गुजार कर प्राप्त किया जाता है।

(A) जल में अस्थायी कठोरता मैग्नीशियम और कैल्शियम हाइड्रोजन कार्बोनेट की उपस्थिति के कारण होती है।
जब जल को उबाला जाता है,तो मैग्नीशियम हाइड्रोजन कार्बोनेट अघुलनशील मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड में परिवर्तित हो जाता है:
$Mg(HCO_3)_2 \xrightarrow{\text{Boil}} Mg(OH)_2 \downarrow + 2CO_2 \uparrow$
कैल्शियम हाइड्रोजन कार्बोनेट अघुलनशील कैल्शियम कार्बोनेट में परिवर्तित हो जाता है:
$Ca(HCO_3)_2 \xrightarrow{\text{Boil}} CaCO_3 \downarrow + H_2O + CO_2 \uparrow$
इस प्रकार,उन्हें $CaCO_3$ और $Mg(OH)_2$ में परिवर्तित करके अस्थायी कठोरता को दूर किया जाता है।

(B) $Clark's$ विधि का उपयोग चूने $(Ca(OH)_2)$ की गणना की गई मात्रा को मिलाकर पानी की अस्थायी कठोरता को दूर करने के लिए किया जाता है।
इसमें शामिल रासायनिक अभिक्रियाएँ इस प्रकार हैं:
$Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3(s) + 2H_2O(l)$
$Mg(HCO_3)_2 + 2Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3(s) + Mg(OH)_2(s) + 2H_2O(l)$
अभिक्रियाओं से स्पष्ट है कि बनने वाले अघुलनशील धातु लवण $CaCO_3$ और $Mg(OH)_2$ हैं।

(C) क्लार्क विधि का उपयोग चूने के पानी,$Ca(OH)_{2}$ की गणना की गई मात्रा को मिलाकर पानी की अस्थायी कठोरता को दूर करने के लिए किया जाता 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,प्राप्त उत्पाद $CaCO_{3}$ और $Mg(OH)_{2}$ हैं।

(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:
$Na_{6}P_{6}O_{18} \longrightarrow 2Na^{+} + Na_{4}P_{6}O_{18}^{2-}$
$Ca^{2+} + Na_{4}P_{6}O_{18}^{2-} \longrightarrow 2Na^{+} + CaNa_{2}P_{6}O_{18}^{2-}$

(B) .
जिओलाइट का उपयोग जल को मृदु (soften) बनाने के लिए 'Permutit' प्रक्रिया में किया जाता है।
इसे $Na_2Al_2Si_2O_8 \cdot xH_2O$ के रूप में दर्शाया जाता है।
जब $Ca^{2+}$ या $Mg^{2+}$ आयनों वाला कठोर जल इससे होकर गुजरता है,तो जिओलाइट में मौजूद $Na^+$ आयन इन कठोरता पैदा करने वाले आयनों ($Ca^{2+}$ या $Mg^{2+}$) के साथ विनिमय हो जाते हैं,जिससे जल मृदु हो जाता है।

(B) हाइड्रोजन आबंधन का सही क्रम $Ice > Liquid \ water > Impure \ water$ है।
$Ice$ में,प्रत्येक जल का अणु चार अन्य जल के अणुओं के साथ हाइड्रोजन बंध द्वारा जुड़ा होता है,जिससे अधिकतम हाइड्रोजन आबंधन होता है।
$Liquid \ water$ में,संरचना कम व्यवस्थित होती है और अणु निरंतर गति में होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप बर्फ की तुलना में कम हाइड्रोजन बंध होते हैं।
$Impure \ water$ में,विलेय कणों की उपस्थिति जल के अणुओं के हाइड्रोजन-आबंधित नेटवर्क को बाधित करती है,जिससे हाइड्रोजन आबंधन की सीमा और कम हो जाती है।

(B) संतुलित रासायनिक समीकरण इस प्रकार हैं:
$Na_2O + H_2O \rightarrow 2 NaOH$
यहाँ,$X = NaOH$ है। $X$ के एक अणु में ऑक्सीजन परमाणुओं की संख्या $1$ है।
$Cl_2O_7 + H_2O \rightarrow 2 HClO_4$
यहाँ,$Y = HClO_4$ है। $Y$ के एक अणु में ऑक्सीजन परमाणुओं की संख्या $4$ है।
$X$ और $Y$ में ऑक्सीजन परमाणुओं की कुल संख्या $1 + 4 = 5$ है।

(D) कथन-$I$ गलत है क्योंकि जल को मृदु बनाने के लिए सिंथेटिक आयन-विनिमय रेजिन विधि,परम्यूटिट (जिओलाइट) प्रक्रिया की तुलना में अधिक कुशल है।
कथन-$II$ गलत है क्योंकि सिंथेटिक रेजिन विधि सभी धनायनों और ऋणायनों को हटा देती है,जिसके परिणामस्वरूप विखनिजीकृत (demineralized) जल प्राप्त होता है,जबकि परम्यूटिट प्रक्रिया में $Ca^{2+}$ और $Mg^{2+}$ आयनों का $Na^+$ आयनों के साथ विनिमय होता है,जिससे उपचारित जल में घुलनशील सोडियम लवणों का निर्माण होता है।
अतः,दोनों कथन गलत हैं।

(B) जल की अस्थायी कठोरता मैग्नीशियम और कैल्शियम बाइकार्बोनेट की उपस्थिति के कारण होती है।
$1$. $Ca(OH)_2$ (क्लार्क विधि) का उपयोग घुलनशील बाइकार्बोनेट को अघुलनशील कार्बोनेट में बदलकर अस्थायी कठोरता को दूर करने के लिए किया जाता है:
$Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \longrightarrow 2 CaCO_3 \downarrow + 2 H_2O$
$2$. $Na_2CO_3$ (वाशिंग सोडा) का उपयोग कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों को कार्बोनेट के रूप में अवक्षेपित करके अस्थायी और स्थायी दोनों कठोरता को दूर करने के लिए किया जाता है:
$Ca(HCO_3)_2 + Na_2CO_3 \longrightarrow CaCO_3 \downarrow + 2 NaHCO_3$
अतः,$(B)$ और $(C)$ दोनों अस्थायी कठोरता को दूर करने के लिए सही अभिकर्मक हैं।

(D) $BaCl_{2} \cdot 2H_{2}O$ में अंतरालीय जल के अणु होते हैं।
इस लवण में,जल के अणु धातु आयन के साथ समन्वित नहीं होते हैं,बल्कि क्रिस्टल जालक संरचना में,विशेष रूप से अंतरालीय स्थानों में फंसे होते हैं।
इसलिए,$BaCl_{2} \cdot 2H_{2}O$ अंतरालीय जल वाले लवण का सही उदाहरण है।

(B) बर्फ की क्रिस्टलीय संरचना में,प्रत्येक ऑक्सीजन परमाणु चार हाइड्रोजन परमाणुओं से घिरा होता है।
इनमें से दो हाइड्रोजन परमाणु ऑक्सीजन परमाणु के साथ सहसंयोजक बंध द्वारा जुड़े होते हैं,जबकि अन्य दो हाइड्रोजन बंध द्वारा जुड़े होते हैं।
यह व्यवस्था प्रत्येक ऑक्सीजन परमाणु के चारों ओर एक चतुष्फलकीय ज्यामिति बनाती है।

(A) भारी जल $(D_2O)$ का क्वथनांक $101.4^{\circ} C$ $(374.4 \ K)$ होता है।
यह सामान्य जल $(H_2O)$ के क्वथनांक $100^{\circ} C$ $(373 \ K)$ से अधिक है,जिसका कारण $D_2O$ में मजबूत हाइड्रोजन बंधन है।

(D) पानी के समस्थानिकों का आणविक भार हाइड्रोजन समस्थानिकों $(H=1, D=2, T=3)$ और ऑक्सीजन समस्थानिकों $(^{16}O=16, ^{17}O=17, ^{18}O=18)$ के द्रव्यमान पर निर्भर करता है।
प्रत्येक विकल्प के लिए मोलर द्रव्यमान की गणना:
$A$. $T_{2}{ }^{17}O = (3 \times 2) + 17 = 23 \ g/mol$
$B$. $T_{2}{ }^{16}O = (3 \times 2) + 16 = 22 \ g/mol$
$C$. $HD^{18}O = (1 + 2) + 18 = 21 \ g/mol$
$D$. $T_{2}{ }^{18}O = (3 \times 2) + 18 = 24 \ g/mol$
मानों की तुलना करने पर,$T_{2}{ }^{18}O$ का आणविक भार सबसे अधिक है,जो इसे पानी का सबसे भारी समस्थानिक बनाता है।

(C) स्थायी कठोरता पानी में क्लोराइड और सल्फेट के रूप में मैग्नीशियम और कैल्शियम के घुलनशील लवणों की उपस्थिति के कारण होती है।
क्लार्क विधि में कैल्शियम बाइकार्बोनेट $(Ca(HCO_3)_2)$ और मैग्नीशियम बाइकार्बोनेट $(Mg(HCO_3)_2)$ के कारण होने वाली अस्थायी कठोरता को दूर करने के लिए पानी में चूने $(Ca(OH)_2)$ की गणना की गई मात्रा मिलाई जाती है।
यह स्थायी कठोरता के खिलाफ अप्रभावी है,जिसके लिए वाशिंग सोडा उपचार,कैलगन विधि या आयन विनिमय विधि जैसी विधियों की आवश्यकता होती है।

(A) जल की कठोरता मुख्य रूप से कैल्शियम $(Ca^{2+})$ और मैग्नीशियम $(Mg^{2+})$ के हाइड्रोजन कार्बोनेट,क्लोराइड और सल्फेट लवणों के रूप में घुले होने के कारण होती है। दिए गए विकल्पों में से,$Ca^{2+}$ जल में कठोरता उत्पन्न करने के लिए उत्तरदायी है।

(D) क्लार्क की प्रक्रिया जल की अस्थायी कठोरता को दूर करने की एक व्यावसायिक विधि है।
इस प्रक्रिया में,कठोर जल में चूने $(Ca(OH)_2)$ की एक निश्चित मात्रा मिलाई जाती है।
चूना कैल्शियम और मैग्नीशियम के घुलनशील बाइकार्बोनेट के साथ अभिक्रिया करके अघुलनशील कार्बोनेट बनाता है,जिन्हें निस्पंदन (filtration) द्वारा हटा दिया जाता है।
रासायनिक अभिक्रियाएँ इस प्रकार हैं:
$CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$
$Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2 CaCO_3 \downarrow + 2 H_2O$
$Mg(HCO_3)_2 + 2 Ca(OH)_2 \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow + 2 CaCO_3 \downarrow + 2 H_2O$

(A) गैस अवस्था में, जल का अणु $(H_2O)$ मुड़ा हुआ (bent) आकार का होता है।
प्रायोगिक आंकड़ों के अनुसार, $O-H$ बंध लंबाई $95.7 \ pm$ है और बंध कोण $104.5^{\circ}$ है।

(A) $D_2O$ (भारी जल) के भौतिक गुण सामान्यतः $H_2O$ से अधिक होते हैं,जिसका कारण मजबूत हाइड्रोजन बंधन और उच्च आणविक द्रव्यमान है।
विशेष रूप से,$298 \ K$ पर $D_2O$ का परावैद्युत स्थिरांक $78.06$ है,जबकि $298 \ K$ पर $H_2O$ के लिए यह $78.39$ है।
अतः,$D_2O$ का परावैद्युत स्थिरांक $H_2O$ से कम होता है।

(D) चूने $(Ca(OH)_2)$ का उपयोग आमतौर पर पानी की अस्थायी कठोरता को दूर करने के लिए किया जाता है,जिसे क्लार्क की विधि कहा जाता है।
$Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3 \downarrow + 2H_2O$
स्थायी कठोरता मैग्नीशियम और कैल्शियम के क्लोराइड और सल्फेट की उपस्थिति के कारण होती है,जिसे चूना मिलाकर दूर नहीं किया जा सकता है।

(D) गलत: बर्फ की संरचना में,प्रत्येक ऑक्सीजन परमाणु $4$ हाइड्रोजन परमाणुओं से घिरा होता है,लेकिन केवल $2$ हाइड्रोजन बंधन के माध्यम से जुड़े होते हैं,जबकि $2$ सहसंयोजक बंधों के माध्यम से जुड़े होते हैं।
b) सही: अस्थायी कठोरता वास्तव में $Ca^{2+}$ और $Mg^{2+}$ के बाइकार्बोनेट के कारण होती है,$NaHCO_3$ के कारण नहीं।
c) सही: अभिक्रिया $2MnO_4^- + 6H^+ + 5H_2O_2 \rightarrow 2Mn^{2+} + 8H_2O + 5O_2$ में,$H_2O_2$ एक अपचायक के रूप में कार्य करता है।
d) सही: $100$ वॉल्यूम $H_2O_2$ लगभग $303.7 \ g \ L^{-1}$ के बराबर होता है,इसलिए $3 \ g \ L^{-1}$,$100$ वॉल्यूम $H_2O_2$ के बराबर नहीं है।
केवल कथन $(a)$ गलत है।

(C) कैलगॉन सोडियम हेक्सामेटाफॉस्फेट का व्यावसायिक नाम है,जिसका रासायनिक सूत्र $Na_6P_6O_{18}$ है।
इसका उपयोग जल को मृदु बनाने के लिए कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों को अलग करने के लिए किया जाता है।

(D) जल की अस्थायी कठोरता मैग्नीशियम और कैल्शियम बाइकार्बोनेट,$Mg(HCO_3)_2$ और $Ca(HCO_3)_2$ की उपस्थिति के कारण होती है।
क्लार्क विधि में जल में चूने का पानी,$Ca(OH)_2$ की गणना की गई मात्रा मिलाई जाती है।
यह प्रक्रिया बाइकार्बोनेट को अघुलनशील कार्बोनेट के रूप में अवक्षेपित करती है: $Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3(s) + 2H_2O(l)$ और $Mg(HCO_3)_2 + 2Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3(s) + Mg(OH)_2(s) + 2H_2O(l)$।
अतः,अस्थायी कठोरता को दूर करने के लिए क्लार्क विधि का उपयोग किया जाता है।

(D) जल-अपघटन वह अभिक्रिया है जिसमें पानी एक अभिकारक के रूप में कार्य करके यौगिक में बंधों को तोड़ता है।
अभिक्रिया $2F_2 + 2H_2O \rightarrow 4HF + O_2$ में,फ्लोरीन का $0$ से $-1$ में अपचयन और ऑक्सीजन का $-2$ से $0$ में ऑक्सीकरण होता है।
यह एक रेडॉक्स अभिक्रिया है,न कि साधारण जल-अपघटन अभिक्रिया।
अन्य विकल्पों में,पानी एक न्यूक्लियोफाइल के रूप में कार्य करता है और केंद्रीय परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्थाओं को बदले बिना बंधों को तोड़ता है।

(A) प्रकाश संश्लेषण में $(I)$: $6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{h\nu} C_6H_{12}O_6 + 6O_2$। यहाँ,ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण अवस्था $H_2O$ में $-2$ से बदलकर $O_2$ में $0$ हो जाती है,इसलिए $H_2O$ का ऑक्सीकरण होता है।
$H_2O$ की फ्लोरीन के साथ अभिक्रिया में $(II)$: $2H_2O + 2F_2 \rightarrow 4HF + O_2$। यहाँ,ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण अवस्था $H_2O$ में $-2$ से बदलकर $O_2$ में $0$ हो जाती है,इसलिए $H_2O$ का ऑक्सीकरण होता है।
$H_2O$ की हाइड्रोजन के साथ अभिक्रिया में $(III)$: कोई अभिक्रिया नहीं होती है।
$H_2O$ की $P_4O_{10}$ के साथ अभिक्रिया में $(IV)$: $P_4O_{10} + 6H_2O \rightarrow 4H_3PO_4$। यह एक जल-अपघटन अभिक्रिया है,न कि रेडॉक्स अभिक्रिया।
अतः,$H_2O$ का ऑक्सीकरण अभिक्रिया $I$ और $II$ में होता है।

(A) सांद्र $H_2SO_4$ एक शक्तिशाली निर्जलीकरण कारक है।
जब यह चीनी $(C_{12}H_{22}O_{11})$ के साथ अभिक्रिया करता है,तो यह पानी के अणुओं को हटा देता है,जिससे कार्बन का काला अवशेष पीछे रह जाता है।
इस प्रक्रिया को चीनी का चारिंग कहा जाता है।
$C_{12}H_{22}O_{11} \xrightarrow{\text{conc. } H_2SO_4} 12C + 11H_2O$.

(D) प्रकाश संश्लेषण में,$H_2O$ का ऑक्सीकरण ऑक्सीजन-उत्सर्जन कॉम्प्लेक्स में $O_2$ में होता है।
कथन $A$ सही है।
$MgH_2$ एक लवणीय (आयनिक) हाइड्राइड है,न कि अंतराकाशी हाइड्राइड। अंतराकाशी हाइड्राइड $d$-ब्लॉक और $f$-ब्लॉक तत्वों द्वारा बनते हैं। कथन $B$ गलत है।
सोडियम हेक्सा मेटाफॉस्फेट $(Na_6P_6O_{18})$,जिसे केलगोन के रूप में भी जाना जाता है,का उपयोग $Ca^{2+}$ और $Mg^{2+}$ आयनों को अलग करके जल की स्थायी कठोरता को दूर करने के लिए किया जाता है। कथन $C$ सही है।
अतः,कथन $A$ और $C$ सही हैं।

(A) सही मिलान इस प्रकार है:
$A$. $Mg(HCO_3)_2 \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow + 2 CO_2 \uparrow$ अस्थायी कठोरता को दूर करने के लिए $III$. उबालने की प्रक्रिया के दौरान होने वाली अभिक्रिया है।
$B$. $M^{2+} + Na_4P_6O_{18}^{2-} \rightarrow [Na_2MP_6O_{18}]^{2-} + 2 Na^{+}$ अभिक्रिया $IV$. कैलगन विधि में शामिल है।
$C$. $Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2 CaCO_3 + 2 H_2O$ अभिक्रिया $I$. क्लार्क विधि में होती है।
$D$. $2 NaZ + Ca^{2+}_{(aq)} \rightarrow 2 Na^{+} + CaZ_2$ अभिक्रिया $II$. आयन विनिमय विधि में होती है।
अतः,सही क्रम $A-III, B-IV, C-I, D-II$ है।

(A) $H_2O$ के लिए अधिकतम घनत्व का तापमान लगभग $277 \ K$ $(4 \ ^\circ C)$ होता है।
$D_2O$ के लिए अधिकतम घनत्व का तापमान लगभग $284 \ K$ $(11 \ ^\circ C)$ होता है।
अतः,$x = 284 \ K$ और $y = 277 \ K$ है।
$(x-y) = 284 - 277 = 7 \ K$ होगा।

(D) कैलगोन सोडियम हेक्सामेटाफॉस्फेट का व्यावसायिक नाम है,जिसका रासायनिक सूत्र $Na_6P_6O_{18}$ है।
इसका उपयोग जल उपचार में कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों को अलग करके पानी को मृदु बनाने के लिए किया जाता है।

(C) उबालने से केवल जल की अस्थायी कठोरता दूर होती है।
उबालने के दौरान,घुलनशील $Mg(HCO_3)_2$ अघुलनशील मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड में और $Ca(HCO_3)_2$ अघुलनशील कैल्शियम कार्बोनेट में परिवर्तित हो जाता है।
परम्यूटिट प्रक्रिया में हाइड्रेटेड सोडियम एल्युमिनियम सिलिकेट का उपयोग किया जाता है। सरलता के लिए,सोडियम एल्युमिनियम सिलिकेट $(NaAlSiO_4)$ को $NaZ$ के रूप में लिखा जा सकता है। जब इसे कठोर जल में मिलाया जाता है,तो विनिमय अभिक्रियाएं होती हैं:
$2 NaZ_{(s)} + M^{2+}_{(aq)} \rightarrow MZ_{2(s)} + 2 Na^{+}_{(aq)}$ (जहाँ $M = Mg, Ca$ है)।
परम्यूटिट प्रक्रिया में केवल कठोरता उत्पन्न करने वाले धनायन ही हटाए जाते हैं।
आयन-विनिमय प्रक्रिया में,धनायन और ऋणायन विनिमय रेजिन का उपयोग करके जल की स्थायी कठोरता उत्पन्न करने वाले धनायनों और ऋणायनों दोनों को हटाया जा सकता है। इस प्रक्रिया के बाद विखनिजीकृत (demineralized) जल प्राप्त होता है।
अतः,जल की कठोरता दूर करने की सबसे प्रभावी विधि आयन-विनिमय प्रक्रिया है।

(D) डीआयोनाइज्ड जल प्राप्त करने के लिए कठोर जल को आयन विनिमय रेजिन की एक श्रृंखला से गुजारा जाता है। पहले,इसे धनायन विनिमय रेजिन (जो $Ca^{2+}$,$Mg^{2+}$ आदि को हटाता है) से और फिर ऋणायन विनिमय रेजिन (जो $Cl^-$,$SO_4^{2-}$ आदि को हटाता है) से गुजारा जाता है। इस प्रकार,धनायन और ऋणायन विनिमय दोनों का उपयोग एक के बाद एक किया जाता है।

(C) जल की अस्थायी कठोरता को क्लार्क की विधि द्वारा दूर किया जाता है,जिसमें कठोर जल में बुझा हुआ चूना,$Ca(OH)_2$ मिलाया जाता है।
इसमें शामिल रासायनिक अभिक्रियाएँ इस प्रकार हैं:
$Ca(HCO_3)_{2(aq)} + Ca(OH)_{2(aq)} \rightarrow 2CaCO_{3(s)} + 2H_2O_{(l)}$
$Mg(HCO_3)_{2(aq)} + 2Ca(OH)_{2(aq)} \rightarrow 2CaCO_{3(s)} + Mg(OH)_{2(s)} + 2H_2O_{(l)}$
ध्यान दें: मैग्नीशियम बाइकार्बोनेट के मामले में,उत्पाद मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड,$Mg(OH)_2$ होता है,क्योंकि इसका विलेयता गुणनफल $MgCO_3$ की तुलना में कम होता है।
इस प्रकार,प्राप्त अघुलनशील अवक्षेप $Mg(OH)_2$ और $CaCO_3$ हैं।

(B) सही मिलान इस प्रकार हैं:
$(A)$ वाशिंग सोडा के साथ उपचार में कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों को कार्बोनेट के रूप में अवक्षेपित करने के लिए $Na_2CO_3$ का उपयोग किया जाता है। अतः,$A-II$.
$(B)$ कैलगन विधि में सोडियम हेक्सामेटाफॉस्फेट,$Na_6P_6O_{18}$ का उपयोग किया जाता है,जिसे कैलगन कहा जाता है। अतः,$B-IV$.
$(C)$ क्लार्क विधि में अस्थायी कठोरता को दूर करने के लिए चूने,$Ca(OH)_2$ की गणना की गई मात्रा को मिलाया जाता है। अतः,$C-I$.
$(D)$ जिओलाइट/परम्यूटिट प्रक्रिया में आयन विनिमय के लिए हाइड्रेटेड सोडियम एल्युमिनियम सिलिकेट,$NaAlSiO_4$ का उपयोग किया जाता है। अतः,$D-III$.
इसलिए,सही क्रम $A-II, B-IV, C-I, D-III$ है।

(B) जो जल साबुन के साथ झाग उत्पन्न नहीं करता है,उसे कठोर जल कहा जाता है।
कठोरता मुख्य रूप से $Ca^{2+}$ और $Mg^{2+}$ आयनों के बाइकार्बोनेट,क्लोराइड और सल्फेट की उपस्थिति के कारण होती है।
साबुन के साथ अभिक्रिया:
$M^{2+} + 2C_{17}H_{35}COONa \longrightarrow (C_{17}H_{35}COO)_2M + 2Na^+$
(जहाँ $M = Ca^{2+}, Mg^{2+}$)।
ये आयन साबुन के साथ अभिक्रिया करके फैटी एसिड के कैल्शियम और मैग्नीशियम लवणों का अवक्षेप बनाते हैं,जिससे झाग उत्पन्न नहीं होता है।

(B) वायुमंडलीय दबाव पर,बर्फ षट्कोणीय रूप में क्रिस्टलीकृत होती है।
हालाँकि,बहुत कम तापमान ($200 \ K$ से नीचे) पर,जल घनीय रूप में संघनित हो जाता है।

(A) कैलगन सोडियम हेक्सामेटाफॉस्फेट,$\left(NaPO_3\right)_6$ का व्यापारिक नाम है।
यह जल में आयनित होकर एक संकुल ऋणायन देता है:
$Na_2\left(Na_4P_6O_{18}\right) \longrightarrow 2Na^{+} + \left[Na_4P_6O_{18}\right]^{2-}$
जब इसे कठोर जल में मिलाया जाता है,तो $Ca^{2+}$ आयन संकुल ऋणायन से $Na^{+}$ आयनों को विस्थापित करके एक घुलनशील संकुल बनाते हैं:
$Ca^{2+} + \left[Na_4P_6O_{18}\right]^{2-} \longrightarrow \left[CaNa_2P_6O_{18}\right]^{2-} + 2Na^{+}$

(A) क्लार्क विधि का उपयोग जल की अस्थायी कठोरता को दूर करने के लिए किया जाता है।
इस विधि में,कठोर जल में चूने $(Ca(OH)_2)$ की एक निश्चित मात्रा मिलाई जाती है,जो घुले हुए बाइकार्बोनेट को कार्बोनेट के रूप में अवक्षेपित कर देती है।
स्थायी कठोरता को कैलगन विधि,आयन-विनिमय विधि और सिंथेटिक रेजिन विधि जैसी विधियों द्वारा दूर किया जाता है।

(D) क्लार्क की प्रक्रिया में,पानी की अस्थायी कठोरता को चूने $(Ca(OH)_2)$ की एक निश्चित मात्रा मिलाकर दूर किया जाता है। यह कैल्शियम और मैग्नीशियम के घुलनशील बाइकार्बोनेट के साथ प्रतिक्रिया करके अघुलनशील कार्बोनेट और हाइड्रॉक्साइड बनाता है जिन्हें छानकर अलग किया जा सकता है।
$Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3 \downarrow + 2H_2O$
$Mg(HCO_3)_2 + 2Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3 \downarrow + Mg(OH)_2 \downarrow + 2H_2O$

(A) $NaCl$ जैसे आयनिक यौगिक की घुलनशीलता विलायक के परावैद्युतांक पर निर्भर करती है।
उच्च परावैद्युतांक आयनों के बेहतर विलायकन (solvation) की ओर ले जाता है,जिससे घुलनशीलता बढ़ती है।
साधारण जल $(H_2O)$ का परावैद्युतांक लगभग $81$ है,जबकि भारी जल $(D_2O)$ का लगभग $80$ है।
चूंकि साधारण जल का परावैद्युतांक अधिक है,इसलिए $NaCl$ साधारण जल में अधिक घुलनशील है और भारी जल में कम घुलनशील है।
अतः,$(A)$ और $(R)$ दोनों सही हैं और $(R)$,$(A)$ की सही व्याख्या है।