Carbon family Questions in Hindi

(B) कॉपर उत्प्रेरक की उपस्थिति में $570 \ K$ तापमान पर मिथाइल क्लोराइड की सिलिकॉन के साथ अभिक्रिया को डायरेक्ट प्रोसेस कहा जाता है,जो मिथाइलक्लोरोसिलेन उत्पन्न करती है।
$(P)$ डाइमिथाइल डाइक्लोरोसिलेन,$(CH_3)_2 SiCl_2$ है।
$(CH_3)_2 SiCl_2$ का जल-अपघटन डाइमिथाइल सिलेनडायोल,$(CH_3)_2 Si(OH)_2$ देता है,जो $(Q)$ है।
$(CH_3)_2 Si(OH)_2$ सीधी श्रृंखला वाले सिलिकॉन बहुलक बनाने के लिए संघनन बहुलकीकरण (condensation polymerization) से गुजरता है।

(C) बकमिन्स्टरफुलरीन $(C_{60})$ कार्बन का एक अपरूप है जिसमें $60$ कार्बन परमाणु एक फुटबॉल जैसी संरचना में व्यवस्थित होते हैं।
इसमें $20$ छह-सदस्यीय वलय $(x = 20)$ और $12$ पांच-सदस्यीय वलय $(y = 12)$ होते हैं।
अतः,$(x+y)$ का मान $20 + 12 = 32$ है।

(B) इलेक्ट्रॉन प्रिसाइज़ हाइड्राइड आवर्त सारणी के समूह $14$ के तत्वों द्वारा बनाए जाते हैं।
इन तत्वों के पास आवश्यक सहसंयोजक बंध बनाने के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉनों की सटीक संख्या होती है (जैसे,$CH_4$,$SiH_4$,$GeH_4$)।
दिए गए विकल्पों में से,$C, Si, Ge$ समूह $14$ से संबंधित हैं और इसलिए ये इलेक्ट्रॉन प्रिसाइज़ हाइड्राइड बनाते हैं।

(C) अम्लीयता हाइड्रोजन दाता की प्रवृत्ति के सीधे समानुपाती होती है।
यह $H-X$ बंध की बंध वियोजन एन्थैल्पी पर निर्भर करती है,जहाँ $X = O, S, Se, Te$ है।
समूह में नीचे जाने पर,बंध लंबाई में वृद्धि के कारण हाइड्राइड की बंध वियोजन ऊर्जा कम हो जाती है,जिससे $H^+$ आयनों का निकलना आसान हो जाता है।
इसलिए,समूह में नीचे जाने पर अम्लीय शक्ति बढ़ती है।
अतः,दिए गए हाइड्राइड के अम्लीय गुण का सही क्रम $H_2Te > H_2Se > H_2S > H_2O$ है।

(B) $I)$ $CO$ हीमोग्लोबिन के साथ जुड़कर कार्बोक्सीहीमोग्लोबिन बनाता है,जो ऑक्सीहीमोग्लोबिन की तुलना में लगभग $300$ गुना अधिक स्थिर होता है,जिससे रक्त की ऑक्सीजन ले जाने की क्षमता कम हो जाती है। यह कथन सही है।
$II)$ प्रोड्यूसर गैस कार्बन मोनोऑक्साइड $(CO)$ और नाइट्रोजन $(N_2)$ का मिश्रण है,जो आमतौर पर हवा में कार्बन के आंशिक दहन द्वारा उत्पन्न होता है। यह कथन सही है।
$III)$ $CO_2$ में $C-O$ बंध लंबाई $115 \ pm$ है। यह कथन सही है।

(C) बकमिन्स्टर फुलरीन $(C_{60})$ कार्बन का एक अपररूप है जो अपनी पिंजरे जैसी संरचना में $\pi$-इलेक्ट्रॉनों के विस्थानीकरण के कारण एरोमैटिक गुण प्रदर्शित करता है।
$(I)$ सभी फुलरीन में पांच-सदस्यीय वलयों की संख्या $12$ होती है।
$(II)$ $C_{60}$ में छह-सदस्यीय वलयों की संख्या $20$ होती है।

(D) ग्रेफाइट क्रूसिबल एक पात्र है जिसका उपयोग सोना,चांदी और एल्यूमीनियम जैसी अलौह धातुओं को पिघलाने और ढालने के लिए किया जाता है।
सक्रिय चारकोल एक आदर्श जल फिल्टर है क्योंकि यह पानी से लवण और महत्वपूर्ण खनिजों को हटाए बिना विषाक्त पदार्थों को दूर करता है।
कार्बन ब्लैक का उपयोग मुख्य रूप से टायर और रबर उत्पादों में रंगद्रव्य और सुदृढ़ीकरण भराव के रूप में किया जाता है,न कि ईंधन के रूप में।
इसलिए,केवल $(i)$ और $(ii)$ सही हैं।

(B) $CO$ एक उदासीन ऑक्साइड है।
$GeO_2$ एक अम्लीय ऑक्साइड है (क्योंकि $Ge$ एक उपधातु है और समूह $14$ के तत्वों के उच्च ऑक्सीकरण अवस्था वाले ऑक्साइड अम्लीय होते हैं)।
$SnO$ और $PbO$ उभयधर्मी ऑक्साइड हैं।
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(B) कथन $I$ सही है क्योंकि $Ge$ और $Sn$ पृथ्वी की पपड़ी में अल्प मात्रा $(1-2 \ ppm)$ में पाए जाते हैं।
कथन $II$ सही है क्योंकि $Pb$ समूह $14$ का सदस्य है और इसमें चार संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं,जो चार $Pb-F$ बंध बनाने में उपयोग किए जाते हैं,जिससे इसकी ज्यामिति चतुष्फलकीय होती है।
कथन $III$ गलत है क्योंकि अक्रिय युग्म प्रभाव के कारण समूह में नीचे जाने पर $+2$ ऑक्सीकरण अवस्था की स्थिरता बढ़ती है,जो $Pb$ जैसे भारी तत्वों के लिए अधिक स्थिर है। $Ge$ के लिए $+4$ ऑक्सीकरण अवस्था $+2$ से अधिक स्थिर है,इसलिए $GeX_4$,$GeX_2$ की तुलना में अधिक स्थिर है।

(A) कार्बन के अपररूपों की ऊष्मागतिकीय स्थिरता उनकी मानक संभवन एन्थैल्पी द्वारा निर्धारित की जाती है।
ग्रेफाइट कार्बन की मानक अवस्था है,जिसका अर्थ है कि इसकी $\Delta H_f^{\circ} = 0 \ kJ \ mol^{-1}$ है।
हीरे जैसे अन्य अपररूपों की संभवन एन्थैल्पी धनात्मक होती है $(\Delta H_f^{\circ} = +1.9 \ kJ \ mol^{-1})$,जो उन्हें ग्रेफाइट की तुलना में कम स्थिर बनाती है।
ऊष्मागतिकीय स्थिरता का क्रम इस प्रकार है: $\text{ग्रेफाइट} > \text{हीरा} > \text{फुलरीन} > \text{कोक}$.

(A) सही मिलान इस प्रकार हैं:
$A$. कार्बन ब्लैक का उपयोग ऑटोमोबाइल टायरों में फिलर के रूप में किया जाता है $(IV)$.
$B$. ग्रेफाइट का उपयोग बैटरी में इलेक्ट्रोड के रूप में किया जाता है $(I)$.
$C$. हीरे का उपयोग उसकी अत्यधिक कठोरता के कारण अपघर्षक के रूप में किया जाता है $(III)$.
$D$. सक्रियकृत चारकोल का उपयोग एयर कंडीशनिंग सिस्टम में जहरीली गैसों को सोखने के लिए किया जाता है $(V)$.
अतः,सही क्रम $A-IV, B-I, C-III, D-V$ है.

(A) बकमिन्स्टरफुलरीन $(C_{60})$ में $20$ छह-सदस्यीय वलय और $12$ पांच-सदस्यीय वलय होते हैं।
अतः,$x = 20$ और $y = 12$ है।
इसलिए,$x + y = 20 + 12 = 32$।

(B) फुलेरीन और ग्रेफाइट कार्बन के क्रिस्टलीय अपरूप हैं।
फुलेरीन $(C_{60})$ में,प्रत्येक कार्बन परमाणु तीन अन्य कार्बन परमाणुओं से बंधा होता है,जिसके परिणामस्वरूप $sp^2$ संकरण होता है।
इसी प्रकार,ग्रेफाइट में,प्रत्येक कार्बन परमाणु एक षट्कोणीय समतलीय संरचना में तीन अन्य कार्बन परमाणुओं से बंधा होता है,जो भी $sp^2$ संकरण दर्शाता है।

(C) किसी तत्व की समन्वय संख्या संयोजी कोश में रिक्त कक्षकों की उपलब्धता पर निर्भर करती है।
कार्बन $2^{nd}$ आवर्त में स्थित है और इसका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $1s^2 2s^2 2p^2$ है। इसमें रिक्त $d$-कक्षक नहीं होते हैं,इसलिए इसकी अधिकतम सहसंयोजकता $4$ तक सीमित है।
जर्मेनियम $4^{th}$ आवर्त में स्थित है और इसका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $[Ar] 3d^{10} 4s^2 4p^2$ है।
रिक्त $d$-कक्षकों की उपस्थिति के कारण,जर्मेनियम अपनी समन्वय संख्या को $4$ से अधिक बढ़ा सकता है।

(B) फुलरीन कार्बन के अपररूप हैं जो कार्बन परमाणुओं के क्लस्टर से बने होते हैं,जैसे $C_{60}$,$C_{70}$,$C_{76}$ और $C_{84}$।
फुलरीन का संश्लेषण कम दबाव पर अक्रिय गैस (जैसे हीलियम या आर्गन) की उपस्थिति में इलेक्ट्रिक आर्क में ग्रेफाइट को गर्म करके किया जाता है।
इस प्रक्रिया के दौरान,कार्बन वाष्पित हो जाता है और संघनित होकर कालिख (soot) बनाता है जिसमें विभिन्न फुलरीन होते हैं।
$C_{60}$ (बकमिन्स्टरफुलरीन) मुख्य उत्पाद है,जबकि $C_{70}$ कम मात्रा में प्राप्त होता है।

(A) जब कार्बन ऑक्सीजन के साथ जुड़ता है,तो यह चार अलग-अलग ऑक्साइड या ऑक्सोकार्बन बना सकता है:
$1$. कार्बन मोनोऑक्साइड: $CO$
$2$. कार्बन डाइऑक्साइड: $CO_2$
$3$. कार्बन सबऑक्साइड: $C_3O_2$
$4$. मेलिटिक एनहाइड्राइड: $C_{12}O_9$
अतः,ऐसे $4$ यौगिक होते हैं।

(A) $CCl_4$ का जल-अपघटन नहीं हो सकता क्योंकि $C$ परमाणु,दूसरे आवर्त का सदस्य होने के कारण,अपनी संयोजकता कोश में रिक्त $d$-कक्षक नहीं रखता है।
इसलिए,यह जल के अणु के ऑक्सीजन परमाणु द्वारा दान किए गए एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) को समायोजित नहीं कर सकता है।
इसके विपरीत,$SiCl_4$,$VCl_4$ और $TiCl_4$ में रिक्त $d$-कक्षक होते हैं,जिससे वे जल-अपघटन कर सकते हैं।
अतः,सही विकल्प $A$ है।

(B) समूह $14$ में,जैसे-जैसे हम समूह में नीचे जाते हैं,परमाणु का आकार बढ़ता है और तत्व-तत्व बंध की बंध ऊर्जा घटती है।
इसके परिणामस्वरूप श्रृंखलन प्रदर्शित करने की प्रवृत्ति कम हो जाती है।
श्रृंखलन का सही क्रम है: $C >> Si > Ge \approx Sn$।
लेड $(Pb)$ अपने बड़े आकार और कमजोर बंध शक्ति के कारण श्रृंखलन प्रदर्शित नहीं करता है।
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(A) $(I)$ हीरे में,प्रत्येक कार्बन परमाणु $sp^3$ संकरित होता है। यह कथन सही है।
$(II)$ ग्रेफाइट में कार्बन परमाणुओं की समतलीय षट्कोणीय परतें होती हैं जहाँ प्रत्येक कार्बन $sp^2$ संकरित होता है। यह कथन सही है।
$(III)$ सिलिकोन $(R_2SiO)_n$ सामान्य सूत्र वाले ऑर्गेनोसिलिकॉन बहुलक हैं। अध्रुवीय एल्काइल समूहों की उपस्थिति के कारण,वे प्रकृति में जल-विकर्षक (hydrophobic) होते हैं। यह कथन सही है।
$(IV)$ समूह $14$ के तत्वों में श्रृंखलन की प्रवृत्ति तत्व-तत्व बंध की बंध वियोजन ऊर्जा में कमी के कारण समूह में नीचे जाने पर घटती है। सही क्रम $C >> Si > Ge \approx Sn$ है। अतः,कथन $(IV)$ गलत है।
इसलिए,सही कथन $(I)$,$(II)$,और $(III)$ हैं।

(C) कथन $I$ सही है: अक्रिय युग्म प्रभाव के कारण $Sn^{2+}$ एक अपचायक है और $Pb^{4+}$ एक प्रबल ऑक्सीकारक है।
कथन $II$ गलत है: सिलिकॉन $[SiF_6]^{2-}$ के रूप में मौजूद होता है लेकिन $[SiCl_6]^{2-}$ के रूप में नहीं,क्योंकि $Cl^-$ आयनों का आकार बड़ा होने के कारण यह त्रिविम बाधा (steric hindrance) उत्पन्न करता है।
कथन $III$ गलत है: फुलरीन में कार्बन का संकरण $sp^2$ होता है।
कथन $IV$ गलत है: $Ge$,$Sn$,और $Pb$ में गलनांक का क्रम $Ge > Sn > Pb$ है,इसलिए सबसे कम गलनांक $Pb$ का होता है।
अतः,$II$ और $III$ गलत हैं।

(A) कथन '$CO$ का उपयोग यूरिया के निर्माण में किया जाता है' गलत है।
यूरिया के औद्योगिक उत्पादन में $NH_3$ और $CO_2$ का उपयोग कच्चे माल के रूप में किया जाता है,न कि $CO$ का।
अभिक्रिया है: $2NH_3 + CO_2 \rightarrow NH_2CONH_2 + H_2O$।
क्वार्ट्ज वास्तव में एक पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री है।
सिलिकोन सिंथेटिक पॉलिमर हैं जिनका उपयोग उनकी उच्च तापीय स्थिरता और जल-विकर्षक प्रकृति के कारण विद्युत इंसुलेटर के रूप में किया जाता है।
$ZSM-5$ पेट्रोकेमिकल उद्योग में उपयोग किया जाने वाला एक प्रकार का जिओलाइट उत्प्रेरक है जो अल्कोहल को सीधे गैसोलीन में परिवर्तित करता है।

(C) $CO$ (कार्बन मोनोऑक्साइड) एक प्रबल अपचायक है और इसका उपयोग कई धातुओं के ऑक्साइड से धातुओं के निष्कर्षण में किया जाता है। हालाँकि,यह क्षार धातुओं के ऑक्साइड (जैसे $Na_2O$ या $K_2O$) को क्षार धातुओं में अपचयित करने के लिए पर्याप्त शक्तिशाली नहीं है क्योंकि क्षार धातुएं अत्यधिक विद्युत-धनात्मक होती हैं और ऑक्सीजन के प्रति उनकी आकर्षण शक्ति बहुत अधिक होती है। अतः,कथन $C$ गलत है।

(C) कथन $a$ गलत है क्योंकि $C_{60}$ (बकमिन्स्टरफुलरीन) में $20$ छह-सदस्यीय वलय और $12$ पाँच-सदस्यीय वलय होते हैं।
कथन $b$ सही है; $H_2CO_3 / HCO_3^-$ बफर प्रणाली रक्त के $pH$ को $7.26$ से $7.42$ के बीच बनाए रखने के लिए आवश्यक है।
कथन $c$ सही है; ग्रेफाइट की संरचना परतदार होती है जिसमें परतों के बीच कमजोर वैन डेर वाल्स बल होते हैं,जो उन्हें एक-दूसरे पर फिसलने देते हैं,जिससे यह उच्च तापमान पर एक उत्कृष्ट शुष्क स्नेहक बन जाता है।
अतः,कथन $b$ और $c$ सही हैं।

(C) $[SiF_6]^{2-}$ का अस्तित्व ज्ञात है,लेकिन क्लोरीन $(Cl)$ परमाणु के बड़े आकार और त्रिविम बाधा (steric hindrance) के कारण,$[SiCl_6]^{2-}$ आयन ज्ञात नहीं हैं। इसलिए,विकल्प $C$ में दिया गया कथन गलत है।

(D) कार्बन मोनोऑक्साइड का आकलन $I_2O_5$ का उपयोग करके निम्नलिखित अभिक्रिया के अनुसार किया जाता है:
$I_2O_5 + 5 CO \longrightarrow I_2 + 5 CO_2$
मुक्त हुए आयोडीन को फिर मानक सोडियम थायोसल्फेट विलयन के साथ अनुमापित (titrate) किया जाता है ताकि उपस्थित $CO$ की मात्रा निर्धारित की जा सके।

(D) सही मिलान इस प्रकार है:
$A$. कीसेलगर सिलिका का एक अक्रिस्टलीय रूप है जिसका उपयोग $III$. निस्पंदन संयंत्रों में किया जाता है।
$B$. सिलिका जेल का उपयोग $I$. क्रोमैटोग्राफिक पदार्थ के रूप में किया जाता है।
$C$. $ZSM-5$ एक प्रकार का जिओलाइट उत्प्रेरक है जिसका उपयोग $IV$. अल्कोहल को सीधे गैसोलीन में बदलने के लिए किया जाता है।
$D$. जलयोजित जिओलाइट्स का उपयोग $II$. कठोर जल को मृदु बनाने के लिए किया जाता है।
अतः,सही मिलान $A-III, B-I, C-IV, D-II$ है।

(C) सिलिकॉन्स $(R_2SiO)_n$ सामान्य सूत्र वाले ऑर्गेनोसिलिकॉन पॉलिमर हैं।
इनमें कई अद्वितीय गुण होते हैं:
$1$. ये जैव-संगत (bio-compatible) होते हैं और सर्जिकल तथा डेंटल इम्प्लांट में उपयोग किए जाते हैं।
$2$. मजबूत $Si-O$ बंध के कारण ये उच्च तापीय स्थिरता प्रदर्शित करते हैं।
$3$. कार्बनिक साइड समूहों के कारण ये प्रकृति में हाइड्रोफोबिक (जल-विकर्षक) होते हैं।
$4$. इनकी डाइइलेक्ट्रिक स्ट्रेंथ उच्च होती है,जो इन्हें उत्कृष्ट विद्युत रोधी बनाती है।
अतः,यह कथन कि इनकी डाइइलेक्ट्रिक स्ट्रेंथ कम होती है,गलत है।

(D) सिलिका $(SiO_2)$ एक सहसंयोजक नेटवर्क ठोस है जिसकी त्रि-आयामी चतुष्फलकीय संरचना होती है,जहाँ प्रत्येक सिलिकॉन परमाणु चार ऑक्सीजन परमाणुओं से जुड़ा होता है।
विकल्प $A$ सही है क्योंकि $SiO_2$ अम्लीय है और क्षार के साथ प्रतिक्रिया करता है।
विकल्प $B$ सही है क्योंकि $SiO_2$ अधिकांश अम्लों के प्रति निष्क्रिय है लेकिन हाइड्रोफ्लोरिक एसिड $(HF)$ के साथ प्रतिक्रिया करके सिलिकॉन टेट्राफ्लोराइड $(SiF_4)$ बनाता है।
विकल्प $C$ सही है क्योंकि $SiO_2$,$NaOH$ के साथ प्रतिक्रिया करके सोडियम सिलिकेट $(Na_2SiO_3)$ बनाता है।
विकल्प $D$ गलत है क्योंकि ग्रेफाइट,जिसकी द्वि-आयामी परतदार संरचना होती है,के विपरीत सिलिका की त्रि-आयामी विशाल सहसंयोजक नेटवर्क संरचना होती है।

(A) कथन-$I$ सही है क्योंकि कार्बन $(C)$ के पास पानी के अणुओं से आने वाले इलेक्ट्रॉन युग्म को स्वीकार करने के लिए रिक्त $d$-कक्षक नहीं होते हैं,जबकि सिलिकॉन $(Si)$ के पास रिक्त $3d$-कक्षक होते हैं जो जल-अपघटन की प्रक्रिया को सुगम बनाते हैं।
कथन-$II$ सही है क्योंकि जर्मेनियम $(Ge)$ के लिए,$+4$ ऑक्सीकरण अवस्था $+2$ ऑक्सीकरण अवस्था की तुलना में अधिक स्थिर होती है,क्योंकि $Pb$ जैसे भारी तत्वों की तुलना में इसमें अक्रिय युग्म प्रभाव (inert pair effect) अपेक्षाकृत कमजोर होता है।

(C) सही उत्तर $SiCl_4$ है।
$1$. $P_4 O_{10}$ का जल-अपघटन: $P_4 O_{10} + 6 H_2 O \rightarrow 4 H_3 PO_4$। दोनों उत्पाद मानक स्थितियों में ठोस नहीं हैं।
$2$. $F_2$ का जल-अपघटन: $2 F_2 + 2 H_2 O \rightarrow 4 HF + O_2$। $HF$ और $O_2$ दोनों ठोस नहीं हैं।
$3$. $SiCl_4$ का जल-अपघटन: $SiCl_4 + 2 H_2 O \rightarrow SiO_2 + 4 HCl$। यहाँ,$SiO_2$ (सिलिका) एक ठोस उत्पाद है।
$4$. $N_2$ सामान्य परिस्थितियों में जल-अपघटित नहीं होता है।

(A) $i$. सिलिकेट्स की मूल संरचनात्मक इकाई $SiO_4^{4-}$ टेट्राहेड्रॉन है,जो सही है।
$ii$. सिलिकॉन्स सिंथेटिक पॉलिमर हैं जो रासायनिक रूप से निष्क्रिय,जल-विकर्षक और जैव-संगत होते हैं,जो सही है।
$iii$. प्रोड्यूसर गैस कार्बन मोनोऑक्साइड $(CO)$ और नाइट्रोजन $(N_2)$ का मिश्रण है,जो सही है।
अतः,सभी कथन $i, ii,$ और $iii$ सही हैं।

(C) समूह $13$ के तत्वों के गलनांक और क्वथनांक समूह $14$ के तत्वों की तुलना में कम होते हैं क्योंकि समूह $14$ के तत्वों में मजबूत धात्विक बंधन होता है। अतः,कथन $(i)$ गलत है।
$SiO$,$SiO_2$ की तुलना में कम स्थिर है और केवल उच्च तापमान पर मौजूद होता है। अतः,कथन $(ii)$ सही है।
$PbI_4$ का अस्तित्व नहीं है क्योंकि अक्रिय युग्म प्रभाव (inert pair effect) के कारण $Pb$,$+4$ अवस्था की तुलना में $+2$ ऑक्सीकरण अवस्था को प्राथमिकता देता है। अतः,कथन $(iii)$ सही है।
बकमिन्स्टर फुलरीन $(C_{60})$ में $20$ छह-सदस्यीय रिंग और $12$ पांच-सदस्यीय रिंग होती हैं। अतः,कथन $(iv)$ गलत है।
इसलिए,सही कथन $(ii)$ और $(iii)$ हैं।

(D) सिलिकॉन $(IV)$ क्लोराइड $(SiCl_4)$ का जल-अपघटन होने पर सिलिसिक अम्ल ($Si(OH)_4$ या $H_4SiO_4$) प्राप्त होता है।
रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है:
$SiCl_4 + 4H_2O \rightarrow Si(OH)_4 + 4HCl$
सिलिसिक अम्ल $(Si(OH)_4)$ की संरचना में,सिलिकॉन परमाणु चार $-OH$ समूहों से जुड़ा होता है।
अतः,$X$ में उपस्थित $-OH$ समूहों की संख्या $4$ है।

(B) जब सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड $(SiCl_4)$ पानी की अधिकता के साथ अभिक्रिया करता है,तो इसका पूर्ण जल-अपघटन (hydrolysis) होता है।
सिलिकॉन में रिक्त $d$-कक्षक होते हैं,जो पानी के अणु को सिलिकॉन परमाणु पर आक्रमण करने की अनुमति देते हैं,जिससे क्लोरीन परमाणुओं का हाइड्रॉक्सिल समूहों द्वारा प्रतिस्थापन होता है।
अभिक्रिया इस प्रकार है:
$SiCl_4 + 4H_2O \rightarrow Si(OH)_4 + 4HCl$
अतः,मुख्य उत्पाद सिलिसिक एसिड,$Si(OH)_4$ है।

(A) $SiO_2$ एक सहसंयोजक त्रि-आयामी नेटवर्क ठोस है।
सिलिका (जिसे आमतौर पर क्वार्ट्ज के रूप में जाना जाता है) $SiO_2$ है,जिसका उपयोग आमतौर पर कांच,सिरेमिक और पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री बनाने के लिए किया जाता है।
सिलिका का सबसे आम उपयोग जल निस्पंदन में होता है; अपने समान आकार और माप के कारण,यह एक प्रभावी निस्पंदन बेड है जो पानी से दूषित पदार्थों को हटाता है।
$SiO_2$ उच्च $Si-O$ बंध एन्थैल्पी के कारण कम अभिक्रियाशील है। इसलिए,यह कथन कि यह अत्यधिक अभिक्रियाशील है,गलत है।

(B) पृथ्वी की पपड़ी में सबसे प्रचुर मात्रा में पाए जाने वाले दो तत्व ऑक्सीजन और सिलिकॉन हैं। इन तत्वों द्वारा निर्मित यौगिक $(A)$ सिलिकॉन डाइऑक्साइड $(SiO_2)$ है,जिसका उपयोग भवन निर्माण (जैसे रेत और कंक्रीट में) में व्यापक रूप से किया जाता है।
जब सिलिकॉन डाइऑक्साइड $(SiO_2)$ उच्च तापमान पर कार्बन के साथ प्रतिक्रिया करता है,तो यह एक अपचयन प्रतिक्रिया से गुजरता है:
$SiO_2 + 3C \xrightarrow{\Delta} SiC + 2CO$
यहाँ,$(B)$ कार्बन मोनोऑक्साइड $(CO)$ है,जो एक जहरीली,स्थिर द्विपरमाणुक गैस है।

(A) सिलिकोन्स का उपयोग ग्रीस (लुब्रिकेंट्स) के रूप में और उनकी अक्रिय प्रकृति और जैव-अनुकूलता के कारण सर्जिकल इम्प्लांट में किया जाता है।
जिओलाइट्स का उपयोग उत्प्रेरक के रूप में (जैसे,$ZSM-5$) और जल मृदुकरण में आयन एक्सचेंजर्स के रूप में किया जाता है।
अतः,सही मिलान हैं:
$A$ (सिलिकोन्स) $\rightarrow$ $(ii)$ ग्रीस,$(iii)$ सर्जिकल इम्प्लांट में।
$B$ (जिओलाइट्स) $\rightarrow$ $(i)$ उत्प्रेरक के रूप में,$(iv)$ आयन एक्सचेंजर्स के रूप में।
सही कोड $A-(ii, iii), B-(i, iv)$ है।

(C) पायरोसिलिकेट $(Si_2O_7)^{6-}$ में,दो सिलिकेट इकाइयाँ $(SiO_4)^{4-}$ एक ऑक्सीजन परमाणु साझा करती हैं। इसकी संरचना को $(Si_2O_7)^{6-} = O_3Si-O-SiO_3$ के रूप में दर्शाया जाता है।

(A) $(CH_3)_3SiCl$ का उपयोग ऑर्गेनोसिलिकॉन्स के बहुलकीकरण के दौरान किया जाता है क्योंकि यह एक श्रृंखला टर्मिनेटर (chain terminator) के रूप में कार्य करता है।
जब इसे प्रतिक्रिया मिश्रण में मिलाया जाता है,तो यह बढ़ती हुई सिलोक्सेन श्रृंखला के अंतिम $-OH$ समूहों के साथ प्रतिक्रिया करता है,जिससे अंत में एक स्थिर $(CH_3)_3Si-O-$ समूह बनता है।
यह आगे के संघनन (condensation) को रोकता है और इस प्रकार ऑर्गेनोसिलिकॉन पॉलिमर की श्रृंखला की लंबाई को नियंत्रित करने की अनुमति देता है।
अतः,सही विकल्प $A$ है।

(D) सिलिकोन $R_2SiO$ सामान्य सूत्र वाले सिंथेटिक ऑर्गेनोसिलिकॉन पॉलिमर हैं।
सिलिकॉन परमाणुओं से जुड़े गैर-ध्रुवीय कार्बनिक समूहों की उपस्थिति के कारण वे हाइड्रोफोबिक (जल-विकर्षक) प्रकृति के होते हैं।
वे जैव-संगत (biocompatible) होने के कारण चिकित्सा अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।
हालाँकि,सिलिकोन मजबूत $Si-O$ बंध और मुक्त इलेक्ट्रॉनों या आयनों की अनुपस्थिति के कारण विद्युत के अच्छे कुचालक होते हैं,सुचालक नहीं।

(C) कथन $(I)$ सही है: जर्मेनियम केवल अल्प मात्रा $(1.5 \ ppm)$ में मौजूद है और मुख्य रूप से जिंक अयस्कों के भर्जन से उत्पन्न धूल से प्राप्त किया जाता है।
कथन $(II)$ गलत है: समूह $14$ के तत्वों की विद्युत ऋणात्मकता कार्बन से सिलिकॉन तक घटती है और सिलिकॉन से $Sn$ तक लगभग स्थिर रहती है $(Si \approx Ge \approx Sn)$.
कथन $(III)$ सही है: समूह $14$ के सभी तत्व (कार्बन,सिलिकॉन,जर्मेनियम,टिन,लेड) कमरे के तापमान पर ठोस अवस्था में उपलब्ध हैं।
अतः,कथन $(I)$ और $(III)$ सही हैं।

(B) $[SiF_6]^{2-}$ बनता है लेकिन $[SiCl_6]^{2-}$ नहीं बनता है क्योंकि $Cl^-$ आयन का आकार $F^-$ आयन की तुलना में काफी बड़ा होता है।
$Cl^-$ के बड़े आकार के कारण,केंद्रीय $Si$ परमाणु के चारों ओर त्रिविम बाधा (steric hindrance) उत्पन्न होती है,जो $[SiCl_6]^{2-}$ संकुल के निर्माण को रोकती है।
यद्यपि $F$ की विद्युत ऋणात्मकता $Cl$ से अधिक है,लेकिन यह गुण $[SiF_6]^{2-}$ की स्थिरता का मुख्य कारण नहीं है।
अतः,कथन $(A)$ और कारण $(R)$ दोनों सही हैं,लेकिन $(R)$,$(A)$ की सही व्याख्या नहीं है।

(C) मिथाइल क्लोराइड $570 \ K$ पर उत्प्रेरक के रूप में कॉपर चूर्ण की उपस्थिति में सिलिकॉन के साथ अभिक्रिया करके मुख्य उत्पाद के रूप में डाइमिथाइलडाइक्लोरोसिलेन बनाता है। यह सिलिकोन के संश्लेषण का पहला चरण है।
अभिक्रिया है: $2 CH_3Cl + Si \xrightarrow[570 \ K]{Cu} (CH_3)_2SiCl_2$
दी गई अभिक्रिया के साथ तुलना करने पर,हमें प्राप्त होता है:
$X = Si$,$Y = Cu$,और $Z = (CH_3)_2SiCl_2$.

(B) फोटोवोल्टिक सेल वे उपकरण हैं जो सूर्य के प्रकाश को सीधे बिजली में परिवर्तित करते हैं। $Amorphous$ $silicon$ का उपयोग इन सौर सेल के निर्माण में व्यापक रूप से किया जाता है क्योंकि यह एक प्रभावी अर्धचालक सामग्री है जिसे पतली फिल्मों में जमा किया जा सकता है,जो इसे बड़े पैमाने पर ऊर्जा उत्पादन के लिए लागत प्रभावी बनाता है।

(A) कार्बन दूसरे आवर्त का तत्व है और इसकी संयोजकता कोश में केवल $s$ और $p$ कक्षक होते हैं $(n=2)$। इसमें $d$-कक्षकों का अभाव होता है,इसलिए यह अपने अष्टक का विस्तार नहीं कर सकता,जिससे इसकी अधिकतम सहसंयोजकता $4$ तक सीमित रहती है।
सिलिकॉन $(Si)$ और जर्मेनियम $(Ge)$ क्रमशः तीसरे और चौथे आवर्त के तत्व हैं। इनकी संयोजकता कोश में रिक्त $d$-कक्षक होते हैं ($n=3$ और $n=4$)।
इन $d$-कक्षकों की उपलब्धता के कारण,$Si$ और $Ge$ $sp^3d^2$ संकरण कर सकते हैं,जिससे वे $6$ बंध बनाने में सक्षम होते हैं और $6$ की अधिकतम सहसंयोजकता प्राप्त करते हैं।
अतः,कथन और कारण दोनों सही हैं,और कारण कथन की सही व्याख्या करता है।

(D) सही उत्तर $D$ है।
जल गैस $CO$ और $H_2$ का मिश्रण है।
इसमें मुख्य घटक के रूप में $CO_2$ नहीं होता है।
$SiO_2$,$HF$ के साथ अभिक्रिया करके $SiF_4$ और $H_2O$ बनाता है,जिससे यह घुलनशील हो जाता है।
$(CH_3)_2SiCl_2$ जल-अपघटन और उसके बाद संघनन से गुजरकर रैखिक सिलिकोन बनाता है।
जिओलाइट्स का उपयोग आयन विनिमय द्वारा जल को मृदु बनाने के लिए किया जाता है।

(A) श्रृंखलन की प्रवृत्ति बंध वियोजन ऊर्जा के सीधे समानुपाती होती है।
समूह में $C$ से $Ge$ की ओर नीचे जाने पर,परमाणु आकार बढ़ता है,जिससे कक्षकों का अतिव्यापन (overlap) कम हो जाता है और परिणामस्वरूप बंध की मजबूती घट जाती है।
$C-C$,$Si-Si$ और $Ge-Ge$ के लिए बंध वियोजन ऊर्जा क्रमशः लगभग $348 \ kJ \ mol^{-1}$,$180 \ kJ \ mol^{-1}$ और $167 \ kJ \ mol^{-1}$ है।
अतः,बंध ऊर्जा का सही क्रम श्रृंखलन प्रवृत्ति के क्रम से मेल खाता है।

(A) $[SiCl_6]^{2-}$ स्पीशीज अस्तित्व में नहीं है।
सिलिकॉन $(Si)$ का परमाणु आकार छोटा होता है और त्रिविम बाधा (steric hindrance) के कारण यह अपने चारों ओर छह बड़े $Cl^-$ आयनों को समायोजित नहीं कर सकता है।
इसके अतिरिक्त,$Si-Cl$ बंध इस हेक्साकोऑर्डिनेटेड संरचना को स्थिर करने के लिए पर्याप्त मजबूत नहीं है।
इसके विपरीत,$[SiF_6]^{2-}$ अस्तित्व में है क्योंकि $F^-$ आयन का आकार छोटा होता है और यह $Si$ परमाणु के चारों ओर फिट हो सकता है।

(D) $I)$ $Sn$ और $F$ के बीच उच्च विद्युत ऋणात्मकता अंतर के कारण $SnF_4$ एक आयनिक यौगिक है। यह कथन सही है।
$II)$ अक्रिय युग्म प्रभाव (inert pair effect) के कारण,समूह $14$ के तत्वों के लिए समूह में नीचे जाने पर $+2$ ऑक्सीकरण अवस्था का स्थायित्व बढ़ता है। अतः,डाइहैलाइड्स का स्थायित्व बढ़ता है। यह कथन सही है।
$III)$ $GeCl_4$ में $Ge$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+4$ है और $GeCl_2$ में $+2$ है। चूँकि $Ge$ के लिए $+2$ की तुलना में $+4$ अधिक स्थिर है,इसलिए $GeCl_4$,$GeCl_2$ से अधिक स्थिर है। यह कथन गलत है।