Alkali metals Questions in Hindi

(D) सुपरऑक्साइड की पानी के साथ अभिक्रिया इस प्रकार है: $2MO_2 + 2H_2O \rightarrow 2MOH + H_2O_2 + O_2$।
अतः,सुपरऑक्साइड पानी के साथ हाइड्रोजन पेरोक्साइड $(H_2O_2)$ और ऑक्सीजन $(O_2)$ दोनों देते हैं।
$CrO_3$ एक अम्लीय ऑक्साइड है।
$SnO_2$ एक उभयधर्मी ऑक्साइड है क्योंकि यह अम्ल और क्षार दोनों के साथ अभिक्रिया करता है।
$KO_2$ एक सुपरऑक्साइड है,पेरोक्साइड नहीं।
इसलिए,कथन '$KO_2$ एक पेरोक्साइड है जो $H_2O$ के साथ केवल हाइड्रोजन पेरोक्साइड बनाता है' असत्य है।

(C) $1$. क्षार धातु पेरोक्साइड की तापीय स्थिरता समूह में नीचे जाने पर बढ़ती है क्योंकि धनायन का आकार बढ़ता है,जो बड़े पेरोक्साइड ऋणायन को स्थिर करता है। अतः,$Na_2O_2 < K_2O_2 < Rb_2O_2 < Cs_2O_2$ सही है।
$2$. क्षार धातु बाइकार्बोनेट की तापीय स्थिरता समूह में नीचे जाने पर बढ़ती है क्योंकि धनायन का आकार बढ़ने से जालक ऊर्जा (lattice energy) बढ़ती है। अतः,$LiHCO_3 < NaHCO_3 < KHCO_3 < RbHCO_3 < CsHCO_3$ सही है।
$3$. $NaF, NaCl, NaBr, NaI$ में,ऋणायन का आकार बढ़ता है,जिससे जालक ऊर्जा कम हो जाती है। इसलिए,गलनांक $(mpt)$ का क्रम $NaF > NaCl > NaBr > NaI$ होना चाहिए। दिया गया क्रम $NaF < NaCl < NaBr < NaI$ गलत है।
$4$. फजान के नियम के अनुसार,जैसे-जैसे धनायन पर आवेश बढ़ता है $(Na^+ < Mg^{2+} < Al^{3+})$,सहसंयोजक गुण बढ़ता है,जिससे गलनांक कम हो जाता है। अतः,$NaCl > MgCl_2 > AlCl_3$ सही है।

(A) तत्व का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $[Kr]4d^{10} 4f^{14} 5s^2 5p^6 6s^2$ है।
इस विन्यास में,अंतिम इलेक्ट्रॉन $6s$ कक्षक (orbital) में प्रवेश करता है।
आवर्त सारणी के नियमों के अनुसार,यदि अंतिम इलेक्ट्रॉन $s-$कक्षक में प्रवेश करता है,तो वह तत्व $s-$ब्लॉक का होता है।
अतः,यह तत्व $s-$ब्लॉक से संबंधित है।

(D) जलयोजन ऊर्जा वह ऊर्जा है जो पानी द्वारा विलायकन (solvation) पर मुक्त होती है।
जलयोजन ऊर्जा आयन के आवेश और आयनिक त्रिज्या पर निर्भर करती है।
आवेश जितना अधिक और आकार जितना छोटा होगा,जलयोजन ऊर्जा उतनी ही अधिक होगी।
$H^{+}$ का आकार सबसे छोटा है (यह अनिवार्य रूप से एक नग्न प्रोटॉन है) और इसलिए चारों में इसकी जलयोजन ऊर्जा अधिकतम है।

(C) विलयन की एन्थैल्पी $(\Delta H_{sol})$ जालक एन्थैल्पी और जलयोजन एन्थैल्पी का योग होती है।
क्षार धातु हैलाइडों के लिए,जैसे-जैसे ऋणायन (anion) का आकार बढ़ता है,जालक एन्थैल्पी काफी कम हो जाती है।
हालाँकि,ऋणायन का आकार बढ़ने पर जलयोजन एन्थैल्पी भी कम हो जाती है।
$F^-$ एक छोटा ऋणायन है,जिसके परिणामस्वरूप बहुत अधिक जलयोजन एन्थैल्पी प्राप्त होती है।
$KF$ के घुलने के दौरान मुक्त होने वाली यह उच्च जलयोजन ऊर्जा जालक ऊर्जा से अधिक होती है,जिससे कुल विलयन एन्थैल्पी ऋणात्मक (ऊष्माक्षेपी) हो जाती है।
$KCl$,$KBr$,और $KI$ जैसे अन्य हैलाइडों के लिए,जालक ऊर्जा अपेक्षाकृत कम होती है,लेकिन जलयोजन ऊर्जा इतनी अधिक नहीं होती कि प्रक्रिया को ऊष्माक्षेपी बना सके,जिसके परिणामस्वरूप विलयन एन्थैल्पी धनात्मक होती है।

(A) विलयन की एन्थैल्पी $(\Delta H_{sol})$ जालक ऊर्जा $(\Delta H_{lattice})$ और जलयोजन ऊर्जा $(\Delta H_{hyd})$ का योग होती है।
$LiF$ के लिए,$Li^+$ और $F^-$ दोनों आयनों के छोटे आकार के कारण जालक ऊर्जा बहुत अधिक होती है।
चूंकि जालक ऊर्जा जलयोजन ऊर्जा से काफी अधिक होती है,इसलिए $LiF$ के लिए विलयन की कुल एन्थैल्पी धनात्मक होती है,जिससे यह कमरे के तापमान पर पानी में अल्प विलेय होता है।

(A) जब मैग्नीशियम हवा में जलता है,तो यह वायुमंडल में मौजूद ऑक्सीजन और नाइट्रोजन दोनों के साथ प्रतिक्रिया करता है।
प्रतिक्रियाएं इस प्रकार हैं:
$2Mg(s) + O_2(g) \rightarrow 2MgO(s)$ (मैग्नीशियम ऑक्साइड)
$3Mg(s) + N_2(g) \rightarrow Mg_3N_2(s)$ (मैग्नीशियम नाइट्राइड)
इसलिए,बनने वाले यौगिक मैग्नीशियम ऑक्साइड और मैग्नीशियम नाइट्राइड हैं।

(B) क्षारीय मृदा धातुओं के सल्फेट्स की जल में विलेयता समूह में नीचे जाने पर घटती है क्योंकि धनायन का आकार बढ़ने पर हाइड्रेशन ऊर्जा में कमी,जालक ऊर्जा (lattice energy) में कमी की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण होती है। क्रम $BeSO_4 > MgSO_4 > CaSO_4 > SrSO_4 > BaSO_4$ है।
$Na_2SO_4$ एक क्षार धातु सल्फेट है और क्षारीय मृदा धातु सल्फेट्स की तुलना में जल में अत्यधिक विलेय है।
अतः,विलेयता का सही क्रम $Na_2SO_4 > BeSO_4 > MgSO_4 > BaSO_4$ है।

(C) एक आयनिक यौगिक की घुलनशीलता उसकी जालक ऊर्जा और जलयोजन ऊर्जा के बीच के संतुलन पर निर्भर करती है।
समूह में नीचे जाने पर क्षार धातु धनायन का आकार बढ़ता है।
आयनिक त्रिज्या बढ़ने के साथ जालक ऊर्जा और जलयोजन ऊर्जा दोनों घटती हैं।
हालाँकि,जालक ऊर्जा में कमी जलयोजन ऊर्जा में कमी की तुलना में अधिक तीव्र होती है।
चूंकि जालक ऊर्जा अधिक महत्वपूर्ण रूप से घटती है,इसलिए क्रिस्टल जालक को तोड़ने के लिए आवश्यक ऊर्जा जलयोजन ऊर्जा द्वारा आसानी से प्रतिपूरित हो जाती है,जिससे समूह में नीचे जाने पर घुलनशीलता बढ़ जाती है।
इसलिए,सही विकल्प $(C)$ है।

(A) क्षार धातुओं के हाइड्राइडों की तापीय स्थिरता समूह में नीचे जाने पर घटती है। $LiH$ काफी स्थिर होता है और बहुत उच्च तापमान पर विघटित होता है। $NaH$ अपेक्षाकृत कम स्थिर होता है और $400-500\,^oC$ की सीमा में विघटित हो जाता है।
कार्बोनेट के संबंध में,$Li_2CO_3$ तापीय रूप से अस्थिर होता है और $400-500\,^oC$ तक गर्म करने पर $Li_2O$ और $CO_2$ में विघटित हो जाता है। इसके विपरीत,$Na_2CO_3$ अत्यधिक स्थिर होता है और इस तापमान पर विघटित नहीं होता है।
अतः,$NaH$ $(II)$ और $Li_2CO_3$ $(III)$ दोनों दिए गए तापमान सीमा में विघटित होते हैं।

(B) थर्मिट अभिक्रिया एक धातु पाउडर और धातु ऑक्साइड का मिश्रण है।
क्लासिक थर्मिट अभिक्रिया में,$Al$ पाउडर और $Fe_2O_3$ के मिश्रण का उपयोग किया जाता है।
यह अभिक्रिया अत्यधिक ऊष्माक्षेपी होती है: $Fe_2O_3 + 2Al \rightarrow 2Fe + Al_2O_3 + \text{Heat}$।
इस प्रक्रिया का उपयोग रेलवे पटरियों को जोड़ने के लिए किया जाता है।

(C) पिघले हुए $MgCl_2$ के विद्युत अपघटन में,लोहे का पात्र कैथोड के रूप में और ग्रेफाइट एनोड के रूप में कार्य करता है। मैग्नीशियम धातु कैथोड पर जमा होती है।

(D) क्विक लाइम कैल्शियम ऑक्साइड $(CaO)$ है। जब इसे विद्युत भट्टी में कोक $(C)$ के साथ गर्म किया जाता है,तो यह कैल्शियम कार्बाइड $(CaC_2)$ और कार्बन मोनोऑक्साइड $(CO)$ बनाने के लिए अभिक्रिया करता है।
रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है:
$CaO + 3C \rightarrow CaC_2 + CO$

(C) क्षार धातुओं $(Group \ 1)$ में से केवल $Li$ ही नाइट्राइड $(Li_3N)$ बनाता है।
सभी क्षारीय मृदा धातुएं $(Group \ 2)$ नाइट्राइड बनाती हैं।
जब ये नाइट्राइड नमी $(H_2O)$ के साथ प्रतिक्रिया करते हैं,तो वे अमोनिया $(NH_3)$ गैस छोड़ते हैं,जिसमें तीखी गंध होती है।
$1. \ Mg + N_2 \to Mg_3N_2 \xrightarrow{H_2O} Mg(OH)_2 + NH_3$
$2. \ Ca + N_2 \to Ca_3N_2 \xrightarrow{H_2O} Ca(OH)_2 + NH_3$
$3. \ Li + N_2 \to Li_3N \xrightarrow{H_2O} LiOH + NH_3$
$4. \ K + N_2 \to \text{कोई प्रतिक्रिया नहीं}$
चूंकि $K$ नाइट्राइड नहीं बनाता है,इसलिए यह नम हवा में अमोनिया नहीं छोड़ता है।

(D) जैसे-जैसे हम क्षार धातुओं में समूह में नीचे जाते हैं,परमाणु क्रमांक बढ़ता है,जिससे नई कक्षाएं जुड़ती हैं।
परिणामस्वरूप,परमाणु का आकार बढ़ता है और परमाणु त्रिज्या बढ़ती है।
इसके विपरीत,प्रथम आयनन ऊर्जा,विद्युतऋणात्मकता और जलयोजन ऊर्जा जैसे गुण परमाणु का आकार बढ़ने के साथ घटते हैं।

(A) क्षार धातु कार्बोनेटों की तापीय स्थिरता समूह में ऊपर से नीचे जाने पर बढ़ती है,यानी $Li_2CO_3$ से $Cs_2CO_3$ तक।
इसका कारण यह है कि समूह में नीचे जाने पर क्षार धातु का विद्युत-धनात्मक गुण बढ़ता है,जिससे धातु-ऑक्सीजन बंध की आयनिक प्रकृति बढ़ती है।
जैसे-जैसे आयनिक प्रकृति बढ़ती है,जालक ऊर्जा (lattice energy) और कार्बोनेट आयन की स्थिरता बढ़ती है।
इसलिए,दिए गए विकल्पों में $Cs_2CO_3$ की तापीय स्थिरता सबसे अधिक है।

(D) पानी में क्षार धातुओं के परक्लोरेट्स $(MClO_4)$ की घुलनशीलता धनायन (cation) का आकार बढ़ने के साथ घटती है।
इसका कारण यह है कि जैसे-जैसे धनायन का आकार बढ़ता है,इन लवणों की जालक ऊर्जा (lattice energy) उनकी जलयोजन ऊर्जा (hydration energy) की तुलना में कम तेजी से घटती है।
चूंकि क्षार धातुओं में $Li^+$ की आयनिक त्रिज्या सबसे छोटी होती है,इसलिए इसकी जलयोजन ऊर्जा सबसे अधिक होती है।
अतः,दिए गए विकल्पों में से $LiClO_4$ पानी में सबसे अधिक घुलनशील है।

(B) जब सोडियम जैसी क्षार धातुएं द्रव अमोनिया में घुलती हैं,तो वे आयनित होकर अमोनीकृत धनायन और अमोनीकृत इलेक्ट्रॉन बनाती हैं:
$Na + (x+y)NH_3 \rightarrow [Na(NH_3)_x]^+ + [e(NH_3)_y]^-$.
विलयन का नीला रंग दृश्य क्षेत्र में प्रकाश को अवशोषित करके अमोनीकृत इलेक्ट्रॉनों के उच्च ऊर्जा स्तरों में उत्तेजित होने के कारण होता है।

(C) क्षार धातु हाइड्रॉक्साइड्स की क्षारीयता इस बात पर निर्भर करती है कि $OH^-$ आयन कितनी आसानी से मुक्त हो सकता है।
समूह में $Li$ से $Cs$ तक नीचे जाने पर,परमाणु का आकार बढ़ता है।
आकार में वृद्धि के कारण,धातु धनायन $(M^+)$ और हाइड्रॉक्साइड आयन $(OH^-)$ के बीच की बंधन लंबाई बढ़ जाती है,जिससे बंधन की मजबूती कम हो जाती है।
परिणामस्वरूप,$M-OH$ बंधन को तोड़ना आसान हो जाता है,जिससे हाइड्रॉक्साइड अधिक क्षारीय हो जाता है।
इसलिए,क्षारीयता का क्रम $LiOH < NaOH < KOH < RbOH < CsOH$ है।

(B) सोडियम द्वारा प्रदर्शित धात्विक चमक को ढीले इलेक्ट्रॉनों (मुक्त इलेक्ट्रॉनों) के दोलन द्वारा समझाया जाता है।
जब प्रकाश सोडियम की सतह पर पड़ता है,तो धात्विक जालक में मौजूद मुक्त इलेक्ट्रॉन अपनी माध्य स्थिति पर दोलन करने लगते हैं और उच्च ऊर्जा स्तरों में उत्तेजित हो जाते हैं।
निम्न ऊर्जा स्तरों पर वापस लौटते समय,ये इलेक्ट्रॉन सभी दिशाओं में प्रकाश उत्सर्जित करते हैं।
यह घटना सोडियम की विशिष्ट धात्विक चमक के लिए उत्तरदायी है।

(B) जब पोटेशियम को ऑक्सीजन के साथ गर्म किया जाता है,तो यह पोटेशियम सुपरऑक्साइड बनाता है।
$K + O_2 \xrightarrow{\Delta} KO_2$

(B) वर्णित अभिक्रिया साल्वे प्रक्रिया है,जहाँ अमोनिया और कार्बन डाइऑक्साइड सोडियम क्लोराइड के सांद्र विलयन के साथ अभिक्रिया करते हैं।
$NH_3 + H_2O + CO_2 \rightarrow NH_4HCO_3$
$NH_4HCO_3 + NaCl \rightarrow NaHCO_3 + NH_4Cl$
चूंकि $NaCl$ की उच्च सांद्रता की उपस्थिति में $NaHCO_3$ (सोडियम हाइड्रोजन कार्बोनेट) की घुलनशीलता कम होती है,इसलिए यह एक सफेद ठोस के रूप में अवक्षेपित हो जाता है,जो अभिक्रिया मिश्रण में सफेद बादल के रूप में दिखाई देता है।

(C) जब सोडियम धातु को $300-400 \ ^\circ C$ पर शुष्क अमोनिया गैस की धारा में गर्म किया जाता है,तो यह अभिक्रिया करके सोडियम एमाइड $(NaNH_2)$ बनाता है और हाइड्रोजन गैस मुक्त होती है।
संतुलित रासायनिक समीकरण है:
$2Na + 2NH_3 \rightarrow 2NaNH_2 + H_2$

(C) जब सोडियम धातु को शुष्क अमोनिया गैस की धारा में गर्म किया जाता है,तो यह अभिक्रिया करके सोडामाइड (जिसे सोडियम एमाइड भी कहा जाता है) बनाता है और हाइड्रोजन गैस मुक्त करता है।
इस अभिक्रिया के लिए रासायनिक समीकरण है:
$2 Na + 2 NH_3 \rightarrow 2 NaNH_2 + H_2$

(C) गर्म करने पर,$LiNO_3$ का तापीय अपघटन होकर लिथियम ऑक्साइड,नाइट्रोजन डाइऑक्साइड और ऑक्सीजन गैस प्राप्त होती है।
संतुलित रासायनिक समीकरण है:
$4LiNO_3 \rightarrow 2Li_2O + 4NO_2 + O_2$
$Li_2CO_3$ का अपघटन होकर $Li_2O$ और $CO_2$ प्राप्त होता है लेकिन $O_2$ मुक्त नहीं होता है।
$LiOH$ और $NaOH$ मध्यम तापमान पर स्थिर रहते हैं और $O_2$ मुक्त नहीं करते हैं।

(A) सोडियम पेरोक्साइड $(Na_2O_2)$ कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ के साथ प्रतिक्रिया करके सोडियम कार्बोनेट $(Na_2CO_3)$ और ऑक्सीजन गैस $(O_2)$ उत्पन्न करता है।
रासायनिक अभिक्रिया है: $2Na_2O_2(s) + 2CO_2(g) \rightarrow 2Na_2CO_3(s) + O_2(g)$.
यह गुण इसे पनडुब्बियों जैसे बंद स्थानों में ऑक्सीजन को पुनर्जीवित करने और कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने के लिए उपयोगी बनाता है।

(C) वाशिंग सोडा सोडियम कार्बोनेट डेकाहाइड्रेट का सामान्य नाम है।
इसका रासायनिक सूत्र $Na_2CO_3 \cdot 10H_2O$ है।
अतः,सही विकल्प $C$ है।

(C) जब सोडियम धातु को हवा या ऑक्सीजन की अधिक आपूर्ति में गर्म किया जाता है,तो यह मुख्य रूप से सोडियम पेरोक्साइड $(Na_2O_2)$ बनाता है।
रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है:
$2Na + O_2 (\text{excess}) \rightarrow Na_2O_2$
सोडियम ऑक्साइड $(Na_2O)$ तब बनता है जब सोडियम को हवा की सीमित आपूर्ति में गर्म किया जाता है।

(D) ग्लॉबर साल्ट सोडियम सल्फेट के डेकाहाइड्रेट रूप का सामान्य नाम है।
इसका रासायनिक सूत्र $Na_2SO_4 \cdot 10H_2O$ है।

(B) सोडियम हाइड्रॉक्साइड $(NaOH)$ का उत्पादन बड़े पैमाने पर $NaCl$ के जलीय घोल के विद्युत-अपघटन द्वारा किया जाता है,जिसे $Chlor-alkali$ प्रक्रिया के रूप में जाना जाता है। रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है: $2NaCl(aq) + 2H_2O(l) \rightarrow 2NaOH(aq) + Cl_2(g) + H_2(g)$.

(B) सोडियम हाइड्रॉक्साइड $(NaOH)$ जिंक $(Zn)$ के साथ अभिक्रिया करके सोडियम जिंकेट $(Na_2ZnO_2)$ बनाता है और साथ ही ज्वलनशील हाइड्रोजन गैस $(H_2)$ मुक्त करता है।
$Zn + 2NaOH \rightarrow Na_2ZnO_2 + H_2(g)$

(B) जलीय विलयन में धातु की अपचायक क्षमता इलेक्ट्रोड विभव पर निर्भर करती है,जो उच्चीकरण ऊर्जा,आयनन ऊर्जा और जलयोजन ऊर्जा के योग द्वारा निर्धारित होती है।
हालांकि $Li$ की आयनन ऊर्जा सबसे अधिक है,लेकिन इसके बहुत छोटे आयनिक आकार के कारण इसकी जलयोजन ऊर्जा सबसे अधिक होती है।
जलयोजन ऊर्जा का उच्च मान अधिक आयनन ऊर्जा की भरपाई कर देता है,जिससे $Li$ जलीय विलयन में सबसे शक्तिशाली अपचायक बन जाता है।

(C) $Li$ धातु अपने उत्सर्जन स्पेक्ट्रम के कारण ज्वाला को गहरा लाल (crimson red) रंग प्रदान करती है,न कि केवल लाल।

(B) पानी में एक आयनिक यौगिक की घुलनशीलता उसकी जालक एन्थैल्पी और जलयोजन एन्थैल्पी के बीच के संतुलन द्वारा निर्धारित होती है।
किसी लवण के घुलनशील होने के लिए,जलयोजन एन्थैल्पी जालक एन्थैल्पी को दूर करने के लिए पर्याप्त होनी चाहिए।
$LiF$ के मामले में,$Li^{+}$ आयन बहुत छोटा होता है,जिससे $F^{-}$ आयन के साथ बहुत मजबूत स्थिर वैद्युत आकर्षण होता है।
इसके परिणामस्वरूप $LiF$ के लिए बहुत उच्च जालक एन्थैल्पी होती है,जिसकी भरपाई जलयोजन एन्थैल्पी द्वारा नहीं हो पाती है,जिससे यह क्षार धातु फ्लोराइड्स में सबसे कम घुलनशील हो जाता है।

(C) जलीय विलयन में धातु की अपचायक क्षमता मानक इलेक्ट्रोड विभव $(E^{\circ})$ द्वारा निर्धारित होती है,जो ऊर्ध्वपातन एन्थैल्पी,आयनन एन्थैल्पी और जलयोजन एन्थैल्पी के योग पर निर्भर करती है।
$Li^{+}$ आयन का आकार बहुत छोटा होने के कारण,क्षार धातु आयनों में इसकी जलयोजन एन्थैल्पी सबसे अधिक होती है।
जलयोजन एन्थैल्पी का यह उच्च ऋणात्मक मान $Li$ की उच्च आयनन एन्थैल्पी की भरपाई करता है,जिससे इसका मानक अपचयन विभव $(E^{\circ} = -3.04 \ V)$ सबसे अधिक ऋणात्मक हो जाता है।
इसलिए,$Li$ जलीय विलयन में सबसे प्रबल अपचायक के रूप में कार्य करता है।

(A) क्षारीय मृदा धातुएं $Mg$ और $Be$ ज्वाला को कोई विशिष्ट रंग प्रदान नहीं करती हैं।
इसका कारण यह है कि उनके इलेक्ट्रॉनों को उच्च ऊर्जा स्तरों में उत्तेजित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा बहुत अधिक होती है,जिसे बन्सेन ज्वाला की ऊर्जा द्वारा प्रदान नहीं किया जा सकता है।
दिए गए विकल्पों में से,$MgCl_2$ ज्वाला को रंग प्रदान नहीं करता है।

(A) मैग्नीशियम धातु हवा में नाइट्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करके मैग्नीशियम नाइट्राइड बनाती है,जिसका जल-अपघटन करने पर अमोनिया गैस उत्पन्न होती है।
$3 Mg + N_2 \xrightarrow{\Delta} Mg_3N_2$
$Mg_3N_2 + 6 H_2O \rightarrow 3 Mg(OH)_2 + 2 NH_3$

(D) मैग्नीशियम $(Mg)$ एक सक्रिय धातु है जो हाइड्रोजन गैस $(H_2)$ मुक्त करने के लिए तनु अम्लों के साथ अभिक्रिया करती है।
$1$. तनु $HCl$ के साथ अभिक्रिया: $Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2 \uparrow$
$2$. तनु $H_2SO_4$ के साथ अभिक्रिया: $Mg + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + H_2 \uparrow$
$3$. अत्यंत तनु $HNO_3$ के साथ अभिक्रिया: $Mg + 2HNO_3 \rightarrow Mg(NO_3)_2 + H_2 \uparrow$
चूंकि $Mg$ इन सभी तनु अम्लों के साथ अभिक्रिया करके $H_2$ गैस उत्पन्न करता है,इसलिए सही विकल्प $D$ है।

(C) $Mg$ एक प्रबल अपचायक के रूप में कार्य करता है और $CO_2$ को कार्बन में अपचयित (reduce) कर देता है।
रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है: $2Mg(s) + CO_2(g) \rightarrow 2MgO(s) + C(s)$.
इस अभिक्रिया में,$Mg$,$CO_2$ से ऑक्सीजन को हटा देता है,जिससे यह एक अपचायक के रूप में कार्य करता है।

(B) पोटेशियम सुपरऑक्साइड $(KO_2)$ की कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ और जल $(H_2O)$ के साथ अभिक्रिया इस प्रकार होती है:
$4KO_2 + 2CO_2 + 2H_2O \rightarrow 4KHCO_3 + 3O_2$
अधिक $CO_2$ की उपस्थिति में,मुख्य उत्पाद पोटेशियम बाइकार्बोनेट $(KHCO_3)$ बनता है और ऑक्सीजन गैस $(O_2)$ मुक्त होती है।
अतः,$[X] = KHCO_3$ और $[Y] = O_2$।

(B) पानी में आयनिक यौगिकों की घुलनशीलता जालक ऊर्जा (lattice energy) और जलयोजन ऊर्जा (hydration energy) के बीच संतुलन पर निर्भर करती है।
छोटे ऋणायनों (जैसे $F^-$) वाले क्षार धातु लवणों के लिए,जालक ऊर्जा प्रभावी होती है,और जैसे-जैसे धनायन का आकार घटता है,घुलनशीलता बढ़ती है $(LiF > NaF > KF)$।
बड़े ऋणायनों (जैसे $HCO_3^-$,$CO_3^{2-}$,$NO_3^-$) वाले लवणों के लिए,जलयोजन ऊर्जा प्रभावी होती है,और जैसे-जैसे धनायन का आकार बढ़ता है,घुलनशीलता बढ़ती है।
इसलिए,बाइकार्बोनेट $(HCO_3^-)$ के लिए,घुलनशीलता का क्रम $NaHCO_3 < KHCO_3 < RbHCO_3$ है।
अतः,विकल्प $B$ सही क्रम है।

(C) अमोनियम लवणों के लिए विलयन की एन्थैल्पी,$\Delta H_{sol}$,धनात्मक (ऊष्माशोषी) पाई जाती है।
हालाँकि,वे अत्यधिक घुलनशील होते हैं क्योंकि एन्ट्रापी परिवर्तन,$\Delta S_{sol}$,काफी धनात्मक होता है।
गिब्स मुक्त ऊर्जा समीकरण,$\Delta G_{sol} = \Delta H_{sol} - T\Delta S_{sol}$ के अनुसार,एक बड़ा धनात्मक $\Delta S_{sol}$ मान $\Delta G_{sol}$ को ऋणात्मक बना देता है,जो घुलने की प्रक्रिया के लिए अनुकूल है।

(D) लिथियम अपने छोटे आकार और उच्च ध्रुवीकरण शक्ति के कारण अन्य क्षार धातुओं की तुलना में असामान्य व्यवहार प्रदर्शित करता है।
$1$. $Li_2CO_3$ गर्म करने पर $Li_2O$ और $CO_2$ में विघटित हो जाता है,जबकि अन्य क्षार धातुओं के कार्बोनेट तापीय रूप से स्थिर होते हैं: $Li_2CO_3 \xrightarrow{\Delta} Li_2O + CO_2$.
$2$. फजान के नियम के अनुसार $LiCl$ प्रकृति में मुख्य रूप से सहसंयोजक है,जो इसे ईथर जैसे कार्बनिक विलायकों में घुलनशील बनाता है।
$3$. $Li$ सीधे $N_2$ के साथ प्रतिक्रिया करके $Li_3N$ बनाता है,जबकि अन्य क्षार धातुएं समान परिस्थितियों में स्थिर नाइट्राइड नहीं बनाती हैं: $6Li + N_2 \rightarrow 2Li_3N$.
अतः,दिए गए सभी कथन सही हैं।

(D) $Li^+$ की बहुत छोटी आयनिक त्रिज्या के कारण,यह समूह के अन्य सदस्यों की तुलना में असामान्य व्यवहार प्रदर्शित करता है।
$1$. अन्य क्षार धातु सल्फेट की तुलना में $Li_2SO_4$ की पानी में घुलनशीलता कम होती है।
$2$. $Li_2SO_4$ को छोड़कर क्षार धातुओं के सभी सल्फेट त्रिसंयोजक धातु सल्फेट के साथ फिटकरी (alum) बनाते हैं।
$3$. क्षार धातु सल्फेट आमतौर पर गर्मी के प्रति स्थिर होते हैं,लेकिन $Li_2SO_4$ उच्च तापमान पर विघटित हो जाता है,जबकि अन्य नहीं होते हैं।
अतः,दिए गए सभी कथन सही हैं।

(C) क्षार धातुओं को ताज़ा काटने पर उनमें धात्विक चमक होती है क्योंकि उनमें उनके धात्विक जालक में ढीले ढंग से बंधे संयोजी इलेक्ट्रॉन (मुक्त इलेक्ट्रॉन) होते हैं।
ये इलेक्ट्रॉन आपतित प्रकाश (फोटॉन) को अवशोषित करते हैं और उन्हें पुनः उत्सर्जित करते हैं,जिससे विशिष्ट धात्विक चमक उत्पन्न होती है।

(C) $1$. $Li_2CO_3$ अपनी उच्च जालक ऊर्जा और $Li^+$ के छोटे आकार के कारण पानी में अल्प विलेय है। $LiHCO_3$ ठोस रूप में अस्थिर है और इसे अलग नहीं किया गया है। यह कथन सही है।
$2$. $K_2CO_3$ को साल्वे प्रक्रिया द्वारा तैयार नहीं किया जा सकता है क्योंकि $KHCO_3$ पानी में बहुत अधिक विलेय है,इसलिए यह $NaHCO_3$ की तरह अवक्षेपित नहीं होता है। यह कथन सही है।
$3$. $Li_2CO_3$ और $MgCO_3$ तापीय रूप से अस्थिर हैं। वे गर्म करने पर अपने संबंधित ऑक्साइड और $CO_2$ में विघटित हो जाते हैं (जैसे,$Li_2CO_3 \xrightarrow{\Delta} Li_2O + CO_2$)। यह कथन गलत है।
$4$. ट्रोना खनिज का सूत्र $Na_2CO_3 \cdot NaHCO_3 \cdot 2H_2O$ है। यह कथन सही है।

(C) $Na_2CO_3$ और $K_2CO_3$ के मिश्रण को फ्यूजन मिश्रण के रूप में जाना जाता है।
यह $Na_2CO_3$ $(851^{\circ}C)$ और $K_2CO_3$ $(891^{\circ}C)$ दोनों के व्यक्तिगत गलनांक की तुलना में कम तापमान $(700^{\circ}C)$ पर पिघलता है।

(NONE) $1$. क्षार धातुओं के पेरोक्साइड $(O_2^{2-})$ और सुपरऑक्साइड $(O_2^-)$ की स्थिरता क्षार धातु धनायन का आकार बढ़ने के साथ बढ़ती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि बड़े धनायन जालक ऊर्जा प्रभावों के माध्यम से बड़े ऋणायनों को अधिक प्रभावी ढंग से स्थिर करते हैं। अतः,कथन $(a)$ और $(c)$ सही हैं।
$2$. $NaOH$ अत्यधिक आर्द्रताग्राही है और वायुमंडल से नमी सोखकर सांद्र विलयन बनाता है,लेकिन यह $LiOH \cdot H_2O$ जैसा स्थिर क्रिस्टलीय हाइड्रेटेड लवण नहीं बनाता है। अतः,कथन $(b)$ सही है।
$3$. क्षार धातु हैलाइड्स की घुलनशीलता जालक ऊर्जा और जलयोजन ऊर्जा के बीच संतुलन पर निर्भर करती है। $LiF$ में $Li^+$ और $F^-$ दोनों के छोटे आकार के कारण बहुत उच्च जालक ऊर्जा होती है,जिससे यह कम घुलनशील होता है। $CsI$ की जालक ऊर्जा कम होती है,लेकिन इसकी घुलनशीलता बड़े $Cs^+$ और $I^-$ आयनों की बहुत कम जलयोजन ऊर्जा द्वारा सीमित होती है। अतः,दिए गए सभी कथन वैज्ञानिक रूप से सही हैं।

(D) क्षार धातुएं द्रव $NH_3$ में घुलकर गहरे नीले रंग का विलयन बनाती हैं।
नीला रंग अमोनियेटेड (विलायकीकृत) इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति के कारण होता है,जो प्रकाश के दृश्य क्षेत्र में ऊर्जा को अवशोषित करते हैं।
ये तनु विलयन अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति के कारण अनुचुंबकीय होते हैं।
जैसे-जैसे सांद्रता बढ़ती है,विलयन कांस्य रंग का हो जाता है और इलेक्ट्रॉनों के युग्मित होने के कारण प्रतिचुंबकीय हो जाता है।
अतः,दिए गए सभी कथन सही हैं।

(D) लिथियम नाइट्रेट $(LiNO_3)$ एकमात्र क्षार धातु नाइट्रेट है जो तीव्र गर्म करने पर अपने ऑक्साइड $(Li_2O)$ में विघटित हो जाता है।
अभिक्रिया इस प्रकार है: $4LiNO_3(s) \xrightarrow{\Delta} 2Li_2O(s) + 4NO_2(g) + O_2(g)$।
अन्य क्षार धातु नाइट्रेट जैसे $NaNO_3$ और $KNO_3$ अपने संबंधित नाइट्राइट्स और ऑक्सीजन गैस में विघटित होते हैं: $2MNO_3(s) \xrightarrow{\Delta} 2MNO_2(s) + O_2(g)$ (जहाँ $M = Na, K$)।