Compounds of Transitional elements Questions in Hindi

(D) अम्लीय माध्यम में मैंगनेट $(MnO_{4}^{2-})$ की असमानुपातन अभिक्रिया इस प्रकार है:
$3 MnO_{4}^{2-} + 4 H^{+} \longrightarrow 2 MnO_{4}^{-} + MnO_{2} + 2 H_{2}O$
इस अभिक्रिया में,मैंगनीज का ऑक्सीकरण $Mn^{+7}$ ($MnO_{4}^{-}$ में) में और अपचयन $Mn^{+4}$ ($MnO_{2}$ में) में होता है।
उच्च ऑक्सीकरण अवस्था वाला उत्पाद $MnO_{4}^{-}$ है,जिसमें $Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+7$ है।
$Mn^{+7}$ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $[Ar] 3d^{0}$ है।
चूंकि अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या $n = 0$ है,इसलिए स्पिन-ओनली चुंबकीय आघूर्ण $\mu = \sqrt{0(0+2)} = 0 \, B.M.$ है।

(B) $H^{+}$ के $H_{2}$ में अपचयन के लिए मानक इलेक्ट्रोड विभव $E^{\circ} = 0.00 \ V$ है।
यदि धातु आयन का मानक अपचयन विभव $E^{\circ}(M^{n+}/M)$ ऋणात्मक है,तो वह तनु खनिज अम्ल से $H_{2}$ मुक्त कर सकता है।
दिए गए आयनों में,$Co^{3+}$ का अपचयन विभव बहुत अधिक धनात्मक है $(E^{\circ}(Co^{3+}/Co^{2+}) = +1.82 \ V)$,जिसका अर्थ है कि यह एक प्रबल ऑक्सीकारक है और अम्ल से $H_{2}$ मुक्त नहीं कर सकता; इसके बजाय,यह $Co^{2+}$ में अपचयित हो जाता है।
$Co^{3+}$ $(Z=27)$ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $[Ar] 3d^{6}$ है।
$3d^{6}$ विन्यास में,अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या $(n)$ $4$ है।
स्पिन-ओनली चुंबकीय आघूर्ण की गणना $\mu = \sqrt{n(n+2)} \ B.M.$ के रूप में की जाती है।
$\mu = \sqrt{4(4+2)} = \sqrt{24} \approx 4.899 \ B.M.$
निकटतम पूर्णांक $5$ है।

(C) $Mn_2O_7$ की संरचना में दो $MnO_4$ टेट्राहेड्रा एक कोने पर एक सामान्य ऑक्सीजन परमाणु साझा करते हैं।
इस संरचना में,प्रत्येक $Mn$ परमाणु तीन टर्मिनल ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ द्वि-बंध $(Mn=O)$ द्वारा और एक ब्रिजिंग ऑक्सीजन परमाणु के साथ एकल बंध $(Mn-O-Mn)$ द्वारा जुड़ा होता है।
इसलिए,प्रत्येक $Mn$ परमाणु के चारों ओर $3$ $Mn=O$ बंध होते हैं।
$Mn=O$ बंधों की कुल संख्या = $3 + 3 = 6$.

(C) $X$,$CrO_{2}Cl_{2}$ है और $Y$,$Na_{2}CrO_{4}$ है।
जब $NaCl$,$K_{2}Cr_{2}O_{7}$ और सांद्र $H_{2}SO_{4}$ के मिश्रण को एक सूखी परखनली में गर्म किया जाता है,तो एक लाल वाष्प $(X)$,$CrO_{2}Cl_{2}$ (क्रोमिल क्लोराइड) निकलती है।
यह वाष्प $CrO_{2}Cl_{2}$,$NaOH$ के जलीय घोल के साथ प्रतिक्रिया करके $Na_{2}CrO_{4}$ (सोडियम क्रोमेट) बनाती है,जो पीले रंग का होता है।
रासायनिक अभिक्रियाएं इस प्रकार हैं:
$4Cl^{-} + Cr_{2}O_{7}^{2-} + 6H^{+} \longrightarrow 2CrO_{2}Cl_{2} (X) + 3H_{2}O$
$CrO_{2}Cl_{2} + 4OH^{-} \longrightarrow CrO_{4}^{2-} + 2Cl^{-} + 2H_{2}O$
परिणामी $CrO_{4}^{2-}$ आयन $Na^{+}$ आयनों की उपस्थिति में $Na_{2}CrO_{4} (Y)$ बनाते हैं।

(A) ऋणायन की ऑक्सीकरण क्षमता केंद्रीय धातु परमाणु की ऑक्सीकरण अवस्था पर निर्भर करती है। केंद्रीय परमाणु की ऑक्सीकरण अवस्था जितनी अधिक होगी,ऑक्सीकरण क्षमता उतनी ही अधिक होगी।
ऑक्सीकरण अवस्थाओं की गणना:
$TiO_{4}^{4-}$ में $Ti$: $x + 4(-2) = -4 \implies x = +4$
$VO_{4}^{3-}$ में $V$: $x + 4(-2) = -3 \implies x = +5$
$CrO_{4}^{2-}$ में $Cr$: $x + 4(-2) = -2 \implies x = +6$
$MnO_{4}^{-}$ में $Mn$: $x + 4(-2) = -1 \implies x = +7$
ऑक्सीकरण अवस्थाओं का क्रम $+4 < +5 < +6 < +7$ है।
अतः,ऑक्सीकरण क्षमता का क्रम $TiO_{4}^{4-} < VO_{4}^{3-} < CrO_{4}^{2-} < MnO_{4}^{-}$ होगा।

(A) क्रोमाइट अयस्क $(FeCr_{2}O_{4})$ का हवा की उपस्थिति में $Na_{2}CO_{3}$ के साथ संलयन करने पर सोडियम क्रोमेट $(Na_{2}CrO_{4})$ बनता है,जो जलीय घोल में पीले रंग का होता है।
$8Na_{2}CO_{3} + 4FeCr_{2}O_{4} + 7O_{2} \longrightarrow 8Na_{2}CrO_{4} + 2Fe_{2}O_{3} + 8CO_{2}$
इसके बाद $H_{2}SO_{4}$ के साथ अम्लीकरण करने पर क्रोमेट आयन डाइक्रोमेट आयन में परिवर्तित हो जाता है,जिससे नारंगी रंग का घोल प्राप्त होता है।
$2Na_{2}CrO_{4} + H_{2}SO_{4} \longrightarrow Na_{2}Cr_{2}O_{7} + Na_{2}SO_{4} + H_{2}O$
अतः,पीला रंग $Na_{2}CrO_{4}$ के कारण और नारंगी रंग $Na_{2}Cr_{2}O_{7}$ के कारण होता है।

(A) $MnO_2$,जब $KOH$ के साथ संगलित होता है और हवा में ऑक्सीकृत होता है,तो यह एक गहरे हरे रंग का यौगिक $X$ देता है,जो पोटेशियम मैंगनेट $(K_2MnO_4)$ है।
अम्लीय विलयन में,$K_2MnO_4$ असमानुपातन अभिक्रिया द्वारा पोटेशियम परमैंगनेट $Y$ $(KMnO_4)$ का तीव्र बैंगनी विलयन और $MnO_2$ देता है।
रासायनिक अभिक्रियाएँ इस प्रकार हैं:
$2MnO_2 + 4KOH + O_2 \longrightarrow 2K_2MnO_4 + 2H_2O$
$3K_2MnO_4 + 4H^{+} \longrightarrow 2KMnO_4 + MnO_2 + 2H_2O + 4K^{+}$
अतः,$X$ का मान $K_2MnO_4$ है और $Y$ का मान $KMnO_4$ है।

(B) जब $Cu^{2+}$ आयन $KI$ के साथ अभिक्रिया करते हैं,तो शुरू में $CuI_2$ बनता है,जो अस्थिर होता है और विघटित होकर $Cu_2I_2$ का सफेद अवक्षेप और आयोडीन $(I_2)$ बनाता है:
$2Cu^{2+} + 4I^-$ $\rightarrow 2CuI_2$ $\rightarrow Cu_2I_2 \downarrow + I_2$
मुक्त हुआ $I_2$ अतिरिक्त $KI$ में घुलकर $KI_3$ (ट्रायोडाइड आयन) बनाता है,जो विलयन को भूरा रंग देता है:
$I_2 + I^- \rightarrow I_3^-$
इस विलयन को सोडियम थायोसल्फेट $(Na_2S_2O_3)$ के साथ अनुमापित किया जाता है,जहाँ $I_2$ का अपचयन $I^-$ में होता है और थायोसल्फेट का ऑक्सीकरण टेट्राथायोनेट $(Na_2S_4O_6)$ में होता है:
$I_2 + 2Na_2S_2O_3 \rightarrow 2NaI + Na_2S_4O_6$
अतः,$X$ का मान $Cu_2I_2$ है और $Y$ का मान $Na_2S_4O_6$ है।

(A) $Mn_2O_7$ की संरचना में दो $MnO_4$ चतुष्फलक एक कोने पर एक सामान्य ऑक्सीजन परमाणु साझा करते हैं।
इस प्रकार,प्रत्येक $Mn$ परमाणु चार ऑक्सीजन परमाणुओं द्वारा चतुष्फलकीय रूप से घिरा होता है (कथन $A$ सही है)।
संरचना में एक $Mn-O-Mn$ सेतु होता है (कथन $C$ सही है)।
$Mn_2O_7$ में कोई सीधा $Mn-Mn$ बंध नहीं होता है (कथन $D$ गलत है)।
अतः,कथन $A$ और $C$ सही हैं।

(D) लैंथेनॉइड श्रेणी में,$Eu^{2+}$ (यूरोपियम$(II)$) एक प्रबल अपचायक है क्योंकि यह स्थिर $f^7$ विन्यास $(Eu^{3+})$ प्राप्त करने के लिए इलेक्ट्रॉन त्यागने की प्रवृत्ति रखता है।
$Ce^{4+}$ (सीरियम$(IV)$) एक प्रबल ऑक्सीकारक है क्योंकि यह स्थिर $f^0$ विन्यास $(Ce^{3+})$ प्राप्त करने के लिए इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने की प्रवृत्ति रखता है।
अतः,सही युग्म $Eu^{2+}$ और $Ce^{4+}$ है।

(D) कथन $A$ सही है क्योंकि संक्रमण धातुएं आयनिक $MO$ ऑक्साइड बनाती हैं।
कथन $B$ सही है क्योंकि $Sc$ $(Group \ 3)$ से $Mn$ $(Group \ 7)$ तक ऑक्सीकरण संख्या समूह संख्या के बराबर होती है।
कथन $C$ गलत है क्योंकि धातु की ऑक्सीकरण अवस्था बढ़ने पर अम्लीय गुण बढ़ता है $(V_2O_3 < V_2O_4 < V_2O_5)$। इसलिए,क्षारीय गुण घटता है।
कथन $D$ गलत है क्योंकि $V_2O_4$ अम्लों में घुलकर $VO^{2+}$ आयन देता है,न कि $VO_4^{3-}$ लवण।
कथन $E$ सही है क्योंकि $CrO$ क्षारीय है और $Cr_2O_3$ उभयधर्मी है।
अतः,कथन $C$ और $D$ गलत हैं।

(A) $4NaCl + K_2Cr_2O_7 + 6H_2SO_4 \rightarrow 2CrO_2Cl_2 \ [(B) \text{लाल-भूरा धुआं}] + 2KHSO_4 + 4NaHSO_4 + 3H_2O$
$CrO_2Cl_2 + 4NaOH \rightarrow Na_2CrO_4 \ [(C) \text{पीला विलयन}] + 2NaCl + 2H_2O$
अतः,$(B)$ $CrO_2Cl_2$ है और $(C)$ $Na_2CrO_4$ है।

(D) $513 \ K$ पर पोटेशियम परमैंगनेट $(KMnO_4)$ का तापीय अपघटन निम्नलिखित अभिक्रिया द्वारा होता है:
$2KMnO_4 \xrightarrow{\Delta} K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2$
अतः,$KMnO_4$ अपघटित होकर पोटेशियम मैंगनेट $(K_2MnO_4)$,मैंगनीज डाइऑक्साइड $(MnO_2)$ और ऑक्सीजन गैस $(O_2)$ बनाता है।

(A) $K_2Cr_2O_7$ में,$Cr$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+6$ है,जो $d^0$ विन्यास के अनुरूप है। अतः,$d-d$ संक्रमण संभव नहीं है।
$KMnO_4$ में,$Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+7$ है,जो $d^0$ विन्यास के अनुरूप है। अतः,$d-d$ संक्रमण संभव नहीं है।
दोनों यौगिकों में तीव्र रंग ऑक्सीजन लिगेंड से धातु केंद्र की ओर चार्ज ट्रांसफर संक्रमण के कारण उत्पन्न होता है।

(B) हवा (या $KNO_3$ की उपस्थिति) में $KOH$ के साथ $MnO_2$ का क्षारीय ऑक्सीडेटिव संलयन पोटेशियम मैंगनेट $(K_2MnO_4)$ उत्पन्न करता है,जिसमें मैंगनेट आयन $MnO_4^{2-}$ होता है। अतः,$A = MnO_4^{2-}$.
$2MnO_2 + 4KOH + O_2 \rightarrow 2K_2MnO_4 + 2H_2O$
क्षारीय माध्यम में हरे मैंगनेट घोल $(MnO_4^{2-})$ का इलेक्ट्रोलाइटिक ऑक्सीकरण इसे बैंगनी परमैंगनेट $(MnO_4^{-})$ में परिवर्तित कर देता है। अतः,$B = MnO_4^{-}$.
$2MnO_4^{2-} + H_2O + [O] \rightarrow 2MnO_4^{-} + 2OH^{-}$
इसलिए,$A$ और $B$ क्रमशः $MnO_4^{2-}$ और $MnO_4^{-}$ हैं।

(A) क्रोमिल क्लोराइड $(CrO_2Cl_2)$ की $NaOH$ के साथ अभिक्रिया से सोडियम क्रोमेट $(Na_2CrO_4)$ बनता है:
$CrO_2Cl_2 + 4NaOH \rightarrow Na_2CrO_4 + 2NaCl + 2H_2O$
अतः,$A = Na_2CrO_4$.
सोडियम क्रोमेट अम्लीय माध्यम $(HCl)$ में हाइड्रोजन पेरोक्साइड $(H_2O_2)$ के साथ अभिक्रिया करके क्रोमियम पेंटोक्साइड $(CrO_5)$ बनाता है:
$Na_2CrO_4 + 2HCl + 2H_2O_2 \rightarrow CrO_5 + 2NaCl + 3H_2O$
अतः,$B = CrO_5$.

(D) . क्रोमेट आयन $(CrO_4^{2-})$ चतुष्फलकीय होता है,वर्गाकार समतलीय नहीं।
$B$. डाइक्रोमेट को क्रोमेट में अम्ल मिलाकर तैयार किया जाता है $(2CrO_4^{2-} + 2H^{+} \rightarrow Cr_2O_7^{2-} + H_2O)$। यह कथन सही है।
$C$. हरे मैंगनेट आयन $(MnO_4^{2-})$ में $1$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन ($d^1$ विन्यास) होता है,जिससे यह अनुचुंबकीय होता है,प्रतिचुंबकीय नहीं।
$D$. $K_2MnO_4$ उदासीन या अम्लीय विलयन में असमानुपातन द्वारा परमैंगनेट $(MnO_4^-)$ और मैंगनीज डाइऑक्साइड $(MnO_2)$ देता है। यह कथन सही है।
$E$. जैसे-जैसे संक्रमण धातु की ऑक्सीकरण संख्या बढ़ती है,ऑक्साइड का आयनिक गुण घटता है (सहसंयोजक गुण बढ़ता है)। यह कथन सही है।
अतः,कथन $B, D,$ और $E$ सही हैं।

(C) $Mn_2O_7$ कमरे के तापमान पर एक हरा तैलीय द्रव है। यह कथन सही है।
$(B)$ $V_2O_4$ अम्लों में घुलकर $VO^{2+}$ लवण देता है। यह कथन सही है।
$(C)$ $CrO$ एक क्षारीय ऑक्साइड है। यह कथन सही है।
$(D)$ $V_2O_5$ उभयधर्मी (amphoteric) है; यह अम्ल और क्षार दोनों के साथ अभिक्रिया करता है। अतः,यह कथन कि यह अम्ल के साथ अभिक्रिया नहीं करता है,गलत है।
अतः,कथन $(A), (B)$ और $(C)$ सही हैं।

(A) $CuSO_4 \cdot 5 H_2 O$ यौगिक $d-d$ संक्रमण के कारण रंग प्रदर्शित करता है।
$CuSO_4 \cdot 5 H_2 O$ में,कॉपर आयन $Cu^{2+}$ ऑक्सीकरण अवस्था में है।
$Cu^{2+}$ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $[Ar] 3 d^9$ है।
चूंकि $d$-कक्षक में एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन मौजूद है,इसलिए $d-d$ संक्रमण संभव है,जिसके परिणामस्वरूप रंग दिखाई देता है।
इसके विपरीत,$K_2 Cr_2 O_7$,$K_2 CrO_4$ और $KMnO_4$ में रंग मुख्य रूप से आवेश स्थानांतरण (charge transfer) संक्रमण के कारण होता है,क्योंकि धातु आयनों ($Cr^{6+}$ और $Mn^{7+}$) का विन्यास $d^0$ होता है।

(B) सबसे अधिक परमाणुकरण एन्थैल्पी वाली प्रथम पंक्ति की संक्रमण धातु वैनेडियम $(V)$ है।
वैनेडियम ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया करके $V_2O_3$,$V_2O_4$ और $V_2O_5$ जैसे ऑक्साइड बनाता है।
इनमें से,$V_2O_4$ $(VO_2)$ उभयधर्मी प्रकृति का होता है।
$V_2O_4$ में,$V$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+4$ है।
$V^{+4}$ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $[Ar] 3d^1$ है।
इसमें $1$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन $(n=1)$ है।
'स्पिन-ओनली' चुंबकीय आघूर्ण $\mu = \sqrt{n(n+2)} = \sqrt{1(1+2)} = \sqrt{3} \approx 1.732 \ BM$ है।
निकटतम पूर्णांक मान $2$ $BM$ है।

(B) बोरेक्स बीड परीक्षण में,बिंदु $A$ ऑक्सीकरण ज्वाला (बाहरी भाग) को दर्शाता है और बिंदु $B$ अपचयन ज्वाला (आंतरिक भाग) को दर्शाता है।
कॉपर लवण $(Cu^{2+})$ ऑक्सीकरण ज्वाला में हरे रंग का बीड और अपचयन ज्वाला में लाल रंग का बीड देते हैं।
हालाँकि,आयरन लवण $(Fe^{3+})$ ऑक्सीकरण ज्वाला में पीले-भूरे रंग का और अपचयन ज्वाला में (बिंदु $B$) बोतल-हरे रंग का बीड देते हैं।
$Fe^{3+}$ $([Ar] 3d^5)$ के लिए,अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या $(n)$ $5$ है।
स्पिन-ओनली चुंबकीय आघूर्ण $\mu = \sqrt{n(n+2)} = \sqrt{5(5+2)} = \sqrt{35} \approx 5.92 \ BM$ है।
निकटतम पूर्णांक $6$ है।

(B) क्रोमाइट अयस्क $(FeCr_2O_4)$ का सोडियम कार्बोनेट $(Na_2CO_3)$ के साथ हवा की उपस्थिति में संलयन अभिक्रिया इस प्रकार है:
$4FeCr_2O_4 + 8Na_2CO_3 + 7O_2 \rightarrow 8Na_2CrO_4 + 2Fe_2O_3 + 8CO_2$
यहाँ,$A = Na_2CrO_4$ और $B = Fe_2O_3$ है।
$1$. $Na_2CrO_4$ $(Cr^{6+})$ के लिए: इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $[Ar]3d^0$ है। अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या $(n)$ $0$ है। अतः,स्पिन-ओनली चुंबकीय आघूर्ण $\mu_s = \sqrt{0(0+2)} = 0 \ B.M.$
$2$. $Fe_2O_3$ $(Fe^{3+})$ के लिए: इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $[Ar]3d^5$ है। अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या $(n)$ $5$ है। अतः,स्पिन-ओनली चुंबकीय आघूर्ण $\mu_s = \sqrt{5(5+2)} = \sqrt{35} \approx 5.91 \ B.M.$
चुंबकीय आघूर्णों का योग $= 0 + 5.91 = 5.91 \ B.M.$
निकटतम पूर्णांक $6$ है।

(A) $CrO$ एक क्षारीय ऑक्साइड है।
$Cr_2O_3$ एक उभयधर्मी ऑक्साइड है।
$CrO$ में,$Cr$ $+2$ ऑक्सीकरण अवस्था $([Ar] 3d^4)$ में है,इसलिए इसमें $4$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन हैं। स्पिन-ओनली चुंबकीय आघूर्ण $\mu = \sqrt{4(4+2)} = \sqrt{24} \approx 4.90 \ BM$ है।
$Cr_2O_3$ में,$Cr$ $+3$ ऑक्सीकरण अवस्था $([Ar] 3d^3)$ में है,इसलिए इसमें $3$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन हैं। स्पिन-ओनली चुंबकीय आघूर्ण $\mu = \sqrt{3(3+2)} = \sqrt{15} \approx 3.87 \ BM$ है।
स्पिन-ओनली चुंबकीय आघूर्णों का योग $4.90 + 3.87 = 8.77 \ BM$ है।
$10^{-2} \ BM$ के रूप में व्यक्त करने पर,यह $877 \times 10^{-2} \ BM$ है।

(A) $MnO_2 + 2 KOH + \frac{1}{2} O_2 \rightarrow K_2MnO_4 + H_2O$ (गहरा हरा रंग)।
कथन $I$ सही है क्योंकि $MnO_2$ का $KOH$ के साथ ऑक्सीकरण एजेंट की उपस्थिति में संलयन पोटेशियम मैंगनेट $(K_2MnO_4)$ देता है,जो गहरे हरे रंग का होता है।
कथन $II$ सही है क्योंकि क्षारीय माध्यम में मैंगनेट आयन $(MnO_4^{2-})$ का विद्युत अपघटनी ऑक्सीकरण बैंगनी रंग का परमैंगनेट आयन $(MnO_4^-)$ बनाता है।
एनोड पर अभिक्रिया: $MnO_4^{2-} \rightarrow MnO_4^- + e^-$।

(C) धातु हैलाइड $MnCl_2$ है।
$MnCl_2 + 2NaOH \rightarrow Mn(OH)_2 \downarrow (P) + 2NaCl (Q)$
$P$,$Mn(OH)_2$ (सफेद अवक्षेप) है।
$Mn(OH)_2$,$H_2SO_4$ की उपस्थिति में $PbO_2$ के साथ अभिक्रिया करके $MnO_4^-$ (बैंगनी रंग की प्रजाति,$X$) बनाता है:
$2Mn(OH)_2 + 5PbO_2 + 6H_2SO_4 \rightarrow 2HMnO_4 + 5PbSO_4 + 6H_2O$
$Q$,$NaCl$ है। $Cl^-$ आयन $MnO(OH)_2$ (या $MnO_2$) और सांद्र $H_2SO_4$ के साथ अभिक्रिया करके $Cl_2$ गैस $(Y)$ मुक्त करते हैं:
$MnO_2 + 2Cl^- + 4H^+ \rightarrow Mn^{2+} + Cl_2 + 2H_2O$
$Cl_2$,$KI$ के साथ अभिक्रिया करके $I_2$ मुक्त करता है,जो स्टार्च पेपर के साथ नीला रंग देता है।
अतः,$X = MnO_4^-$ और $Y = Cl_2$।

(A) $MnO_2$ के क्षारीय ऑक्सीडेटिव संलयन के लिए अभिक्रिया इस प्रकार है:
$2MnO_2 + 4KOH + O_2 \rightarrow 2K_2MnO_4 + 2H_2O$
प्राप्त उत्पाद पोटेशियम मैंगनेट,$K_2MnO_4$ है,जिसमें मैंगनेट आयन,${MnO_4}^{2-}$ होता है।
${MnO_4}^{2-}$ में $Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था ज्ञात करने के लिए:
माना $Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था $x$ है।
$x + 4 \times (-2) = -2$
$x - 8 = -2$
$x = +6$
अतः,उत्पाद में $Mn$ की ऑक्सीकरण संख्या $6$ है।

(D) हेमेटाइट $Fe_2O_3$ है,जिसमें आयरन की ऑक्सीकरण अवस्था $+3$ है।
मैग्नेटाइट $Fe_3O_4$ है,जो $FeO \cdot Fe_2O_3$ के रूप में एक मिश्रित ऑक्साइड है।
$FeO$ में आयरन की ऑक्सीकरण अवस्था $+2$ है और $Fe_2O_3$ में यह $+3$ है।
अतः,हेमेटाइट और मैग्नेटाइट में आयरन की ऑक्सीकरण अवस्थाएँ क्रमशः $III$ और $II, III$ हैं।

(A) बोरेक्स बीड परीक्षण में,क्रोमियम $(III)$ लवण गर्म करने पर विघटित होकर क्रोमियम $(III)$ ऑक्साइड $(Cr_2O_3)$ बनाता है।
बोरेक्स $(Na_2B_4O_7 \cdot 10H_2O)$ गर्म करने पर पानी खो देता है और सोडियम मेटाबोरेट $(NaBO_2)$ तथा बोरिक एनहाइड्राइड $(B_2O_3)$ बनाता है।
अभिक्रिया इस प्रकार है: $Cr_2O_3 + 3B_2O_3 \longrightarrow 2Cr(BO_2)_3$.
हरा रंग क्रोमियम मेटाबोरेट,$Cr(BO_2)_3$ के निर्माण के कारण होता है।

(B) $MnO_2 + 2 KOH + \frac{1}{2} O_2 \xrightarrow{\Delta} K_2MnO_4 + H_2O$ $(W)$
$W = K_2MnO_4 \rightleftharpoons 2K^{\oplus} + MnO_4^{2-} (Y)$
$K_2MnO_4 + H_2O \xrightarrow{\text{Electrolytic}} H_2 + KOH + KMnO_4 (X)$
$X$ का ऋणायन = $MnO_4^{-} (Z)$
$1$. $Y$ $(MnO_4^{2-})$ $d^1$ (अनुचुंबकीय) है और $Z$ $(MnO_4^{-})$ $d^0$ (प्रतिचुंबकीय) है। कथन $(1)$ गलत है।
$2$. $MnO_4^{2-}$ और $MnO_4^{-}$ दोनों चार्ज ट्रांसफर के कारण रंगीन हैं और चतुष्फलकीय ज्यामिति रखते हैं। कथन $(2)$ सही है।
$3$. दोनों में,ऑक्सीजन के $p$-कक्षकों और मैंगनीज के $d$-कक्षकों के बीच $\pi$-आबंधन ($p\pi-d\pi$ बॉन्डिंग) होता है। कथन $(3)$ सही है।
$4$. अम्लीय विलयन में,$MnO_4^{2-}$ असमानुपातन अभिक्रिया करता है: $3MnO_4^{2-} + 4H^{\oplus} \longrightarrow 2MnO_4^{-} + MnO_2 + 2H_2O$. कथन $(4)$ सही है।
अतः,कथन $(2, 3, 4)$ सही हैं।

(C) अम्लीय पोटेशियम क्रोमेट और $H_2O_2$ के बीच की अभिक्रिया से क्रोमियम पेंटोक्साइड $(CrO_5)$ बनता है,जो एक नीले रंग का यौगिक है।
रासायनिक अभिक्रिया: $K_2CrO_4 + 2H_2O_2 + 2H^+ \rightarrow CrO_5 + 2K^+ + 2H_2O$.
$CrO_5$ की संरचना तितली के समान होती है।
इस संरचना में,एक द्वि-बंधित ऑक्सीजन परमाणु $(Cr=O)$ और चार एकल-बंधित ऑक्सीजन परमाणु $(Cr-O)$ होते हैं जो दो पेरोक्सो समूहों $(-O-O-)$ का हिस्सा होते हैं।
अतः,क्रोमियम से केवल एकल बंध द्वारा जुड़े ऑक्सीजन परमाणुओं की संख्या $4$ है।

(C) पोटेशियम डाइक्रोमेट $(K_2Cr_2O_7)$ की पोटेशियम हाइड्रोक्साइड $(KOH)$ के साथ अभिक्रिया पोटेशियम क्रोमेट $(K_2CrO_4)$ और जल देती है:
$K_2Cr_2O_7 + 2KOH \rightarrow 2K_2CrO_4 + H_2O$
अतः,$[A] = K_2CrO_4$।
इसके बाद,पोटेशियम क्रोमेट $(K_2CrO_4)$ की सल्फ्यूरिक एसिड $(H_2SO_4)$ के साथ अभिक्रिया पोटेशियम डाइक्रोमेट $(K_2Cr_2O_7)$,पोटेशियम सल्फेट $(K_2SO_4)$ और जल देती है:
$2K_2CrO_4 + H_2SO_4 \rightarrow K_2Cr_2O_7 + K_2SO_4 + H_2O$
अतः,$[B] = K_2Cr_2O_7$।

(D) पायरोलुसाइट अयस्क $(MnO_2)$ से पोटेशियम परमैंगनेट $(KMnO_4)$ का निर्माण दो चरणों में होता है।
$1^{st}$ चरण में,$MnO_2$ को पोटेशियम हाइड्रोक्साइड $(KOH)$ के साथ पोटेशियम नाइट्रेट $(KNO_3)$ या हवा जैसे ऑक्सीकरण एजेंट की उपस्थिति में गर्म किया जाता है,जिससे पोटेशियम मैंगनेट $(K_2MnO_4)$ बनता है।
अभिक्रिया: $MnO_2 + 2KOH + KNO_3 \rightarrow K_2MnO_4 + KNO_2 + H_2O$.
अतः,$1^{st}$ चरण का उत्पाद $K_2MnO_4$ है।

(C) दिए गए ऑक्साइडों में से,$V_2O_5$ उभयधर्मी प्रकृति का होता है और क्षार के साथ अभिक्रिया करके वैनेडेट आयन बनाता है।
अभिक्रिया है: $V_2O_5 + 6OH^- \rightarrow 2VO_4^{3-} + 3H_2O$.
$VO_4^{3-}$ आयन में,मान लीजिए $V$ की ऑक्सीकरण अवस्था $x$ है।
$x + 4(-2) = -3$
$x - 8 = -3$
$x = +5$.
अतः,ऑक्साइड ऋणायन में $V$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+5$ है।

(A) दिए गए यौगिकों में सबसे प्रबल ऑक्सीकारक $Mn_2O_3$ है,क्योंकि $Mn^{3+}/Mn^{2+}$ युग्म का अपचयन विभव उच्च $(E^{\circ} = +1.57 \ V)$ होता है।
$Mn_2O_3$ में $Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+3$ है।
$Mn^{3+}$ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $[Ar] 3d^4$ है।
अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या $(n)$ $4$ है।
स्पिन-ओनली चुंबकीय आघूर्ण की गणना $\mu = \sqrt{n(n+2)} \ B.M.$ द्वारा की जाती है।
$\mu = \sqrt{4(4+2)} \ B.M. = \sqrt{24} \ B.M. \approx 4.89 \ B.M.$
अतः निकटतम पूर्णांक $5$ है।

(A) अभिक्रियाएं इस प्रकार हैं:
$1$. $K_2Cr_2O_7 + 4NaCl + 6H_2SO_4 \rightarrow 2CrO_2Cl_2 + 2KHSO_4 + 2NaHSO_4 + 3H_2O$ (क्रोमिल क्लोराइड परीक्षण)।
$2$. $CrO_2Cl_2 + 4NaOH \rightarrow Na_2CrO_4 + 2NaCl + 2H_2O$ (यौगिक $B$,$Na_2CrO_4$ है)।
$3$. $2Na_2CrO_4 + 2H^+ \rightarrow Na_2Cr_2O_7 + 2Na^+ + H_2O$ (यौगिक $C$,$Na_2Cr_2O_7$ है)।
डाइक्रोमेट आयन $(Cr_2O_7^{2-})$ में,दो $Cr$ परमाणु एक ऑक्सीजन सेतु $(Cr-O-Cr)$ द्वारा जुड़े होते हैं।
प्रत्येक $Cr$ परमाणु तीन टर्मिनल ऑक्सीजन परमाणुओं से जुड़ा होता है (दो द्वि-आबंधित और एक एकल-आबंधित ऋण आवेश के साथ)।
कुल टर्मिनल ऑक्सीजन परमाणुओं की संख्या = $3 + 3 = 6$।

(C) $3d$ संक्रमण श्रेणी में,वैनेडियम $(V)$ की परमाणुकरण एन्थैल्पी सबसे अधिक होती है।
इसका जलयोजित आयन $V^{3+}$ हरे रंग का होता है।
$V^{3+}$ द्वारा निर्मित ऑक्साइड $V_2O_3$ है।
$V_2O_3$ एक क्षारीय ऑक्साइड है।

(D) डाइक्रोमेट आयन,$Cr_2O_7^{2-}$,की संरचना में दो $CrO_4$ टेट्राहेड्रा एक सामान्य ऑक्सीजन परमाणु साझा करते हैं।
इस संरचना में,छह टर्मिनल $Cr-O$ बंध होते हैं जो अनुनाद (resonance) के कारण समान होते हैं।
इसके अतिरिक्त,एक $Cr-O-Cr$ सेतु बंध होता है।
अतः,संरचना में छह समान $Cr-O$ बंध और एक $Cr-O-Cr$ बंध होता है।

(D) $KMnO_4$ में,मैंगनीज $+7$ ऑक्सीकरण अवस्था में है।
$Mn^{+7}$ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $[Ar] 3d^0 4s^0$ है।
चूंकि इसमें कोई $d$-इलेक्ट्रॉन नहीं है,इसलिए $KMnO_4$ का बैंगनी रंग $d-d$ संक्रमण के कारण नहीं हो सकता है।
इसके बजाय,यह रंग ऑक्सीजन से मैंगनीज में लिगैंड-टू-मेटल चार्ज ट्रांसफर $(LMCT)$ के कारण उत्पन्न होता है।
अतः,कथन और कारण दोनों सत्य हैं,और कारण,कथन की सही व्याख्या है।

(D) $1$. टंगस्टन $(W)$ का गलनांक मजबूत धात्विक बंधन के कारण सभी धातुओं में सबसे अधिक होता है,इसलिए कथन $A$ सही है।
$2$. क्रोमिल क्लोराइड $(CrO_2Cl_2)$ में केंद्रीय $Cr$ परमाणु के चारों ओर चतुष्फलकीय ज्यामिति होती है,इसलिए कथन $B$ सही है।
$3$. $K_2CrO_4$ का पीला रंग $O^{2-}$ से $Cr^{6+}$ में लिगैंड-टू-मेटल चार्ज ट्रांसफर $(LMCT)$ के कारण होता है,इसलिए कथन $C$ सही है।
$4$. $KMnO_4$ अम्लीय,उदासीन और क्षारीय माध्यमों में एक प्रबल ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करता है। क्षारीय माध्यम में,यह मैंगनेट $(MnO_4^{2-})$ में अपचयित हो जाता है,इसलिए कथन $D$ गलत है।

(C) सोडियम क्रोमेट $(Na_2CrO_4)$ का जलीय विलयन क्रोमेट आयन $(CrO_4^{2-})$ की उपस्थिति के कारण पीले रंग का होता है।
जब इस विलयन से $CO_2$ गैस प्रवाहित की जाती है,तो यह पानी के साथ अभिक्रिया करके कार्बोनिक एसिड $(H_2CO_3)$ बनाता है,जो विलयन की अम्लता को बढ़ाता है।
अम्लीय माध्यम में,क्रोमेट आयन $(CrO_4^{2-})$ डाइक्रोमेट आयन $(Cr_2O_7^{2-})$ में परिवर्तित हो जाते हैं,जो नारंगी-लाल रंग के होते हैं।
रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है:
$2Na_2CrO_4 + 2CO_2 + H_2O \rightarrow Na_2Cr_2O_7 + 2NaHCO_3$
अतः,सोडियम डाइक्रोमेट $(Na_2Cr_2O_7)$ का निर्माण रंग परिवर्तन के लिए जिम्मेदार है।

(C) $F$ और $O$ की उच्च ऑक्सीकरण अवस्थाओं को स्थिर करने की क्षमता उनके छोटे आकार और उच्च विद्युत ऋणात्मकता के कारण होती है।
$F$ के लिए,उच्च जालक ऊर्जा या उच्च बंध एन्थैल्पी जिम्मेदार है।
$O$ के लिए,बहु-बंध ($p\pi-d\pi$ बंधन) बनाने की क्षमता जिम्मेदार है।
फ्लोरीन,ऑक्सीजन की तुलना में अधिक विद्युत ऋणात्मक है,इसलिए इसमें उच्च ऑक्सीकरण अवस्थाओं को स्थिर करने की अधिक क्षमता होती है।

(B) दी गई अभिक्रिया श्रृंखला इस प्रकार है:
$1$. पायरोलुसाइट $MnO_2$ है,जो $(A)$ है।
$2$. जब $MnO_2$ को हवा की उपस्थिति में $KOH$ के साथ पिघलाया जाता है,तो यह पोटेशियम मैंगनेट $(K_2MnO_4)$ बनाता है,जो एक हरा यौगिक $(B)$ है।
$2MnO_2 + 4KOH + O_2 \rightarrow 2K_2MnO_4 + 2H_2O$
$3$. पोटेशियम मैंगनेट $(K_2MnO_4)$ की $H_2SO_4$ (अम्लीय माध्यम) के साथ अभिक्रिया से पोटेशियम परमैंगनेट $(KMnO_4)$ बनता है,जो बैंगनी क्रिस्टल $(C)$ है।
$3K_2MnO_4 + 2H_2SO_4 \rightarrow 2KMnO_4 + MnO_2 + 2K_2SO_4 + 2H_2O$
अतः,$(A) = MnO_2$,$(B) = K_2MnO_4$,और $(C) = KMnO_4$।

(D) पोटेशियम परमैंगनेट $(KMnO_4)$ एक प्रबल ऑक्सीकरण एजेंट है।
इसका उपयोग ऊन,कपास,रेशम और अन्य कपड़ा रेशों की ब्लीचिंग के लिए व्यापक रूप से किया जाता है।
इसका उपयोग तेलों के विरंजन (decolourisation) के लिए भी किया जाता है।
विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में,इसके प्रबल ऑक्सीकरण गुणों के कारण इसका उपयोग रेडॉक्स अनुमापन (परमैंगनोमेट्री) में बड़े पैमाने पर किया जाता है।
अतः,दिए गए सभी विकल्प $KMnO_4$ के सही उपयोग हैं।

(A) $MnO_4^{2-}$ में $Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+6$ है।
$Mn^{6+}$ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $[Ar] 3d^1$ है।
$3d$ कक्षक में एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन की उपस्थिति के कारण,$MnO_4^{2-}$ आयन अनुचुंबकीय है।
मैंगनेट आयन $(MnO_4^{2-})$ का रंग हरा होता है।

(C) ट्राफियां आमतौर पर कांस्य (ब्रॉन्ज) से बनाई जाती हैं,जो कॉपर $(Cu)$ और टिन $(Sn)$ की एक मिश्र धातु है।
इसलिए,तत्वों का सही जोड़ा $Cu$ और $Sn$ है।

(C) स्टेनलेस स्टील का उपयोग अति-उच्च गति वाले विमान के बाहरी फ्यूजलेज के निर्माण में किया जाता है क्योंकि यह उच्च तापमान पर भी उच्च मजबूती और संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करता है।

(D) नाइक्रोम $Ni$ और $Cr$ की एक मिश्र धातु है। ऑक्सीकरण और गर्मी के प्रति इसके उच्च प्रतिरोध के कारण,इसका उपयोग हीटिंग तत्वों और गैस टर्बाइन इंजन में किया जाता है।

(C) जब मैंगनीज डाइऑक्साइड $(MnO_2)$,पोटेशियम हाइड्रोक्साइड $(KOH)$ और पोटेशियम क्लोरेट $(KClO_3)$ के मिश्रण को पिघलाया जाता है,तो पोटेशियम क्लोरेट एक ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करता है और ऑक्सीजन प्रदान करने के लिए विघटित हो जाता है।
अभिक्रिया इस प्रकार है:
$2KClO_{3(s)} \xrightarrow{\Delta} 2KCl_{(s)} + 3O_{2(g)}$
$2MnO_2 + 4KOH + O_2 \rightarrow 2K_2MnO_4 + 2H_2O$
अतः,प्राप्त अंतिम उत्पाद पोटेशियम मैंगनेट $(K_2MnO_4)$ है।

(A) क्रोमेट आयन का रासायनिक सूत्र $CrO_4^{2-}$ है,जिस पर $-2$ का आवेश होता है।
डाइक्रोमेट आयन का रासायनिक सूत्र $Cr_2O_7^{2-}$ है,जिस पर भी $-2$ का आवेश होता है।
अतः,आयनिक आवेश क्रमशः $-2$ और $-2$ हैं।

(A) पोटेशियम डाइक्रोमेट के औद्योगिक उत्पादन में,सोडियम क्रोमेट $(Na_2CrO_4)$ के पीले विलयन को सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल $(H_2SO_4)$ के साथ अम्लीकृत करके नारंगी सोडियम डाइक्रोमेट $(Na_2Cr_2O_7)$ में परिवर्तित किया जाता है।
अभिक्रिया इस प्रकार है: $2Na_2CrO_4 + 2H^+ \rightarrow Na_2Cr_2O_7 + 2Na^+ + H_2O$.