Reduction to free Metal Questions in Gujarati

(C) એલિન્ધમ આકૃતિ મુજબ,$Mg$ દ્વારા $Al_2O_3$ નું રિડક્શન ઉષ્માગતિશાસ્ત્રની દ્રષ્ટિએ શક્ય છે કારણ કે $MgO$ ના નિર્માણ માટેનો વક્ર $1665 \ K$ થી નીચેના તાપમાને $Al_2O_3$ ના નિર્માણ માટેના વક્રની નીચે આવેલો છે.
જોકે,એલ્યુમિનિયમના નિષ્કર્ષણ માટે રિડક્શન કર્તા તરીકે મેગ્નેશિયમનો ઉપયોગ આર્થિક રીતે ફાયદાકારક નથી,કારણ કે ઉત્પાદિત એલ્યુમિનિયમની કિંમતની સરખામણીમાં મેગ્નેશિયમનો ખર્ચ ઘણો વધારે છે.
તેથી,વિધાન $3$ ખોટું છે.

(B) બ્લાસ્ટ ફર્નેસમાં હેમેટાઈટમાંથી $Fe$ ના નિષ્કર્ષણમાં ચૂનાનો પથ્થર $(CaCO_3)$ ફ્લક્સ તરીકે વપરાય છે.
તે $CaO$ માં વિઘટિત થાય છે,જે અયસ્કમાં રહેલી સિલિકેટ અશુદ્ધિ (ગેંગ) ને પીગળેલા સ્લેગ તરીકે દૂર કરે છે.
$CaCO_3 \xrightarrow{\Delta} CaO + CO_2$
$CaO + SiO_2 \xrightarrow{\Delta} CaSiO_3$ (સ્લેગ)

(A) હેમેટાઇટ $(Fe_2O_3)$ માંથી લોખંડના નિષ્કર્ષણમાં,મુખ્ય અશુદ્ધિ સિલિકા $(SiO_2)$ છે,જે સ્વભાવે એસિડિક છે.
આ એસિડિક અશુદ્ધિને દૂર કરવા માટે,બેઝિક ફ્લક્સ તરીકે ચૂનાનો પથ્થર $(CaCO_3)$ ઉમેરવામાં આવે છે.
ઊંચા તાપમાને,$CaCO_3$ નું વિઘટન થઈને $CaO$ બને છે $(CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2)$.
$CaO$ (ફ્લક્સ) એ $SiO_2$ (અશુદ્ધિ) સાથે પ્રક્રિયા કરીને કેલ્શિયમ સિલિકેટ $(CaSiO_3)$ બનાવે છે,જેને સ્લેગ (ધાતુમલ) કહેવામાં આવે છે.
આમ,$x = SiO_2$ અને $y = CaSiO_3$ છે.

(D) બ્લાસ્ટ ફર્નેસમાં,$500-800 \ K$ તાપમાનનો વિસ્તાર નીચા તાપમાનનો ઝોન છે.
આ ઝોનમાં નીચે મુજબની રિડક્શન પ્રક્રિયાઓ થાય છે:
$(i)$ $3 Fe_2O_3 + CO \rightarrow 2 Fe_3O_4 + CO_2$
$(iii)$ $Fe_3O_4 + 4 CO \rightarrow 3 Fe + 4 CO_2$
$(iv)$ $Fe_2O_3 + CO \rightarrow 2 FeO + CO_2$
પ્રક્રિયા $(ii)$ આ ચોક્કસ તાપમાનના ગાળામાં પ્રાથમિક રિડક્શન સ્ટેપ નથી.
તેથી,સાચી પ્રક્રિયાઓ $(i)$,$(iii)$ અને $(iv)$ છે.

(B) બ્લાસ્ટ ફર્નેસમાંથી મેળવવામાં આવતા લોખંડમાં આશરે $4 \%$ કાર્બન અને અન્ય અશુદ્ધિઓ (જેમ કે $S, P, Si, Mn$) ઓછી માત્રામાં હોય છે.
આ પ્રકારના લોખંડને પિગ આયર્ન કહેવામાં આવે છે.

(B) બ્લાસ્ટ ફર્નેસમાં,આયર્ન ઓક્સાઇડનું રિડક્શન અલગ-અલગ તાપમાનના ગાળામાં થાય છે.
$900-1500 \ K$ તાપમાનના ગાળામાં (ફર્નેસનો નીચેનો ભાગ),નીચે મુજબની પ્રક્રિયાઓ થાય છે:
$FeO + CO \rightarrow Fe + CO_2$
$C + CO_2 \rightarrow 2CO$
$CaO + SiO_2 \rightarrow CaSiO_3$ (સ્લેગ).
આમ,આ વિસ્તારમાં $FeO + CO \rightarrow Fe + CO_2$ પ્રક્રિયા થાય છે.

(D) એલ્યુમિના $(Al_2O_3)$ માંથી એલ્યુમિનિયમ મેળવવા માટેની હોલ-હેરોલ્ટ પ્રક્રિયામાં:
કેથોડ પર: $Al^{3+} + 3e^- \rightarrow Al(l)$
એનોડ પર: $C(s) + O^{2-} \rightarrow CO(g) + 2e^-$ અને $C(s) + 2O^{2-} \rightarrow CO_2(g) + 4e^-$
વિધાન $(1)$,$(2)$,અને $(3)$ સાચા છે: ક્રાયોલાઇટ $(Na_3AlF_6)$ ને $Al_2O_3$ માં ઉમેરવામાં આવે છે જેથી તેનું ગલનબિંદુ ઘટે અને વિદ્યુત વાહકતા વધે. કાર્બનનું અસ્તર ધરાવતું સ્ટીલનું પાત્ર કેથોડ તરીકે અને ગ્રેફાઇટના સળિયા એનોડ તરીકે કાર્ય કરે છે.
વિધાન $(4)$ ખોટું છે કારણ કે $CO_2$ વાયુ એનોડ પર કાર્બનના સળિયાના ઓક્સિડેશનને કારણે ઉત્પન્ન થાય છે,કેથોડ પર નહીં.

(B) લોખંડની કાચી ધાતુમાં સિલિકા $(SiO_2)$ જેવી એસિડિક અશુદ્ધિઓ હોય છે.
આ અશુદ્ધિઓ કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ $(CaCO_3)$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને પીગળેલ સ્લેગ બનાવે છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$CaCO_3 + SiO_2 \rightarrow CaSiO_3 + CO_2 \uparrow$
અહીં,$CaSiO_3$ (કેલ્શિયમ સિલિકેટ) એ બનતો સ્લેગ છે.

(A) કોપરના ધાતુશાસ્ત્રમાં,કોપર પાયરાઇટ્સ $(CuFeS_2)$ ને શેકવામાં આવે છે જેથી સલ્ફર $SO_2$ તરીકે દૂર થાય અને આયર્ન $FeO$ માં રૂપાંતરિત થાય,જે સિલિકા $(SiO_2)$ ઉમેરીને $FeSiO_3$ સ્લેગ તરીકે દૂર કરવામાં આવે છે.
ત્યારબાદ,બાકી રહેલા કોપર મેટમાં $Cu_2S$ અને થોડું $FeS$ હોય છે.
આ મેટને બેસેમરાઇઝેશન પ્રક્રિયામાં લેવામાં આવે છે,જ્યાં $Cu_2S$ બાકી રહેલા $Cu_2O$ (જે $Cu_2S$ ના આંશિક ઓક્સિડેશન દ્વારા બને છે) સાથે પ્રતિક્રિયા આપીને ધાતુનું કોપર ઉત્પન્ન કરે છે:
$2Cu_2O + Cu_2S \rightarrow 6Cu + SO_2$.
આ પ્રક્રિયાને સ્વ-રિડક્શન અથવા ઓટો-રિડક્શન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(B) કોપર પાયરાઇટ્સ $(CuFeS_2)$ માંથી કોપરના નિષ્કર્ષણ દરમિયાન,કાચી ધાતુને રિવરબરેટરી ભઠ્ઠીમાં ગરમ કરવામાં આવે છે. પરિણામી મિશ્રણ,જેને કોપર મેટ કહેવામાં આવે છે,તે મુખ્યત્વે ક્યુપ્રસ સલ્ફાઇડ $(Cu_2S)$ અને ફેરસ સલ્ફાઇડ $(FeS)$ ધરાવે છે.
$2CuFeS_2 + O_2 \longrightarrow Cu_2S + 2FeS + SO_{2(g)}$

(A) ધાતુના ઓક્સાઇડનું રિડક્શન પ્રક્રિયા દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે: $MO(s/l) + C(s) \rightarrow M(s/l) + CO(g)$.
ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જાના સમીકરણ મુજબ,$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$.
પ્રક્રિયા સ્વયંભૂ થવા માટે,$\Delta G$ ઋણ હોવું જોઈએ.
જ્યારે ધાતુનો ઓક્સાઇડ પ્રવાહી અવસ્થામાં હોય છે,ત્યારે ઘન અવસ્થાની તુલનામાં સિસ્ટમની એન્ટ્રોપી વધારે હોય છે.
પરિણામે,જ્યારે પ્રક્રિયક પ્રવાહી અવસ્થામાં હોય ત્યારે રિડક્શન પ્રક્રિયા માટે એન્ટ્રોપી ફેરફાર $(\Delta S)$ વધુ ધન (અથવા ઓછો ઋણ) બને છે,જે $-T\Delta S$ પદને વધુ ઋણ બનાવે છે,જે રિડક્શન પ્રક્રિયાને સરળ બનાવે છે.

(C) કોપર મેટ એ $Cu_2S$ અને $FeS$ નું મિશ્રણ છે.
ભૂંજેલા કોપર અયસ્ક (કોપર પાયરાઇટ્સ,$CuFeS_2$) ના સ્મેલ્ટિંગ દરમિયાન,અયસ્કને બ્લાસ્ટ ફર્નેસમાં સિલિકા $(SiO_2)$ સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે.
બનેલ આયર્ન ઓક્સાઇડ $(FeO)$ સિલિકા સાથે પ્રક્રિયા કરીને સ્લેગ $(FeSiO_3)$ બનાવે છે,જ્યારે બાકી રહેલ $Cu_2S$ અને $FeS$ પીગળેલ કોપર મેટ બનાવે છે.
$2CuFeS_2 + O_2 \longrightarrow Cu_2S + 2FeS + SO_2$

(C) એલ્યુમિનાના વિદ્યુતવિભાજનીય રિડક્શન (હોલ-હેરોલ્ટ પ્રક્રિયા) માં,કેથોડ પર એલ્યુમિનિયમ આયનોનું રિડક્શન થાય છે:
$Al^{3+} + 3e^- \longrightarrow Al$

(C) કોપર મેટ કોપર પાયરાઇટ્સમાંથી કોપરના નિષ્કર્ષણ દરમિયાન મેળવવામાં આવે છે.
તે મુખ્યત્વે કોપર$(I)$ સલ્ફાઇડ $(Cu_2S)$ અને આયર્ન$(II)$ સલ્ફાઇડ $(FeS)$ નું મિશ્રણ છે.

(C) એલિંગહામ આકૃતિ એ એક આલેખ છે જે સંયોજનોની સ્થિરતા પર તાપમાનની નિર્ભરતા દર્શાવે છે,સામાન્ય રીતે ધાતુના ઓક્સાઇડ અને સલ્ફાઇડ માટે.
તે તાપમાન $(T)$ ની સામે પ્રમાણિત ગિબ્સ મુક્ત ઉર્જામાં ફેરફાર $(\Delta G^{\circ})$ ને આલેખે છે.
આ આકૃતિનો ઉપયોગ વિવિધ રિડક્શનકર્તાઓ દ્વારા ધાતુના ઓક્સાઇડના રિડક્શનની શક્યતાની આગાહી કરવા માટે થાય છે.

(A) સોનાના નિષ્કર્ષણમાં સોનાની ધાતુને હવાની $(O_2)$ હાજરીમાં સાયનાઇડ આયનો સાથે નિક્ષાલન (leaching) કરીને દ્રાવ્ય સંકીર્ણ $A$ બનાવવામાં આવે છે:
$4 Au_{(s)} + 8 CN^{-}_{(aq)} + 2 H_2O_{(aq)} + O_{2(g)} \longrightarrow 4 [Au(CN)_2]^{-}_{(aq)} (A) + 4 OH^{-}_{(aq)}$
ત્યારબાદ,ઝિંક જેવી વધુ ઇલેક્ટ્રોપોઝિટિવ ધાતુ દ્વારા વિસ્થાપન કરીને સંકીર્ણમાંથી સોનું પાછું મેળવવામાં આવે છે,જે સંકીર્ણ $B$ બનાવે છે:
$2 [Au(CN)_2]^{-}_{(aq)} + Zn_{(s)} \longrightarrow [Zn(CN)_4]^{2-}_{(aq)} (B) + 2 Au_{(s)}$
આમ,$A$ એ $[Au(CN)_2]^{-}$ છે અને $B$ એ $[Zn(CN)_4]^{2-}$ છે.
તેથી,વિકલ્પ $A$ સાચો જવાબ છે.

(C) આર્જેન્ટાઈટ $(Ag_2S)$ માંથી સિલ્વરનું નિષ્કર્ષણ નીચેના તબક્કાઓ દ્વારા થાય છે:
$1$. નિક્ષાલન: $4Ag + 8CN^- + 2H_2O + O_2 \longrightarrow 4[Ag(CN)_2]^- + 4OH^-$. અહીં,$O_2$ ઓક્સિડેશનકર્તા તરીકે વર્તે છે.
$2$. અવક્ષેપન: $2[Ag(CN)_2]^- + Zn \longrightarrow 2Ag + [Zn(CN)_4]^{2-}$. અહીં,$Zn$ ડસ્ટ રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તે છે.
આમ,$O_2$ ઓક્સિડેશનકર્તા છે અને $Zn$ ડસ્ટ રિડક્શનકર્તા છે.

(B) વિધાન-$I$ સાચું છે: એલિન્ધામ આકૃતિ એ ઓક્સાઈડના નિર્માણ માટે $\Delta G^{\ominus}$ વિરુદ્ધ $T$ નો આલેખ છે. તે યોગ્ય રિડક્શનકર્તા પસંદ કરવામાં મદદ કરે છે કારણ કે જો રિડક્શન પ્રક્રિયા માટે $\Delta G^{\ominus}$ ઋણ હોય તો એક ધાતુ બીજી ધાતુના ઓક્સાઈડનું રિડક્શન કરી શકે છે. આ ત્યારે થાય છે જ્યારે રિડક્શનકર્તા માટેની રેખા એલિન્ધામ આકૃતિમાં ધાતુ ઓક્સાઈડની રેખાની નીચે હોય છે.
વિધાન-$II$ ખોટું છે: એલિન્ધામ આકૃતિમાં,$\Delta G^{\ominus}$ નું વધુ ઋણ મૂલ્ય ધાતુ ઓક્સાઈડની વધુ સ્થિરતા સૂચવે છે. તેથી,નીચા (વધુ ઋણ) $\Delta G^{\ominus}$ વાળો ધાતુ ઓક્સાઈડ એ ઉચ્ચ (ઓછા ઋણ) $\Delta G^{\ominus}$ વાળા ઓક્સાઈડ કરતા વધુ સ્થાયી હોય છે.

(A) એલિંગહામ આકૃતિ મુજબ,$1350^{\circ} C$ થી નીચેના તાપમાને $MgO$ ના નિર્માણની રેખા $Al_2O_3$ ના નિર્માણની રેખાની નીચે હોય છે.
તેથી,$Mg$ એ $1350^{\circ} C$ થી નીચે $Al_2O_3$ નું $Al$ માં રિડક્શન કરી શકે છે.
$1350^{\circ} C$ થી ઉપર,$Al_2O_3$ ના નિર્માણની રેખા $MgO$ ના નિર્માણની રેખાની નીચે હોય છે.
પરિણામે,$Al$ એ $1350^{\circ} C$ થી ઉપર $MgO$ નું $Mg$ માં રિડક્શન કરી શકે છે.
આમ,બંને વિધાનો $(A)$ અને $(B)$ ખોટા છે.

(B) $SiO_2$ (સિલિકા) નો ઉપયોગ ધાતુશાસ્ત્રમાં એસિડિક ફ્લક્સ તરીકે થાય છે.
તે બેઝિક અશુદ્ધિઓ (જેમ કે $CaO$) સાથે પ્રક્રિયા કરીને સ્લેગ $(CaSiO_3)$ બનાવે છે.

(C) આયર્ન (લોખંડ) ના નિષ્કર્ષણમાં,મુખ્ય અશુદ્ધિ સિલિકા $(SiO_2)$ છે,જે સ્વભાવે એસિડિક છે.
આ એસિડિક અશુદ્ધિને દૂર કરવા માટે,બેઝિક ફ્લક્સ તરીકે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ $(CaCO_3)$ ઉમેરવામાં આવે છે.
બ્લાસ્ટ ફર્નેસમાં,$CaCO_3$ નું વિઘટન થઈને કેલ્શિયમ ઓક્સાઈડ $(CaO)$ બને છે,જે $SiO_2$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને કેલ્શિયમ સિલિકેટ $(CaSiO_3)$ નામનો સ્લેગ બનાવે છે.
આમ,$X = SiO_2$ અને $Y = CaCO_3$ છે.

(A) ઇલેક્ટ્રોલિસિસ દ્વારા એલ્યુમિનિયમ $(Al)$ ઉત્પન્ન કરવા માટે પિગળેલું $Al_2O_3 + Na_3AlF_6$ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ તરીકે,કાર્બન કોટેડ સ્ટીલ વેસલ કેથોડ તરીકે અને ગ્રેફાઇટ એનોડ તરીકે વપરાય છે.
આ પ્રક્રિયાને હોલ-હેરોલ્ટ પ્રક્રિયા કહેવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયામાં,શુદ્ધ એલ્યુમિનાને $Na_3AlF_6$ (ક્રાયોલાઇટ) સાથે મિશ્ર કરવામાં આવે છે,જે મિશ્રણનું ગલનબિંદુ ઘટાડે છે અને તેની વિદ્યુત વાહકતા વધારે છે.
ઇલેક્ટ્રોલિટીક કોષમાં,સ્ટીલનું પાત્ર કેથોડ તરીકે (કાર્બન સાથે કોટેડ) અને ગ્રેફાઇટ સળિયા એનોડ તરીકે કાર્ય કરે છે.
સમગ્ર પ્રક્રિયા $2Al_2O_3 + 3C \longrightarrow 4Al + 3CO_2 \uparrow$ છે.
તેથી,વિકલ્પ $(A)$ સાચો જવાબ છે.

(C) લોખંડનું નિષ્કર્ષણ તેની કાચી ધાતુ હેમેટાઇટ $(Fe_2O_3)$ માંથી બ્લાસ્ટ ફર્નેસમાં કરવામાં આવે છે. કાચી ધાતુને કોક અને ચૂનાના પથ્થર સાથે ભઠ્ઠીમાં ઉપરથી નાખવામાં આવે છે.
કાર્બન મોનોક્સાઇડ બ્લાસ્ટ ફર્નેસમાં રિડક્શન કર્તા તરીકે કાર્ય કરે છે અને ચૂનાનો પથ્થર $(CaCO_3)$ ગરમ ભઠ્ઠીમાં વિઘટન પામી કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડ $(CaO)$ બનાવે છે.
કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડ કાચી ધાતુમાં રહેલી અશુદ્ધિ સિલિકા $(SiO_2)$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને પીગળેલ સ્લેગ બનાવે છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$CaO + SiO_2 \longrightarrow CaSiO_3$
આમ,બનતો સ્લેગ કેલ્શિયમ સિલિકેટ $(CaSiO_3)$ છે.

(C) $Cu_2O$ અને $Cu_2S$ વચ્ચેની પ્રક્રિયા એ તાંબાના નિષ્કર્ષણમાં વપરાતી સ્વ-રિડક્શન પ્રક્રિયા છે.
રાસાયણિક સમીકરણ છે: $2Cu_2O + Cu_2S \longrightarrow 6Cu + SO_2$.
આ પ્રક્રિયામાં,ક્યુપ્રસ સલ્ફાઇડ $(Cu_2S)$ એ ક્યુપ્રસ ઓક્સાઇડ $(Cu_2O)$ માટે રિડક્શન કર્તા તરીકે કાર્ય કરે છે.
આ પ્રક્રિયા તાંબાની ધાતુશાસ્ત્ર દરમિયાન $Bessemer$ કન્વર્ટરમાં થાય છે.

(D) હેમેટાઇટ અયસ્ક $(Fe_2O_3)$ માંથી લોખંડના નિષ્કર્ષણ દરમિયાન,શેકેલા અયસ્કને કોક અને ચૂનાના પથ્થર સાથે મિશ્ર કરીને બ્લાસ્ટ ફર્નેસમાં ગરમ કરવામાં આવે છે.
કોક આયર્ન ઓક્સાઇડને ધાતુના લોખંડમાં ઘટાડવા માટે રિડ્યુસિંગ એજન્ટ તરીકે કામ કરે છે.
ચૂનાનો પથ્થર $(CaCO_3)$ વિઘટિત થઈને કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડ $(CaO)$ બનાવે છે,જે ફ્લક્સ તરીકે કાર્ય કરે છે.
આ ફ્લક્સ અયસ્કમાં રહેલી સિલિકા $(SiO_2)$ જેવી એસિડિક અશુદ્ધિઓ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને કેલ્શિયમ સિલિકેટ $(CaSiO_3)$ બનાવે છે,જેને સ્લેગ (slag) કહેવામાં આવે છે.
તેથી,ચૂનાના પથ્થરની ભૂમિકા ફ્લક્સ તરીકે કામ કરવાની છે.

(D) સાયનાઇડ પ્રક્રિયા (જેને મેક-આર્થર ફોરેસ્ટ પ્રક્રિયા પણ કહેવાય છે) દ્વારા ચાંદીના નિષ્કર્ષણમાં,ચાંદીની કાચી ધાતુને હવાની હાજરીમાં $NaCN$ ના દ્રાવણ સાથે પ્રક્રિયા કરાવીને દ્રાવ્ય સંકીર્ણ $Na[Ag(CN)_2]$ બનાવવામાં આવે છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા: $Ag_2S + 4NaCN \rightleftharpoons 2Na[Ag(CN)_2] + Na_2S$.
$Na_2S$ ને $Na_2SO_4$ માં ઓક્સિડાઇઝ કરવા માટે દ્રાવણમાંથી હવા પસાર કરવામાં આવે છે.
અંતે,સંકીર્ણમાંથી ચાંદીને મુક્ત કરવા માટે $Zn$ ઉમેરવામાં આવે છે: $2Na[Ag(CN)_2] + Zn \longrightarrow Na_2[Zn(CN)_4] + 2Ag \downarrow$.
આ પ્રક્રિયામાં $Na_2S_2O_3$ નો ઉપયોગ થતો નથી.

(A) નિકલ ઓક્સાઇડ $(NiO)$ નું વોટર ગેસ $(CO + H_2)$ દ્વારા રિડક્શન કરીને ધાતુ મેળવવામાં આવે છે. અન્ય ઓક્સાઇડનું રિડક્શન નીચે મુજબના રિડક્શનકર્તા દ્વારા થાય છે:
$ZnO + C \xrightarrow{\Delta} Zn + CO$
$WO_3 + 3H_2 \xrightarrow{\Delta} W + 3H_2O$
$Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{\Delta} 2Fe + 3CO_2$
$2NiO + \underbrace{CO + H_2}_{\text{Water gas}} \longrightarrow 2Ni + CO_2 + H_2O$

(A) થર્મિટ પ્રક્રિયામાં એલ્યુમિનિયમ $(Al)$ પાવડર દ્વારા ફેરિક ઓક્સાઈડ $(Fe_2O_3)$ નું રિડક્શન થાય છે.
સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ:
$Fe_2O_3 + 2Al \rightarrow 2Fe + Al_2O_3$
સામાન્ય રીતે થર્મિટ મિશ્રણમાં,$3$ ભાગ ફેરિક ઓક્સાઈડ $(Fe_2O_3)$ ને $1$ ભાગ એલ્યુમિનિયમ પાવડર $(Al)$ સાથે વજનના પ્રમાણમાં મિશ્ર કરવામાં આવે છે.
તેથી,$X = 3$ અને $Y = 1$.

(A) બોક્સાઈટ પાવડર કોક અને નાઈટ્રોજન સાથે નીચે મુજબ પ્રક્રિયા કરે છે:
$Al_2O_3 + 3C + N_2 \xrightarrow{2075 \ K} 2AlN (X) + 3CO$
જ્યારે $AlN$ પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,ત્યારે તેનું જળવિભાજન થાય છે:
$AlN + 3H_2O \longrightarrow Al(OH)_3 + NH_3 \uparrow$
આમ,ઉત્પન્ન થતો વાયુ એમોનિયા $(NH_3)$ છે.

(D) કાસ્ટનર પ્રક્રિયા દ્વારા $Na$ ના વિદ્યુતવિભાજન નિષ્કર્ષણમાં $Ni$ એનોડનો ઉપયોગ થાય છે. આ પ્રક્રિયામાં,$Ni$ એનોડ અને આયર્ન કેથોડનો ઉપયોગ કરીને પીગળેલા $NaOH$ નું વિદ્યુતવિભાજન કરવામાં આવે છે.

(A) ડાઉન્સ પ્રક્રિયામાં,સોડિયમ ધાતુનું નિષ્કર્ષણ $NaCl$,$CaCl_2$ અને $KF$ ના પીગળેલા મિશ્રણના વિદ્યુતવિભાજન દ્વારા કરવામાં આવે છે.
$CaCl_2$ અને $KF$ ઉમેરવાથી $NaCl$ નું ગલનબિંદુ $801^{\circ}C$ થી ઘટીને આશરે $600^{\circ}C$ થાય છે,જે ઉર્જાનો વપરાશ ઘટાડવામાં અને સોડિયમ ધાતુના બાષ્પીભવનને રોકવામાં મદદ કરે છે.
તેથી,વપરાયેલ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ $NaCl$,$CaCl_2$ અને $KF$ નું મિશ્રણ છે.

(A) એલિંગહામ આકૃતિ એ તાપમાન $(T)$ સાથે પ્રમાણિત ગિબ્સ મુક્ત ઉર્જામાં થતા ફેરફાર $(\Delta G^{\circ})$ ના તફાવતનું ગ્રાફિકલ નિરૂપણ છે.
આમ,$X = \Delta G^{\circ}$ અને $Y = T$ છે.

(C) આપેલ પ્રક્રિયા થર્મિટ પ્રક્રિયાનું ઉત્તમ ઉદાહરણ છે,જેનો ઉપયોગ એલ્યુમિનિયમનો રિડક્શન કર્તા તરીકે ઉપયોગ કરીને ધાતુના ઓક્સાઈડના રિડક્શન માટે થાય છે.
થર્મિટ પ્રક્રિયામાં,એલ્યુમિનિયમ $Fe_{2}O_{3}$ જેવા ધાતુના ઓક્સાઈડનું રિડક્શન કરીને ધાતુ અને એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઈડ $(Al_{2}O_{3})$ આપે છે.
પ્રક્રિયા છે: $Fe_{2}O_{3(s)} + 2 Al_{(s)} \xrightarrow{\text{Heat}} Al_{2}O_{3(s)} + 2 Fe_{(s)}$.
આપેલ સમીકરણ $M_{2}O_{3} + 2 Al \rightarrow Al_{2}O_{3} + 2 M$ સાથે સરખાવતા,આપણે જાણી શકીએ છીએ કે $M$ એ આયર્ન $(Fe)$ છે.

(A) સોનાના નિષ્કર્ષણમાં,ધાતુને હવા (ઓક્સિજન) ની હાજરીમાં $NaCN$ ના મંદ દ્રાવણ સાથે લીચિંગ કરવામાં આવે છે જેથી સંકીર્ણ $X = [Au(CN)_2]^-$ બને છે.
ત્યારબાદ,ઝિંક સાથે વિસ્થાપન દ્વારા સોનું મેળવવામાં આવે છે,જે સંકીર્ણ $Y = [Zn(CN)_4]^{2-}$ બનાવે છે.
રાસાયણિક સમીકરણો નીચે મુજબ છે:
$4Au + 8CN^- + 2H_2O + O_2 \rightarrow 4[Au(CN)_2]^- + 4OH^-$
$2[Au(CN)_2]^- + Zn \rightarrow [Zn(CN)_4]^{2-} + 2Au$
આમ,$X$ એ $[Au(CN)_2]^-$ છે અને $Y$ એ $[Zn(CN)_4]^{2-}$ છે.

(B) આપેલ પ્રતિક્રિયાઓ સ્વ-રિડક્શન (auto-reduction) પ્રક્રિયા દર્શાવે છે.
આ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ $Cu$,$Hg$,અને $Pb$ જેવી ઓછી સક્રિય ધાતુઓને તેમના સલ્ફાઈડ અયસ્કમાંથી મેળવવા માટે થાય છે.
કોપરના કિસ્સામાં,પ્રતિક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
$2Cu_2S + 3O_2 \rightarrow 2Cu_2O + 2SO_2$
$Cu_2S + 2Cu_2O \rightarrow 6Cu + SO_2$
તેથી,ધાતુ $M$ એ $Cu$ છે.

(C) હોલ-હેરોલ્ટ પ્રક્રિયામાં,શુદ્ધ એલ્યુમિના $(Al_2O_3)$ નું ગલનબિંદુ ખૂબ ઊંચું હોય છે અને તે વિદ્યુતનું મંદ વાહક છે.
આ સમસ્યાઓને દૂર કરવા માટે,તેને પીગળેલા ક્રાયોલાઇટ $(Na_3AlF_6)$ માં ઓગાળવામાં આવે છે.
ફ્લોરસ્પાર $(CaF_2)$ ને મિશ્રણમાં થોડા પ્રમાણમાં ઉમેરવામાં આવે છે જેથી ઇલેક્ટ્રોલાઇટનું ગલનબિંદુ ઘટે અને તેની વિદ્યુત વાહકતા વધે.
તેથી,$(b)$ અને $(c)$ બંને ફ્લોરસ્પારની સાચી ભૂમિકાઓ છે.

(A) ભૂંજેલા કોપર પાયરાઇટ્સને રેતી સાથે ગરમ કરતા $FeSiO_{3}$ ગલનીય સ્લેગ તરીકે અને $Cu_{2}S$ મેટ તરીકે મળે છે.
અશુદ્ધિ દૂર કરવા માટે,ભૂંજન દરમિયાન બનતા આયર્ન ઓક્સાઇડ $(FeO)$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને આયર્ન સિલિકેટ $(FeSiO_{3})$ સ્લેગ બનાવવા માટે ફ્લક્સ તરીકે સિલિકા $(SiO_{2})$ ઉમેરવામાં આવે છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
$2FeS + 3O_{2} \longrightarrow 2FeO + 2SO_{2}$
$FeO + SiO_{2} \longrightarrow FeSiO_{3}$
કોપર મેટ મુખ્યત્વે $Cu_{2}S$ અને $FeS$ નું મિશ્રણ છે.

(A) શુદ્ધ $CaCl_{2}$ નું ગલનબિંદુ ખૂબ ઊંચું $(1045 \ K)$ હોય છે.
ઇલેક્ટ્રોલાઇટ મિશ્રણમાં $CaF_{2}$ ઉમેરવાથી ઇલેક્ટ્રોલાઇટનું ગલનબિંદુ ઘટે છે.
આનાથી વિદ્યુત વિભાજનની પ્રક્રિયા નીચા તાપમાને કરી શકાય છે,જે ઊર્જા બચાવે છે અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટના બાષ્પીભવનને અટકાવે છે.