Reduction to free Metal Questions in Gujarati

(C) કોપરના નિષ્કર્ષણમાં,કોપર સલ્ફાઇડ $(Cu_2S)$ ને આંશિક રીતે શેકવામાં આવે છે જેથી કોપર ઓક્સાઇડ $(Cu_2O)$ બને છે.
$2Cu_2S + 3O_2 \rightarrow 2Cu_2O + 2SO_2$
બાકી રહેલ કોપર સલ્ફાઇડ ત્યારબાદ કોપર ઓક્સાઇડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ધાતુમય કોપર આપે છે,આ પ્રક્રિયાને સ્વ-રિડક્શન કહેવામાં આવે છે.
$2Cu_2O + Cu_2S \rightarrow 6Cu + SO_2$

(A) ફ્લક્સ એ કાચી ધાતુમાંથી અશુદ્ધિઓ (gangue) દૂર કરવા માટે ભઠ્ઠીમાં ઉમેરવામાં આવતો પદાર્થ છે.
બેઝિક અશુદ્ધિઓને દૂર કરવા માટે એસિડિક ફ્લક્સનો ઉપયોગ થાય છે.
$SiO_2$ (સિલિકા) એ એસિડિક ઓક્સાઇડ છે અને તે એસિડિક ફ્લક્સ તરીકે કાર્ય કરે છે.
તે $CaO$ જેવી બેઝિક અશુદ્ધિઓ સાથે પ્રક્રિયા કરીને સ્લેગ (slag) બનાવે છે: $CaO + SiO_2 \rightarrow CaSiO_3$ (સ્લેગ).
તેથી,$SiO_2$ સાચો જવાબ છે.

(C) ઉચ્ચ ઇલેક્ટ્રોપોઝિટિવ પ્રકૃતિ ધરાવતી ધાતુઓનું નિષ્કર્ષણ વિધુત વિભાજ્ય રિડક્શન દ્વારા કરવામાં આવે છે. $Al_2O_3$ માંથી $Al$ મેળવવા માટે હોલ-હેરોલ્ટ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ થાય છે,જે એક વિધુત વિભાજ્ય રિડક્શન પદ્ધતિ છે.

(D) $Fe$ (આયર્ન) ના નિષ્કર્ષણમાં,અશુદ્ધિ તરીકે $SiO_2$ (સિલિકા) હાજર હોય છે,જે સ્વભાવે એસિડિક છે. તેને દૂર કરવા માટે,ફ્લક્સ તરીકે $CaO$ (કેલ્શિયમ ઓક્સાઈડ) ઉમેરવામાં આવે છે. પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $CaO + SiO_2 \rightarrow CaSiO_3$. અહીં,$CaSiO_3$ (કેલ્શિયમ સિલિકેટ) એ બનતો સ્લેગ છે.

(C) બ્લાસ્ટ ફર્નેસમાં,આયર્ન અયસ્કનું આયર્નમાં રિડક્શન થાય છે. અયસ્કમાં રહેલી અશુદ્ધિઓ,જેમ કે સિલિકા $(SiO_2)$,તેને ફ્લક્સ તરીકે ચૂનાના પથ્થર $(CaCO_3)$ ઉમેરીને દૂર કરવામાં આવે છે.
$CaCO_3$ વિઘટન પામીને $CaO$ અને $CO_2$ બનાવે છે.
$CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2$
ત્યારબાદ $CaO$ સિલિકા અશુદ્ધિ $(SiO_2)$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને કેલ્શિયમ સિલિકેટ $(CaSiO_3)$ બનાવે છે,જે સ્લેગ છે.
$CaO + SiO_2 \rightarrow CaSiO_3$ (સ્લેગ)
તેથી,ઉત્પન્ન થતો સ્લેગ મુખ્યત્વે $CaSiO_3$ છે,જેની સાથે અન્ય સિલિકેટ અશુદ્ધિઓ જેમ કે એલ્યુમિનિયમ સીલીકેટ પણ હોઈ શકે છે.

(A) સલ્ફાઇડ ખનીજનું ધાતુમાં રિડક્શન ઉષ્માગતિકીય રીતે પ્રતિકૂળ છે કારણ કે જ્યારે કાર્બનનો રિડક્શનકર્તા તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવે ત્યારે $CO_2$ ના નિર્માણની સરખામણીમાં $CS_2$ નું નિર્માણ સ્વયંભૂ હોતું નથી.
$CO_2$ એ $CS_2$ કરતા ઉષ્માગતિકીય રીતે વધુ સ્થાયી હોવાથી,સલ્ફાઇડનું ઑક્સાઇડમાં રૂપાંતર કરવાથી ત્યારબાદ કાર્બન દ્વારા રિડક્શન કરવું ઉષ્માગતિકીય રીતે શક્ય બને છે.

(B) હવાની ગેરહાજરીમાં કાચી ધાતુને કાર્બન સાથે ગરમ કરીને ધાતુ મેળવવાની પ્રક્રિયાને $Smelting$ (સ્મેલ્ટિંગ) કહેવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયામાં,કાર્બન રિડક્શન કર્તા તરીકે કાર્ય કરે છે જે ધાતુના ઓક્સાઈડનું રિડક્શન કરીને તેને શુદ્ધ ધાતુમાં ફેરવે છે.

(B) $Pb$ મુખ્યત્વે ગેલેના $(PbS)$ માંથી સ્વ-રિડક્શન દ્વારા મેળવવામાં આવે છે.
$2PbO + PbS \rightarrow 3Pb + SO_2$
$PbSO_4 + PbS \rightarrow 2Pb + 2SO_2$
$Sn$ ને કેસિટરાઈટ $(SnO_2)$ માંથી કાર્બન $(C)$ દ્વારા રિડક્શન કરીને મેળવવામાં આવે છે:
$SnO_2 + 2C \rightarrow Sn + 2CO$

(C) સોનું $(Au)$ અને ચાંદી $(Ag)$ નું તેમના અયસ્કમાંથી નિષ્કર્ષણ હવા $(O_2)$ ની હાજરીમાં $NaCN$ અથવા $KCN$ ના મંદ દ્રાવણ સાથે નિક્ષાલન દ્વારા કરવામાં આવે છે.
સોના માટેની રાસાયણિક પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$4Au(s) + 8CN^-(aq) + 2H_2O(aq) + O_2(g) \rightarrow 4[Au(CN)_2]^-(aq) + 4OH^-(aq)$
આ પ્રક્રિયાને મેકઆર્થર-ફોરેસ્ટ સાયનાઇડ પ્રક્રિયા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(A) બ્લાસ્ટ ફર્નેસમાં,$C$ (કોક) નો ઉપયોગ બળતણ તેમજ રિડક્શન કર્તા તરીકે થાય છે. $C$ એ $O_2$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $CO_2$ અને ઉષ્મા ઉત્પન્ન કરે છે,અને ત્યારબાદ $CO_2$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $CO$ બનાવે છે,જે ધાતુના ઓક્સાઇડ માટે મુખ્ય રિડક્શન કર્તા તરીકે કાર્ય કરે છે.

(A) બ્લાસ્ટ ફર્નેસમાં,ચૂનાનો પથ્થર $(CaCO_3)$ વિઘટન પામીને કેલ્શિયમ ઓક્સાઈડ $(CaO)$ બનાવે છે.
$CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2$
આ $CaO$ ફ્લક્સ તરીકે કાર્ય કરે છે અને અયસ્કમાં રહેલી સિલિકા $(SiO_2)$ અશુદ્ધિ સાથે પ્રક્રિયા કરીને કેલ્શિયમ સિલિકેટ $(CaSiO_3)$ બનાવે છે,જેને સ્લેગ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
$CaO + SiO_2 \rightarrow CaSiO_3$ (સ્લેગ)

(A) ધાતુકર્મવિધિમાં,ફલક્સ એ એક રાસાયણિક પદાર્થ છે જે કાચી ધાતુમાંથી અશુદ્ધિઓ (ગેંગ) દૂર કરવા માટે ઉમેરવામાં આવે છે.
તે અપિગલિત અશુદ્ધિઓ (જેમ કે $SiO_2$) સાથે પ્રક્રિયા કરીને પિગલિત પદાર્થ બનાવે છે જેને સ્લેગ (દા.ત.,$CaSiO_3$) કહેવાય છે.
તેથી,ફલક્સ અપિગલિત અશુદ્ધિઓને પિગલિત સ્વરૂપમાં ફેરવે છે.

(B) આર્જેંન્ટાઇટ $(Ag_2S)$ માંથી $Ag$ મેળવવાની પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$1$. નિક્ષાલન: $Ag_2S + 4NaCN + \frac{1}{2}O_2 \rightarrow 2Na[Ag(CN)_2] + Na_2S$. અહીં,$O_2$ ઓક્સિડેશન કર્તા તરીકે વર્તે છે.
$2$. વિસ્થાપન: $2Na[Ag(CN)_2] + Zn \rightarrow Na_2[Zn(CN)_4] + 2Ag$. અહીં,$Zn$ રિડક્શન કર્તા તરીકે વર્તે છે.
આમ,$O_2$ ઓક્સિડેશન કર્તા છે અને $Zn$ પાઉડર રિડક્શન કર્તા છે.

(D) સિલ્વરના નિષ્કર્ષણ માટેની સાઈનાઈડ પ્રક્રિયામાં,સિલ્વર ધાતુને હવા (ઓક્સિજન) ની હાજરીમાં સોડિયમ સાઈનાઈડ $(NaCN)$ ના મંદ દ્રાવણમાં ઓગાળીને દ્રાવ્ય સંકિર્ણ બનાવવામાં આવે છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$4Ag(s) + 8NaCN(aq) + 2H_2O(aq) + O_2(g) \rightarrow 4Na[Ag(CN)_2](aq) + 4NaOH(aq)$
બનતો સંકિર્ણ સોડિયમ ડાયસાયનોઅર્જેન્ટેટ$(I)$ છે,જેનું સૂત્ર $Na[Ag(CN)_2]$ છે.

(B) બેસીમર કન્વર્ટરમાં,પીગળેલા મેટ $(Cu_2S + FeS)$ નું ઓક્સિડેશન કરવામાં આવે છે.
પ્રથમ,બાકી રહેલા $FeS$ નું $FeO$ માં ઓક્સિડેશન થાય છે,જે ત્યારબાદ સિલિકા $(SiO_2)$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને સ્લેગ $(FeSiO_3)$ બનાવે છે.
આયર્ન દૂર થયા પછી,બાકી રહેલા $Cu_2S$ નું સ્વ-રિડક્શન (autoreduction) થાય છે,જેમાં તે $Cu_2S$ ના આંશિક ઓક્સિડેશનથી બનેલા $Cu_2O$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $Cu_2S + 2Cu_2O \rightarrow 6Cu + SO_2$.

(D) આયર્નના નિષ્કર્ષણમાં,$CaO$ ફલકસ તરીકે વર્તે છે અને $SiO_2$ (અશુદ્ધિ) સાથે સંયોજાઈને સ્લેગ $CaSiO_3$ બનાવે છે. તેથી,$SiO_2$ ફલકસ તરીકે વપરાય છે તે વિધાન ખોટું છે.

(C) કોપર પાયરાઇટ્સ $(CuFeS_2)$ માંથી કોપરના નિષ્કર્ષણ દરમિયાન,કાચી ધાતુને શેકવામાં આવે છે અને ત્યારબાદ તેને બ્લાસ્ટ ફર્નેસમાં ગરમ કરવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયાના પરિણામે કોપર$(I)$ સલ્ફાઇડ $(Cu_2S)$ અને આયર્ન$(II)$ સલ્ફાઇડ $(FeS)$ નું પીગળેલું મિશ્રણ બને છે,જેને 'મેટ્ટે' કહેવામાં આવે છે.
તેથી,મેટ્ટેનું સાચું બંધારણ $Cu_2S + FeS$ છે.

(B) બ્લાસ્ટ ફર્નેસમાં,ઊંચા તાપમાને રિડક્શન કર્તા તરીકે કાર્બન મોનોક્સાઇડ $(CO)$ નો ઉપયોગ કરીને $Fe_2O_3$ નું લોખંડમાં રિડક્શન કરવામાં આવે છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા: $Fe_2O_3 + 3CO \rightarrow 2Fe + 3CO_2$.

(B) તેની કાચી ધાતુ $(Ag_2S)$ માંથી સિલ્વર $(Ag)$ ના નિષ્કર્ષણમાં દ્રાવ્ય સંકીર્ણ ક્ષાર,સોડિયમ ડાયસાયનોઆર્જેન્ટેટ$(I)$ બને છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
$Ag_2S + 4NaCN \rightleftharpoons 2Na[Ag(CN)_2] + Na_2S$
$2Na[Ag(CN)_2] + Zn \rightarrow Na_2[Zn(CN)_4] + 2Ag \downarrow$

(C) આપેલ રાસાયણિક સમીકરણ સાયનાઇડ પ્રક્રિયા (મેકઆર્થર-ફોરેસ્ટ પ્રક્રિયા) દ્વારા સોનાના નિષ્કર્ષણને દર્શાવે છે.
સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ છે: $4Au + 8CN^{-} + 2H_2O + O_2 \to 4[Au(CN)_2]^- + 4OH^{-}$.
આમ,ધાતુ $M$ એ ગોલ્ડ $(Au)$ છે.

(B) સાચો જવાબ $B$ છે. કાસ્ટ આયર્નમાં રહેલી અશુદ્ધિઓ હવા દ્વારા ઓક્સિડાઇઝ થાય છે તે વિધાન ખોટું છે. પરાવર્તિત ભઠ્ઠીમાં,કાસ્ટ આયર્નની અશુદ્ધિઓ મુખ્યત્વે તેમાં ઉમેરવામાં આવતા $Fe_2O_3$ (હેમેટાઇટ) દ્વારા ઓક્સિડાઇઝ થાય છે,હવા દ્વારા નહીં.

(C) ચાંદી અને સોનાના નિષ્કર્ષણમાં સાયનાઇડ પ્રક્રિયા (મેકઆર્થર-ફોરેસ્ટ પ્રક્રિયા)નો સમાવેશ થાય છે.
પ્રથમ,અયસ્કને હવા $(O_2)$ ની હાજરીમાં $NaCN$ સાથે લીચ કરવામાં આવે છે જેથી દ્રાવ્ય સંકીર્ણ બને છે:
$Ag_{2}S + 4 NaCN \xrightarrow{O_{2}} 2 Na[Ag(CN)_{2}] + Na_{2}SO_{4}$
ત્યારબાદ,ઝિંક $(Zn)$ જેવી વધુ ઇલેક્ટ્રોપોઝિટિવ ધાતુનો ઉપયોગ કરીને વિસ્થાપન દ્વારા દ્રાવણમાંથી ચાંદી મેળવવામાં આવે છે:
$2 Na[Ag(CN)_{2}] + Zn \longrightarrow Na_{2}[Zn(CN)_{4}] + 2Ag(\downarrow)$
આમ,ચાંદી $Zn$ સાથે વિસ્થાપન દ્વારા પુનઃપ્રાપ્ત થાય છે.

(B) કોપરના સલ્ફાઇડ અયસ્કમાંથી કોપરના નિષ્કર્ષણમાં,અયસ્કને ભૂંજન (roasting) પ્રક્રિયામાં લેવામાં આવે છે,જ્યાં તેનો કેટલોક ભાગ $Cu_{2}O$ માં ઓક્સિડાઇઝ થાય છે.
આ $Cu_{2}O$ ત્યારબાદ બાકી રહેલા $Cu_{2}S$ (ક્યુપ્રસ સલ્ફાઇડ) સાથે પ્રક્રિયા કરીને કોપર ધાતુ આપે છે.
આ સ્વયં-રિડક્શન પ્રક્રિયા માટેનું રાસાયણિક સમીકરણ છે:
$2Cu_{2}O + Cu_{2}S \longrightarrow 6Cu + SO_{2} \uparrow$
આ પ્રક્રિયામાં,$Cu_{2}S$ એ $Cu_{2}O$ માટે રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તે છે.

(A) ઓક્સિજન માટે ઉચ્ચ આકર્ષણ ધરાવતી ધાતુઓ,જેમ કે $Al$,$Mg$ અને $Ca$,ખૂબ જ સ્થાયી ઓક્સાઈડ બનાવે છે.
$Al_2O_3$ નું કાર્બન દ્વારા ધાતુમાં રિડક્શન થઈ શકતું નથી કારણ કે મધ્યમ તાપમાને કાર્બન કરતા એલ્યુમિનિયમનું ઓક્સિજન પ્રત્યેનું આકર્ષણ વધારે હોય છે.
રિડક્શનને બદલે,એલ્યુમિનિયમ ખૂબ ઊંચા તાપમાને કાર્બન સાથે પ્રક્રિયા કરીને એલ્યુમિનિયમ કાર્બાઈડ $(Al_4C_3)$ બનાવે છે.

(C) એલ્યુમિના,$Al_2O_3$,વિદ્યુતનું મંદ વાહક છે અને તેનું ગલનબિંદુ ખૂબ ઊંચું છે.
વિદ્યુતવિભાજનની પ્રક્રિયા સરળ બનાવવા માટે,તેમાં ક્રાયોલાઇટ $(Na_3AlF_6)$ અને ફ્લોરસ્પાર $(CaF_2)$ ઉમેરવામાં આવે છે.
આ પદાર્થો મિશ્રણનું ગલનબિંદુ ઘટાડે છે અને તેની વિદ્યુત વાહકતા વધારે છે,જેથી નીચા તાપમાને વિદ્યુતવિભાજન શક્ય બને છે.

(B) પિગ આયર્ન એ લોખંડનું સૌથી અશુદ્ધ સ્વરૂપ છે,જે સીધું બ્લાસ્ટ ફર્નેસમાંથી મેળવવામાં આવે છે.
તેમાં મુખ્ય અશુદ્ધિ તરીકે આશરે $3-4.5 \%$ કાર્બન હોય છે.
$S, P, Si,$ અને $Mn$ જેવી અન્ય અશુદ્ધિઓ કાર્બનની તુલનામાં ખૂબ જ ઓછા પ્રમાણમાં હોય છે.

(C) બ્લાસ્ટ ફર્નેસમાં,ચૂનાનો પથ્થર $(CaCO_3)$ વિઘટિત થઈને કેલ્શિયમ ઓક્સાઈડ $(CaO)$ બનાવે છે,જે ફ્લક્સ તરીકે કાર્ય કરે છે.
આ ફ્લક્સ અયસ્કમાં રહેલી સિલિકા $(SiO_2)$ અશુદ્ધિ (ગેંગ) સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને કેલ્શિયમ સિલિકેટ $(CaSiO_3)$ નામનો પીગળી શકાય તેવો સ્લેગ બનાવે છે.
પ્રતિક્રિયા છે: $CaO_{(s)} + SiO_{2(s)} \rightarrow CaSiO_{3(l)}$.

(B) હોલ-હેરોલ્ટ પ્રક્રિયામાં,$Al_2O_3$ ને પીગળેલા ક્રાયોલાઇટ $(Na_3AlF_6)$ અને ફ્લોરસ્પાર $(CaF_2)$ માં ઓગાળવામાં આવે છે,જે મિશ્રણનું ગલનબિંદુ ઘટાડે છે અને વિદ્યુત વાહકતા વધારે છે.
કેથોડ પર $Al^{3+}$ નું રિડક્શન થઈને $Al$ મળે છે.
કાર્બન એનોડનું ઓક્સિડેશન થઈને $CO$ અને $CO_2$ બને છે.
$Na_3AlF_6$ (ક્રાયોલાઇટ) એ $Al_2O_3$ માટે દ્રાવક તરીકે કાર્ય કરે છે,તે પોતે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ નથી; $Al_2O_3$ અને ક્રાયોલાઇટનું મિશ્રણ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ તરીકે કાર્ય કરે છે. તેથી,$Na_3AlF_6$ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ તરીકે કાર્ય કરે છે તે વિધાન ખોટું છે.

(D) લોખંડના ઓક્સાઇડનું ધાતુના લોખંડમાં રિડક્શન એ ધાતુશાસ્ત્રનું મુખ્ય પગલું છે.
વિકલ્પ $D$ માં,ક્રમ નીચે મુજબ છે:
$1. \ 3Fe + 2O_2 \xrightarrow{\Delta} Fe_3O_4$
$2. \ Fe_3O_4 + CO \xrightarrow{600^{\circ}C} 3FeO + CO_2$
$3. \ FeO + CO \xrightarrow{700^{\circ}C} Fe + CO_2$
આ ક્રમ ચોક્કસ તાપમાને રિડ્યુસિંગ એજન્ટ તરીકે કાર્બન મોનોક્સાઇડનો ઉપયોગ કરીને તેના ઓક્સાઇડ અયસ્કમાંથી લોખંડના નિષ્કર્ષણને યોગ્ય રીતે રજૂ કરે છે.

(A) આપેલ પ્રક્રિયા છે: કાચી ધાતુ $\xrightarrow{\text{ભુંજન}}$ ધાતુ ઓક્સાઈડ $\xrightarrow{\text{કાર્બન રિડક્શન}}$ ધાતુ $M$.
$1$. $Zn$ (ઝિંક) તેની કાચી ધાતુ $(ZnS)$ માંથી ભુંજન દ્વારા $ZnO$ માં ફેરવાય છે,ત્યારબાદ કાર્બન (કોક) સાથે રિડક્શન કરીને $Zn$ મેળવવામાં આવે છે.
$2$. $Al$ (એલ્યુમિનિયમ) ખૂબ જ સક્રિય હોવાથી તેનું કાર્બન રિડક્શન શક્ય નથી; તે વિદ્યુતવિભાજન દ્વારા મેળવાય છે.
$3$. $Hg$ (પારો) સિન્નાબાર $(HgS)$ માંથી ભુંજન દ્વારા સીધો જ મેળવાય છે (સ્વ-રિડક્શન),કાર્બન રિડક્શન દ્વારા નહીં.
$4$. $Na$ (સોડિયમ) વિદ્યુતવિભાજન દ્વારા મેળવાય છે.
તેથી,સાચો જવાબ $Zn$ છે.

(C) બેસેમરાઈઝેશન પ્રક્રિયા પછી મળતું ઘન કોપર અશુદ્ધ હોય છે અને તેમાં $Fe$,$Ni$,$Zn$,$Ag$ અને $Au$ જેવી અશુદ્ધિઓ હોય છે.
ઠંડુ થવાની પ્રક્રિયા દરમિયાન $SO_2$ વાયુના ઉત્સર્જનને કારણે તેની સપાટી પર ફોલ્લા જેવો દેખાવ જોવા મળે છે,તેથી તેને બ્લિસ્ટર કોપર કહેવામાં આવે છે.
તેથી,વિધાન $A$ અને $B$ બંને સાચા છે.

(B) થર્મિટ પ્રક્રિયામાં એલ્યુમિનિયમ પાવડરનો રિડક્શન કર્તા તરીકે ઉપયોગ કરીને ધાતુના ઓક્સાઈડનું રિડક્શન કરવામાં આવે છે,જે અત્યંત ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે.
ખાસ કરીને,ધાતુના ઓક્સાઈડ (જેમ કે $Fe_2O_3$ અથવા $MnO_2$) અને એલ્યુમિનિયમ વચ્ચેની પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ ધાતુના નિષ્કર્ષણ માટે થાય છે.
વિકલ્પ $B$ માં મેંગેનીઝ ડાયોક્સાઇડ $(MnO_2)$ નું એલ્યુમિનિયમ દ્વારા રિડક્શન થઈને મેંગેનીઝ $(Mn)$ અને એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ $(Al_2O_3)$ મળે છે,જે થર્મિટ પ્રક્રિયાનું ઉત્તમ ઉદાહરણ છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(D) એલિન્ધામ આકૃતિમાં,$\Delta G^0$ વિરુદ્ધ $T$ રેખાનો ઢાળ $\Delta S^0$ દ્વારા આપવામાં આવે છે. રેખાના ઢાળમાં ફેરફાર ધાતુ અથવા ઓક્સાઇડના કલા પરિવર્તન (phase change) ને સૂચવે છે.
બિંદુ $A$ પર,ધાતુ $M$ કલા પરિવર્તન (ગલન) અનુભવે છે,જે એન્ટ્રોપીમાં વધારો કરે છે,આમ ઢાળ બદલાય છે.
બિંદુ $B$ પર,ધાતુનો ઓક્સાઇડ $MO_2$ કલા પરિવર્તન (ઉત્કલન/બાષ્પીભવન) અનુભવે છે,જે ઢાળને વધુ બદલે છે.
તેથી,બિંદુઓ $A$ અને $B$ અનુક્રમે ધાતુ/ઓક્સાઇડના ગલનબિંદુ અને ઉત્કલનબિંદુને અનુરૂપ છે.

(D) ધાતુઓના નિષ્કર્ષણ માટેની પ્રક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
$A$. કોપર પાયરાઇટ્સ $(CuFeS_2)$ નું સાંદ્રણ ફીણ પ્લવન પદ્ધતિ દ્વારા થાય છે,ત્યારબાદ ભૂંજન અને સ્મેલ્ટિંગ કરવામાં આવે છે.
$B$. કેલેમાઇન $(ZnCO_3)$ નું કેલ્સિનેશન કરીને $ZnO$ મેળવવામાં આવે છે અને ત્યારબાદ કોક $(C)$ દ્વારા રિડક્શન કરવામાં આવે છે.
$C$. હેમેટાઇટ $(Fe_2O_3)$ નું રિડક્શન $CO$ દ્વારા થાય છે,પરંતુ તેનું સાંદ્રણ લીચિંગ દ્વારા થતું નથી.
$D$. રેડ બોક્સાઇટ $(Al_2O_3 \cdot 2H_2O)$ નું સાંદ્રણ લીચિંગ (બેયર પદ્ધતિ) દ્વારા થાય છે અને ત્યારબાદ પીગળેલા ક્રાયોલાઇટ $(Na_3AlF_6)$ માં વિદ્યુતવિભાજન કરવામાં આવે છે. આ સાચી જોડ છે.

(C) કેસ હાર્ડનિંગ એ સ્ટીલની સપાટીને સખત બનાવવા માટેની પ્રક્રિયા છે,જેમાં સપાટીના સ્તરમાં કાર્બન અથવા નાઇટ્રોજનનું પ્રસરણ કરવામાં આવે છે.
ચારકોલનો ઉપયોગ કરીને કેસ હાર્ડનિંગની પ્રક્રિયામાં,સ્ટીલને ચારકોલ $(C)$ અથવા કાર્બનયુક્ત પદાર્થોના વાતાવરણમાં ગરમ કરવામાં આવે છે જેથી સપાટી પર કાર્બનનું પ્રમાણ વધે અને તે વધુ સખત બને.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(D) એલિન્ગમ આકૃતિમાં,ધાતુના ઓક્સિડેશન $(M \rightarrow MO)$ માટેની રેખાનો ઢાળ ત્યારે બદલાય છે જ્યારે ધાતુ ભૌતિક અવસ્થામાં ફેરફાર (ગલન અથવા ઉત્કલન) અનુભવે છે.
આપેલ આકૃતિમાં,$M \rightarrow MO$ માટેની રેખા ચોક્કસ તાપમાને ઢાળમાં સ્પષ્ટ ફેરફાર દર્શાવે છે.
આ ઢાળમાં ફેરફાર ધાતુ $M$ ના તબક્કાના સંક્રમણને સૂચવે છે.
જેમ કે પ્રક્રિયા $MO(s) + C(s) \rightarrow M(?) + CO(g)$ એવા તાપમાને થાય છે જ્યાં ધાતુ $M$ ઉત્પન્ન થાય છે,તેથી $M$ ની ભૌતિક અવસ્થા તેના ગલનબિંદુ અથવા ઉત્કલનબિંદુના આધારે નક્કી થાય છે.
સામાન્ય રીતે,એલિન્ગમ આકૃતિમાં ઢાળમાં આવો ફેરફાર ધાતુના ગલન સાથે સંબંધિત હોય છે. તેથી,તાપમાનના આધારે ધાતુ $M$ ઘન અથવા પ્રવાહી સ્વરૂપે હોઈ શકે છે.

(B) એલ્યુમિનાનું વિદ્યુતવિભાજન ગ્રેફાઇટના અસ્તરવાળી સ્ટીલની ટાંકીમાં કરવામાં આવે છે,જે કેથોડ તરીકે કાર્ય કરે છે.
વિદ્યુતવિભાજ્યમાં પીગળેલા ક્રાયોલાઇટ $(Na_3AlF_6)$ અને ફ્લોરસ્પાર $(CaF_2)$ માં ઓગળેલા એલ્યુમિના $(Al_2O_3)$ નો સમાવેશ થાય છે.
ક્રાયોલાઇટ મિશ્રણનું ગલનબિંદુ આશરે $950^{\circ}C$ સુધી ઘટાડે છે.
ફ્લોરસ્પાર $(CaF_2)$ ઉમેરવાથી પીગળેલા દ્રવ્યની પ્રવાહીતા વધે છે અને મિશ્રણ વિદ્યુતનું સારું વાહક બને છે.
આનાથી મુક્ત થયેલ એલ્યુમિના ધાતુ કોષના તળિયે બેસી જાય છે,જેથી તેને સરળતાથી એકત્રિત કરી શકાય છે.

(D) સાચો વિકલ્પ $D$ છે.
સમજૂતી:
$Hall-Heroult$ પ્રક્રિયામાં,વિદ્યુતવિભાજનીય કોષને પાવડર કરેલા કોકના પડથી ઢાંકવામાં આવે છે. આ પડ બે મુખ્ય હેતુઓ પૂરા પાડે છે: તે પીગળેલા ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાંથી ગરમીના નુકસાનને રોકવા માટે ઇન્સ્યુલેટર તરીકે કાર્ય કરે છે,અને તે વાતાવરણીય ઓક્સિજન દ્વારા ઇલેક્ટ્રોલાઇટને ઓક્સિડેશનથી સુરક્ષિત કરે છે.

(B) કોપર સલ્ફાઇડ અયસ્કમાંથી કોપર મેળવવાની પ્રક્રિયાને સ્વ-રિડક્શન (self-reduction) કહેવામાં આવે છે.
પ્રથમ,સલ્ફાઇડ અયસ્કનું હવામાં આંશિક રીતે ભૂંજન (roasting) કરવામાં આવે છે જેથી કોપર ઓક્સાઇડ બને છે:
$2Cu_2S + 3O_2 \rightarrow 2Cu_2O + 2SO_2$
ત્યારબાદ,બાકી રહેલ કોપર સલ્ફાઇડ,બનેલા કોપર ઓક્સાઇડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ધાતુમય કોપર આપે છે:
$2Cu_2O + Cu_2S \rightarrow 6Cu + SO_2$
આ પ્રક્રિયામાં કોપર સલ્ફાઇડ રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તે છે. આપેલા વિકલ્પોમાંથી,સાચો ક્રમ $2CuO + CuS \rightarrow 3Cu + SO_2$ છે.

(B) $Ag$ ના નિષ્કર્ષણ માટે સાયનાઈડ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ થાય છે,જેને $McArthur-Forest$ પ્રક્રિયા પણ કહેવામાં આવે છે.
સિલ્વરના નિષ્કર્ષણમાં થતી પ્રતિક્રિયાઓ:
$Ag_2S + 4NaCN \rightleftharpoons 2Na[Ag(CN)_2] + Na_2S$ (પ્રતિવર્તી પ્રક્રિયા)
$2Na_2S + 2O_2 + H_2O \rightarrow Na_2S_2O_3 + 2NaOH$ ($O_2$ ની હાજરી $Na_2S$ ને દૂર કરીને સંતુલનને જમણી તરફ ખસેડે છે)
$2Na[Ag(CN)_2] + Zn \rightarrow Na_2[Zn(CN)_4] + 2Ag$ (વિસ્થાપન પ્રક્રિયા)

(D) ચાંદીના નિષ્કર્ષણમાં નીચેની પદ્ધતિઓનો સમાવેશ થાય છે:
$1$. તાંબાના વિદ્યુતવિભાજ્ય શુદ્ધિકરણ દરમિયાન ચાંદી આડપેદાશ તરીકે મળે છે.
$2$. પાર્કસ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ $Zn$ નો ઉપયોગ કરીને સીસામાંથી ચાંદી દૂર કરવા માટે થાય છે.
$3$. મેક-આર્થર ફોરેસ્ટ સાયનાઈડ પ્રક્રિયામાં પ્રક્રિયા: $Ag_2S + 4KCN \rightarrow 2K[Ag(CN)_2] + K_2S$,ત્યારબાદ $Zn$ સાથે વિસ્થાપન: $2K[Ag(CN)_2] + Zn \rightarrow K_2[Zn(CN)_4] + 2Ag$.
$4$. $Na[Ag(CN)_2]$ ને ગરમ કરવાથી ધાતુ સ્વરૂપે ચાંદી મળતી નથી; તેના બદલે તે જટિલ ઉત્પાદનોમાં વિઘટિત થાય છે. તેથી,આ ચાંદીના નિષ્કર્ષણની પદ્ધતિ નથી.

(C) સિન્નાબાર $(HgS)$ માંથી મર્ક્યુરીના અલગીકરણમાં કોઈ બાહ્ય રિડક્શનકર્તાની જરૂર પડતી નથી.
મર્ક્યુરી સ્વયં-રિડક્શન (self-reduction) પદ્ધતિ દ્વારા મેળવવામાં આવે છે.
પ્રથમ,સિન્નાબારને હવામાં ગરમ કરીને મર્ક્યુરી$(II)$ ઓક્સાઈડ બનાવવામાં આવે છે:
$2HgS + 3O_2 \xrightarrow{\Delta} 2HgO + 2SO_2$
ત્યારબાદ,બાકી રહેલ $HgS$ એ $HgO$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને મર્ક્યુરી ધાતુ આપે છે:
$2HgO + HgS \rightarrow 3Hg + SO_2$

(D) એલ્યુમિનિયમ ધાતુને એલ્યુમિના $(Al_2O_3)$ ના વિદ્યુતવિભાજન દ્વારા મેળવવામાં આવે છે.
એલ્યુમિનાનું ગલનબિંદુ ખૂબ ઊંચું હોવાથી અને તે વિદ્યુતનું મંદ વાહક હોવાથી,તેને પીગળેલા ક્રાયોલાઈટ $(Na_3AlF_6)$ અને ફ્લોરસ્પાર $(CaF_2)$ માં ઓગાળવામાં આવે છે.
આ મિશ્રણ આશરે $900^{\circ} C$ તાપમાને પીગળે છે અને વિદ્યુતવિભાજનની પ્રક્રિયા શક્ય બનાવે છે.
વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન,કેથોડ પર ધાતુરૂપ $Al$ મુક્ત થાય છે.

(C) બ્લાસ્ટ ફર્નેસમાંથી મેળવવામાં આવતું લોખંડ પિગ આયર્ન તરીકે ઓળખાય છે.
તેમાં આશરે $4 \%$ કાર્બન અને અન્ય અશુદ્ધિઓ (જેમ કે $S, P, Si, Mn$) ઓછી માત્રામાં હોય છે.
તેમાં કાસ્ટ આયર્ન અને રોટ આયર્ન કરતા કાર્બનનું પ્રમાણ વધુ હોય છે.

(A) $(i)$. ડાઉન્સ સેલમાં,વિદ્યુતવિભાજ્ય તરીકે $40\% NaCl$ અને $60\% CaCl_2$ નું પીગળેલ મિશ્રણ વપરાય છે.
$(ii)$. ડાઉ સી વોટર પ્રોસેસમાં,દરિયાના પાણીમાંથી મેગ્નેશિયમ મેળવવામાં આવે છે અને વિદ્યુતવિભાજ્ય તરીકે પીગળેલ $MgCl_2$ વપરાય છે.
$(iii)$. હોલ-હેરોલ્ટ પ્રક્રિયામાં,વિદ્યુતવિભાજ્ય તરીકે $Al_2O_3$ અને $Na_3AlF_6$ (ક્રાયોલાઈટ) નું પીગળેલ મિશ્રણ વપરાય છે.
$(iv)$. મોઈસન પ્રક્રિયામાં,ફ્લોરિનની બનાવટ માટે વિદ્યુતવિભાજ્ય તરીકે પીગળેલ $KHF_2$ વપરાય છે.
તેથી,સાચી જોડ $(i-Z, ii-W, iii-X, iv-Y)$ છે.

(C) ક્રોમાઈટ અયસ્ક $(FeCr_2O_4)$ માંથી ક્રોમિયમના નિષ્કર્ષણમાં,અયસ્કને હવાના સંપર્કમાં $NaOH$ સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે જેથી સોડિયમ ક્રોમેટ $(Na_2CrO_4)$ અને આયર્ન$(III)$ ઓક્સાઈડ $(Fe_2O_3)$ બને છે.
$Na_2CrO_4$ એ દ્રાવ્ય ક્ષાર છે,જ્યારે $Fe_2O_3$ એ અદ્રાવ્ય ધાતુ ઓક્સાઈડ છે.
તેથી,આ મિશ્રણને પાણી $(H_2O)$ માં ઓગાળીને અલગ કરી શકાય છે,જેમાં $Na_2CrO_4$ ઓગળી જાય છે અને $Fe_2O_3$ અવશેષ તરીકે બાકી રહે છે.

(A) $I$. $4FeCr_2O_4 + 16NaOH + 7O_2 \rightarrow 8Na_2CrO_4 + 2Fe_2O_3 + 8H_2O$. અહીં,$(A)$ એ $Na_2CrO_4$ છે.
$II$. $2Na_2CrO_4 + 2H^+ \rightarrow Na_2Cr_2O_7 + 2Na^+ + H_2O$. અહીં,$(B)$ એ $H^+$ છે.
$III$. $Na_2Cr_2O_7 + 2C \rightarrow Cr_2O_3 + Na_2CO_3 + CO$. અહીં,$X$ એ $C$ છે.
$IV$. $Cr_2O_3 + 2Al \rightarrow 2Cr + Al_2O_3$. અહીં,$Y$ એ $Al$ છે.
$Al$ (એલ્યુમિનિયમ) જેવી અત્યંત સક્રિય ધાતુઓ માટે,જે વિદ્યુતરાસાયણિક શ્રેણીમાં ટોચ પર છે,ઊંચા તાપમાને વિદ્યુતવિભાજનીય રિડક્શન (Hall-Heroult પ્રક્રિયા) જરૂરી છે કારણ કે તેઓ $C$ અથવા $CO$ જેવા સામાન્ય રિડક્શનકર્તાઓ દ્વારા રિડક્શન પામી શકતી નથી.

(C) કોપરના નિષ્કર્ષણમાં,બેસેમર કન્વર્ટરનો ઉપયોગ કોપર મેટ $(Cu_2S + FeS)$ ને બ્લિસ્ટર કોપરમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે થાય છે.
બેસેમર કન્વર્ટરમાં થતી પ્રક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
$1. \ 2FeS + 3O_2 \rightarrow 2FeO + 2SO_2$
$2. \ FeO + SiO_2 \rightarrow FeSiO_3$ (સ્લેગનું નિર્માણ)
$3. \ 2Cu_2S + 3O_2 \rightarrow 2Cu_2O + 2SO_2$
$4. \ 2Cu_2O + Cu_2S \rightarrow 6Cu + SO_2$
પ્રક્રિયા $2CuFeS_2 + O_2 \rightarrow Cu_2S + 2FeS + SO_2$ એ રિવર્બરેટરી ફર્નેસમાં શેકવાની (roasting) પ્રક્રિયા દરમિયાન થાય છે,બેસેમર કન્વર્ટરમાં નહીં.

(B) ચાંદીના નિષ્કર્ષણ માટેની સાયનાઇડ પ્રક્રિયામાં,કાચી ધાતુને હવાની હાજરીમાં $NaCN$ ના મંદ દ્રાવણ સાથે પ્રક્રિયા કરાવીને દ્રાવ્ય સંકીર્ણ બનાવવામાં આવે છે: $4Ag + 8CN^- + 2H_2O + O_2 \rightarrow 4[Ag(CN)_2]^- + 4OH^-$.
ત્યારબાદ આ દ્રાવણમાં ઝિંક ઉમેરવામાં આવે છે જે સંકીર્ણમાંથી ચાંદીને મુક્ત કરે છે: $2[Ag(CN)_2]^- + Zn \rightarrow [Zn(CN)_4]^{2-} + 2Ag$.
આ પ્રક્રિયામાં,$Zn$ નું $Zn^{2+}$ માં ઓક્સિડેશન થાય છે અને $Ag^+$ નું $Ag$ માં રિડક્શન થાય છે. તેથી,ઝિંક રિડક્શનકર્તા તરીકે કાર્ય કરે છે.