HSC Chemistry Question Paper Solution 2024 (Marathi Medium)

MAHARASHTRA STATE BOARD OF SECONDARY AND HIGHER SECONDARY EDUCATION

विषय: रसायनशास्त्र (CHEMISTRY - 55) | कोड: J-853 (M)

दिनांक: 29-02-2024 | गुण: 70 | वेळ: 3 तास

सामान्य सूचना: दिलेल्या स्थिरांकांच्या आधारे गणना केली आहे: $R = 8.314 \, J.K^{-1}.mol^{-1}$, $N_A = 6.022 \times 10^{23}$, $F = 96500 \, C$.

विभाग - अ (SECTION - A)

प्र. १. खालील प्रश्नांची योग्य पर्याय निवडून उत्तरे लिहा : [१० गुण]

(i) $Cr^{3+}$ कॅटायनसाठी फक्त परिवलन चुंबकीय आघूर्णची (spin only magnetic moment) किंमत ----- आहे -

(अ) 3.742 BM
(ब) 3.755 BM
(क) 3.873 BM
(ड) 3.633 BM

योग्य पर्याय: (क) 3.873 BM

स्पष्टीकरण: क्रोमियम (Cr) अणुअंक 24 आहे. रचना: $[Ar]3d^5 4s^1$. $Cr^{3+}$ ची रचना $[Ar]3d^3$ आहे. अयुग्मित इलेक्ट्रॉन्सची संख्या (n) = 3.
$\mu = \sqrt{n(n+2)} = \sqrt{3(3+2)} = \sqrt{15} \approx 3.873 \, BM$.

(ii) लॅक्टोजमधील शृंखला ----- आहे -

(अ) $\alpha, \beta-1, 2$ – ग्लायकोसायडीक शृंखला
(ब) $\alpha-1, 4$ – ग्लायकोसायडीक शृंखला
(क) $\beta-1, 4$ – ग्लायकोसायडीक शृंखला
(ड) $\alpha-1, 4$ – ग्लायकोसायडीक शृंखला

योग्य पर्याय: (क) $\beta-1, 4$ – ग्लायकोसायडीक शृंखला

स्पष्टीकरण: लॅक्टोज हे गॅलॅक्टोज आणि ग्लुकोज यांचे डायसॅकराइड असून त्यामध्ये $\beta-1,4$ ग्लायकोसायडीक बंध असतो.

(iii) खालील अभिक्रियेतील उत्पादित पदार्थ ----- आहे -
$C_2H_5 - \overset{\overset{O}{||}}{C} - CH_3 \xrightarrow[\Delta]{H_2/Ni} \, ?$

(अ) $CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-OH$
(ब) $CH_3-CH(OH)-CH_2-CH_3$
(क) $CH_3-CH_2-CH_2-CH_3$
(ड) $CH_3-CH_2-CH_2-COOH$

योग्य पर्याय: (ब) $CH_3-CH(OH)-CH_2-CH_3$

स्पष्टीकरण: ब्युटानोन (कीटोन) चे उत्प्रेरकी क्षपण होऊन ब्युटॅन-२-ऑल (दुय्यम अल्कोहोल) मिळते.

(iv) 0.001M HCl द्रावणाचा pH ----- आहे -

(अ) 10
(ब) 3
(क) 2
(ड) 11

योग्य पर्याय: (ब) 3

स्पष्टीकरण: $[H^+] = 0.001 \, M = 10^{-3} \, M$. $pH = -\log_{10}[H^+] = -\log_{10}(10^{-3}) = 3$.

(v) सोडियम हेक्सानायट्रोकोबाल्टेट (III) हे IUPAC नाव असणाऱ्या जटिल रचनेचे अचूक रचनासुत्र खालीलपैकी कोणते आहे -

(अ) $Na_3[Co(NO_2)_5]$
(ब) $Na_4[Co(NO_2)_6]$
(क) $Na_3[Co(NO_2)_6]$
(ड) $Na_4[Co(NO_2)_5]$

योग्य पर्याय: (क) $Na_3[Co(NO_2)_6]$

स्पष्टीकरण: धनायन सोडियम ($Na^+$) आहे आणि ऋणायन हेक्सानायट्रोकोबाल्टेट(III) $[Co(NO_2)_6]^{3-}$ आहे. प्रभार समतोल करण्यासाठी ३ सोडियम आयन लागतील.

(vi) एका पृष्ठ केंद्रित घन कोशात (Face centred cubic cell) इतके कण (particles) उपस्थित असतात -

(अ) 1
(ब) 2
(क) 3
(ड) 4

योग्य पर्याय: (ड) 4

स्पष्टीकरण: कोपरे: $8 \times \frac{1}{8} = 1$. पृष्ठभाग: $6 \times \frac{1}{2} = 3$. एकूण = $1+3=4$.

(vii) टेफ्लॉन (Teflon) तयार करताना ------ हा एकवारिक वापरतात -

(अ) E कॅप्रोलॅक्टम्
(ब) व्हिनील क्लोराईड
(क) स्टायरिन्
(ड) टेट्राफ्लुरोइथिन

योग्य पर्याय: (ड) टेट्राफ्लुरोइथिन

स्पष्टीकरण: टेफ्लॉन म्हणजे पॉलिटेट्राफ्लुरोइथिलिन (PTFE). याचा एकवारिक (monomer) टेट्राफ्लुरोइथिन ($CF_2=CF_2$) आहे.

(viii) खालीलपैकी कोणते व्हिनिलिक हलाईड आहे -

(अ) $R-CH(X)-R$
(ब) $CH_2=CH-X$
(क) बेंझिन वलयाला जोडलेला हॅलोजन
(ड) $CH_2=CH-CH_2-X$

योग्य पर्याय: (ब) $CH_2=CH-X$

स्पष्टीकरण: व्हिनिलिक हलाईडमध्ये हॅलोजन हा कार्बन-कार्बन दुहेरी बंधाच्या $sp^2$ संकरित कार्बनला जोडलेला असतो.

(ix) प्रोपाईनचे [Propyne] 1% $HgSO_4$ आणि 40% $H_2SO_4$ यांच्या उपस्थितीत जलविच्छेदन केल्यास ----- हे उत्पादन मिळते -

(अ) मिथेनल (Methanal)
(ब) इथेनल (Ethanal)
(क) प्रोपेनल (Propanal)
(ड) प्रोपेनोन (Propanone)

योग्य पर्याय: (ड) प्रोपेनोन (Propanone)

स्पष्टीकरण: प्रोपाईनचे जलयोजन होऊन अस्थिर इनॉल तयार होते, ज्याचे पुनर्गठन होऊन प्रोपेनोन (अँसिटोन) मिळते.

(x) दर स्थिरांकाचे एकक $mol \, dm^{-3}s^{-1}$ असणाऱ्या अभिक्रियेचा वर्ग (order) आहे -

(अ) शून्य
(ब) 1
(क) 2
(ड) 3

योग्य पर्याय: (अ) शून्य

स्पष्टीकरण: शून्य कोटी अभिक्रियेसाठी, दर = k. दराचे एकक $mol \, L^{-1} s^{-1}$ किंवा $mol \, dm^{-3} s^{-1}$ असते, जे k चे एकक आहे.

HSC Chemistry

Chemistry - March 2025 - English Medium View Answer Key
Chemistry - March 2025 - Marathi Medium View Answer Key
Chemistry - March 2025 - Hindi Medium View Answer Key
Chemistry - March 2024 - English Medium View Answer Key
Chemistry - March 2024 - Marathi Medium View Answer Key
Chemistry - March 2024 - Hindi Medium View Answer Key
Chemistry - March 2023 - English Medium View Answer Key
Chemistry - July 2023 - English Medium View Answer Key
Chemistry - March 2022 - English Medium View Answer Key
Chemistry - July 2022 - English Medium View Answer Key
Chemistry - March 2021 - English Medium View Answer Key
Chemistry - March 2013 View
Chemistry - October 2013 View
Chemistry - March 2014 View
Chemistry - October 2014 View
Chemistry - March 2015 View
Chemistry - July 2015 View
Chemistry - March 2016 View
Chemistry - July 2016 View
Chemistry - March 2017 View
Chemistry - July 2017 View
Chemistry - March 2019 View

प्र. २. खालील प्रश्नांची उत्तरे लिहा : [८ गुण]

(i) पाण्यातून E. कोलाय जिवाणू (Bacteria) वेगळा करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या धातू नॅनोकणाचे नाव लिहा.

उत्तर: चांदीचे नॅनोकण (Silver nanoparticles).

(ii) इथिल सायनाईडचे सोडियम आणि अल्कोहोल वापरून क्षपण केल्यास मिळणाऱ्या उत्पादनाचे नाव लिहा.

उत्तर: प्रोपिल अमाईन (Propylamine) किंवा प्रोपेन-१-अमाईन.

अभिक्रिया: $C_2H_5CN + 4[H] \xrightarrow{Na/Ethanol} C_2H_5CH_2NH_2$

(iii) अभिक्रिया पूर्ण करा.
$CH_3CH_2Cl \xrightarrow{AgCN/alc.\Delta} \, ?$

उत्तर: $CH_3CH_2NC$ (इथिल आयसोसायनाईड)

(iv) $[Co(NH_3)_6]^{3+}$ आयनच्या प्रभावी अणू अंकाचे गणन करा.

उत्तर: ३६ (36)

Calculation: $EAN = Z - X + Y = 27 - 3 + (6 \times 2) = 36$.

(v) ----- मुळे $Ti^{4+}$ आयन्सची संयुगे रंगहीन स्वरूपाची असतात.

उत्तर: अयुग्मित d-इलेक्ट्रॉन्सच्या अभावामुळे (रिक्त d-कक्षक असल्यामुळे d-d संक्रमण होत नाही).

(vi) मोलर वाहकतेचे SI एकक लिहा.

उत्तर: $S \cdot m^2 \cdot mol^{-1}$ (सिमेन्स स्क्वेअर मीटर प्रति मोल).

(vii) वायूच्या प्रसरणातील मिळालेल्या कार्य सूत्रातील संज्ञांचे अर्थ (sign convention) लिहा.

उत्तर: जेव्हा वायूचे प्रसरण होते तेव्हा कार्य (W) ऋण असते ($W < 0$). (प्रणालीने परिसरावर केलेले कार्य).

(viii) उलट परासरण (Reverse osmosis) साठी अटी लिहा.

उत्तर: द्रावणावर लावला जाणारा बाह्य दाब हा परासरण दाबापेक्षा जास्त असावा लागतो ($P > \pi$).

विभाग - ब (SECTION - B)

खालीलपैकी कोणतेही आठ प्रश्न सोडवा : [१६ गुण]

प्र. ३. समतापी व्युत्क्रमी प्रक्रियेत आदर्श वायूचे सुरवातीचे आकारमान ($V_1$) ते नंतरचे आकारमान ($V_2$) पर्यंत प्रसरण झाल्यास महत्तम कार्यासाठी सूत्र व्युत्पन्न करा.

उत्तर:

n मोल आदर्श वायू एका सिलिंडरमध्ये घेतला आहे असे समजा.
लहान प्रसरणासाठी ($dV$) केलेले कार्य: $dW = -P_{ext} dV$.
व्युत्क्रमी प्रक्रियेसाठी $P_{ext} \approx P_{gas} = P$. म्हणून $dW = -P dV$.
$V_1$ पासून $V_2$ पर्यंत प्रसरणासाठी एकूण कार्य: \[W_{max} = - \int_{V_1}^{V_2} P \, dV\]
आदर्श वायू समीकरणानुसार $P = \frac{nRT}{V}$. \[W_{max} = - \int_{V_1}^{V_2} \frac{nRT}{V} \, dV\]
समतापी प्रक्रियेत T स्थिर असते: \[W_{max} = -nRT \int_{V_1}^{V_2} \frac{dV}{V} = -nRT [\ln V]_{V_1}^{V_2}\] \[W_{max} = -nRT \ln \left(\frac{V_2}{V_1}\right)\]
नैसर्गिक लॉगचे रूपांतर लॉग बेस 10 मध्ये करून: \[W_{max} = -2.303 nRT \log_{10} \left(\frac{V_2}{V_1}\right)\]

प्र. ४. आंतर हॅलोजन संयुगे म्हणजे काय? क्लोरीनची कोरड्या विरवलेल्या चुन्याबरोबर (slaked lime) अभिक्रियेसाठी समीकरण लिहा.

उत्तर:

आंतर हॅलोजन संयुगे: दोन किंवा अधिक भिन्न हॅलोजन अणूंच्या संयोगाने तयार होणाऱ्या संयुगांना आंतर हॅलोजन संयुगे म्हणतात (उदा. ClF, $ICl_3$).

अभिक्रिया: क्लोरीनची कोरड्या विरवलेल्या चुन्याबरोबर ($Ca(OH)_2$) अभिक्रिया होऊन ब्लिचिंग पावडर तयार होते.

$2Ca(OH)_2 + 2Cl_2 \longrightarrow Ca(OCl)_2 + CaCl_2 + 2H_2O$

प्र. ५. नॅनो साहित्य म्हणजे काय? जलविच्छेदना दरम्यान आढळणाऱ्या सोल-जेल प्रक्रियेसाठी अभिक्रिया लिहा.

उत्तर:

नॅनो साहित्य: ज्या पदार्थांची कमीत कमी एक मिती (dimension) नॅनोस्केल श्रेणीत (१ ते १०० nm) असते, त्यांना नॅनो साहित्य म्हणतात.

सोल-जेल प्रक्रियेतील अभिक्रिया (जलविच्छेदन):

$M(OR)_4 + 4H_2O \longrightarrow M(OH)_4 + 4ROH$

(येथे M = Si, Ti, इत्यादी आणि R = अल्किल गट)

प्र. ६. प्रथिनांचे वर्गीकरण योग्य उदाहरणासह लिहा.

उत्तर: रेणवीय आकारावर आधारित प्रथिनांचे दोन प्रकार पडतात:

तंतुमय प्रथिने (Fibrous Proteins): पॉलिपेप्टाइड शृंखला समांतर असतात आणि हायड्रोजन किंवा डायसल्फाइड बंधांनी जोडलेल्या असतात. ही पाण्यात अविद्राव्य असतात.
उदाहरण: केराटिन (केस, लोकर), मायोसिन (स्नायू).
गोलाकार प्रथिने (Globular Proteins): पॉलिपेप्टाइड शृंखला गुंडाळून गोलाकार आकार प्राप्त होतो. ही सहसा पाण्यात विद्राव्य असतात.
उदाहरण: इन्सुलिन, अल्ब्युमिन.

प्र. ७. 2.03 A सामर्थ्याचा विद्युत प्रवाह $CuSO_4$ च्या द्रावणातून पाठविला असता 2.4 g Cu गोळा होण्यासाठी किती कालावधी लागेल याचे गणन करा. (Cu चा अणु वस्तुमानांक = 63.5 g.mol$^{-1}$)

उत्तर:

अभिक्रिया: $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu$ (n = 2)

दिलेले: W = 2.4 g, I = 2.03 A, M = 63.5 g/mol, F = 96500 C.

सूत्र: $t = \frac{W \times n \times F}{M \times I}$

$t = \frac{2.4 \times 2 \times 96500}{63.5 \times 2.03} = \frac{463200}{128.905} \approx 3593.34 \, \text{सेकंद}$

वेळ $\approx$ 3593 सेकंद (किंवा ~60 मिनिटे).

प्र. ८. अमाईन्स क्षारीय स्वरूपाची का असतात? डायमिथिल अमाईन ($pK_b$ = 3.27) आणि डायइथिल अमाईन ($pK_b$ = 3.0) यातील कोणते जास्त क्षारीय स्वरूपाचे आहे?

उत्तर:

कारण: नायट्रोजन अणूवर असलेल्या इलेक्ट्रॉन्सच्या एकाकी जोडीमुळे (lone pair) अमाईन्स प्रोटॉन स्वीकारू शकतात, म्हणून ते लुईस आम्लारी (Lewis base) असतात.

तुलना: कमी $pK_b$ किंमत म्हणजे जास्त आम्लारी सामर्थ्य.
डायइथिल अमाईनचा $pK_b$ (3.0) डायमिथिल अमाईनपेक्षा (3.27) कमी आहे.
म्हणून, डायइथिल अमाईन जास्त क्षारीय आहे.

प्र. ९. सोडियम ॲसिटेट-ॲसिटिक आम्ल प्रतिरोधक द्रावणाची क्रियायंत्रणा (buffer action) स्पष्ट करा.

उत्तर:

हे आम्लधर्मी बफर आहे ज्यामध्ये $CH_3COOH$ (दुर्बल आम्ल) आणि $CH_3COONa$ (त्याचा क्षार) असतो.

आम्ल ($H^+$) टाकल्यास: वाढलेले $H^+$ आयन ॲसिटेट आयनांशी ($CH_3COO^-$) संयोग पावून अवियोजित ॲसिटिक आम्ल तयार करतात. त्यामुळे pH बदलत नाही.
आम्लारी ($OH^-$) टाकल्यास: वाढलेले $OH^-$ आयन ॲसिटिक आम्लाशी अभिक्रिया करून पाणी तयार करतात. त्यामुळे pH स्थिर राहतो.

प्र. १०. इथिल ब्रोमाईडपासून अभिक्रिया तयार करा :
(अ) डायइथिल इथर
(ब) इथिल सायनाईड

उत्तर:

(अ) डायइथिल इथर (विल्यमसन संश्लेषण):
$C_2H_5Br + C_2H_5ONa \xrightarrow{\Delta} C_2H_5-O-C_2H_5 + NaBr$

(ब) इथिल सायनाईड:
$C_2H_5Br + KCN(alc) \xrightarrow{\Delta} C_2H_5CN + KBr$

प्र. ११. 25°C ला $CH_3Br(g)$ च्या हेन्रीच्या स्थिरांकांची किंमत $0.159 \, mol \, dm^{-3} \cdot bar^{-1}$ आहे. तसेच त्याचा अंशिक (partial) दाब 0.164 bar आहे. 25°C तापमानास त्याची पाण्यातील विद्राव्यता किती असेल याचे गणन करा.

उत्तर:

सूत्र: $S = K_H \times P$

$S = 0.159 \times 0.164$

$S = 0.026076 \, mol \, dm^{-3}$

विद्राव्यता = $0.0261 \, mol \, dm^{-3}$.

प्र. १२. खालील एकवारिकांची नावे व रचनासूत्रे लिहा : (अ) नायलॉन-6 (ब) नैसर्गिक रबर

उत्तर:

(अ) नायलॉन-6 चे एकवारिक:
नाव: $\epsilon$-कॅप्रोलॅक्टम (Caprolactam)
रचना: 7-सदस्यीय वलय ज्यामध्ये -NH-CO- गट असतो.

(ब) नैसर्गिक रबर चे एकवारिक:
नाव: आइसोप्रीन (2-मिथिलब्युटा-1,3-डाईन)
रचना: $CH_2=C(CH_3)-CH=CH_2$

प्र. १३. व्याख्या लिहा- लॅन्थेनॉईडचे आकुंचन. आम्लधर्मी $K_2Cr_2O_7$ ची $H_2S$ वर काय क्रिया होते याचे रासायनिक समीकरण लिहा.

उत्तर:

लॅन्थेनॉईड आकुंचन (Lanthanide Contraction): लॅन्थेनम (La) पासून ल्युटेशियम (Lu) पर्यंत अणुअंक वाढत असताना लॅन्थेनॉइड्सच्या अणु व आयनी त्रिज्येमध्ये होणाऱ्या हळुवार घटला लॅन्थेनॉईड आकुंचन म्हणतात.

रासायनिक समीकरण: आम्लधर्मी पोटॅशियम डायक्रोमेट हायड्रोजन सल्फाइडचे गंधकामध्ये (Sulphur) ऑक्सिडीकरण करतो.

$K_2Cr_2O_7 + 4H_2SO_4 + 3H_2S \longrightarrow K_2SO_4 + Cr_2(SO_4)_3 + 7H_2O + 3S$

प्र. १४. पदार्थांचे रेणवीय वस्तुमान, घनता तसेच एकक कोशाच्या कडांची लांबी यातील संबंध व्युत्पन्न करा.

उत्तर:

समजा एकक कोशाची कडा लांबी 'a' आहे. घनफळ = $a^3$.
मोलर वस्तुमान 'M' आणि ॲव्होगॅड्रो अंक '$N_A$'. एका अणूचे वस्तुमान = $M / N_A$.
जर एका कोशात 'n' अणू असतील, तर एकक कोशाचे वस्तुमान = $n \times (M / N_A)$.
घनता ($\rho$) = वस्तुमान / घनफळ
$\rho = \frac{n \times M}{a^3 \times N_A}$

विभाग - क (SECTION - C)

खालीलपैकी कोणतेही आठ प्रश्न सोडवा : [२४ गुण]

प्र. १५. परासरण दाब म्हणजे काय? परासरण दाबापासून द्राव्य पदार्थाच्या रेणवीय वस्तुमानाचे गणन कसे कराल?

उत्तर:

परासरण दाब ($\pi$): द्रावकाचे रेणू अर्धपारपटल (semipermeable membrane) मधून द्रावणात जाण्यापासून रोखण्यासाठी द्रावणावर जो जास्तीचा हायड्रोस्टॅटिक दाब द्यावा लागतो, त्याला परासरण दाब म्हणतात.

रेणवीय वस्तुमानाचे गणन:
व्हँट हॉफ समीकरणानुसार: $\pi = CRT = \frac{n_2}{V} RT$
येथे $n_2 = \frac{W_2}{M_2}$ (द्राव्याचे वस्तुमान / मोलर वस्तुमान).
$\pi = \frac{W_2 RT}{M_2 V}$
म्हणून, $M_2 = \frac{W_2 R T}{\pi V}$.

प्र. १६. खालील रासायनिक अभिक्रिया लिहा.
(अ) रोझेनमुंडचे क्षपण
(ब) गॅटरमन कोचचे फॉर्मिलन
(क) मिथेनल (Methanal) साठी कॅनिझारोची अभिक्रिया

उत्तर:

(अ) रोझेनमुंड क्षपण:
$R-COCl + H_2 \xrightarrow{Pd/BaSO_4} R-CHO + HCl$

(ब) गॅटरमन-कोच अभिक्रिया:
Benzene + $CO + HCl \xrightarrow{Anhyd. AlCl_3/CuCl} Benzaldehyde + HCl$

(क) कॅनिझारो अभिक्रिया:
$2HCHO + NaOH(conc.) \longrightarrow CH_3OH + HCOONa$

प्र. १७. खालील माहितीच्या आधारे मिथेन ज्वलनाच्या प्रमाणित एन्थॉल्पीची किंमत काढा. मिथेन, कार्बन डायऑक्साईड, पाणी यांच्या तयार होण्याच्या प्रमाणित एन्थॉल्पीच्या किंमती अनुक्रमे –74.8, –393.5 आणि –285.8 kJmol$^{-1}$ आहेत.

उत्तर:

अभिक्रिया: $CH_4(g) + 2O_2(g) \rightarrow CO_2(g) + 2H_2O(l)$

सूत्र: $\Delta H_c^\circ = \sum \Delta_f H^\circ(\text{उत्पादिते}) - \sum \Delta_f H^\circ(\text{अभिक्रियाकारके})$

गणना:
$\Delta H_c^\circ = [1(-393.5) + 2(-285.8)] - [-74.8 + 0]$
$\Delta H_c^\circ = [-393.5 - 571.6] + 74.8$
$\Delta H_c^\circ = -965.1 + 74.8$
$\Delta H_c^\circ = -890.3 \, kJ \, mol^{-1}$

प्र. १८. खालील अभिकारकांची इथिल ब्रोमाईडवर काय क्रिया होते?
(अ) सिल्व्हर नायट्राईट
(ब) कोरड्या इथरमध्ये Mg
(क) अल्कोहोलयुक्त सोडियम हायड्रॉक्साइड

उत्तर:

(अ) सिल्व्हर नायट्राईट ($AgNO_2$): नायट्रोइथेन मिळते.
$C_2H_5Br + AgNO_2 \rightarrow C_2H_5NO_2 + AgBr$

(ब) Mg (कोरडा इथर): ग्रीग्नार्ड अभिकर्मक तयार होतो.
$C_2H_5Br + Mg \xrightarrow{\text{dry ether}} C_2H_5MgBr$

(क) अल्कोहोलिक NaOH: इथिन (Ethene) मिळते (विलोपन अभिक्रिया).
$C_2H_5Br + NaOH(alc) \rightarrow CH_2=CH_2 + NaBr + H_2O$

प्र. १९. $A + B \rightarrow P$ या अभिक्रियेसाठी [A] स्थिर ठेवून [B] दुप्पट केल्यास अभिक्रियेचा दर दुप्पट होतो आणि [A] तिप्पट आणि [B] दुप्पट केल्यास अभिक्रियेचा दर सहा पटीने वाढतो यावरून दर नियमाच्या समीकरणाचे गणन करा.

उत्तर:

दर नियम $R = k[A]^x[B]^y$ मानू.

1. [B] दुप्पट केल्यास दर दुप्पट होतो: $[2B]^y \propto 2R \Rightarrow 2^y = 2^1 \Rightarrow y = 1$.

2. [A] तिप्पट आणि [B] दुप्पट केल्यास दर 6 पट होतो:
$6R = k[3A]^x[2B]^1$
$6 = 3^x \times 2 \Rightarrow 3^x = 3 \Rightarrow x = 1$.

दर नियम: Rate = $k[A][B]$.

प्र. २०. खालील संयुगे दिलेल्या गुणधर्माच्या वाढीव चढत्या मांडणीत लिहा :

(i) $HOCl, HClO_2, HClO_3, HClO_4$ (आम्ल सामर्थ्य)
उत्तर: $HOCl < HClO_2 < HClO_3 < HClO_4$

(ii) MF, MCl, MBr, MI (आयनिक गुणधर्म)
उत्तर: $MI < MBr < MCl < MF$

(iii) HF, HCl, HBr, HI (औष्णिक स्थिरता)
उत्तर: $HI < HBr < HCl < HF$

प्र. २१. वुल्फ-किशनर क्षपण स्पष्ट करा. इथेनॉईल क्लोराईड आणि डायमिथिल कॅडमियमचा वापर करून प्रोपॅनोन कसा तयार कराल ते लिहा.

उत्तर:

वुल्फ-किशनर क्षपण: अल्डीहाईड किंवा कीटोनची हायड्राझिन ($NH_2NH_2$) आणि KOH बरोबर उच्च तापमानाला (इथिलिन ग्लायकॉलमध्ये) अभिक्रिया केल्यास कार्बोनिल गटाचे ($>C=O$) मिथिलीन गटात ($>CH_2$) क्षपण होते.

प्रोपॅनोन निर्मिती:
$2CH_3COCl + (CH_3)_2Cd \longrightarrow 2CH_3-CO-CH_3 + CdCl_2$
(इथेनॉईल क्लोराईड + डायमिथिल कॅडमियम $\rightarrow$ ॲसिटोन)

प्र. २२. सहबद्ध जटिल संयुगांसाठी वर्नरच्या तत्त्वप्रणालीची (Werner theory) गृहीतके (Postulates) लिहा. सहादंतूर (Hexadentate) बंधगटाचे एक नाव लिहा.

उत्तर:

वर्नरची गृहीतके: धातूला दोन प्रकारच्या संयुजा असतात - प्राथमिक (ऑक्सिडीकरण अवस्था) आणि द्वितीयक (सहबद्धता अंक). प्राथमिक संयुजा आयनीभवन होणारी असते, तर द्वितीयक संयुजा दिशादर्शक आणि आयनीभवन न होणारी असते.

सहादंतूर लिगँड: EDTA (इथिलिन डायअमाईन टेट्राॲसिटेट).

प्र. २३. विद्युत रासायनिक श्रेणीची व्याख्या लिहा आणि तिचे दोन उपयोग लिहा.

उत्तर:

व्याख्या: मूलद्रव्यांची (किंवा इलेक्ट्रोडची) मांडणी त्यांच्या प्रमाणित क्षपण विभव (Standard Reduction Potential) च्या चढत्या किंवा उतरत्या क्रमाने केली असता जी श्रेणी मिळते, तिला विद्युत रासायनिक श्रेणी म्हणतात.

उपयोग: 1. ऑक्सिडीकरण आणि क्षपण क्षमता तुलना करणे. 2. रेडॉक्स अभिक्रियेची उत्स्फूर्तता ठरवणे.

प्र. २४. खालील अभिक्रियेसाठी अ, ब आणि क पदार्थ ओळखा आणि अभिक्रिया परत लिहा.
$CH_3CH_2OH \xrightarrow[\text{Red P}]{Br_2} A \xrightarrow{KCN \, alc} B \xrightarrow{LiAlH_4 / \text{Ether}} C$

उत्तर:

A = $CH_3CH_2Br$ (इथिल ब्रोमाईड)
B = $CH_3CH_2CN$ (इथिल सायनाईड)
C = $CH_3CH_2CH_2NH_2$ (प्रोपिल अमाईन)

प्र. २५. आम्ल आणि क्षारसाठी ब्रॉन्स्टेड-लॉरी तत्त्वप्रणालीतील व्याख्या लिहा. pH आणि pOH यातील संबंध व्युत्पन्न करा.

उत्तर:

ब्रॉन्स्टेड-लॉरी व्याख्या:
आम्ल: प्रोटॉन ($H^+$) देणारा पदार्थ.
आम्लारी (Base): प्रोटॉन स्वीकारणारा पदार्थ.

संबंध: $K_w = [H^+][OH^-] = 10^{-14}$.
दोन्ही बाजूंचे ऋण लॉग घेऊन: $pH + pOH = 14$.

प्र. २६. क्रोमाईट धातुकापासून पोटॅशियम डायक्रोमेट कसे तयार करतात ते लिहा.

उत्तर:

क्रोमाईट धातुक ($FeCr_2O_4$) चे रोस्टिंग करून सोडियम क्रोमेट मिळवतात.
सोडियम क्रोमेटचे आम्लीकरण करून सोडियम डायक्रोमेट मिळवतात.
सोडियम डायक्रोमेटची KCl बरोबर अभिक्रिया करून $K_2Cr_2O_7$ मिळवतात.

विभाग - ड (SECTION - D)

खालीलपैकी कोणतेही तीन प्रश्न सोडवा : [१२ गुण]

प्र. २७. खालील रूपांतरे करा -
(i) ॲसिटाअल्डीहाईडचे, आयसोप्रोपिल अल्कोहोल मध्ये
(ii) क्युमिनचे फेनॉलमध्ये
(iii) ॲनिसोलचे फेनॉलमध्ये
निऑनचे दोन उपयोग लिहा.

उत्तर:

रूपांतरे:
(i) ॲसिटाअल्डीहाईड + $CH_3MgBr \xrightarrow{H_2O} CH_3-CH(OH)-CH_3$ (आयसोप्रोपिल अल्कोहोल).
(ii) क्युमिन $\xrightarrow{O_2}$ क्युमिन हायड्रोपेरॉक्साइड $\xrightarrow{H^+}$ फेनॉल + ॲसिटोन.
(iii) ॲनिसोल + $HI \longrightarrow$ फेनॉल + मिथिल आयोडाइड.

निऑनचे उपयोग: 1. जाहिरातींच्या दिव्यांमध्ये (Neon signs). 2. वनस्पती उद्यानांमध्ये (Botanical gardens).

प्र. २८. व्याख्या लिहा - (i) विस्तृत (extensive) आणि सखोल (intensive) गुणधर्म (ii) समभारिक आणि अडायबेटिक प्रक्रिया
विकर (Enzymes) म्हणजे काय?
युरेनियमपार मूलद्रव्यांचे अणुक्रमांक लिहा.

उत्तर:

व्याख्या:
(i) विस्तृत: द्रव्याच्या प्रमाणावर अवलंबून असणारे गुणधर्म (उदा. वस्तुमान). सखोल: प्रमाणावर अवलंबून नसलेले (उदा. तापमान).
(ii) समभारिक: दाब स्थिर असताना होणारी प्रक्रिया. अडायबेटिक: उष्णतेची देवाणघेवाण न होणारी प्रक्रिया.

विकर: सजीवांच्या शरीरात रासायनिक अभिक्रियांचा वेग वाढवणारे जैविक उत्प्रेरक (प्रथिने).

युरेनियमपार मूलद्रव्ये: अणुक्रमांक 92 (युरेनियम) पेक्षा जास्त असलेली मूलद्रव्ये.

प्र. २९. एका घन (solid) मूलद्रव्यातील कोशाच्या कडांची लांबी 400 pm आणि त्याची घनता 6.25 g/ml असल्यास त्या घन मूलद्रव्याच्या घन कोशाचा [Cubic lattice] प्रकार शोधा. [मूलद्रव्याचा अणु वस्तुमानांक = 60]
नॅनोशास्त्रची व्याख्या लिहा [Nanoscience]
पॉलीॲक्रीलोनायट्राईल तयार करण्याची रासायनिक अभिक्रिया लिहा.

उत्तर:

Calculation: $n = \frac{\rho \cdot a^3 \cdot N_A}{M}$.
$n = \frac{6.25 \times (4 \times 10^{-8})^3 \times 6.022 \times 10^{23}}{60} \approx 4$.
म्हणून, हा पृष्ठ केंद्रित घन (FCC) प्रकार आहे.

नॅनोशास्त्र: अणू, रेणू आणि मॅक्रोमलेक्युलर स्तरावरील (1-100 nm) पदार्थांच्या अभ्यासाला नॅनोशास्त्र म्हणतात.

पॉलीॲक्रीलोनायट्राईल: $n \, CH_2=CH(CN) \rightarrow [-CH_2-CH(CN)-]_n$.

प्र. ३०. प्रथम वर्ग अभिक्रियेसाठी अर्ध आयुष्य काळ आणि दर स्थिरांक यातील संबंध व्युत्पन्न करा.
शिशाच्या विद्युत संचायक घटासाठी घट डिस्चार्जिंगची एकूण घट अभिक्रिया लिहा.
पेरॉक्सीमोनोसल्फ्युरिक आम्लाचे रचनासूत्र काढा.

उत्तर:

संबंध: $t_{1/2} = \frac{0.693}{k}$.

अभिक्रिया (Discharging):
$Pb + PbO_2 + 2H_2SO_4 \longrightarrow 2PbSO_4 + 2H_2O$

रचनासूत्र (Caro's acid): $H_2SO_5$ (यामध्ये एक -O-O- पेरॉक्साइड बंध असतो).

प्र. ३१. खालील जटिल रचनेतील अयुग्मित इलेक्ट्रॉनच्या जोड्या आणि त्यांचा भौमितिक आकार सांगा -
(i) $[Ni(Cl)_4]^{2-}$ (ii) $[Ni(CN)_4]^{2-}$
खालील रूपांतरे करा -
(अ) इथेननायट्राईलचे इथेनल (Ethanal) मध्ये
(ब) सायक्लोहेक्झेनचे ॲडीपिक आम्लामध्ये

उत्तर:

जटिल संयुगे:
(i) $[Ni(Cl)_4]^{2-}$: चतुष्कोनी (Tetrahedral), 2 अयुग्मित इलेक्ट्रॉन्स.
(ii) $[Ni(CN)_4]^{2-}$: चौरस समतलीय (Square Planar), 0 अयुग्मित इलेक्ट्रॉन्स.

रूपांतरे:
(अ) स्टीफन अभिक्रिया वापरून.
(ब) ऑक्सिडीकरण (KMnO4 किंवा HNO3 वापरून).