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HSC 12th Chemistry Board Question Paper Solution 2025 (Hindi Medium)

रसायनशास्त्र (Chemistry 55) Board Paper Solution

HSC 12th Board Exam 2025 | Day 08 | Set J-305 (H) | Hindi Medium

प्रश्न पत्र का विवरण (Paper Details)

विषय: रसायनशास्त्र (Chemistry 55)

वर्ष: 2025

अधिकतम अंक: 70

समय: 3 घंटे

दी गई जानकारी (Given Data):

$ R = 8.314 \text{ J/K/mol} $
Na का परमाणु भार = 23
जल का $ K_f = 1.86 \text{ K kg mol}^{-1} $
$ 1F = 96500 \text{ C} $
$ N_A = 6.022 \times 10^{23} $

विभाग - अ (SECTION - A)

प्र. १. निम्नलिखित बहुविकल्प प्रकार के प्रश्नों के सही उत्तर चुनकर लिखें : [१०]

(i) ______ में शॉट्की दोष (Schottky defect) नहीं देखा जाता है।

(अ) NaCl
(ब) KCl
(क) AgBr
(ड) NiO

उत्तर: (ड) NiO

स्पष्टीकरण: शॉट्की दोष उन आयनिक ठोसों में पाया जाता है जिनमें धनायन और ऋणायन का आकार लगभग समान होता है (जैसे NaCl, KCl, AgBr)। NiO में धातु न्यूनता दोष (Metal deficiency defect) पाया जाता है।

(ii) यदि जल का $ K_f $ 1.86 K kg mol$^{-1}$ है तो यूरिया के 0.1m जलीय विलयन का हिमांक (freezing point) कितना होगा?

(अ) 1.86 ºC
(ब) –1.86 ºC
(क) 0.186 ºC
(ड) –0.186 ºC

उत्तर: (ड) –0.186 ºC

स्पष्टीकरण: $$ \Delta T_f = K_f \times m \times i $$ यूरिया एक विद्युत अनपघट्य (non-electrolyte) है, इसलिए $ i = 1 $। $$ \Delta T_f = 1.86 \times 0.1 \times 1 = 0.186 \text{ K} $$ विलयन का हिमांक: $$ T_f = T_f^0 - \Delta T_f = 0^\circ\text{C} - 0.186^\circ\text{C} = -0.186^\circ\text{C} $$

(iii) ओज़ोन परत का क्षरण (depletion) ______ द्वारा होता है।

(अ) NO
(ब) NO$_2$
(क) NO$_3$
(ड) N$_2$O$_5$

उत्तर: (अ) NO

स्पष्टीकरण: नाइट्रिक ऑक्साइड (NO) ओज़ोन के साथ अभिक्रिया करके उसका क्षरण करता है: $ \text{NO} + \text{O}_3 \rightarrow \text{NO}_2 + \text{O}_2 $।

(iv) जब अतिरिक्त AgNO$_3$ को संकुल (complex) में मिलाते हैं तो एक मोल AgCl उपजता (precipitate) है। संकुल का सूत्र होगा?

(अ) [CoCl$_2$ (NH$_3$)$_4$]Cl
(ब) [CoCl (NH$_3$)$_5$]Cl$_2$
(क) [CoCl$_3$ (NH$_3$)$_3$]
(ड) [Co (NH$_3$)$_6$]Cl$_3$

उत्तर: (अ) [CoCl$_2$ (NH$_3$)$_4$]Cl

स्पष्टीकरण: 1 मोल AgCl के अवक्षेपण का अर्थ है कि समन्वय मंडल (coordination sphere) के बाहर केवल 1 क्लोराइड आयन उपस्थित है।

(v) 4 मोल के सल्फर डाइऑक्साइड से सल्फर ट्राइऑक्साइड के ऑक्सीकरण (oxidation) के लिए $ \Delta n_g $ का मान ______ है?

(अ) – 2
(ब) 2
(क) – 4
(ड) 4

उत्तर: (अ) – 2

स्पष्टीकरण: अभिक्रिया: $ 4\text{SO}_2(g) + 2\text{O}_2(g) \rightarrow 4\text{SO}_3(g) $ $$ \Delta n_g = (\text{गैसीय उत्पादों के मोल}) - (\text{गैसीय अभिकारकों के मोल}) $$ $$ \Delta n_g = 4 - (4 + 2) = 4 - 6 = -2 $$

(vi) निम्नलिखित में से एक आयामी (one dimensional) नैनो संरचना है?

(अ) नैनोकण
(ब) नैनोट्यूब
(क) नैनोफिल्म
(ड) नैनोरॉड्स

उत्तर: (ब) नैनोट्यूब

स्पष्टीकरण: नैनोट्यूब्स और नैनोवायर्स को एक आयामी (1D) नैनो संरचनाओं के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।

(vii) विद्युत अपघट्य की सांद्रता एवं वियोजनांश (degree of dissociation) में संबंध कौन सा सूत्र दर्शाता है?

(अ) $ c = \sqrt{\frac{K_a}{\alpha}} $
(ब) $ \alpha = \sqrt{\frac{K_a}{c}} $
(क) $ c = \sqrt{K_a \alpha} $
(ड) $ c = \sqrt{\frac{\alpha}{K_a}} $

उत्तर: (ब) $ \alpha = \sqrt{\frac{K_a}{c}} $

स्पष्टीकरण: ओस्टवाल्ड के तनुता नियम (Ostwald's dilution law) के अनुसार, $ K_a = \alpha^2 c $, अतः $ \alpha = \sqrt{\frac{K_a}{c}} $।

(viii) निम्नलिखित में से अधिकतम अम्लीय (acidic) यौगिक है?

(अ) m-Hydroxybenzoic acid (मेटा-हाइड्रॉक्सीबेन्जोइक अम्ल)
(ब) o-Aminobenzoic acid (ऑर्थो-ऐमीनोबेन्जोइक अम्ल)
(क) Benzoic acid (बेन्जोइक अम्ल)
(ड) p-Methoxybenzoic acid (पैरा-मेथॉक्सीबेन्जोइक अम्ल)

उत्तर: (अ) m-Hydroxybenzoic acid

स्पष्टीकरण: (अ) m-Hydroxybenzoic acid: -OH समूह मेटा स्थिति पर केवल -I प्रभाव (इलेक्ट्रॉन आकर्षी) डालता है, जिससे अम्लता बढ़ती है।
(क) बेन्जोइक अम्ल: मानक।
(ड) p-Methoxybenzoic acid: -OCH$_3$ समूह +R प्रभाव (इलेक्ट्रॉन दाता) दिखाता है, जिससे अम्लता कम होती है।
अतः, (अ) सबसे अधिक अम्लीय है।

(ix) विद्युत अपघट्य की मोलर चालकता को ज्ञात करने के लिए ______ सूत्र का उपयोग होता है।

(अ) $ \Lambda = \frac{1000c}{k} $
(ब) $ c = \frac{1000\Lambda}{k} $
(क) $ \Lambda = \frac{1000k}{c} $
(ड) $ k = \frac{1000}{\Lambda c} $

उत्तर: (क) $ \Lambda = \frac{1000k}{c} $

(x) निम्नलिखित में से कौन-सा द्वितीयक अमीन है?

(अ) सायक्लोहेक्सिलअमीन
(ब) आयसोप्रोपिलअमीन
(क) डायफिनाइलअमीन
(ड) N, N-डायमिथाइलएनीलीन

उत्तर: (क) डायफिनाइलअमीन

स्पष्टीकरण: डायफिनाइलअमीन का सूत्र $ (C_6H_5)_2NH $ है, जिसमें $ >NH $ समूह दो कार्बन समूहों से जुड़ा होता है, अतः यह एक द्वितीयक अमीन है।

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प्र. २. निम्नलिखित प्रश्नों के उत्तर लिखिए : [८]

(i) N, N-डायमेथिल एथेनामीिन का संरचना सूत्र लिखिए।

$$ \text{CH}_3 - \text{CH}_2 - \text{N}(\text{CH}_3)_2 $$

(ii) क्लेमेंसन अपचयन (Clemmensen’s reduction) में कार्बोनिल ग्रुप के अपचयन के लिए उपयोग किए जाने वाले अभिकर्मक कौन-से हैं? लिखिए।

जिंक अमलगम (Zn-Hg) और सांद्र हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (conc. HCl)।

(iii) आयसोप्रीन (isoprene) का आई.यू.पी.ए.सी.(IUPAC) नाम लिखिए।

2-मेथिलब्यूटा-1,3-डाईन (2-Methylbuta-1,3-diene)।

(iv) A $\to$ Product के लिए दर नियम समीकरण, rate = k[A]$^x$ है। यदि x < 0 तो ‘A’ की सांद्रता में वृद्धि (increase) करने पर अभिक्रिया की दर पर क्या प्रभाव पड़ता है?

चूँकि अभिक्रिया की कोटि $ x $ ऋणात्मक है, अभिक्रिया की दर ‘A’ की सांद्रता के व्युत्क्रमानुपाती है। इसलिए, यदि ‘A’ की सांद्रता बढ़ाई जाती है, तो अभिक्रिया की दर घट जाएगी।

(v) KBr का जलीय विलयन जिसका हिमांक –3.72°C है, इसकी मोललता क्या होगी? [ जल का $ K_f $ = 1.86 K kg mol$^{-1}$ है ]

KBr एक प्रबल विद्युत अपघट्य है, जो $ \text{K}^+ $ और $ \text{Br}^- $ में वियोजित होता है, अतः वांट हॉफ गुणांक $ i = 2 $।
$$ \Delta T_f = 0 - (-3.72) = 3.72^\circ \text{C} $$ $$ \Delta T_f = i \cdot K_f \cdot m $$ $$ 3.72 = 2 \times 1.86 \times m $$ $$ 3.72 = 3.72 \times m $$ $$ m = 1 \text{ mol/kg (या 1 molal)} $$

(vi) जब अतिरिक्त अमोनिया की क्रिया क्लोरीन के साथ होती है, तो उसका संतुलित रासायनिक समीकरण लिखिए।

जब अमोनिया अधिक मात्रा में हो:
$$ 8\text{NH}_3 + 3\text{Cl}_2 \rightarrow 6\text{NH}_4\text{Cl} + \text{N}_2 $$

(vii) संकुल रचना के निर्माण के दौरान, EDTA में उपस्थित दाता (donor) परमाणुओं की संख्या लिखिए।

EDTA एक षटदंती (hexadentate) लिगेंड है। इसमें 6 दाता परमाणु होते हैं (4 ऑक्सीजन परमाणु और 2 नाइट्रोजन परमाणु)।

(viii) ब्रास (brass) मिश्रधातु में धातु तत्त्वों के नाम लिखिए।

तांबा (Copper - Cu) और जस्ता (Zinc - Zn)।

विभाग - ब (SECTION - B)

निम्नलिखित प्रश्नों में से किन्हीं आठ प्रश्नों के उत्तर लिखिए : [१६]

प्र. ३. प्रथम कोटि अभिक्रिया के लिए अर्द्ध जीवन (half life) एवं दर स्थिरांक के बीच संबंध स्थापित कीजिए।

प्रथम कोटि की अभिक्रिया के लिए समाकलित दर नियम है: $$ k = \frac{2.303}{t} \log_{10} \frac{[A]_0}{[A]_t} $$ जहाँ $ [A]_0 $ प्रारंभिक सांद्रता है और $ [A]_t $, $ t $ समय पर सांद्रता है।

अर्द्ध जीवन ($ t_{1/2} $) पर:
अभिकारक की सांद्रता प्रारंभिक सांद्रता की आधी हो जाती है। $$ [A]_t = \frac{[A]_0}{2} $$ ये मान समीकरण में रखने पर: $$ k = \frac{2.303}{t_{1/2}} \log_{10} \frac{[A]_0}{[A]_0 / 2} $$ $$ k = \frac{2.303}{t_{1/2}} \log_{10} (2) $$ चूँकि $ \log_{10}(2) = 0.3010 $: $$ k = \frac{2.303 \times 0.3010}{t_{1/2}} $$ $$ k = \frac{0.693}{t_{1/2}} $$ $$ \therefore t_{1/2} = \frac{0.693}{k} $$ यह प्रथम कोटि की अभिक्रिया के लिए अर्द्ध जीवन और दर स्थिरांक के बीच संबंध है।

प्र. ४. (अ) हेनरी का नियम व्यक्त (state) कीजिए। (ब) परासरण दाब को परिभाषित कीजिए।

(अ) हेनरी का नियम (Henry's Law):
स्थिर तापमान पर, किसी द्रव में गैस की विलेयता विलयन की सतह पर गैस के आंशिक दाब के सीधे समानुपाती होती है। $$ S = K_H P $$ जहाँ $ S $ विलेयता है, $ P $ दाब है, और $ K_H $ हेनरी स्थिरांक है।

(ब) परासरण दाब (Osmotic Pressure):
वह अतिरिक्त द्रवस्थैतिक दाब जो विलायक के अणुओं को अर्धपारगम्य झिल्ली के माध्यम से विलयन में प्रवेश करने से रोकने के लिए विलयन पर लगाया जाता है, परासरण दाब कहलाता है।

प्र. ५. लेन्थेनॉइड एवं एक्टिनॉइड के बीच अंतर लिखिए।

लेन्थेनॉइड (Lanthanoids)	एक्टिनॉइड (Actinoids)
अंतिम इलेक्ट्रॉन 4f कक्षक में प्रवेश करता है।	अंतिम इलेक्ट्रॉन 5f कक्षक में प्रवेश करता है।
4f कक्षकों की बंधन ऊर्जा अधिक होती है।	5f कक्षकों की बंधन ऊर्जा कम होती है।
ये सीमित ऑक्सीकरण अवस्थाएं (+2, +3, +4) दर्शाते हैं। +3 सबसे सामान्य है।	ये विविध ऑक्सीकरण अवस्थाएं (+3, +4, +5, +6, +7) दर्शाते हैं।
ये रेडियोधर्मी नहीं होते (प्रोमिथियम को छोड़कर)।	सभी एक्टिनॉइड रेडियोधर्मी होते हैं।

प्र. ६. निम्न के संदर्भ में ऑक्सीजन का असामान्य (anomalous) व्यवहार लिखिए : (i) परमाणुता (ii) ऑक्सीकरण अवस्था (iii) चुंबकीय गुणधर्म (iv) हाइड्राइड्स की प्रकृति

(i) परमाणुता (Atomicity): ऑक्सीजन एक द्विपरमाणुक ($ \text{O}_2 $) अणु है, जबकि समूह के अन्य तत्व बहुपरमाणुक (जैसे $ \text{S}_8 $) होते हैं।
(ii) ऑक्सीकरण अवस्था: ऑक्सीजन सामान्यतः -2 ऑक्सीकरण अवस्था दर्शाता है। d-कक्षक की अनुपस्थिति के कारण यह उच्च धनात्मक ऑक्सीकरण अवस्थाएं (+4, +6) नहीं दर्शाता।
(iii) चुंबकीय गुणधर्म: आण्विक ऑक्सीजन ($ \text{O}_2 $) अनुचुंबकीय (paramagnetic) है, जबकि अन्य तत्व प्रतिचुंबकीय (diamagnetic) होते हैं।
(iv) हाइड्राइड्स की प्रकृति: हाइड्रोजन बंध के कारण जल ($ \text{H}_2\text{O} $) सामान्य ताप पर द्रव है, जबकि अन्य हाइड्राइड्स (जैसे $ \text{H}_2\text{S} $) गैसें हैं।

प्र. ७. क्या क्रिया होती है : (i) एनीसोल (anisole) पर एसीटीक अम्ल में द्रव ब्रोमीन की (ii) सोडियम ऐसीटेट पर सोडा-लाइम (Soda-lime) की

(i) एनीसोल पर ब्रोमीनीकरण:
एसीटीक अम्ल की उपस्थिति में ब्रोमीन, एनीसोल के साथ अभिक्रिया करके पैरा-ब्रोमोएनीसोल (मुख्य उत्पाद) और ऑर्थो-ब्रोमोएनीसोल (अल्प उत्पाद) बनाता है। $$ \text{Anisole} + \text{Br}_2 \xrightarrow{\text{CH}_3\text{COOH}} \text{p-Bromoanisole} + \text{o-Bromoanisole} $$

(ii) सोडियम ऐसीटेट पर सोडा-लाइम की क्रिया:
सोडियम ऐसीटेट को सोडा-लाइम (NaOH और CaO का मिश्रण) के साथ गर्म करने पर विकारार्बोक्सिलीकरण (decarboxylation) होता है और मीथेन गैस बनती है। $$ \text{CH}_3\text{COONa} + \text{NaOH} \xrightarrow[\Delta]{\text{CaO}} \text{CH}_4 \uparrow + \text{Na}_2\text{CO}_3 $$

प्र. ८. किसी अभिक्रिया में यदि अभिकारक का आयतन 43 bar दाब के विरूद्ध 8 dm$^3$ से 4 dm$^3$ तक कम होता है तो कार्य की गणना kJ में ज्ञात कीजिए। [ 1 dm$^3$. bar = 100J ]

दिया गया है:
$ V_1 = 8 \text{ dm}^3 $
$ V_2 = 4 \text{ dm}^3 $
$ P_{ext} = 43 \text{ bar} $
सूत्र: $ W = -P_{ext} (V_2 - V_1) $
गणना:
$$ W = -43 \text{ bar} \times (4 \text{ dm}^3 - 8 \text{ dm}^3) $$ $$ W = -43 \times (-4) $$ $$ W = +172 \text{ bar dm}^3 $$ kJ में परिवर्तन:
$ 1 \text{ bar dm}^3 = 100 \text{ J} = 0.1 \text{ kJ} $
$$ W = 172 \times 0.1 \text{ kJ} = 17.2 \text{ kJ} $$ किया गया कार्य 17.2 kJ है।

प्र. ९. जटिल संकुल में आयनन समावयवी योग्य उदाहरण के साथ स्पष्ट कीजिए।

आयनन समावयवता (Ionization Isomerism): यह समावयवता तब उत्पन्न होती है जब संकुल लवण में प्रति-आयन (counter ion) स्वयं एक लिगेंड के रूप में कार्य कर सकता है और संकुल के भीतर लिगेंड को विस्थापित कर सकता है। ये समावयवी विलयन में भिन्न-भिन्न आयन देते हैं।

उदाहरण:
1. $ [Co(NH_3)_5SO_4]Br $ (रंग: लाल-बैंगनी)
यह AgNO$_3$ के साथ AgBr का अवक्षेप देता है (Br$^-$ बाहर है)।
2. $ [Co(NH_3)_5Br]SO_4 $ (रंग: लाल)
यह BaCl$_2$ के साथ BaSO$_4$ का अवक्षेप देता है (SO$_4^{2-}$ बाहर है)।

प्र. १०. सुक्रोज से ग्लूकोज का निर्माण लिखिए।

प्रयोगशाला में, सुक्रोज (चीनी) के अल्कोहलिक विलयन को तनु HCl या H$_2$SO$_4$ के साथ उबालने पर इसका जल-अपघटन (hydrolysis) होता है और ग्लूकोज व फ्रुक्टोज का सममोलर मिश्रण प्राप्त होता है।

C$_\text{12}$H$_\text{22}$O$_\text{11}$ (Sucrose) + H$_\text{2}$O $\xrightarrow{\text{H}^+, \Delta}$ C$_\text{6}$H$_\text{12}$O$_\text{6}$ (Glucose) + C$_\text{6}$H$_\text{12}$O$_\text{6}$ (Fructose)

प्र. ११. सोडियम आयन के अपचयन (reduction) द्वारा 1g सोडियम धातु उत्पन्न करने के लिए कितने कूलॉम विद्युत धारा की आवश्यकता होगी?

अभिक्रिया: $ \text{Na}^+ + e^- \rightarrow \text{Na} $
1 मोल इलेक्ट्रॉन (1 फैराडे = 96500 C) 1 मोल Na निक्षेपित करता है।
Na का मोलर द्रव्यमान = 23 g/mol।

23 g Na उत्पन्न करने के लिए आवश्यक आवेश = 96500 C।
अतः, 1 g Na उत्पन्न करने के लिए:
$$ Q = \frac{96500}{23} \text{ C} $$ $$ Q \approx 4195.65 \text{ C} $$

प्र. १२. ऐसे अल्कोहल का संरचना सूत्र एवं आई.यू.पी.ए.सी. नाम (IUPAC) नाम लिखिए जिसका अणुसूत्र C$_4$H$_\text{10}$O है व जो सामान्य अवस्था में ऑक्सीकरण में भाग नहीं लेता है।

जो अल्कोहल सामान्य परिस्थितियों में ऑक्सीकरण के प्रति प्रतिरोधी होता है, वह तृतीयक अल्कोहल (Tertiary alcohol) होता है।
C$_4$H$_\text{10}$O सूत्र के लिए तृतीयक अल्कोहल 'tert-ब्यूटिल अल्कोहल' है।

संरचना सूत्र:
$$ (\text{CH}_3)_3\text{C-OH} $$ IUPAC नाम: 2-Methylpropan-2-ol (2-मेथिलप्रोपेन-2-ऑल)

प्र. १३. निम्नलिखित अभिक्रिया में 'अ' एवं 'ब' पहचानिए व पूर्ण अभिक्रिया पुनः लिखिए :

$ \text{CH}_3 - \text{CH} = \text{CH}_2 \xrightarrow[\text{पैरॉक्साईड}]{\text{HBr}} \text{अ} \xrightarrow[\text{-KBr}]{\text{अल्कोहलिक KCN}} \text{ब} $

चरण 1: प्रोपीन की HBr के साथ पैरॉक्साईड की उपस्थिति में अभिक्रिया एंटी-मार्कोनिकॉफ नियम का पालन करती है।
अ = 1-Bromopropane ($ \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{Br} $)।

चरण 2: अल्कोहलिक KCN के साथ अभिक्रिया से ब्रोमीन साइनाइड समूह द्वारा प्रतिस्थापित हो जाता है।
ब = Butanenitrile ($ \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CN} $)।

पूर्ण अभिक्रिया:
$ \text{CH}_3 - \text{CH} = \text{CH}_2 \xrightarrow[\text{Peroxide}]{\text{HBr}} \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{Br} \xrightarrow{\text{alc. KCN}} \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CN} $

प्र. १४. निम्न तैयार करने के लिए अभिक्रिया लिखिए : (i) रोजनमंड अभिक्रिया (Rosenmund reaction) द्वारा एसीटैल्डिहाइड (ii) गॉटरमन कोच फॉर्मिलेशन (Gatterman-Koch formylation) द्वारा बेंजल्डिहाइड

(i) रोजनमंड अभिक्रिया (एसीटैल्डिहाइड):
एसिटिल क्लोराइड का Pd/BaSO$_4$ की उपस्थिति में हाइड्रोजन द्वारा अपचयन करने पर एसीटैल्डिहाइड प्राप्त होता है। $$ \text{CH}_3\text{COCl} + \text{H}_2 \xrightarrow{\text{Pd/BaSO}_4} \text{CH}_3\text{CHO} + \text{HCl} $$

(ii) गॉटरमन-कोच अभिक्रिया (बेंजल्डिहाइड):
निर्जल AlCl$_3$ और CuCl की उपस्थिति में बेंजीन की कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) और HCl के साथ क्रिया कराने पर बेंजल्डिहाइड बनता है। $$ \text{C}_6\text{H}_6 + \text{CO} + \text{HCl} \xrightarrow{\text{Anhyd. AlCl}_3 / \text{CuCl}} \text{C}_6\text{H}_5\text{CHO} + \text{HCl} $$

विभाग - क (SECTION - C)

निम्नलिखित में से किन्हीं आठ प्रश्नों के उत्तर लिखिए : [२४]

प्र. १५. 3d श्रेणी का सामान्य इलेक्ट्रॉनिक संरूपण (configuration) लिखिए। सल्फ्यूरिक अम्ल व थायोसल्फ्यूरिक अम्ल की संरचना बनाइए।

3d श्रेणी का सामान्य इलेक्ट्रॉनिक विन्यास:
$ [\text{Ar}] 3d^{1-10} 4s^{1-2} $

संरचना:
1. सल्फ्यूरिक अम्ल (H$_2$SO$_4$): S केंद्रीय परमाणु है, जिससे दो S=O बंध और दो S-OH बंध जुड़े होते हैं (चतुष्फलकीय)।
2. थायोसल्फ्यूरिक अम्ल (H$_2$S$_2$O$_3$): सल्फ्यूरिक अम्ल के समान, लेकिन एक द्वि-बंधित ऑक्सीजन परमाणु को सल्फर परमाणु से प्रतिस्थापित किया जाता है (S=S बंध)।

प्र. १६. संयुग्मी अम्ल-क्षार युग्म की परिभाषा लिखिए। NaOH के जलीय विलयन में हाइड्रॉक्सिल आयन की सांद्रता $ 2 \times 10^{-4} $ mol dm$^{-3}$ है। विलयन के pH की गणना कीजिए।

संयुग्मी अम्ल-क्षार युग्म (Conjugate acid-base pair): अम्ल और क्षार का ऐसा युग्म जो केवल एक प्रोटॉन (H$^+$) के अंतर से भिन्न होता है, संयुग्मी अम्ल-क्षार युग्म कहलाता है।

गणना:
दिया गया है: $ [\text{OH}^-] = 2 \times 10^{-4} \text{ M} $
$$ \text{pOH} = -\log_{10} [\text{OH}^-] $$ $$ \text{pOH} = -\log_{10} (2 \times 10^{-4}) $$ $$ \text{pOH} = 4 - \log_{10} 2 = 4 - 0.3010 = 3.699 $$ हम जानते हैं, $ \text{pH} + \text{pOH} = 14 $
$$ \text{pH} = 14 - 3.699 $$ $$ \text{pH} = 10.301 $$

प्र. १७. परमाणु अर्थव्यवस्था क्या है? नैनो सामग्री की कोई दो उपयोगिताएँ (applications) स्पष्ट कीजिए।

परमाणु अर्थव्यवस्था (Atom Economy): यह रासायनिक अभिक्रिया की दक्षता का माप है, जिसे वांछित उत्पाद के आणविक भार और सभी अभिकारकों के कुल आणविक भार के अनुपात (प्रतिशत में) के रूप में परिभाषित किया जाता है। इसका उद्देश्य अंतिम उत्पाद में सभी अभिकारक परमाणुओं को शामिल करना है।

नैनो सामग्री के उपयोग:
1. चिकित्सा: लक्षित दवा वितरण (Targeted drug delivery) के लिए नैनोकणों (जैसे गोल्ड नैनोकण) का उपयोग किया जाता है, जिससे स्वस्थ कोशिकाओं को नुकसान नहीं होता।
2. इलेक्ट्रॉनिक्स: क्वांटम डॉट्स और नैनोवायर्स का उपयोग करके छोटे, तेज और अधिक कुशल इलेक्ट्रॉनिक सर्किट और डिस्प्ले बनाए जाते हैं।

प्र. १८. पेप्टाइड बंध क्या है? इसका निर्माण कैसे होता है? एल्किल हैलाइड को नाइट्रोएल्केन में परिवर्तित करने के लिए उपयोग होने वाले अभिकर्मक का नाम व सूत्र लिखिए।

पेप्टाइड बंध (Peptide Bond): प्रोटीन में, एक अमीनो अम्ल के कार्बोक्सिल समूह (-COOH) और दूसरे अमीनो अम्ल के अमीनो समूह (-NH$_2$) के बीच बने एमाइड लिंकेज (-CO-NH-) को पेप्टाइड बंध कहते हैं।

निर्माण: यह एक संघनन (condensation) अभिक्रिया द्वारा बनता है जिसमें जल का एक अणु निकलता है।

एल्किल हैलाइड से नाइट्रोएल्केन अभिकर्मक:
नाम: सिल्वर नाइट्राइट
सूत्र: AgNO$_2$

प्र. १९. (अ) फिनॉल पर निम्नलिखित अभिकर्मकों की क्रिया के लिए अभिक्रियाएँ लिखिए: (i) नाइट्रेटिंग मिश्रण (ii) जिंक (zinc) धूल (ब) फॉस्फोरस पेंटाक्लोराइड की एथिलमेथिल ईथर पर क्या क्रिया होती है?

(अ) फिनॉल की अभिक्रियाएं:
(i) नाइट्रेटिंग मिश्रण (सांद्र HNO$_3$ + सांद्र H$_2$SO$_4$): फिनॉल का नाइट्रीकरण होकर 2,4,6-ट्राईनाइट्रोफिनॉल (पिक्रिक अम्ल) बनता है।
(ii) जिंक धूल: फिनॉल का अपचयन होकर बेंजीन बनता है। $ \text{C}_6\text{H}_5\text{OH} + \text{Zn} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_6 + \text{ZnO} $.

(ब) PCl$_5$ की एथिल मेथिल ईथर पर क्रिया:
ईथर का C-O बंध टूटकर एल्किल क्लोराइड बनते हैं।
$$ \text{CH}_3-\text{O}-\text{C}_2\text{H}_5 + \text{PCl}_5 \xrightarrow{\Delta} \text{CH}_3\text{Cl} + \text{C}_2\text{H}_5\text{Cl} + \text{POCl}_3 $$ उत्पाद: मेथिल क्लोराइड, एथिल क्लोराइड और फॉस्फोरिल क्लोराइड।

प्र. २०. (अ) EAN की गणना करने के लिए सूत्र लिखिए। (ब) [CO(NH$_3$)$_6$]$^{3+}$ संकुल आयन का निर्माण निम्न के संदर्भ में स्पष्ट कीजिए : (i) संकरण का प्रकार (ii) चुंबकीय गुणधर्म

(अ) EAN (Effective Atomic Number) सूत्र:
$$ \text{EAN} = Z - X + Y $$ जहाँ $ Z $ = धातु का परमाणु क्रमांक, $ X $ = ऑक्सीकरण अवस्था (खोए गए इलेक्ट्रॉन), $ Y $ = लिगेंड्स द्वारा दिए गए इलेक्ट्रॉन (2 $\times$ समन्वय संख्या)।

(ब) [Co(NH$_3$)$_6$]$^{3+}$:
कोबाल्ट (Z=27), ऑक्सीकरण अवस्था = +3।
Co$^{3+}$ विन्यास: [Ar] $ 3d^6 $।
NH$_3$ प्रबल लिगेंड है, जिससे 3d इलेक्ट्रॉनों का युग्मन होता है।
(i) संकरण: $ d^2sp^3 $ (आंतरिक कक्षक संकुल)।
(ii) चुंबकीय गुणधर्म: सभी इलेक्ट्रॉन युग्मित हैं, अतः यह प्रतिचुंबकीय (Diamagnetic) है।

प्र. २१. (अ) M$^{2+}$ आयन का सिर्फ़ स्पिन (spin only) चुंबकीय आघूर्ण ज्ञात कीजिए। [ M का परमाणु क्रमांक = 26 ] (ब) गैडोलिनियम (Z = 64) का संघनित (condensed) इलेक्ट्रॉनिक संरूपण लिखिए।

(अ) चुंबकीय आघूर्ण गणना:
M = 26 (आयरन - Fe)। M$^{2+}$ मतलब Fe$^{2+}$।
इलेक्ट्रॉनिक विन्यास: [Ar] $ 3d^6 $।
अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या ($ n $) = 4।
$$ \mu = \sqrt{n(n+2)} \text{ B.M.} $$ $$ \mu = \sqrt{4(4+2)} = \sqrt{24} \approx 4.90 \text{ B.M.} $$

(ब) गैडोलिनियम (Gd, Z=64) का विन्यास:
$$ [\text{Xe}] 4f^7 5d^1 6s^2 $$ (नोट: 5d में 1 इलेक्ट्रॉन जाता है क्योंकि अर्ध-पूरित f-कक्षक स्थिर होता है)।

प्र. २२. (अ) वात्या भट्टी (blast furnace) के अपचयन क्षेत्र (zone) में Fe$_2$O$_3$ को ‘Fe’ में परिवर्तित करने के लिए उपयोग किए गए अपचायक लिखिए। (ब) निम्न में सम्मिलित रासायनिक समीकरण लिखिए : (i) एथीलएमीन के लिए कार्बिलएमीन अभिक्रिया (ii) एसीटामाइड के लिए हॉफमेन ब्रोमेमाइड डिग्रेडेशन

(अ) वात्या भट्टी में अपचायक:
कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) और कोक (कार्बन, C)।

(ब) रासायनिक समीकरण:
(i) कार्बिलएमीन अभिक्रिया (एथीलएमीन):
$$ \text{C}_2\text{H}_5\text{NH}_2 + \text{CHCl}_3 + 3\text{KOH (alc)} \xrightarrow{\Delta} \text{C}_2\text{H}_5\text{NC} + 3\text{KCl} + 3\text{H}_2\text{O} $$ (उत्पाद: एथिल आइसोसाइनाइड)

(ii) हॉफमेन ब्रोमेमाइड अभिक्रिया (एसीटामाइड):
$$ \text{CH}_3\text{CONH}_2 + \text{Br}_2 + 4\text{KOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{NH}_2 + \text{K}_2\text{CO}_3 + 2\text{KBr} + 2\text{H}_2\text{O} $$ (उत्पाद: मेथिलएमीन)

प्र. २३. (अ) बेंजल्डिहाइड (benzaldehyde) की सहायता से कैनीज़ारो (Cannizzaro’s) अभिक्रिया स्पष्ट कीजिए। (ब) साइक्लोहेक्जीन (cyclohexene) को एडिपिक अम्ल (adipic acid) में परिवर्तित करने के लिए अभिक्रिया लिखिए।

(अ) कैनीज़ारो अभिक्रिया:
जिन एल्डिहाइड में $\alpha$-हाइड्रोजन नहीं होता (जैसे बेंजल्डिहाइड), वे सांद्र क्षार (NaOH/KOH) के साथ गर्म करने पर स्वतः ऑक्सीकरण और अपचयन (असमानुपातन) दर्शाते हैं।
$$ 2\text{C}_6\text{H}_5\text{CHO} + \text{conc. NaOH} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_2\text{OH} + \text{C}_6\text{H}_5\text{COONa} $$ (उत्पाद: बेंजिल अल्कोहल और सोडियम बेंजोएट)।

(ब) साइक्लोहेक्जीन से एडिपिक अम्ल:
साइक्लोहेक्जीन का अम्लीय KMnO$_4$ के साथ ऑक्सीकरण करने पर वलय टूट जाता है और एडिपिक अम्ल बनता है। $$ \text{Cyclohexene} + [O] \xrightarrow{\text{KMnO}_4, \text{H}_2\text{SO}_4, \Delta} \text{HOOC}-(\text{CH}_2)_4-\text{COOH} $$

प्र. २४. शून्य कोटि अभिक्रिया की परिभाषा लिखिए। एक अभिक्रिया दो पदों में होती है : (i) NO(g) + Cl$_2$(g) $\to$ NOCl$_2$(g) (ii) NOCl$_2$(g) + NO(g) $\to$ 2NOCl(g). संपूर्ण अभिक्रिया लिखिए एवं अभिक्रिया मध्यस्थ (intermediate) पहचानिए।

शून्य कोटि अभिक्रिया: वह अभिक्रिया जिसमें अभिक्रिया की दर अभिकारकों की सांद्रता पर निर्भर नहीं करती है, शून्य कोटि की अभिक्रिया कहलाती है।

अभिक्रिया विश्लेषण:
पद 1: $ \text{NO} + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{NOCl}_2 $
पद 2: $ \text{NOCl}_2 + \text{NO} \rightarrow 2\text{NOCl} $
संपूर्ण अभिक्रिया: (योग करने पर) $ 2\text{NO} + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{NOCl} $
अभिक्रिया मध्यस्थ: $ \text{NOCl}_2 $ (यह पहले पद में बनता है और दूसरे पद में उपभोग होता है)।

प्र. २५. 300 K पर इथेन गैस के निर्माण के लिए $\Delta$H यह – 84.4 kJ है। अभिक्रिया के लिए $\Delta$U की गणना कीजिए।

इथेन निर्माण की अभिक्रिया:
$$ 2\text{C(s)} + 3\text{H}_2(g) \rightarrow \text{C}_2\text{H}_6(g) $$ $ \Delta n_g $ की गणना:
$ \Delta n_g = (\text{गैसीय उत्पाद}) - (\text{गैसीय अभिकारक}) $
$ \Delta n_g = 1 - 3 = -2 $

सूत्र: $ \Delta H = \Delta U + \Delta n_g RT $
दिया गया है: $ \Delta H = -84.4 \text{ kJ} $, $ R = 8.314 \times 10^{-3} \text{ kJ K}^{-1}\text{mol}^{-1} $, $ T = 300 \text{ K} $।

$$ -84.4 = \Delta U + (-2 \times 8.314 \times 10^{-3} \times 300) $$ $$ -84.4 = \Delta U - (2 \times 2.4942) $$ $$ -84.4 = \Delta U - 4.9884 $$ $$ \Delta U = -84.4 + 4.9884 $$ $$ \Delta U = -79.4116 \text{ kJ} $$ $$ \Delta U \approx -79.41 \text{ kJ} $$

प्र. २६. अंतरआण्विक (intermolecular) बल के आधार पर निर्मित बहुलकों के प्रकार का उल्लेख कीजिए। कम घनत्व पॉलीएथीलीन (polyethylene) के कोई दो उपयोग लिखिए।

अंतरआण्विक बलों के आधार पर बहुलकों के प्रकार:
1. इलास्टोमर्स (सबसे कमजोर बल)।
2. रेशे (Fibers) (मजबूत हाइड्रोजन बंध)।
3. थर्मोप्लास्टिक (मध्यम बल)।
4. थर्मोसेटिंग (दृढ़ क्रॉस-लिंक्स)।

कम घनत्व पॉलीएथीलीन (LDPE) के उपयोग:
1. लचीले पाइप और स्क्वीज़ बोतलें बनाने में।
2. बिजली के तारों और केबलों के इंसुलेशन के रूप में।
3. पैकेजिंग फिल्म और प्लास्टिक की थैलियां बनाने में।

विभाग - ड (SECTION - D)

निम्नलिखित प्रश्नों में से किन्हीं तीन प्रश्नों के उत्तर दीजिए : [१२]

प्र. २७. (अ) 27 g/mol मोलर द्रव्यमान का एक तत्त्व 405 pm किनारी लंबाई (edge length) की घनीय मात्रक कोष्ठिका (cubic unit cell) तैयार करता है। यदि क्रिस्टल का घनत्व 2.7 g cm$^{-3}$ हो तो इकाई (मात्रक) कोष्ठिका (unit cell) का प्रकार पहचानिए। (ब) द्विअंगी विलयन (binary solution) जिसमें अवाष्पशील विलेय पाया जाता है, के लिए राउल्ट नियम का समीकरण स्थापित कीजिए।

(अ) इकाई कोष्ठिका का प्रकार:
दिया गया है: $ M = 27 \text{ g/mol} $, $ a = 405 \text{ pm} = 4.05 \times 10^{-8} \text{ cm} $, $ \rho = 2.7 \text{ g/cm}^3 $।
सूत्र: $ \rho = \frac{Z \cdot M}{a^3 \cdot N_A} $
$$ Z = \frac{\rho \cdot a^3 \cdot N_A}{M} $$ $$ a^3 = (4.05 \times 10^{-8})^3 \approx 66.4 \times 10^{-24} \text{ cm}^3 $$ $$ Z = \frac{2.7 \times 66.4 \times 10^{-24} \times 6.022 \times 10^{23}}{27} $$ $$ Z = \frac{2.7}{27} \times (66.4 \times 0.6022) $$ $$ Z = 0.1 \times 40 \approx 4 $$ चूँकि $ Z = 4 $ है, इसलिए इकाई कोष्ठिका फलक केंद्रित घनीय (Face Centered Cubic - FCC) है।

(ब) राउल्ट नियम का व्युत्पन्न:
राउल्ट के नियम के अनुसार, विलयन में विलायक का वाष्प दाब, शुद्ध विलायक के वाष्प दाब और विलयन में उसके मोल-अंश के गुणनफल के बराबर होता है।
$$ P_1 = P_1^0 x_1 $$ द्विअंगी विलयन के लिए, $ x_1 + x_2 = 1 \Rightarrow x_1 = 1 - x_2 $।
समीकरण में $ x_1 $ का मान रखने पर: $$ P_1 = P_1^0 (1 - x_2) $$ $$ P_1 = P_1^0 - P_1^0 x_2 $$ $$ P_1^0 x_2 = P_1^0 - P_1 $$ $$ x_2 = \frac{P_1^0 - P_1}{P_1^0} $$ यह समीकरण वाष्प दाब के आपेक्षिक अवनमन और विलेय के मोल-अंश के बीच संबंध दर्शाता है।

प्र. २८. (अ) निम्नलिखित उदाहरणों में स्पष्ट कीजिए कि एन्ट्रापी परिवर्तन धनात्मक है या ऋणात्मक है : (i) बर्फ का गलन (melting of ice) (ii) द्रव का वाष्पीकरण (vaporisation of a liquid) (ब) समआयन प्रभाव (common ion effect) उदाहरण के साथ स्पष्ट कीजिए।

(अ) एन्ट्रापी परिवर्तन:
(i) बर्फ का गलन: धनात्मक ($ \Delta S > 0 $)। ठोस से द्रव बनने पर अव्यवस्था बढ़ती है।
(ii) द्रव का वाष्पीकरण: धनात्मक ($ \Delta S > 0 $)। द्रव से गैस बनने पर अव्यवस्था अत्यधिक बढ़ती है।

(ब) समआयन प्रभाव:
किसी दुर्बल विद्युत अपघट्य के वियोजन को एक प्रबल विद्युत अपघट्य (जिसमें एक समान आयन हो) मिलाने पर दबाने या कम करने की प्रक्रिया को समआयन प्रभाव कहते हैं।
उदाहरण: एसिटिक अम्ल ($ \text{CH}_3\text{COOH} $) का आयनन:
$$ \text{CH}_3\text{COOH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+ $$ यदि इसमें सोडियम एसीटेट ($ \text{CH}_3\text{COONa} $) मिलाया जाए, जो एक प्रबल विद्युत अपघट्य है: $$ \text{CH}_3\text{COONa} \rightarrow \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{Na}^+ $$ विलयन में एसीटेट आयनों ($ \text{CH}_3\text{COO}^- $) की सांद्रता बढ़ जाती है। ले-शातैलिए के सिद्धांत के अनुसार, साम्य बाईं ओर खिसक जाता है और एसिटिक अम्ल का आयनन कम हो जाता है।

प्र. २९. सीसा संचायक सेल (lead accumulator cell) का स्वच्छ व नामांकित चित्र बनाइए। सेल के निरावेशन (discharging) के समय कैथोड एवं एनोड पर होने वाली संपूर्ण अभिक्रियाएँ लिखिए।

[लेड एक्युमुलेटर का चित्र]
एनोड: Pb प्लेटें
कैथोड: PbO$_2$ प्लेटें
विद्युत अपघट्य: तनु H$_2$SO$_4$ (38%)

निरावेशन (Discharging) अभिक्रियाएँ:
एनोड पर (ऑक्सीकरण):
$$ \text{Pb}(s) + \text{SO}_4^{2-}(aq) \rightarrow \text{PbSO}_4(s) + 2e^- $$ कैथोड पर (अपचयन):
$$ \text{PbO}_2(s) + 4\text{H}^+(aq) + \text{SO}_4^{2-}(aq) + 2e^- \rightarrow \text{PbSO}_4(s) + 2\text{H}_2\text{O}(l) $$ संपूर्ण सेल अभिक्रिया:
$$ \text{Pb}(s) + \text{PbO}_2(s) + 2\text{H}_2\text{SO}_4(aq) \rightarrow 2\text{PbSO}_4(s) + 2\text{H}_2\text{O}(l) $$

प्र. ३०. (अ) इकाई कोष्ठिका (unit cell) की परिभाषा लिखिए। एफ-सेंटर (F-centre) के निर्माण के फलस्वरूप NaCl क्रिस्टल द्वारा कौन सा रंग प्रदर्शित होता है? (ब) 17 ग्रुप तत्त्वों में फ्लोरिन असामान्य व्यवहार क्यों दर्शाता है?

(अ)
इकाई कोष्ठिका (Unit Cell): क्रिस्टल जालक की वह सबसे छोटी इकाई जो बार-बार पुनरावृत्त होकर संपूर्ण क्रिस्टल का निर्माण करती है, इकाई कोष्ठिका कहलाती है।
NaCl का रंग: पीला (Yellow)। (F-सेंटर के कारण)।

(ब) फ्लोरिन का असामान्य व्यवहार:
फ्लोरिन अन्य हैलोजन से भिन्न व्यवहार करता है, इसके कारण हैं:

सबसे छोटा परमाणु आकार।
सर्वाधिक विद्युत ऋणात्मकता।
कम F-F बंध वियोजन एन्थैल्पी।
संयोजी कोश में d-कक्षकों की अनुपस्थिति।

परिणामस्वरूप: यह केवल -1 ऑक्सीकरण अवस्था दर्शाता है और हाइड्रोजन बंध बनाता है।

प्र. ३१. (अ) SN$^2$ क्रियाविधि (mechanism) की मुख्य विशेषताएँ लिखिए। (ब) निम्नलिखित अभिकर्मकों की ब्रोमोमिथेन पर क्या क्रिया होती है : (i) ब्रोमोबेंजीन (ii) मरक्यूरस फ्लुअराइड

(अ) SN$^2$ क्रियाविधि की विशेषताएँ:
1. यह एक पदीय (Single step) अभिक्रिया है। बंध टूटना और नया बंध बनना एक साथ होता है।
2. यह द्वि-आण्विक (Bimolecular) अभिक्रिया है (दर $\propto [\text{Substrate}][\text{Nucleophile}]$)।
3. न्यूक्लियोफाइल पीछे की ओर से (Backside attack) आक्रमण करता है।
4. इसमें संक्रमण अवस्था (Transition state) बनती है।
5. इसमें विन्यास का प्रतिलोमन (Walden Inversion) होता है।
6. क्रियाशीलता क्रम: मिथिल > प्राथमिक > द्वितीयक > तृतीयक।

(ब) ब्रोमोमिथेन ($ \text{CH}_3\text{Br} $) पर क्रिया:
(i) ब्रोमोबेंजीन (Wurtz-Fittig अभिक्रिया):
ब्रोमोमिथेन और ब्रोमोबेंजीन की सोडियम धातु के साथ शुष्क ईथर की उपस्थिति में क्रिया कराने पर टोल्यून (Toluene) बनता है। $$ \text{CH}_3\text{Br} + \text{C}_6\text{H}_5\text{Br} + 2\text{Na} \xrightarrow{\text{dry ether}} \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_3 + 2\text{NaBr} $$ (ii) मरक्यूरस फ्लुअराइड (Swarts अभिक्रिया):
हैलोजन विनिमय होकर फ्लोरोमिथेन बनता है। $$ 2\text{CH}_3\text{Br} + \text{Hg}_2\text{F}_2 \rightarrow 2\text{CH}_3\text{F} + \text{Hg}_2\text{Br}_2 $$

HSC 12th Chemistry Board Question Paper Solution 2025 (Marathi Medium)

रसायनशास्त्र (Chemistry 55) Board Paper Solution

HSC 12th Board Exam 2025 | Day 08 | Set J-303 (M) | Marathi Medium

प्रश्नपत्रिकेचा तपशील (Paper Details)

विषय: रसायनशास्त्र (Chemistry 55)

वर्ष: 2025

एकूण गुण: 70

वेळ: 3 तास

दिलेली माहिती (Given Data):

$ R = 8.314 \text{ J/K/mol} $
Na अणुभार = 23
पाण्यासाठी $ K_f = 1.86 \text{ K kg mol}^{-1} $
$ 1F = 96500 \text{ C} $
$ N_A = 6.022 \times 10^{23} $

विभाग - अ (SECTION - A)

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

(i) शॉटकीचा दोष (Schottky defect) यात आढळून येत नाही _____.

(अ) NaCl
(ब) KCl
(क) AgBr
(ड) NiO

उत्तर: (ड) NiO

स्पष्टीकरण: शॉटकी दोष अशा आयनिक घन पदार्थांमध्ये आढळतो जिथे धन आयन (cation) आणि ऋण आयन (anion) यांचा आकार जवळपास सारखा असतो (उदा. NaCl, KCl, AgBr). NiO मध्ये धातू न्यूनता दोष (Metal deficiency defect) आढळतो.

(ii) 0.1 m युरियाच्या जलीय द्रावणाचा गोठणांक (freezing point) किती आहे, जर पाण्यासाठी $ K_f $ ची किंमत 1.86 K kg mol$^{-1}$ असेल -

(अ) 1.86 ºC
(ब) –1.86 ºC
(क) 0.186 ºC
(ड) –0.186 ºC

उत्तर: (ड) –0.186 ºC

स्पष्टीकरण: $$ \Delta T_f = K_f \times m \times i $$ युरिया हे विद्युत अनपघटनी (non-electrolyte) असल्याने, $ i = 1 $. $$ \Delta T_f = 1.86 \times 0.1 \times 1 = 0.186 \text{ K} $$ द्रावणाचा गोठणांक: $$ T_f = T_f^0 - \Delta T_f = 0^\circ\text{C} - 0.186^\circ\text{C} = -0.186^\circ\text{C} $$

(iii) ओझोनच्या थरास यामुळे छिद्र (depletion) पडते -

(अ) NO
(ब) NO$_2$
(क) NO$_3$
(ड) N$_2$O$_5$

उत्तर: (अ) NO

स्पष्टीकरण: नायट्रिक ऑक्साईड (NO) ओझोनशी अभिक्रिया करून ओझोनचा ऱ्हास करतो: $ \text{NO} + \text{O}_3 \rightarrow \text{NO}_2 + \text{O}_2 $.

(iv) जेव्हा जटिल रचनेत (complex) अतिरिक्त AgNO$_3$ मिसळले जाते तेव्हा एक मोल AgCl चा अवक्षेप प्राप्त होतो. त्या जटिल रचनेचे सूत्र (formula) असेल _____ -

(अ) [CoCl$_2$ (NH$_3$)$_4$]Cl
(ब) [CoCl (NH$_3$)$_5$]Cl$_2$
(क) [CoCl$_3$ (NH$_3$)$_3$]
(ड) [Co (NH$_3$)$_6$]Cl$_3$

उत्तर: (अ) [CoCl$_2$ (NH$_3$)$_4$]Cl

स्पष्टीकरण: 1 मोल AgCl अवक्षेपित होणे याचा अर्थ असा की समन्वय क्षेत्राच्या (coordination sphere) बाहेर केवळ 1 क्लोराईड आयन आयनीभवन स्थितीत आहे.

(v) 4 मोल्स सल्फर डायऑक्साईडचे सल्फर ट्रायऑक्साईड मध्ये ऑक्सिडीकरणात $ \Delta n_g $ ची किंमत असते -

(अ) – 2
(ब) 2
(क) – 4
(ड) 4

उत्तर: (अ) – 2

स्पष्टीकरण: अभिक्रिया: $ 4\text{SO}_2(g) + 2\text{O}_2(g) \rightarrow 4\text{SO}_3(g) $ $$ \Delta n_g = (\text{वायू रूप उत्पादितांचे मोल्स}) - (\text{वायू रूप अभिकारकांचे मोल्स}) $$ $$ \Delta n_g = 4 - (4 + 2) = 4 - 6 = -2 $$

(vi) खालीलपैकी एकमितीय (one dimensional) नॅनोरचना आहे -

(अ) नॅनोकण
(ब) नॅनोट्यूब
(क) नॅनोफिल्म
(ड) नॅनोरॉडस्

उत्तर: (ब) नॅनोट्यूब

स्पष्टीकरण: नॅनोट्यूब्स आणि नॅनोवायर्स हे एकमितीय (1D) नॅनोरचना म्हणून वर्गीकृत केले जातात.

(vii) खालीलपैकी कोणते सूत्र विद्युत अपघटनीचा विचरणाचा अंश (degree of dissociation) आणि संहती यातील संबंध दर्शविते -

(अ) $ c = \sqrt{\frac{K_a}{\alpha}} $
(ब) $ \alpha = \sqrt{\frac{K_a}{c}} $
(क) $ c = \sqrt{K_a \alpha} $
(ड) $ c = \sqrt{\frac{\alpha}{K_a}} $

उत्तर: (ब) $ \alpha = \sqrt{\frac{K_a}{c}} $

स्पष्टीकरण: ओस्टवाल्डच्या विरलन नियमानुसार (Ostwald's dilution law), $ K_a = \alpha^2 c $, म्हणून $ \alpha = \sqrt{\frac{K_a}{c}} $.

(viii) खालीलपैकी कोणते संयुग जास्तीत जास्त आम्लधर्मी स्वरूपाचे आहे -

(अ) m-Hydroxybenzoic acid (मेटा-हायड्रॉक्सीबेन्झोइक आम्ल)
(ब) o-Aminobenzoic acid (ऑर्थो-अमिनोबेन्झोइक आम्ल)
(क) Benzoic acid (बेन्झोइक आम्ल)
(ड) p-Methoxybenzoic acid (पॅरा-मिथोक्सीबेन्झोइक आम्ल)

उत्तर: (अ) m-Hydroxybenzoic acid

स्पष्टीकरण: (अ) m-Hydroxybenzoic acid: -OH गट मेटा स्थितीवर असल्यामुळे फक्त -I प्रभाव (इलेक्ट्रॉन खेचून घेणारा) दाखवतो, ज्यामुळे आम्लता वाढते.
(क) बेन्झोइक आम्ल: मानक.
(ड) p-Methoxybenzoic acid: -OCH$_3$ गट +R प्रभाव (इलेक्ट्रॉन देणारा) दाखवतो, ज्यामुळे आम्लता कमी होते.
त्यामुळे, पर्याय (अ) सर्वाधिक आम्लधर्मी आहे.

(ix) विद्युत अपघटनीची मोलर वाहकता (molar conductivity) मोजण्यासाठी हे सूत्र वापरतात -

(अ) $ \Lambda = \frac{1000c}{k} $
(ब) $ c = \frac{1000\Lambda}{k} $
(क) $ \Lambda = \frac{1000k}{c} $
(ड) $ k = \frac{1000}{\Lambda c} $

उत्तर: (क) $ \Lambda = \frac{1000k}{c} $

(x) खालीलपैकी कोणते द्वितीयक अमाईन आहे -

(अ) सायक्लोहेक्झीलअमाईन
(ब) आयसोप्रोपिल अमाईन
(क) डायफेनिलअमाईन
(ड) N, N-डायमिथिल ॲनिलिन

उत्तर: (क) डायफेनिलअमाईन

स्पष्टीकरण: डायफेनिलअमाईनचे सूत्र $ (C_6H_5)_2NH $ आहे, ज्यामध्ये $ >NH $ गट दोन कार्बन गटांना जोडलेला असतो, म्हणून हे द्वितीयक अमाईन आहे.

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

(i) N, N-डायमिथिल इथेनअमाईनचे रचना सूत्र लिहा.

$$ \text{CH}_3 - \text{CH}_2 - \text{N}(\text{CH}_3)_2 $$

(ii) क्लेमेन्सनच्या क्षपण अभिक्रियात कार्बोनिल मुलकाचे क्षपण करणारे अभिकारक कोणते ते लिहा.

झिंक अमलगम (Zn-Hg) आणि सहंत हायड्रोक्लोरिक आम्ल (conc. HCl).

(iii) आयसोप्रीन (isoprene) एककाचे IUPAC नाव लिहा.

2-मेथिलब्युटा-1,3-डाईन (2-Methylbuta-1,3-diene).

(iv) A $\to$ उत्पादन या अभिक्रियेसाठी दर नियम समीकरण आहे - दर = k[A]$^x$. ‘A’ ची संहती वाढविल्यास त्याच्या अभिक्रियेच्या वेगावर काय परिणाम होतो जर x < 0 ?

येथे अभिक्रियेचा कोटी (order) $ x $ ऋण (negative) आहे, म्हणजेच अभिक्रियेचा वेग हा ‘A’ च्या संहतीच्या व्यस्त प्रमाणात आहे. त्यामुळे, जर ‘A’ ची संहती वाढवली, तर अभिक्रियेचा वेग कमी होईल.

(v) एक KBr च्या जलीय द्रावणाचा गोठणांक (freezing point) – 3.72°C असल्यास त्याची मोललता (molality) किती असेल? [पाण्यासाठी $ K_f $ = 1.86 K kg mol$^{-1}$]

KBr हे प्रबळ विद्युत अपघटनी आहे, ते $ \text{K}^+ $ आणि $ \text{Br}^- $ मध्ये विचरित होते, म्हणून व्हान्ट हॉफ गुणक (van't Hoff factor) $ i = 2 $.
$$ \Delta T_f = 0 - (-3.72) = 3.72^\circ \text{C} $$ $$ \Delta T_f = i \cdot K_f \cdot m $$ $$ 3.72 = 2 \times 1.86 \times m $$ $$ 3.72 = 3.72 \times m $$ $$ m = 1 \text{ mol/kg (किंवा 1 molal)} $$

(vi) अतिरिक्त अमोनियाची क्लोरीनवर क्रिया- यासाठी संतुलित रासायनिक समीकरण लिहा.

जेव्हा अमोनिया अतिरिक्त प्रमाणात असतो:
$$ 8\text{NH}_3 + 3\text{Cl}_2 \rightarrow 6\text{NH}_4\text{Cl} + \text{N}_2 $$

(vii) जटिल रचना तयार करताना EDTA मध्ये किती दाता (donor) अणु उपस्थित असतात त्यांची संख्या लिहा.

EDTA हा षटदंती (hexadentate) लिगँड आहे. यात 6 दाता अणु असतात (4 ऑक्सिजन अणु आणि 2 नायट्रोजन अणु).

(viii) पितळ (brass) संमिश्रातील धातू मूलद्रव्यांची नावे लिहा.

तांबे (Copper - Cu) आणि जस्त (Zinc - Zn).

विभाग - ब (SECTION - B)

खालीलपैकी कोणतेही आठ प्रश्न सोडवा : [१६]

प्र. ३. प्रथम वर्ग अभिक्रियेसाठी अर्ध आयुष्य आणि दर स्थिरांकातील संबंध व्युत्पन्न करा.

प्रथम क्रमाच्या अभिक्रियेसाठी (First order reaction) संकलित दर नियम खालीलप्रमाणे आहे: $$ k = \frac{2.303}{t} \log_{10} \frac{[A]_0}{[A]_t} $$ जेथे $ [A]_0 $ ही प्रारंभिक संहती आणि $ [A]_t $ ही $ t $ वेळेनंतरची संहती आहे.

अर्ध आयुष्य ($ t_{1/2} $) साठी:
जेव्हा $ t = t_{1/2} $, तेव्हा अभिकारकाची संहती अर्धी होते. $$ [A]_t = \frac{[A]_0}{2} $$ ही किंमत समीकरणात ठेवून: $$ k = \frac{2.303}{t_{1/2}} \log_{10} \frac{[A]_0}{[A]_0 / 2} $$ $$ k = \frac{2.303}{t_{1/2}} \log_{10} (2) $$ येथे $ \log_{10}(2) = 0.3010 $: $$ k = \frac{2.303 \times 0.3010}{t_{1/2}} $$ $$ k = \frac{0.693}{t_{1/2}} $$ $$ \therefore t_{1/2} = \frac{0.693}{k} $$ हा प्रथम क्रमाच्या अभिक्रियेसाठी अर्ध आयुष्य आणि दर स्थिरांक यातील संबंध आहे.

प्र. ४. (अ) हेन्रीचा नियम सांगा. (ब) व्याख्या लिहा : परासरण दाब.

(अ) हेन्रीचा नियम (Henry's Law):
स्थिर तापमानाला, द्रवामध्ये वायूची विद्राव्यता ही द्रावणाच्या पृष्ठभागावरील वायूच्या दाबाशी समप्रमाणात असते. $$ S = K_H P $$ जेथे $ S $ ही विद्राव्यता, $ P $ हा दाब आणि $ K_H $ हा हेन्रीचा स्थिरांक आहे.

(ब) परासरण दाब (Osmotic Pressure):
अर्धपारपटल (semipermeable membrane) मधून द्रावकाचे द्रावणामध्ये होणारे उत्स्फूर्त वहन थांबवण्यासाठी द्रावणावर जो अतिरिक्त द्रवस्थितिक दाब (hydrostatic pressure) लावावा लागतो, त्याला परासरण दाब म्हणतात.

प्र. ५. लॅन्थेनॉईड्स आणि ॲक्टिनॉईड्स मधील फरक लिहा.

लॅन्थेनॉईड्स	ॲक्टिनॉईड्स
शेवटचा इलेक्ट्रॉन 4f कक्षेत प्रवेश करतो.	शेवटचा इलेक्ट्रॉन 5f कक्षेत प्रवेश करतो.
4f कक्षेची बंधन ऊर्जा जास्त असते.	5f कक्षेची बंधन ऊर्जा कमी असते.
हे मर्यादित ऑक्सिडीकरण अवस्था (+2, +3, +4) दर्शवतात. +3 सामान्य आहे.	हे विविध ऑक्सिडीकरण अवस्था (+3, +4, +5, +6, +7) दर्शवतात.
हे किरणोत्सर्गी नसतात (प्रोमेथियम वगळता).	सर्व ॲक्टिनॉईड्स किरणोत्सर्गी असतात.

प्र. ६. खालील मुद्द्यांच्या आधारे ऑक्सिजनची असंगत वर्तणूक (anomalous behaviour) लिहा: (i) अण्वीयता (ii) ऑक्सिडीकरण स्थिती (iii) चुंबकीय गुणधर्म (iv) हायड्रॉईड्सचे स्वरूप

(i) अण्वीयता (Atomicity): ऑक्सिजन हा द्विअण्वीय (Diatomic - $ \text{O}_2 $) रेणू आहे, तर समूहातील इतर मूलद्रव्ये बहुअण्वीय (Polyatomic, उदा. $ \text{S}_8 $) असतात.
(ii) ऑक्सिडीकरण स्थिती: ऑक्सिजन सामान्यतः -2 ऑक्सिडीकरण अवस्था दर्शवतो. d-कक्षेच्या अनुपस्थितीमुळे तो उच्च धन ऑक्सिडीकरण अवस्था (+4, +6) दाखवत नाही.
(iii) चुंबकीय गुणधर्म: रेण्वीय ऑक्सिजन ($ \text{O}_2 $) हा अनुचुंबकीय (paramagnetic) आहे, तर इतर मूलद्रव्ये प्रतिचुंबकीय (diamagnetic) असतात.
(iv) हायड्रॉईड्सचे स्वरूप: पाण्याचे रेणू ($ \text{H}_2\text{O} $) हायड्रोजन बंधामुळे खोलीच्या तापमानाला द्रव अवस्थेत असतात, तर इतर हायड्रॉईड्स (उदा. $ \text{H}_2\text{S} $) वायुरूप असतात.

प्र. ७. काय क्रिया होते ते लिहा : (i) ॲसिटीक आम्लातील द्रवरूप ब्रोमिनची ॲनिसोलवर (ii) सोडा-लाईमची सोडियम ॲसिटेटवर

(i) ॲनिसोलवर ब्रोमिनेशन:
ॲसिटीक आम्लाच्या उपस्थितीत ब्रोमिनची ॲनिसोलवर क्रिया होऊन पॅरा-ब्रोमोॲनिसोल (मुख्य उत्पादित) आणि ऑर्थो-ब्रोमोॲनिसोल (दुय्यम उत्पादित) मिळतात. $$ \text{Anisole} + \text{Br}_2 \xrightarrow{\text{CH}_3\text{COOH}} \text{p-Bromoanisole} + \text{o-Bromoanisole} $$

(ii) सोडियम ॲसिटेटवर सोडा-लाईमची क्रिया:
सोडियम ॲसिटेटला सोडा-लाईम (NaOH आणि CaO चे मिश्रण) बरोबर उष्णता दिली असता डिकार्बोक्झिलेशन होऊन मिथेन वायू तयार होतो. $$ \text{CH}_3\text{COONa} + \text{NaOH} \xrightarrow[\Delta]{\text{CaO}} \text{CH}_4 \uparrow + \text{Na}_2\text{CO}_3 $$

प्र. ८. एका अभिक्रियेत 43 बार (bar) दावा विरुद्ध अभिकारकाचे आकारमान 8 dm$^3$ ते 4 dm$^3$ इतके कमी होते. येथे घडणारे कार्य (work) kJ मध्ये काढा. [ 1 dm$^3$ bar = 100J ]

दिलेली माहिती:
$ V_1 = 8 \text{ dm}^3 $
$ V_2 = 4 \text{ dm}^3 $
$ P_{ext} = 43 \text{ bar} $
सूत्र: $ W = -P_{ext} (V_2 - V_1) $
गणना:
$$ W = -43 \text{ bar} \times (4 \text{ dm}^3 - 8 \text{ dm}^3) $$ $$ W = -43 \times (-4) $$ $$ W = +172 \text{ bar dm}^3 $$ kJ मध्ये रूपांतर:
$ 1 \text{ bar dm}^3 = 100 \text{ J} = 0.1 \text{ kJ} $
$$ W = 172 \times 0.1 \text{ kJ} = 17.2 \text{ kJ} $$ घडणारे कार्य 17.2 kJ आहे.

प्र. ९. जटिल रचनेतील आयनन समाघटक (ionization isomers) योग्य उदाहरणासह स्पष्ट करा.

आयनन समाघटकता (Ionization Isomerism): जेव्हा जटिल संयुगातील प्रति-आयन (counter ion) हा स्वतः एक लिगँड म्हणून कार्य करू शकतो आणि समन्वय क्षेत्रातील लिगँडला विस्थापित करू शकतो, तेव्हा अशा समाघटकांना आयनन समाघटक म्हणतात. हे समाघटक द्रावणात वेगवेगळे आयन देतात.

उदाहरण:
1. $ [Co(NH_3)_5SO_4]Br $ (रंग: लाल-जांभळा)
हे संयुग AgNO$_3$ बरोबर AgBr चा अवक्षेप देते (म्हणजे Br$^-$ बाहेर आहे).
2. $ [Co(NH_3)_5Br]SO_4 $ (रंग: लाल)
हे संयुग BaCl$_2$ बरोबर BaSO$_4$ चा पांढरा अवक्षेप देते (म्हणजे SO$_4^{2-}$ बाहेर आहे).

प्र. १०. सुक्रोजपासून ग्लुकोज कसे तयार करतात ते लिहा.

प्रयोगशाळेत, सुक्रोज (साखर) चे अल्कोहोलिक द्रावण विरल HCl किंवा H$_2$SO$_4$ बरोबर उकळले असता त्याचे जलीय अपघटन (hydrolysis) होते आणि ग्लुकोज व फ्रुक्टोज यांचे सममोलर मिश्रण मिळते.

तयार झालेल्या मिश्रणात अल्कोहोल टाकल्यास ग्लुकोजचे स्फटिकीकरण होते कारण ते अल्कोहोलमध्ये कमी विद्राव्य आहे.

प्र. ११. सोडियम आयन्सचे क्षपण करून 1g सोडियम धातू मिळविण्यासाठी किती कुलोम्ब विद्युत प्रवाह लागेल?

अभिक्रिया: $ \text{Na}^+ + e^- \rightarrow \text{Na} $
1 मोल इलेक्ट्रॉन (1 फॅराडे = 96500 C) 1 मोल Na जमा करतो.
Na चा अणुभार = 23 g/mol.

23 g Na मिळवण्यासाठी लागणारा विद्युत प्रभार = 96500 C.
म्हणून, 1 g Na मिळवण्यासाठी:
$$ Q = \frac{96500}{23} \text{ C} $$ $$ Q \approx 4195.65 \text{ C} $$

प्र. १२. C$_4$H$_\text{10}$O रेणूसूत्र असणाऱ्या व सामान्य स्थितीत ऑक्सिडीकरण न होणाऱ्या अल्कोहोलचे रचनासूत्र (structure) आणि IUPAC नाव लिहा.

सामान्य परिस्थितीत ज्या अल्कोहोलचे ऑक्सिडीकरण होत नाही, ते तृतीयक अल्कोहोल (Tertiary alcohol) असते.
C$_4$H$_\text{10}$O या सूत्रासाठी तृतीयक अल्कोहोल हे 'टर्शरी ब्युटिल अल्कोहोल' आहे.

रचनासूत्र:
$$ (\text{CH}_3)_3\text{C-OH} $$ IUPAC नाव: 2-Methylpropan-2-ol (2-मेथिलप्रोपेन-2-ऑल)

प्र. १३. खालील अभिक्रियेतील ‘अ’ आणि ‘ब’ पदार्थ ओळखून संपूर्ण अभिक्रिया परत लिहा:

$ \text{CH}_3 - \text{CH} = \text{CH}_2 \xrightarrow[\text{पेरॉक्साईड}]{\text{HBr}} \text{अ} \xrightarrow[\text{-KBr}]{\text{अल्कोहोलयुक्त KCN}} \text{ब} $

पहिली पायरी: प्रोपीनची HBr सोबत पेरॉक्साईडच्या उपस्थितीत अभिक्रिया होऊन 'अँटी-मार्कोव्हनीकोव्ह' नियमानुसार 1-ब्रोमोप्रोपेन मिळतो.
अ = 1-Bromopropane ($ \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{Br} $).

दुसरी पायरी: अल्कोहोलिक KCN बरोबर अभिक्रिया होऊन सायनाईड गट ब्रोमिनला विस्थापित करतो.
ब = Butanenitrile ($ \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CN} $).

संपूर्ण अभिक्रिया:
$ \text{CH}_3 - \text{CH} = \text{CH}_2 \xrightarrow[\text{Peroxide}]{\text{HBr}} \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{Br} \xrightarrow{\text{alc. KCN}} \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CN} $

प्र. १४. खालील तयार करण्याच्या अभिक्रिया लिहा : (i) रोझेनमुंडच्या अभिक्रियेद्वारा ॲसिटाल्डीहाईड (ii) गॅटरमन- कोच फॉर्म्युलेशन वापरून बेन्झाल्डीहाईड

(i) रोझेनमुंड अभिक्रिया (ॲसिटाल्डीहाईड):
ॲसिटिल क्लोराईडचे हायड्रोजन वायुद्वारे Pd/BaSO$_4$ च्या उपस्थितीत क्षपण केले असता ॲसिटाल्डीहाईड मिळते. $$ \text{CH}_3\text{COCl} + \text{H}_2 \xrightarrow{\text{Pd/BaSO}_4} \text{CH}_3\text{CHO} + \text{HCl} $$

(ii) गॅटरमन-कोच अभिक्रिया (बेन्झाल्डीहाईड):
बेंझिनची कार्बन मोनॉक्साईड (CO) आणि हायड्रोजन क्लोराईड (HCl) यांच्यासोबत निर्जल AlCl$_3$ आणि CuCl च्या उपस्थितीत अभिक्रिया होऊन बेन्झाल्डीहाईड मिळते. $$ \text{C}_6\text{H}_6 + \text{CO} + \text{HCl} \xrightarrow{\text{Anhyd. AlCl}_3 / \text{CuCl}} \text{C}_6\text{H}_5\text{CHO} + \text{HCl} $$

विभाग - क (SECTION - C)

खालीलपैकी कोणतेही आठ प्रश्न सोडवा : [२४]

प्र. १५. 3d श्रेणीचे सर्वसामान्य इलेक्ट्रॉन संरूपण लिहा: सल्फ्युरिक आम्ल आणि थायोसल्फ्युरिक आम्लाचे रचनासूत्र (structure) काढा.

3d श्रेणीचे सामान्य इलेक्ट्रॉन संरूपण:
$ [\text{Ar}] 3d^{1-10} 4s^{1-2} $

रचनासूत्र:
1. सल्फ्युरिक आम्ल (H$_2$SO$_4$): S मध्यभागी असून दोन S=O बंध आणि दोन S-OH बंध असतात (चतुष्कोणीय रचना).
2. थायोसल्फ्युरिक आम्ल (H$_2$S$_2$O$_3$): सल्फ्युरिक आम्लासारखीच रचना, परंतु एका द्विबंध असलेल्या ऑक्सिजनच्या जागी सल्फर अणू असतो (S=S बंध).

प्र. १६. व्याख्या लिहा. संयुक्त आम्ल-अल्कली जोडी. NaOH च्या जलीय द्रावणात हायड्रॉक्सिल आयन्सची संहती $ 2 \times 10^{-4} $ mol dm$^{-3}$ आहे. त्या द्रावणाच्या pH चे गणन करा.

संयुग्मी आम्ल-अल्कली जोडी (Conjugate acid-base pair): आम्ल आणि अल्कली यांची अशी जोडी जी केवळ एका प्रोटॉनने (H$^+$) भिन्न असते, तिला संयुग्मी आम्ल-अल्कली जोडी म्हणतात.

गणना:
दिलेली माहिती: $ [\text{OH}^-] = 2 \times 10^{-4} \text{ M} $
$$ \text{pOH} = -\log_{10} [\text{OH}^-] $$ $$ \text{pOH} = -\log_{10} (2 \times 10^{-4}) $$ $$ \text{pOH} = 4 - \log_{10} 2 = 4 - 0.3010 = 3.699 $$ आपल्याला माहित आहे, $ \text{pH} + \text{pOH} = 14 $
$$ \text{pH} = 14 - 3.699 $$ $$ \text{pH} = 10.301 $$

प्र. १७. अणू अर्थशास्त्र (atom economy) म्हणजे काय? नॅनोसाहित्याचे (nanomaterial) कोणतेही दोन उपयोग स्पष्ट करा.

अणू अर्थशास्त्र (Atom Economy): रासायनिक अभिक्रियेची कार्यक्षमता मोजण्याचे हे एक साधन आहे. "इच्छित उत्पादनाचे सूत्र वस्तुमान आणि सर्व अभिकारकांचे एकूण सूत्र वस्तुमान यांचे गुणोत्तर (शेकडेवारीमध्ये)" म्हणजे अणू अर्थशास्त्र होय. याचा उद्देश अभिकारकांचे जास्तीत जास्त अणू अंतिम उत्पादनात समाविष्ट करणे हा आहे.

नॅनोसाहित्याचे उपयोग:
1. वैद्यकीय क्षेत्र: औषधे शरीरातील विशिष्ट भागात पोहोचवण्यासाठी (Targeted drug delivery) नॅनोकणांचा (उदा. सोन्याचे नॅनोकण) वापर केला जातो, ज्यामुळे निरोगी पेशींना हानी पोहोचत नाही.
2. इलेक्ट्रॉनिक्स: क्वांटम डॉट्स आणि नॅनोवायर्सचा वापर करून अधिक कार्यक्षम, लहान आणि वेगवान इलेक्ट्रॉनिक सर्किट्स व डिस्प्ले तयार केले जातात.

प्र. १८. पेप्टाईड बंध म्हणजे काय? तो कसा तयार होतो? अल्किल हलाईडचे नायट्रोअल्केन मध्ये रूपांतर करण्यासाठी वापरलेल्या अभिकारकाचे नाव आणि सूत्र लिहा.

पेप्टाईड बंध (Peptide Bond): प्रथिनांमध्ये, एका अमिनो आम्लाचा कार्बोक्सिल गट (-COOH) आणि दुसऱ्या अमिनो आम्लाचा अमिनो गट (-NH$_2$) यांच्यातील अभिक्रिया होऊन जो अमाईड बंध (-CO-NH-) तयार होतो, त्याला पेप्टाईड बंध म्हणतात.

निर्मिती: हा बंध संघनन (condensation) अभिक्रियेद्वारे पाण्याचा रेणू बाहेर पडून तयार होतो.

अल्किल हलाईड ते नायट्रोअल्केन अभिकारक:
नाव: सिल्व्हर नायट्राईट
सूत्र: AgNO$_2$
(टीप: KNO$_2$ वापरल्यास अल्किल नायट्राईट मिळते, पण AgNO$_2$ वापरल्यास नायट्रोअल्केन मिळते).

प्र. १९. (अ) खालील अभिकारकांची फेनॉलवर काय क्रिया होते याच्या अभिक्रिया लिहा : (i) नायट्रेटिंग मिश्रण (ii) Zn पावडर. (ब) फॉस्फरस पेन्टाक्लोराईडची इथिल मिथिल इथर वर काय क्रिया होते?

(अ) फेनॉलवरील अभिक्रिया:
(i) नायट्रेटिंग मिश्रण (Conc. HNO$_3$ + Conc. H$_2$SO$_4$): फेनॉलचे नायट्रेशन होऊन 2,4,6-ट्रायनायट्रोफेनॉल (पिक्रिक ॲसिड) तयार होते.
(ii) Zn पावडर: फेनॉलचे क्षपण होऊन बेंझिन मिळते. $ \text{C}_6\text{H}_5\text{OH} + \text{Zn} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_6 + \text{ZnO} $.

(ब) PCl$_5$ ची इथिल मिथिल इथर वर क्रिया:
इथरचा C-O बंध तुटून अल्किल क्लोराईड्स तयार होतात.
$$ \text{CH}_3-\text{O}-\text{C}_2\text{H}_5 + \text{PCl}_5 \xrightarrow{\Delta} \text{CH}_3\text{Cl} + \text{C}_2\text{H}_5\text{Cl} + \text{POCl}_3 $$ उत्पादिते: मिथिल क्लोराईड, इथिल क्लोराईड आणि फॉस्फरिल क्लोराईड.

प्र. २०. (अ) EAN गणन करणारे सूत्र लिहा. (ब) [CO(NH$_3$)$_6$]$^{3+}$ आयन तयार करणे खालील मुद्द्यांच्या आधारे स्पष्ट करा: (i) संकराचा प्रकार (ii) चुंबकीय गुणधर्म

(अ) EAN (Effective Atomic Number) सूत्र:
$$ \text{EAN} = Z - X + Y $$ जेथे $ Z $ = धातूचा अणुअंक, $ X $ = आयनाची ऑक्सिडीकरण अवस्था (गमवलेले इलेक्ट्रॉन), $ Y $ = लिगँड्सकडून मिळालेले इलेक्ट्रॉन (2 $\times$ समन्वय अंक).

(ब) [Co(NH$_3$)$_6$]$^{3+}$:
कोबाल्ट (Z=27), ऑक्सिडीकरण अवस्था = +3.
Co$^{3+}$ चे संरूपण: [Ar] $ 3d^6 $.
NH$_3$ हा प्रबळ लिगँड असल्याने 3d कक्षेतील इलेक्ट्रॉन्सचे युग्मन (pairing) होते.
(i) संकराचा प्रकार: $ d^2sp^3 $ (आंतर कक्षीय संकर - Inner orbital complex).
(ii) चुंबकीय गुणधर्म: सर्व इलेक्ट्रॉन जोडीने (paired) असल्यामुळे हे प्रतिचुंबकीय (Diamagnetic) आहे.

प्र. २१. (अ) M$^{2+}$ आयन्सच्या आभ्राम चुंबकीय आघूर्णाचे (spin only magnetic moment) गणन करा : [M चा अणुअंक = 26]. (ब) गॅडोलिनिअमचे (z = 64) संघनित (condensed) इलेक्ट्रॉन संरूपण लिहा.

(अ) चुंबकीय आघूर्ण गणना:
M = 26 (लोह - Fe). M$^{2+}$ म्हणजे Fe$^{2+}$.
इलेक्ट्रॉन संरूपण: [Ar] $ 3d^6 $.
अयुग्मित इलेक्ट्रॉन्सची संख्या ($ n $) = 4.
$$ \mu = \sqrt{n(n+2)} \text{ B.M.} $$ $$ \mu = \sqrt{4(4+2)} = \sqrt{24} \approx 4.90 \text{ B.M.} $$

(ब) गॅडोलिनिअम (Gd, Z=64) चे संरूपण:
$$ [\text{Xe}] 4f^7 5d^1 6s^2 $$ (टीप: f-कक्षेची अर्धी भरलेली स्थिरता राखण्यासाठी 5d मध्ये 1 इलेक्ट्रॉन जातो).

प्र. २२. (अ) झोत-भट्टीतील क्षपण पट्ट्यामध्ये Fe$_2$O$_3$ चे Fe मध्ये क्षपण करणारा क्षपणक लिहा. (ब) खालील रासायनिक अभिक्रिया लिहा. (i) इथिल अमाईनसाठी कार्बिल अमाईन अभिक्रिया (ii) ॲसिटामाईडसाठी हॉफमन ब्रोमामाईड डिग्रेडेशन अभिक्रिया

(अ) झोत-भट्टीतील क्षपणक:
कार्बन मोनॉक्साईड (CO) आणि कोक (कार्बन, C).

(ब) रासायनिक अभिक्रिया:
(i) कार्बिल अमाईन अभिक्रिया (इथिल अमाईन):
$$ \text{C}_2\text{H}_5\text{NH}_2 + \text{CHCl}_3 + 3\text{KOH (alc)} \xrightarrow{\Delta} \text{C}_2\text{H}_5\text{NC} + 3\text{KCl} + 3\text{H}_2\text{O} $$ (उत्पादित: इथिल आयसोसायनाईड - दुर्गंधीयुक्त वायू)

(ii) हॉफमन ब्रोमामाईड डिग्रेडेशन (ॲसिटामाईड):
$$ \text{CH}_3\text{CONH}_2 + \text{Br}_2 + 4\text{KOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{NH}_2 + \text{K}_2\text{CO}_3 + 2\text{KBr} + 2\text{H}_2\text{O} $$ (उत्पादित: मिथिल अमाईन)

प्र. २३. (अ) बेन्झाल्डीहाईडच्या मदतीने कॅनिझारोची (Cannizzaro’s) अभिक्रिया स्पष्ट करा. (ब) सायक्लोहेक्झीनचे ॲडीपिक आम्लात कसे रूपांतर कराल याची अभिक्रिया लिहा.

(अ) कॅनिझारो अभिक्रिया:
ज्या अल्डिहाईडमध्ये $\alpha$-हायड्रोजन नसतो (उदा. बेन्झाल्डीहाईड), त्यांची सहंत अल्कली (NaOH/KOH) सोबत क्रिया होऊन एका रेणूचे ऑक्सिडीकरण (आम्लात) आणि दुसऱ्या रेणूचे क्षपण (अल्कोहोलमध्ये) होते.
$$ 2\text{C}_6\text{H}_5\text{CHO} + \text{conc. NaOH} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_2\text{OH} + \text{C}_6\text{H}_5\text{COONa} $$ (उत्पादिते: बेन्झिल अल्कोहोल आणि सोडियम बेन्झोएट).

(ब) सायक्लोहेक्झीन ते ॲडीपिक आम्ल:
सायक्लोहेक्झीनचे आम्लयुक्त KMnO$_4$ किंवा $ K_2Cr_2O_7 $ सह ऑक्सिडीकरण केले असता वलय तुटून ॲडीपिक आम्ल मिळते. $$ \text{Cyclohexene} + [O] \xrightarrow{\text{KMnO}_4, \text{H}_2\text{SO}_4, \Delta} \text{HOOC}-(\text{CH}_2)_4-\text{COOH} $$

प्र. २४. व्याख्या लिहा. शून्य वर्ग (zero order) अभिक्रिया. एक अभिक्रिया दोन पायऱ्यांत घडते. (i) NO(g) + Cl$_2$(g) $\to$ NOCl$_2$(g) (ii) NOCl$_2$(g) + NO(g) $\to$ 2NOCl(g). एकूण अभिक्रिया लिहा आणि अभिक्रियेतील मध्यस्थ पदार्थ (intermediate) ओळखा.

शून्य कोटी अभिक्रिया (Zero Order Reaction): ज्या अभिक्रियेचा वेग अभिकारकांच्या संहतीवर अवलंबून नसतो, त्या अभिक्रियेला शून्य कोटी अभिक्रिया म्हणतात.

अभिक्रिया विश्लेषण:
पायरी 1: $ \text{NO} + \text{Cl}_2 \rightarrow \text{NOCl}_2 $
पायरी 2: $ \text{NOCl}_2 + \text{NO} \rightarrow 2\text{NOCl} $
एकूण अभिक्रिया: (बेरीज करून) $ 2\text{NO} + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{NOCl} $
मध्यस्थ पदार्थ (Reaction Intermediate): $ \text{NOCl}_2 $ (हा पहिल्या पायरीत तयार होतो आणि दुसऱ्या पायरीत वापरला जातो).

प्र. २५. 300 K तापमानास इथेन वायू तयार करण्याचा ऊष्मा $\Delta$H हा – 84.4 kJ आहे. त्याच अभिक्रियेसाठी $\Delta$U चे गणन करा.

इथेन निर्मितीची अभिक्रिया:
$$ 2\text{C(graphite)} + 3\text{H}_2(g) \rightarrow \text{C}_2\text{H}_6(g) $$ $ \Delta n_g $ ची गणना:
$ \Delta n_g = (\text{वायू उत्पादित मोल्स}) - (\text{वायू अभिकारक मोल्स}) $
$ \Delta n_g = 1 - 3 = -2 $

सूत्र: $ \Delta H = \Delta U + \Delta n_g RT $
दिलेले: $ \Delta H = -84.4 \text{ kJ} $, $ R = 8.314 \times 10^{-3} \text{ kJ K}^{-1}\text{mol}^{-1} $, $ T = 300 \text{ K} $.

$$ -84.4 = \Delta U + (-2 \times 8.314 \times 10^{-3} \times 300) $$ $$ -84.4 = \Delta U - (2 \times 2.4942) $$ $$ -84.4 = \Delta U - 4.9884 $$ $$ \Delta U = -84.4 + 4.9884 $$ $$ \Delta U = -79.4116 \text{ kJ} $$ $$ \Delta U \approx -79.41 \text{ kJ} $$

प्र. २६. आंतररेण्वीय बलाच्या आधारे बहुवारिकांचे प्रकार (type) लिहा. कमी घनता पॉलिइथिलिनचे कोणतेही दोन उपयोग लिहा.

आंतररेण्वीय बलावर आधारित बहुवारिकांचे (Polymers) प्रकार:
1. इलॅस्टोमर्स (सर्वात कमकुवत बल, उदा. रबर).
2. तंतू (Fibers) (मजबूत हायड्रोजन बंध, उदा. नायलॉन).
3. थर्मोप्लास्टिक पॉलिमर (मध्यम बल, उदा. PVC, पॉलिथिन).
4. थर्मोसेटिंग पॉलिमर (दृढ क्रॉस-लिंक्स, उदा. बेकेलाईट).

कमी घनता पॉलिथिन (LDPE) चे उपयोग:
1. लवचिक पाईप्स आणि स्क्विझ बाटल्या बनवण्यासाठी.
2. विद्युत वायर्स आणि केबल्सचे आवरण (insulation) म्हणून.
3. पॅकेजिंग फिल्म्स आणि प्लॅस्टिक पिशव्या बनवण्यासाठी.

विभाग - ड (SECTION - D)

खालीलपैकी कोणतेही तीन प्रश्न सोडवा : [१२]

प्र. २७. (अ) 27 g/mol मोलर वस्तुमान असणारे मूलद्रव्य 405 pm कडांची लांबी असलेला एक घनाकृती एकक कोश तयार करतो. स्फटिकाची घनता 2.7 g cm$^{-3}$ असल्यास एकक कोशाचा प्रकार ओळखा. (ब) अबाष्पशील द्राव्य पदार्थ असणाऱ्या द्विअंगी (binary) द्रावणासाठी राओल्टच्या नियमाचे (Raoult’s law) समीकरण व्युत्पन्न करा.

(अ) एकक कोशाचा प्रकार ओळखणे:
दिलेले: $ M = 27 \text{ g/mol} $, $ a = 405 \text{ pm} = 4.05 \times 10^{-8} \text{ cm} $, $ \rho = 2.7 \text{ g/cm}^3 $.
सूत्र: $ \rho = \frac{Z \cdot M}{a^3 \cdot N_A} $
$$ Z = \frac{\rho \cdot a^3 \cdot N_A}{M} $$ $$ a^3 = (4.05 \times 10^{-8})^3 \approx 66.4 \times 10^{-24} \text{ cm}^3 $$ $$ Z = \frac{2.7 \times 66.4 \times 10^{-24} \times 6.022 \times 10^{23}}{27} $$ $$ Z = \frac{2.7}{27} \times (66.4 \times 0.6022) $$ $$ Z = 0.1 \times 40 \approx 4 $$ $ Z = 4 $ असल्याने, हा एकक कोश फलक केंद्रित घनाकृती (FCC / Face Centered Cubic) आहे.

(ब) राओल्टचा नियम व्युत्पन्न करणे:
राओल्टच्या नियमानुसार, द्रावणातील बाष्पशील घटकाचा (द्रावकाचा) बाष्प दाब हा त्याच्या शुद्ध स्वरूपातील बाष्प दाब आणि द्रावणातील त्याचे मोल-अंश (mole fraction) यांच्या गुणाकाराइतका असतो.
$$ P_1 = P_1^0 x_1 $$ द्विअंगी द्रावणासाठी, $ x_1 + x_2 = 1 \Rightarrow x_1 = 1 - x_2 $.
समीकरणात $ x_1 $ ची किंमत ठेवून: $$ P_1 = P_1^0 (1 - x_2) $$ $$ P_1 = P_1^0 - P_1^0 x_2 $$ $$ P_1^0 x_2 = P_1^0 - P_1 $$ $$ x_2 = \frac{P_1^0 - P_1}{P_1^0} $$ $$ x_2 = \frac{\Delta P}{P_1^0} $$ हे समीकरण बाष्प दाबातील सापेक्ष घट (relative lowering of vapour pressure) आणि द्राव्याचे मोल-अंश यांच्यातील संबंध दर्शविते.

प्र. २८. (अ) खालील उदाहरणात एंट्रॉपी (entropy) बदल धन आहे की ऋण ते सांगा : (i) बर्फाचे वितळणे (ii) द्रव पदार्थाचे बाष्पन (vapourization). (ब) समान आयन्सचा परिणाम उदाहरणासह स्पष्ट करा.

(अ) एंट्रॉपी बदल:
(i) बर्फाचे वितळणे: धन ($ \Delta S > 0 $). स्थायूचे द्रवात रूपांतर होताना रेणूंची अव्यवस्था (randomness) वाढते.
(ii) द्रव पदार्थाचे बाष्पन: धन ($ \Delta S > 0 $). द्रवाचे वायूत रूपांतर होताना रेणूंची अव्यवस्था मोठ्या प्रमाणात वाढते.

(ब) समान आयन्सचा परिणाम (Common Ion Effect):
मृदू विद्युत अपघटनीच्या (Weak electrolyte) द्रावणात, समान आयन असणारे प्रबळ विद्युत अपघटनी (Strong electrolyte) मिसळल्यास, मृदू विद्युत अपघटनीचे आयनीभवन कमी (suppress) होते. याला समान आयन परिणाम म्हणतात.
उदाहरण: ॲसिटिक आम्लाचे ($ \text{CH}_3\text{COOH} $) आयनीभवन:
$$ \text{CH}_3\text{COOH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+ $$ यात सोडियम ॲसिटेट ($ \text{CH}_3\text{COONa} $) टाकल्यास, जे प्रबळ अपघटनी आहे: $$ \text{CH}_3\text{COONa} \rightarrow \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{Na}^+ $$ द्रावणात $ \text{CH}_3\text{COO}^- $ (ॲसिटेट आयन) ची संहती वाढते. ले-चॅटेलिअरच्या तत्त्वानुसार, समतोल डावीकडे झुकतो आणि ॲसिटिक आम्लाचे आयनीभवन कमी होते.

प्र. २९. शिशाच्या विद्युत संचायक घटाची सुबक व नामनिर्देशित आकृती काढा. घट डिसचार्जिंग प्रक्रियेत कॅथोड व ॲनोडला घडणाऱ्या एकूण अभिक्रिया लिहा.

[लेड ॲक्युम्युलेटरची आकृती]
ॲनोड: शिसे (Pb) च्या पट्ट्या
कॅथोड: लेड डायऑक्साईड (PbO$_2$) च्या पट्ट्या
विद्युत अपघटनी: विरल सल्फ्युरिक आम्ल (H$_2$SO$_4$)

डिसचार्जिंग अभिक्रिया:
ॲनोडवर (ऑक्सिडीकरण):
$$ \text{Pb}(s) + \text{SO}_4^{2-}(aq) \rightarrow \text{PbSO}_4(s) + 2e^- $$ कॅथोडवर (क्षपण):
$$ \text{PbO}_2(s) + 4\text{H}^+(aq) + \text{SO}_4^{2-}(aq) + 2e^- \rightarrow \text{PbSO}_4(s) + 2\text{H}_2\text{O}(l) $$ एकूण घट अभिक्रिया:
$$ \text{Pb}(s) + \text{PbO}_2(s) + 2\text{H}_2\text{SO}_4(aq) \rightarrow 2\text{PbSO}_4(s) + 2\text{H}_2\text{O}(l) $$

प्र. ३०. (अ) व्याख्या लिहा. एकक कोश (unit cell). F - सेंटर तयार झाल्यामुळे NaCl स्फटिक कोणता रंग दर्शवितो? (ब) 17 व्या गटात (group) फ्ल्युरिन असंगत वर्तणूक का दाखवितो?

(अ)
एकक कोश (Unit Cell): स्फटिक जाळीचा सर्वात लहान पुनरावृत्ती होणारा संरचनात्मक घटक, जो त्रिमितीय अवकाशात पुनरावृत्त केला असता संपूर्ण स्फटिक जाळी तयार करतो.
NaCl चा रंग: पिवळा (Yellow). (F-सेंटरमुळे इलेक्ट्रॉन उत्तेजित होतात).

(ब) फ्ल्युरिनची असंगत वर्तणूक:
फ्ल्युरिन इतर हॅलोजनपेक्षा वेगळा वागतो, याची कारणे:

सर्वात लहान अणु आकार.
सर्वात जास्त विद्युत ऋणता (Electronegativity).
कमी F-F बंध विखंडन ऊर्जा.
संयुजा कक्षेत d-कक्षेचा अभाव.

परिणामी: तो फक्त -1 ऑक्सिडीकरण अवस्था दाखवतो आणि हायड्रोजन बंध तयार करतो (HF द्रव आहे).

प्र. ३१. (अ) SN$^2$ अभियांत्रिकीची वैशिष्ट्ये (salient features) लिहा. (ब) खालील अभिकारकांची ब्रोमोमिथेनवर काय क्रिया होते? (i) ब्रोमोबेन्झिन (ii) मरक्युरस फ्ल्युराईड

(अ) SN$^2$ यंत्रणेची वैशिष्ट्ये:
1. ही एकच पायरी असलेली (Single step) अभिक्रिया आहे. बंध तुटणे आणि नवीन बंध तयार होणे एकाच वेळी घडते.
2. ही द्वि-रेण्वीय (Bimolecular) अभिक्रिया आहे (वेग $\propto [\text{Substrate}][\text{Nucleophile}]$).
3. न्यूक्लिओफाइल मागच्या बाजूने (Backside attack) हल्ला करतो.
4. यात संक्रमण अवस्था (Transition state) तयार होते जिथे कार्बन पेंटा-कोऑर्डिनेटेड असतो.
5. यात संरूपणाचे व्यस्ताकरण (Walden Inversion) होते (छत्री उलटल्याप्रमाणे).
6. क्रियाशीलता क्रम: मिथिल हलाईड > प्राथमिक > द्वितीयक > तृतीयक.

(ब) ब्रोमोमिथेन ($ \text{CH}_3\text{Br} $) वरील अभिक्रिया:
(i) ब्रोमोबेन्झिन (Wurtz-Fittig अभिक्रिया):
ब्रोमोमिथेन आणि ब्रोमोबेन्झिनची सोडियम धातूबरोबर शुष्क इथरच्या उपस्थितीत अभिक्रिया होऊन टोल्युइन (Tolune) मिळते. $$ \text{CH}_3\text{Br} + \text{C}_6\text{H}_5\text{Br} + 2\text{Na} \xrightarrow{\text{dry ether}} \text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_3 + 2\text{NaBr} $$ (ii) मरक्युरस फ्ल्युराईड (Swarts अभिक्रिया):
हॅलोजन विनिमय होऊन फ्ल्युअरोमिथेन मिळते. $$ 2\text{CH}_3\text{Br} + \text{Hg}_2\text{F}_2 \rightarrow 2\text{CH}_3\text{F} + \text{Hg}_2\text{Br}_2 $$