हाइड्रोजन
बहुविकल्पीय प्रश्न (MCQs)
1. हाइड्रोजन कई तरह से हैलोजन के समान है, जिसके लिए कई कारक उत्तरदायी हैं। निम्नलिखित कारकों में से कौन इस बात में सबसे महत्वपूर्ण है?
(a) इसकी इलेक्ट्रॉन के नुकसान करके एक कैटियन बनाने की प्रवृत्ति
(b) इसकी इसके बाह्य कोश में एक इलेक्ट्रॉन लेने की प्रवृत्ति, जिससे यह स्थायी इलेक्ट्रॉनिक विन्यास प्राप्त करे
(c) इसके निम्न ऋणात्मक इलेक्ट्रॉन एन्थैल्पी मान
(d) इसके छोटे आकार
उत्तर दिखाएं
उत्तर: (b) इसकी इसके बाह्य कोश में एक इलेक्ट्रॉन लेने की प्रवृत्ति, जिससे यह स्थायी इलेक्ट्रॉनिक विन्यास प्राप्त करे
स्पष्टीकरण:
हाइड्रोजन कई तरह से हैलोजन के समान है, जिसके लिए कई कारक उत्तरदायी हैं। सबसे महत्वपूर्ण कारक यह है कि हाइड्रोजन जैसे हैलोजन एक इलेक्ट्रॉन लेने के लिए तत्काल इनर्जी गैस विन्यास प्राप्त करने के लिए तत्काल इलेक्ट्रॉन ग्रहण करता है।
हाइड्रोजन के बावजूद यह तथ्य है कि हाइड्रोजन कुछ हद तक अल्कली धातुओं और हैलोजन दोनों के समान है।
अब, गलत विकल्पों के बारे में सोचें:
(a) इसकी इलेक्ट्रॉन के नुकसान करके एक कैटियन बनाने की प्रवृत्ति: यह गलत है क्योंकि हाइड्रोजन के इलेक्ट्रॉन के नुकसान करके एक कैटियन $(H^+)$ बनाने की प्रवृत्ति अल्कली धातुओं की अपेक्षा अधिक विशिष्ट है। हैलोजन आमतौर पर एक इलेक्ट्रॉन लेकर एनियन $(X^-)$ बनते हैं।
(c) इसके निम्न ऋणात्मक इलेक्ट्रॉन एन्थैल्पी मान: यह गलत है क्योंकि हैलोजन उच्च ऋणात्मक इलेक्ट्रॉन एन्थैल्पी मान रखते हैं, जिसका अर्थ है कि वे इलेक्ट्रॉन लेने पर एक बड़ी मात्रा में ऊर्जा उत्सर्जित करते हैं। हाइड्रोजन के इलेक्ट्रॉन एन्थैल्पी मान हैलोजन के तुलना में नहीं इतना ऋणात्मक होता है।
(d) इसके छोटे आकार: यह गलत है क्योनकि हाइड्रोजन के छोटे परमाणु आकार होता है, लेकिन इस गुण के अकेले इसे हैलोजन के समान बनाता नहीं है। हैलोजन के समान होने के लिए हाइड्रोजन के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास और इलेक्ट्रॉन लेने की प्रवृत्ति अधिक महत्वपूर्ण है, न कि इसके आकार।
2. क्यों $ \mathrm{H}^{+}$ आयन हमेशा अन्य परमाणुओं या अणुओं के साथ संबद्ध हो जाता है?
(a) हाइड्रोजन के आयनीकरण एन्थैल्पी के विशिष्टता अल्कली धातुओं के जैसी होती है
(b) इसकी अभिक्रियाशीलता हैलोजन के समान है
(c) यह अल्कली धातुओं और हैलोजन दोनों के समान है
(d) हाइड्रोजन परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन के नुकसान से एक बहुत छोटे नाभिक का निर्माण होता है जो अन्य परमाणुओं या आयनों के तुलना में बहुत छोटा होता है। छोटे आकार के कारण यह स्वतंत्र रूप से नहीं मौजूद रह सकता
उत्तर दिखाएं
उत्तर: (d) हाइड्रोजन परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन के नुकसान से एक बहुत छोटे नाभिक का निर्माण होता है जो अन्य परम णुओं या आयनों के तुलना में बहुत छोटा होता है। छोटे आकार के कारण यह स्वतंत्र रूप से नहीं मौजूद रह सकता
स्पष्टीकरण:
$ \mathrm{H}^{+}$ आयन हमेशा अन्य परमाणुओं या अणुओं के साथ संगठित हो जाते हैं। कारण यह है कि हाइड्रोजन परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन के नुकसान से एक बहुत छोटे नाभिक का निर्माण होता है जो अन्य परमाणुओं या आयनों के तुलना में बहुत छोटा होता है। छोटे आकार के कारण यह स्वतंत्र रूप से नहीं मौजूद रह सकता।
अब, गलत विकल्पों के बारे में विचार करें:
(a) हाइड्रोजन की आयनन एंथैल्पी अल्कली धातुओं के समान है: यह गलत है क्योंकि हाइड्रोजन की आयनन एंथैल्पी अल्कली धातुओं की तुलना में बहुत अलग है। अल्कली धातुएं हाइड्रोजन की तुलना में कहीं अधिक आयनन एंथैल्पी के साथ होती हैं, जिसके कारण यह विकल्प $ \mathrm{H}^{+}$ आयनों के अन्य परमाणुओं या अणुओं के साथ संगठित होने के संबंध में असंबंधित है।
(b) इसकी अभिक्रियाशीलता हैलोजन के समान है: यह गलत है क्योंकि हाइड्रोजन की अभिक्रियाशीलता हैलोजन के समान नहीं है। हैलोजन अत्यधिक विद्युत ऋणात्मक होते हैं और इलेक्ट्रॉन लेने के लिए नकारात्मक आयन बनाने की प्रवृत्ति रखते हैं, जबकि हाइड्रोजन अपना एकल इलेक्ट्रॉन खोकर धनात्मक आयन ($ \mathrm{H}^{+}$) बनाता है।
(c) यह अल्कली धातुओं और हैलोजन दोनों के समान है: यह गलत है क्योंकि हाइड्रोजन अल्कली धातुओं और हैलोजन दोनों के कुछ गुणों के साथ है, लेकिन यह समानता $ \mathrm{H}^{+}$ आयन हमेशा अन्य परमाणुओं या अणुओं के साथ संगठित होने के कारण नहीं है। मुख्य कारण $ \mathrm{H}^{+}$ आयन के अत्यधिक छोटे आकार है, जो इसे अत्यधिक अभिक्रियाशील बनाता है और इसे स्वतंत्र रूप से नहीं मौजूद रहने देता है।
3. धातु हाइड्राइड आयनिक, सहसंयोजक या अणुक गुणों के रूप में हो सकते हैं। LiH, $ \mathrm{NaH}, \mathrm{KH}, \mathrm{RbH}, \mathrm{CsH}$ में आयनिक गुण के बढ़ते क्रम का सही क्रम कौन सा है?
(a) $ \mathrm{LiH}>\mathrm{NaH}>\mathrm{CsH}>\mathrm{KH}>\mathrm{RbH}$
(b) $ \mathrm{LiH}<\mathrm{NaH}<\mathrm{KH}<\mathrm{RbH}<\mathrm{CsH}$
(c) $ \mathrm{RbH}>\mathrm{CsH}>\mathrm{NaH}>\mathrm{KH}>\mathrm{LiH}$
(d) $ \mathrm{NaH}>\mathrm{CsH}>\mathrm{RbH}>\mathrm{LiH}>\mathrm{KH}$
उत्तर दिखाएं
Answer:(b) $ \mathrm{LiH}<\mathrm{NaH}<\mathrm{KH}<\mathrm{RbH}<\mathrm{CsH}$
Explanation:
मैटल हाइड्राइड्स आयनिक, सहसंयोजक या अणुक गुण वाले हो सकते हैं। आयनिक गुण बढ़ते हुए धातु आयन के आकार के बढ़ते होने या धातु के विद्युत ऋणात्मकता के घटते होने पर बढ़ता है। आयनिक गुण के बढ़ते क्रम का सही क्रम है
$ \mathrm{LiH}<\mathrm{NaH}<\mathrm{KH}<\mathrm{RbH}<\mathrm{CsH} $
अब, गलत विकल्पों के बारे में सोचें:
(a) $ \mathrm{LiH}>\mathrm{NaH}>\mathrm{CsH}>\mathrm{KH}>\mathrm{RbH}$: यह विकल्प गलत है क्योंकि यह बताता है कि $ \mathrm{LiH}$ के आयनिक गुण सबसे अधिक है, जो तब गलत होता है जब आयनिक गुण धातु धनायन के आकार के बढ़ते होने के साथ बढ़ता है। लिथियम दिए गए विकल्पों में सबसे छोटा धनायन है, इसलिए $ \mathrm{LiH}$ के आयनिक गुण सबसे कम होने चाहिए।
(c) $ \mathrm{RbH}>\mathrm{CsH}>\mathrm{NaH}>\mathrm{KH}>\mathrm{LiH}$: यह विकल्प गलत है क्योंकि यह $ \mathrm{RbH}$ और $ \mathrm{CsH}$ के शुरुआत में रखने के लिए बताता है कि $ \mathrm{RbH}$ के आयनिक गुण $ \mathrm{CsH}$ से अधिक है। हालांकि, सीजियम रबेडियम की तुलना में बड़ा है, इसलिए $ \mathrm{CsH}$ के आयनिक गुण $ \mathrm{RbH}$ से अधिक होने चाहिए।
(d) $ \mathrm{NaH}>\mathrm{CsH}>\mathrm{RbH}>\mathrm{LiH}>\mathrm{KH}$: यह विकल्प गलत है क्योंकि यह $ \mathrm{NaH}$ के शुरुआत में रखने के लिए बताता है कि $ \mathrm{NaH}$ के आयनिक गुण सबसे अधिक है। सोडियम की तुलना में पोटेशियम, रबेडियम और सीजियम बड़े हैं, इसलिए $ \mathrm{NaH}$ के आयनिक गुण सबसे अधिक नहीं होने चाहिए। इसके अलावा, यह $ \mathrm{LiH}$ को $ \mathrm{KH}$ से पहले रखता है, जो तब गलत होता है जब $ \mathrm{LiH}$ के आयनिक गुण सबसे कम होने चाहिए।
4. निम्नलिखित में से कौन-सा हाइड्राइड इलेक्ट्रॉन-सटी एवं हाइड्राइड है?
(a) $B_{2} H_{6}$
(b) $ \mathrm{NH}_{3}$
(c) $ \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}$
(d) $ \mathrm{CH}_{4}$
उत्तर दिखाएँ
उत्तर:(d) $ \mathrm{CH}_{4}$
स्पष्टीकरण:
इलेक्ट्रॉन-सटी हाइड्राइड आम तौर पर इलेक्ट्रॉन के सटीक संख्या के साथ नॉर्मल कोवलेंट बंधन बनाने के लिए होते हैं। उदाहरण के लिए, $-\mathrm{CH}_{4}$ जो चतुष्फलकीय ज्यामिति में होता है।
अब, गलत विकल्पों के बारे में सोचें:
(a) $B_{2}H_{6}$: यह एक इलेक्ट्रॉन-कम हाइड्राइड है। डाइबोरेन ($B_{2}H_{6}$) के लिए आम तौर पर 2-केंद्र 2-इलेक्ट्रॉन बंधन के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉन कम होते हैं, जिसके कारण 3-केंद्र 2-इलेक्ट्रॉन बंधन के निर्माण के लिए जाते हैं।
(b) $ \mathrm{NH}_{3}$: अमोनिया ($ \mathrm{NH}_{3}$) एक इलेक्ट्रॉन-अधिक हाइड्राइड है। इसमें नाइट्रोजन पर एक अकेला इलेक्ट्रॉन युग्म होता है, जो इलेक्ट्रॉन के आम तौर पर नॉर्मल कोवलेंट बंधन बनाने के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉन से अधिक होता है।
(c) $ \mathrm{H}_{2}O$: पानी ($ \mathrm{H}_{2}O$) भी एक इलेक्ट्रॉन-अधिक हाइड्राइड है। इसमें ऑक्सीजन पर दो अकेले इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं, जो इलेक्ट्रॉन के आम तौर पर नॉर्मल कोवलेंट बंधन बनाने के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉन से अधिक होते हैं।
5. रेडियोएक्टिव तत्व $\alpha, \beta$ और $\gamma$ किरणें उत्सर्जित करते हैं और अपने अर्ध-आयु के कारण चिह्नित किए जाते हैं। हाइड्रोजन का रेडियोएक्टिव समस्थानिक है
(a) प्रोटियम
(b) ड्यूटेरियम
(c) ट्रिटियम
(d) हाइड्रोनियम
उत्तर दिखाएँ
उत्तर:(c) ट्रिटियम
स्पष्टीकरण:
हाइड्रोजन का रेडियोएक्टिव समस्थानिक ट्रिटियम है। ट्रिटियम रेडियोएक्टिव है क्योंकि न्यूट्रॉन-प्रोटॉन अनुपात 1.5 से अधिक होता है और ट्रिटियम में n=2 और p=1 होता है।
अब, गलत विकल्पों के बारे में सोचें:
(a) प्रोटियम: प्रोटियम हाइड्रोजन का सबसे आम समस्थानिक है जिसमें एक प्रोटॉन और कोई न्यूट्रॉन नहीं होता है। यह स्थायी होता है और रेडियोएक्टिवता नहीं दिखाता है।
(b) ड्यूटेरियम: ड्यूटेरियम हाइड्रोजन का एक समस्थानिक है जिसमें एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन होता है। यह भी स्थायी होता है और $\alpha, \beta$, या $\gamma$ किरणें उत्सर्जित नहीं करता है।
(d) हाइड्रोनियम: हाइड्रोनियम हाइड्रोजन का एक समस्थानिक नहीं है; यह एक धनावेशित आयन $(H_3O^+)$ है जो जब एक प्रोटॉन $(H^+)$ एक जल अणु $(H_2O)$ के साथ संयोजित होता है। यह रेडियोएक्टिव नहीं है।
6. निम्नलिखित अभिक्रियाओं को ध्यान में रखते हुए $H_{2} O_{2}$ के बारे में कौन सा कथन सही है?
(i) $H_{2} O_{2}+2 HI \longrightarrow I_{2}+2 H_{2} O$
(ii) $HOCl+H_{2} O_{2} \longrightarrow H_{3} O^{+}+Cl^{-}+O_{2}$
$H_{2} O_{2}$ के संदर्भ में निम्नलिखित में से कौन सा कथन सही है? हाइड्रोजन परॉक्साइड
(a) दोनों (i) और (ii) में ऑक्सीकारक है
(b) (i) में ऑक्सीकारक और (ii) में अपचायक है
(c) (i) में अपचायक और ( (ii) में ऑक्सीकारक है
(d) दोनों (i) और (ii) में अपचायक है
उत्तर दिखाएं
Answer:(b) (i) में ऑक्सीकारक और (ii) में अपचायक है
Explanation:
(i)
इसलिए, यहाँ $H_{2} O_{2}$ $HI$ को $I_{2}$ में ऑक्सीकृत करता है, इसलिए यह ऑक्सीकारक के रूप में व्यवहार करता है।
अब, गलत विकल्पों के बारे में विचार करें:
(a) गलत है क्योंकि अभिक्रिया (ii) में $H_{2}O_{2}$ एक ऑक्सीकारक के रूप में कार्य नहीं कर रहा है। बजाय इसके, यह $HOCl$ को $Cl^{-}$ में अपचायक के रूप में कार्य कर रहा है।
(c) गलत है क्योंकि अभिक्रिया (i) में $H_{2}O_{2}$ एक अपचायक के रूप में कार्य नहीं कर रहा है। बजाय इसके, यह $HI$ को $I_{2}$ में ऑक्सीकृत करके ऑक्सीकारक के रूप में कार्य कर रहा है।
(d) गलत है क्योंकि दोनों अभिक्रियाओं में $H_{2}O_{2}$ एक अपचायक के रूप में कार्य नहीं कर रहा है। अभिक्रिया (i) में यह ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करता है, और अभिक्रिया (ii) में यह अपचायक के रूप में कार्य करता है।
7. जब तनु $H_{2} SO_{4}$ के साथ उपचार किया जाता है तो $H_{2} O_{2}$ देने वाला ऑक्साइड है
(a) $PbO_{2}$
(b) $BaO_{2} \cdot 8 H_{2} O+O_{2}$
(c) $MnO_{2}$
(d) $TiO_{2}$
उत्तर दिखाएं
Answer:(b) $BaO_{2} \cdot 8 H_{2} O+O_{2}$
व्याख्या:
$BaO_{2}, Na_{2} O_{2}$ आदि ऐसे ऑक्साइड होते हैं जो परॉक्साइड बंधन ($-O-O$ या $O_{2}^{2-}$) के साथ होते हैं। इन्हें तनु $H_{2} SO_{4}$ के साथ अभिकर्मक करने पर $H_{2} O_{2}$ देते हैं। लेकिन डाइऑक्साइड ($O=M=O$, जहां $M$ धातु परमाणु है) जैसे $PbO_{2}, MnO_{2}, TiO_{2}$ तनु $H_{2} SO_{4}$ के साथ अभिकर्मक करने पर $H_{2} O_{2}$ नहीं देते हैं।
$ {BaO_2 . 8H_2O} + H_2SO_4 \longrightarrow BaSO_4 +{ H_2O_2} + 8H_2O $
अब, गलत विकल्पों के बारे में सोचें:
(a) $PbO_{2}$: लेड डाइऑक्साइड ($PbO_{2}$) एक डाइऑक्साइड है, न कि परॉक्साइड। इसमें परॉक्साइड बंधन ($-O-O$ या $O_{2}^{2-}$) नहीं होता है जो तनु सल्फ्यूरिक अम्ल ($H_{2}SO_{4}$) के साथ अभिकर्मक करने पर हाइड्रोजन परॉक्साइड ($H_{2}O_{2}$) उत्पन्न करे।
(c) $MnO_{2}$: मैंगनीज डाइऑक्साइड ($MnO_{2}$) भी एक डाइऑक्साइड है और इसमें परॉक्साइड बंधन नहीं होता है। इसलिए, इसे तनु सल्फ्यूरिक अम्ल ($H_{2}SO_{4}$) के साथ अभिकर्मक करने पर हाइड्रोजन परॉक्साइड ($H_{2}O_{2}$) नहीं उत्पन्न होता है।
(d) $TiO_{2}$: टिटैनियम डाइऑक्साइड ($TiO_{2}$) एक डाइऑक्साइड का अन्य उदाहरण है, जो परॉक्साइड बंधन के बिना होता है। इसलिए, इसे तनु सल्फ्यूरिक अम्ल ($H_{2}SO_{4}$) के साथ अभिकर्मक करने पर हाइड्रोजन परॉक्साइड ($H_{2}O_{2}$) नहीं उत्पन्न होता है।
8. निम्नलिखित में से कौन से समीकरण $H_{2} O_{2}$ के ऑक्सीकारक प्रकृति को दर्शाते हैं?
(a) $2 MnO_{4}^{-}+6 H^{+}+5 H_{2} O_{2} \longrightarrow 2 Mn^{2+}+8 H_{2} O+5 O_{2}$
(b) $2 Fe^{3+}+2 H^{+}+H_{2} O_{2} \longrightarrow 2 Fe^{2+}+2 H_{2} O+O_{2}$
(c) $2 I^{-}+2 H^{+}+H_{2} O_{2} \longrightarrow I_{2}+2 H_{2} O$
(d) $KIO_{4}+H_{2} O_{2} \longrightarrow KIO_{3}+H_{2} O+O_{2}$
उत्तर दिखाएं
उत्तर: (c) $2 I^{-}+2 H^{+}+H_{2} O_{2} \longrightarrow I_{2}+2 H_{2} O$
व्याख्या:
एक ऑक्सीकारक एक ऐसा पदार्थ होता है जो दूसरे पदार्थ को इलेक्ट्रॉन खोकर ऑक्सीकृत करता है जबकि अपने आप को अपचयित करता है।
(c) $2 I^{-}+2 H^{+}+H_{2} O_{2} \longrightarrow I_{2}+2 H_{2} O$: यहां $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2$ आयोडीन में बदलता है।
यहां, $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2$ के -1 ऑक्सीकरण अवस्था में होता है और आयोडीन में ऑक्सीकृत होता है (O ऑक्सीकरण अवस्था)। इससे स्पष्ट होता है कि $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2$ वास्तव में एक ऑक्सीकारक के रूप में कार्य कर रहा है क्योंकि यह एक अन्य पदार्थ को ऑक्सीकृत करता है जबकि अपने आप को अपचयित करता है।
अब, गलत विकल्पों का ध्यान दें:
(a) $2 MnO_{4}^{-}+6 H^{+}+5 H_{2} O_{2} \longrightarrow 2 Mn^{2+}+8 H_{2} O+5 O_{2}$: KI और $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2$ के बीच अभिक्रिया है।
यहाँ, $\mathrm{KIO}_4$ में $I$ की ऑक्सीकरण अवस्था +7 है और इसे $\mathrm{KIO}_3$ में अपचयित कर दिया जाता है। क्योंकि आयोडीन पहले से ही अपनी सबसे ऊँची ऑक्सीकरण अवस्था में है, इसलिए $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2$ इसे और अपचयित नहीं कर सकता। इसलिए, यहाँ यह एक अपचायक एजेंट के रूप में कार्य करता है।
(b) $2 Fe^{3+}+2 H^{+}+H_{2} O_{2} \longrightarrow 2 Fe^{2+}+2 H_{2} O+O_{2}$: आयोडीन के 0 ऑक्सीकरण अवस्था से -1 ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तित हो रहा है।
इस मामले में, आयोडीन का अपचयन हो रहा है, जिससे यह स्पष्ट होता है कि $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2$ एक ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य नहीं कर रहा है, बल्कि एक अपचायक एजेंट के रूप में कार्य कर रहा है।
(d) $KIO_{4}+H_{2} O_{2} \longrightarrow KIO_{3}+H_{2} O+O_{2}$: क्लोरीन (0) क्लोराइड (-1) में परिवर्तित हो रहा है।
पिछली अभिक्रियाओं के समान, क्लोरीन का अपचयन हो रहा है, जिससे यह स्पष्ट होता है कि यहाँ $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2$ एक ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य नहीं कर रहा है।
9. निम्नलिखित में से कौन सा समीकरण $H_{2} O_{2}$ के अपचायक प्रकृति को दर्शाता है?
(a) $2[Fe(CN)_6]^{4-} +2 H^+ + H_2 O_2 \longrightarrow 2[Fe(CN)_6]^{3-} +2 H_2 O$
(b) $I_{2}+H_{2} O_{2}+2 OH^{-} \longrightarrow 2 I^{-}+2 H_{2} O+O_{2}$
(c) $Mn^{2+}+H_{2} O_{2} \longrightarrow Mn^{4+}+2 OH^{-}$
(d) $PbS+4 H_{2} O_{2} \longrightarrow PbSO_{4}+4 H_{2} O$
उत्तर दिखाएं
उत्तर: (b) $I_{2}+H_{2} O_{2}+2 OH^{-} \longrightarrow 2 I^{-}+2 H_{2} O+O_{2}$
स्पष्टीकरण:
$H_{2} O_{2}$ क्षारीय माध्यम में ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में भी अपचायक एजेंट के रूप में कार्य कर सकता है। नीचे दी गई अभिक्रिया बेसिक माध्यम में अपचायक कार्य को दर्शाती है
$ \begin{aligned} I_{2}+H_{2} O_{2}+2 OH^{-} & \longrightarrow 2 I^{-}+2 H_{2} O+O_{2} \ \end{aligned} $
इस अभिक्रिया में $I_2$ को $I^-$ में अपचयित किया जाता है, जो $H_2O_2$ के अपचायक प्रकृति को दर्शाता है।
अब, गलत विकल्पों का ध्यान दें:
(a): इस अभिक्रिया में, $H_2O_2$ एक ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य कर रहा है क्योंकि यह $[Fe(CN)_6]^{4-}$ को $[Fe(CN)_6]^{3-}$ में ऑक्सीकरण कर रहा है।
(c): इस अभिक्रिया में, $H_2O_2$ एक ऑक्सीकारक एजेंट के रूप में कार्य कर रहा है क्योंकि इसके कारण $Mn^{2+}$ के $Mn^{4+}$ में ऑक्सीकरण हो रहा है।
(d): इस अभिक्रिया में, $H_2O_2$ एक ऑक्सीकारक एजेंट के रूप में कार्य कर रहा है क्योंकि इसके कारण $PbS$ के $PbSO_4$ में ऑक्सीकरण हो रहा है।
10. हाइड्रोजन पेरॉक्साइड है
(a) एक ऑक्सीकारक एजेंट
(b) एक अपचायक एजेंट
(c) एक ऑक्सीकारक एवं एक अपचायक एजेंट दोनों
(d) न तो ऑक्सीकारक न ही अपचायक एजेंट
उत्तर दिखाएं
Answer:(c) एक ऑक्सीकारक एवं एक अपचायक एजेंट दोनों
Explanation:
हाइड्रोजन पेरॉक्साइड अम्लीय एवं क्षारीय माध्यम दोनों में एक ऑक्सीकारक एवं एक अपचायक एजेंट के रूप में कार्य करता है।
अब, गलत विकल्पों के बारे में विचार करें:
(a) हाइड्रोजन पेरॉक्साइड केवल एक ऑक्सीकारक एजेंट नहीं है क्योंकि इसके कुछ अभिक्रियाओं में एक अपचायक एजेंट के रूप में कार्य कर सकता है।
(b) हाइड्रोजन पेरॉक्साइड केवल एक अपचायक एजेंट नहीं है क्योंकि इसके कुछ अभिक्रियाओं में एक ऑक्सीकारक एजेंट के रूप में कार्य कर सकता है।
(d) हाइड्रोजन पेरॉक्साइड न तो एक ऑक्सीकारक एजेंट न ही एक अपचायक एजेंट है क्योंकि इसके अभिक्रिया स्थितियों के आधार पर एक ऑक्सीकारक एवं एक अपचायक एजेंट के रूप में कार्य कर सकता है।
11. निम्नलिखित में से कौन सी अभिक्रिया संश्लेषण गैस से डाइहाइड्रोजन के उत्पादन को बढ़ाती है?
(a) $CH_4(g)+H_{2} O(g) \xrightarrow[\text { Ni }]{1270k} CO(g)+3H_{2}(~g)$
(b) $C(s)+H_{2} O(g) \xrightarrow{1270 ~K} CO(g)+H_{2}(~g)$
(c) $CO(g)+H_{2} O(g) \xrightarrow[\text { Catalyst }]{673 ~K} CO_{2}(~g)+H_{2}(~g)$
(c) $C_2H_6+2H_{2} O \xrightarrow[\text { Ni }]{1270 k} 2CO+5H_{2}$
उत्तर दिखाएं
Answer:(c) $CO(g)+H_{2} O(g) \xrightarrow[\text { Catalyst }]{673 ~K} CO_{2}(~g)+H_{2}(~g)$
Explanation:
संश्लेषण गैस मिश्रण के कार्बन मोनोऑक्साइड को उपस्थिति में आयरन क्रोमेट के उपचारक के साथ भाप के साथ अभिक्रिया कराने से डाइहाइड्रोजन के उत्पादन को बढ़ाया जा सकता है।
$ \mathrm{CO}{(g)}+\mathrm{H}2 \mathrm{O}{(g)} \xrightarrow[\text { Catalyst }]{673 \mathrm{~K}} \mathrm{CO}{2(g)}+\mathrm{H}_{2(g)} $
इसे पानी के गैस विस्थापन अभिक्रिया कहा जाता है।
अब, गलत विकल्पों के बारे में सोचें:
(a) गलत है क्योंकि इसमें मेथेन के स्टीम रिफॉर्मिंग का वर्णन किया गया है, जो संश्लेषण गैस $(CO \text{~and} ~H_2)$ उत्पन्न करता है लेकिन संश्लेषण गैस से डाइहाइड्रोजन के उत्पादन को विशेष रूप से बढ़ाने के लिए नहीं कहता है।
(b) गलत है क्योंकि इसमें कार्बन के स्टीम के साथ अभिक्रिया का वर्णन किया गया है, जो संश्लेषण गैस $(CO \text{~and} ~H_2)$ उत्पन्न करता है लेकिन इसमें संश्लेषण गैस से डाइहाइड्रोजन के उत्पादन को बढ़ाने के लिए एक अगला कदम शामिल नहीं है।
(d) गलत है क्योंकि इसमें एथेन के स्टीम रिफॉर्मिंग का वर्णन किया गया है, जो संश्लेषण गैस $(CO \text{~and} ~H_2)$ उत्पन्न करता है लेकिन संश्लेषण गैस से डाइहाइड्रोजन के उत्पादन को विशेष रूप से बढ़ाने के लिए नहीं कहता है।
12. सोडियम पेरॉक्साइड को तनु सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ उपचार करने पर हमें प्राप्त होता है
(a) सोडियम सल्फेट और पानी
(b) सोडियम सल्फेट और ऑक्सीजन
(c) सोडियम सल्फेट, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन
(d) सोडियम सल्फेट और हाइड्रोजन पेरॉक्साइड
उत्तर दिखाएं
उत्तर: (d) सोडियम सल्फेट और हाइड्रोजन पेरॉक्साइड
स्पष्टीकरण:
जब सोडियम पेरॉक्साइड को तनु सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ उपचार करते हैं, तो हमें सोडियम सल्फेट और हाइड्रोजन पेरॉक्साइड प्राप्त होता है
$ Na_{2} O_{2}+\text { dil. } (H_{2} SO_{4}) \longrightarrow Na_{2} SO_{4}+H_{2} O_{2} $
अब, गलत विकल्पों के बारे में सोचें:
(a): सोडियम पेरॉक्साइड तनु सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ अभिक्रिया करके सोडियम सल्फेट और हाइड्रोजन पेरॉक्साइड उत्पन्न करता है, न कि पानी। अभिक्रिया में विशेष रूप से हाइड्रोजन पेरॉक्साइड $(H_2O_2)$ बनता है न कि पानी $(H_2O)$।
(b): सोडियम पेरॉक्साइड और तनु सल्फ्यूरिक अम्ल के बीच अभिक्रिया में ऑक्सीजन गैस नहीं बनती है। बजाय इसके, इसमें हाइड्रोजन पेरॉक्साइड $(H_2O_2)$ और सोडियम सल्फेट बनता है।
(c): अभिक्रिया में हाइड्रोजन गैस नहीं बनती है। सही उत्पाद सोडियम सल्फेट और हाइड्रोजन पेरॉक्साइड हैं, न कि हाइड्रोजन गैस और ऑक्सीजन।
13. हाइड्रोजन पेरॉक्साइड को निम्नलिखित में से किसके विद्युत अपघटन द्वारा प्राप्त किया जाता है
(a) पानी
(b) सल्फ्यूरिक अम्ल
(c) हाइड्रोक्लोरिक अम्ल
(d) पिघले हुए सोडियम पेरॉक्साइड
उत्तर दिखाएं
उत्तर: (b) सल्फ्यूरिक अम्ल
व्याख्या:
हाइड्रोजन पेरॉक्साइड के औद्योगिक तैयारी में सल्फ्यूरिक अम्ल $(H_2SO_4)$ के विद्युत अपघटन का उपयोग किया जाता है। इस प्रक्रिया में, सल्फ्यूरिक अम्ल के एक सांद्रित घोल का उच्च विद्युत धारा घनत्व पर विद्युत अपघटन किया जाता है।
विद्युत अपघटन अभिक्रिया पेरॉक्सी डाइसल्फेट $(H_2S_2O_8)$ का उत्पादन करती है, जिसके बाद इसे हाइड्रोजन पेरॉक्साइड के रूप में हाइड्रोलाइज कर दिया जाता है:
$ \begin{aligned} & \mathrm{2HSO}_4^{-} \rightarrow \mathrm{H}_3 \mathrm{~S}_2 \mathrm{O}_8+2 \mathrm{e}^{-} \\ & \mathrm{H}_2 \mathrm{~S}_2 \mathrm{O}_8+\mathrm{H}_2 \mathrm{O} \rightarrow \mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2+\mathrm{H}_2 \mathrm{SO}_4 \end{aligned} $
अब, गलत विकल्पों के बारे में सोचें:
(a) पानी: पानी के विद्युत अपघटन मुख्य रूप से हाइड्रोजन और ऑक्सीजन गैस उत्पन्न करता है, न कि हाइड्रोजन पेरॉक्साइड। इस प्रक्रिया में, विद्युत ध्रुवों पर पानी के अणु $(H_2O)$ को हाइड्रोजन $(H_2)$ और ऑक्सीजन $(O_2)$ में विभाजित कर दिया जाता है।
(c) हाइड्रोक्लोरिक अम्ल: हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (HCl) के विद्युत अपघटन के परिणामस्वरूप एनोड पर क्लोरीन गैस $(Cl_2)$ और कैथोड पर हाइड्रोजन गैस $(H_2)$ उत्पन्न होती है। इस प्रक्रिया में हाइड्रोजन पेरॉक्साइड का निर्माण नहीं होता।
(d) गलुन नैत्रिक ऑक्साइड: सोडियम पेरॉक्साइड $(Na_2O_2)$ के विद्युत अपघटन से हाइड्रोजन पेरॉक्साइड का निर्माण नहीं होता। बजाय इसके, यह पानी के साथ अभिक्रिया करके सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH) और हाइड्रोजन पेरॉक्साइड $(H_2O_2)$ बनाता है, लेकिन यह एक रासायनिक अभिक्रिया है, न कि विद्युत अपघटन प्रक्रिया।
14. निम्नलिखित में से कौन सी अभिक्रिया जल गैस के उपयोग के उदाहरण है अन्य यौगिकों के संश्लेषण में?
(a) $CH_{4}(~g)+H_{2} O(g) \xrightarrow{1270 ~K} CO(g)+H_{2}(~g)$
(b) $CO(g)+H_{2} O(g) \xrightarrow[\text { उत्प्रेरक }]{673 ~K} CO_{2}(~g)+H_{2}(~g)$
(c) $C_{n} H_{2 n+2}+n H_{2} O(g) \xrightarrow{1270 ~K} n CO+(2 n+1) H_{2}$
(d) $CO(g)+2 H_{2}(g) \xrightarrow[\text { उत्प्रेरक }]{\text { कोबाल्ट }} CH_{3} OH(l)$
उत्तर दिखाएं
उत्तर: (d) $CO(g)+2 H_{2}(g) \xrightarrow[\text { उत्प्रेरक }]{\text { कोबाल्ट }} CH_{3} OH(l)$
व्याख्या:
पानी के गैस कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन के संयोजन को कहते हैं।
$ CO(g)+2 H_{2}(g) \xrightarrow[\text { Catalyst }]{\text { Cobalt }} CH_{3} OH(l) $
यह पानी के गैस के उपयोग का एक उदाहरण है, जो मेथेनॉल के संश्लेषण में प्रयोग किया जाता है।
अब, गलत विकल्पों के बारे में सोचें:
(a): यह प्रतिक्रिया पानी के गैस के उपयोग का एक उदाहरण नहीं है। बजाए इसके, यह एक प्रतिक्रिया है जहां मेथेन जल के साथ अभिक्रिया करता है और कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन बनाता है, जो एक प्रक्रिया है जिसे भाप अपघटन कहते हैं।
(b): यह प्रतिक्रिया पानी के गैस के उपयोग का एक उदाहरण नहीं है। यह जल-गैस विस्थापन प्रतिक्रिया है, जहां कार्बन मोनोऑक्साइड जल के साथ अभिक्रिया करता है और कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन बनाता है।
(c): यह प्रतिक्रिया पानी के गैज के उपयोग का एक उदाहरण नहीं है। यह हाइड्रोकार्बन के भाप अपघटन का वर्णन करता है जो कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन बनाता है, जो संश्लेषण गैस (सिंगैस) बनाने की एक विधि है, जो पानी के गैस के प्रत्यक्ष उपयोग नहीं है।
15. निम्नलिखित में से कौन सा आयन पानी के नमूने में कठोरता के कारण हो सकता है?
(a) $ \mathrm{Ca}^{2+}$
(b) $ \mathrm{Na}^{+}$
(c) $ \mathrm{Cl}^{-}$
(d) $ \mathrm{K}^{+}$
उत्तर दिखाएं
उत्तर: (a) $ \mathrm{Ca}^{2+}$
स्पष्टीकरण:
पानी की कठोरता के कारण बनने वाले आयन $ \mathrm{Ca}^{2+} $ और $ \mathrm{Mg}^{2+} $ हैं। ये आयन $ \mathrm{HCO}_3^{-}, \mathrm{Cl}^{-}, \mathrm{SO}_4^{-} $ आयनों के साथ लवण बनाते हैं, जो पानी में घुले हुए रहते हैं और पानी की कठोरता के कारण होते हैं।
अब, गलत विकल्पों के बारे में सोचें:
(b) $ \mathrm{Na}^{+}$: सोडियम आयन पानी में कठोरता के कारण नहीं होते। कठोरता मुख्य रूप से कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों की उपस्थिति के कारण होती है, जो शाब्दिक वस्तुओं के साथ अघुलनशील यौगिक बनाते हैं, जिससे धुंआ बनता है। सोडियम आयन दूसरी ओर, ऐसे अघुलनशील यौगिक नहीं बनाते और इसलिए पानी की कठोरता में योगदान नहीं देते।
(c) $ \mathrm{Cl}^{-}$: क्लोराइड आयन पानी में कठोरता के कारण नहीं होते। हालांकि क्लोराइड आयन कठोर पानी में मौजूद हो सकते हैं, लेकिन वे शाब्दिक वस्तुओं के साथ अघुलनशील यौगिक नहीं बनाते। कठोरता विशेष रूप से कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों के कारण होती है, जो शाब्दिक वस्तुओं के साथ अघुलनशील यौगिक बनाते हैं।
(d) $ \mathrm{K}^{+}$: जस्ता आयन पानी में कठोरता कारण नहीं बनते हैं। सोडियम आयन के जैसे, कैल्शियम आयन जल की कठोरता के कारण नहीं बनते हैं। जल की कठोरता कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों की उपस्थिति के कारण होती है, जो साबुन के साथ अविलेप्य अवक्षेप बनाते हैं।
16. निम्नलिखित में से कौन-सा यौगिक पानी के कठोरता कम करने के लिए उपयोग किया जाता है?
(a) $Ca_{3}\left(PO_{4}\right)_{2}$
(b) $Na_{3} PO_{4}$
(c) $Na_{6} P_{6} O_{18}$
(d) $Na_{2} HPO_{4}$
उत्तर दिखाएं
Answer:(c) $Na_{6} P_{6} O_{18}$
Explanation:
आयन विनिमय विधि पानी के कठोरता कम करने के लिए व्यापक रूप से उपयोग की जाती है।
इस विधि में, $\mathrm{Ca}^{2+}$ और $\mathrm{Mg}^{2+}$ आयन $\mathrm{Na}^{+}$ और $\mathrm{H}^{+}$ आयनों के लिए विनिमय किए जाते हैं।
सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला रासायनिक पदार्थ सोडियम हेक्सामेटाफॉस्फेट $\left(\mathrm{Na}_6 \mathbf{P}6 \mathrm{O}{18}\right)$ होता है, जिसे कैल्गन के रूप में भी जाना जाता है।
ऊष्माशोधन, विपरीत विश्लेषण आदि द्वारा भी कठोर पानी को नरम किया जा सकता है।
अब, गलत विकल्पों के बारे में विचार करें:
(a) $Ca_{3}\left(PO_{4}\right)_{2}$: यह यौगिक, कैल्शियम फॉस्फेट, पानी के कठोरता कम करने के लिए उपयोग नहीं किया जाता है। बजाय इसके, यह कठोर पानी में अवक्षेप के रूप में अक्सर पाया जाता है और कठोरता दूर करने में सहायता नहीं करता है।
(b) $Na_{3} PO_{4}$: सोडियम फॉस्फेट पानी के कठोरता कम करने के लिए उपयोग किया जा सकता है, लेकिन इसकी कार्यक्षमता सोडियम हेक्सामेटाफॉस्फेट के तुलना में कम होती है। यह कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों को अवक्षेपित कर सकता है, लेकिन इसका इस उद्देश्य के लिए अधिक उपयोग नहीं किया जाता है।
(d) $Na_{2} HPO_{4}$: डिसोडियम हाइड्रोजन फॉस्फेट पानी के कठोरता कम करने के लिए आम तौर पर उपयोग नहीं किया जाता है। यह अधिक आम तौर पर एक बफरिंग एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है और कठोर पानी में कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों को दूर करने में प्रभावी नहीं होता है।
17. आवर्त सारणी के निम्नलिखित ग्रुप (ग्रुप) के तत्व किसके लिए हाइड्राइड बनाने के लिए अयोग्य होते हैं?
(a) ग्रुप 7, 8, 9
(b) ग्रुप 13
(c) ग्रुप 15, 16, 17
(d) ग्रुप 14
उत्तर दिखाएं
Answer:(a) ग्रुप 7, 8, 9
Explanation:
ग्रुप 7, 8, 9 के तत्व हाइड्रोजन के प्रति कम आकर्षण दिखाते हैं, जिस कारण उनके हाइड्राइड बनाने की प्रवृत्ति नहीं होती है।
अब, गलत विकल्पों का विचार करें:
(b) समूह 13: समूह 13 में तत्व, जैसे बोरॉन, एल्यूमिनियम और गैलियम, हाइड्राइड बनाते हैं। उदाहरण के लिए, बोरॉन बोरेन ($BH_3$) बनाता है, और एल्यूमिनियम एलेन ($AlH_3$) बनाता है।
(c) समूह 15, 16, 17: इन समूहों में तत्व भी हाइड्राइड बनाते हैं। उदाहरण के लिए, समूह 15 में नाइट्रोजन हाइड्राइड बनाता है ($NH_3$), समूह 16 में ऑक्सीजन पानी ($H_2O$) बनाता है, और समूह 17 में फ्लूओरीन हाइड्रोजन फ्लूओराइड ($HF$) बनाता है।
(d) समूह 14: समूह 14 में तत्व, जैसे कार्बन और सिलिकॉन, हाइड्राइड बनाते हैं। कार्बन मेथेन ($CH_4$) बनाता है और सिलिकॉन सिलेन ($SiH_4$) बनाता है।
18. केवल एक तत्व………हाइड्राइड बनाता है।
(a) समूह 6
(b) समूह 7
(c) समूह 8
(d) समूह 9
उत्तर दिखाएं
उत्तर: (a) समूह 6
स्पष्टीकरण:
समूह 6 के केवल एक तत्व, अर्थात् Cr, हाइड्राइड बनाता है।
अब, गलत विकल्पों का विचार करें:
(b) समूह 7: समूह 7 के धातु नहीं बनाते हाइड्राइड।
(c) समूह 8: समूह 8 के धातु नहीं बनाते हाइड्राइड।
(d) समूह 9: समूह 9 के धातु नहीं बनाते हाइड्राइड।
बहुविकल्पीय प्रश्न (एक से अधिक विकल्प सही हो सकते हैं)
19. निम्नलिखित में से कौन से कथन हाइड्रोजन के लिए सत्य नहीं हैं?
(a) यह द्विपरमाणुक अणु के रूप में अस्तित्व में होता है
(b) इसके बाहरी कोश में एक इलेक्ट्रॉन होता है
(c) यह एक इलेक्ट्रॉन खोकर एक धनायन बनाता है जो स्वतंत्र रूप से अस्तित्व में हो सकता है
(d) यह एक इलेक्ट्रॉन खोकर बहुत से आयनिक यौगिक बनाता है
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
स्पष्टीकरण:
$(c, d)$
$ \mathrm{H}^{+}$ स्वतंत्र रूप से अस्तित्व में नहीं होता और दूसरे परमाणुओं या अणुओं के साथ हमेसा संबंधित रहता है।
जैसे कि क्षार धातु, हाइड्रोजन ऑक्साइड, हैलाइड और सल्फाइड बनाता है। हालांकि, क्षार धातुओं के विपरीत, इसका उच्च आयनन एन्थैल्पी होता है और सामान्य अवस्थाओं में इसके धात्विक गुण नहीं होते।
अब, सही विकल्पों का विचार करें:
(a) यह कथन सत्य है। हाइड्रोजन प्राकृतिक रूप से द्विपरमाणुक अणु के रूप में $(H_2)$ अस्तित्व में होता है।
(b) यह कथन सत्य है। हाइड्रोजन के बाहरी कोश में एक इलेक्ट्रॉन होता है।
20. डाइहाइड्रोजन को व्यापारिक तौर पर विभिन्न विधियों द्वारा तैयार किया जा सकता है। एक हाइड्रोकार्बन पर भाप के क्रिया के माध्यम से इसकी तैयारी के दौरान, $ \mathrm{CO}$ और $ \mathrm{H}_{2}$ गैस के मिश्रण का निर्माण होता है। इसे जाना जाता है
(a) पानी की गैस
(b) सिंथेटिक गैस
(c) प्रोडक्टर गैस
(d) औद्योगिक गैस
उत्तर दिखाएं
उत्तर: (a, b)
स्पष्टीकरण:
भाप विस्थापन एक अत्यधिक आम विधि है जिसके माध्यम से व्यापारिक मात्रा में हाइड्रोजन का निर्माण किया जाता है।
हाइड्रोजन का उपयोग अमोनिया और अन्य यौगिकों के निर्माण में किया जाता है।
ऊष्मा के उच्च तापमान $\left(700-1100^{\circ} \mathrm{C}\right)$ पर भाप, मेथेन के साथ संयोजित होकर कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन का निर्माण करती है।
$\mathrm{CH}_4+\mathrm{H}_2 \mathrm{O} \leftrightharpoons \mathrm{CO}+3 \mathrm{H}_2$
हाइड्रोजन का उपयोग अमोनिया और अन्य रासायनिक यौगिकों के औद्योगिक संश्लेषण में किया जाता है। ऊष्मा के उच्च तापमान ($700 ~1100^{\circ} \mathrm{C}$ ) और धातु आधारित कैटलिस्ट (निकल) की उपस्थिति में, भाप, मेथेन के साथ अभिक्रिया करके कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन का निर्माण करती है।
CO और $\mathrm{H}_2$ के मिश्रण को पानी की गैस कहा जाता है।
इसे सिंथेटिक गैस या ‘सिंगैस’ के रूप में भी जाना जाता है।
अब, गलत विकल्पों के बारे में विचार करें:
(C) प्रोडक्टर गैस: प्रोडक्टर गैस लाल गरम कोक पर हवा के माध्यम से प्राप्त किए गए कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) और नाइट्रोजन $(N_2)$ के मिश्रण होता है। इसमें हाइड्रोजन $(H_2)$ नहीं होता है और यह भाप के हाइड्रोकार्बन पर क्रिया के माध्यम से बने आवश्यक CO और $H_2$ के मिश्रण से भिन्न होता है।
(d) औद्योगिक गैस: “औद्योगिक गैस” शब्द विभिन्न औद्योगिक प्रक्रियाओं में उपयोग की जाने वाली गैसों के बड़े वर्ग को संदर्भित करता है, जैसे ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, आर्गन आदि। यह भाप के हाइड्रोकार्बन पर क्रिया के माध्यम से बने आवश्यक CO और $H_2$ के मिश्रण के लिए एक विशिष्ट शब्द नहीं है।
21. भारी पानी के मामले में निम्नलिखित कथनों में से कौन सा/कौन से कथन सही हैं?
(a) भारी पानी को नाभिकीय रिएक्टर में मॉडरेटर के रूप में उपयोग किया जाता है
(b) भारी पानी सामान्य पानी की तुलना में एक बेहतर विलायक होता है
(c) भारी पानी सामान्य पानी की तुलना में अधिक संगठित होता है
(d) भारी पानी सामान्य पानी की तुलना में कम उबलता है
उत्तर दिखाएँ
उत्तर: (a, c)
स्पष्टीकरण:
भारी जल परमाणु रिएक्टर में मॉडरेटर के रूप में उपयोग किया जाता है। भारी जल का क्वथनांक सामान्य जल के क्वथनांक से अधिक होता है और इसके कम विद्युतशीलता नियतांक के कारण इसके रूप में एक विलायक के रूप में सामान्य जल की तुलना में कम प्रभावी होता है।
अब, गलत विकल्पों के बारे में विचार करें:
(b) भारी जल सामान्य जल की तुलना में एक विलायक के रूप में अधिक प्रभावी नहीं होता क्योंकि इसका विद्युतशीलता नियतांक कम होता है।
(d) भारी जल का क्वथनांक सामान्य जल के क्वथनांक से कम नहीं होता; वास्तव में, इसका क्वथनांक अधिक होता है।
22. निम्नलिखित में से कौन से कथन हाइड्रोजन के बारे में सही हैं?
(a) हाइड्रोजन के तीन समस्थानिक होते हैं जिनमें से प्रोटियम सबसे आम होता है
(b) हाइड्रोजन आयनिक लवण में कभी धनायन के रूप में कार्य नहीं करता
(c) हाइड्रोजन आयन, $ \mathrm{H}^{+}$, विलयन में स्वतंत्र रूप से मौजूद होता है
(d) डाइहाइड्रोजन एक अपचायक एजेंट के रूप में कार्य नहीं करता
उत्तर दिखाएँ
उत्तर:
स्पष्टीकरण:
$(a, b)$
हाइड्रोजन के तीन समस्थानिकों में से प्रोटियम सबसे आम होता है। आयनिक लवण में हाइड्रोजन हाइड्राइड के रूप में मौजूद होता है $\left(\mathrm{H}^{-}\right)$।
अब, गलत विकल्पों के बारे में विचार करें:
(c) गलत है क्योंकि हाइड्रोजन आयन, $ \mathrm{H}^{+}$, विलयन में स्वतंत्र रूप से मौजूद नहीं होता। बजाय इसके, यह पानी के अणुओं के साथ संबंधित होकर हाइड्रोनियम आयन, $ \mathrm{H}_3\mathrm{O}^{+}$, बनाता है।
(d) गलत है क्योंकि डाइहाइड्रोजन ($ \mathrm{H}_2$) एक अपचायक एजेंट के रूप में कार्य करता है। यह अन्य पदार्थों के साथ इलेक्ट्रॉन दान कर सकता है, जिससे उनका अपचयन होता है।
23. नीचे जल के कुछ गुणों के बारे में बताया गया है। उनमें से कौन से गलत हैं?
(a) जल को एक सार्वत्रिक विलायक के रूप में जाना जाता है
(b) तरल जल में हाइड्रोजन बंधन काफी मात्रा में मौजूद होता है
(c) जल के ठोस अवस्था में हाइड्रोजन बंधन नहीं होता
(d) ठोस जल तरल जल की तुलना में भारी होता है
उत्तर दिखाएँ
उत्तर: (c, d)
स्पष्टीकरण:
जल के ठोस अवस्था में भी $ \mathrm{H}$-बंधन मौजूद होता है, अर्थात बर्फ तरल जल की तुलना में हल्का होता है।
जल के क्रिस्टलीय रूप बर्फ होता है। वायुमंडलीय दबाव पर, बर्फ छह कोणीय रूप में क्रिस्टलीकृत होता है, लेकिन बहुत कम तापमान पर यह घन रूप में संघनित हो जाता है। बर्फ का घनत्व जल के घनत्व से कम होता है। इसलिए, बर्फ का एक घन जल पर तैरता है।
अब, सही विकल्पों को विचार करें:
(a) जल एक सार्वत्रिक विलायक के रूप में जाना जाता है:
यह कथन सही है। जल को एक सार्वत्रिक विलायक के रूप में जाना जाता है क्योंकि इसकी ध्रुवीय प्रकृति और हाइड्रोजन बंधन बनाने की क्षमता के कारण यह विभिन्न पदार्थों को घोल सकता है।
(b) तरल जल में हाइड्रोजन बंधन बहुत अधिक मात्रा में उपस्थित होते हैं:
यह कथन सही है। तरल जल में हाइड्रोजन बंधन बहुत अधिक मात्रा में उपस्थित होते हैं, जो इसके कई विशिष्ट गुणों, जैसे उच्च क्वथनांक, उच्च विशिष्ट ऊष्मा और सतह तनाव के लिए जिम्मेदार होते हैं।
24. जल की कठोरता अस्थायी या स्थायी हो सकती है। स्थायी कठोरता जल में
(a) $ \mathrm{Ca}$ और $ \mathrm{Mg}$ के क्लोराइड
(b) $ \mathrm{Ca}$ और $ \mathrm{Mg}$ के सल्फेट
(c) $ \mathrm{Ca}$ और $ \mathrm{Mg}$ के हाइड्रोजन कार्बोनेट
(d) अल्कली धातुओं के कार्बोनेट
उत्तर दिखाएं
उत्तर: (a, b)
स्पष्टीकरण:
जल में मैग्नीशियम और कैल्शियम के घुलनशील लवणों के रूप में क्लोराइड और सल्फेट की उपस्थिति के कारण स्थायी कठोरता होती है। स्थायी कठोरता को उबालने से दूर नहीं किया जा सकता।
अब, गलत विकल्पों को विचार करें:
(c) $ \mathrm{Ca}$ और $ \mathrm{Mg}$ के हाइड्रोजन कार्बोनेट: कैल्शियम और मैग्नीशियम के हाइड्रोजन कार्बोनेट अस्थायी कठोरता के कारण होते हैं, न कि स्थायी कठोरता। अस्थायी कठोरता को जल को उबालकर हटाया जा सकता है, जो कार्बोनेट के अवक्षेपण के कारण होता है।
(d) अल्कली धातुओं के कार्बोनेट: अल्कली धातुओं के कार्बोनेट जल में कठोरता नहीं उत्पन्न करते हैं। अल्कली धातु के कार्बोनेट आमतौर पर जल में घुले रहते हैं और अस्थायी या स्थायी कठोरता में योगदान नहीं देते हैं।
25. निम्नलिखित में से कौन सा कथन सही है?
(a) समूह 15 के तत्व इलेक्ट्रॉन अभावी हाइड्राइड बनाते हैं
(b) समूह 14 के सभी तत्व इलेक्ट्रॉन सटीक हाइड्राइड बनाते हैं
(c) इलेक्ट्रॉन सटीक हाइड्राइड के चतुष्फलकीय ज्यामिति होती है।
(d) इलेक्ट्रॉन समृद्ध हाइड्राइड लुईस अम्ल के रूप में कार्य कर सकते हैं।
उत्तर दिखाएं
Answer:(b, c)
Explanation:
इलेक्ट्रॉन सटीक यौगिकों में अपने सामान्य लुईस संरचना के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉन होते हैं। समूह 14 के सभी तत्व इलेक्ट्रॉन सटीक यौगिक बनाते हैं (उदाहरण के लिए, $ \mathrm{CH}_{4}$ ) जो चतुष्फलकीय ज्यामिति में होते हैं।
अब, गलत विकल्पों को ध्यान में लें:
(a) समूह 15 के तत्व इलेक्ट्रॉन अभावी हाइड्राइड बनाते हैं:
इस कथन के असत्य है क्योंकि समूह 15 के तत्व आमतौर पर इलेक्ट्रॉन समृद्ध हाइड्राइड बनाते हैं, न कि इलेक्ट्रॉन अभावी। उदाहरण के लिए, अमोनिया $(NH_3)$ में एक अकेला इलेक्ट्रॉन युग्म होता है, जिसके कारण यह इलेक्ट्रॉन समृद्ध होता है।
(d) इलेक्ट्रॉन समृद्ध हाइड्राइड लुईस अम्ल के रूप में कार्य कर सकते हैं:
इस कथन के असत्य है क्योंकि इलेक्ट्रॉन समृद्ध हाइड्राइड में अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं और आमतौर पर लुईस आधार के रूप में कार्य करते हैं, न कि लुईस अम्ल। लुईस अम्ल इलेक्ट्रॉन युग्म के स्वीकारक होते हैं, जबकि इलेक्ट्रॉन समृद्ध हाइड्राइड इलेक्ट्रॉन युग्म दान करने के लिए अधिक संभावना होती है।
26. निम्नलिखित में से कौन सा कथन सही है?
(a) समूह 13 के हाइड्राइड लुईस अम्ल के रूप में कार्य करते हैं
(b) समूह 14 के हाइड्राइड इलेक्ट्रॉन अभावी हाइड्राइड होते हैं
(c) समूह 14 के हाइड्राइड लुईस अम्ल के रूप में कार्य करते हैं
(d) समूह 15 के हाइड्राइड लुईस आधार के रूप में कार्य करते हैं
उत्तर दिखाएं
Answer:(a, d)
Explanation:
समूह 13 के सभी तत्व इलेक्ट्रॉन अभावी यौगिक बनाते हैं जो लुईस अम्ल के रूप में कार्य करते हैं।
समूह 14 के सभी तत्व इलेक्ट्रॉन सटीक यौगिक बनाते हैं।
इलेक्ट्रॉन समृद्ध हाइड्राइड में अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं जो अकेले इलेक्ट्रॉन युग्म के रूप में मौजूद होते हैं। समूह 15-17 के तत्व इस प्रकार के यौगिक बनाते हैं। $NH_{3}$ में 1-अकेला इलेक्ट्रॉन युग्म, $H_{2} O$ में 2 अकेले इलेक्ट्रॉन युग्म और $HF$ में 3 अकेले इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं जो लुईस आधार के रूप में कार्य करते हैं।
अब, गलत विकल्पों को ध्यान में लें:
(b) समूह 14 के हाइड्राइड इलेक्ट्रॉन अभावी हाइड्राइड होते हैं:
इस कथन के असत्य है क्योंकि समूह 14 के हाइड्राइड इलेक्ट्रॉन सटीक यौगिक होते हैं, जिनमें पूर्ण अष्टक होता है और वे न तो इलेक्ट्रॉन अभावी होते हैं और न ही इलेक्ट्रॉन समृद्ध।
(c) 14 समूह के हाइड्राइड लुईस अम्ल के रूप में कार्य करते हैं:
इस कथन के असत्य है क्योनकि 14 समूह के हाइड्राइड लुईस अम्ल के रूप में कार्य नहीं करते हैं। बजाय इसके, वे इलेक्ट्रॉन-सटी और इलेक्ट्रॉन युग्मों को ग्रहण करने की क्षमता नहीं रखते हैं।
27. निम्नलिखित में से कौन सा कथन सही है?
(a) धातु हाइड्राइड हाइड्रोजन के अभाव में होते हैं
(b) धातु हाइड्राइड ऊष्मा और विद्युत के चालन करते हैं
(c) आयनिक हाइड्राइड ठोस अवस्था में विद्युत का चालन नहीं करते हैं
(d) आयनिक हाइड्राइड ठोस अवस्था में विद्युत के अच्छे चालक होते हैं
उत्तर दिखाएं
उत्तर: (a, b, c)
स्पष्टीकरण:
आयनिक हाइड्राइड ठोस अवस्था में क्रिस्टलीय, अवाष्पशील और अचालक होते हैं। हालांकि, उनकी द्रव अवस्था विद्युत का चालन करती है।
अब, गलत विकल्पों के बारे में विचार करें:
(d) गलत है क्योंकि आयनिक हाइड्राइड ठोस अवस्था में विद्युत के अच्छे चालक नहीं होते हैं। वे अपने ठोस रूप में क्रिस्टलीय और अचालक होते हैं। वे केवल द्रव अवस्था या पानी में घुले हुए रूप में विद्युत का चालन करते हैं।
छोटे उत्तर प्रकार प्रश्न
28. जल गैस शिफ्ट अभिक्रिया का उपयोग करके जल गैस से हाइड्रोजन का उत्पादन कैसे बढ़ाया जा सकता है?
उत्तर:
जल गैस कार्बन मोनोऑक्साइड और $\mathrm{H}_2$ गैस का मिश्रण है। इसे 1270 K पर कोक या कोयले को गर्म करके और उत्प्रेरक की उपस्थिति में कोक या कोयले पर भाप प्रवाहित करके तैयार किया जाता है।
$ \mathrm{C}+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{~g}) \xrightarrow{1270 \mathrm{~K}} \mathrm{CO}(\mathrm{~g})+\mathrm{H}_2(\mathrm{~g}) $
जल गैस से हाइड्रोजन का उत्पादन बढ़ाने के लिए, CO को भाप के साथ मिलाकर $\mathrm{CO}_2$ में ऑक्सीकृत किया जाता है और मिश्रण को 673 K पर गर्म $\mathrm{FeCrO}_4$ उत्प्रेरक पर प्रवाहित किया जाता है।
$ \underset{\text{जल गैस }}{\underbrace{\mathrm{H}_2+\mathrm{CO}}+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}} \xrightarrow[\mathrm{FeCrO}_4]{673 \mathrm{~K}} \mathrm{CO}_2+2 \mathrm{H}_2 \text {. } $
29. धात्विक/अंतराकाशी हाइड्राइड क्या होते हैं? वे आणविक हाइड्राइड से किस प्रकार भिन्न होते हैं?
उत्तर:
धात्विक या अंतराकाशी हाइड्राइड (Metallic or Interstitial Hydrides)
धात्विक या अंतराकाशी हाइड्राइड वे यौगिक होते हैं जो तब बनते हैं जब हाइड्रोजन परमाणु धात्विक जालक में धातु परमाणुओं के बीच अंतराकाशी स्थानों (रिक्त स्थानों) पर कब्जा कर लेते हैं। ये हाइड्राइड आमतौर पर संक्रमण धातुओं और कुछ लैंथेनाइड्स और एक्टिनाइड्स के साथ बनते हैं। इन्हें सामान्य सूत्र MHx द्वारा दर्शाया जा सकता है, जहाँ M धातु है और x हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या को इंगित करता है।
इन हाइड्राइड की विशेषताएँ हैं:
- वे आमतौर पर गैर-स्टोइकियोमेट्रिक होते हैं, जिसका अर्थ है कि हाइड्रोजन और धातु का अनुपात भिन्न हो सकता है।
- उनमें धात्विक गुण होते हैं, जैसे विद्युत चालकता और आघातवर्धनीयता।
- वे हाइड्रोजन गैस को अवशोषित कर सकते हैं और कुछ शर्तों के तहत इसे छोड़ सकते हैं।
आणविक हाइड्राइड (Molecular Hydrides)
दूसरी ओर, आणविक हाइड्राइड वे यौगिक होते हैं जो तब बनते हैं जब हाइड्रोजन अधातुओं या उपधातुओं के साथ जुड़ता है। इन्हें आमतौर पर सूत्र XHn द्वारा दर्शाया जाता है, जहाँ X एक अधातु है और n हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या है। उदाहरणों में पानी $(\mathrm{H}_2 \mathrm{O})$, अमोनिया $(\mathrm{NH}_3)$, और मीथेन $(\mathrm{CH}_4)$ शामिल हैं।
आणविक हाइड्राइड की विशेषताएँ हैं:
- उनमें आमतौर पर निश्चित स्टोइकियोमेट्री होती है, जिसका अर्थ है कि हाइड्रोजन और दूसरे तत्व का अनुपात निश्चित होता है।
- उनमें सहसंयोजक बंध होते हैं और वे आणविक यौगिकों के विशिष्ट गुण प्रदर्शित करते हैं, जैसे धात्विक हाइड्राइड की तुलना में कम गलनांक और क्वथनांक।
- वे अक्सर कमरे के तापमान पर गैस या तरल होते हैं।
धात्विक और आणविक हाइड्राइड के बीच अंतर
धात्विक (अंतराकाशी) हाइड्राइड और आणविक हाइड्राइड के बीच मुख्य अंतरों में शामिल हैं:
संघटन (Composition): धात्विक हाइड्राइड में धातु और हाइड्रोजन शामिल होते हैं, जबकि आणविक हाइड्राइड में अधातु या उपधातु और हाइड्रोजन शामिल होते हैं।
बंध (Bonding): धात्विक हाइड्राइड धात्विक बंध प्रदर्शित करते हैं, जबकि आणविक हाइड्राइड सहसंयोजक बंध प्रदर्शित करते हैं।
गुण (Properties): धात्विक हाइड्राइड में धात्विक गुण (चालकता, आघातवर्धनीयता) होते हैं, जबकि आणविक हाइड्राइड में सहसंयोजक यौगिकों के विशिष्ट गुण (कम गलनांक और क्वथनांक) होते हैं।
स्टोइकियोमेट्री (Stoichiometry): धात्विक हाइड्राइड गैर-स्टोइकियोमेट्रिक हो सकते हैं, जबकि आणविक हाइड्राइड में एक निश्चित स्टोइकियोमेट्रिक अनुपात होता है।
इसलिए, धात्विक या अंतराकाशी हाइड्राइड धातुओं से बनते हैं और उनमें धात्विक गुण होते हैं, जबकि आणविक हाइड्राइड अधातुओं से बनते हैं और सहसंयोजक विशेषताएँ प्रदर्शित करते हैं। इन अंतरों को समझना हाइड्रोजन यौगिकों और विभिन्न क्षेत्रों में उनके अनुप्रयोगों के अध्ययन में मदद करता है।
30. $H_{2} O, B_{2} H_{6}$ और $NaH$ के किस वर्ग के हाइड्राइड के रूप में वर्गीकृत करें।
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
$H_{2} O$ - सहसंयोजक या अणुक हाइड्राइड (इलेक्ट्रॉन समृद्ध हाइड्राइड)।
$B_{2} H_{6}$ - सहसंयोजक या अणुक हाइज्राइड (इलेक्ट्रॉन अपर्याप्त हाइड्राइड)।
$NaH$ - आयनिक या लवणीय हाइड्राइड।
नोट अणुक हाइड्राइड अपने लेविस संरचना में इलेक्ट्रॉन और बंधन की संख्या के आधार पर और वर्गीकृत किए जाते हैं।
(i) इलेक्ट्रॉन अपर्याप्त हाइड्राइड के लिए अपनी सामान्य लेविस संरचना लिखने के लिए इलेक्ट्रॉन कम होते हैं।
(ii) इलेक्ट्रॉन सटीक यौगिक अपनी सामान्य लेविस संरचना लिखने के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉन की संख्या रखते हैं।
(iii) इलेक्ट्रॉन समृद्ध हाइड्राइड में अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं जो अकेले युग्म के रूप में मौजूद होते हैं।
31. यदि तरल पानी और बर्फ के समान द्रव्यमान के नमूने लिए जाएं, तो क्यों बर्फ का घनत्व तरल पानी के घनत्व से कम होता है?
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
घनत्व द्रव्यमान के आयतन से विभाजित होता है (घनत्व = द्रव्यमान/आयतन)।
हम तरल पानी और बर्फ के समान द्रव्यमान के नमूनों को ध्यान में रख रहे हैं। इसका अर्थ है कि दोनों पदार्थों के द्रव्यमान समान है।
बर्फ की एक विशिष्ट अणुक संरचना होती है।
बर्फ में पानी के अणु बर्फ के अणुओं के छह कोने वाले जाली के कारण हाइड्रोजन बंधन के कारण व्यवस्थित होते हैं। इस व्यवस्था में अणुओं के बीच खाली स्थान या “खाली स्थान” बनते हैं।
संरचना में इन खाली स्थानों की उपस्थिति के कारण, जल के समान द्रव्यमान के लिए, बर्फ तरल जल की तुलना में बड़े आयतन को घेरती है।
क्योंकि घनत्व आयतन के विपरीत संबंधित होता है (स्थिर द्रव्यमान के लिए), आयतन में वृद्धि (जैसे कि बर्फ में देखा जाता है) घनत्व में कमी के लिए जाती है। इसलिए, बर्फ का घनत्व तरल जल के घनत्व से कम होता है।
इसलिए, बर्फ का घनत्व तरल जल के घनत्व से कम होता है क्योंकि बर्फ की संरचना में खाली स्थान होते हैं जो इसके आयतन को बढ़ाते हैं, जिसके कारण द्रव्यमान स्थिर रहते हुए घनत्व कम हो जाता है।
32. निम्नलिखित समीकरणों को पूरा करें
(i) $PbS(s)+H_{2} O_{2}(a q) \longrightarrow$
(ii) $ \mathrm{CO}(g)+2 \mathrm{H}_{2}(g) \xrightarrow[\text { catalyst }]{\text { Cobalt }}$
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
(i) जब $ \mathrm{PbS}$ हाइड्रोजन पेरॉक्साइड के साथ अभिक्रिया करता है, तो $ \mathrm{PbSO}_{4}$ और पानी बनते हैं।
$ PbS(s)+4 H_{2} O_{2}(aq) \longrightarrow PbSO_{4}+4 H_{2} O $
(ii) जब कार्बन मोनोऑक्साइड को एक कोबाल्ट कैटलिस्ट की उपस्थिति में हाइड्रोजन के साथ अभिक्रिया करता है, तो मेथेनॉल बनता है।
$ CO(g)+2 H_{2}(g) \xrightarrow[\text { catalyst }]{\text { Cobalt }} CH_{3} OH(l) $
33. कारण बताएं
(i) झील ऊपर से नीचे की ओर बर्फ बनती है।
(ii) बर्फ पानी पर तैरती है।
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
(i) बर्फ का घनत्व तरल जल के घनत्व से कम होता है। गंभीर शीतलता के दौरान, झील के पानी का तापमान लगातार घटता रहता है। चूंकि ठंडा पानी भारी होता है, इसलिए यह झील के नीचे तक बहता रहता है और नीचे से गर्म पानी सतह की ओर बहता रहता है। यह प्रक्रिया लगातार चलती रहती है। पानी का घनत्व $277 \mathrm{~K}$ पर अधिकतम होता है।
इसलिए, सतह पर पानी के तापमान के आगे घटने पर घनत्व में कमी होती जाती है। सतह पर पानी का तापमान लगातार घटता रहता है और अंततः यह बर्फ में बदल जाता है।
इसलिए, निम्न तापमान वाली बर्फ की परत नीचे के पानी पर तैरती है। इस कारण, पानी के बर्फ में बदलना ऊपर से नीचे की ओर लगातार होता रहता है।
(ii) बर्फ का घनत्व तरल पानी के घनत्व से कम होता है, इसलिए यह पानी पर तैरती है।
34. आपको ‘पानी के स्व-प्रोटोलिज़िस’ शब्द के अर्थ क्या समझ में आता है? इसका महत्व क्या है?
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
स्व-प्रोटोलिज़िस का अर्थ पानी के स्व-आयनीकरण होता है।
$ \underset{\text{अम्ल }1}{H _2O(l)} + \underset{क्षार 2}{H _2O(l)} \leftrightharpoons \underset{अम्ल2}{H_3O^+(aq)} + \underset{क्षार1}{OH^-(aq)} $
स्व-प्रोटोलिज़िस के कारण पानी की प्रकृति अम्ल-क्षार दोनों के लिए अम्लीय एवं क्षारीय होती है। यह अम्ल एवं क्षार दोनों के साथ अभिक्रिया करता है।
उदाहरण के लिए, $ \underset{अम्ल1}{H_2O(l)} + \underset{क्षार2}{NH_3(aq)} \longrightarrow \underset{अम्ल2}{NH_4^+(aq)} + \underset{क्षार1}{OH^-(aq)} $
$ \underset{क्षार1}{H_2O(l)} + \underset{अम्ल2}{H_2S(aq)} \longrightarrow \underset{अम्ल1}{H_3O^+(aq)} + \underset{क्षार2}{HS^-(aq)} $
35. आयन विनिमय रेजिन द्वारा पानी के अम्लीय तत्वों के अपसारण के बारे में बrief चर्चा करें।
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
सभी घुलनशील खनिज लवणों से मुक्त पानी को अम्लीय तत्वों के अपसारित पानी कहते हैं। अम्लीय तत्वों के अपसारित पानी को एक अम्लीय तत्वों के अपसारित पानी कहते हैं। अम्लीय तत्वों के अपसारित पानी को एक अम्लीय तत्वों के अपसारित पानी कहते हैं।
अम्लीय तत्वों के अपसारित पानी को एक अम्लीय तत्वों के अपसारित पानी कहते हैं। अम्लीय तत्वों के अपसारित पानी को एक अम्लीय तत्वों के अपसारित पानी कहते हैं।
अम्लीय तत्वों के अपसारित पानी को एक अम्लीय तत्वों के अपसारित पानी कहते हैं। अम्लीय तत्वों के अपसारित पानी को एक अम्लीय तत्वों के अपसारित पानी कहते हैं।
$ \underset{\text { (cation exchanger में छोड़ा गया) }}{\mathrm{H}^{+}} + \underset{\text { (anion exchanger में छोड़ा गया) }}{\mathrm{OH}^{-}} \longrightarrow \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} $
संश्लेषित आयन विनिमय रेजिन दो प्रकार के होते हैं।
अम्लीय तत्वों के अपसारित पानी को एक अम्लीय तत्वों के अपसारित पानी कहते हैं। अम्लीय तत्वों के अपसारित पानी को एक अम्लीय तत्वों के अपसारित पानी कहते हैं। अम्लीय तत्वों के अपसारित पानी को एक अम्लीय तत्वों के अपसारित पानी कहते हैं।
$ 2 \mathrm{RNa}(\mathrm{s})+\mathrm{M}^{2+}(\mathrm{aq}) \longrightarrow \mathrm{R}_{2} \mathrm{M}(\mathrm{s})+2 \mathrm{Na}^{+}(\mathrm{aq}) \quad\left(M=\mathrm{Ca}^{2+} \text { or } \mathrm{Mg}^{2+}\right) $
$
रेजिन को $ \mathrm{NaCl}$ (जलीय विलयन) ले कर पुनः उत्पादित किया जा सकता है।
शुद्ध अपसालिन (देयनिसेक्ट) पानी को एक धनायन आदान-प्रदान और ऋणायन आदान-प्रदान रेजिन के माध्यम से क्रमागत रूप से पानी के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। धनायन आदान-प्रदान प्रक्रिया में,
$ 2 R \mathrm{H}(\mathrm{s})+\mathrm{M}^{2+}(\mathrm{aq}) \rightleftharpoons \underset{ \text { (धनायन आदान-प्रदान } \\ \text { रेजिन } \mathrm{H}^{+} \text { रूप में) } }{M R_{2}(\mathrm{aq})+2 \mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq})} $
$ \mathrm{H}^{+}$ जल में उपस्थित $ \mathrm{Ca}^{2+}, \mathrm{Mg}^{2+}$ और अन्य धनायनों के लिए बदल देता है।
इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप प्रोटॉन के उत्सर्जन होता है और इस प्रकार पानी अम्लीय बन जाता है। ऋणायन आदान-प्रदान प्रक्रिया में
$ R NH_{2}(s)+H_{2} O(l) \rightleftharpoons R \stackrel{+}{N} H_{3} \cdot OH^{-}(s) $
$R \stackrel{+}{N} H_{3} \cdot OH^{-}$ ऋणायन आदान-प्रदान अमोनियम हाइड्रॉक्साइड है।
$ R \stackrel{+}{N} H_{3} \cdot OH^{-}(s)+X^{-}(aq) \rightleftharpoons R \stackrel{+}{N} H_{3} \cdot X^{-}(s)+OH^{-}(aq) $
36. अणुक अम्लीय यौगिकों को इलेक्ट्रॉन अपर्याप्त, इलेक्ट्रॉन सटीक और इलेक्ट्रॉन अधिक यौगिक के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। प्रत्येक प्रकार के दो उदाहरणों के साथ समझाइए।
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
अणुक हाइड्राइड को लेविस संरचना में इलेक्ट्रॉन और बंधन की संख्या के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है।
(i) इलेक्ट्रॉन अपर्याप्त हाइड्राइड: इस प्रकार के हाइड्राइड में केंद्रीय परमाणु के अष्टक पूर्ण नहीं होते हैं। ये 13 समूह के तत्वों द्वारा बनाए जाते हैं, जैसे $BH_{3}$, $AlH_{3}$ आदि। अपने अष्टक को पूरा करने के लिए वे आमतौर पर बहुलक रूप में उपस्थित होते हैं, जैसे $B_{2} H_{6}, ~B_{4} H_{10},\left(AlH_{3}\right)_{n}$ आदि। ये हाइड्राइड लेविस अम्ल के रूप में कार्य करते हैं।
(ii) इलेक्ट्रॉन सटीक हाइड्राइड: इस प्रकार के हाइड्राइड में आम बहुलक बंधन के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉन की सटीक संख्या होती है। ये 14 समूह के तत्वों द्वारा बनाए जाते हैं, जैसे $CH_{4}, SiH_{4}$ आदि। ये चतुष्फलकीय आकृति में होते हैं।
(iii) इलेक्ट्रॉन अधिक हाइड्राइड: इस प्रकार के हाइड्राइड में केंद्रीय परमाणु में अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो आयन युग्म के रूप में उपस्थित होते हैं।
ये 15, 16 और 17 समूह के तत्वों से बने होते हैं, जैसे कि $NH_{3}, H_{2} O, HF$ आदि। ये हाइड्राइड लीविस बेस के रूप में कार्य करते हैं।
37. भारी पानी कैसे बनाया जाता है? इसके भौतिक गुणों को सामान्य पानी के भौतिक गुणों के साथ तुलना करें।
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
भारी पानी को पानी के विद्युत अपघटन के लंबे समय तक अपघटन द्वारा बनाया जाता है। भारी पानी और सामान्य पानी के भौतिक गुणों की तुलना निम्नलिखित है
| गुण | $\mathbf{H}_{\mathbf{2}} \mathbf{0}$ | $\mathbf{D}_{\mathbf{2}} \mathbf{0}$ |
|---|---|---|
| अणुभार $\left(\mathrm{g} \mathrm{mol}^{-1}\right)$ | 18.0151 | 20.0276 |
| गलनांक $(\mathrm{K})$ | 273.0 | 276.8 |
| क्वथनांक $(\mathrm{K})$ | 373.0 | 374.4 |
| उत्पादन एन्थैल्पी $\left(\mathrm{kJ} \mathrm{mol}^{-1}\right)$ | -285.9 | -294.6 |
| वाष्पीकरण एन्थैल्पी $-373 \mathrm{~K}\left(\mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}\right)$ | 40.66 | 41.61 |
| विषम एन्थैल्पी $\left(\mathrm{kJ} \mathrm{mol}^{-1}\right)$ | 6.01 | - |
| अधिकतम घनत्व तापमान $(\mathrm{K})$ | 276.98 | 284.2 |
| 298 $ \mathrm{K}\left(\mathrm{g} \mathrm{cm}{ }^{-3}\right)$ पर घनत्व | 1.0000 | 1.1059 |
| श्यानता $($ सेंटीपोइज़ $)$ | 0.8903 | 1.107 |
| विद्युतशीलता नियतांक $\left(\mathrm{C}^{2} / \mathrm{Nm}^{2}\right)$ | 78.39 | 78.06 |
| 298 तापमान पर विद्युत चालकता $\left(\mathrm{ohm}^{-1} \mathrm{~cm}^{-1}\right)$ | $5.7 \times 10^{-8}$ | - |
38. $D_{2} O_{2}$ के निर्माण के लिए एक रासायनिक अभिक्रिया लिखें।
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
$D_{2} O_{2}$ के निर्माण के लिए एक रासायनिक अभिक्रिया को $BaO_{2}$ पर $D_{2} SO_{4}$ के घोल के क्रिया के द्वारा बनाया जाता है।
$ BaO_{2}+D_{2} SO_{4} \longrightarrow BaSO_{4}+D_{2} O_{2} $
39. 5 आयतन $H_{2} O_{2}$ विलयन की शक्ति की गणना करें।
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
संरचना के अनुसार, 5 आयतन $H_{2} O_{2}$ विलयन का अर्थ है कि इस $H_{2} O_{2}$ विलयन के 1 लीटर के अपघटन से STP पर $5 ~L$ ऑक्सीजन उत्पन्न होता है।
$ 2 H_{2} O_{2} \longrightarrow 2 H_{2} O+O_{2} $
$ 2 \times 34 g \longrightarrow 22.7L \quad at \quad STP $
यदि $22.7 LO_{2}$ at STP $H_{2} O_{2}$ से प्राप्त होता है = 68 ~g
$\therefore 5 ~L$ of $O_{2}$ at ST, STP $H_{2} O_{2}$ से प्राप्त होता है = $\frac{68 \times 5}{22.7} ~g=14.98=15 ~g$
$\therefore$ $H_{2} O_{2}$ की शक्ति 5 आयतन $H_{2} O_{2}$ विलयन में $=15 ~g ~L^{-1}$.
$\Rightarrow \quad$ $H_{2} O_{2}$ विलयन की प्रतिशत शक्ति $=\frac{15}{1000} \times 100=1.5 $%
इसलिए, 5 आयतन $H_{2} O_{2}$ विलयन में $H_{2} O_{2}$ की शक्ति $=15 ~g / L=1.5 $% $H_{2} O_{2}$ विलयन।
40. (i) $H_{2} O_{2}$ के गैस अवस्था और ठोस अवस्था की संरचना बनाइए।
(ii) $H_{2} O_{2}$, पानी की तुलना में एक बेहतर ऑक्सीकारक है। समझाइए।
उत्तर दिखाएं
Answer:
(i)
$H_{2} O_{2}$ की गैस अवस्था और ठोस अवस्था में अणुक आयाम नीचे दिए गए हैं
(a) गैस अवस्था
(b) ठोस अवस्था
(a) गैस अवस्था में $H_{2} O_{2}$ संरचना, द्विचर खंड कोण $111.5^{\circ}$ है।
(b) ठोस अवस्था में $H_{2} O_{2}$ संरचना $110 ~k$ पर, द्विचर खंड कोण $90.2^{\circ}$ है।
(ii)
$H_{2} O_{2}$, पानी की तुलना में एक बेहतर ऑक्सीकारक है जैसा कि नीचे चर्चा किया गया है
(a) $H_{2} O_{2}$, अम्लीय $KI$ विलयन को $I_{2}$ में ऑक्सीकृत करता है जो स्टार्च विलयन के साथ नीला रंग देता है लेकिन $H_{2} O$ नहीं।
$2 KI +H_{2} SO_{4}+H_{2} O_{2} $
$ K_{2} SO_{4}+2 H_{2} O+I_{2} $
(b) $H_{2} O_{2}$, काला PbS को सफेद $PbSO_{4}$ में बदल देता है लेकिन $H_{2} O$ नहीं।
$ PdS+4 H_{2} O_{2} \rightarrow PbSO_{4}+4 H_{2} O `
$
41. $H_{2} O$ और $D_{2} O$ के गलनांक, वाष्पीकरण एन्थैल्पी और श्यानता के डेटा नीचे दिया गया है
| $\mathbf{H}_{\mathbf{2}} \mathbf{0}$ | $\mathbf{D}_{\mathbf{2}} \mathbf{0}$ | |
|---|---|---|
| गलनांक/केल्विन | 373.0 | 374.4 |
| वाष्पीकरण एन्थैल्पी $(373 \mathrm{~K}) / \mathrm{kJ} \mathrm{mol}^{-1}$ | 40.66 | 41.61 |
| श्यानता/सेंटीपॉइज़ | 0.8903 | 1.107 |
इस डेटा के आधार पर बताइए कि इन द्रवों में किसमें अंतरमोलेकुलर बल अधिक शक्तिशाली हैं?
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
दिया गया है,
| $\mathbf{H}_{\mathbf{2}} \mathbf{0}$ | $\mathbf{D}_{\mathbf{2}} \mathbf{0}$ | |
|---|---|---|
| गलनांक/केल्विन | 373.0 | 374.4 |
| वाष्पीकरण एन्थैल्पी $(373 \mathrm{~K}) / \mathrm{kJ} \mathrm{mol}^{-1}$ | 40.66 | 41.61 |
| श्यानता/सेंटीपॉइज़ | 0.8903 | 1.107 |
इस डेटा से निष्कर्ष लिया जा सकता है कि गलनांक, वाष्पीकरण एन्थैल्पी और श्यानता के मान अंतरमोलेकुलर आकर्षण बल पर निर्भर करते हैं।
क्योंकि, $D_{2} O$ के मान $H_{2} O$ के मान से अधिक हैं, इसलिए $D_{2} O$ में अंतरमोलेकुलर आकर्षण बल $H_{2} O$ की तुलना में अधिक शक्तिशाली हैं।
42. डाइहाइड्रोजन, डाइऑक्सीजन $\left(\mathrm{O}_{2}\right)$ के साथ अभिक्रिया करके पानी बनाता है। जब उस ऐसोटोप के साथ ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया होती है जिसके नाभिक में एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन होते हैं, तो उत्पाद का नाम और सूत्र लिखिए। दोनों ऐसोटोप की ऑक्सीजन के प्रति अभिक्रियाशीलता समान होगी या नहीं? अपने उत्तर की व्याख्या कीजिए।
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
उस ऐसोटोप के नाभिक में एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन होते हैं जो ड्यूटेरियम (D) होता है। इसलिए, जब डाइडीटेरियम डाइऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया करता है, तो भारी पानी $\left(\mathrm{D}_{2} \mathrm{O}\right)$ बनता है।
$ \underset{\text { डाइडीटेरियम }}{2 D_{2}(g)}+\underset{\text { डाइऑक्सीजन }}{O_{2}(g)} \xrightarrow{\text { गर्मी }} \underset{\begin{array}{c} \text { डीटेरियम ऑक्साइड } \\ \text { (भारी पानी) } \end{array}}{2 D_{2} O} $
$H_{2}$ और $D_{2}$ के ऑक्सीजन के प्रति अभिक्रियाशीलता अलग-अलग होगी। क्योंकि, $D-D$ बंध $H-H$ बंध की तुलना में अधिक शक्तिशाली होती है, इसलिए $H_{2}$ $D_{2}$ की तुलना में अधिक अभिक्रियाशील होता है।
43. क्यों $ \mathrm{HCl}$ एक गैस है और $ \mathrm{HF}$ एक तरल है?
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
$F$ $Cl$ की तुलना में छोटा और अधिक विद्युत ऋणात्मक होता है, इसलिए यह $Cl$ की तुलना में अधिक मजबूत $H$-बंध बनाता है। इसके परिणामस्वरूप, $HF$ में $H$-बंध तोड़ने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है जबकि $HCl$ में नहीं, इसलिए $HF$ का क्वथनांक $HCl$ के क्वथनांक से अधिक होता है।
इसलिए $ \mathrm{HF}$ तरल होता है और $ \mathrm{HCl}$ एक गैस होता है।
44. आवर्त सारणी के पहले तत्व को डाइऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया कराने पर एक यौगिक बनता है जो ठोस अवस्था में अपने द्रव अवस्था पर तैरता है। इस यौगिक के अम्ल एवं क्षार के रूप में अभिक्रिया करने की क्षमता होती है। जब इस यौगिक के स्वतः अपघटन होता है तो कौन से उत्पाद बनेंगे?
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
आवर्त सारणी के पहले तत्व हाइड्रोजन होता है और इसकी अणुरूप डाइहाइड्रोजन $\left(H_{2}\right)$ होती है। जब $H_{2}$, $O_{2}$ के साथ अभिक्रिया करता है, तो पानी बनता है। पानी कमरे के तापमान पर तरल होता है। जब तरल पानी ठंढा होता है, तो यह फैलकर बर्फ बनता है।
बर्फ का घनत्व तरल पानी के घनत्व से कम होता है और इसलिए बर्फ पानी पर तैरता है। पानी प्रकृति में अम्लीय और क्षारीय दोनों के रूप में व्यवहार करता है। जब शक्तिशाली अम्ल की उपस्थिति में होता है तो यह क्षार के रूप में व्यवहार करता है और जब शक्तिशाली क्षार की उपस्थिति में होता है तो यह अम्ल के रूप में व्यवहार करता है।
$ \underset{Base_1}{H_2O(l)} + \underset{Acid_2}{H_2S(aq)} \longrightarrow \underset{Acid_1}{H_3O^+(aq)} + \underset{Base_2}{HS^-(aq)} $
$ \underset{Acid_1}{H_2O(l)} + \underset{Base_2}{NH_3(aq)} \longrightarrow \underset{Acid_2}{NH_4^+(aq)} + \underset{Base_1}{OH^-(aq)} $
अम्ल-क्षार गुण के कारण पानी स्वतः आयनिक अपघटन करता है जैसा कि नीचे दिखाया गया है
$ \underset{\text{Acid }_1}{H _2O(l)} + \underset{Base _2}{H _2O(l)} \leftrightharpoons \underset{\substack{Acids_2 \\ \text{(Conjugate} \\ \text{acid)}}}{H_3O^+(aq)} + \underset{\substack{Base_1 \\ \text{(Conjugate} \\ \text{base)}}}{OH^-(aq)}$
इस स्वतः आयनिक अपघटन को आत्म-प्रोटोलिज़ या आत्म-आयनिक अपघटन कहते हैं।
45. रोहन को बताया गया कि प्रयोगशाला कर्मचारी को एक विशेष रासायनिक यौगिक को अंधकार में रखने के निर्देश दिए गए हैं, इसमें कुछ यूरिया मिलाने के निर्देश दिए गए हैं और धूल से दूर रखने के निर्देश दिए गए हैं। यह रासायनिक यौगिक अम्लीय और क्षारीय माध्यम दोनों में ऑक्सीकारक एवं अपचायक दोनों के रूप में कार्य करता है। यह रासायनिक यौगिक घरेलू और औद्योगिक अपशिष्ट जल के प्रदूषण नियंत्रण के लिए उपयोग के लिए महत्वपूर्ण है।
(i) इस यौगिक का नाम लिखिए।
(ii) ऐसे सावधानियों के लिए इस रासायनिक पदार्थ के संग्रहण के लिए क्यों उपयोग किया जाता है?
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
(i) यौगिक का नाम पानी का परॉक्साइड, $H_{2} O_{2}$ है। यह अम्लीय और क्षारीय माध्यम दोनों में ऑक्सीकारक और अपचायक दोनों के रूप में कार्य करता है।
(ii) $H_{2} O_{2}$ प्रकाश और धूल के कणों के विकिरण पर धीरे-धीरे अपघटित होता है। कांच के बरतन में धातु सतह या उपस्थित तत्व के अंश के उपस्थिति में $H_{2} O_{2}$ के अपघटन को उत्प्रेरित किया जाता है।
इसलिए, इसे काले रंग के वेख लाइन कांच या प्लास्टिक के बरतन में संग्रहित किया जाता है। यूरिया के रूप में एक नकारात्मक उत्प्रेरक या स्थायित्वक जोड़ा जाता है ताकि इसका अपघटन रोका जा सके।
$ 2 H_{2} O_{2}(l) \stackrel{h v}{\longrightarrow} 2 H_{2} O(l)+O_{2}(g) $
46. हाइड्रोजन अल्कली धातुओं के समान क्यों है?
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
हाइड्रोजन अल्कली धातुओं, अर्थात् $ \mathrm{Li}, \mathrm{Na}, \mathrm{K}, \mathrm{Rb}, \mathrm{Cs}$ और $ \mathrm{Fr}$ के समान है, जो आवर्त सारणी के समूह I में होते हैं, निम्नलिखित तरीकों से:
(i) अल्कली धातुओं के समान, हाइड्रोजन के बाहरी (मूलक) शेल में एक इलेक्ट्रॉन होता है और इसका +1 ऑक्सीकरण अवस्था होती है।
(ii) अल्कली धातुओं के समान, हाइड्रोजन अपना एकमात्र इलेक्ट्रॉन खो देता है ताकि हाइड्रोजन आयन, अर्थात् $ \mathrm{H}^{+}$ (प्रोटॉन) बने।
(iii) अल्कली धातुओं के समान, हाइड्रोजन विद्युत ऋणात्मक तत्वों (अधातुओं) जैसे ऑक्सीजन, हैलोजन और सल्फर के साथ संयोजित होता है जो उनके ऑक्साइड, हैलाइड और सल्फाइड के रूप में बनते हैं।
(iv) अल्कली धातुओं के समान, हाइड्रोजन एक मजबूत अपचायक भी कार्य करता है।
47. हाइड्रोजन आमतौर पर सहसंयोजक यौगिक बनाता है। कारण बताइए।
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
हाइड्रोजन के एक इलेक्ट्रॉन होता है जिसे वह खो दे सकता है या ग्रहण कर सकता है या साझा कर सकता है ताकि उसका नोबल गैस, अर्थात् हीलियम गैस की विन्यास प्राप्त करे।
इसलिए, सिद्धांत रूप में, यह आयनिक या सहसंयोजक बंधन बना सकता है। लेकिन हाइड्रोजन के आयनीकरण एंथैल्पी बहुत उच्च होती है ( $\left.1312 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}\right)$ और इसकी इलेक्ट्रॉन ग्रहण एंथैल्पी केवल थोड़ा नकारात्मक होती है $\left(-73 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}\right)$।
इस परिणाम से, यह आयनिक बंधन बनाने के लिए उच्च प्रवृत्ति नहीं रखता लेकिन बल्कि केवल सहसंयोजक बंधन बनाना पसंद करता है।
48. हाइड्रोजन के आयनीकरण एंथैल्पी क्यों नैत्रियम के आयनीकरण एंथैल्पी से अधिक होती है?
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
हाइड्रोजन के आयनीकरण एंथैल्पी नैत्रियम के आयनीकरण एंथैल्पी से अधिक होती है। हाइड्रोजन और नैत्रियम दोनों में मूलक बाह्य बर्तन में एक इलेक्ट्रॉन होता है। लेकिन हाइड्रोजन का आकार नैत्रियम के आकार से काफी छोटा होता है और इसलिए हाइड्रोजन के आयनीकरण एंथैल्पी काफी अधिक $\left(1312 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}\right)$ होती है जबकि नैत्रियम के आयनीकरण एं थैल्पी $\left(496 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}\right)$ होती है।
49. हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था के मूल सिद्धांत के रूप में ऊर्जा के रूप में तरल या गैसीय हाइड्रोजन के परिवहन और संग्रहण के बारे में है। इस उद्देश्य के लिए हाइड्रोजन के कौन सी गुण उपयोगी हो सकती है? आवश्यकता पड़ने पर रासायनिक समीकरण के साथ अपना उत्तर समर्थन करें।
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था के मूल सिद्धांत के रूप में ऊर्जा के रूप में तरल या गैसीय हाइड्रोजन के परिवहन और संग्रहण के बारे में है। हाइड्रोजन कमरे के तापमान पर एक गैस होता है।
हालांकि, ठंडा करके और उच्च दबाव लगाकर गैसीय $H_{2}$ को तरल $H_{2}$ में परिवर्तित किया जा सकता है जो काफी छोटे आकार का होता है और इसलिए आसानी से परिवहन किया जा सकता है। इसलिए, हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था के लिए उपयोगी गुण हाइड्रोजन के हैं जो उच्च दबाव के तहत ठंडा करके तरल में परिवर्तित किया जा सकता है।
50. भारी जल के महत्व क्या है?
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
भारी जल के महत्व निम्नलिखित हैं
(i) यह परमाणु रिएक्टर में एक मॉडरेटर के रूप में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
(ii) यह अभिक्रिया योजना के अध्ययन में एक ट्रेसर यौगिक के रूप में उपयोग किया जाता है।
(iii) यह अन्य डीटेरियम यौगिकों के तैयार करने के लिए उपयोग किया जाता है जैसे $CD_{4}, D_{2} SO_{4}$, आदि।
51. हाइड्रोजन पेरॉक्साइड की लेविस संरचना लिखिए।
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
हाइड्रोजन पेरॉक्साइड की लेविस संरचना इस प्रकार है
H-O-O-H
52. हाइड्रोजन पेरॉक्साइड के अम्लीय घोल ऑक्सीकारक तथा अपचायक दोनों के रूप में व्यवहार करते हैं। इसका उदाहरण रासायनिक समीकरण के माध्यम से समझाइए।
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
निम्नलिखित रासायनिक समीकरण $H_{2} O_{2}$ के व्यवहार को दर्शाते हैं जिसमें यह ऑक्सीकारक तथा अपचायक दोनों के रूप में व्यवहार करता है
(i) $H_{2} O_{2}$ अम्लीय $KI$ को आयोडीन में ऑक्सीकृत करता है।
$ 2 KI+H_{2} O_{2}+H_{3} PO_{4} \longrightarrow I_{2}+K_{2} SO_{4}+2 H_{2} O $
(ii) $H_{2} O_{2}$ क्षारीय माध्यम में $KMnO_{4}$ को $MnO_{2}$ में अपचायक करता है।
$ 2 KMnO_{4}+3 H_{2} O_{2} \longrightarrow 2 MnO_{2}+2 KOH+3 O_{2}+2 H_{2} O $
53. उपयुक्त उदाहरण के माध्यम से $H_{2} O_{2}$ के ब्लीचिंग क्रिया के गुण को समझाइए?
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
हाइड्रोजन पेरॉक्साइड के ब्लीचिंग क्रिया के कारण इसके विघटन से मुक्त होने वाला नास्ट ऑक्सीजन है।
$ H_{2} O_{2} \longrightarrow H_{2} O+[O] $
नास्ट ऑक्सीजन रंगीन पदार्थ के साथ संयोजित होता है, जो इसके ऑक्सीकरण के कारण रंगहीन हो जाता है। इस प्रकार, $H_{2} O_{2}$ के ब्लीचिंग क्रिया के कारण रंगीन पदार्थ के ऑक्सीकरण है। यह आइवरी, पंख, रेशम, ऊन आदि जैसे अस्थायी पदार्थों के ब्लीचिंग के लिए प्रयोग किया जाता है।
रंगीन पदार्थ $+[\mathrm{O}] \longrightarrow$ रंगहीन पदार्थ
54. जल अणु क्यों ध्रुवीय होता है?
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
ऑक्सीजन हाइड्रोजन की तुलना में अधिक विद्युत ऋणात्मक होती है $(\mathrm{EN}=3.5)$ इसलिए, $ \mathrm{O}-\mathrm{H}$ बंध ध्रुवीय होती है। जल अणु में दो ध्रुवीय $ \mathrm{O}-\mathrm{H}$ बंध होते हैं जो $104.5^{\circ}$ के कोण पर एक दूसरे से बंधे होते हैं। इन दो ध्रुवों के परिणामस्वरूप जल अणु ध्रुवीय होता है और इसका द्विध्रुव आघूर्ण 1.84 डेबी होता है।
55. क्यों जल का क्वथनांक हाइड्रोजन सल्फाइड के क्वथनांक की तुलना में उच्च होता है? अपने उत्तर के लिए कारण बताइए।
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
जल का क्वथनांक हाइड्रोजन सल्फाइड के क्वथनांक की तुलना में उच्च होता है क्योंकि ऑक्सीजन की विद्युत ऋणात्मकता उच्च होती है ( $ \mathrm{EN}=3.5$ )। जल में विस्तारित $ \mathrm{H}$ - बंधन होता है, जिस कारण जल संगठित अणु के रूप में मौजूद रहता है।
इन हाइड्रोजन बंधों को तोड़ने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है और इसलिए $ \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}$ का क्वथनांक उच्च होता है।
दूसरे शब्दों में, $S$ की कम विद्युत ऋणात्मकता के कारण ($EN=2.5$), हाइड्रोजन सल्फाइड में $H$-बंधन नहीं होता। इसलिए, $H_{2} ~S$ अलग-अलग अणु के रूप में मौजूद रहता है और इसलिए इसका क्वथनांक $H_{2} O$ के क्वथनांक की तुलना में काफी कम होता है। इस कारण $H_{2} ~S$ कम तापमान पर गैस के रूप में पाया जाता है।
56. क्यों हाइड्रोजन पेरॉक्साइड के तनु घोल गरम करके सांद्रित नहीं किए जा सकते? हाइड्रोजन पेरॉक्साइड के सांद्र घोल कैसे प्राप्त किए जा सकते हैं?
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
$H_{2} O_{2}$ के तनु घोल गरम करके सांद्रित नहीं किए जा सकते क्योंकि यह अपने क्वथनांक से कहीं नीचे भी अपघटित हो जाता है।
$ 2 H_{2} O_{2} \longrightarrow 2 H_{2} O+O_{2} $
1 % $H_{2} O_{2}$ को पानी के साथ एकत्रित करके आंतरिक दबाव कम करके 30% (द्रव्यमान के आधार पर) तक सांद्रित किया जाता है। इसे ध्यानपूर्वक निम्न दबाव पर उबालकर लगभग 85% तक और सांद्रित किया जा सकता है। शेष पानी को ताप लगाकर बर्फ के रूप में बाहर निकाला जा सकता है ताकि शुद्ध $H_{2} O_{2}$ प्राप्त किया जा सके।
57. क्यों हाइड्रोजन पेरॉक्साइड को वेख लाइन बोतलों में संग्रहित किया जाता है?
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
हाइड्रोजन पेरॉक्साइड को शीघ्र ताप विद्युत ऋणात्मक तत्वों, इसमें उपस्थित क्षारकीय ऑक्साइड और प्रकाश द्वारा अपघटित कर दिया जाता है जिसके परिणामस्वरूप $H_{2} O$ और $O_{2}$ बनते हैं।
$ 2 H_{2} O_{2} \longrightarrow 2 H_{2} O+O_{2}
$
पानी के इस विघटन को रोकने के लिए, पानी के ऑक्सीजन को वसाई वाले प्लास्टिक या टेफ़लॉन के बरतन में संग्रहित किया जाता है।
58. कठोर पानी क्षारक के साथ बुलबुला नहीं बनाता, क्यों?
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
कठोर पानी में कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों के लवण होते हैं। कठोर पानी क्षारक के साथ बुलबुला नहीं बनाता और क्षारक के साथ स्कम/अवक्षेप बनाता है। क्षारक में सोडियम स्टीयरेट ( $\left(C_{17} H_{35} COONa\right)$ ) वाला क्षारक कठोर पानी के साथ अभिक्रिया करता है और $Ca / Mg$ स्टीयरेट के रूप में अवक्षेपित हो जाता है।
$ 2 C_{17} H_{35} COONa(aq)+M^{2+}(aq) \longrightarrow\left(C_{17} H_{35} COO\right)_{2} M \downarrow+2 Na^{+}(aq) $
(जहाँ, $M$ $Ca / Mg$ है)
इसलिए, इसका उपयोग धुलाई के लिए अनुपयुक्त है।
59. पानी के ऑक्सीजन के निर्माण के लिए परॉक्साइड से फॉस्फोरिक अम्ल के उपयोग को सल्फ्यूरिक अम्ल के बजाय प्राथमिकता दी जाती है, क्यों?
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
$H_{2} SO_{4}$ $H_{2} O_{2}$ के विघटन के लिए एक कैटलिस्ट के रूप में कार्य करता है। इसलिए, कुछ कमजोर अम्ल जैसे $H_{3} PO_{4}, H_{2} CO_{3}$ को $H_{2} SO_{4}$ के बजाय $H_{2} O_{2}$ के निर्माण के लिए प्राथमिकता दी जाती है।
$3 \mathrm{BaO}_2+2 \mathrm{H}_3 \mathrm{PO}_4 \longrightarrow \underset{\substack{\text { (अविलेप्य) }}}{\mathrm{Ba}_3\left(\mathrm{PO}_4\right)_2}+3 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2$
60. आप कैसे बताएंगे कि पानी में $104.5^{\circ}$ के बंधन कोण के कारण क्या है?
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
पानी में, ऑक्सीजन के $s p^{3}$-हाइब्रिडाइजेशन होता है और $ \mathrm{HOH}$ के बंधन कोण $109^{\circ} 28^{\prime}$ होना चाहिए था। $ \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}$ में, ऑक्सीजन परमाणु दो साझा युग्म और दो अकेले इलेक्ट्रॉन युग्मों के चारों ओर घिरा होता है। VSEPR सिद्धांत के अनुसार, अकेले युग्म - अकेले युग्म प्रतिकर्षण बंधन युग्म-बंधन प्रतिकर्षण से अधिक मजबूत होता है।
अत: पानी में $ \mathrm{HOH}$ के बंधन कोण नियमित टेट्राहेड्रल कोण $109^{\circ} .28^{\prime}$ से थोड़ा कम हो जाता है और $104.5^{\circ}$ हो जाता है।
61. फ्लूओरीन और पानी के बीच रेडॉक्स अभिक्रिया लिखें।
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
फ्लूओरीन एक मजबूत ऑक्सीकारक होता है, जो $H_{2} O$ को $O_{2}$ या $O_{3}$ में ऑक्सीकृत करता है। अभिक्रियाएं निम्नलिखित हैं
$ 2 ~F_{2}(g)+2 H_{2} O(l) \longrightarrow O_{2}(g)+4 H^{+}(aq)+4 ~F^{-}(aq) $
$ 3 ~F_{2}(g)+3 H_{2} O(l) \longrightarrow O_{3}(g)+6 H^{+}(aq)+6 ~F^{-}(aq) $
62. पानी के अम्लीय और क्षारीय गुण को समझाने के लिए दो अभिक्रियाएं लिखें।
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
पानी एक अम्ल और एक क्षार के रूप में कार्य करने की क्षमता रखता है, अर्थात यह एक अम्ल-क्षार विपरीत पदार्थ के रूप में व्यवहार करता है। ब्रॉन्स्टेड-लॉरी सिद्धांत के अनुसार, यह $NH_{3}$ के साथ एक अम्ल और $H_{2} ~S$ के साथ एक क्षार के रूप में कार्य करता है।
$ H_{2} O(l)+NH_{3}(aq) \longrightarrow OH^{-}(aq)+NH_{4}^{+}(aq) $
$ H_{2} O(l)+H_{2} ~S(aq) \longrightarrow H_{3} O^{+}(aq)+HS^{-}(aq) $
पानी के स्व-प्रोटोलिज़ या स्व-आयनीकरण (स्व-अपघटन) होता है। अभिक्रियाएं निम्नलिखित हैं
$ \underset{अम्ल}{H_2O(l)}+ \underset{क्षार}{H_2O(l)} \longrightarrow \underset{\text{संयुग्म अम्ल}}{H_3O^+}(aq) + \underset{\text{संयुग्म क्षार}}{OH^-(aq)}$
स्तम्भों का मिलान
63. स्तम्भ I में सूचित वस्तुओं को स्तम्भ II में सूचित वस्तुओं के साथ संबंध जोड़ें। आप जितने भी संबंध खोज सकते हैं, उन्हें ज्ञात करें।
| स्तम्भ I | स्तम्भ II | ||
|---|---|---|---|
| A. | संश्लेषण गैस | 1. | $Na_{2}\left[Na_{4}\left(PO_{3}\right)_{6}\right]$ |
| B. | डाइहाइड्रोजन | 2. | ऑक्सीकारक |
| C. | भारी पानी | 3. | पानी के कठोरता के निवारण |
| D. | कैल्गोन | 4. | अपचायक |
| E. | हाइड्रोजन पेरॉक्साइड | 5. | s-ब्लॉक तत्वों के स्टोइकियोमेट्रिक यौगिक |
| F. | नमक जैसे हाइड्राइड | 6. | पानी के लंबे समय तक विद्युत अपघटन |
| 7. | $ \mathrm{Zn}+\mathrm{NaOH}$ | ||
| 8. | Zn + तनु $H_{2} SO_{4}$ | ||
| 9. | मेथनॉल के संश्लेषण | ||
| 10. | $ \mathrm{CO}$ और $ \mathrm{H}_{2}$ के मिश्रण |
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
A. $\rightarrow(9,10)$
B. $\rightarrow(4,5,7,8,9)$
C. $\rightarrow(6)$
डी। $\rightarrow(1,3)$
ई। $\rightarrow(2,4)$
F। $\rightarrow(5)$
A। संश्लेषण गैस - मेथनॉल के संश्लेषण
- $ \mathrm{Co}$ और $ \mathrm{H}_{2}$ के मिश्रण
B। डाइहाइड्रोजन - अपचायक एजेंट
-
s-ब्लॉक तत्वों के स्टोइकियोमेट्रिक यौगिक
-
Zn+NaOH
-
Zn+ dil. $H_{2} SO_{4}$
-
मेथनॉल के संश्लेषण
C। भारी जल - जल के लंबे समय तक विद्युत अपघटन
D। कैल्गॉन $-Na_{2}\left[Na_{4}\left(PO_{3}\right)_{6}\right]$
- जल के घुलनशील करना
E। हाइड्रोजन पेरॉक्साइड - ऑक्सीकारक एजेंट
- अपचायक एजेंट
F। लवण जैसे हाइड्राइड - s-ब्लॉक तत्वों के स्टोइकियोमेट्रिक यौगिक।
64। दिए गए गुणों/उपयोगों के लिए स्तंभ I को स्तंभ II से मिलाएं।
| स्तंभ I | स्तंभ II | ||
|---|---|---|---|
| A. | $ \mathrm{H}$ | 1. | परहाइड्रोल के नाम में उपयोग किया जाता है। |
| B. | $ \mathrm{H}_{2}$ | 2. | $ \mathrm{NaH}$ द्वारा डाइहाइड्रोजन में घटा जा सकता है। |
| C. | $ \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}$ | 3. | ओलीफिन के हाइड्रोफॉर्मिलेशन में उपयोग किया जा सकता है। |
| D. | $H_{2} O_{2}$ | 4. | काटने और जोड़ने में उपयोग किया जाता है। |
A. $\rightarrow(4)$
B. $\rightarrow(3)$
C. $\rightarrow (2) $
D. $\rightarrow(1)$
उत्तर दिखाएं
A. परमाणु हाइड्रोजन $(\mathrm{H})$ काटने और जोड़ने में उपयोग किया जा सकता है।
B. डाइहाइड्रोजन $\left(\mathrm{H}_{2}\right)$ ओलीफिन के हाइड्रोफॉर्मिलेशन में उपयोग किया जा सकता है।
C. जल $\left(\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}\right)$ $ \mathrm{NaH}$ द्वारा डाइहाइड्रोजन में घटा जा सकता है।
D. हाइड्रोजन पेरॉक्साइड $\left(H_{2} O_{2}\right)$ परहाइड्रोल के नाम में उपयोग किया जाता है।
65। स्तंभ I के शब्दों को स्तंभ II के संबंधित आइटम से मिलाएं।
| स्तंभ I | स्तंभ II | ||
|---|---|---|---|
| A. | जल के विद्युत अपघटन उत्पन्न करता है | 1. | परमाणु रिएक्टर |
| B. | लिथियम एल्यूमिनियम हाइड्राइड का उपयोग किया जाता है | 2. | ध्रुवीय अणु |
| C. | हाइड्रोजन क्लोराइड एक | 3. | धातु सतह पर पुनः संयोजित होकर उच्च तापमान उत्पन्न करता है |
| D. | भारी जल का उपयोग किया जाता है | 4. | अपचायक एजेंट |
| ई। | परमाणु हाइड्रोजन | 5। | हाइड्रोजन और ऑक्सीजन |
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
A. $\rightarrow(5)$
B. $\rightarrow(4)$
C. $\rightarrow (2) $
D. $\rightarrow(1)$
E. $\rightarrow (3) $
A. पानी के विघटन से हाइड्रोजन और ऑक्सीजन बनते हैं।
B. लिथियम एल्यूमिनियम हाइड्राइड एक अपचायक एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है।
C. हाइड्रोजन क्लोराइड एक ध्रुवीय अणु है।
D. भारी पानी परमाणु रिएक्टर में मॉडरेटर के रूप में उपयोग किया जाता है।
E. परमाणु हाइड्रोजन धातु सतह पर पुनर्योगज होता है जिससे उच्च तापमान उत्पन्न होता है।
66. स्तंभ I के आइटम को स्तंभ II के संबंधित आइटम से मिलाएं।
| स्तंभ I | स्तंभ II | ||
|---|---|---|---|
| A. | हाइड्रोजन पेरॉक्साइड का उपयोग एक | 1. | जेलेटिन |
| B. | कैल्गन विधि में उपयोग किया जाता है | 2. | परहाइड्रोल |
| C. | कठिन पानी की स्थायी कठोरता | 3. | सोडियम हेक्सामेटाफॉस्फेट पानी को दूर करने के लिए |
| 4. | प्रोपेल्लंट |
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
A. $\rightarrow(2,4)$
B. $\rightarrow (3) $
C. $\rightarrow(1,3)$
A. हाइड्रोजन पेरॉक्साइड का उपयोग एक परहाइड्रोल और प्रोपेल्लंट के रूप में किया जाता है।
B. सोडियम हेक्सामेटाफॉस्फेट कैल्गन विधि में उपयोग किया जाता है।
C. कठिन पानी की स्थायी कठोरता जेलेटिन और सोडियम हेक्सामेटाफॉस्फेट द्वारा दूर की जाती है।
अस्थिरता और कारण
निम्नलिखित प्रश्नों में अस्थिरता (A) के कथन के बाद कारण (R) के कथन दिया गया है। प्रत्येक प्रश्न में दिए गए विकल्पों में से सही विकल्प चुनें।
67 अस्थिरता (A) पानी की स्थायी कठोरता को वाशिंग सोडा के साथ उपचार द्वारा दूर किया जाता है।
कारण (R) वाशिंग सोडा समाधान में विलेय मैग्नीशियम और कैल्शियम सल्फेट के साथ अविलेय कार्बोनेट बनाता है।
(a) कथन $ \mathrm{A}$ और $ \mathrm{R}$ दोनों सही हैं और $ \mathrm{R}$, $ \mathrm{A}$ का सही स्पष्टीकरण है
(b) $ \mathrm{A}$ सही है लेकिन $ \mathrm{R}$ सही नहीं है
(c) $ \mathrm{A}$ और $ \mathrm{R}$ दोनों सही हैं लेकिन $ \mathrm{R}$, $ \mathrm{A}$ का सही स्पष्टीकरण नहीं है
(d) $A$ और $R$ दोनों गलत हैं
उत्तर दिखाएं
Answer: (a) दावा और कारण दोनों सही हैं और कारण दावे का सही स्पष्टीकरण है।
$ Na_2CO_3 + \underset{\substack{\text{या }\\ \text{ CaSO }_4 \\ \text{( कठिन } \\ \text{ पानी से )}}}{MgSO_4} \longrightarrow Na_2SO_4 +\underset{\substack{\text{या}\\ \text{CaCO}_3 \\ \text{अविलेप्य}}}{MgCO_3} $
68. Assertion (A) कुछ धातुएँ जैसे प्लैटिनम और पैलेडियम, हाइड्रोजन के भंडारण के लिए उपयोग की जा सकती हैं।
Reason (R) प्लैटिनम और पैलेडियम हाइड्रोजन के बड़े आयतन को अवशोषित कर सकते हैं।
(a) कथन $ \mathrm{A}$ और $ \mathrm{R}$ दोनों सही हैं और $ \mathrm{R}$ $ \mathrm{A}$ का सही स्पष्टीकरण है
(b) $ \mathrm{A}$ सही है लेकिन $ \mathrm{R}$ गलत है
(c) $ \mathrm{A}$ और $ \mathrm{R}$ दोनों सही हैं लेकिन $ \mathrm{R}$ $ \mathrm{A}$ का सही स्पष्टीकरण नहीं है
(d) $A$ और $R$ दोनों गलत हैं
उत्तर दिखाएं
Answer: (a) दावा और कारण दोनों सही हैं और कारण दावे का सही स्पष्टीकरण है।
क्योंकि, पीडी और पीटी जैसी धातुएँ हाइड्रोजन के बड़े आयतन को अवशोषित कर सकती हैं, इसलिए, इनका इसके भंडारण के लिए उपयोग किया जाता है।
लंबे उत्तर प्रकार प्रश्न
69. परमाणु हाइड्रोजन लगभग सभी तत्वों के साथ संयोजन करता है लेकिन अणुक हाइड्रोजन नहीं। समझाइए।
उत्तर दिखाएं
Answer:
परमाणु हाइड्रोजन बहुत अस्थायी होता है। क्योंकि परमाणु हाइड्रोजन की इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $1 s^{1}$ होती है, इसे अपनी विन्यास को पूरा करने और स्थायित्व प्राप्त करने के लिए एक और इलेक्ट्रॉन की आवश्यकता होती है। इसलिए, परमाणु हाइड्रोजन बहुत अभिक्रियाशील होता है और लगभग सभी तत्वों के साथ संयोजन करता है।
इसके विपरीत, यह तीन अलग-अलग तरीकों से अभिक्रिया करता है अर्थात,
(i) अपने एकल इलेक्ट्रॉन के नुकसान से $ \mathrm{H}^{+}$ बनाकर,
(ii) एक इलेक्ट्रॉन लेकर $ \mathrm{H}^{-}$ बनाकर और
(iii) अन्य परमाणुओं के साथ अपने इलेक्ट्रॉन को साझा करके एकल सहसंयोजी बंधन बनाकर। विपरीत, $ \mathrm{H}-\mathrm{H}$ बंध के वियोजन ऊर्जा बहुत उच्च होती है। इस कारण, अणुक हाइड्रोजन कमरे के तापमान पर लगभग अक्रिय होता है और इसलिए केवल कुछ तत्वों के साथ अभिक्रिया करता है।
70. $D_2O$ को पानी से कैसे तैयार किया जा सकता है? उन भौतिक गुणों का उल्लेख करें जिनमें $D_2O$, $H_2O$ से भिन्न होता है। $D_2O$ की कम से कम तीन अभिक्रियाएँ दें जो हाइड्रोजन के ड्यूटेरियम के साथ विनिमय को दर्शाती हैं।
उत्तर दिखाएँ
उत्तर:
भारी जल (Heavy water) को सामान्य जल से लंबे समय तक विद्युत अपघटन द्वारा प्राप्त किया जाता है। विद्युत अपघटन के परिणामस्वरूप, कैथोड पर $D_2$ की तुलना में $H_2$ का विसर्जन प्राथमिकता से होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि $H^+$ आयनों की स्थिरता $D^+$ आयनों की तुलना में अधिक होती है और वे $D^+$ आयनों की तुलना में प्राथमिकता से विसर्जित होते हैं। इसके अलावा, हाइड्रोजन परमाणु ड्यूटेरियम परमाणुओं की तुलना में अधिक तेजी से हाइड्रोजन के अणु बनाने के लिए संयोजित होते हैं ताकि $D_2$ के अणु बन सकें।
$\mathrm{H}^{+}+\mathrm{e}^{-} \longrightarrow \mathrm{H} ; \\ \mathrm{H}+\mathrm{H} \longrightarrow \mathrm{H}_2$
| गुणधर्म | $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}$ | $\mathrm{D}_2 \mathrm{O}$ |
|---|---|---|
| 1. आणविक द्रव्यमान | $18.62$ | $20.03$ |
| 2. गलनांक | $0^{\circ} \mathrm{C}$ | $3.79^{\circ} \mathrm{C}$ |
| 3. क्वथनांक | $100^{\circ} \mathrm{C}$ | $101.41^{\mathrm{\circ}}C$ |
| 4. पृष्ठ तनाव | $72.7 \mathrm{Nm}^{-1}$ | $67.8 m Nm^-1$ |
| 5. घनत्व | $8.97 \times 10^2 \mathrm{~kg} / \mathrm{m}^3$ | $11.08 \times 10^2 \mathrm{~kg} / \mathrm{m}^3$ |
हाइड्रोजन के ड्यूटेरियम के साथ विनिमय को दर्शाने वाली अभिक्रियाएँ:
(i) $\mathrm{NaOH}+\mathrm{D}_2 \mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{NaOD}+\mathrm{HDO}$
(ii) $\mathrm{HCl}+\mathrm{D}_2 \mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{DCl}+\mathrm{HDO}$
(iii) $\mathrm{NH}_4 \mathrm{Cl}+4 \mathrm{D}_2 \mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{ND}_4 \mathrm{Cl}+4 \mathrm{HDO}$
71. आप $H_2O_2$ को कैसे सांद्रित करेंगे? $H_2O_2$ और $H_2O$ की संरचनाओं के बीच अंतर को उनकी स्थानिक संरचनाएँ बनाकर दिखाएँ। साथ ही $H_2O_2$ के तीन महत्वपूर्ण उपयोगों का भी उल्लेख करें।
उत्तर दिखाएँ
उत्तर:
(i) औद्योगिक रूप से, $H_2O_2$ को 2-एल्किलएन्थ्राक्विनोल के स्वतः-ऑक्सीकरण द्वारा तैयार किया जाता है।
$ \text { 2-एथिलएन्थ्राक्विनोल } \underset{H_{2} / Pd}{\stackrel{O_{2} / \text { (वायु) }}{\rightleftarrows}} H_{2} O_{2}+\text { ऑक्सीकृत उत्पाद } $
इस मामले में, 1% $H_2O_2$ बनता है। इसे पानी से निकाला जाता है और कम दबाव में आसवन द्वारा लगभग 30% (द्रव्यमान के अनुसार) तक सांद्रित किया जाता है।
इसे कम दबाव में सावधानीपूर्वक आसवन द्वारा लगभग 85% तक और सांद्रित किया जा सकता है। शेष पानी को शुद्ध $H_2O_2$ प्राप्त करने के लिए जमाया जा सकता है।
(ii)
$H_2O_2$ की एक गैर-समतलीय संरचना होती है।
गैस प्रावस्था और ठोस प्रावस्था में आणविक आयाम नीचे दिखाए गए हैं:
(a)
(b)
(a) गैस प्रावस्था में $H_2O_2$ की संरचना, द्वितल कोण $111.5^{\circ}$ है।
(b) $110 ~K$ पर ठोस प्रावस्था में $H_2O_2$ की संरचना, द्वितल कोण $90.2^{\circ}$ है।
गैस प्रावस्था में, $H_2O$ एक मुड़ा हुआ अणु है जिसका बंध कोण $104.5^{\circ}$ और $O-H$ बंध लंबाई $95.7 \mathrm{pm}$ है जैसा कि नीचे दिखाया गया है:
(a)
(b)
(c)
(a) जल की मुड़ी हुई संरचना;
(b) एक द्विध्रुव के रूप में जल का अणु और
(c) जल के अणु में कक्षीय अतिव्यापन चित्र।
(iii)
$H_2O_2$ के तीन महत्वपूर्ण उपयोग निम्नलिखित हैं:
(a) दैनिक जीवन में, इसका उपयोग हेयर ब्लीच और हल्के कीटाणुनाशक के रूप में किया जाता है। एक एंटीसेप्टिक के रूप में इसे बाजार में परहाइड्रोल के रूप में बेचा जाता है।
(b) इसका उपयोग हाइड्रोक्विनोन, टार्टरिक एसिड और कुछ खाद्य उत्पादों और फार्मास्यूटिकल्स (सेफलोस्पोरिन) आदि के संश्लेषण में किया जाता है।
(c) इसका उपयोग उद्योगों में वस्त्रों, कागज के गूदे, चमड़े, तेलों, वसा आदि के लिए विरंजन कारक के रूप में किया जाता है।
72. (i) हाइड्रोजन पेरॉक्साइड के निर्माण के एक विधि दें और उसमें शामिल रासायनिक अभिक्रियाओं को समझाएं।
(ii) हाइड्रोजन पेरॉक्साइड के ऑक्सीकारक, अपचायक और अम्लीय गुणों को समीकरणों के साथ दर्शाएं।
उत्तर दिखाएं
Answer:
(i)
हाइड्रोजन पेरॉक्साइड $(\mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2)$ के निर्माण को 2-एथिल एंथ्राक्विनोन के रूप में प्राथमिक प्रारंभिक सामग्री का उपयोग करके शुरू किया जा सकता है।
ऑक्सीकरण अभिक्रिया: इस प्रक्रिया में, 2-एथिल एंथ्राक्विनोन ऑक्सीकरण अभिक्रिया में भाग लेता है और हाइड्रोजन पेरॉक्साइड बनाता है। इस अभिक्रिया को निम्नलिखित रूप में प्रस्तुत किया जा सकता है:
2-एथिल एंथ्राक्विनोन $+\mathrm{O}_2 \rightleftharpoons \mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2 + \text{ऑक्सीकृत उत्पाद} $
यहाँ, ऑक्सीजन $(\mathrm{O}_2)$ का उपयोग एंथ्राक्विनोन के ऑक्सीकरण में किया जाता है, जिससे हाइड्रोजन पेरॉक्साइड और कुछ अन्य ऑक्सीकृत उत्पाद बनते हैं।
जल के अलग करना: उत्पादित हाइड्रोजन पेरॉक्साइड में लगभग $1 %$ जल होता है। इस जल को एक अलग करने की प्रक्रिया के माध्यम से हटाया जाता है।
सांद्रण: फिर हाइड्रोजन पेरॉक्साइड के घोल को वाष्पीकरण के माध्यम से लगभग $30 %$ द्रव्यमान तक सांद्रित किया जाता है।
शुद्धिकरण: अधिक शुद्धिकरण के लिए, घोल को कम दबाव पर वाष्पीकरण के माध्यम से उबालकर एक अधिक सांद्रित हाइड्रोजन पेरॉक्साइड घोल प्राप्त किया जाता है, जो आमतौर पर लगभग $85 %$ होता है।
(ii) हाइड्रोजन पेरॉक्साइड के गुण
अम्लीय माध्यम में ऑक्सीकारक:
$ 2 \mathrm{Fe}^{2+}+2 \mathrm{H}^{+}+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2 \rightarrow 2 \mathrm{Fe}^{3+}+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O} `
$
इस अभिक्रिया में, हाइड्रोजन पेरॉक्साइड एक ऑक्सीकारक एजेंट के रूप में कार्य करता है, जिससे लोहा आयन ( $\mathrm{Fe}^{2^{+}}$) एसिडिक माध्यम में फेरिक आयन $\left(\mathrm{Fe}^{3+}\right)$ में परिवर्तित हो जाते हैं।
एसिडिक माध्यम में अपचायक एजेंट:
$ \mathrm{HOCl}+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2 \rightarrow \mathrm{H}_3 \mathrm{O}^{+}+2 \mathrm{OH}^{-} $
यहाँ, हाइड्रोजन पेरॉक्साइड एक अपचायक एजेंट के रूप में कार्य करता है, जिससे हाइपोक्लोरस अम्ल (HOCl) हाइड्रोनियम आयन $\left(\mathrm{H}_3 \mathrm{O}^{+}\right)$ और हाइड्रॉक्साइड आयन $\left(\mathrm{OH}^{-}\right)$ में रूपांतरित हो जाता है।
बेसिक माध्यम में ऑक्सीकारक एजेंट:
$ \mathrm{Mn}^{2+}+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2+2 \mathrm{OH}^{-} \rightarrow \mathrm{MnO}_4^{-}+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O} $
बेसिक माध्यम में, हाइड्रोजन पेरॉक्साइड मैंगनीज आयन $\left(\mathrm{Mn}^{2+}\right)$ को परमैंगनेट आयन $\left(\mathrm{MnO}_4^{-}\right)$ में ऑक्सीकृत करता है।
बेसिक माध्यम में अपचायक एजेंट:
$ \mathrm{I}_2+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2+2 \mathrm{OH}^{-} \rightarrow 2 \mathrm{I}^{-}+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}+\mathrm{O}_2 $
इस अभिक्रिया में, हाइड्रोजन पेरॉक्साइड एक अपचायक एजेंट के रूप में कार्य करता है, जिससे आयोडीन $\left(I_2\right)$ आयोडाइड आयन $\left(I^{-}\right)$ में परिवर्तित हो जाता है जबकि बेसिक माध्यम में ऑक्सीजन गैस $\left(\mathrm{O}_2\right)$ उत्सर्जित होती है।
73. (i) 5 मोलर विलयन के 2 लीटर में हाइड्रोजन पेरॉक्साइड के कितने द्रव्यमान होगा?
(ii) इस विलयन के 200 मिलीलीटर के अपघटन द्वारा उत्सर्जित होने वाले ऑक्सीजन के द्रव्यमान की गणना कीजिए।
उत्तर दिखाएं
उत्तर:
(i)
$H_{2} O_{2}$ का मोलर द्रव्यमान $=34 ~g ~mol^{-1}$
$1 ~L$ के $5 M$ $H_{2} O_{2}$ विलयन में $34 \times 5 ~g H_{2} O_{2}$ होगा
$2 ~L$ के $5 M$ $H_{2} O_{2}$ विलयन में $34 \times 5 \times 2=340 ~g H_{2} O_{2}$ होगा
$2 ~L$ के 5 मोलर विलयन में $H_{2} O_{2}$ का द्रव्यमान $=340 ~g$
(ii)
$0.2 ~L$ (या $200 ~mL$ ) के $5 M$ विलयन में होगा
$ \begin{gathered} \frac{340 \times 0.2}{2}=34 ~g H_{2} O_{2} \\ 2 H_{2} O_{2} \longrightarrow 2 H_{2} O+O_{2} \end{gathered} `
$
$68 ~g H_{2} O_{2}$ विघटन पर $32 ~g O_{2} \quad 2 \times 16=32 ~g$
$\therefore 34 ~g H_{2} O_{2}$ विघटन पर $ \frac{32 \times 34}{68}=16 ~g O_{2}$ देगा
74. एक रंगहीन तरल ’ $A$ ’ केवल $H$ और $O$ तत्व है। इसका विघटन प्रकाश के विकिरण पर धीरे-धीरे होता है। इसे प्रकाश की उपस्थिति में संग्रहण के लिए यूरिया मिलाकर स्थायी कर दिया जाता है।
(i) ‘A’ की संभावित संरचना का सुझाव दें।
(ii) इसके प्रकाश में विघटन अभिक्रिया के रासायनिक समीकरण लिखें।
उत्तर दिखाएं
Answer:
क्योंकि, एक रंगहीन तरल ‘A’ केवल हाइड्रोजन और ऑक्सीजन है और इसका विघटन प्रकाश के विकिरण पर धीरे-धीरे होता है लेकिन यूरिया के मिलाने से स्थायी हो जाता है, इसलिए तरल ‘A’ संभवतः हाइड्रोजन पेरॉक्साइड हो सकता है।
(i) $H_{2} O_{2}$ की संरचना है
(a) गैस अवस्था
(b) ठोस अवस्था
(a) $H_{2} O_{2}$ की गैस अवस्था में संरचना, द्विसमतलीय कोण $111.5^{\circ}$ है।
(b) $H_{2} O_{2}$ की ठोस अवस्था में $110 ~k$ पर, द्विसमतलीय कोण $90.2^{\circ}$ है।
(ii) $2 H_{2} O_{2} \xrightarrow[\text { Sunlight }]{\text { hv }} 2 H_{2} O+O_{2}$
75. एक आयनिक हाइड्राइड एक अल्कली धातु के लिए अपेक्षाकृत अधिक सहसंयोजी गुण रखता है और ऑक्सीजन तथा क्लोरीन के साथ लगभग अक्रिय होता है। इसका उपयोग अन्य उपयोगी हाइड्राइड के संश्लेषण में किया जाता है। इस हाइड्राइड के सूत्र को लिखें। इसके $Al_{2} Cl_{6}$ के साथ अभिक्रिया लिखें।
उत्तर दिखाएं
Answer:
यह $ \mathrm{LiH}$ है क्योंकि इसमें छोटी अल्कली धातु $Li$ के कारण अपेक्षाकृत अधिक सहसंयोजी गुण होते हैं। $ \mathrm{LiH}$ बहुत स्थायी होता है। यह ऑक्सीजन तथा क्लोरीन के साथ लगभग अक्रिय होता है।
It $Al_{2} Cl_{6}$ के साथ अभिक्रिया करके लिथियम ऐलुमिनियम हाइड्राइड बनाता है।
$ 8 LiH+Al_{2} Cl_{6} \longrightarrow 2 LiAlH_{4}+6 LiCl $
76. सोडियम डाइहाइड्रोजन के साथ क्रिस्टलीय आयनिक ठोस बनाता है। यह ठोस अवाष्पशील और अचालक प्रकृति का होता है। यह पानी के साथ तीव्र रूप से अभिक्रिया करता है और डाइहाइड्रोजन गैस उत्पन्न करता है। इस यौगिक का सूत्र लिखिए और इसकी पानी के साथ अभिक्रिया लिखिए। इस ठोस के पिघले हुए रूप के विद्युत अपघटन के दौरान क्या होगा?
उत्तर दिखाएं
Answer:
सोडियम डाइहाइड्रोजन के साथ अभिक्रिया करके सोडियम हाइड्राइड बनाता है जो क्रिस्टलीय आयनिक ठोस होता है।
$ 2 \mathrm{Na}+\mathrm{H}_{2} \longrightarrow 2 \mathrm{Na}^{+} \mathrm{H}^{-} $
यह पानी के साथ तीव्र रूप से अभिक्रिया करता है और $ \mathrm{H}_{2}$ गैस उत्पन्ज करता है
$ 2 NaH+2 H_{2} O \longrightarrow 2 NaOH+2 H_{2} $
ठोस अवस्था में, $ \mathrm{NaH}$ विद्युत का चालन नहीं करता है। इसके पिघले हुए रूप के विद्युत अपघटन के दौरान एनोड पर $ \mathrm{H}_{2}$ और कैथोड पर $ \mathrm{Na}$ प्राप्त होता है।
$ \mathrm{Na}^{+} \mathrm{H}^{-}(l) \xrightarrow{\text { Electrolysis }} \underset{\text { At cathode }}{2 \mathrm{Na}(l)}+\underset{\text { At anode }}{\mathrm{H}_{2}(g)} $
बीटा
