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Central Board Of Secondary Education EXAMINATION, 2025 Solution M.M.- 70
Central Board Of Secondary Education EXAMINATION, 2025 Solution M.M.- 70
CHEMISTRY (Theory) Q.P. Code – 56/2/3 set-3
CHEMISTRY (Theory) Q.P. Code – 56/2/3 set-3
1. Which among the following is a false statement?
(A) Rate of a zero-order reaction is independent of the initial concentrationof reactant .
(B) half-life , of a zero-order reaction is inversely proportional to the rate constant.
(C) molecularity of a reaction may be zero.
(D) For a first order reaction, t1/2 = 0.693/k
Answer- The false statement is:
(C) Molecularity of a reaction may be zero.
Explanation:
(A) True – The rate of a zero-order reaction is given by Rate = k, which does not depend on the reactant concentration.
(B) True – The half-life (t1/2) of a zero-order reaction is given by t1/2=[A]₀/2k , which means it is inversely proportional to the rate constant kk.
(C) False – Molecularity refers to the number of reacting molecules in an elementary step and is always a whole number (1, 2, 3, etc.). It cannot be zero.
(D) True – For a first-order reaction, the half-life formula is t1/2=0.693/k, which is correct.
1. निम्नलिखित में से कौन सा कथन गलत है?
(A) शून्य कोटि अभिक्रिया वेग अभिकारक की प्रारंभिक सांद्रता से स्वतंत्र होती है।
(B) शून्य कोटि अभिक्रिया की अर्ध-आयु , वेग स्थिरांक के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
(C) किसी अभिक्रिया की आणविकता शून्य हो सकती हैं।
(D) किसी अभिक्रिया की कोटि के लिए t1/2= 0.693/k
Answer - गलत कथन है:
(C) किसी अभिक्रिया की आणविकता शून्य हो सकती हैं।
स्पष्टीकरण:
(A) सत्य – शून्य कोटि (Zero Order) अभिक्रिया का वेग वेग स्थिरांक (k) पर निर्भर करता है और अभिकारक की प्रारंभिक सांद्रता से स्वतंत्र होता है।
(B) सत्य – शून्य कोटि अभिक्रिया की अर्ध-आयु का सूत्र t1/2=[A]₀/2k होता है, जिससे स्पष्ट है कि यह वेग स्थिरांक (k) के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
(C) ग़लत – किसी भी अभिक्रिया की आणविकता (Molecularity) शून्य नहीं हो सकती, क्योंकि आणविकता अभिक्रिया में शामिल कणों की संख्या को दर्शाती है और यह हमेशा पूर्णांक (1, 2, 3,...) होती है।
(D) सत्य – किसी प्रथम कोटि (First Order) अभिक्रिया के लिए अर्ध-आयु का सूत्र t1/2=0.693/kहोता है, जो सही है।
2. The charge required for the reaction of 1 Mol of MnO₄⁻ and MnO₂ is :
(A) 1 F
(B) 3 F
(C) 5 F
(D) 6 F
Answer- To determine the charge required for the reaction of 1 mole of MnO4− let's analyze their oxidation states and the number of electrons involved.
Step 1: Identify Oxidation States
Mn in MnO₄⁻ is +7
Mn in MnO₂ is +4
Step 2: Determine the Change in Oxidation State
The reduction reaction is:
MnO₄⁻→ MnO₂
Change in oxidation state = +7 to +4
Electrons gained per Mn atom = 3 electrons
Step 3: Calculate the Charge Required
1 mole of MnO₄⁻ requires 3 moles of electrons.
1 Faraday (F) = 1 mole of electrons.
So, the charge required = 3 F.
Answer:
(B) 3 F
2. 1 मोल MnO₄⁻ को MnO₂ में अपचयित करने के लिए आवश्यक आवेश है:
(A) 1 F
(B) 3 F
(C) 5 F
(D) 6 F
Answer-
Step 1: ऑक्सीकरण अवस्था का निर्धारण
MnO₄⁻ में मैंगनीज़ की ऑक्सीकरण अवस्था = +7
MnO₂ में मैंगनीज़ की ऑक्सीकरण अवस्था = +4
Step 2: ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन
अपचय अभिक्रिया:
MnO₄⁻ → MnO₂
ऑक्सीकरण अवस्था +7 से +4 हो रही है।
प्रत्येक मैंगनीज़ परमाणु को 3 इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होगी।
Step 3: आवश्यक आवेश की गणना
1 मोल MnO₄⁻ के अपचय के लिए 3 मोल इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होगी।
1 फ़ैराडे (F) = 1 मोल इलेक्ट्रॉनों के बराबर होता है।
अतः आवश्यक कुल आवेश = 3 F।
सही उत्तर:
(B) 3 F
3. The element having [Ar] 3¹⁰4s¹ electronic configuration is:
(A) Cu
(B) Zn
(C) Cr
(D) Mn
Answer:
The expected configuration of Cu should be [Ar] 3d⁹ 4s², but due to stability reasons, it adopts the [Ar] 3d¹⁰ 4s¹ configuration.
Answer:
(A) Cu ✅
3. [Ar] 3d10 4s1 इलेक्ट्रॉनिक विन्यास वाला तत्व है:
(A) Cu
(B) Zn
(C) Cr
(D) Mn
कॉपर (Cu) का वास्तविक सामान्य इलेक्ट्रॉनिक विन्यास [Ar] 3d⁹ 4s² होना चाहिए, लेकिन अर्ध-भरी (3d⁵) या पूरी भरी (3d¹⁰) श्रेणी अधिक स्थिर होती है।
इसलिए, Cu के लिए [Ar] 3d¹⁰ 4s¹ अधिक स्थिर विन्यास होता है।
सही उत्तर:
✅ (A) Cu (तांबा)
4. The number of molecules that react with each other in an elementary reaction is a measure of the....
(A) Activation energy of the reaction.
(B) Stoichiometry of the reaction.
(C) Molecularity of the reaction.
(D) Order of the reaction
Correct Answer:
✅ (C) Molecularity of the reaction.
Explanation:
Molecularity refers to the number of reactant molecules that collide and react in a single elementary step.
It is always a whole number (1, 2, or 3, etc.) and is determined by the mechanism of the reaction.
Why not the other options?
(A) Activation energy – This refers to the minimum energy required for a reaction to proceed, but it is not directly related to the number of molecules reacting.
(B) Stoichiometry – This describes the relative number of reactants and products in a balanced equation but does not indicate how many molecules participate in an elementary step.
(D) Order of reaction – This is determined experimentally and can be fractional, whereas molecularity is always a whole number.
4. अणुओं की संख्या जो किसी प्राथमिक अभिक्रिया में परस्पर अभिक्रिया करती है, एक माप होती है:
(A) अभिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा
(B) अभिक्रिया की स्टॉइकियोमेट्री
(C) अभिक्रिया की आणविकता
(D) अभिक्रिया की कोटि
सही उत्तर:
✅ (C) अभिक्रिया की आणविकता
स्पष्टीकरण:
आणविकता (Molecularity) किसी प्राथमिक (Elementary) अभिक्रिया में उन अभिकारकों (Reactants) की संख्या को दर्शाती है जो एक साथ टकराकर अभिक्रिया करते हैं।
आणविकता हमेशा एक पूर्णांक (1, 2, 3, ...) होती है और इसे प्रयोगात्मक रूप से नहीं, बल्कि अभिक्रिया तंत्र से ही निर्धारित किया जाता है।
अन्य विकल्प क्यों गलत हैं?
(A) सक्रियण ऊर्जा (Activation Energy): यह न्यूनतम ऊर्जा होती है जो अभिक्रिया को शुरू करने के लिए आवश्यक होती है, लेकिन यह प्राथमिक अभिक्रिया में भाग लेने वाले अणुओं की संख्या को नहीं दर्शाती।
(B) स्टॉइकियोमेट्री (Stoichiometry): यह अभिक्रिया में अभिकारकों और उत्पादों के अनुपात को बताती है, लेकिन यह प्राथमिक अभिक्रिया में भाग लेने वाले अणुओं की वास्तविक संख्या को नहीं दर्शाती।
(D) अभिक्रिया की कोटि (Order of Reaction): यह प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित की जाती है और अंशात्मक (Fractional) भी हो सकती है, जबकि आणविकता हमेशा पूर्णांक होती है।
5. The Diamagnetic species is:
(A) [Ni(CN₄)]-²
(B) [Ni(Cl₄)]-2
(C) [Fe(CN6)]3-
(D) [Co(f6)]3-
(Atomic numbers: Co = 27, Fe = 26, Ni = 28)
Correct Answer:
✅ (A) [Ni(CN)₄]2− is Diamagnetic
Explanation
To determine if a species is diamagnetic or paramagnetic, we need to check whether all electrons are paired in its electronic configuration.
Step 1: Identify the oxidation state of Ni in [Ni(CN)₄]2−
Nickel’s atomic number = 28
Electronic configuration of Ni = [Ar] 3d⁸ 4s²
Let the oxidation state of Ni be x: x+4(−1)=−2⇒x=+2x + 4(-1) = -2 \Rightarrow x = +2
So, Ni2+\text{Ni}^{2+} has Ar 3d^8 configuration.
Step 2: Check the Ligand Strength and Hybridization
CN⁻ is a strong field ligand (from the spectrochemical series).
It causes strong crystal field splitting, leading to low-spin configuration.
[Ni(CN)₄]2− has a square planar geometry with dsp² hybridization.
In a strong field, the 3d⁸ electrons pair up completely, leaving no unpaired electrons.
Step 3: Diamagnetic or Paramagnetic?
Since all electrons are paired, the complex is diamagnetic.
Why are the other options paramagnetic?
(B) [Ni(Cl)₄]2−: Cl⁻ is a weak field ligand → high-spin tetrahedral → unpaired electrons present → Paramagnetic.
(C) [Fe(CN)6]3−: Fe³⁺ (d⁵), CN⁻ is a strong field ligand → low-spin d⁵ → one unpaired electron → Paramagnetic.
(D) [Co(F)6]3−: Co³⁺ (d⁶), F⁻ is a weak field ligand → high-spin d⁶ → four unpaired electrons → Paramagnetic.
Final Answer:
✅ (A) [Ni(CN)₄]2− is Diamagnetic.
5. प्रतिचुम्बकीय स्पीशीज है।
(A) [Ni(CN₄)]-²
(B) [Ni(Cl₄)]-2
(C) [Fe(CN6)]3-
(D) [Co(f6)]3- (परमाणु संख्या: Co = 27, Fe = 26, Ni = 28)
सही उत्तर:
✅ (A) [Ni(CN)₄]2− प्रतिचुम्बकीय (Diamagnetic) है।
स्पष्टीकरण:
किसी यौगिक के प्रतिचुम्बकीय (Diamagnetic) या परिचुम्बकीय (Paramagnetic) होने का निर्धारण करने के लिए हमें यह देखना होगा कि उसकी इलेक्ट्रॉनिक संरचना में अयुग्मित (unpaired) इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति है या नहीं।
चरण 1: [Ni(CN)₄]2− में Ni का ऑक्सीकरण अवस्था निर्धारण
निकेल (Ni) का परमाणु क्रमांक = 28
Ni का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास: Ar3d^8 4s^2
ऑक्सीकरण अवस्था x मानते हैं: x+4(−1)=−2⇒x=+2x + 4(-1) = -2 \Rightarrow x = +2
तो, Ni2+ का विन्यास होगा:Ar 3d^8
चरण 2: लिगैंड की प्रकृति और संकरण (Hybridization)
CN⁻ एक शक्तिशाली क्षेत्र (Strong Field) लिगैंड है (स्पेक्ट्रोकेमिकल श्रेणी के अनुसार)।
यह मजबूत क्रिस्टल क्षेत्र विभाजन (Strong Crystal Field Splitting) उत्पन्न करता है, जिससे निम्न-स्पिन (Low-spin) विन्यास बनता है।
[Ni(CN)₄]2− का आयतनिक (Geometrical) आकार चतुर्भुजी समतलीय (Square Planar) होता है, जिसमें dsp² संकरण (hybridization) होता है।
3d⁸ इलेक्ट्रॉन पूरी तरह से युग्मित (Paired) हो जाते हैं।
चरण 3: प्रतिचुम्बकीय या परिचुम्बकीय?
सभी इलेक्ट्रॉन युग्मित (Paired) हैं, इसलिए यह प्रतिचुम्बकीय (Diamagnetic) होगा।
अन्य विकल्प क्यों गलत हैं?
(B) [Ni(Cl)₄]2−: Cl⁻ एक कमजोर क्षेत्र (Weak Field) लिगैंड है → उच्च-स्पिन (High-spin) विन्यास → अयुग्मित इलेक्ट्रॉन उपस्थित → परिचुम्बकीय (Paramagnetic)।
(C) [Fe(CN)6]3−: Fe³⁺ का विन्यास Ar 3d^5 → CN⁻ एक मजबूत क्षेत्र लिगैंड है → निम्न-स्पिन d⁵ → एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन → परिचुम्बकीय।
(D) [Co(F)6]3−: Co³⁺ का विन्यास Ar 3d^6 → F⁻ एक कमजोर क्षेत्र लिगैंड है → उच्च-स्पिन d⁶ → चार अयुग्मित इलेक्ट्रॉन → परिचुम्बकीय।
अंतिम उत्तर:
✅ (A) [Ni(CN)₄]2− प्रतिचुम्बकीय (Diamagnetic) है।
6. The complex ions [Co(NH₃)₅(NO₂) ]⁺² and [Co(NH₃)₅ (ONO) ]⁺²are called:
(A) Coordination isomers
(B) Linkage isomers
(C) Optical isomers
(D) Geometrical isomers
Correct Answer:
✅ (B) Linkage isomers
Explanation:
The given complex ions:
[Co(NH₃)₅(NO₂) ]⁺²and[Co(NH₃)₅ (ONO) ]⁺²
contain the ligand NO₂⁻ (Nitrite ion), which can bind to the metal center in two different ways:Through nitrogen (NO₂⁻) → Called Nitro (–NO₂)
Through oxygen (ONO⁻) → Called Nitrito (–ONO)
This type of isomerism, where a ligand can coordinate to the metal center via two different atoms, is called Linkage Isomerism.
Why not the other options?
(A) Coordination isomers – These arise when the ligands exchange between cationic and anionic coordination spheres, which is not the case here.
(C) Optical isomers – Optical isomerism occurs when a molecule has a non-superimposable mirror image, but this type of isomerism is not related to how the ligand attaches.
(D) Geometrical isomers – Geometrical isomerism occurs in square planar or octahedral complexes when ligands arrange differently in space (e.g., cis-trans), but it does not involve different binding sites of a ligand.
Final Answer:
✅ (B) Linkage isomers
6. संकुल आयन [Co(NH₃)₅(NO₂) ]⁺² तथा [Co(NH₃)₅ (ONO) ]⁺² कहलाते हैं:
(A) आसंयोजन समावयवी
(B) संयुग्मी समावयवी
(C) प्रकाशीय समावयवी
(D) ज्यामितीय समावयवी
सही उत्तर:
✅ (B) संयुग्मी समावयवी (Linkage Isomers)
स्पष्टीकरण:
दिए गए संकुल आयन:
[Co(NH₃)₅(NO₂) ]⁺²तथा [Co(NH₃)₅ (ONO) ]⁺²
इनमें NO₂⁻ (नाइट्राइट आयन) लिगैंड के रूप में उपस्थित है, जो दो अलग-अलग प्रकार से संयोजित (Coordinate) हो सकता है:
नाइट्रोजन (N) के माध्यम से → नाइट्रो (–NO₂)
ऑक्सीजन (O) के माध्यम से → नाइट्रिटो (–ONO)
जब कोई लिगैंड धातु से दो भिन्न परमाणुओं के माध्यम से जुड़ सकता है, तो इसे संयुग्मी समावयता (Linkage Isomerism) कहा जाता है।
अन्य विकल्प क्यों गलत हैं?
(A) आसंयोजन समावयवी (Coordination Isomers) – यह तब पाया जाता है जब लिगैंड्स धनायनिक और ऋणायनिक संकुलों के बीच अदल-बदल हो जाते हैं, जो यहाँ नहीं हो रहा।
(C) प्रकाशीय समावयवी (Optical Isomers) – प्रकाशीय समावयता तब होती है जब कोई अणु अप्रतिछवि (Non-superimposable mirror image) बनाता है, लेकिन यह लिगैंड के संयोजन तरीके पर निर्भर नहीं करता।
(D) ज्यामितीय समावयवी (Geometrical Isomers) – ज्यामितीय समावयता चतुर्भुजी (Square planar) या अष्टफलकीय (Octahedral) संकुलों में पाई जाती है, जहाँ लिगैंड्स का आपसी स्थान भिन्न होता है। यह लिगैंड के संयोजन स्थान में परिवर्तन से संबंधित नहीं है।
अंतिम उत्तर:
✅ (B) संयुग्मी समावयवी (Linkage Isomers)
7. What will be formed after oxidation reaction of secondary alcohol with chromic anhydride (CrO₃)?
(A) Aldehyde
(B) Ketone
(C) Carboxylic acid
(D) Ester
Correct Answer:
✅ (B) Ketone
Explanation:
When a secondary alcohol undergoes oxidation, the hydroxyl (-OH) group is converted into a carbonyl (C=O) group, forming a ketone.
Role of Chromic Anhydride (CrO₃)
Chromic anhydride (CrO₃) is a strong oxidizing agent that belongs to chromium(VI) compounds.
It oxidizes secondary alcohols to ketones without further oxidation.
Why not the other options?
(A) Aldehyde – Formed from primary alcohols, not secondary alcohols.
(C) Carboxylic Acid – Primary alcohols can be oxidized to aldehydes and then to carboxylic acids, but secondary alcohols stop at ketones.
(D) Ester – Esters are formed by the esterification reaction of carboxylic acids and alcohols, not by oxidation of secondary alcohols.
Final Answer:
✅ (B) Ketone
7. द्वितीयक अल्कोहल के क्रोमिक एनहाइड्राइड (CrO₃) द्वारा ऑक्सीकरण अभिक्रिया के बाद क्या बनेगा?
(A) एल्डिहाइड
(B) कीटोन
(C) कार्बोक्सलिक अम्ल
(D) एस्टर
सही उत्तर:
✅ (B) कीटोन (Ketone)
जब द्वितीयक अल्कोहल का क्रोमिक एनहाइड्राइड (CrO₃) द्वारा ऑक्सीकरण किया जाता है, तो हाइड्रॉक्सिल (-OH) समूह कार्बोनिल (C=O) समूह में परिवर्तित हो जाता है, जिससे कीटोन (Ketone) का निर्माण होता है।
क्रोमिक एनहाइड्राइड (CrO₃) की भूमिका
CrO₃ एक मजबूत ऑक्सीकारक (Strong Oxidizing Agent) है, जो विशेष रूप से द्वितीयक अल्कोहल को कीटोन में ऑक्सीकरण करता है।
यह आगे कीटोन को कार्बोक्सिलिक अम्ल में ऑक्सीकरण नहीं करता, क्योंकि कीटोन में ऑक्सीकरण के लिए हाइड्रोजन नहीं होता।
अन्य विकल्प क्यों गलत हैं?
(A) एल्डिहाइड – यह केवल प्राथमिक अल्कोहल (Primary Alcohol) के ऑक्सीकरण से बनता है, द्वितीयक अल्कोहल से नहीं।
(C) कार्बोक्सिलिक अम्ल – प्राथमिक अल्कोहल का पूर्ण ऑक्सीकरण कार्बोक्सिलिक अम्ल में होता है, लेकिन द्वितीयक अल्कोहल कीटोन तक ही ऑक्सीकरण होता है।
(D) एस्टर – एस्टर अल्कोहल और कार्बोक्सिलिक अम्ल के एस्टरीकरण से बनते हैं, यह ऑक्सीकरण का उत्पाद नहीं है।
अंतिम उत्तर:
✅ (B) कीटोन (Ketone)
8. Which is the correct IUPAC name for ?
(A) Methylchlorobenzene
(B) Toluene
(C) 1-Chloro-4-Methylbenzene
(D) 1-Methyl-4-Chlorobenzene
The given structure represents a benzene ring with a methyl (-CH₃) group and a chlorine (-Cl) atom attached at the para (1,4) positions.
Step-by-step IUPAC naming:
The parent compound is benzene.
The methyl (-CH₃) group and chloro (-Cl) group are substituents.
According to IUPAC priority rules, the methyl group gets the lowest possible number (position 1), and the chloro group is at position 4.
The correct name follows the alphabetical order of substituents: 1-Chloro-4-Methylbenzene.
Correct Answer:
(C) 1-Chloro-4-Methylbenzene
8. निम्न लिखित के लिए कौनसा सही IUPAC नाम है?
(A) मेथिलक्लोरोबेंज़ीन
(B) टॉल्यूूूूईन
(C) 1-क्लोरो-4- मेेथिलललबेंज़ीन
(D) 1- मेथिल-4-क्लोरोबेंज़ीन
दिए गए संरचना में बेंजीन रिंग पर एक मेथिल (-CH₃) समूह और एक क्लोरो (-Cl) समूह उपस्थित हैं, जो परा (1,4) स्थिति में स्थित हैं।
IUPAC नाम निर्धारण के नियम:
मुख्य श्रृंखला बेंजीन होगी।
मेथिल (-CH₃) समूह और क्लोरो (-Cl) समूह उपस्थिति हैं।
IUPAC नियमों के अनुसार, मेथिल समूह को प्राथमिकता दी जाती है, इसलिए इसे स्थिति 1 दी जाएगी, और क्लोरो समूह को स्थिति 4 मिलेगी।
नामकरण में वर्णमाला क्रम का पालन किया जाता है, इसलिए सही IUPAC नाम होगा:
1-क्लोरो-4-मेथिलबेंज़ीन।
सही उत्तर:
(C) 1-क्लोरो-4-मेथिलबेंज़ीन ✅
9. Which of the following is/are examples of denaturation of protein?
(A) Coagulation of egg white
(B) Curdling of milk
(C) Clotting of blood
(D) Both (A) and (B)
Denaturation of Proteins
Denaturation of a protein refers to the loss of its native structure without breaking peptide bonds, usually due to heat, pH changes, or chemical agents. This results in the loss of biological function.
Analyzing the Options:
Coagulation of egg white → When an egg is heated, the proteins (mainly albumin) denature and aggregate, turning from a liquid to a solid. (Denaturation) ✅
Curdling of milk → When milk turns into curd, proteins like casein denature due to acidic conditions (e.g., lactic acid). (Denaturation) ✅
Clotting of blood → Blood clotting involves the conversion of fibrinogen into fibrin through enzymatic action, which is a biochemical process rather than denaturation. (Not purely denaturation)
Correct Answer:
(D) Both (A) and (B) ✅
9. निम्नलिखित में से कौन सा प्रोटीन के विकृतीकरण का उदाहरण है?
(A) अंडे की सफेदी का स्कंदन
(B) यहीं का जमना
(C) रक्त का थक्का बनना
(D) (A) और (B) दोनों
प्रोटीन के विकृतीकरण (Denaturation) का अर्थ:
प्रोटीन का विकृतीकरण उस प्रक्रिया को कहते हैं जिसमें उसका प्राकृतिक स्वरूप (3D संरचना) नष्ट हो जाता है, लेकिन पेप्टाइड बंधन नहीं टूटते। यह आमतौर पर उच्च तापमान, pH परिवर्तन या रासायनिक एजेंटों के कारण होता है।
विकल्पों का विश्लेषण:
अंडे की सफेदी का स्कंदन → जब अंडे को गरम किया जाता है, तो उसमें मौजूद प्रोटीन (मुख्य रूप से एल्ब्यूमिन) विकृत होकर ठोस में बदल जाता है। (विकृतीकरण का उदाहरण ✅)
दूध का जमना → जब दूध दही में बदलता है, तो उसमें मौजूद प्रोटीन (कैसीन) तेजाब (लैक्टिक एसिड) के प्रभाव से विकृत हो जाता है। (विकृतीकरण का उदाहरण ✅)
रक्त का थक्का बनना → यह एक एंजाइम-नियंत्रित जैव रासायनिक प्रक्रिया है, जिसमें फाइब्रिनोजेन फाइब्रिन में बदलता है। यह शुद्ध रूप से विकृतीकरण नहीं है।
सही उत्तर:
(D) (A) और (B) दोनों ✅
10. The conversion of phenol to salicylic acid can be accomplished by:
(A) Reimer-Tiemann reaction
(B) Friedel-Crafts reaction
(C) Kolbe reaction
(D) Coupling reaction
Conversion of Phenol to Salicylic Acid
The conversion of phenol to salicylic acid is achieved using the Kolbe reaction, also known as Kolbe-Schmitt reaction.
Kolbe Reaction Mechanism:
Phenol reacts with NaOH → forming sodium phenoxide.
Sodium phenoxide reacts with CO₂ under high pressure (4-7 atm) and heat (125°C).
Acidification (H⁺) leads to the formation of salicylic acid (2-hydroxybenzoic acid).
Option Analysis:
(A) Reimer-Tiemann reaction → Used to convert phenol to salicylaldehyde (o-hydroxybenzaldehyde), NOT salicylic acid. ❌
(B) Friedel-Crafts reaction → Used for aryl alkylation or acylation, NOT carboxylation. ❌
(C) Kolbe reaction → Correct reaction for converting phenol to salicylic acid. ✅
(D) Coupling reaction → Used for azo compound formation, NOT salicylic acid synthesis. ❌
Correct Answer:
(C) Kolbe reaction ✅
10. फिनोल को सैलिसिलिक अम्ल म में रूपांतरण निम्न मे से किसके द्वारा किया जा सकता है
(A) राइमर टीमनअभिक्रिया
(B) फ्रीडेल-क्राफ्ट्स अभिक्रिया
(C) कोलबे अभिक्रिया
(D) युग्मन अभिक्रिया
फिनोल से सैलिसिलिक अम्ल में रूपांतरण
फिनोल को सैलिसिलिक अम्ल में परिवर्तित करने के लिए कोलबे अभिक्रिया (Kolbe Reaction) का उपयोग किया जाता है।
कोलबे अभिक्रिया की प्रक्रिया:
फिनोल को NaOH के साथ अभिक्रिया कराकर सोडियम फिनॉक्साइड बनाया जाता है।
सोडियम फिनॉक्साइड को CO₂ (उच्च दाब 4-7 atm, 125°C) के साथ अभिक्रिया कराते हैं।
एसिडिक हाइड्रोलिसिस (H⁺) कराने पर सैलिसिलिक अम्ल (2-हाइड्रॉक्सीबेंजोइक अम्ल) प्राप्त होता है।
विकल्पों का विश्लेषण:
(A) राइमर-टीमैन अभिक्रिया → फिनोल को सैलिसिलऐल्डिहाइड (o-हाइड्रॉक्सीबेंज़ाल्डिहाइड) में परिवर्तित करता है, न कि सैलिसिलिक अम्ल में। ❌
(B) फ्रीडेल-क्राफ्ट्स अभिक्रिया → बेंजीन पर ऐल्किल या एसिल समूह जोड़ने के लिए प्रयुक्त होती है। ❌
(C) कोलबे अभिक्रिया → फिनोल को सैलिसिलिक अम्ल में बदलने की सही विधि है। ✅
(D) युग्मन अभिक्रिया → एज़ो यौगिकों के निर्माण में प्रयुक्त होती है। ❌
सही उत्तर:
(C) कोलबे अभिक्रिया ✅
11. Scurvy is caused due to deficiency of:
(A) Vitamin B1
(B) Vitamin B2
(C) Ascorbic acid
(D) Glutamic acid
Scurvy and Its Cause
Scurvy is a disease caused by the deficiency of Vitamin C, also known as Ascorbic acid.
Symptoms of Scurvy:
Bleeding gums
Weakness and fatigue
Delayed wound healing
Joint and muscle pain
Anemia
Option Analysis:
(A) Vitamin B1 → Causes beriberi ❌
(B) Vitamin B2 → Causes ariboflavinosis (skin disorders, mouth sores) ❌
(C) Ascorbic acid (Vitamin C) → Causes scurvy ✅
(D) Glutamic acid → It is an amino acid, not a vitamin ❌
Correct Answer:
(C) Ascorbic acid ✅
11. स्कर्वी रोग किसकी कमी के कारण होता है?
(A) विटामिन B1
(B) विटामिन B2
(C) एस्कॉर्बिक अम्ल
(D) ग्लूटामिक अम्ल
स्कर्वी रोग और इसका कारण
स्कर्वी एक रोग है जो विटामिन C (एस्कॉर्बिक अम्ल) की कमी के कारण होता है।
स्कर्वी के लक्षण:
मसूड़ों से खून आना
थकान और कमजोरी
घावों का देरी से भरना
जोड़ो और मांसपेशियों में दर्द
एनीमिया (खून की कमी)
विकल्पों का विश्लेषण:
(A) विटामिन B1 → इसकी कमी से बेरी-बेरी रोग होता है ❌
(B) विटामिन B2 → इसकी कमी से एरिबोफ्लेविनोसिस (त्वचा रोग, मुँह के छाले) होता है ❌
(C) एस्कॉर्बिक अम्ल (विटामिन C) → इसकी कमी से स्कर्वी होता है ✅
(D) ग्लूटामिक अम्ल → यह एक अमीनो अम्ल है, विटामिन नहीं ❌
सही उत्तर:
(C) एस्कॉर्बिक अम्ल ✅
12. Nucleotides are joined together by:
(A) Glycosidic linkage
(B) Peptide linkage
(C) Hydrogen bonding
(D) Phosphodiester linkage
Nucleotide Linkage in Nucleic Acids
Nucleotides are the building blocks of DNA and RNA. They are joined together by phosphodiester linkages to form a polynucleotide chain.
Phosphodiester Linkage Mechanism:
The 3'-OH group of one nucleotide's sugar (ribose or deoxyribose) forms a phosphodiester bond with the 5'-phosphate group of the next nucleotide.
This linkage creates the sugar-phosphate backbone of nucleic acids.
Option Analysis:
(A) Glycosidic linkage → Found in nucleosides (between sugar and nitrogenous base), NOT between nucleotides ❌
(B) Peptide linkage → Found in proteins (between amino acids), NOT in nucleic acids ❌
(C) Hydrogen bonding → Found between nitrogenous bases (A-T, G-C) in the double helix, NOT in the nucleotide backbone ❌
(D) Phosphodiester linkage → Joins nucleotides together in DNA and RNA ✅
Correct Answer:(D) Phosphodiester linkage ✅
12. न्यूक्लियोटाइड्स आपस में किस बंध द्वारा जुड़े होते हैं?
(A) ग्लाइकोसिडिक बंधन
(B) पेप्टाइड बंधन
(C) हाइड्रोजन बंधन
(D) फॉस्फोडाइएस्टर बंधन
न्यूक्लियोटाइड्स के बीच बंधन
न्यूक्लियोटाइड्स डीएनए और आरएनए के निर्माण की इकाइयाँ होती हैं। ये आपस में फॉस्फोडाइएस्टर बंधन (Phosphodiester Linkage) द्वारा जुड़े होते हैं।
फॉस्फोडाइएस्टर बंधन कैसे बनता है?
एक न्यूक्लियोटाइड के 3'-OH समूह और दूसरे न्यूक्लियोटाइड के 5'-फॉस्फेट समूह के बीच फॉस्फोडाइएस्टर बंध बनता है।
यह शुगर-फॉस्फेट बैकबोन बनाता है, जिससे डीएनए और आरएनए की संरचना स्थिर रहती है।
विकल्पों का विश्लेषण:
(A) ग्लाइकोसिडिक बंधन → न्यूक्लियोसाइड में शर्करा (ribose/deoxyribose) और नाइट्रोजनी बेस को जोड़ता है ❌
(B) पेप्टाइड बंधन → यह एमिनो अम्लों को जोड़कर प्रोटीन बनाता है ❌
(C) हाइड्रोजन बंधन → यह डीएनए में नाइट्रोजनी बेस (A-T, G-C) के बीच पाया जाता है, लेकिन न्यूक्लियोटाइड्स को आपस में नहीं जोड़ता ❌
(D) फॉस्फोडाइएस्टर बंधन → न्यूक्लियोटाइड्स को जोड़ने वाला सही बंधन है ✅
सही उत्तर:
(D) फॉस्फोडाइएस्टर बंधन ✅
Questions 13 to 16:
For questions 13 to 16, two statements are given: one labelled as assertion (A), and the other is a reason (R). Select the correct answer to these questions from the codes (A) ,(B),(c) and (D) as given below :
(A) Both assertion (A) and reason (R) are true, and reason (R) is the correctly explainnation of the assertion (A).
(B) Both assertion (A) and reason (R) are true, but reason (R) is not true explainnation of the assertion (A).
(C) Assertion (A) is true, but reason (R) is false.
(D) Assertion (A) is false, but reason (R) is true
प्रश्न संख्या 13 से 16:
प्रश्न संख्या 13 से 16 के लिए, दो कथन दिए गए हैं - एक अभिकथन (A) और दूसरा कारण (R)। सही उत्तर निम्नलिखित में से चुनें:
(A) अभिकथन (A) और कारण (R) दोनों सही हैं, और कारण (R), अभिकथन (A) की सही व्याख्या करता है।
(B) अभिकथन (A) और कारण (R) दोनों सही हैं, लेकिन कारण (R), अभिकथन (A) की सही व्याख्या नहीं करता है।
(C) अभिकथन (A) सही है, लेकिन कारण (R) गलत है।
(D) अभिकथन (A) गलत है, लेकिन कारण (R) सही है।
13.Assertion (A): Cu cannot liberate H2 on reaction with dilute minral acid .Reason (R): Cu has positive electrode potential.
Analysis of Assertion (A) and Reason (R):
Assertion (A): Cu cannot liberate H₂ on reaction with dilute mineral acid. ✅ (True)
Copper (Cu) does not react with dilute acids like HCl or H₂SO₄ to produce hydrogen gas (H₂).
This is because Cu is less reactive than hydrogen and cannot displace it from acids.
Reason (R): Cu has positive electrode potential. ✅ (True)
The standard electrode potential of Cu²⁺/Cu is +0.34V, which is greater than that of hydrogen (0.00V).
Metals with positive electrode potential are less reactive and cannot displace hydrogen from acids.
Correct Answer:
(A) Both assertion (A) and reason (R) are true, and reason (R) is the correct explanation of assertion (A). ✅
13.अभिकथन (A): Cu तनु खनिज अम्ल के साथ अभिक्रिया करके H₂ मुक्त नहीं कर सकता।
कारण (R): Cu इलेक्ट्रोड विभव धनात्मक है।
अभिकथन (A) और कारण (R) का विश्लेषण:
अभिकथन (A): Cu तनु खनिज अम्ल के साथ अभिक्रिया करके H₂ मुक्त नहीं कर सकता। ✅ (सही)
कॉपर (Cu) तनु HCl या H₂SO₄ जैसे खनिज अम्लों के साथ अभिक्रिया नहीं करता, क्योंकि यह हाइड्रोजन से कम सक्रिय होता है और हाइड्रोजन गैस को विस्थापित नहीं कर सकता।
कारण (R): Cu का इलेक्ट्रोड विभव धनात्मक होता है। ✅ (सही)
Cu²⁺/Cu का इलेक्ट्रोड विभव +0.34V होता है, जो हाइड्रोजन के मानक इलेक्ट्रोड विभव (0.00V) से अधिक है।
जिन धातुओं का इलेक्ट्रोड विभव धनात्मक होता है, वे हाइड्रोजन को विस्थापित नहीं कर सकतीं।
सही उत्तर:
(A) अभिकथन (A) और कारण (R) दोनों सही हैं, तथा कारण (R), अभिकथन (A) की सही व्याख्या करता है। ✅
14.
Assertion (A): In a first-order reaction, if the concentration of the reactant is doubled, its half-life also doubled .
Reason (R): The half-life of a reaction does not depend on the initial concentration of the reactant in a first order reaction.
Analysis of Assertion (A) and Reason (R):
Assertion (A): In a first-order reaction, if the concentration of the reactant is doubled, its half-life also doubles. ❌ (False)
The half-life (t1/2)(t_{1/2}) of a first-order reaction is given by: t1/2=0.693kt_{1/2} = \frac{0.693}{k}
Since t1/2t_{1/2} is independent of the initial concentration, doubling the concentration does not change the half-life.
Reason (R): The half-life of a reaction does not depend on the initial concentration of the reactant in a first-order reaction. ✅ (True)
This is a correct statement because, in first-order reactions, the half-life remains constant regardless of the initial concentration.
Correct Answer:
(D) Assertion (A) is false, but reason (R) is true. ✅
14.अभिकथन (A): प्रथम कोटि की अभिक्रिया में यदि अभिकारक की सांद्रता दोगुनी हो जाती है, तो इसका अर्धायुकाल भी दोगुना हो जाता है।
कारण (R): प्रथम कोटि अभिक्रिया में अर्धायुकाल अभिकारक की प्रारंभिक सांद्रता पर निर्भर नहीं करता है।
अभिकथन (A) और कारण (R) का विश्लेषण:
अभिकथन (A): प्रथम कोटि की अभिक्रिया में यदि अभिकारक की सांद्रता दोगुनी हो जाती है, तो इसका अर्धायुकाल भी दोगुना हो जाता है। ❌ (गलत)
प्रथम कोटि (First-order) अभिक्रिया के लिए अर्धायुकाल (t1/2)(t_{1/2}) का सूत्र: t1/2=0.693kt_{1/2} = \frac{0.693}{k}
यहाँ अर्धायुकाल (t1/2)(t_{1/2}) प्रारंभिक सांद्रता पर निर्भर नहीं करता।
इसलिए, यदि अभिकारक की सांद्रता दोगुनी की जाए, तो अर्धायुकाल पर कोई प्रभाव नहीं पड़ेगा।
कारण (R): प्रथम कोटि अभिक्रिया में अर्धायुकाल अभिकारक की प्रारंभिक सांद्रता पर निर्भर नहीं करता है। ✅ (सही)
यह कथन सही है क्योंकि प्रथम कोटि अभिक्रिया में अर्धायुकाल केवल अभिक्रिया दर नियतांक (k) पर निर्भर करता है, न कि प्रारंभिक सांद्रता पर।
सही उत्तर:
(D) अभिकथन (A) गलत है, लेकिन कारण (R) सही है। ✅
15.
Assertion (A): Vitamin D can be stored in our body.
Reason (R): Vitamin D is fat-soluble vitamin and is not excreted from the body in urine.
Analysis of Assertion (A) and Reason (R):
Assertion (A): Vitamin D can be stored in our body. ✅ (True)
Vitamin D is a fat-soluble vitamin and is stored in fat tissues and the liver for long-term use.
Reason (R): Vitamin D is a fat-soluble vitamin and is not excreted from the body in urine. ✅ (True)
Fat-soluble vitamins (A, D, E, K) are not easily excreted through urine like water-soluble vitamins (B-complex, C).
Instead, they accumulate in fat tissues and the liver, making them available when needed.
Correct Answer:
(A) Both assertion (A) and reason (R) are true, and reason (R) correctly explains the assertion (A). ✅
15.अभिकथन (A): विटामिन D हमारे शरीर में संचित नहीं हो सकता है।
कारण (R): विटामिन D वसा में घुलनशील विटामिन है और मूत्र के माध्यम से शरीर से बाहर नहीं निकलता है।
अभिकथन (A) और कारण (R) का विश्लेषण:
अभिकथन (A): विटामिन D हमारे शरीर में संचित नहीं हो सकता है। ❌ (गलत)
विटामिन D एक वसा में घुलनशील विटामिन है, जो शरीर में वसा ऊतकों (fat tissues) और यकृत (liver) में संचित हो सकता है।
इसलिए, यह कथन गलत है क्योंकि विटामिन D शरीर में संग्रहित हो सकता है।
कारण (R): विटामिन D वसा में घुलनशील विटामिन है और मूत्र के माध्यम से शरीर से बाहर नहीं निकलता है। ✅ (सही)
वसा में घुलनशील विटामिन (A, D, E, K) शरीर में जमा हो सकते हैं और आसानी से मूत्र (urine) के माध्यम से बाहर नहीं निकलते, जबकि जल में घुलनशील विटामिन (B और C) मूत्र के द्वारा उत्सर्जित हो जाते हैं।
सही उत्तर:
(D) अभिकथन (A) गलत है, लेकिन कारण (R) सही है। ✅
16.
Assertion (A): Aromatic primary amine cannot be prepared by Gabriel phthalimide synthesis.
Reason (R): Aryl halide do not undergo nucleophilic substitution reaction with the anion formed by phthalimide .
Analysis of Assertion (A) and Reason (R):
Assertion (A): Aromatic primary amine cannot be prepared by Gabriel phthalimide synthesis. ✅ (True)
Gabriel phthalimide synthesis is used for preparing aliphatic primary amines but not aromatic primary amines.
This is because aryl halides (like C₆H₅Cl) do not react with potassium phthalimide under normal conditions.
Reason (R): Aryl halides do not undergo nucleophilic substitution reaction with the anion formed by phthalimide. ✅ (True)
In Gabriel phthalimide synthesis, the phthalimide anion (N⁻) attacks the alkyl halide (R-X) via nucleophilic substitution (SN_N2 mechanism).
However, aryl halides (C₆H₅X) do not undergo SN_N2 reactions due to partial double bond character in the C-X bond (resonance stabilization).
This makes nucleophilic substitution difficult, preventing the reaction from occurring.
Correct Answer:
(A) Both assertion (A) and reason (R) are true, and reason (R) correctly explains assertion (A). ✅
16.अभिकथन (A): ऐरोमैटिक प्राथमिक एमीन को गैब्रियल थैलेमाइड संश्लेषण द्वारा नहीं बनाया जा सकता।
कारण (R): ऐरिल हैलाइड थैलिमाइड से प्राप्त ऋणायन के साथ नाभिकरागी प्रतिस्थापन अभिक्रिया नहीं कर सकते ।
अभिकथन (A) और कारण (R) का विश्लेषण:
अभिकथन (A): ऐरोमैटिक प्राथमिक एमीन को गैब्रियल थैलेमाइड संश्लेषण द्वारा नहीं बनाया जा सकता। ✅ (सही)
गैब्रियल थैलेमाइड संश्लेषण का उपयोग एलिफैटिक प्राथमिक एमीन (Aliphatic Primary Amines) के संश्लेषण के लिए किया जाता है, लेकिन ऐरोमैटिक प्राथमिक एमीन (Aromatic Primary Amines) नहीं बनाए जा सकते।
इसका कारण यह है कि ऐरिल हैलाइड (Aryl Halides) थैलेमाइड आयन के साथ प्रतिक्रिया नहीं करते।
कारण (R): ऐरिल हैलाइड थैलेमाइड से प्राप्त ऋणायन के साथ नाभिकरागी प्रतिस्थापन अभिक्रिया नहीं कर सकते। ✅ (सही)
गैब्रियल संश्लेषण SN_N2 अभिक्रिया पर आधारित है, जो ऐरिल हैलाइड (C₆H₅X) में नहीं होती।
ऐरिल हैलाइड में C-X बंध आंशिक द्वैबंधीय (partial double bond) प्रकृति का होता है (अनुनाद के कारण), जिससे यह नाभिकरागी प्रतिस्थापन (Nucleophilic Substitution) में भाग नहीं लेता।
सही उत्तर:
(A) अभिकथन (A) और कारण (R) दोनों सही हैं, तथा कारण (R), अभिकथन (A) की सही व्याख्या करता है। ✅
17. Name the following coordination compounds according to IUPAC nomenclature:
(a) [Co(NH₃)₄(H₂O)Cl]Cl₂
(b) [CrCl₂(en)₂]Cl
IUPAC Nomenclature of Coordination Compounds:
(a) [Co(NH₃)₄(H₂O)Cl]Cl₂
Central metal: Cobalt (Co)
Ligands:
NH₃ (Ammine) - 4
H₂O (Aqua) - 1
Cl (Chloro) - 1
Oxidation state of Co: x+(0×4)+(0×1)+(−1)+2(−1)=0x + (0 \times 4) + (0 \times 1) + (-1) + 2(-1) = 0 x−1−2=0⇒x=+3x - 1 - 2 = 0 \Rightarrow x = +3
Name: Tetraammineaquachloridocobalt(III) chloride
(b) [CrCl₂(en)₂]Cl
Central metal: Chromium (Cr)
Ligands:
Cl (Chloro) - 2
en (Ethylenediamine) - 2
Oxidation state of Cr: x+(−1×2)+(0×2)+(−1)=0x + (-1 \times 2) + (0 \times 2) + (-1) = 0 x−2−1=0⇒x=+3x - 2 - 1 = 0 \Rightarrow x = +3
Name: Dichloridobis(ethylenediamine)chromium(III) chloride
Final Answer:
(a) Tetraammineaquachloridocobalt(III) chloride
(b) Dichloridobis(ethylenediamine)chromium(III) chloride ✅
17. IUPAC मानदंड के अनुसार निम्नलिखित उपसहसंयोजन यौगिकों के नाम बताइए:
(a) [Co(NH₃)₄(H₂O)Cl]Cl₂
(b) [CrCl₂(en)₂]Cl
IUPAC नामकरण के अनुसार समन्वय यौगिकों के नाम:
(a) [Co(NH₃)₄(H₂O)Cl]Cl₂
केंद्र धातु (Central Metal): Cobalt (Co)
लिगैंड (Ligands):
NH₃ (Ammine) - 4
H₂O (Aqua) - 1
Cl (Chloro) - 1
Cobalt का ऑक्सीकरण अवस्था (Oxidation state): x+(0×4)+(0×1)+(−1)+2(−1)=0x + (0 \times 4) + (0 \times 1) + (-1) + 2(-1) = 0 x−1−2=0⇒x=+3x - 1 - 2 = 0 \Rightarrow x = +3
IUPAC नाम: Tetraammineaquachloridocobalt(III) chloride
(टेट्राअम्मीनएक्वाक्लोरिडोकोबाल्ट(III) क्लोराइड)
(b) [CrCl₂(en)₂]Cl
केंद्र धातु (Central Metal): Chromium (Cr)
लिगैंड (Ligands):
Cl (Chloro) - 2
en (Ethylenediamine) - 2
Chromium का ऑक्सीकरण अवस्था (Oxidation state): x+(−1×2)+(0×2)+(−1)=0x + (-1 \times 2) + (0 \times 2) + (-1) = 0 x−2−1=0⇒x=+3x - 2 - 1 = 0 \Rightarrow x = +3
IUPAC नाम: Dichloridobis(ethylenediamine)chromium(III) chloride
(डाइक्लोरिडोबिस(एथिलीनडायमीन)क्रोमियम(III) क्लोराइड)
अंतिम उत्तर:
(a) Tetraammineaquachloridocobalt(III) chloride
(टेट्राअम्मीनएक्वाक्लोरिडोकोबाल्ट(III) क्लोराइड)
(b) Dichloridobis(ethylenediamine)chromium(III) chloride
(डाइक्लोरिडोबिस(एथिलीनडायमीन)क्रोमियम(III) क्लोराइड) ✅
18. What is the meant by the rate law and rate constant of a reaction. Identify the order of a reaction if teh unit of its Rate constant are :
If the rate equation is given as:
(a) s⁻¹
(b) mol⁻¹ L s⁻¹
Rate Law and Rate Constant of a Reaction
1. Rate Law:
The rate law expresses the relationship between the rate of a reaction and the concentration of reactants raised to some powers (order of reaction). It is given as:
Rate=k[A]m[B]n\text{Rate} = k[A]^m [B]^n
where:
kk = Rate constant
[[A] and [B] = Concentrations of reactants
mm and nn = Reaction orders w.r.t. each reactant
m+nm + n = Overall order of reaction
2. Rate Constant (kk)
The rate constant kk is a proportionality constant that depends on temperature and defines how fast a reaction occurs. Its unit depends on the order of the reaction.
Identifying the Order of Reaction Based on the Unit of kk
(a) If the unit of kk is s−1s^{-1}:
The general formula for the unit of rate constant is:
Unit of k=(mol1−n Ln−1 s−1)\text{Unit of } k = \left( \text{mol}^{1-n} \text{ L}^{n-1} \text{ s}^{-1} \right)Comparing with s−1s^{-1}:
k=s−1=mol1−1L1−1s−1k = \text{s}^{-1} = \text{mol}^{1-1} \text{L}^{1-1} \text{s}^{-1}Here, n=1n = 1, so the reaction is first order.
✅ Order of Reaction = 1 (First Order Reaction)
(b) If the unit of kk is mol−1Ls−1\text{mol}^{-1} \text{L} \text{s}^{-1}:
Comparing with the general formula:
k=mol1−nLn−1s−1k = \text{mol}^{1-n} \text{L}^{n-1} \text{s}^{-1} mol−1Ls−1=mol1−nLn−1s−1\text{mol}^{-1} \text{L} \text{s}^{-1} = \text{mol}^{1-n} \text{L}^{n-1} \text{s}^{-1}Equating exponents for mol:
−1=1−n⇒n=2-1 = 1 - n \quad \Rightarrow \quad n = 2
✅ Order of Reaction = 2 (Second Order Reaction)
Final Answer:
(a) kk has unit s−1s^{-1} → First Order Reaction
(b) kk has unit mol−1Ls−1\text{mol}^{-1} \text{L} \text{s}^{-1} → Second Order Reaction ✅
18. किसी अभिक्रिया के वेग नियम और वेग स्थिरांक से क्या अभिप्राय है? किसी अभिक्रिया की कोटि पहचानें यदि उसके वेग समीकरण की इकाइयाँ निम्न हैं:
(a) s⁻¹
(b) mol⁻¹ L s⁻¹
वेग नियम (Rate Law) और वेग स्थिरांक (Rate Constant) का अर्थ:
वेग नियम (Rate Law):
किसी रासायनिक अभिक्रिया के वेग (Rate) को अभिकारकों की सांद्रता के साथ एक गणितीय समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है, जिसे वेग समीकरण या वेग नियम कहते हैं।
यदि किसी अभिक्रिया के लिए वेग समीकरण इस प्रकार है: r=k[A]m[B]nr = k [A]^m [B]^n तो यहाँ,
rr = अभिक्रिया का वेग
kk = वेग स्थिरांक (Rate Constant)
[A] और [B] = अभिकारकों की सांद्रता
m और n = क्रियात्मक कोटि (Reaction Order)
वेग स्थिरांक (Rate Constant) kk:
यह एक समानुपाती स्थिरांक है, जो किसी विशेष तापमान पर अभिक्रिया के वेग को निर्धारित करता है।
इसकी इकाई अभिक्रिया की कोटि (Order) पर निर्भर करती है।
दी गई इकाइयों से अभिक्रिया की कोटि ज्ञात करें:
(a) इकाई: s−1s^{-1}
सामान्य रूप से, n कोटि की अभिक्रिया के लिए kk की इकाई होती है: k=(concentration)1−n×time−1k = \text{(concentration)}^{1-n} \times \text{time}^{-1}
जब इकाई s−1s^{-1} दी गई है, तो इसमें मोलरता (M) या mol L−1mol \, L^{-1} का कोई घटक नहीं है।
इसलिए, Order(n)=1\text{Order} (n) = 1
यह एक प्रथम कोटि (First-order) अभिक्रिया है।
(b) इकाई: mol−1Ls−1mol^{-1} L s^{-1}
दिए गए kk की इकाई: mol−1Ls−1=M−1s−1mol^{-1} L s^{-1} = M^{-1} s^{-1}
इसकी तुलना सामान्य इकाई M1−ns−1M^{1-n} s^{-1} से करें: −1=1−n-1 = 1 - n n=2n = 2
यह एक द्वितीय कोटि (Second-order) अभिक्रिया है।
अंतिम उत्तर:
(a) s−1s^{-1} → प्रथम कोटि (First-order) अभिक्रिया
(b) mol−1Ls−1mol^{-1} L s^{-1} → द्वितीय कोटि (Second-order) अभिक्रिया
19. Complete and Balance the following chemical equations:
(a) 8MnO₄⁻ + 3S₂O₃²⁻ + H₂O →
(b) Cr₂O₇²⁻ + 3Sn²⁺ + 14H⁺ →
Here are the complete and balanced redox reactions:
(a) Balancing the reaction in acidic medium:
Given: 8MnO4−+3S2O32−+H2O→\text{Given: } 8MnO_4^- + 3S_2O_3^{2-} + H_2O \rightarrow
Step 1: Assign oxidation states and identify half-reactions
MnO₄⁻ (permanganate) is reduced to Mn²⁺
Mn in MnO₄⁻: +7 → Mn²⁺: +2 (gain of 5 electrons per Mn)
S₂O₃²⁻ (thiosulfate) is oxidized to SO₄²⁻
S in S₂O₃²⁻: +2 → S in SO₄²⁻: +6 (loss of 4 electrons per S, total 8 electrons per S₂O₃²⁻)
Step 2: Balance the half-reactions
Reduction: MnO4−+8H++5e−→Mn2++4H2OMnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O
Oxidation: S2O32−+5H2O→2SO42−+10H++8e−S_2O_3^{2-} + 5H_2O \rightarrow 2SO_4^{2-} + 10H^+ + 8e^-
Step 3: Multiply to balance electrons
Multiply the first equation by 8 and the second by 5 to equalize the electrons.
8MnO4−+64H++40e−→8Mn2++32H2O8MnO_4^- + 64H^+ + 40e^- \rightarrow 8Mn^{2+} + 32H_2O 5S2O32−+25H2O→10SO42−+50H++40e−5S_2O_3^{2-} + 25H_2O \rightarrow 10SO_4^{2-} + 50H^+ + 40e^-
Step 4: Add the equations and simplify
8MnO4−+5S2O32−+14H+→8Mn2++10SO42−+7H2O8MnO_4^- + 5S_2O_3^{2-} + 14H^+ \rightarrow 8Mn^{2+} + 10SO_4^{2-} + 7H_2O
(b) Balancing the reaction in acidic medium:
Cr2O72−+3Sn2++14H+→Cr_2O_7^{2-} + 3Sn^{2+} + 14H^+ \rightarrow
Step 1: Assign oxidation states and identify half-reactions
Cr₂O₇²⁻ (dichromate) is reduced to Cr³⁺
Cr in Cr₂O₇²⁻: +6 → Cr³⁺: +3 (gain of 3 electrons per Cr, total 6 electrons for Cr₂)
Sn²⁺ (tin(II)) is oxidized to Sn⁴⁺
Sn²⁺: +2 → Sn⁴⁺: +4 (loss of 2 electrons per Sn, total 6 electrons for 3 Sn)
Step 2: Balance the half-reactions
Reduction: Cr2O72−+14H++6e−→2Cr3++7H2OCr_2O_7^{2-} + 14H^+ + 6e^- \rightarrow 2Cr^{3+} + 7H_2O
Oxidation: 3Sn2+→3Sn4++6e−3Sn^{2+} \rightarrow 3Sn^{4+} + 6e^-
Step 3: Combine the equations
Cr2O72−+3Sn2++14H+→2Cr3++3Sn4++7H2OCr_2O_7^{2-} + 3Sn^{2+} + 14H^+ \rightarrow 2Cr^{3+} + 3Sn^{4+} + 7H_2O
Final Balanced Equations
(a)
8MnO4−+5S2O32−+14H+→8Mn2++10SO42−+7H2O8MnO_4^- + 5S_2O_3^{2-} + 14H^+ \rightarrow 8Mn^{2+} + 10SO_4^{2-} + 7H_2O
(b)
Cr2O72−+3Sn2++14H+→2Cr3++3Sn4++7H2OCr_2O_7^{2-} + 3Sn^{2+} + 14H^+ \rightarrow 2Cr^{3+} + 3Sn^{4+} + 7H_2O
19. निम्नलिखित रासायनिक समीकरणों को पूर्ण एवं संतुलित कीजिए:
(a) 8MnO₄⁻ + 3S₂O₃²⁻ + H₂O →
(b) Cr₂O₇²⁻ + 3Sn²⁺ + 14H⁺ →
यहाँ दिए गए रासायनिक समीकरणों को पूर्ण और संतुलित किया गया है:
(a) संतुलन अम्लीय माध्यम में
अधूरा समीकरण:
8MnO4−+3S2O32−+H2O→8MnO_4^- + 3S_2O_3^{2-} + H_2O \rightarrow
चरण 1: ऑक्सीकरण एवं अपचयन अर्ध-प्रतिक्रियाएँ
MnO₄⁻ (परमैंगनेट आयन) Mn²⁺ में अपचयित होता है
Mn की ऑक्सीडेशन अवस्था: +7 से +2 (प्रति Mn 5e⁻ ग्रहण)
S₂O₃²⁻ (थायोसल्फेट) SO₄²⁻ में ऑक्सीकरण होता है
S की ऑक्सीडेशन अवस्था: +2 से +6 (प्रति S 4e⁻ गँवाना, कुल 8e⁻ प्रति S₂O₃²⁻)
चरण 2: अर्ध-प्रतिक्रियाओं का संतुलन
अपचयन: MnO4−+8H++5e−→Mn2++4H2OMnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O
ऑक्सीकरण: S2O32−+5H2O→2SO42−+10H++8e−S_2O_3^{2-} + 5H_2O \rightarrow 2SO_4^{2-} + 10H^+ + 8e^-
चरण 3: इलेक्ट्रॉनों का संतुलन
पहली अर्ध-प्रतिक्रिया को 8 से और दूसरी को 5 से गुणा करें ताकि इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान हो जाए:
8MnO4−+64H++40e−→8Mn2++32H2O8MnO_4^- + 64H^+ + 40e^- \rightarrow 8Mn^{2+} + 32H_2O 5S2O32−+25H2O→10SO42−+50H++40e−5S_2O_3^{2-} + 25H_2O \rightarrow 10SO_4^{2-} + 50H^+ + 40e^-
चरण 4: अंतिम संतुलित समीकरण
8MnO4−+5S2O32−+14H+→8Mn2++10SO42−+7H2O8MnO_4^- + 5S_2O_3^{2-} + 14H^+ \rightarrow 8Mn^{2+} + 10SO_4^{2-} + 7H_2O
(b) संतुलन अम्लीय माध्यम में
अधूरा समीकरण:
Cr2O72−+3Sn2++14H+→Cr_2O_7^{2-} + 3Sn^{2+} + 14H^+ \rightarrow
चरण 1: ऑक्सीकरण एवं अपचयन अर्ध-प्रतिक्रियाएँ
Cr₂O₇²⁻ (डाइक्रोमेट आयन) Cr³⁺ में अपचयित होता है
Cr की ऑक्सीडेशन अवस्था: +6 से +3 (प्रति Cr 3e⁻ ग्रहण, कुल 6e⁻)
Sn²⁺ (टिन(II)) Sn⁴⁺ में ऑक्सीकरण होता है
Sn की ऑक्सीडेशन अवस्था: +2 से +4 (प्रति Sn 2e⁻ गँवाना, कुल 6e⁻)
चरण 2: अर्ध-प्रतिक्रियाओं का संतुलन
अपचयन: Cr2O72−+14H++6e−→2Cr3++7H2OCr_2O_7^{2-} + 14H^+ + 6e^- \rightarrow 2Cr^{3+} + 7H_2O
ऑक्सीकरण: 3Sn2+→3Sn4++6e−3Sn^{2+} \rightarrow 3Sn^{4+} + 6e^-
चरण 3: समीकरण का संतुलन
Cr2O72−+3Sn2++14H+→2Cr3++3Sn4++7H2OCr_2O_7^{2-} + 3Sn^{2+} + 14H^+ \rightarrow 2Cr^{3+} + 3Sn^{4+} + 7H_2O
अंतिम संतुलित समीकरण
(a)8MnO4−+5S2O32−+14H+→8Mn2++10SO42−+7H2O8MnO_4^- + 5S_2O_3^{2-} + 14H^+ \rightarrow 8Mn^{2+} + 10SO_4^{2-} + 7H_2O
(b)Cr2O72−+3Sn2++14H+→2Cr3++3Sn4++7H2OCr_2O_7^{2-} + 3Sn^{2+} + 14H^+ \rightarrow 2Cr^{3+} + 3Sn^{4+} + 7H_2O
20.
(A) The real constant for a zero-order reaction A → P is 0.0030 mol L⁻¹ s⁻¹, how long will it take for the initial concentration of A to fall from 0.10 M to 0.075 M?
Or
(B) The decomposition of NH₃ on platinum surface is a zero-order reaction.what are the rate of production of N2 and H2 if k = 2.5 × 10⁻⁴ mol L⁻¹ s⁻¹?
(A) Time Calculation for a Zero-Order Reaction
For a zero-order reaction, the rate law is given by:
[A]=[A]0−kt[A] = [A]_0 - kt
where:
[A][A] = final concentration
[A]0[A]_0 = initial concentration
kk = rate constant
tt = time
Given Data:
k=0.0030k = 0.0030 mol L⁻¹ s⁻¹
[A]0=0.10[A]_0 = 0.10 M
[A]=0.075[A] = 0.075 M
Calculation:
0.075=0.10−(0.0030×t)0.075 = 0.10 - (0.0030 \times t) t=0.10−0.0750.0030t = \frac{0.10 - 0.075}{0.0030} t=0.0250.0030t = \frac{0.025}{0.0030} t=8.33 st = 8.33 \text{ s}
Answer: The required time is 8.33 seconds.
(B) Rate of Production of N2N_2 and H2H_2 for NH₃ Decomposition
The decomposition of ammonia (NH3NH_3) on a platinum surface follows the reaction:
2NH3→N2+3H22NH_3 \rightarrow N_2 + 3H_2
For a zero-order reaction, the rate of disappearance of NH3NH_3 is:
Rate=k\text{Rate} = k
Given Data:
k=2.5×10−4k = 2.5 \times 10^{-4} mol L⁻¹ s⁻¹
Stoichiometric ratios:
For N2N_2: 12\frac{1}{2} of NH3NH_3 decomposition rate
For H2H_2: 32\frac{3}{2} of NH3NH_3 decomposition rate
Calculation:
Rate of N2N_2 Production:
Rate of N2=12×(2.5×10−4)\text{Rate of } N_2 = \frac{1}{2} \times (2.5 \times 10^{-4}) =1.25×10−4 mol L⁻¹ s⁻¹= 1.25 \times 10^{-4} \text{ mol L⁻¹ s⁻¹}
Rate of H2H_2 Production:
Rate of H2=32×(2.5×10−4)\text{Rate of } H_2 = \frac{3}{2} \times (2.5 \times 10^{-4}) =3.75×10−4 mol L⁻¹ s⁻¹= 3.75 \times 10^{-4} \text{ mol L⁻¹ s⁻¹}
Answer:
Rate of N2N_2 production = 1.25×10−41.25 \times 10^{-4} mol L⁻¹ s⁻¹
Rate of H2H_2 production = 3.75×10−43.75 \times 10^{-4} mol L⁻¹ s⁻¹
20.
(A) शून्य कोटि की अभिक्रिया A → P के लिए यदि वेग नियतांक 0.0030 mol L⁻¹ s⁻¹ है, तो A की प्रारंभिक सांद्रता 0.10 M से 0.075 M तक जाने में कितना समय लगेगा
अथवा
(B) प्लेटिनम सतह पर NH3 का अपघटन शून्य कोटि अभिक्रिया है। यदि K = 2.5 × 10-4 molL-1S-1 है । N2 और H2 के उत्पादन की दरें क्या है?
(A) शून्य कोटि अभिक्रिया के लिए समय की गणना
शून्य कोटि (0th0^{th} order) की अभिक्रिया के लिए वेग समीकरण होता है:
[A]=[A]0−kt[A] = [A]_0 - kt
जहाँ:
[A][A] = अंतिम सांद्रता
[A]0[A]_0 = प्रारंभिक सांद्रता
kk = वेग नियतांक
tt = समय
प्रदत्त डेटा:
k=0.0030 k = 0.0030 mol L⁻¹ s⁻¹
[A]0=0.10[A]_0 = 0.10 M
[A]=0.075[A] = 0.075 M
गणना:
0.075=0.10−(0.0030×t)0.075 = 0.10 - (0.0030 \times t) t=0.10−0.0750.0030t = \frac{0.10 - 0.075}{0.0030} t=0.0250.0030t = \frac{0.025}{0.0030} t=8.33 सेकंडt = 8.33 \text{ सेकंड}
उत्तर: AA की सांद्रता को 0.10M0.10 M से 0.075M0.075 M तक कम होने में 8.33 सेकंड लगेंगे।
(B) NH₃ अपघटन के लिए N2N_2 और H2H_2 के उत्पादन की दर
प्लेटिनम सतह पर अमोनिया (NH3NH_3) का अपघटन निम्नलिखित समीकरण के अनुसार होता है:
2NH3→N2+3H22NH_3 \rightarrow N_2 + 3H_2
शून्य कोटि की अभिक्रिया के लिए, NH3NH_3 के समाप्त होने की दर होती है:
Rate=k\text{Rate} = k
प्रदत्त डेटा:
k=2.5×10−4k = 2.5 \times 10^{-4} mol L⁻¹ s⁻¹
स्टोइकियोमेट्रिक अनुपात:
N2N_2 के लिए: 12\frac{1}{2} × NH3NH_3 के अपघटन की दर
H2H_2 के लिए: 32\frac{3}{2} × NH3NH_3 के अपघटन की दर
गणना:
N2N_2 के उत्पादन की दर:
Rate of N2=12×(2.5×10−4)\text{Rate of } N_2 = \frac{1}{2} \times (2.5 \times 10^{-4}) =1.25×10−4 mol L⁻¹ s⁻¹= 1.25 \times 10^{-4} \text{ mol L⁻¹ s⁻¹}
H2H_2 के उत्पादन की दर:
Rate of H2=32×(2.5×10−4)\text{Rate of } H_2 = \frac{3}{2} \times (2.5 \times 10^{-4}) =3.75×10−4 mol L⁻¹ s⁻¹= 3.75 \times 10^{-4} \text{ mol L⁻¹ s⁻¹}
उत्तर:
N2N_2 के उत्पादन की दर = 1.25×10−41.25 \times 10^{-4} mol L⁻¹ s⁻¹
H2H_2 के उत्पादन की दर = 3.75×10−43.75 \times 10^{-4} mol L⁻¹ s⁻¹
21) Give reason for the following observations :
(A) P - chloronitrobengene reacts with (aq) NaOH at 443k to give p - nitrophenol whereas chlorobengene reacts with the same reagent at 623k and 300 atm .
(B) Main product obtained when chloroethane react with KCN is propane nitrile while with Ag CN is ethyl isocyanaide.
(A) Why does p-chloronitrobenzene react with aqueous NaOH at 443 K, whereas chlorobenzene requires 623 K and 300 atm?
p-Chloronitrobenzene undergoes nucleophilic substitution more readily than chlorobenzene because the electron-withdrawing nitro (-NO₂) group at the para position increases the reactivity of the benzene ring.
The -NO₂ group strongly decreases the electron density on the ring via -I (inductive) and -M (mesomeric) effects, making the carbon attached to the chlorine more electrophilic.
This stabilizes the intermediate carbanion, facilitating the nucleophilic substitution of Cl by OH⁻ at a relatively lower temperature (443 K).
Chlorobenzene reacts under extreme conditions (623 K, 300 atm) because:
The C–Cl bond in chlorobenzene is highly stable due to partial double bond character (resonance stabilization).
Without an electron-withdrawing group like -NO₂, the benzene ring is not sufficiently activated for nucleophilic attack, requiring drastic conditions.
Reaction:
p−Cl-C6H4-NO2+NaOH(aq)→443Kp−HO-C6H4-NO2p-\text{Cl-C}_6\text{H}_4\text{-NO}_2 + NaOH (aq) \xrightarrow{443K} p-\text{HO-C}_6\text{H}_4\text{-NO}_2
(B) Why does chloroethane react with KCN to give ethane nitrile (propane nitrile), while with AgCN it gives ethyl isocyanide?
Potassium cyanide (KCN) is ionic and provides cyanide ion (⁻C≡N) as a nucleophile, which predominantly attacks via the C atom (because the C in CN⁻ carries a negative charge).
This results in a normal nucleophilic substitution (SN2 mechanism) forming ethyl cyanide (propane nitrile, C₂H₅CN).
C2H5Cl+KCN→C2H5CN+KClC_2H_5Cl + KCN \rightarrow C_2H_5CN + KCl
Silver cyanide (AgCN) is covalent, meaning the lone pair on N is more available for nucleophilic attack rather than C.
This leads to the formation of ethyl isocyanide (C₂H₅NC) instead of ethyl cyanide.
C2H5Cl+AgCN→C2H5NC+AgClC_2H_5Cl + AgCN \rightarrow C_2H_5NC + AgCl
Key Concept:
KCN → Cyanide (-CN) acts via C (normal substitution, nitrile is formed).
AgCN → Cyanide (-CN) acts via N (abnormal substitution, isocyanide is formed).
21) निम्न प्रेक्षणो के लिए कारण दीजिए ।
(A)443k ताप पर पैरा - क्लोरोनाइट्रोबेंजीन जलीय NaOH के साथ अभिक्रिया करके पैरा - नाइट्रो फिनॉल देता है जबकि क्लोरो बेंजीन उसी अभिकर्मक के साथ 623k और 300atm पर क्रिया करता है।
(B) जब क्लोरो एथेन KCN के साथ अभिक्रिया करता है तब मुख्य उत्पाद प्रोपेन नाइट्राइल बनता है जबकिAgCN के साथ यह एथिल आइसो साइनाइड बनाता है।
(A) p-क्लोरोनाइट्रोबेंजीन 443 K पर NaOH के साथ प्रतिक्रिया करता है, जबकि क्लोरोबेंजीन को 623 K और 300 atm की आवश्यकता क्यों होती है?
p-क्लोरोनाइट्रोबेंजीन में इलेक्ट्रॉन-सं吸क (-I और -M प्रभाव डालने वाला) नाइट्रो (-NO₂) समूह होता है, जो बेंजीन रिंग से इलेक्ट्रॉन खींचता है।
यह Cl से जुड़े कार्बन को अधिक इलेक्ट्रोफिलिक बना देता है, जिससे OH⁻ आसानी से हमला कर सकता है और न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन अभिक्रिया (SNAr) कम तापमान (443 K) पर हो जाती है।
नाइट्रो समूह अंतरवर्ती कार्बएनायन को स्थिर करता है, जिससे प्रतिक्रिया तेज़ होती है।
क्लोरोबेंजीन कठिनाई से प्रतिक्रिया करता है क्योंकि:
C–Cl बंध आंशिक द्वैध बंध चरित्र (resonance stabilization) के कारण अत्यधिक स्थिर होता है।
बिना -NO₂ जैसे इलेक्ट्रॉन आकर्षक समूह के, बेंजीन रिंग न्यूक्लियोफिलिक हमले के लिए कम सक्रिय होती है।
इसलिए, अत्यधिक कठोर स्थितियों (623 K, 300 atm) की आवश्यकता होती है।
अभिक्रिया:
p−Cl-C6H4-NO2+NaOH(aq)→443Kp−HO-C6H4-NO2p-\text{Cl-C}_6\text{H}_4\text{-NO}_2 + NaOH (aq) \xrightarrow{443K} p-\text{HO-C}_6\text{H}_4\text{-NO}_2
(B) क्लोरोएथेन KCN से प्रोपेन नाइट्राइल बनाता है जबकि AgCN से एथिल आइसोसाइनाइड क्यों बनता है?
पोटैशियम सायनाइड (KCN) आयनिक होता है और इसमें C≡N⁻ आयन स्वतंत्र रूप से मौजूद होता है।
यहाँ कार्बन (C) एक नाभिक-आक्रामी (nucleophile) की तरह कार्य करता है, क्योंकि उस पर आंशिक ऋणात्मक आवेश होता है।
इसलिए, KCN के साथ, SN2 अभिक्रिया होती है और एथिल सायनाइड (प्रोपेन नाइट्राइल, C₂H₅CN) बनता है।
C2H5Cl+KCN→C2H5CN+KClC_2H_5Cl + KCN \rightarrow C_2H_5CN + KCl
चाँदी सायनाइड (AgCN) सहसंयोजक यौगिक (covalent) है, जिसमें नाइट्रोजन (N) न्यूक्लियोफाइल के रूप में कार्य करता है।
इस स्थिति में, नाइट्रोजन कार्बन से जुड़कर एथिल आइसोसाइनाइड (C₂H₅NC) बनाता है।
C2H5Cl+AgCN→C2H5NC+AgClC_2H_5Cl + AgCN \rightarrow C_2H_5NC + AgCl
मुख्य अंतर:
KCN → सायनाइड (-CN) कार्बन से जुड़ता है → सामान्य प्रतिस्थापन → नाइट्राइल (C₂H₅CN) बनता है।
AgCN → सायनाइड (-CN) नाइट्रोजन से जुड़ता है → असामान्य प्रतिस्थापन → आइसोसाइनाइड (C₂H₅NC) बनता है।
अगर आपको और स्पष्टीकरण चाहिए, तो बताइए! 😊
22. Henry’s law constant for CO₂ in water is 1.67 × 10⁸ Pa at 298k . Calculate the number of moles of CO₂ in 540 g of soda water when packed under 3.34 × 10^5 pa at the same temperature.
Given Data:
Henry’s law constant for CO₂ in water: kH=1.67×108k_H = 1.67 \times 10^8 Pa
Pressure of CO₂ in soda water: P=3.34×105P = 3.34 \times 10^5 Pa
Mass of soda water: 540540 g
Temperature: 298298 K
Step 1: Apply Henry’s Law
Henry’s law states:
C=PkHC = \frac{P}{k_H}
where:
CC = concentration of CO₂ in mol/L
PP = partial pressure of CO₂
kHk_H = Henry’s law constant
Substituting values:
C=3.34×1051.67×108C = \frac{3.34 \times 10^5}{1.67 \times 10^8} C=2.00×10−3 mol/LC = 2.00 \times 10^{-3} \text{ mol/L}
Step 2: Calculate the Volume of Soda Water
The density of water is approximately 1 g/mL, so: 540 g≈540 mL=0.540 L540 \text{ g} \approx 540 \text{ mL} = 0.540 \text{ L}
Step 3: Calculate the Number of Moles of CO₂
Moles of CO₂=C×V\text{Moles of CO₂} = C \times V =(2.00×10−3 mol/L)×(0.540 L)= (2.00 \times 10^{-3} \text{ mol/L}) \times (0.540 \text{ L}) =1.08×10−3 moles= 1.08 \times 10^{-3} \text{ moles}
Final Answer:
Number of moles of CO₂ in 540 g of soda water = 1.08×10−31.08 \times 10^{-3} moles.
22.298 K पर जल में CO₂ के लिए हेनरी का नियमन स्थिरांक 1.67 × 10⁸ Pa है। समान ताप पर 3.34 × 10⁵ Pa के अंतर्गत बंद किए गए 540 g सोडा जल में CO₂ के मोलों की संख्या की गणना कीजिए। (3 अंक)
दिया गया डेटा:
हेनरी का नियमन स्थिरांक: kH=1.67×108k_H = 1.67 \times 10^8 Pa
CO₂ का दाब: P=3.34×105P = 3.34 \times 10^5 Pa
सोडा जल का द्रव्यमान: 540540 g
तापमान: 298298 K
चरण 1: हेनरी का नियम लागू करें
हेनरी का नियम:
C=PkHC = \frac{P}{k_H}
जहाँ,
CC = CO₂ की सांद्रता (mol/L)
PP = CO₂ का आंशिक दाब
kHk_H = हेनरी का नियमन स्थिरांक
मान डालकर,
C=3.34×1051.67×108C = \frac{3.34 \times 10^5}{1.67 \times 10^8} C=2.00×10−3 mol/LC = 2.00 \times 10^{-3} \text{ mol/L}
चरण 2: सोडा जल के आयतन की गणना
जल का घनत्व लगभग 11 g/mL होता है।
अतः, 540540 g जल का आयतन 540540 mL = 0.5400.540 L होगा।
चरण 3: CO₂ के मोलों की गणना
CO₂ के मोल=C×V\text{CO₂ के मोल} = C \times V =(2.00×10−3 mol/L)×(0.540 L)= (2.00 \times 10^{-3} \text{ mol/L}) \times (0.540 \text{ L}) =1.08×10−3 mol= 1.08 \times 10^{-3} \text{ mol}
अंतिम उत्तर:
सोडा जल में CO₂ के मोल = 1.08×10−31.08 \times 10^{-3} मोल
23. Give reason : (3 × 1 = 3 marks)
(a) Fuel cells are preferred for production electrical energy than thermal plants.
(b) Iron does not rust even it zinc coating is broken in a galvanized pipe .
(c)In the experimental determination of electrolytic conduction, Direct current (DC) is not used .
(a) Why are fuel cells preferred for electricity generation over thermal power plants?
Higher Efficiency: Fuel cells directly convert chemical energy into electrical energy with higher efficiency (~70%) compared to thermal power plants (~35–40%).
Eco-friendly: They produce less pollution as they mainly emit water and heat, whereas thermal plants release CO₂, SO₂, and NOₓ, causing pollution and global warming.
Continuous Operation: Unlike thermal power plants, which require frequent refueling and maintenance, fuel cells operate continuously as long as fuel (e.g., hydrogen) is supplied.
(b) Why does iron not rust even if the zinc coating is broken in a galvanized pipe?
Galvanized pipes are coated with zinc, which acts as a sacrificial anode.
Even if the zinc layer is damaged, zinc is more reactive than iron and preferentially undergoes oxidation.
This prevents iron from rusting because zinc sacrifices itself by corroding first, protecting the underlying iron.
Zn→Zn2++2e−\text{Zn} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2e^-
Since zinc has a lower reduction potential than iron, it gets oxidized first, preventing iron from rusting.
(c) Why is direct current (DC) not used in the experimental determination of electrolytic conduction?
Electrolysis Occurs with DC: Direct current (DC) causes electrolysis of the electrolyte, leading to decomposition of ions and formation of unwanted products at the electrodes.
Polarization Effect: DC accumulates ions near the electrodes, reducing conductivity measurement accuracy.
AC Prevents Electrolysis: Alternating current (AC) reverses polarity continuously, preventing electrolysis and allowing accurate measurement of conductivity.
Thus, AC is used instead of DC to measure electrolytic conduction.
23. निम्नलिखित की व्याख्या कीजिए: (3 × 1 = 3 अंक)
(अ) विद्युत ऊर्जा उत्पादन के लिए ऊष्मीय संयंत्रो की अपेक्षा ईधन सैलो को वरीयता दी जाती है ।
ब) गैल्वनीकृत पाइप में जिंक की परत खंडित होने के उपरांत भी लोह में जंग नही लगता।
(स) वैद्युत अपघटनी चालकत्व के प्रायोगिक निर्धारण में दिष्टधारा प्रयुक्त नही की जाती है ।
(अ) विद्युत ऊर्जा उत्पादन के लिए ऊष्मीय संयंत्रों की अपेक्षा ईंधन सैल (Fuel Cells) को वरीयता क्यों दी जाती है?
उच्च दक्षता (Higher Efficiency):
ईंधन सैल रासायनिक ऊर्जा को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं और इनकी दक्षता ~70% होती है, जबकि ऊष्मीय संयंत्रों की दक्षता केवल 35-40% होती है।
पर्यावरणीय अनुकूलता (Eco-Friendly):
ईंधन सैल CO₂, SO₂, NOₓ जैसे हानिकारक गैसों का उत्सर्जन नहीं करते, जबकि ऊष्मीय संयंत्र वायु प्रदूषण और ग्रीनहाउस प्रभाव बढ़ाते हैं।
लगातार संचालन (Continuous Operation):
जब तक ईंधन (जैसे हाइड्रोजन) आपूर्ति होती रहती है, ईंधन सैल बिना रुकावट के कार्य करते हैं, जबकि ऊष्मीय संयंत्रों में बार-बार ईंधन भरने और रखरखाव की आवश्यकता होती है।
(ब) गैल्वनीकृत पाइप में जिंक की परत खंडित होने के उपरांत भी लोहे में जंग क्यों नहीं लगता?
गैल्वनीकरण (Galvanization) में लोहे पर जिंक (Zn) की परत चढ़ाई जाती है।
यदि जिंक की परत टूट भी जाए, तब भी जिंक, लोहे से अधिक क्रियाशील (reactive) धातु है, इसलिए वह पहले ऑक्सीकरण होकर स्वयं नष्ट हो जाती है, लेकिन लोहे को ऑक्सीकरण (जंग) से बचाती है।
इस प्रक्रिया को "बलिदानी सुरक्षा" (Sacrificial Protection) कहते हैं।
प्रतिक्रिया:
Zn→Zn2++2e−\text{Zn} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2e^-
चूँकि जिंक का ऑक्सीकरण संभाव्यता लोहे से अधिक होती है, इसलिए यह पहले ऑक्सीकरण होकर लौह धातु की रक्षा करता है।
(स) वैद्युत अपघटनी चालकता के प्रायोगिक निर्धारण में दिष्टधारा (DC) का उपयोग क्यों नहीं किया जाता?
इलेक्ट्रोलिसिस की समस्या (Electrolysis Issue):
यदि दिष्टधारा (DC) का उपयोग किया जाए, तो आयनों का संचय (accumulation) इलेक्ट्रोड पर हो जाता है, जिससे इलेक्ट्रोलाइट का विघटन (Electrolysis) प्रारंभ हो जाता है।
इससे चालकता का सही मापन नहीं हो पाता।
ध्रुवीकरण प्रभाव (Polarization Effect):
DC धारा में आयन एक ही दिशा में गमन करते हैं, जिससे इलेक्ट्रोड पर आयनों की एक परत (polarization layer) बन जाती है।
यह परत चालकता कम कर देती है और मापन त्रुटिपूर्ण हो जाता है।
परिवर्ती धारा (AC) का उपयोग:
AC धारा बार-बार अपनी दिशा बदलती है, जिससे आयन एकत्रित नहीं होते और इलेक्ट्रोलिसिस नहीं होता।
इस कारण AC धारा का उपयोग करके सही चालकता मापी जा सकती है।
निष्कर्ष: इलेक्ट्रोलाइटिक चालकता के सही मापन के लिए AC का उपयोग किया जाता है, DC नहीं।
24. (3 × 1 = 3 marks)
(a) E°(Mn²⁺/Mn) = -1.18 V. Why is this value highly negative comparison to neighbouring d- block elements ?
(b) What is lanthanide contraction?
(c Zn, Cd, and Hg are soft metals.why?
(a) Why is the E∘(Mn2+/Mn)=−1.18VE^\circ (\text{Mn}^{2+}/\text{Mn}) = -1.18 V value highly negative compared to neighboring d-block elements?
Half-filled 3d53d^5 configuration:
The electronic configuration of Mn: [Ar]3d54s2[Ar] 3d^5 4s^2
The electronic configuration of Mn2+\text{Mn}^{2+}: [Ar]3d5[Ar] 3d^5
The half-filled d5d^5 configuration is highly stable, making it difficult to reduce Mn2+\text{Mn}^{2+} to Mn metal. This leads to a highly negative standard reduction potential.
Weak metallic bonding:
Compared to Fe and Cr, Mn has weaker metallic bonding, making Mn metal less stable. This contributes to the more negative E∘E^\circ value.
(b) What is Lanthanide Contraction?
Definition:
In the lanthanide series (from La3+\text{La}^{3+} to Lu3+\text{Lu}^{3+}), as the atomic number increases, electrons are added to the 4f4f orbital.
The 4f4f orbitals provide poor shielding, leading to a gradual increase in nuclear attraction and a decrease in atomic/ionic size.
Effects:
The expected increase in atomic/ionic radii down the group is significantly reduced.
Transition elements following the lanthanides (like Hf, Ta, W) have nearly the same size as their 4d counterparts (like Zr, Nb, Mo).
This causes similarities in the properties of elements like Zr-Hf, Nb-Ta, and Mo-W.
(c) Why are Zn, Cd, and Hg soft metals?
Fully filled d10d^{10} configuration:
Zn, Cd, and Hg have completely filled d10d^{10} orbitals, which do not contribute significantly to metallic bonding.
Weak metallic bonding:
Unlike transition metals with partially filled d-orbitals, Zn, Cd, and Hg exhibit weak metallic bonding due to low orbital overlap.
Why is Hg liquid at room temperature?
Hg has the weakest metallic bonding among them, which is why it remains liquid at room temperature.
Conclusion: Due to weak metallic bonding and a completely filled d10d^{10} configuration, Zn, Cd, and Hg are soft metals.
24. (3 × 1 = 3 marks)
a)E°(Mn²⁺/Mn) = -1.18 V का मान है। समीपस्थ d-ब्लॉक तत्वों की तुलना में यह मान अत्यधिक ऋणात्मक क्यों है?
(ब) लैंथेनाइड संकुचन क्या है?
(स) Zn, Cd और Hg को कोमल धातुएं क्यों माना जाता है?
(a) E∘(Mn2+/Mn)=−1.18VE^\circ (\text{Mn}^{2+}/\text{Mn}) = -1.18 V का मान समीपवर्ती d-ब्लॉक तत्वों की तुलना में अत्यधिक ऋणात्मक क्यों है?
इलेक्ट्रॉनिक संरचना का प्रभाव:
मैंगनीज (Mn\text{Mn}) का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास: [Ar]3d54s2[Ar] 3d^5 4s^2
Mn2+\text{Mn}^{2+} का विन्यास: [Ar]3d5[Ar] 3d^5
d5d^5 विन्यास अर्ध-भरा हुआ होता है, जो विशेष रूप से स्थिर होता है।
ऑक्सीकरण क्षमता कम:
मैंगनीज से Mn2+\text{Mn}^{2+} आयन बनाना अपेक्षाकृत कठिन होता है, क्योंकि Mn2+\text{Mn}^{2+} पहले से ही स्थिर अर्ध-भरी d5d^5 संरचना में होता है।
अत्यधिक ऋणात्मक विभव:
चूँकि Mn2+\text{Mn}^{2+} की स्थिरता अधिक है, इसलिए Mn\text{Mn} को Mn2+\text{Mn}^{2+} में बदलने की प्रवृत्ति कम होती है, जिससे इसका इलेक्ट्रोड विभव अत्यधिक ऋणात्मक (-1.18 V) हो जाता है।
पड़ोसी तत्वों की तुलना में अधिक ऋणात्मकता:
समीपवर्ती तत्व (जैसे Fe और Cr) में कम स्थिर d6\text{d}^6 या d4\text{d}^4 विन्यास होते हैं, जिससे उनके E∘\text{E}^\circ मान मैंगनीज की तुलना में कम ऋणात्मक होते हैं।
(b) लैंथेनाइड संकुचन (Lanthanide Contraction) क्या है?
परिभाषा:
जब लैंथेनाइड श्रेणी (Z = 57 से 71) में परमाणु संख्या बढ़ती है, तो 4f4f कक्षा में इलेक्ट्रॉन जुड़ते हैं।
4f4f ऑरबिटल खराब ढंग से शील्डिंग करता है, जिससे नाभिकीय आकर्षण बढ़ता है और परमाणु/आयन का आकार धीरे-धीरे कम होता है।
मुख्य प्रभाव:
परमाणु और आयनिक त्रिज्या में क्रमिक कमी होती है।
d-ब्लॉक और p-ब्लॉक तत्वों के आकार में असामान्यता आती है।
Zr और Hf, Nb और Ta जैसी जोड़ी के तत्वों का लगभग समान आकार होता है।
(c) Zn, Cd और Hg नरम धातुएँ क्यों हैं?
d- ऑरबिटल पूर्ण रूप से भरा हुआ होता है:
Zn, Cd, और Hg में d10d^{10} विन्यास होता है, जिससे धातु-धातु बंधन कमजोर हो जाते हैं।
मलायनीयता और तन्यता:
d10d^{10} संरचना में कोई आंशिक रूप से भरे हुए d-ऑरबिटल नहीं होते, इसलिए ये धातुएँ मजबूत धात्विक बंध नहीं बना पातीं।
परिणामस्वरूप, वे नरम और कम कठोर होती हैं।
कम बंधन ऊर्जा:
Zn, Cd और Hg की धात्विक बंधन ऊर्जा अन्य संक्रमण धातुओं की तुलना में कम होती है, जिससे ये नरम धातुएँ बन जाती हैं।
पारा (Hg) तरल क्यों होता है?
पारा (Hg\text{Hg}) में सबसे कमजोर धात्विक बंधन होता है, जिसके कारण यह कमरे के तापमान पर तरल अवस्था में पाया जाता है।
निष्कर्ष: d10d^{10} पूर्ण ऑर्बिटल संरचना और कमजोर धात्विक बंधों के कारण Zn, Cd और Hg नरम धातुएँ होती हैं।
25. (2 + 1 = 3 marks)
(a) Using Valence Bond Theory, explain the hybridization and magnetic behavior of the following :
(i) [Co(NH₃)₆]Cl₃
(ii) K₂[NiCl₄]
[Atomic numbers: Co = 27, Ni = 28]
(b) Write the electronic configurationof d⁵ ions when Δ₀ > P.
(a) Hybridization and Magnetic Behavior Using Valence Bond Theory (VBT)
(a) Hybridization and Magnetic Behavior Using Valence Bond Theory (VBT)
(i) [Co(NH₃)₆]Cl₃
Oxidation state of Co:
[Co(NH3)6]Cl3⇒Co3++6NH3+3Cl−[Co(NH₃)_6]Cl_3 \Rightarrow \text{Co}^{3+} + 6\text{NH}_3 + 3\text{Cl}^-
Since NH₃ is a neutral ligand, the charge on Co must be +3.Electronic configuration of Co (Z = 27):
Neutral Co: [Ar] 3d⁷ 4s²
Co³⁺: [Ar] 3d⁶ (since three electrons are removed from 4s and 3d)Type of ligand:
NH₃ is a strong field ligand, so it causes pairing of electrons.Crystal Field Splitting:
Since NH₃ is a strong ligand, Δ₀ (crystal field splitting energy) > P (pairing energy), leading to a low-spin complex.Orbital Arrangement: The 3d electrons pair up to give the following configuration:
(t2g)6(eg)0(t_{2g})^6 (e_g)^0Hybridization:
The Co³⁺ ion undergoes d²sp³ hybridization, forming an inner orbital complex.Magnetic Behavior:
Since all electrons are paired, it is diamagnetic.
(ii) K₂[NiCl₄]
Oxidation state of Ni:
K2[NiCl4]⇒2K++[NiCl4]2−K_2[NiCl_4] \Rightarrow 2K^+ + [NiCl_4]^{2-}
The charge on Ni must be +2.Electronic configuration of Ni (Z = 28):
Neutral Ni: [Ar] 3d⁸ 4s²
Ni²⁺: [Ar] 3d⁸ (removing two electrons from 4s)Type of ligand:
Cl⁻ is a weak field ligand, so it does not cause pairing of electrons.Crystal Field Splitting:
Since Cl⁻ is weak, Δ₀ < P, leading to a high-spin complex.Orbital Arrangement:
The 3d electrons remain unpaired, so the configuration remains:
(t2g)6(eg)2(t_{2g})^6 (e_g)^2Hybridization:
The Ni²⁺ ion undergoes sp³ hybridization, forming an outer orbital complex.Magnetic Behavior:
Since there are two unpaired electrons, it is paramagnetic.
(b) Electronic Configuration of d⁵ Ion When Δ0>P\Delta_0 > P
(b) Electronic Configuration of d⁵ Ion When Δ0>P\Delta_0 > P
When Δ0>P\Delta_0 > P (strong field ligands), the electrons pair up in lower energy orbitals due to strong splitting.
The electronic configuration follows low-spin filling in the t2gt_{2g} orbitals:
(t2g)5(eg)0(t_{2g})^5 (e_g)^0This occurs in octahedral complexes with strong field ligands like CN⁻, CO, NH₃, etc.
Magnetic behavior: Since only one unpaired electron is present, it is weakly paramagnetic.
Final Answers:
Final Answers:
(a)
(i) [Co(NH₃)₆]³⁺ → d²sp³ hybridization, diamagnetic
(ii) [NiCl₄]²⁻ → sp³ hybridization, paramagnetic
(b) Electronic configuration of d⁵ ion when Δ0>P\Delta_0 > P: (t2g)5(eg)0(t_{2g})^5 (e_g)^0 (low-spin).
25. (a)संयोजकता आबंध सिद्धांत का उपयोग करते हुए, निम्नलिखित के संकरणीकरण एवं चुम्बकीय व्यवहार की व्याख्या कीजिए:
(i) [Co(NH₃)₆]Cl₃ (ii) K₂[NiCl₄]
[परमाणु संख्या: Co = 27, Ni = 28]
(b) जब Δ₀ > P हो, तब d⁵ आयनों का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास लिखिए।
26. (2 + 1 = 3 marks)
(a) Define the following:
(i)Enontiomers
(ii) Recemic mixture
(b) Why is chlorobenjene resistant to nucleophilic substitution reaction.
(a) Definitions
(i) Enantiomers
Enantiomers are stereoisomers that are non-superimposable mirror images of each other. They have the same molecular formula and connectivity but differ in their spatial arrangement. Enantiomers rotate plane-polarized light in opposite directions:
Dextrorotatory (+) enantiomer rotates light to the right.
Levorotatory (−) enantiomer rotates light to the left.
(ii) Racemic Mixture
A racemic mixture (racemate) is a 50:50 mixture of two enantiomers of a chiral compound. Since the optical rotations of the enantiomers cancel each other out, a racemic mixture is optically inactive.
(b) Why is Chlorobenzene Resistant to Nucleophilic Substitution?
(b) Why is Chlorobenzene Resistant to Nucleophilic Substitution?
Chlorobenzene is highly resistant to nucleophilic substitution reactions due to the following reasons:
Resonance Stabilization
In chlorobenzene, the lone pair of electrons on the chlorine atom interacts with the benzene ring through resonance, forming partial double bond character between the C-Cl bond.
This increases bond strength and makes the C-Cl bond less reactive toward nucleophiles.
Partial Double Bond Character
Due to resonance delocalization, the C-Cl bond has partial double bond character, making it stronger (shorter bond length) than a normal C-Cl single bond in alkyl halides.
Electron Density Repulsion
The benzene ring is electron-rich due to delocalized π-electrons.
Nucleophiles (which are also electron-rich) face electrostatic repulsion, reducing their ability to attack the carbon bearing the Cl atom.
Steric Hindrance
Unlike alkyl halides, where SN1 and SN2 mechanisms operate effectively, the planar structure of benzene prevents easy nucleophilic attack.
Conclusion:
Due to resonance stabilization, partial double bond character, electron repulsion, and steric hindrance, chlorobenzene does not undergo nucleophilic substitution easily under normal conditions.
26.निम्नलिखित को परिभाषित कीजिए:
(i) प्रतिबिंब रूप
(ii) रेसिमिक मिश्रण
(b) क्लोरो बेंजीन नाभिक रागी प्रतिस्थापन अभिक्रिया के प्रति प्रतिरोधी क्यों है?
27. (A) Explain the following reactions and write the chemical equation involved:
(a) Wolff-Kishner reduction
(b) Etard reaction
(c) Cannizzaro reaction
(A) Explanation of Reactions and Chemical Equations
(a) Wolff-Kishner Reduction
Definition: The Wolff-Kishner reduction is a method used to convert aldehydes and ketones into alkanes by removing the oxygen atom in the presence of hydrazine (NH₂NH₂) and a strong base (KOH or NaOH) in glycol at high temperature.
Mechanism:
First, the carbonyl group (-C=O) reacts with hydrazine to form a hydrazone.
Then, under basic conditions, nitrogen gas (N₂) is eliminated, leaving behind an alkane.
Chemical Equation:
R2C=O+NH2NH2→KOH, heatR2CH2+N2R_2C=O + NH_2NH_2 \xrightarrow{\text{KOH, heat}} R_2CH_2 + N_2
Example:
CH3COCH3+NH2NH2→KOH, heatC3H8+N2CH_3COCH_3 + NH_2NH_2 \xrightarrow{\text{KOH, heat}} C_3H_8 + N_2
(Acetone to Propane)
(b) Etard Reaction
Definition: The Etard reaction is used to oxidize toluene (or other alkylbenzenes) to aldehydes using chromyl chloride (CrO₂Cl₂).
Mechanism:
Chromyl chloride forms a complex with the methyl (-CH₃) group, leading to oxidation.
After hydrolysis, an aldehyde (-CHO) is formed.
Chemical Equation:
C6H5CH3+CrO2Cl2→CS2C6H5CHO+CrCl3+HClC_6H_5CH_3 + CrO_2Cl_2 \xrightarrow{\text{CS}_2} C_6H_5CHO + CrCl_3 + HCl
Example:
C6H5CH3→CrO2Cl2C6H5CHOC_6H_5CH_3 \xrightarrow{\text{CrO}_2Cl_2} C_6H_5CHO
(Toluene to Benzaldehyde)
(c) Cannizzaro Reaction
Definition: The Cannizzaro reaction is a redox reaction of non-enolizable aldehydes (without α-hydrogen) in the presence of a strong base (NaOH or KOH).
Mechanism:
One molecule of aldehyde is oxidized to a carboxylic acid (-COOH), while the other is reduced to an alcohol (-CH₂OH).
Chemical Equation:
2RCHO+NaOH→RCOO−+RCH2OH2RCHO + NaOH \rightarrow RCOO^- + RCH_2OH
Example:
2C6H5CHO+NaOH→C6H5COO−+C6H5CH2OH2C_6H_5CHO + NaOH \rightarrow C_6H_5COO^- + C_6H_5CH_2OH
(Benzaldehyde forms Benzoate ion and Benzyl Alcohol)
27. (A) निम्नलिखित अभिक्रियाओं की व व्याख्या समझाइए और सम्मिलित रासायनिक समीकरण लिखिए:
(a) वोल्फ-किश्नर अपचयन
(b) एटार्ड अभिक्रिया
(c) कैनिज़ारो अभिक्रिया
OR
27.(B) Write the structures of A, B, and C in the following sequence of reactions:( i)
27.(B) निम्नलिखित अभिक्रियाओं के अनुक्रम में A, B, और C की संरचना लिखिए
i)
Let's analyze the given reaction sequence step by step:
Step 1: CH₃COOH + SOCl₂ → [A]
Step 1: CH₃COOH + SOCl₂ → [A]
Reagent: Thionyl chloride (SOCl₂)
Reaction Type: Conversion of carboxylic acid to acid chloride
Product [A]: Acetyl chloride (CH₃COCl)
Step 2: [A] + H₂/Pd-BaSO₄ → [B]
Step 2: [A] + H₂/Pd-BaSO₄ → [B]
Reagent: Hydrogen gas (H₂) with Lindlar's catalyst (Pd-BaSO₄)
Reaction Type: Rosenmund Reduction (Acid chloride to Aldehyde)
Product [B]: Acetaldehyde (CH₃CHO)
Step 3: [B] + H₂N-NH₂ → [C]
Step 3: [B] + H₂N-NH₂ → [C]
Reagent: Hydrazine (H₂N-NH₂)
Reaction Type: Wolff-Kishner Reduction (Aldehyde to Alkane)
Product [C]: Ethane (C₂H₆)
Final Answer:
Final Answer:
[A] = Acetyl chloride (CH₃COCl)
[B] = Acetaldehyde (CH₃CHO)
[C] = Ethane (C₂H₆)
Let me know if you need further explanation! 😊
ii)
ii)
Let's analyze the reaction sequence step by step:
Step 1: CH₃CN + DIBAL-H / H₂O → [A]
Step 1: CH₃CN + DIBAL-H / H₂O → [A]
Reagent: Diisobutylaluminium hydride (DIBAL-H) followed by H₂O
Reaction Type: Partial reduction of nitrile (R-CN) to aldehyde
Product [A]: Acetaldehyde (CH₃CHO)
Step 2: [A] + Dil. NaOH → [B]
Step 2: [A] + Dil. NaOH → [B]
Reagent: Dilute sodium hydroxide (NaOH)
Reaction Type: Aldol condensation (Self-condensation of aldehyde)
Product [B]: 3-Hydroxybutanal (CH₃CH(OH)CH₂CHO)
Step 3: [B] + Δ (Heat) → [C]
Step 3: [B] + Δ (Heat) → [C]
Reaction Type: Dehydration of aldol product
Product [C]: Crotonaldehyde (CH₃CH=CHCHO)
Final Answer:
Final Answer:
[A] = Acetaldehyde (CH₃CHO)
[B] = 3-Hydroxybutanal (CH₃CH(OH)CH₂CHO)
[C] = Crotonaldehyde (CH₃CH=CHCHO)
28. Define the following terms:
(a) Native protein
(b) Nucleotide
(c) Essential amino acid
Definitions:
Native Protein:
A native protein is a protein that is in its natural, biologically active conformation with its specific three-dimensional structure. It maintains its proper folding and functional state due to non-covalent interactions such as hydrogen bonds, hydrophobic interactions, and disulfide linkages. Denaturation of the protein leads to loss of this structure and function.Nucleotide:
A nucleotide is the basic structural unit of nucleic acids (DNA & RNA). It consists of three components:A nitrogenous base (Adenine, Thymine, Cytosine, Guanine, or Uracil)
A pentose sugar (Ribose in RNA, Deoxyribose in DNA)
A phosphate group
Nucleotides are linked together by phosphodiester bonds to form nucleic acid chains.
Essential Amino Acid:
An essential amino acid is an amino acid that cannot be synthesized by the human body in sufficient amounts and must be obtained through the diet. Examples include valine, leucine, isoleucine, methionine, phenylalanine, tryptophan, threonine, lysine, and histidine (for infants).
28. निम्नलिखित शब्दों को परिभाषित करें:
(a) प्राकृत प्रोटीन
(b) न्यूक्लियोटाइड
(c) आवश्यक अमीनो अम्ल
SECTION - D
29. The spontaneous flow of the solvent through a semipermeable membrane from a pure solvent to a solution or from a dilute solution to a concentrated solution is called osmosis. The phenomenon of osmosis can be demonstrated by taking two eggs of the same size. In an egg, the membrane below the shell and around the egg material is semipermeable. The outer hard shell can be removed by putting the egg in dilute hydrochloric acid. After removing the hard shell, one egg is placed in distilled water and the other in a saturated salt solution. After some time, the egg placed in distilled water swells-up while the egg placed in salt solution shrinks. The external pressure applied to stop the osmosis is termed as osmotic pressure (a colligative property). Reverse osmosis takes place when the applied external pressure becomes larger than the osmotic pressure.
(a) Define reverse osmosis. Name one SPM which can be used in the process of reverse osmosis.
(b) (i) What do you expect to happen when red blood corpuscles (RBCs) are placed in 0.5% NaCl solution?
OR
(b) (ii) Which one of the following will have higher osmotic pressure in 1M KCl or 1M urea solution? Justify your answer.
(c) Why osmotic pressure is a colligative property?
Answers:
(a) Reverse Osmosis and SPM Used
Reverse osmosis (RO) is the process in which solvent molecules are forced to move from a concentrated solution to a dilute solution through a semipermeable membrane (SPM) by applying external pressure greater than the osmotic pressure. This is commonly used in water purification.
Semipermeable membrane used: Cellulose acetate membrane or polyamide membrane.
(b) Osmosis and Osmotic Pressure
(i) Effect on RBCs in 0.5% NaCl solution:
A 0.5% NaCl solution is hypotonic (lower concentration of solutes) compared to the fluid inside RBCs (which contains about 0.9% NaCl). Due to osmosis, water enters the RBCs, causing them to swell and potentially burst (hemolysis).
OR
(ii) Higher Osmotic Pressure – 1M KCl vs. 1M Urea
Osmotic pressure (π) is given by the equation:
π=iCRT\pi = iCRT
where i is the van 't Hoff factor (number of particles produced per formula unit).
For KCl (strong electrolyte): It dissociates completely into K⁺ and Cl⁻ ions, so i = 2
For Urea (non-electrolyte): It does not ionize, so i = 1
Since KCl produces more particles in solution, it has a higher osmotic pressure than urea at the same concentration.
(c) Why is Osmotic Pressure a Colligative Property?
Osmotic pressure depends only on the number of solute particles in a solution and not on their identity. Since colligative properties (like boiling point elevation, freezing point depression) depend only on the quantity of solute particles, osmotic pressure is also classified as a colligative property.
29. शुद्ध विलायक से विलयन में अथवा तनु विलयन से सांद्र विलयन में एक अर्द्धपारगम्य झिल्ली के माध्यम से स्वतः प्रवाह, शुद्ध विलायक से घोल की ओर या पतले घोल से सघन घोल की ओर, परासरण (Osmosis) कहलाता है। परासरण की इस घटना को प्रदर्शित करने के लिए समान आकार के दो अंडे लिए जाते हैं। अंडे में, खोल के नीचे और अंडे की सामग्री के चारों ओर की झिल्ली अर्द्धपारगम्य होती है। बाहरी कठोर खोल को पतले हाइड्रोक्लोरिक अम्ल में रखकर हटाया जा सकता है। खोल हटाने के बाद, एक अंडे को आसुत जल में और दूसरे को संतृप्त लवण घोल में रखा जाता है। कुछ समय बाद, आसुत जल में रखा अंडा फूल जाता है जबकि लवण घोल में रखा अंडा सिकुड़ जाता है। परासरण को रोकने के लिए लगने वाले बाहरी दबाव को परासरण दाब (Osmotic Pressure) कहते हैं, जो एक सहसंबद्ध गुणधर्म है। प्रतिवर्ती परासरण (Reverse Osmosis) तब होता है जब लगाया गया बाहरी दाब परासरण दाब से अधिक हो जाता है।
(a) प्रतिवर्ती परासरण (Reverse Osmosis) को परिभाषित करें। एक अर्द्धपारगम्य झिल्ली (SPM) का नाम बताइए जिसे प्रतिवर्ती परासरण की प्रक्रिया में उपयोग किया जा सकता है।
(b) (i) जब लाल रक्त कणिकाओं (RBCs) को 0.5% NaCl घोल में रखा जाता है, तो आप क्या होने की अपेक्षा करते हैं?
OR
(b) (ii) 1M KCl या 1M यूरिया घोल में से किसका परासरण दाब अधिक होगा अपने उत्तर का औचित्य दीजिए।
(c) परासरण दाब एक अणु संखयक गुणधर्म (colligative property) क्यों होता है?
30. Amines have a lone pair of electrons on nitrogen atom due to which they behave as Lewis bases. Greater the value of Kb or smaller the value of pKb, stronger is the base. Amines are more basic than alcohols, ethers, esters, etc. The basic character of aliphatic amines should increase with the increase of alkyl substitution. But it does not occur in a regular manner as a secondary aliphatic amine is unexpectedly more basic than a tertiary amine in aqueous solutions. Aromatic amines are weaker bases than ammonia and aliphatic amines. Electron-releasing groups such as –CH₃, –OCH₃, –NH₂, etc., increase the basicity while electron-withdrawing substituents such as –NO₂, –CN, halogens, etc., decrease the basicity of amines. The effect of these substituents is more at p-position than at m-position.
(a) Arrange the following in the increasing order of their basic character. Give reason:
(b) Why pKb of aniline is more than that of methylamine?
(c) (i) Arrange the following in increasing order of their basic properties in aqueous solution. Explain the reason.
(CH₃)₃N, (CH₃)₂NH, NH₃, CH₃NH₂
Or
(ii) Why is azomethine hydrolysis not a good method for the determination of pure amines?
Answers:
(a) Increasing Order of Basic Character
We need to compare the basicity of different amines. The basic strength of amines depends on:
Inductive effect (+I effect of alkyl groups increases basicity).
Solvation effect (better solvation increases basicity in aqueous solution).
Resonance effect (delocalization of lone pair decreases basicity in aromatic amines).
Increasing order of basicity:
Aniline < NH₃ < CH₃NH₂ < (CH₃)₂NH < (CH₃)₃N
Aniline is the least basic because of resonance in the benzene ring, which delocalizes the lone pair of nitrogen.
Ammonia (NH₃) has no inductive effect, so it is slightly more basic than aniline.
Methylamine (CH₃NH₂) is more basic due to the +I effect of the CH₃ group, which increases electron density on nitrogen.
Dimethylamine ((CH₃)₂NH) is even more basic because two methyl groups increase the electron density.
Trimethylamine ((CH₃)₃N) has lower basicity than dimethylamine in aqueous solution because its bulky structure reduces solvation, making it less available for protonation.
(b) Why is pKb of Aniline More than Methylamine?
The pKb value of aniline is higher than that of methylamine because aniline is a weaker base than methylamine.
Reason:
In aniline, the lone pair on nitrogen participates in resonance with the benzene ring, reducing its availability for protonation.
In methylamine, the +I effect of the CH₃ group increases electron density on nitrogen, making it more basic.
Since a higher pKb means lower basicity, aniline has a higher pKb than methylamine.
(c)(i) Arrange the Following in Increasing Order of Basic Properties in Aqueous Solution
Compounds: (CH₃)₃N, (CH₃)₂NH, NH₃, CH₃NH₂
Correct order (in aqueous solution):
(CH3)3N<NH3<CH3NH2<(CH3)2NH(CH₃)₃N < NH₃ < CH₃NH₂ < (CH₃)₂NH
Explanation:
Trimethylamine ((CH₃)₃N) is the least basic because its bulky methyl groups reduce solvation and hinder protonation.
Ammonia (NH₃) has no inductive effect, so it is next in basicity.
Methylamine (CH₃NH₂) is more basic than NH₃ due to the +I effect of CH₃.
Dimethylamine ((CH₃)₂NH) is the most basic in aqueous solution because it has two CH₃ groups enhancing the +I effect while still allowing good solvation.
OR
(c)(ii) Why is Azomethine Hydrolysis Not a Good Method for Determining Pure Amines?
Azomethine hydrolysis is a method where an imine (Schiff base) is hydrolyzed to regenerate an amine. However, it is not a good method for pure amines because:
Side reactions may occur, leading to impurities.
Incomplete hydrolysis may result in low yield of the original amine.
Some amines may react with the hydrolysis products, altering the final composition.
Thus, it is not a reliable method for the accurate determination of pure amines.
30. एमाइन्स में नाइट्रोजन परमाणु पर एक अकेला इलेक्ट्रॉन युग्म होता है, जिसके कारण वे लुईस क्षार (Lewis bases) के रूप में कार्य करते हैं। Kb का मान जितना अधिक या pKb का मान जितना कम होगा, क्षारकता उतनी ही अधिक होगी। एमाइन्स अल्कोहल, ईथर, एस्टर आदि की तुलना में अधिक क्षारीय होते हैं। ऐलिफेटिक एमाइन्स की क्षारीयता क्षारकीय प्रतिस्थापन की वृद्धि के साथ बढ़नी चाहिए। लेकिन यह नियमित रूप से नहीं होता, क्योंकि जलीय विलयन में द्वितीयक ऐलिफेटिक एमाइन अप्रत्याशित रूप से तृतीयक एमाइन की तुलना में अधिक क्षारीय होता है। एरोमैटिक एमाइन्स, अमोनिया और ऐलिफेटिक एमाइन्स की तुलना में कमजोर क्षारक होते हैं। इलेक्ट्रॉन-प्रदाता समूह जैसे –CH₃, –OCH₃, –NH₂ आदि क्षारीयता को बढ़ाते हैं, जबकि इलेक्ट्रॉन-खींचने वाले प्रतिस्थापक जैसे –NO₂, –CN, हैलोजन आदि एमाइन्स की क्षारीयता को कम करते हैं। इन प्रतिस्थापकों का प्रभाव p-स्थिति पर m-स्थिति की तुलना में अधिक होता है।
(a) निम्नलिखित को उनके क्षारकता क्रम में बढ़ते हुए क्रम में व्यवस्थित करें। कारण दीजिए
(b) ऐनिलिन का pKb मिथाइलऐमाइन की तुलना में अधिक क्यों होता है?
(c) (i) निम्नलिखित को जलीय विलयन में उनके क्षारीय गुणों के बढ़ते हुए क्रम में व्यवस्थित कीजिए। कारण दीजिए।
(CH₃)₃N, (CH₃)₂NH, NH₃, CH₃NH₂
अथवा
(ii) शुद्ध एमीनो के विरचन लिए ऐल्किल हैलाइड का ऐमोनी अपघटन एक अच्छी विधि क्यों नहीं है?
Section - D
31. (A)
(a) Calculate the standard Gibbs free energy (ΔG°) for the following reaction at 25°C:
Given:
E°_{Au^{3+}/Au} = +1.5V, \quad E°_{Ca^{2+}/Ca} = -2.87V
Determine whether the reaction will be spontaneous at 25°C.
(Faraday constant: )
(b) Tarnished silver contains Ag2S. Can this tarnish be removed by placing tarnished silverware in an aluminium pen containing and inert electrolytic solution such as NaCl ? The standard electrode potential for half reaction :
Given:
Let's solve each part step by step.
(a) Calculate the Standard Gibbs Free Energy (ΔG°)
(a) Calculate the Standard Gibbs Free Energy (ΔG°)
Given Data:
Standard electrode potentials:
EAu3+/Au∘=+1.5VE^\circ_{\text{Au}^{3+}/\text{Au}} = +1.5V
ECa2+/Ca∘=−2.87VE^\circ_{\text{Ca}^{2+}/\text{Ca}} = -2.87V
Temperature: T=25∘C=298KT = 25^\circ C = 298K
Faraday Constant: F=96485F = 96485 C/mol
Step 1: Write the Cell Reaction
Since gold (Au³⁺/Au) has a more positive reduction potential, it will undergo reduction at the cathode, while calcium (Ca²⁺/Ca) will undergo oxidation at the anode.
Oxidation at anode:Ca→Ca2++2e−\text{Oxidation at anode:} \quad \text{Ca} \rightarrow \text{Ca}^{2+} + 2e^- Reduction at cathode:Au3++3e−→Au\text{Reduction at cathode:} \quad \text{Au}^{3+} + 3e^- \rightarrow \text{Au}
To balance the electrons, multiply the oxidation half-reaction by 3 and the reduction half-reaction by 2:
3Ca→3Ca2++6e−3\text{Ca} \rightarrow 3\text{Ca}^{2+} + 6e^- 2Au3++6e−→2Au2\text{Au}^{3+} + 6e^- \rightarrow 2\text{Au}
Overall reaction:
3Ca+2Au3+→3Ca2++2Au3\text{Ca} + 2\text{Au}^{3+} \rightarrow 3\text{Ca}^{2+} + 2\text{Au}
Step 2: Calculate the Standard EMF (E°cell)
Ecell∘=Ecathode∘−Eanode∘E^\circ_{\text{cell}} = E^\circ_{\text{cathode}} - E^\circ_{\text{anode}} Ecell∘=(+1.5V)−(−2.87V)=1.5V+2.87V=4.37VE^\circ_{\text{cell}} = (+1.5V) - (-2.87V) = 1.5V + 2.87V = 4.37V
Step 3: Calculate Gibbs Free Energy (ΔG°)
Using the formula:
ΔG∘=−nFEcell∘\Delta G^\circ = -nFE^\circ_{\text{cell}}
Where:
n=6n = 6 (number of electrons exchanged)
F=96485F = 96485 C/mol
Ecell∘=4.37VE^\circ_{\text{cell}} = 4.37V
ΔG∘=−(6×96485×4.37)\Delta G^\circ = - (6 \times 96485 \times 4.37) ΔG∘=−2.53×106 J=−2530 kJ\Delta G^\circ = -2.53 \times 10^6 \, J = -2530 \, kJ
Step 4: Determine Spontaneity
Since ΔG° is negative, the reaction is spontaneous at 25°C.
(b) Can Tarnish (Ag₂S) Be Removed by Placing Tarnished Silver in an Aluminum Pan with NaCl?
(b) Can Tarnish (Ag₂S) Be Removed by Placing Tarnished Silver in an Aluminum Pan with NaCl?
Given Data:
Half-reaction for silver sulfide reduction: Ag2S+2e−→2Ag+S2−E∘=−0.71V\text{Ag}_2S + 2e^- \rightarrow 2\text{Ag} + S^{2-} \quad E^\circ = -0.71V
Half-reaction for aluminum oxidation: Al→Al3++3e−E∘=−1.66V\text{Al} \rightarrow \text{Al}^{3+} + 3e^- \quad E^\circ = -1.66V
Step 1: Calculate E°cell
Since aluminum has a more negative reduction potential, it will undergo oxidation (anode), while silver sulfide will be reduced (cathode).
Ecell∘=Ecathode∘−Eanode∘E^\circ_{\text{cell}} = E^\circ_{\text{cathode}} - E^\circ_{\text{anode}} Ecell∘=(−0.71V)−(−1.66V)E^\circ_{\text{cell}} = (-0.71V) - (-1.66V) Ecell∘=0.95VE^\circ_{\text{cell}} = 0.95V
Since E°cell is positive, the reaction is spontaneous, meaning that tarnished silver can be cleaned using aluminum and NaCl solution. The NaCl helps to maintain electrical conductivity.
Final Answers:
Final Answers:
(a)
ΔG° = -2530 kJ, so the reaction is spontaneous.
(b)
Yes, silver tarnish (Ag₂S) can be removed by placing it in an aluminum pan with NaCl, as the reaction is spontaneous (E°cell = 0.95V).
खंड - ड
31. (A)(a) 25°C पर निम्नलिखित अभिक्रिया के लिए मानक गिब्स ऊर्जा (ΔG°) की परिकलना कीजिए:
दिया गया है:
E°_{Au^{3+}/Au} = +1.5V, \quad E°_{Ca^{2+}/Ca} = -2.87
कि क्या यह अभिक्रिया 25प्रागुक्ति कीजिए कि 25 c पर अभिक्रिया स्वतः प्रवर्तित होगी या नहीं ।
[F= 96500 c mol-1 ]
(b) मलिन चाँदी में Ag₂S होता हैं। क्या इस मलिनता को हटाने के लिए मलिन चाँदी की वर्तन क एल्युमिनियम पेन में रख कर हटाया जा सकता है? जिसमे Nacl जैसे निष्क्रिय विद्युत अपघटनी विलयन भर हो ? अर्द्ध अभिक्रिया के लिए मानक इलेक्ट्रोड विभव -
दिया गया है:
Or
31. (B)
(a) Define the following:
(i) Cell potential
(ii) Fuel cell
(b) Calculate the emf of the following cell at 25°C:
Zn(s) | Zn^{2+}(0.1M) || Cd^{2+}(0.01M) | Cd(s)
Given:
E°_{Cd^{2+}/Cd} = -0.40V
E°_{Zn^{2+}/Zn} = -0.76V
[ \log 10 = 1 ]
(a) Definitions:
Cell Potential (Ecell):
The difference in electric potential between two electrodes of an electrochemical cell is called cell potential. It is measured in volts (V) and determines the ability of the cell to drive an electric current.Fuel Cell:
A fuel cell is an electrochemical cell that converts the chemical energy of a fuel (such as hydrogen) and an oxidizing agent (such as oxygen) directly into electrical energy through redox reactions.
(b) Calculation of EMF of the given cell
(b) Calculation of EMF of the given cell
The given electrochemical cell is:
Zn(s)∣Zn2+(0.1M)∣∣Cd2+(0.01M)∣Cd(s)\text{Zn(s)} | \text{Zn}^{2+} (0.1M) || \text{Cd}^{2+} (0.01M) | \text{Cd(s)}
Step 1: Write the Half Reactions
Oxidation at anode (Zn electrode):
Zn→Zn2++2e−EZn2+/Zn∘=−0.76V\text{Zn} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2e^- \quad E^\circ_{\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}} = -0.76V
Reduction at cathode (Cd electrode):
Cd2++2e−→CdECd2+/Cd∘=−0.40V\text{Cd}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Cd} \quad E^\circ_{\text{Cd}^{2+}/\text{Cd}} = -0.40V
Step 2: Calculate Standard Cell Potential Ecell∘E^\circ_{\text{cell}}
Ecell∘=Ecathode∘−Eanode∘E^\circ_{\text{cell}} = E^\circ_{\text{cathode}} - E^\circ_{\text{anode}} Ecell∘=(−0.40V)−(−0.76V)E^\circ_{\text{cell}} = (-0.40V) - (-0.76V) Ecell∘=0.36VE^\circ_{\text{cell}} = 0.36V
Step 3: Apply Nernst Equation
Ecell=Ecell∘−0.0591nlog[Zn2+][Cd2+]E_{\text{cell}} = E^\circ_{\text{cell}} - \frac{0.0591}{n} \log \frac{[\text{Zn}^{2+}]}{[\text{Cd}^{2+}]}
Where:
n=2n = 2 (number of electrons transferred)
[Zn2+]=0.1M[\text{Zn}^{2+}] = 0.1M
[Cd2+]=0.01M[\text{Cd}^{2+}] = 0.01M
log10=1\log 10 = 1
Ecell=0.36−0.05912log(0.10.01)E_{\text{cell}} = 0.36 - \frac{0.0591}{2} \log \left(\frac{0.1}{0.01}\right) Ecell=0.36−0.05912×log(10)E_{\text{cell}} = 0.36 - \frac{0.0591}{2} \times \log (10) Ecell=0.36−0.05912×1E_{\text{cell}} = 0.36 - \frac{0.0591}{2} \times 1 Ecell=0.36−0.02955E_{\text{cell}} = 0.36 - 0.02955 Ecell=0.330VE_{\text{cell}} = 0.330V
Final Answer:
Final Answer:
The EMF of the cell at 25°C is 0.330 V.
/ अथवा
31. (B)
(a) निम्नलिखित को परिभाषित कीजिए:
(i) सेल विभव
(ii) ईंधन सेल
(b) 25°C पर निम्नलिखित सेल का EMF गणना करें:
Zn(s) | Zn^{2+}(0.1M) || Cd^{2+}(0.01M) | Cd(s)
दिया गया है:
E°_{Cd^{2+}/Cd} = -0.40V
E°_{Zn^{2+}/Zn} = -0.76V
[ \log 10 = 1 ]
32. (A) An organic compound ' A' molecular formula C₄H₈O oxidises with (CrO₃) to form compound ‘B’. Compound ‘B’ on warming with iodine and aqueous solution of NaOHgives a yellow precipitateof compound ‘C' When compound ‘A’ is heated with conc. H2so4 at 413 K gives a compound ‘D’, which on reaction with excess HI gives compound ‘E’. Identify compounds ‘A’, ‘B’, ‘C’, ‘D’, and ‘E’ and write the chemical equations involved.
To solve this problem, let's analyze the given information step by step:
Given data:
Given data:
Compound A (C₄H₈O) oxidizes with CrO₃ to form Compound B.
This suggests that A could be an alcohol (1° or 2°) or an aldehyde.
Compound B, on warming with iodine and NaOH, gives a yellow precipitate (Compound C).
This indicates the presence of a methyl ketone (-COCH₃) group in B, meaning B is likely a ketone.
The iodoform test confirms that B contains a CH₃CO- group, meaning it is likely 2-butanone (CH₃COCH₂CH₃).
Compound A, when heated with conc. H₂SO₄ at 413 K, forms compound D.
This suggests A undergoes an elimination reaction, forming an alkene.
Compound D reacts with excess HI to form compound E.
This suggests D is an alkene, which undergoes Markovnikov addition of HI.
Step-by-step identification:
Step-by-step identification:
Step 1: Identifying Compound A
A has the formula C₄H₈O and oxidizes to give a ketone.
Possible alcohols: Butan-2-ol (CH₃CHOHCH₂CH₃).
Butan-2-ol oxidizes to 2-butanone (B).
Hence, A = Butan-2-ol (CH₃CHOHCH₂CH₃).
Step 2: Identifying Compound B
B is the oxidation product of A.
Oxidation of Butan-2-ol gives 2-Butanone (CH₃COCH₂CH₃).
Hence, B = 2-Butanone.
Step 3: Identifying Compound C
B (2-Butanone) gives a yellow precipitate with iodine and NaOH.
This confirms that B contains a CH₃CO- group (Methyl Ketone).
This is the Iodoform Test, and C = CHI₃ (Iodoform, yellow ppt.).
Step 4: Identifying Compound D
A (Butan-2-ol) undergoes elimination (dehydration) with conc. H₂SO₄ at 413 K.
This forms But-2-ene (CH₃CH=CHCH₃).
Hence, D = But-2-ene.
Step 5: Identifying Compound E
D (But-2-ene) reacts with excess HI.
Markovnikov’s addition of HI results in 2-iodobutane (CH₃CHI-CH₂CH₃).
Hence, E = 2-Iodobutane.
Final Identifications:
Final Identifications:
A = Butan-2-ol (CH₃CHOHCH₂CH₃)
B = 2-Butanone (CH₃COCH₂CH₃)
C = Iodoform (CHI₃, yellow precipitate)
D = But-2-ene (CH₃CH=CHCH₃)
E = 2-Iodobutane (CH₃CHI-CH₂CH₃)
Chemical Equations:
Chemical Equations:
Oxidation of Butan-2-ol (A) to 2-Butanone (B):
CH3CHOHCH2CH3+[O]→CrO₃CH3COCH2CH3+H2OCH₃CHOHCH₂CH₃ + [O] \xrightarrow{\text{CrO₃}} CH₃COCH₂CH₃ + H₂OIodoform test for 2-Butanone (B) to form CHI₃ (C):
CH3COCH2CH3+3I2+4NaOH→CHI3+CH3CH2ONa+3NaI+3H2OCH₃COCH₂CH₃ + 3I₂ + 4NaOH \rightarrow CHI₃ + CH₃CH₂ONa + 3NaI + 3H₂ODehydration of Butan-2-ol (A) to But-2-ene (D):
CH3CHOHCH2CH3→Conc. H₂SO₄, 413KCH3CH=CHCH3+H2OCH₃CHOHCH₂CH₃ \xrightarrow{\text{Conc. H₂SO₄, 413K}} CH₃CH=CHCH₃ + H₂OAddition of HI to But-2-ene (D) to form 2-Iodobutane (E):
CH3CH=CHCH3+HI→CH3CHI−CH2CH3CH₃CH=CHCH₃ + HI \rightarrow CH₃CHI-CH₂CH₃
Final Answer:
Final Answer:
A = Butan-2-ol
B = 2-Butanone
C = Iodoform (CHI₃, yellow precipitate)
D = But-2-ene
E = 2-Iodobutane
32. (A) आण्विक सूत्र C₄H₈O वाला कोई कार्बनिक यौगिक ‘A’ CrO₃ के साथ अभिक्रिया करके यौगिक ‘B’ बनाता है। यौगिक ‘B’ ऑक्सीजन और NaOH के जलीय विलयन के साथ गर्म किया जाने पर यौगिक ‘C’ का पीला अवक्षेप देता है। जब यौगिक ‘A’ को 413 K पर सान्द्र H₂SO₄ के साथ गर्म करते हैं तो यौगिक ‘D’ बनता है जो अतिरेक HI के साथ अभिक्रिया करके यौगिक ‘E’ देता है। यौगिक ‘A’, ‘B’, ‘C’, ‘D’ और ‘E’ की पहचान कीजिए तथा संतुलित रासायनिक समीकरण लिखिए।
OR
32. (B) (a) Write the chemical equations for the following reactions:
(i) Reaction of concentrated HNO₃ with phenol
(ii) Reaction of B₂H₆ with propene followed by oxidation with H₂O₂/OH⁻
(iii) Reaction of sodium t-butoxide with CH₃Cl
(b) How will you distinguish between butan-1-ol and butan-2-ol by a simple chemical test?
(c) Arrange the following in increasing order of their acidic strength:
Phenol, Ethanol, Water
(a) Chemical Equations:
(a) Chemical Equations:
(i) Reaction of Concentrated HNO₃ with Phenol
Phenol reacts with concentrated nitric acid (HNO₃) to form 2,4,6-trinitrophenol (picric acid).
Equation:
C6H5OH+3HNO3→Conc. HNO3C6H2(NO2)3OH+3H2OC_6H_5OH + 3HNO_3 \xrightarrow{\text{Conc. HNO}_3} C_6H_2(NO_2)_3OH + 3H_2O
Product: 2,4,6-Trinitrophenol (Picric acid) (yellow crystalline solid)
(ii) Reaction of Diborane (B₂H₆) with Propene followed by Oxidation with H₂O₂/OH⁻
Diborane undergoes hydroboration with propene, leading to anti-Markovnikov addition of BH₂.
Subsequent oxidation with hydrogen peroxide (H₂O₂) in alkaline medium (OH⁻) converts the boron group into an alcohol.
Equation:
CH3CH=CH2+B2H6→CH3CH2CH2BH2CH_3CH=CH_2 + B_2H_6 \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2BH_2 CH3CH2CH2BH2→H2O2/OH−CH3CH2CH2OHCH_3CH_2CH_2BH_2 \xrightarrow{H_2O_2/OH^-} CH_3CH_2CH_2OH
Product: 1-Propanol (CH₃CH₂CH₂OH)
(iii) Reaction of Sodium t-butoxide with CH₃Cl
Sodium t-butoxide (NaO⁻C(CH₃)₃) reacts with methyl chloride (CH₃Cl) in an SN2 reaction to form an ether (Williamson Ether Synthesis).
Equation:
(CH3)3CO−Na++CH3Cl→(CH3)3COCH3+NaCl(CH_3)_3CO^- Na^+ + CH_3Cl \rightarrow (CH_3)_3COCH_3 + NaCl
Product: Methyl t-butyl ether (MTBE)
(b) Distinguishing Between Butan-1-ol and Butan-2-ol
(b) Distinguishing Between Butan-1-ol and Butan-2-ol
To distinguish between Butan-1-ol (1° alcohol) and Butan-2-ol (2° alcohol), we can use the Lucas Test.
Lucas Test:
Reagent: Lucas reagent (ZnCl₂ + Conc. HCl)
Observation:
Butan-1-ol (Primary alcohol): No immediate reaction (remains clear, turns cloudy very slowly).
Butan-2-ol (Secondary alcohol): Turns cloudy within 5 minutes due to the formation of an alkyl chloride.
Reaction for Butan-2-ol:
CH3CHOHCH2CH3+HCl→ZnCl2CH3CHClCH2CH3+H2OCH_3CHOHCH_2CH_3 + HCl \xrightarrow{ZnCl_2} CH_3CHClCH_2CH_3 + H_2O
Thus, the Lucas test can be used to differentiate butan-1-ol and butan-2-ol based on the time taken for turbidity to appear.
(c) Arrange in Increasing Order of Acidic Strength:
(c) Arrange in Increasing Order of Acidic Strength:
Given compounds: Phenol, Ethanol, Water
Acidic Strength Comparison:
Ethanol (C₂H₅OH): Least acidic because the ethyl group (-C₂H₅) is electron-donating, reducing the stability of the conjugate base (ethoxide ion, C₂H₅O⁻).
Water (H₂O): More acidic than ethanol because there is no electron-donating group to destabilize the hydroxide ion (OH⁻).
Phenol (C₆H₅OH): Most acidic because the phenoxide ion (C₆H₅O⁻) is stabilized by resonance.
Order of Acidic Strength:
Ethanol<Water<Phenol\text{Ethanol} < \text{Water} < \text{Phenol}
OR
32. (B) (a) निम्नलिखित अभिक्रियाओं के लिए रासायनिक समीकरण लिखिए:
(i) सांद्र HNO₃ के साथ फीनॉल की अभिक्रिया
(ii) B₂H₆ के साथ प्रोपीन की अभिक्रिया उसके पश्चात H₂O₂/OH⁻ द्वारा आक्सीकण
(iii) सोडियम t-ब्यूटॉक्साइड के साथ CH₃Cl की अभिक्रिया
(b) ब्यूटेन-1-ऑल और ब्यूटेन-2-ऑल के मध्य विभेद करने के लिए एक सरल रासायनिक परीक्षण दीजिए।
(c) निम्नलिखित को उनके अम्लीय गुणों के बढ़ते हुए क्रम में व्यवस्थित कीजिए:
फीनॉल, एथेनॉल, जल
33. (A)
(a)Write the IUPAC name of CH₃ – CH = CH – CHO.
(b) Give a simple chemical test to distinguish between propanal and propanone.
(c) How will you convert the following?
(i) Toluene to benzoic acid
(ii) Ethanol to propan-2-ol
(iii) Propanal to 2-hydroxy propanoic acid
(A) (a) IUPAC Name of CH₃ – CH = CH – CHO
(A) (a) IUPAC Name of CH₃ – CH = CH – CHO
The given compound contains:
Aldehyde (-CHO) functional group (which gets the lowest number in numbering).
Double bond (C=C) between C2 and C3.
IUPAC Name: But-2-enal
(b) Simple Chemical Test to Distinguish Between Propanal and Propanone
(b) Simple Chemical Test to Distinguish Between Propanal and Propanone
Test: Tollen’s Test (Silver Mirror Test)
Reagent: Tollen’s reagent (Ammoniacal Silver Nitrate, [Ag(NH₃)₂]⁺)
Observation:
Propanal (Aldehyde, CH₃CH₂CHO): Gives a positive test. A silver mirror is formed on the inner walls of the test tube.
Propanone (Ketone, CH₃COCH₃): Gives a negative test (no silver mirror is formed).
Reaction Involved:
CH3CH2CHO+2[Ag(NH3)2]++H2O→CH3CH2COOH+2Ag↓+4NH3CH_3CH_2CHO + 2[Ag(NH_3)_2]^+ + H_2O \rightarrow CH_3CH_2COOH + 2Ag \downarrow + 4NH_3
Propanal reduces Tollen’s reagent to metallic silver (Ag), forming a silver mirror.
Propanone does not react with Tollen’s reagent because ketones do not have a free aldehyde hydrogen for oxidation.
(c) Conversions:
(c) Conversions:
(i) Toluene to Benzoic Acid
Reagents: KMnO₄ (Potassium permanganate) in alkaline medium
Reaction:
Toluene (C₆H₅CH₃) undergoes oxidation with alkaline KMnO₄ to form benzoic acid (C₆H₅COOH).
The methyl group (-CH₃) is completely oxidized to a carboxyl (-COOH) group.
C6H5CH3→[O],KMnO4C6H5COOHC_6H_5CH_3 \xrightarrow{[O], KMnO_4} C_6H_5COOH
(ii) Ethanol to Propan-2-ol
Reagents: 1. PCl₅ or SOCl₂, 2. Mg, 3. Acetone
Steps:
Convert Ethanol (CH₃CH₂OH) to Ethyl Chloride (CH₃CH₂Cl)
CH3CH2OH→PCl5CH3CH2ClCH_3CH_2OH \xrightarrow{PCl_5} CH_3CH_2ClReact Ethyl Chloride with Mg in dry ether to form Ethyl Magnesium Chloride (Grignard reagent, C₂H₅MgCl)
CH3CH2Cl+Mg→Dry etherCH3CH2MgClCH_3CH_2Cl + Mg \xrightarrow{Dry \, ether} CH_3CH_2MgClReact Ethyl Magnesium Chloride with Acetone (CH₃COCH₃) to form Propan-2-ol
CH3CH2MgCl+CH3COCH3→H2OCH3CH(OH)CH3CH_3CH_2MgCl + CH_3COCH_3 \xrightarrow{H_2O} CH_3CH(OH)CH_3
Thus, ethanol is converted to propan-2-ol via Grignard reagent reaction with acetone.
(iii) Propanal to 2-Hydroxy Propanoic Acid
Reagents: 1. HCN, 2. H₃O⁺ (acidic hydrolysis)
Steps:
Propanal (CH₃CH₂CHO) reacts with HCN (Hydrocyanic acid) to form cyanohydrin (CH₃CH(OH)CN)
CH3CH2CHO+HCN→CH3CH(OH)CNCH_3CH_2CHO + HCN \rightarrow CH_3CH(OH)CNCyanohydrin undergoes hydrolysis in acidic medium to give 2-Hydroxy Propanoic Acid (Lactic Acid, CH₃CH(OH)COOH)
CH3CH(OH)CN+2H2O→H+CH3CH(OH)COOH+NH3CH_3CH(OH)CN + 2H_2O \xrightarrow{H^+} CH_3CH(OH)COOH + NH_3
Thus, propanal is converted into 2-hydroxy propanoic acid via cyanohydrin formation and acid hydrolysis.
33. (A)
(a) CH₃ – CH = CH – CHO का IUPAC नाम बताइए।
(b) प्रोपीन और प्रोपेन में भेद करने के लिए एक सरल रासायनिक परीक्षण दीजिए।
(c) आप निम्नलिखित को कैसे परिवर्तित करेंगे?
(i) टोल्यून को बेंज़िल-ऑल में
(ii) फीनॉल को ब्यूटेन-2-ऑन में
(iii) प्रोपेनोन को 2-हाइड्रॉक्सीप्रोपानोइक अम्ल में
Or
33.(B)Complete each synthesis by giving the missing starting material, reagent, or product:
(B) प्रत्येक संश्लेषण को पूरा करें, जिसमें लापता प्रारंभिक पदार्थ, अभिकर्मक या उत्पाद दिए जाएं:
(a)
The given reaction involves cyclopentanone (a five-membered cyclic ketone) reacting with hydroxylamine (HO-NH2\text{HO-NH}_2) in the presence of an acid catalyst (H+\text{H}^+).
Reaction Mechanism:
Reaction Mechanism:
Nucleophilic Attack: The hydroxylamine (HO-NH2\text{HO-NH}_2) attacks the carbonyl carbon of cyclopentanone.
Proton Transfer: A proton is transferred, leading to the elimination of water (H2O\text{H}_2\text{O}).
Formation of Oxime: The final product is cyclopentanone oxime.
Balanced Reaction:
Balanced Reaction:
Cyclopentanone+Hydroxylamine (H+) → Cyclopentanone Oxime+H2O
Final Product:
Final Product:
Cyclopentanone oxime has the structure:
Cyclopentane ring−C=NOH\text{Cyclopentane ring} - C=NOH
This reaction is an example of oxime formation, where ketones react with hydroxylamine to form oximes.
(b)
(b)The given reaction involves ozonolysis, which is used to cleave carbon-carbon double bonds in alkenes, forming carbonyl compounds such as aldehydes or ketones.
Product Analysis:
Product Analysis:
The given product is cyclohexanone (C₆H₁₀O), and two molecules are formed.
This suggests that the starting compound must have contained a carbon-carbon double bond that, upon ozonolysis, yielded two molecules of cyclohexanone.
Starting Material:
Starting Material:
The only compound that can give two molecules of cyclohexanone upon ozonolysis is 1,5-cyclooctadiene.
Reaction:
Reaction:
1,5-Cyclooctadiene→O3/Zn−H2O2 Cyclohexanone\text{1,5-Cyclooctadiene} \xrightarrow{O_3/Zn-H_2O} 2 \text{ Cyclohexanone}
Thus, the missing reactant is 1,5-Cyclooctadiene.
(c)
(c)The given compound is a dicarboxylic acid derivative (possibly a cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid). It is being treated with thionyl chloride (SOCl₂) under heat.
Reaction Analysis:
Reaction Analysis:
Thionyl chloride (SOCl₂) is a reagent used to convert carboxylic acids (-COOH) into acid chlorides (-COCl).
Since there are two -COOH groups present, both will be converted into acid chlorides (-COCl).
The expected product will be cyclohexane-1,2-dicarbonyl chloride (a diacyl chloride).
Reaction Mechanism:
Reaction Mechanism:
Cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid+2SOCl2→Cyclohexane-1,2-dicarbonyl chloride+2SO2+2HCl\text{Cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid} + 2SOCl_2 \rightarrow \text{Cyclohexane-1,2-dicarbonyl chloride} + 2SO_2 + 2HCl
(d)
(d)Reaction Analysis:
The given reactant is 2-formylcyclohexanecarboxylic acid (a cyclohexane derivative with both an -CHO (aldehyde) and -COOH (carboxyl) group).
It is treated with sodium cyanide (NaCN) and hydrochloric acid (HCl), which suggests a cyanohydrin formation reaction.
Reaction Mechanism:
Reaction Mechanism:
Nucleophilic Attack: The cyanide ion (CN⁻) from NaCN attacks the electrophilic carbonyl carbon (-CHO), forming a cyanohydrin (-C(OH)(CN)) intermediate.
Protonation: The reaction is carried out in acidic medium (HCl), which protonates the oxygen of the hydroxyl group formed in the first step.
Expected Product:
Expected Product:
The final product will be 2-hydroxy-2-cyanocyclohexanecarboxylic acid.
2-Formylcyclohexanecarboxylic acid+NaCN/HCl→2-Hydroxy-2-cyanocyclohexanecarboxylic acid\text{2-Formylcyclohexanecarboxylic acid} + NaCN/HCl \rightarrow \text{2-Hydroxy-2-cyanocyclohexanecarboxylic acid}
This is a cyanohydrin derivative.
(e)
(e)The given reaction represents the conversion of benzene to acetophenone (C₆H₅COCH₃).
Reaction Type:
Reaction Type:
This is an example of Friedel-Crafts Acylation, where an acyl chloride (CH₃COCl) reacts with benzene in the presence of a Lewis acid catalyst like AlCl₃.
Reaction Mechanism:
Reaction Mechanism:
Generation of the Acyl Cation:
Acetyl chloride (CH₃COCl) reacts with AlCl₃, forming an electrophilic acylium ion (CH₃₊CO⁺).
Electrophilic Substitution on Benzene:
The benzene ring donates electrons to the acyl cation, forming a carbocation intermediate.
Regeneration of Aromaticity:
A proton (H⁺) is removed, restoring the aromatic system and yielding acetophenone as the final product.
Balanced Reaction:
Balanced Reaction:
C₆H₆ +CH₃COCl ( AlCl₃ ) → C₆H₅COCH₃+HCl
Final Product:
Final Product:
The product acetophenone is a ketone where a COCH₃ (acetyl) group is attached to the benzene ring.
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