RBSE Class 12th 2020 Chemistry-SS-41-2020 Previous Year Papers

उत्तर: ग्लाइसिन (Glycine) वह ऐमीनो अम्ल है जो प्रकाशिक रूप से अक्रिय होता है। इसका सूत्र H₂N-CH₂-COOH है। इसमें कोई चिरल कार्बन परमाणु नहीं होता, इसलिए यह प्रकाशिक समावयवता नहीं दर्शाता।

उत्तर: डैक्रॉन बहुलक की एकलक इकाइयाँ निम्नलिखित हैं:

1. एथिलीन ग्लाइकॉल (Ethylene glycol) - HO-CH₂-CH₂-OH
2. टेरेफ्थैलिक अम्ल (Terephthalic acid) - HOOC-C₆H₄-COOH

ये दोनों एकलक संघनन बहुलकीकरण द्वारा डैक्रॉन बनाते हैं।

उत्तर: प्रकाशीय समावयवता (Optical isomerism) वह समावयवता है जिसमें यौगिकों के अणु सूत्र और संरचना समान होते हैं, लेकिन वे समतल-ध्रुवित प्रकाश के तल को विपरीत दिशाओं में घुमाते हैं। ऐसे समावयवी प्रकाशीय समावयवी (optical isomers) कहलाते हैं। यह गुण चिरल कार्बन परमाणु (चार भिन्न समूहों से जुड़ा कार्बन) की उपस्थिति के कारण होता है।

उत्तर (a): क्रिस्टलीय एवं अक्रिस्टलीय ठोसों में दो अंतर:

उत्तर (b): अशुद्धता दोष (Impurity defect) का चित्र:

अशुद्धता दोष में, किसी विदेशी आयन (अशुद्धि) को क्रिस्टल जालक में शामिल किया जाता है। उदाहरण के लिए, NaCl क्रिस्टल में Sr²⁺ आयन मिलाने पर, प्रत्येक Sr²⁺ आयन दो Na⁺ आयनों के स्थान पर आता है, जिससे एक Na⁺ आयन का रिक्त स्थान (vacancy) उत्पन्न होता है।

चित्र (Diagram):
Na⁺  Cl⁻  Na⁺  Cl⁻
Cl⁻  Sr²⁺ Cl⁻  ☐   (☐ = रिक्त स्थान / vacancy)
Na⁺  Cl⁻  Na⁺  Cl⁻

हल:

परासरण दाब (π) का सूत्र: π = CRT

जहाँ, C = सांद्रता (M), R = गैस स्थिरांक, T = तापमान (K)

दिया गया है:

• C = 0.01 M
• T = 27°C = 27 + 273 = 300 K
• R = 0.0821 L atm K⁻¹ mol⁻¹

π = 0.01 × 0.0821 × 300

π = 0.01 × 24.63

π = 0.2463 atm

अतः, 27°C पर 0.01 M यूरिया विलयन का परासरण दाब 0.2463 atm है।

हल:

कोलराउश के नियम (Kohlrausch's law) के अनुसार, अनन्त तनुता पर मोलर चालकता आयनों की व्यक्तिगत चालकताओं का योग होती है।

दिया गया है:

• Λ°(CH₃COOH) = 390.5 S cm² mol⁻¹
• Λ°(HCl) = 425.4 S cm² mol⁻¹
• Λ°(NaCl) = 126.4 S cm² mol⁻¹

हम जानते हैं:

Λ°(CH₃COOH) = Λ°(H⁺) + Λ°(CH₃COO⁻) = 390.5 ...(1)

Λ°(HCl) = Λ°(H⁺) + Λ°(Cl⁻) = 425.4 ...(2)

Λ°(NaCl) = Λ°(Na⁺) + Λ°(Cl⁻) = 126.4 ...(3)

हमें ज्ञात करना है: Λ°(CH₃COONa) = Λ°(Na⁺) + Λ°(CH₃COO⁻)

समीकरण (1) + (3) - (2) करने पर:

[Λ°(H⁺) + Λ°(CH₃COO⁻)] + [Λ°(Na⁺) + Λ°(Cl⁻)] - [Λ°(H⁺) + Λ°(Cl⁻)]

= Λ°(Na⁺) + Λ°(CH₃COO⁻)

= 390.5 + 126.4 - 425.4

= 516.9 - 425.4

= 91.5 S cm² mol⁻¹

अतः, CH₃COONa की अनन्त तनुता पर मोलर चालकता 91.5 S cm² mol⁻¹ है।

Differences between Calcination and Roasting:

1. Calcination is carried out in the absence of air (or limited supply of air), while roasting is carried out in the presence of excess air (oxygen).
2. Calcination involves thermal decomposition of carbonate or hydrated ores (e.g., CaCO₃ → CaO + CO₂), whereas roasting involves heating of sulphide ores to convert them into oxides (e.g., 2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂).

Transition elements form interstitial compounds because they have vacant spaces (interstices) in their crystal lattices. Small atoms like H, C, N, or B can occupy these interstitial sites without significantly distorting the metal lattice. This results in compounds with unique properties such as high hardness, high melting points, and metallic conductivity.

This phenomenon is known as lanthanide contraction. As we move from left to right across the lanthanide series (La to Lu), the nuclear charge increases by one unit with each element. The added electrons enter the inner 4f orbitals, which have poor shielding effect. Therefore, the effective nuclear charge experienced by the outer electrons increases, pulling them closer to the nucleus, resulting in a gradual decrease in atomic radii.

IUPAC Name: Potassium trioxalatoferrate(III)

Explanation: The complex anion is [Fe(C₂O₄)₃]³⁻. Oxalate (C₂O₄²⁻) is a bidentate ligand, so three oxalate ligands are named as "trioxalato". Iron is in +3 oxidation state, indicated as "ferrate(III)". The counter ion is potassium.

Geometry: Tetrahedral

Magnetic nature: Paramagnetic

Explanation: In [NiCl₄]²⁻, nickel is in +2 oxidation state (Ni²⁺) with electronic configuration [Ar] 3d⁸. Chloride (Cl⁻) is a weak field ligand, so it does not cause pairing of electrons. Thus, Ni²⁺ has two unpaired electrons in the 3d orbitals. The complex undergoes sp³ hybridization, giving a tetrahedral geometry. Due to the presence of two unpaired electrons, it is paramagnetic.

Alkyl amines are more basic than ammonia because the alkyl group (R) is an electron-donating group (+I effect). This increases the electron density on the nitrogen atom, making it more available for protonation. In contrast, ammonia has only hydrogen atoms attached to nitrogen, which have no such electron-donating effect. Therefore, alkyl amines have a greater tendency to accept a proton (H⁺) and are stronger bases.

[A] = Aniline (C₆H₅NH₂)

[B] = Benzenediazonium chloride (C₆H₅N₂⁺Cl⁻)

Explanation: Nitrobenzene (C₆H₅NO₂) is reduced by Sn/HCl (6[H]) to form aniline (C₆H₅NH₂). Aniline then reacts with NaNO₂ and HCl at low temperature (273-278 K) to form benzenediazonium chloride (C₆H₅N₂⁺Cl⁻), which is a diazonium salt.

हल / Solution

प्रथम विकल्प (First Option):

(a) अम्लीयता का बढ़ता क्रम: ClCH₂COOH < Cl₂CHCOOH < Cl₃CCOOH

कारण: क्लोरीन परमाणुओं की संख्या बढ़ने से -I प्रभाव बढ़ता है, जिससे ऋणावेश का स्थायित्व बढ़ता है और अम्लीयता बढ़ती है।

(b) कार्बोक्सिलिक अम्ल फ़ीनॉल से अधिक अम्लीय होते हैं क्योंकि कार्बोक्सिलेट आयन (RCOO⁻) में ऋणावेश दो ऑक्सीजन परमाणुओं पर अनुनाद द्वारा विस्थानित होता है, जबकि फ़ीनॉक्साइड आयन (C₆H₅O⁻) में ऋणावेश केवल एक ऑक्सीजन परमाणु पर केंद्रित होता है। इस प्रकार कार्बोक्सिलेट आयन अधिक स्थायी होता है, जिससे कार्बोक्सिलिक अम्ल अधिक अम्लीय होता है।

द्वितीय विकल्प (Second Option):

(a) अम्लीयता का बढ़ता क्रम: BrCH₂COOH < ClCH₂COOH < FCH₂COOH

कारण: विद्युत ऋणात्मकता का क्रम F > Cl > Br होता है, अतः -I प्रभाव F का सबसे अधिक होता है, जिससे FCH₂COOH सबसे अधिक अम्लीय होता है।

(b) ऐल्डिहाइड कीटोन की तुलना में नाभिकस्नेही योगात्मक क्रियाओं के प्रति अधिक क्रियाशील होते हैं क्योंकि:

• ऐल्डिहाइड में कार्बोनिल कार्बन से एक H जुड़ा होता है, जबकि कीटोन में दो एल्किल समूह जुड़े होते हैं। एल्किल समूह +I प्रभाव द्वारा कार्बोनिल कार्बन पर धनावेश को कम करते हैं, जिससे नाभिकस्नेही आक्रमण कम होता है।
• एल्किल समूह स्टेरिक बाधा उत्पन्न करते हैं, जिससे नाभिकस्नेही का आक्रमण मुश्किल हो जाता है।

हल / Solution

(a) DNA और RNA में अंतर:

(कोई भी दो अंतर लिखे जा सकते हैं।)

(b) ग्लूकोस ब्रोमीन जल से अभिक्रिया करके ग्लूकोनिक अम्ल बनाता है। यह एक ऑक्सीकरण अभिक्रिया है जिसमें ग्लूकोस का एल्डिहाइड समूह (-CHO) कार्बोक्सिलिक अम्ल समूह (-COOH) में ऑक्सीकृत हो जाता है।

रासायनिक समीकरण:

C₆H₁₂O₆ (ग्लूकोस) + Br₂ + H₂O → C₆H₁₂O₇ (ग्लूकोनिक अम्ल) + 2HBr

हल / Solution

(a) संघनन एवं योगात्मक बहुलकीकरण में अंतर:

(कोई भी दो अंतर लिखे जा सकते हैं।)

(b) जैवनिम्नीकरणीय एवं अजैवनिम्नीकरणीय बहुलकों में विभेद:

साबुन कठोर जल में कार्य नहीं करते क्योंकि कठोर जल में कैल्शियम (Ca²⁺) और मैग्नीशियम (Mg²⁺) आयन होते हैं। ये आयन साबुन के सोडियम या पोटैशियम लवणों से अभिक्रिया करके अघुलनशील कैल्शियम या मैग्नीशियम साबुन (अवक्षेप) बनाते हैं, जिससे झाग नहीं बनता और सफाई प्रभावित होती है।

धनायनिक अपमार्जक का उदाहरण: सेटिलट्राइमेथिलअमोनियम ब्रोमाइड (Cetyltrimethylammonium bromide) या बेंजाल्कोनियम क्लोराइड (Benzalkonium chloride)।

साबुनीकरण अभिक्रिया का रासायनिक समीकरण:

वसा (ट्राइग्लिसराइड) + सोडियम हाइड्रॉक्साइड → साबुन (सोडियम लवण) + ग्लिसरॉल

उदाहरण: C₃H₅(OOCC₁₇H₃₅)₃ + 3NaOH → 3C₁₇H₃₅COONa + C₃H₅(OH)₃

(स्टीयरिक अम्ल का ट्राइग्लिसराइड) (सोडियम हाइड्रॉक्साइड) (सोडियम स्टीयरेट-साबुन) (ग्लिसरॉल)

बेंजिल क्लोराइड (C₆H₅CH₂Cl) में हैलोजन परमाणु (Cl) से बंधित कार्बन (CH₂ समूह का कार्बन) sp³ संकरित होता है।

SN2 अभिक्रिया की क्रियाविधि:

1. यह एक एक-चरणीय अभिक्रिया है जिसमें नाभिकस्नेही (Nu⁻) और हैलोएल्केन (R-X) एक साथ अभिक्रिया करते हैं।
2. नाभिकस्नेही उस कार्बन पर आक्रमण करता है जिससे हैलोजन जुड़ा होता है, जबकि हैलोजन परमाणु (X⁻) एक साथ निकलता है।
3. इस प्रक्रिया में एक संक्रमण अवस्था बनती है जिसमें नाभिकस्नेही और हैलोजन दोनों कार्बन से आंशिक रूप से जुड़े होते हैं।
4. इस अभिक्रिया में कार्बन का विन्यास उलट जाता है (वाल्डन व्युत्क्रमण)।
5. अभिक्रिया की दर [R-X] और [Nu⁻] दोनों पर निर्भर करती है, इसलिए इसे द्विअणुक कहते हैं।

एलिल क्लोराइड (CH₂=CH-CH₂Cl) में हैलोजन परमाणु (Cl) से बंधित कार्बन (CH₂ समूह का कार्बन) sp³ संकरित होता है।

SN1 अभिक्रिया की क्रियाविधि:

1. प्रथम चरण (धीमा): हैलोएल्केन (R-X) का आयनन होता है और एक कार्बोकैटायन (R⁺) तथा हैलाइड आयन (X⁻) बनता है। यह दर-निर्धारण चरण है।
2. द्वितीय चरण (तेज): नाभिकस्नेही (Nu⁻) कार्बोकैटायन पर आक्रमण करता है और उत्पाद (R-Nu) बनता है।
3. कार्बोकैटायन समतलीय होता है, इसलिए नाभिकस्नेही दोनों ओर से आक्रमण कर सकता है, जिससे रेसिमीकरण (दोनों विन्यासों का मिश्रण) हो सकता है।
4. अभिक्रिया की दर केवल [R-X] पर निर्भर करती है, इसलिए इसे एक अणुक कहते हैं।

(a) अर्धायु की परिभाषा: किसी रासायनिक अभिक्रिया में अर्धायु (Half-life) वह समय है जिसमें अभिकारक की प्रारंभिक सांद्रता आधी रह जाती है। इसे t_1/2 से प्रदर्शित करते हैं।

(b) अभिक्रिया की कोटि एवं अणुसंख्यता में अंतर:

(c) औसत वेग की गणना:

अभिक्रिया: A → 3B

प्रारंभिक सांद्रता [A]₁ = 0.05 M

अंतिम सांद्रता [A]₂ = 0.03 M

समय अंतराल (Δt) = 20 मिनट = 20 × 60 = 1200 सेकंड

सांद्रता में परिवर्तन (Δ[A]) = [A]₂ - [A]₁ = 0.03 - 0.05 = -0.02 M

औसत वेग = -Δ[A]/Δt = -(-0.02)/20 = 0.02/20 = 0.001 M मिनट^-1

सेकंड में: औसत वेग = 0.02/1200 = 1.67 × 10^-5 M सेकंड^-1

उत्तर: मिनट में औसत वेग = 0.001 M मिनट^-1, सेकंड में औसत वेग = 1.67 × 10^-5 M सेकंड^-1

(a) प्रथम कोटि अभिक्रिया की परिभाषा: वह अभिक्रिया जिसका वेग अभिकारक की सांद्रता की प्रथम घात के समानुपाती होता है, प्रथम कोटि अभिक्रिया कहलाती है। उदाहरण: रेडियोधर्मी क्षय।

(b) अभिक्रिया वेग एवं विशिष्ट अभिक्रिया वेग में विभेद:

(c) NH₃ के अपघटन की दर:

NH₃ का प्लैटिनम सतह पर अपघटन: 2NH₃ → N₂ + 3H₂

यह शून्य कोटि की अभिक्रिया है, अतः वेग = k = 5 × 10^-4 mol L^-1 s^-1

अभिक्रिया वेग = -½ d[NH₃]/dt = d[N₂]/dt = ⅓ d[H₂]/dt = k

N₂ के उत्पादन की दर = d[N₂]/dt = k = 5 × 10^-4 mol L^-1 s^-1

H₂ के उत्पादन की दर = d[H₂]/dt = 3k = 3 × 5 × 10^-4 = 1.5 × 10^-3 mol L^-1 s^-1

उत्तर: N₂ के उत्पादन की दर = 5 × 10^-4 mol L^-1 s^-1, H₂ के उत्पादन की दर = 1.5 × 10^-3 mol L^-1 s^-1