RBSE Class 11th 2017 Chemistry-BJ-XI-4-2017 Previous Year Papers

उत्तर: जब क्लोरीन गैस को चूने के पानी (कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड विलयन) में प्रवाहित किया जाता है, तो यह अभिक्रिया करके कैल्शियम हाइपोक्लोराइट (विरंजक चूर्ण का मुख्य घटक), कैल्शियम क्लोराइड और जल बनाती है।

समीकरण:
2Ca(OH)₂ + 2Cl₂ → Ca(OCl)₂ + CaCl₂ + 2H₂O

Explanation: When chlorine gas is passed through lime water (calcium hydroxide solution), it reacts to form calcium hypochlorite (the main component of bleaching powder), calcium chloride, and water.

उत्तर: डी-ब्रॉग्ली समीकरण के अनुसार, तरंगदैर्ध्य (λ) = h / (m × v)

जहाँ, h = प्लांक स्थिरांक = 6.626 × 10⁻³⁴ Js
m = द्रव्यमान = 0.1 kg
v = वेग = 10 ms⁻¹

λ = (6.626 × 10⁻³⁴) / (0.1 × 10) = 6.626 × 10⁻³⁴ m

Explanation: According to de Broglie equation, wavelength (λ) = h / (m × v). Substituting the values gives λ = 6.626 × 10⁻³⁴ m.

उत्तर: श्यानता (Viscosity) द्रवों का वह गुण है जो उनमें विभिन्न परतों के बीच सापेक्ष गति का विरोध करता है। यह द्रव के आंतरिक घर्षण का माप है।

ताप का प्रभाव: ताप बढ़ने पर द्रवों की श्यानता घट जाती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि ताप बढ़ने से अंतराण्विक बल कमजोर हो जाते हैं और अणुओं की गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है, जिससे द्रव अधिक सरलता से प्रवाहित होता है।

Explanation: Viscosity is the property of fluids that opposes relative motion between different layers. As temperature increases, viscosity decreases because intermolecular forces weaken and kinetic energy of molecules increases.

उत्तर:

• (i) Mn₂O₇: मैंगनीज (Mn) की ऑक्सीकरण संख्या = +7 (क्योंकि 2x + 7(-2) = 0 ⇒ x = +7)
• (ii) Cr₂O₇²⁻: क्रोमियम (Cr) की ऑक्सीकरण संख्या = +6 (क्योंकि 2x + 7(-2) = -2 ⇒ x = +6)
• (iii) H₂SO₄: सल्फर (S) की ऑक्सीकरण संख्या = +6 (क्योंकि 2(+1) + x + 4(-2) = 0 ⇒ x = +6)
• (iv) C₂H₆: कार्बन (C) की ऑक्सीकरण संख्या = -3 (क्योंकि 2x + 6(+1) = 0 ⇒ x = -3)

उत्तर: जल की स्थायी कठोरता कैल्शियम और मैग्नीशियम के क्लोराइड, सल्फेट, नाइट्रेट आदि लवणों की उपस्थिति के कारण होती है।

धावनसोडा विधि: इस विधि में जल में धावनसोडा (Na₂CO₃·10H₂O) मिलाया जाता है। यह कठोरता उत्पन्न करने वाले लवणों से अभिक्रिया करके अवक्षेप बनाता है:

CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaCl
MgSO₄ + Na₂CO₃ → MgCO₃↓ + Na₂SO₄

इस प्रकार कैल्शियम और मैग्नीशियम कार्बोनेट के रूप में अवक्षेपित हो जाते हैं, जिन्हें छानकर अलग कर दिया जाता है।

Explanation: Permanent hardness is caused by chlorides, sulfates, and nitrates of calcium and magnesium. Washing soda (Na₂CO₃·10H₂O) reacts with these salts to form insoluble carbonates which are removed by filtration.

उत्तर: ग्लूकोस का आण्विक सूत्र C₆H₁₂O₆ है।

परमाणु द्रव्यमान: C = 12 u, H = 1 u, O = 16 u

आण्विक द्रव्यमान = (6 × 12) + (12 × 1) + (6 × 16) = 72 + 12 + 96 = 180 u

Explanation: Molecular formula of glucose is C₆H₁₂O₆. Molecular mass = (6×12) + (12×1) + (6×16) = 180 u.

उत्तर: IUPAC नामकरण के अनुसार, परमाणु क्रमांक 120 वाले तत्व का नाम "Unbinilium" और प्रतीक "Ubn" होगा।

Explanation: According to IUPAC nomenclature, the element with atomic number 120 is named "Unbinilium" with symbol "Ubn".

उत्तर: धनायन (Cation) अपने जनक परमाणु से छोटा होता है क्योंकि धनायन बनने पर इलेक्ट्रॉन त्यागने से इलेक्ट्रॉन-इलेक्ट्रॉन प्रतिकर्षण कम हो जाता है और प्रभावी नाभिकीय आवेश बढ़ जाता है, जिससे इलेक्ट्रॉन नाभिक की ओर अधिक आकर्षित होते हैं और आकार घट जाता है।

ऋणायन (Anion) अपने जनक परमाणु से बड़ा होता है क्योंकि ऋणायन बनने पर इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने से इलेक्ट्रॉन-इलेक्ट्रॉन प्रतिकर्षण बढ़ जाता है और प्रभावी नाभिकीय आवेश घट जाता है, जिससे इलेक्ट्रॉन बादल फैल जाता है और आकार बढ़ जाता है।

Explanation: Cations are smaller because loss of electrons reduces electron-electron repulsion and increases effective nuclear charge. Anions are larger because gain of electrons increases repulsion and decreases effective nuclear charge.

उत्तर: हाइड्रोजन बन्ध एक विशेष प्रकार का अंतराण्विक आकर्षण बल है जो एक अणु के विद्युत-ऋणात्मक परमाणु (जैसे F, O, N) से जुड़े हाइड्रोजन परमाणु और दूसरे अणु के विद्युत-ऋणात्मक परमाणु के बीच बनता है।

Explanation: Hydrogen bond is a special type of intermolecular attraction between a hydrogen atom bonded to an electronegative atom (F, O, N) and another electronegative atom of a different molecule.

उत्तर: PCl₅ अणु में फॉस्फोरस का संकरण sp³d होता है। फॉस्फोरस के संयोजकता कोश में 5 इलेक्ट्रॉन होते हैं (3s²3p³)। यह एक 3s, तीन 3p और एक 3d कक्षक का संकरण करके पाँच sp³d संकरित कक्षक बनाता है। ये पाँचों कक्षक पाँच क्लोरीन परमाणुओं से बंध बनाते हैं, जिससे त्रिकोणीय द्विपिरामिडीय (trigonal bipyramidal) ज्यामिति प्राप्त होती है।

Explanation: In PCl₅, phosphorus undergoes sp³d hybridization. One 3s, three 3p, and one 3d orbitals hybridize to form five sp³d hybrid orbitals, giving a trigonal bipyramidal geometry.

उत्तर: बोरिक अम्ल (H₃BO₃) को दुर्बल अम्ल माना जाता है क्योंकि यह जल में H⁺ आयन दान नहीं करता, बल्कि जल से OH⁻ आयन ग्रहण करके H⁺ आयन मुक्त करता है। यह एक लुईस अम्ल की तरह व्यवहार करता है। इसका आयनन स्थिरांक (Ka) बहुत कम (लगभग 5.8 × 10⁻¹⁰) होता है, जो दुर्बल अम्लता को दर्शाता है।

Explanation: Boric acid is a weak acid because it does not donate H⁺ ions directly but accepts OH⁻ ions from water, acting as a Lewis acid. Its ionization constant is very low (Ka ≈ 5.8 × 10⁻¹⁰).

उत्तर: लवण x बोरेक्स (सोडियम टेट्राबोरेट, Na₂B₄O₇·10H₂O) है।

गर्म करने पर यह पहले अपने जल के अणु खोता है और फिर विघटित होकर काँच जैसा ठोस (सोडियम मेटाबोरेट और बोरॉन ट्राइऑक्साइड) बनाता है:

Reaction: Diborane (B₂H₆) reacts violently with water to form boric acid (H₃BO₃) and hydrogen gas (H₂).

Chemical Equation:
B₂H₆ + 6H₂O → 2H₃BO₃ + 6H₂

Structure of product (Boric acid):
H₃BO₃ has a trigonal planar structure with boron at the center bonded to three hydroxyl groups.

Apparatus components: Round bottom flask (distillation flask), fractionating column (packed with glass beads or Raschig rings), thermometer, condenser (Liebig condenser), receiving flask, heat source (Bunsen burner or heating mantle).

Labelled diagram description: The mixture is heated in the distillation flask. Vapors rise through the fractionating column where repeated condensation and vaporization occur. The thermometer at the top records the boiling point of the distillate. Vapors pass into the condenser, are cooled by water, and collected as liquid in the receiving flask.

Possible isomers of C₃H₈O (alcohols and ethers):

1. Propan-1-ol (n-propyl alcohol): CH₃-CH₂-CH₂-OH
2. Propan-2-ol (isopropyl alcohol): CH₃-CH(OH)-CH₃
3. Methoxyethane (ethyl methyl ether): CH₃-O-CH₂-CH₃

Total 3 structural isomers (2 alcohols + 1 ether).

Ozonolysis products: Pentan-3-one (CH₃CH₂COCH₂CH₃) and Ethanal (CH₃CHO).

Structure of alkene A: The alkene must have the double bond between the carbon that becomes the carbonyl of pentan-3-one and the carbon that becomes the carbonyl of ethanal.

CH₃-CH₂-C(=CH-CH₃)-CH₂-CH₃ (3-ethylpent-2-ene) or more precisely: CH₃CH₂C(CH₃)=CHCH₃

IUPAC name: 3-Methylpent-2-ene

Explanation: Ozonolysis cleaves the double bond. The carbon with two alkyl groups (from pentan-3-one) and the carbon with one alkyl group (from ethanal) indicate the alkene structure.

Biochemical Oxygen Demand (BOD): It is the amount of dissolved oxygen required by aerobic microorganisms to decompose organic matter present in a water sample at a specific temperature (usually 20°C) over a specific period (usually 5 days). It is a measure of water pollution; higher BOD indicates more organic pollution.

Greenhouse gases:

• Carbon dioxide (CO₂)
• Methane (CH₄)
• Nitrous oxide (N₂O)
• Water vapor (H₂O)
• Ozone (O₃)
• Chlorofluorocarbons (CFCs)

Reason: Solubility of sulfates decreases down the group. Mg²⁺ has smaller ionic size and higher hydration enthalpy, which overcomes the lattice energy, making MgSO₄ soluble. Ba²⁺ has larger ionic size, lower hydration enthalpy, and high lattice energy of BaSO₄, making it insoluble.

Reason: Be and Mg have high ionization energies. The energy required to excite their electrons to higher energy levels is very high. The flame energy is insufficient to excite electrons, so no visible light is emitted. Also, their electrons are tightly held due to small atomic size.

Reason: Boron has only 3 valence electrons and can form a maximum of 4 bonds (sp³ hybridization) due to the absence of d-orbitals. To form BF₆⁻, boron would need to expand its octet, which is not possible as it lacks d-orbitals. The maximum coordination number of boron is 4 (e.g., BF₄⁻).

Hex-1-ene structure: CH₂=CH-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃

(i) In the absence of peroxide (Markovnikov addition):
Product: 2-Bromohexane (CH₃-CHBr-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃)
Reason: H⁺ adds to the less substituted carbon (C1) and Br⁻ adds to the more substituted carbon (C2) following Markovnikov's rule.

(ii) In the presence of peroxide (Anti-Markovnikov addition):
Product: 1-Bromohexane (CH₂Br-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃)
Reason: Peroxide initiates free radical mechanism. Br radical adds to the less substituted carbon (C1) and H radical adds to the more substituted carbon (C2), giving anti-Markovnikov product.

सिस-हेक्स-2-ईन की संरचना:

   H   H
    \ /
     C = C
    / \
  CH₃  CH₂CH₂CH₃

ट्रांस-हेक्स-2-ईन की संरचना:

   H   CH₂CH₂CH₃
    \ /
     C = C
    / \
  CH₃   H

उत्तर: सिस-हेक्स-2-ईन का क्वथनांक उच्च होता है। कारण: सिस समावयव में द्विध्रुव आघूर्ण शून्य नहीं होता, जिससे अंतर-आण्विक बल (द्विध्रुव-द्विध्रुव अन्योन्य क्रिया) अधिक होता है, जबकि ट्रांस समावयव में द्विध्रुव आघूर्ण शून्य होने के कारण केवल दुर्बल वैन डर वाल्स बल होते हैं।

अभिक्रिया: एथाइन का त्रिमेरीकरण (ट्राइमराइजेशन)

3 HC≡CH  ———→  C₆H₆
   (एथाइन)   (बेंजीन)

प्रयुक्त अभिकर्मक: लाल तप्त लोहे की नली (लगभग 873 K ताप) या Ni(CO)₂ उत्प्रेरक की उपस्थिति में।

अभिक्रिया: प्रोपाइन का पूर्ण हाइड्रोजनीकरण

CH₃-C≡CH + 2H₂  ———→  CH₃-CH₂-CH₃
(प्रोपाइन)   (प्रोपेन)

प्रयुक्त अभिकर्मक: Ni, Pd या Pt उत्प्रेरक की उपस्थिति में H₂ गैस।

उत्तर: प्रोपेन के विरचन के लिए ब्यूटेनोइक अम्ल (ब्यूटिरिक अम्ल) के सोडियम लवण की आवश्यकता होती है।

अभिक्रिया: सोडियम ब्यूटिरेट का सोडा लाइम (NaOH + CaO) के साथ डीकार्बोक्सिलीकरण

CH₃CH₂CH₂COONa + NaOH  ———→  CH₃CH₂CH₃ + Na₂CO₃
(सोडियम ब्यूटिरेट)   (प्रोपेन)

प्रयुक्त अभिकर्मक: सोडा लाइम (NaOH + CaO), ताप लगभग 600 K।

2-एथिल पेंटेन की संरचना:

   CH₃
    |
CH₃-CH-CH₂-CH₂-CH₃
    |
   C₂H₅

अशुद्ध होने का कारण: IUPAC नामकरण नियमों के अनुसार, सबसे लंबी कार्बन श्रृंखला का चयन करना होता है। यहाँ सबसे लंबी श्रृंखला 6 कार्बन की है (हेक्सेन), न कि 5 कार्बन की (पेंटेन)।

सही IUPAC नाम: 3-मेथिल हेक्सेन

सही संरचना:

   CH₃
    |
CH₃-CH₂-CH-CH₂-CH₂-CH₃

एसीटेट आयन (CH₃COO⁻) की अनुनाद संरचनाएँ:

संरचना I:

   O
    ||
CH₃-C-O⁻

संरचना II:

   O⁻
    |
CH₃-C=O

इलेक्ट्रॉन संचलन (वक्र तीरों द्वारा):

संरचना I से II में: ऑक्सीजन पर स्थित एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (लोन पेयर) कार्बन-ऑक्सीजन द्विबंध की ओर गति करता है, जिससे द्विबंध टूटकर ऋणावेश दूसरी ऑक्सीजन पर स्थानांतरित हो जाता है।

दोनों संरचनाएँ समान योगदान देती हैं, जिससे एसीटेट आयन स्थायी होता है।

हल:

चरण 1: कार्बन की प्रतिशतता ज्ञात करना

CO₂ का द्रव्यमान = 0.198 g

CO₂ का मोलर द्रव्यमान = 44 g/mol

CO₂ में कार्बन का द्रव्यमान = (12/44) × 0.198 = 0.054 g

कार्बन की प्रतिशतता = (0.054 / 0.246) × 100 = 21.95%

चरण 2: हाइड्रोजन की प्रतिशतता ज्ञात करना

H₂O का द्रव्यमान = 0.1014 g

H₂O का मोलर द्रव्यमान = 18 g/mol

H₂O में हाइड्रोजन का द्रव्यमान = (2/18) × 0.1014 = 0.01127 g

हाइड्रोजन की प्रतिशतता = (0.01127 / 0.246) × 100 = 4.58%

उत्तर: यौगिक में कार्बन की प्रतिशतता = 21.95% और हाइड्रोजन की प्रतिशतता = 4.58%।

एनिलीन (C₆H₅NH₂) की अनुनाद संरचनाएँ:

एनिलीन में NH₂ समूह बेंजीन वलय के साथ अनुनाद में भाग लेता है। नाइट्रोजन पर स्थित एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म बेंजीन वलय में विस्थानीकृत हो जाता है, जिससे निम्नलिखित अनुनाद संरचनाएँ बनती हैं:

संरचना I:  C₆H₅-NH₂ (मूल संरचना)
संरचना II: ऑर्थो स्थिति पर ऋणावेश (C₆H₅-NH₂⁺)
संरचना III: पैरा स्थिति पर ऋणावेश (C₆H₅-NH₂⁺)

इन अनुनाद संरचनाओं के कारण एनिलीन में NH₂ समूह बेंजीन वलय को सक्रिय करता है और ऑर्थो-पैरा निर्देशक होता है।

एथिल धनायन (CH₃CH₂⁺) में अतिसंयुग्मन:

एथिल धनायन में, मेथिल समूह (CH₃) के C-H बंध के σ-इलेक्ट्रॉन, धनावेशित कार्बन (C⁺) के रिक्त p-कक्षक के साथ अतिव्यापन करते हैं। इस घटना को अतिसंयुग्मन या नो-बॉन्ड अनुनाद कहते हैं।

अतिसंयुग्मन संरचनाएँ:

CH₃-CH₂⁺  ↔  H⁺  CH₂=CH₂

इस प्रकार, तीन अतिसंयुग्मी संरचनाएँ संभव हैं (प्रत्येक C-H बंध के लिए एक)। यह अतिसंयुग्मन एथिल धनायन को स्थायित्व प्रदान करता है।

लैसे-परीक्षण (Lassaigne's Test):

यह एक गुणात्मक विश्लेषण परीक्षण है जिसका उपयोग कार्बनिक यौगिकों में नाइट्रोजन, सल्फर, हैलोजन और फॉस्फोरस की उपस्थिति का पता लगाने के लिए किया जाता है।

विधि: कार्बनिक यौगिक को सोडियम धातु के साथ गर्म करके सोडियम निष्कर्ष (सोडियम फ्यूजेट) तैयार किया जाता है। फिर इस निष्कर्ष का विभिन्न अभिकर्मकों से परीक्षण किया जाता है:

• नाइट्रोजन के लिए: FeSO₄ और FeCl₃ मिलाने पर प्रशिया नीला रंग आता है।
• सल्फर के लिए: सोडियम नाइट्रोप्रूसाइ