पिछले प्रश्नपत्रों के प्रश्न और उनके हल

बोर्ड ने इस पाठ से क्या-क्या पूछा

ये प्रश्न बोर्ड परीक्षा में पूछे जा चुके हैं। पहले लिखित प्रश्न आते हैं, हर एक के साथ नमूना उत्तर, और उसके बाद वस्तुनिष्ठ प्रश्नों की क्विज़।

वस्तुनिष्ठ प्रश्नों में सबसे बड़ा हिस्सा लवणों के सूत्र और नाम का है: बेकिंग सोडा, धोने का सोडा, विरंजक चूर्ण, प्लास्टर ऑफ पेरिस और जिप्सम। उसके बाद pH के मान, लिटमस और दूसरे सूचक, और डंक तथा फलों के अम्ल आते हैं।

लिखित प्रश्न पढ़कर पहले अपना उत्तर कॉपी में बनाइए, फिर यहाँ के उत्तर से मिलाकर देखिए कि कौन-सा बिंदु छूट गया।

अम्ल और सूचक पर उसका प्रभाव

प्रश्न 1. अम्ल क्या है ? कोई दो उदाहरण दें। अम्ल का एक सूचक पर प्रभाव स्पष्ट करें।

उत्तर:

जो पदार्थ जल में घुलकर हाइड्रोजन आयन, H⁺(aq) (या H₃O⁺) देते हैं, वे अम्ल कहलाते हैं। इनका स्वाद खट्टा होता है और ये नीले लिटमस को लाल कर देते हैं।

उदाहरण: हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (HCl), सल्फ़्यूरिक अम्ल (H₂SO₄)। ऐसीटिक अम्ल (CH₃COOH) भी अम्ल है।

सूचक पर प्रभाव:

• नीला लिटमस अम्ल में लाल हो जाता है।
• मेथिल ऑरेंज अम्ल में लाल हो जाता है।
• फीनॉल्फ्थेलिन अम्ल में रंगहीन ही रहता है।

प्रश्न में एक सूचक माँगा है, तो लिटमस वाली बात लिखना काफ़ी है।

प्राकृतिक सूचक

प्रश्न 2. प्राकृतिक सूचक क्या होते हैं ? इनसे अम्ल तथा क्षार की जाँच कैसे की जाती है ?

उत्तर:

जो पदार्थ अम्ल या क्षारक मिलने पर अपना रंग बदलकर बताते हैं कि विलयन अम्लीय है या क्षारकीय, वे सूचक कहलाते हैं। जो सूचक पौधों जैसे प्राकृतिक स्रोतों से मिलते हैं, वे प्राकृतिक सूचक हैं।

मुख्य प्राकृतिक सूचक:

1. लिटमस: यह बैंगनी रंजक है, जो थैलोफ़ाइटा समूह के लिचेन पौधे से निकाला जाता है। उदासीन विलयन में यह बैंगनी रहता है।
2. हल्दी: क्षारक में भूरी-लाल हो जाती है, अम्ल में पीली ही रहती है।
3. लाल पत्ता गोभी का रस और हाइड्रेंजिया, पेटूनिया, जेरानियम जैसे फूलों की रंगीन पंखुड़ियाँ भी अम्ल और क्षारक में अलग रंग दिखाती हैं। चुकंदर की जड़ के रस से भी सूचक बनाया जा सकता है।

जाँच का तरीका:

• परखनली में थोड़ा विलयन लेकर उसमें लिटमस पत्र डुबोइए। नीला लिटमस लाल हो जाए, तो विलयन अम्लीय है। लाल लिटमस नीला हो जाए, तो विलयन क्षारकीय है।
• हल्दी का घोल या हल्दी लगा काग़ज़ डालिए। रंग भूरा-लाल हो जाए, तो विलयन क्षारकीय है। पीला ही रहे, तो वह क्षारकीय नहीं है।
• पत्ता गोभी या फूलों के रस की कुछ बूँदें डालकर रंग का बदलना देखिए।

यही बात छोटे प्रश्न के रूप में ऐसे भी पूछी जाती है: "सूचक क्या है ? एक सूचक का नाम लिखें।" तब यही परिभाषा, लिटमस का नाम और उसका रंग बदलना लिखना काफ़ी है। फीनॉल्फ्थेलिन और मेथिल ऑरेंज संश्लेषित सूचक हैं, और प्याज़, वैनिला तथा लौंग का तेल गंधीय सूचक।

पीतल और ताँबे के बरतन में दही

प्रश्न 3. पीतल एवं ताँबे के बरतनों में दही एवं खट्टे पदार्थ क्यों नहीं रखने चाहिए ?

उत्तर:

दही और खट्टे पदार्थों में अम्ल होते हैं, जैसे दही में लैक्टिक अम्ल और नींबू में सिट्रिक अम्ल। पीतल, ताँबे और जिंक की मिश्रधातु है। ये अम्ल हवा की उपस्थिति में धीरे-धीरे ताँबे और पीतल से अभिक्रिया करके उनके लवण बना देते हैं, जो विषैले होते हैं। इससे भोजन ख़राब और हानिकारक हो जाता है और बरतन का भी संक्षारण होता है। इसलिए दही और खट्टी चीज़ें काँच, स्टील या मिट्टी के बरतन में रखी जाती हैं।

ऐल्कोहल और ग्लूकोस अम्लीय क्यों नहीं

प्रश्न 4. ऐल्कोहल और ग्लूकोस जैसे यौगिक जलीय विलयन में अम्लीय गुण क्यों प्रदर्शित नहीं करते हैं ?

उत्तर:

किसी पदार्थ के अम्लीय गुण उसके जलीय विलयन में बने H⁺(aq) आयनों के कारण होते हैं। ऐल्कोहल और ग्लूकोस में हाइड्रोजन तो है, पर जल में घुलने पर ये आयनित होकर H⁺ आयन नहीं देते। इसलिए इनके विलयन में अम्लीय गुण नहीं दिखते।

इसका प्रमाण भी है: कॉर्क में लगी दो कीलों को बल्ब और 6 वोल्ट की बैटरी से जोड़कर बीकर में तनु HCl लेने पर बल्ब जलता है, पर ग्लूकोस या ऐल्कोहल के विलयन में नहीं जलता। आयन न होने से धारा नहीं बहती।

आसवित जल और वर्षा जल

प्रश्न 5. आसवित जल विद्युत का चालक नहीं होता, जबकि वर्षा जल विद्युत का चालक होता है। क्यों ?

उत्तर:

जल में विद्युत का चालन आयनों से होता है।

• आसवित जल शुद्ध होता है। उसमें घुले लवण या अम्ल नहीं होते, इसलिए आयन लगभग नहीं होते और वह विद्युत का चालन नहीं करता।
• वर्षा जल गिरते समय वायु की कार्बन डाइऑक्साइड, सल्फ़र डाइऑक्साइड और नाइट्रोजन के ऑक्साइड जैसी गैसें घोल लेता है। ये गैसें जल में अम्ल बनाकर H⁺ और दूसरे आयन देती हैं। इन आयनों के कारण वर्षा जल विद्युत का चालक होता है।

जल के बिना अम्ल का व्यवहार

प्रश्न 6. जल की अनुपस्थिति में अम्ल का व्यवहार अम्लीय क्यों नहीं होता है ?

उत्तर:

अम्ल के सारे अम्लीय गुण H⁺ (या H₃O⁺) आयनों के कारण होते हैं, और ये आयन जल में घुलने पर ही बनते हैं:

HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl⁻

जल न हो, तो HCl के अणुओं से H⁺ आयन अलग नहीं होते। इसलिए अम्ल अम्लीय व्यवहार नहीं दिखाता।

उदाहरण: शुष्क HCl गैस सूखे नीले लिटमस का रंग नहीं बदलती, पर नम नीले लिटमस को लाल कर देती है।

इससे जुड़ा प्रश्न ऐसे भी पूछा जाता है: "हाइड्रोजन आयन ( H⁺ ) जल में किस रूप में विद्यमान रहते हैं ?" उत्तर: H⁺ आयन अकेले नहीं रहते, जल के अणु से जुड़कर हाइड्रोनियम आयन बनाते हैं: H⁺ + H₂O → H₃O⁺। इसलिए जल में हाइड्रोजन आयन को H⁺(aq) या H₃O⁺ लिखा जाता है।

क्षारक और क्षार में अंतर

प्रश्न 7. क्षारक क्या है ? क्षारक एवं क्षार में क्या अंतर है ?

उत्तर:

जो पदार्थ अम्ल से अभिक्रिया करके लवण और जल बनाते हैं, वे क्षारक हैं। उदाहरण: NaOH, Ca(OH)₂, Mg(OH)₂, CuO। जो क्षारक जल में घुलते हैं, वे हाइड्रॉक्साइड (OH⁻) आयन देते हैं, स्वाद में कड़वे होते हैं और लाल लिटमस को नीला करते हैं।

इसलिए सभी क्षार क्षारक हैं, पर सभी क्षारक क्षार नहीं हैं।

अम्ल और क्षार की आयन वाली समझ

प्रश्न 8. अम्ल तथा क्षार के आरहेनियस सिद्धांत की व्याख्या करें।

उत्तर:

पाठ्यपुस्तक इस सिद्धांत का नाम नहीं लेती, पर अम्ल और क्षारक को जिस तरह समझाती है, वही आरहेनियस का सिद्धांत है। इसके मुख्य बिंदु:

1. अम्ल: जो पदार्थ जलीय विलयन में H⁺ आयन देते हैं, वे अम्ल हैं। H⁺ अकेले नहीं रहते, जल से जुड़कर हाइड्रोनियम आयन बनाते हैं:

HCl(aq) → H⁺(aq) + Cl⁻(aq)

H⁺ + H₂O → H₃O⁺

2. क्षार: जो पदार्थ जलीय विलयन में OH⁻ आयन देते हैं, वे क्षार हैं:

NaOH(s) → Na⁺(aq) + OH⁻(aq) (जल में)

3. उदासीनीकरण: अम्ल के H⁺ और क्षार के OH⁻ मिलकर जल बनाते हैं, और साथ में लवण बनता है:

H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l)

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

4. प्रबलता: जो अम्ल या क्षार जल में अधिक आयन देते हैं (जैसे HCl, NaOH), वे प्रबल हैं, और कम आयन देने वाले (जैसे ऐसीटिक अम्ल) दुर्बल।
5. आयन होने के कारण अम्ल और क्षार के जलीय विलयन विद्युत का चालन करते हैं।

सीमा: यह सिद्धांत केवल जलीय विलयनों पर लागू होता है। जल के बिना होने वाली अम्ल-क्षारक अभिक्रियाएँ, जैसे अमोनिया और HCl गैसों का मिलकर NH₄Cl बनाना, यह नहीं समझा पाता। अमोनिया जैसे पदार्थ, जिनके सूत्र में OH नहीं है, उनकी क्षारकता भी यह सीधे नहीं बताता।

अम्ल को जल में मिलाना

प्रश्न 9. अम्ल को तनुकृत करते समय अम्ल को जल में मिलाना चाहिए न कि जल को अम्ल में। क्यों ?

उत्तर:

जल में सांद्र अम्ल का घुलना अत्यंत ऊष्माक्षेपी प्रक्रिया है, इसमें बहुत ऊष्मा निकलती है।

• अगर सांद्र अम्ल में थोड़ा जल डाला जाए, तो एक ही जगह इतनी ऊष्मा बनती है कि मिश्रण उबलकर उछल सकता है और हाथ या चेहरा जल सकता है। अधिक स्थानीय ताप से काँच का बर्तन भी टूट सकता है।
• जब अम्ल को धीरे-धीरे, लगातार हिलाते हुए जल में डाला जाता है, तो निकली ऊष्मा पूरे जल में बँट जाती है और ख़तरा नहीं रहता।

pH और दैनिक जीवन में उसका महत्व

प्रश्न 10. pH क्या है ? दैनिक जीवन में pH का महत्व बताएँ।

उत्तर:

किसी विलयन में हाइड्रोजन आयन की सांद्रता मापने के पैमाने को pH स्केल कहते हैं। pH का p जर्मन शब्द 'पुसांस' (Potenz) से आया है, जिसका अर्थ शक्ति है। यह स्केल 0 से 14 तक जाता है: pH 7 उदासीन, 7 से कम अम्लीय और 7 से अधिक क्षारीय। H⁺ की सांद्रता जितनी अधिक, pH उतना कम।

दैनिक जीवन में pH का महत्व:

1. शरीर और जीव: हमारा शरीर 7.0 से 7.8 pH के बीच काम करता है, और जीव एक छोटे pH परिसर में ही जीवित रह पाते हैं। वर्षा जल का pH 5.6 से कम हो जाए (अम्लीय वर्षा), तो नदियों का pH घटता है और जलीय जीवों का जीना कठिन हो जाता है।
2. मिट्टी: हर पौधे की अच्छी उपज के लिए मिट्टी का एक ख़ास pH चाहिए। मिट्टी अधिक अम्लीय हो, तो उसमें चूना जैसे क्षारकीय पदार्थ मिलाए जाते हैं।
3. पाचन तंत्र: उदर में बना हाइड्रोक्लोरिक अम्ल पाचन में मदद करता है। अपच में अम्ल अधिक बनने से दर्द और जलन होती है। तब मिल्क ऑफ़ मैग्नीशिया जैसा दुर्बल क्षारक (ऐन्टैसिड) लेकर अतिरिक्त अम्ल उदासीन किया जाता है।
4. दंत-क्षय: मुँह का pH 5.5 से कम होने पर दाँतों का इनैमल (कैल्सियम फ़ॉस्फ़ेट) संक्षारित होने लगता है। भोजन के बाद मुँह साफ़ करने और क्षारकीय दंत-मंजन से अम्ल उदासीन होता है।
5. डंक से राहत: मधुमक्खी या चींटी के डंक में अम्ल (चींटी में मेथैनॉइक अम्ल) होता है। बेकिंग सोडा जैसा दुर्बल क्षारक लगाने से आराम मिलता है। नेटल के डंक पर डॉक पौधे की पत्ती रगड़ी जाती है।

यह प्रश्न बार-बार पूछा जाता है। कभी सिर्फ़ "दैनिक जीवन में pH का महत्व" या "pH के किन्हीं पाँच महत्वों का उल्लेख करें" पूछा जाता है। तब pH की परिभाषा छोटी रखकर यही पाँच बिंदु लिखिए।

इससे जुड़ा दो अंक का यह प्रश्न भी पूछा जाता है: "H+ आयन की सांद्रता का विलयन की प्रकृति पर क्या प्रभाव पड़ता है ?" उत्तर: H⁺ आयन की सांद्रता बढ़ने पर विलयन अधिक अम्लीय होता है और pH घटता है, और सांद्रता घटने पर विलयन कम अम्लीय या क्षारीय होता है और pH बढ़ता है। pH 7 से कम अम्लीय, 7 उदासीन और 7 से अधिक क्षारीय है।

10⁻³ M NaOH का pH

प्रश्न 11. 10⁻³ M NaOH विलयन का pH मान ज्ञात करें।

हल:

यह गणना पाठ्यपुस्तक के बाहर की है, पर बोर्ड ने पूछी है, इसलिए तरीका समझ लीजिए।

NaOH प्रबल क्षारक है और जल में पूरा आयनित हो जाता है, इसलिए:

$[OH^-] = 10^{-3}$ M

$pOH = -\log[OH^-] = -\log(10^{-3}) = 3$

25 °C पर $pH + pOH = 14$, इसलिए:

$pH = 14 - 3 = 11$

उत्तर: pH = 11, जो 7 से अधिक है, यानी विलयन क्षारीय है।

सोडियम कार्बोनेट का विलयन क्षारीय

प्रश्न 12. सोडियम कार्बोनेट का जलीय विलयन क्षारीय होता है। क्यों ?

उत्तर:

सोडियम कार्बोनेट (Na₂CO₃) एक प्रबल क्षारक (NaOH) और एक दुर्बल अम्ल (कार्बोनिक अम्ल, H₂CO₃) से बना लवण है। ऐसे लवण का pH 7 से अधिक होता है।

जल में घुलने पर यह जल से अभिक्रिया करता है:

Na₂CO₃ + 2H₂O ⇌ 2NaOH + H₂CO₃

बना NaOH प्रबल है और पूरा आयनित होकर बहुत OH⁻ आयन देता है, जबकि H₂CO₃ दुर्बल है और कम H⁺ देता है। OH⁻ आयन अधिक होने से विलयन क्षारीय होता है और लाल लिटमस को नीला कर देता है।

विरंजक चूर्ण

प्रश्न 13. विरंजक चूर्ण क्या है ? इसका रासायनिक नाम, सूत्र एवं उपयोग लिखें।

उत्तर:

विरंजक चूर्ण एक सफ़ेद चूर्ण है, जो शुष्क बुझे हुए चूने पर क्लोरीन गैस की क्रिया से बनता है:

Ca(OH)₂ + Cl₂ → CaOCl₂ + H₂O

• रासायनिक नाम: कैल्सियम ऑक्सीक्लोराइड
• सूत्र: CaOCl₂ (इसका असली संगठन काफ़ी जटिल है, पर इसे इसी सूत्र से दर्शाते हैं।)

उपयोग:

1. वस्त्र उद्योग में सूती और लिनेन कपड़ों, काग़ज़ की फ़ैक्ट्री में लकड़ी की लुगदी और लॉन्ड्री में कपड़ों के विरंजन में।
2. रासायनिक उद्योगों में उपचायक के रूप में।
3. पीने के जल को जीवाणुओं से मुक्त करने के लिए रोगाणुनाशक के रूप में।

सोडा-अम्ल अग्निशामक

प्रश्न 14. अग्निशामक यंत्र द्वारा आग बुझाने की क्रिया को रासायनिक अभिक्रिया द्वारा समझाएँ।

उत्तर:

सोडा-अम्ल अग्निशामक में सोडियम हाइड्रोजनकार्बोनेट (NaHCO₃) का विलयन भरा होता है और उसके अंदर तनु सल्फ़्यूरिक अम्ल की एक शीशी (ज्वलन नली) रहती है। इस्तेमाल के समय यंत्र को झुकाने या उलटने पर अम्ल और विलयन मिल जाते हैं:

2NaHCO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O + 2CO₂

बनी कार्बन डाइऑक्साइड गैस दबाव के साथ नोज़ल से तेज़ बुदबुदाहट के रूप में निकलती है। यह गैस न ख़ुद जलती है, न जलने में मदद करती है, और हवा से भारी होने के कारण आग को ढक लेती है। इससे आग तक ऑक्सीजन पहुँचना रुक जाता है और आग बुझ जाती है।

धोबिया सोडा और बेकिंग सोडा में अंतर

प्रश्न 15. धोबिया सोडा एवं बेकिंग सोडा में अंतर स्पष्ट करें।

उत्तर:

बेकिंग सोडा को गर्म करके मिले सोडियम कार्बोनेट के पुनः क्रिस्टलीकरण से ही धोने का सोडा बनता है।

सोडियम कार्बोनेट से जल को मृदु बनाना

प्रश्न 16. खारा जल को मृदु बनाने में सोडियम कार्बोनेट का उपयोग किस प्रकार होता है ?

उत्तर:

(यहाँ "खारा जल" से मतलब कठोर जल है, क्योंकि मृदु कठोर जल को ही बनाया जाता है।)

जल की कठोरता उसमें घुले कैल्सियम और मैग्नीशियम के लवणों (क्लोराइड और सल्फ़ेट) से होती है। ऐसे जल में साबुन से झाग नहीं बनता। सोडियम कार्बोनेट (धोने का सोडा) मिलाने पर ये लवण जल में न घुलने वाले कार्बोनेट बनकर नीचे बैठ जाते हैं:

CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃ + 2NaCl

MgSO₄ + Na₂CO₃ → MgCO₃ + Na₂SO₄

कैल्सियम और मैग्नीशियम अवक्षेप बनकर अलग हो जाते हैं, और छानने पर जल मृदु हो जाता है। जल की स्थायी कठोरता इसी तरह हटाई जाती है।

प्लास्टर ऑफ पेरिस: सूत्र, उपयोग और नमी से बचाव

प्रश्न 17. प्लास्टर ऑफ पेरिस का आणविक सूत्र लिखें। इसके उपयोग क्या हैं ?

उत्तर:

सूत्र: CaSO₄.½H₂O (कैल्सियम सल्फ़ेट अर्धहाइड्रेट)। यह जिप्सम को 373 K पर गर्म करके बनता है:

CaSO₄.2H₂O → CaSO₄.½H₂O + 1½H₂O (373 K पर)

उपयोग:

1. डॉक्टर टूटी हड्डियों को सही जगह पर स्थिर रखने के लिए इसका प्लास्टर चढ़ाते हैं।
2. खिलौने और सजावट का सामान बनाने में।
3. दीवार और छत की सतह चिकनी बनाने में।

यह प्रश्न ऐसे भी पूछा जाता है: "प्लास्टर ऑफ पेरिस को आर्द्रता से दूर रखना क्यों जरूरी है ? व्याख्या करें।" उत्तर: प्लास्टर ऑफ पेरिस नमी (जल) पाते ही उससे जुड़कर फिर जिप्सम बन जाता है और कठोर ठोस में जम जाता है:

CaSO₄.½H₂O + 1½H₂O → CaSO₄.2H₂O

जमा हुआ प्लास्टर किसी काम का नहीं रहता, इसलिए इसे नमी-रोधी बंद डिब्बे में रखा जाता है।