बोर्ड परीक्षा के विगत वर्षों के प्रश्न (Board PYQs) — Class 10 (Hindi Medium) विज्ञान Notes

CBSE और राज्य बोर्ड के विगत वर्षों के प्रश्न

अध्याय 3 — धातु और अधातु — के सबसे महत्वपूर्ण PYQ। हर प्रश्न के साथ — पूरा हल और बोर्ड टिप्स।

PYQ 1: CBSE 2023, 5 अंक

(a) Na को केरोसिन तेल में क्यों रखते? (b) Mg + O₂ की अभिक्रिया लिखें। MgO की प्रकृति। (c) क्यों Au, तनु अम्लों से क्रिया नहीं करता?

हल:

(a) Na को केरोसिन में

Na अति-क्रियाशील। वायु में O₂ और H₂O से तुरंत क्रिया। केरोसिन — वायु से बचाता।

अभिक्रियाएँ (अगर खुले में):

$4Na + O_2 \rightarrow 2Na_2O$
$2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2\uparrow$ (आग)

अतः केरोसिन में सुरक्षित।

(b) Mg + O₂

$2Mg + O_2 \xrightarrow{\Delta} 2MgO$

MgO की प्रकृति: क्षारकीय।

प्रमाण:

$MgO + H_2O \rightarrow Mg(OH)_2$ (क्षार)
$MgO + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2O$

(c) Au + तनु अम्ल

Au — क्रियाशीलता श्रेणी में सबसे नीचे। H से बहुत नीचे। तनु अम्ल से $H_2$ निकालने के लिए H से ऊपर होना चाहिए। Au — कोई क्रिया नहीं।

केवल एक्वा रेजिया ही Au को घुला सकता।

[CBSE 2023, अति-महत्वपूर्ण]

PYQ 2: CBSE 2022, 3 अंक

भर्जन और निस्तापन में अंतर बताएँ — रासायनिक अभिक्रिया के साथ।

हल:

अंतर

गुण	भर्जन	निस्तापन
अयस्क	सल्फाइड	कार्बोनेट/हाइड्रॉक्साइड
वायु	हाँ (अधिक)	नहीं (या सीमित)
उत्पाद	ऑक्साइड + SO₂	ऑक्साइड + CO₂ या H₂O

भर्जन का उदाहरण (ZnS):

$2ZnS + 3O_2 \xrightarrow{\Delta} 2ZnO + 2SO_2$

निस्तापन का उदाहरण (ZnCO₃):

$ZnCO_3 \xrightarrow{\Delta} ZnO + CO_2$

अन्य उदाहरण

भर्जन:

$2Cu_2S + 3O_2 \rightarrow 2Cu_2O + 2SO_2$
$2HgS + 3O_2 \rightarrow 2HgO + 2SO_2$

निस्तापन:

$CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2$
$2Al(OH)_3 \rightarrow Al_2O_3 + 3H_2O$

[CBSE 2022, हर साल]

PYQ 3: CBSE 2021, 5 अंक

Fe निष्कर्षण की प्रक्रिया विस्तार से बताएँ — Blast Furnace की मुख्य अभिक्रियाएँ।

हल:

Blast Furnace

व्यवस्था: ऊँची, बेलनाकार भट्टी (~25-30 m)। ऊपर से चार्ज (अयस्क + कोयला + चूना-पत्थर)। नीचे से गर्म हवा।

चार्ज में:

अयस्क: Fe₂O₃ (Hematite) — सान्द्रित।
कोक: शुद्ध कार्बन — ईंधन और अपचायक।
चूना-पत्थर: CaCO₃ — फ्लक्स।

तीन क्षेत्रों में अभिक्रियाएँ

1. निचला क्षेत्र (~1500-2000°C): $C + O_2 \rightarrow CO_2 + \text{ऊष्मा}$ $CO_2 + C \rightarrow 2CO$

2. मध्य क्षेत्र (~1000°C) — मुख्य अभिक्रिया: $Fe_2O_3 + 3CO \rightarrow 2Fe + 3CO_2$

3. ऊपरी क्षेत्र (~500°C): $CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2$ $CaO + SiO_2 \rightarrow CaSiO_3 \text{ (slag)}$

अंतिम उत्पाद

नीचे: पिघला Fe (Pig iron, 4% C, 1500°C पर)।
ऊपर: slag (CaSiO₃)।

दोनों — अलग-अलग छिद्रों से बाहर।

Pig Iron का आगे का उपयोग

Bessemer प्रक्रिया से स्टील।

[CBSE 2021 — हर साल का सवाल]

PYQ 4: CBSE 2020, 3 अंक

निम्न में किस-किस से Cu, AgNO₃ विलयन से Ag विस्थापित कर सकता है? कारण?

(a) Cu + AgNO₃ (b) Au + AgNO₃ (c) Mg + AgNO₃

हल:

श्रेणी: $Mg > Cu > Ag > Au$

(a) Cu + AgNO₃ → ?

Cu, Ag से अधिक क्रियाशील।

अभिक्रिया होगी: $Cu + 2AgNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2Ag$

Cu पर चमकदार Ag की परत।

(b) Au + AgNO₃ → ?

Au, Ag से कम क्रियाशील।

कोई अभिक्रिया नहीं।

(c) Mg + AgNO₃ → ?

Mg, Ag से अधिक क्रियाशील।

अभिक्रिया होगी: $Mg + 2AgNO_3 \rightarrow Mg(NO_3)_2 + 2Ag$

Mg पर Ag की परत।

सारांश

धातु	विस्थापन?
Cu	हाँ
Au	नहीं
Mg	हाँ

सीख: केवल Ag से अधिक क्रियाशील धातु ही विस्थापन कर सकती।

[CBSE 2020]

PYQ 5: CBSE 2019, 5 अंक

(a) आयनिक यौगिक क्या? निर्माण की प्रक्रिया। (b) NaCl और MgCl₂ का निर्माण इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण से। (c) आयनिक यौगिकों के 3 गुण।

हल:

(a) आयनिक यौगिक

धातु और अधातु के बीच — विपरीत आयनों के विद्युत-स्थैतिक आकर्षण से बना यौगिक।

प्रक्रिया:

धातु इलेक्ट्रॉन छोड़े (cation)।
अधातु इलेक्ट्रॉन ले (anion)।
विपरीत आवेश आकर्षित।
क्रिस्टल जाली बनती।

(b) निर्माण

NaCl:

Na (2,8,1) → Na⁺ (2,8) + e⁻
Cl (2,8,7) + e⁻ → Cl⁻ (2,8,8)
$2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$

MgCl₂:

Mg (2,8,2) → Mg²⁺ (2,8) + 2e⁻
2 × [Cl + e⁻ → Cl⁻]
$Mg + Cl_2 \rightarrow MgCl_2$

(c) 3 गुण

उच्च गलनांक/क्वथनांक (NaCl - 801°C, MgO - 2852°C)।
जल में विलेय (अधिकांश)। कारण: जल ध्रुवीय।
विद्युत-चालकता:

ठोस — नहीं।
पिघला/जलीय — हाँ।

[CBSE 2019]

PYQ 6: CBSE 2019, 3 अंक

जंग के लिए ज़रूरी तत्व बताएँ। तीन परखनलियाँ प्रयोग से सिद्ध करें।

हल:

ज़रूरी तत्व

दो तत्व ज़रूरी:

पानी (H₂O / नमी)।
ऑक्सीजन (O₂ / हवा)।

दोनों ज़रूरी — किसी एक से नहीं।

तीन परखनलियाँ प्रयोग

व्यवस्था: तीन परखनलियाँ। प्रत्येक में एक Fe नाख़ून।

A परखनली:

Fe + उबला पानी (वायु निकाली)।
ऊपर तेल की परत।

B परखनली:

Fe + सूखी हवा।
नीचे CaCl₂ (पानी सोखता)।

C परखनली:

Fe + पानी + हवा (दोनों)।

प्रेक्षण (कुछ दिन बाद)

परखनली	परिणाम
A	कोई जंग नहीं
B	कोई जंग नहीं
C	जंग!

निष्कर्ष

केवल A — पानी, हवा नहीं → कोई जंग। केवल B — हवा, पानी नहीं → कोई जंग। केवल C — दोनों → जंग।

अतः दोनों ज़रूरी।

मूल अभिक्रिया

$4Fe + 3O_2 + xH_2O \rightarrow 2Fe_2O_3 \cdot xH_2O$

[CBSE 2019 — हर साल]

PYQ 7: CBSE 2018, 5 अंक

धातुओं के निष्कर्षण को क्रियाशीलता के अनुसार बाँटें — हर श्रेणी का उदाहरण।

हल:

तीन श्रेणियाँ

1. उच्च क्रियाशीलता (K, Na, Ca, Mg, Al)

विधि: विद्युत-अपघटन।

उदाहरण: Al का Hall-Héroult:

$2Al_2O_3 \xrightarrow{\text{विद्युत, क्रायोलाइट}} 4Al + 3O_2$
Cathode: $Al^{3+} + 3e^- \rightarrow Al$
Anode: $2O^{2-} \rightarrow O_2 + 4e^-$

उदाहरण: Na का Down's cell:

पिघले NaCl का विद्युत-अपघटन।

2. मध्यम क्रियाशीलता (Zn, Fe, Pb)

विधि: भर्जन/निस्तापन + कार्बन से अपचयन।

उदाहरण: Zn:

$2ZnS + 3O_2 \rightarrow 2ZnO + 2SO_2$ (भर्जन)
$ZnO + C \rightarrow Zn + CO$ (अपचयन)

उदाहरण: Fe:

$Fe_2O_3 + 3CO \rightarrow 2Fe + 3CO_2$ (Blast Furnace)

3. कम क्रियाशीलता (Hg, Cu, Ag)

विधि: सीधे गर्म करके।

उदाहरण: Hg:

$2HgS + 3O_2 \rightarrow 2HgO + 2SO_2$
$2HgO \rightarrow 2Hg + O_2$

उदाहरण: Cu (स्व-अपचयन):

$2Cu_2O + Cu_2S \rightarrow 6Cu + SO_2$

सारांश

क्रियाशीलता	विधि
उच्च	विद्युत-अपघटन
मध्यम	C से अपचयन
कम	सीधे गर्म

[CBSE 2018]

PYQ 8: CBSE 2017, 3 अंक

गैल्वनीकरण क्या? क्यों Zn ही Fe पर?

हल:

गैल्वनीकरण

Fe वस्तु पर Zn की परत चढ़ाने की प्रक्रिया।

विधि: Fe को पिघले Zn (~420°C) में डुबाना। ठंडा करना। अब Fe पर Zn की पतली परत।

क्यों Zn?

सिद्धांत: Cathodic Protection।

क्रियाशीलता: $Zn > Fe$

यदि परत खरोंच जाए:

Zn (अधिक क्रियाशील) — पहले संक्षारित।
Fe (कम क्रियाशील) — सुरक्षित।

यानी Zn — 'sacrificial' (बलिदान) धातु।

क्यों Cu नहीं?

Cu, Fe से कम क्रियाशील। यदि Cu की परत — खरोंच पर Fe ही पहले संक्षारित! उल्टा — हानिकारक।

व्यावहारिक उपयोग

'Galvanised Iron' (GI):

नल, पाइप।
बाल्टियाँ।
छतें (एस्बेस्टस के साथ)।
बाड़े।

[CBSE 2017]

PYQ 9: ICSE 2022, 5 अंक

(a) धातु ऑक्साइडों की प्रकृति। (b) उभयधर्मी ऑक्साइड क्या? 2 उदाहरण। (c) क्यों कुछ धातुएँ बहुत क्रियाशील?

हल:

(a) धातु ऑक्साइडों की प्रकृति

अधिकांश: क्षारकीय।

उदाहरण:

$Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$ (क्षार)
$CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$
$MgO + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2O$

अपवाद: $Al_2O_3$ , $ZnO$ — उभयधर्मी।

(b) उभयधर्मी ऑक्साइड

अम्ल और क्षारक — दोनों से क्रिया करने वाले।

1. Al₂O₃:

अम्ल से: $Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O$
क्षारक से: $Al_2O_3 + 2NaOH \rightarrow 2NaAlO_2 + H_2O$

2. ZnO:

अम्ल से: $ZnO + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2O$
क्षारक से: $ZnO + 2NaOH \rightarrow Na_2ZnO_2 + H_2O$

(c) क्यों कुछ धातुएँ क्रियाशील?

सिद्धांत: इलेक्ट्रॉन छोड़ने की प्रवृत्ति।

अति-क्रियाशील (Na, K, Ca):

1-2 बाह्य इलेक्ट्रॉन।
आसानी से देते।
अति-क्रियाशील।

कम-क्रियाशील (Cu, Au):

स्थिर बाह्य कोश।
इलेक्ट्रॉन देने में कठिनाई।
कम क्रियाशील।

[ICSE 2022]

PYQ 10: CBSE 2017, 3 अंक

एक्वा रेजिया क्या? सूत्र, अनुपात, और उपयोग।

हल:

परिभाषा

Aqua Regia = सान्द्र HCl + सान्द्र HNO₃।

अनुपात: 3 : 1 (HCl : HNO₃)

अर्थ

'Aqua' = जल, 'Regia' = राजा का। 'राजा का जल' — 'धातुओं के राजा' (सोने) को घुलाता।

सोने से अभिक्रिया

$Au + 3HCl + HNO_3 \rightarrow AuCl_3 + NO\uparrow + 2H_2O$

क्यों दोनों मिलकर?

अकेले HCl या HNO₃ — Au को नहीं घुलाते। HNO₃, HCl से Cl₂ निकालता। Cl₂ Au से क्रिया करके AuCl₃ बनाता।

उपयोग

सोने का परिष्करण।
प्लेटिनम (Pt) का घोलना।
प्रयोगशाला परीक्षण।

विशेषताएँ

अति-संक्षारक।
पीला-नारंगी रंग।
तीखी गंध।
काँच के पात्र में।

[CBSE 2017]

PYQ 11: Bihar Board 2022, 5 अंक

थर्माइट अभिक्रिया क्या है? रासायनिक अभिक्रिया, सिद्धांत, और 2 उपयोग।

हल:

परिभाषा

Al चूर्ण द्वारा Fe₂O₃ का अति-तेज़ अपचयन — जिसमें इतनी ऊष्मा निकलती कि Fe पिघल जाता।

अभिक्रिया

$2Al + Fe_2O_3 \xrightarrow{\text{ऊष्मा}} Al_2O_3 + 2Fe + \text{बहुत-सी ऊष्मा}$

सिद्धांत

क्रियाशीलता: $Al > Fe$ । Al, Fe से अधिक क्रियाशील — Fe को विस्थापित। अति-तेज़ अभिक्रिया = बहुत ऊष्मा।

तापमान: ~3000°C। Fe पिघला हुआ — ज्वालामुखी जैसा।

उपयोग

1. रेल पटरियाँ जोड़ना (Welding):

टूटी पटरियाँ जोड़ने।
पिघला Fe दरार में जाकर ठंडा होकर जुड़ता।
'थर्माइट वेल्डिंग'।

2. मशीन के पुर्ज़े जोड़ना:

भारी पुर्ज़ों में दरारें भरने।

3. अन्य धातुओं का अपचयन:

$2Al + Cr_2O_3 \rightarrow Al_2O_3 + 2Cr$ (Cr निष्कर्षण)
$8Al + 3Mn_3O_4 \rightarrow 4Al_2O_3 + 9Mn$

सावधानियाँ

सुरक्षा-चश्मा।
अग्नि-शामक तैयार।
खुले स्थान पर।
दूर से शुरू।

[Bihar Board 2022]

PYQ 12: UP Board 2021, 3 अंक

निम्न के उत्तर दें: (a) सबसे क्रियाशील धातु? (b) सबसे कम क्रियाशील धातु? (c) कौन-सी धातु तरल है? (d) Au को कैसे घुलाते?

हल:

(a) सबसे क्रियाशील धातु — K (पोटैशियम)

क्रियाशीलता श्रेणी में सबसे ऊपर। ठंडे जल से विस्फोटक रूप से क्रिया। बैंगनी ज्वाला।

(b) सबसे कम क्रियाशील धातु — Au (सोना)

क्रियाशीलता श्रेणी में सबसे नीचे। 'नोबल मेटल'। प्रकृति में मुक्त रूप में। हजारों वर्ष टिकता।

(c) तरल धातु — Hg (पारा)

एकमात्र धातु जो कमरे के ताप पर तरल। गलनांक: -39°C। उपयोग: थर्मामीटर, बैरोमीटर।

'Quick silver' — पुराना नाम।

(d) Au को कैसे घुलाते?

केवल एक्वा रेजिया से।

सान्द्र HNO₃ + सान्द्र HCl (1:3)।

$Au + 3HCl + HNO_3 \rightarrow AuCl_3 + NO + 2H_2O$

अकेले कोई अम्ल — Au को नहीं घुलाता।

[UP Board 2021]

PYQ 13: CBSE 2016, 5 अंक

विद्युत-अपघटनी परिष्करण को विस्तार से समझाएँ — Cu उदाहरण के साथ।

हल:

सिद्धांत

अशुद्ध धातु — Anode। शुद्ध धातु की पतली पट्टी — Cathode। उसी धातु के लवण का विलयन। विद्युत प्रवाहित।

व्यवस्था (Cu उदाहरण)

Anode (+): अशुद्ध Cu की मोटी पट्टी।
Cathode (-): शुद्ध Cu की पतली पट्टी।
विद्युत-अपघट्य: $CuSO_4$ + तनु $H_2SO_4$ ।
विद्युत स्रोत: DC।

अभिक्रियाएँ

At Anode: $Cu(\text{अशुद्ध}) \rightarrow Cu^{2+} + 2e^-$

At Cathode: $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu(\text{शुद्ध})$

अशुद्धियों का भाग्य

1. Cu से कम क्रियाशील (Au, Ag, Pt):

Anode से नहीं निकलते।
Anode के नीचे 'anode mud' के रूप में।

2. Cu से अधिक क्रियाशील (Fe, Zn):

विलयन में जातीं।
Cathode पर नहीं जमतीं।

अंतिम परिणाम

Cathode: 99.99% शुद्ध Cu।
Anode mud: Au, Ag, Pt (मूल्यवान!)।

Anode Mud का महत्व

'अनुपयोगी अपशिष्ट' नहीं — अति-मूल्यवान! Cu उद्योग का बोनस।

हर साल भारत में — Cu परिष्करण से अच्छी मात्रा में सोना/चांदी।

विभिन्न धातुओं के लिए

Al, Zn, Ni — समान विधि। प्रत्येक के लिए — उसी धातु का लवण।

[CBSE 2016 — हर साल]

PYQ 14: CBSE 2015, 3 अंक

निम्न को संतुलित करें: (a) Zn + HCl → (b) Mg + O₂ → (c) Al + O₂ → (d) Fe + H₂O (steam) →

हल:

(a) Zn + HCl

$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2$

जाँच: Zn=1=1, H=2=2, Cl=2=2 ✓

(b) Mg + O₂

$2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO$

जाँच: Mg=2=2, O=2=2 ✓

(c) Al + O₂

$4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3$

जाँच: Al=4=4, O=6=6 ✓

(d) Fe + H₂O (steam)

$3Fe + 4H_2O \rightarrow Fe_3O_4 + 4H_2$

जाँच: Fe=3=3, H=8=8, O=4=4 ✓

सीख

संतुलन के सूत्र:

सबसे जटिल यौगिक से शुरू।
गुणांक बदलें, सूत्र नहीं।
अंत में H, O संतुलित।

[CBSE 2015]

PYQ 15: MP Board 2022, 5 अंक

धातुओं के 5 भौतिक गुण और 3 रासायनिक गुण उदाहरण के साथ।

हल:

5 भौतिक गुण

1. भौतिक अवस्था:

प्रायः ठोस।
अपवाद: Hg (तरल)।

2. धात्विक चमक (Lustre):

सब चमकदार।
Au, Ag — विशेष चमकदार।
अपवाद: कुछ सतह पर परत।

3. आघातवर्धनीयता (Malleability):

पतली चादरें (sheets) बन सकती।
Au — सबसे अधिक (1 g से 1 m² चादर)।

4. तन्यता (Ductility):

पतले तार बन सकते।
Au — सबसे अधिक तन्य (1 g से 2 km तार)।

5. विद्युत/ऊष्मा चालकता:

अच्छी।
Ag > Cu > Au > Al।
विद्युत के तार: Cu (सबसे आम)।

अन्य: कठोरता, ध्वनि (sonority), उच्च गलनांक।

3 रासायनिक गुण

1. ऑक्सीजन से क्रिया: धातु + O₂ → धातु ऑक्साइड (क्षारकीय)।

उदाहरण: $2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO$

2. अम्ल से क्रिया: धातु + तनु अम्ल → लवण + H₂↑।

उदाहरण: $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2$

3. लवण विलयन से विस्थापन: अधिक क्रियाशील → कम क्रियाशील को विस्थापित।

उदाहरण: $Zn + CuSO_4 \rightarrow ZnSO_4 + Cu$

[MP Board 2022]

PYQ 16: CBSE 2014, 3 अंक

(a) Cu की पट्टी + AgNO₃ विलयन में क्या? (b) Ag की पट्टी + CuSO₄ विलयन में क्या? (c) कारण क्रियाशीलता श्रेणी से।

हल:

(a) Cu + AgNO₃

श्रेणी: $Cu > Ag$ ।

Cu, Ag को विस्थापित करता।

अभिक्रिया: $Cu + 2AgNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2Ag$

प्रेक्षण:

विलयन रंगहीन से नीला हो जाता।
Cu पट्टी पर चमकदार Ag की परत।
Cu धीरे-धीरे घुलती।

(b) Ag + CuSO₄

श्रेणी: $Cu > Ag$ ।

Ag, Cu को विस्थापित नहीं कर सकता।

अभिक्रिया: कोई नहीं।

प्रेक्षण:

नीला CuSO₄ — नीला रहता।
Ag पट्टी — अप्रभावित।

(c) कारण

सिद्धांत: अधिक क्रियाशील धातु — कम क्रियाशील को विस्थापित।

केस (a): Cu (अधिक) → Ag को विस्थापित। ✓ केस (b): Ag (कम) → Cu को नहीं विस्थापित। ✗

यह — क्रियाशीलता श्रेणी का व्यावहारिक उपयोग।

[CBSE 2014]

PYQ 17: CBSE 2013, 5 अंक

संक्षारण से बचाव की 4 विधियाँ — विस्तार से।

हल:

1. पेंट करना

सिद्धांत: Fe सतह पर पेंट की परत।

हवा और नमी से अवरोध।

लाभ: सस्ती, सरल, विभिन्न रंगों में। हानि: खरोंच पर जंग।

उपयोग: कारें, खिड़कियाँ, बाग की वस्तुएँ।

2. तेल/ग्रीस लगाना

सिद्धांत: तेल की पतली परत।

लाभ: तुरंत, सरल। हानि: जल्दी सूख जाती।

उपयोग: मशीन के पुर्ज़े, ताले।

3. गैल्वनीकरण

सिद्धांत: Fe पर Zn की परत (Cathodic protection)।

Zn — Fe से अधिक क्रियाशील। खरोंच पर — Zn पहले संक्षारित। Fe सुरक्षित।

विधि: Fe को पिघले Zn में डुबाना।

उपयोग: नल, पाइप, बाल्टियाँ, छतें।

4. विद्युत-लेपन (Electroplating)

सिद्धांत: विद्युत-अपघटनी विधि से एक धातु पर दूसरी की परत।

उदाहरण: Cr लेपन।

Cathode: Fe वस्तु।
Anode: Cr (या निष्क्रिय)।
विलयन: $CrO_3$ + $H_2SO_4$ ।

लाभ: चमकदार, टिकाऊ। उपयोग: नल, गाड़ी के पुर्ज़े।

अतिरिक्त — मिश्रधातुएँ

स्टेनलेस स्टील (Fe + Cr + Ni) — स्थायी संरक्षण। Cr से $Cr_2O_3$ परत — 'self-healing'।

[CBSE 2013 — हर साल]

PYQ 18: ICSE 2021, 3 अंक

मिश्रधातुएँ क्या? पाँच उदाहरण और उनके उपयोग।

हल:

परिभाषा

'मिश्रधातु' = दो या अधिक धातुओं का — या एक धातु + एक अधातु — समांगी मिश्रण।

उद्देश्य: शुद्ध धातु से बेहतर गुण।

5 उदाहरण

1. स्टेनलेस स्टील

संघटन: Fe (74%) + Cr (18%) + Ni (8%) उपयोग: रसोई के बर्तन, चाकू, चिकित्सा उपकरण। विशेष: संक्षारण-रोधी (Cr से $Cr_2O_3$ परत)।

2. पीतल

संघटन: Cu (70%) + Zn (30%) उपयोग: सजावट, बर्तन, संगीत-यंत्र। रंग: पीला।

3. कांसा

संघटन: Cu (88%) + Sn (12%) उपयोग: मूर्तियाँ, मेडल, घंटे। 'Bronze Age'।

4. सोल्डर

संघटन: Pb (50%) + Sn (50%) उपयोग: विद्युत वेल्डिंग, सर्किट बोर्ड। कम गलनांक (~180°C)।

5. डुरालुमिन

संघटन: Al (95%) + Cu (4%) + Mg (0.5%) + Mn (0.5%) उपयोग: विमान, गाड़ियाँ। हल्का + मजबूत।

मिश्रधातुओं के लाभ

कठोरता बढ़ती।
संक्षारण-रोधी।
विशिष्ट गुण।
लंबी अवधि।

[ICSE 2021]

PYQ 19: CBSE 2012, 5 अंक

(a) क्यों Na को कार्बन से अपचयित नहीं किया जा सकता? (b) सही विधि क्या? (c) पिघले vs जलीय NaCl — विद्युत-अपघटन में अंतर।

हल:

(a) क्यों Na + C नहीं?

सिद्धांत: अधिक क्रियाशील धातु — कम क्रियाशील को विस्थापित।

क्रियाशीलता: $Na > C$

Na, C से अधिक प्रबलता से O से जुड़ा। C, Na₂O से Na को मुक्त नहीं कर सकता।

यदि कोशिश: $Na_2O + C \rightarrow ?$ — कोई अभिक्रिया नहीं।

(b) सही विधि — Down's Cell

पिघले NaCl का विद्युत-अपघटन।

व्यवस्था:

एक स्टील का बक्सा।
विलयन: पिघला NaCl + CaCl₂ (~600°C)।
Cathode: स्टील वलय।
Anode: कार्बन छड़।

अभिक्रियाएँ:

Cathode: $Na^+ + e^- \rightarrow Na$
Anode: $2Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2e^-$

कुल: $2NaCl(l) \rightarrow 2Na(l) + Cl_2(g)$

(c) पिघले vs जलीय

गुण	पिघला NaCl	जलीय NaCl
Cathode पर	Na	H₂ (जल से)
Anode पर	Cl₂	Cl₂
उत्पाद	Na धातु	NaOH
उपयोग	Na निष्कर्षण	क्लोर-एल्कली

क्यों जलीय में Na नहीं? Cathode पर:

Na (अधिक क्रियाशील) vs H₂O (कम क्रियाशील)।
कम क्रियाशील ही अपचयित होगा।
अतः H₂O — Cathode पर अपचयित (H₂)।
Na नहीं बनता।

[CBSE 2012]

PYQ 20: समापन प्रश्न — मिश्र

(a) सबसे महत्वपूर्ण अभिक्रियाएँ (5)। (b) क्रियाशीलता श्रेणी। (c) निष्कर्षण के 3 चरण। (d) रोकथाम के 3 तरीक़े।

हल:

(a) 5 सबसे महत्वपूर्ण अभिक्रियाएँ

Mg + O₂: $2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO$ (श्वेत ज्वाला)
Na + H₂O: $2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2$ (विस्फोटक)
Zn + HCl: $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2$
Zn + CuSO₄: $Zn + CuSO_4 \rightarrow ZnSO_4 + Cu$ (विस्थापन)
Fe + H₂O (भाप): $3Fe + 4H_2O \rightarrow Fe_3O_4 + 4H_2$

(b) क्रियाशीलता श्रेणी

$K > Na > Ca > Mg > Al > Zn > Fe > Pb > (H) > Cu > Hg > Ag > Au$

याद: "Please Stop Calling Me A Zebra…"

(c) निष्कर्षण के 3 चरण

1. सान्द्रण: गैंग हटाना (हस्त-चयन, गुरुत्वीय, चुंबकीय, फेन-प्लवन)।

2. अपचयन: अयस्क → धातु (कार्बन से, विद्युत-अपघटन से, स्व-अपचयन)।

3. परिष्करण: शुद्धीकरण (विद्युत-अपघटनी)।

(d) रोकथाम के 3 तरीक़े

1. पेंट करना। 2. गैल्वनीकरण (Zn कोटिंग — Cathodic protection)। 3. मिश्रधातु (स्टेनलेस स्टील = Fe + Cr + Ni)।

अन्य: तेल, Cr लेपन, एनोडाइज़िंग।

अंतिम सूत्र

'क्रियाशीलता ↑ → निष्कर्षण कठिनाई ↑ → संक्षारण भी ↑।' धातु + अधातु = आयनिक यौगिक। धातु + धातु = मिश्रधातु।

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