Halogen family Questions in Hindi

(D) $I$. ब्लीचिंग पाउडर $(CaOCl_2)$ इथेनॉल के साथ अभिक्रिया करके क्लोरोफॉर्म $(CHCl_3)$ बनाता है। यह क्लोरोफॉर्म बनाने की एक मानक प्रयोगशाला विधि है।
$II$. ब्लीचिंग पाउडर कोबाल्ट क्लोराइड $(CoCl_2)$ उत्प्रेरक की उपस्थिति में विघटित होकर ऑक्सीजन गैस मुक्त करता है: $2CaOCl_2 \xrightarrow{CoCl_2} 2CaCl_2 + O_2$.
$III$. फ्लोरीन का निर्माण पोटेशियम हाइड्रोजन फ्लोराइड $(KHF_2)$ और निर्जल हाइड्रोजन फ्लोराइड $(HF)$ के मिश्रण के विद्युत अपघटन द्वारा किया जाता है। जलीय $KHF_2$ का उपयोग नहीं किया जा सकता क्योंकि पानी का ऑक्सीकरण होकर ऑक्सीजन प्राप्त होगी, न कि फ्लोराइड आयनों का ऑक्सीकरण होकर फ्लोरीन।
अतः, कथन $I$ और $II$ सही हैं।

(C) अभिक्रियाएं इस प्रकार हैं:
$(A)$ $2F_2 + 4NaOH \longrightarrow 4NaF + O_2 + 2H_2O$ ($O_2$ बनाता है)
$(B)$ $2F_2 + 2H_2O \longrightarrow 4HF + O_2$ ($O_2$ बनाता है)
$(C)$ $Cl_2 + 2NaOH \text{ (ठंडा, तनु)} \longrightarrow NaCl + NaClO + H_2O$ ($O_2$ नहीं बनाता है)
$(D)$ $CaOCl_2 + H_2SO_4 \longrightarrow CaSO_4 + H_2O + Cl_2 + \frac{1}{2}O_2$ ($O_2$ बनाता है)
अतः, वह युग्म जो ऑक्सीजन नहीं बनाता है वह $Cl_2$ और ठंडा, तनु $NaOH$ है।

(D) फ्लोरीन सबसे अधिक विद्युत ऋणात्मक तत्व है और एक प्रबल ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करता है। जब $F_2$ को गर्म और सांद्र $KOH$ विलयन से गुजारा जाता है, तो यह पानी का ऑक्सीकरण करके ऑक्सीजन गैस मुक्त करता है।
संतुलित रासायनिक समीकरण इस प्रकार है:
$2F_2 + 4KOH \longrightarrow 4KF + 2H_2O + O_2$

(C) जब क्लोरीन को सोडियम थायोसल्फेट (हाइपो) के जलीय विलयन से गुजारा जाता है, तो यह एक ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करता है। अभिक्रिया इस प्रकार है:
$Na_2S_2O_3 + H_2O + Cl_2 \longrightarrow Na_2SO_4 + 2HCl + S \downarrow$
अतः, बनने वाले उत्पाद सोडियम सल्फेट $(Na_2SO_4)$, हाइड्रोक्लोरिक एसिड $(HCl)$ और सल्फर $(S)$ हैं।

(A) हाइपो सोडियम थायोसल्फेट है, $Na_2S_2O_3 \cdot 5H_2O$। जब नम क्लोरीन गैस सोडियम थायोसल्फेट के साथ अभिक्रिया करती है, तो यह एक ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करती है। अभिक्रिया इस प्रकार है:
$Na_2S_2O_3 + H_2O + Cl_2 \rightarrow Na_2SO_4 + S + 2HCl$।
अतः, बनने वाले उत्पाद $Na_2SO_4, S$ और $HCl$ हैं।

(B) जब क्लोरीन गैस गर्म और सांद्र सोडियम हाइड्रॉक्साइड $(NaOH)$ के साथ अभिक्रिया करती है, तो यह असमानुपातन (disproportionation) अभिक्रिया के माध्यम से सोडियम क्लोराइड $(NaCl)$ और सोडियम क्लोरेट $(NaClO_3)$ बनाती है।
संतुलित रासायनिक समीकरण है:
$3Cl_2 + 6NaOH \rightarrow 5NaCl + NaClO_3 + 3H_2O$
अतः, सोडियम क्लोराइड के अलावा, सोडियम क्लोरेट $(NaClO_3)$ बनता है।

(A) जैसे-जैसे समूह में नीचे जाने पर परमाणु का आकार बढ़ता है, $A-A$ बंध की लंबाई बढ़ती है।
चूंकि बंध ऊर्जा बंध लंबाई के व्युत्क्रमानुपाती होती है, इसलिए हैलोजन परमाणु का आकार बढ़ने पर बंध ऊर्जा घटती है।
अतः, दिए गए हैलोजन के लिए बंध ऊर्जा का क्रम $Cl_2 > Br_2 > I_2$ है।

(D) हैलोजन अणुओं की बंध वियोजन ऊर्जा सामान्यतः समूह में नीचे जाने पर घटती है, क्योंकि परमाणु आकार और बंध लंबाई में वृद्धि होती है।
हालाँकि, $F_2$ छोटे फ्लोरीन परमाणुओं के एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्मों के बीच उच्च अंतर-इलेक्ट्रॉनिक प्रतिकर्षण के कारण एक अपवाद है।
बंध वियोजन ऊर्जा का सही क्रम $Cl_2 > Br_2 > F_2 > I_2$ है।
दिए गए विकल्पों में से, $Cl_2 > Br_2 > I_2$ क्रम सही है।

(D) अभिक्रिया $2 F_{2} + 2 H_{2}O \rightarrow 4 HF + O_{2}$ इसलिए होती है क्योंकि $F_{2}$ एक प्रबल ऑक्सीकारक है।
$F$ आवर्त सारणी में सबसे अधिक विद्युत ऋणात्मक तत्व है, इसलिए यह कथन कि $F$, $O$ से कम विद्युत ऋणात्मक है, गलत है।
$F_{2}$, $O_{2}$ की तुलना में अधिक प्रबल ऑक्सीकारक है क्योंकि इसकी उच्च विद्युत ऋणात्मकता और $O=O$ बंध की तुलना में $F-F$ बंध की कम बंध वियोजन ऊर्जा होती है।
$F$ की उच्च विद्युत ऋणात्मकता के कारण $H-F$ बंध, $H-O$ बंध की तुलना में अधिक मजबूत होता है।

(D) निर्जल $FeCl_3$ को गर्म लोहे की धातु के साथ शुष्क $Cl_2$ गैस की अभिक्रिया द्वारा तैयार किया जाता है।
अभिक्रिया इस प्रकार है: $2 Fe + 3 Cl_2 \xrightarrow{\Delta} 2 FeCl_3$.
यदि $HCl$ का उपयोग किया जाता है, तो पानी की उपस्थिति के कारण यह अक्सर जलयोजित फेरिक क्लोराइड बनाता है।

(B) हाइड्रोहेलिक अम्लों $(HX)$ की अम्लीय शक्ति $H-X$ बंध की बंध वियोजन एन्थैल्पी पर निर्भर करती है।
जैसे-जैसे हम समूह में $F$ से $I$ की ओर नीचे जाते हैं, परमाणु का आकार बढ़ता है, जिससे $H-X$ बंध की बंध वियोजन एन्थैल्पी कम हो जाती है।
इसलिए, $H^+$ आयनों को मुक्त करने की सुगमता बढ़ जाती है, जिससे अम्लता का क्रम $HF < HCl < HBr < HI$ हो जाता है।

(B) क्लोरीन ब्लीच $NaOCl$ है। क्लोरीन ब्लीच में हाइपोक्लोराइट आयन नीचे दिखाए अनुसार वियोजित होकर नवजात ऑक्सीजन देता है।
$OCl^{-} \longrightarrow [O] + Cl^{-}$
अतः, क्लोरीन ब्लीच में अभिक्रियाशील स्पीशीज $OCl^{-}$ है।
इसलिए, विकल्प $(B)$ सही है।

(D) $Cl_{2}O_{7}$, $HClO_{4}$ का एनहाइड्राइड है।
अम्ल एनहाइड्राइड वह यौगिक है जो पानी के साथ अभिक्रिया करके अम्ल बनाता है।
अभिक्रिया इस प्रकार है:
$Cl_{2}O_{7} + H_{2}O \longrightarrow 2HClO_{4}$ (परक्लोरिक अम्ल)
$Cl_{2}O_{7}$ क्लोरीन का उसकी उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था $(+7)$ में ऑक्साइड है, जो परक्लोरिक अम्ल $(HClO_{4})$ के अनुरूप है।

(C) फ्लोरीन एक शक्तिशाली ऑक्सीकरण एजेंट है। यह कमरे के तापमान पर पानी के साथ तेजी से अभिक्रिया करके ऑक्सीजन गैस और हाइड्रोफ्लोरिक एसिड $(HF)$ उत्पन्न करता है। जलीय माध्यम में, $HF$ आयनित होकर $H^{+}$ और $F^{-}$ आयन बनाता है। इस अभिक्रिया के लिए रासायनिक समीकरण है:
$2F_2 + 2H_2O \rightarrow 4H^{+} + 4F^{-} + O_2$

(D) क्लोरीन गैस की लाल तप्त कैल्शियम ऑक्साइड के साथ अभिक्रिया निम्नलिखित रासायनिक समीकरण द्वारा दी जाती है:
$2 CaO + 2 Cl_2 \xrightarrow{\text{Red hot}} 2 CaCl_2 + O_2 \uparrow$
अतः, प्राप्त उत्पाद कैल्शियम क्लोराइड और ऑक्सीजन हैं।

(A) क्लोरिक अम्ल $(HClO_{3})$ का तापीय अपघटन निम्नलिखित अभिक्रिया द्वारा होता है:
$3 HClO_{3} \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} HClO_{4} + Cl_{2} + 2 O_{2} + H_{2}O$
अतः, प्राप्त उत्पाद परक्लोरिक अम्ल $(HClO_{4})$, क्लोरीन $(Cl_{2})$, ऑक्सीजन $(O_{2})$ और जल $(H_{2}O)$ हैं।

(C) सांद्र $HCl$ से कमरे के तापमान पर $Cl_2$ गैस की तैयारी $KMnO_4$ जैसे प्रबल ऑक्सीकरण एजेंटों का उपयोग करके की जाती है।
रासायनिक अभिक्रिया: $2KMnO_4 + 16HCl \rightarrow 2KCl + 2MnCl_2 + 8H_2O + 5Cl_2$.
हालाँकि $MnO_2$ भी $HCl$ को $Cl_2$ में ऑक्सीकृत करता है, लेकिन इसके लिए आमतौर पर गर्म करने की आवश्यकता होती है, जबकि $KMnO_4$ इस अभिक्रिया को कमरे के तापमान पर कर सकता है।

सही क्रम है :
(i) क्वथनांक: \(HF > HI > HBr > HCl\)
(ii) गलनांक: \(HI > HF > HBr > HCl\)

(A) कथन $I$ सही है; मानक अपचयन विभव के मान $(E^0)$ $F_2$ से $I_2$ तक घटते हैं, इसलिए ऑक्सीकरण क्षमता का क्रम $F_2 > Cl_2 > Br_2 > I_2$ है।
कथन $II$ भी सही है; "लेयर टेस्ट" इस तथ्य का उपयोग करता है कि एक प्रबल ऑक्सीकारक $(Cl_2)$ अपने विलयन से एक दुर्बल हैलाइड को विस्थापित कर सकता है।
अभिक्रिया $Cl_2 + 2Br^- \rightarrow 2Cl^- + Br_2$ एक विस्थापन रेडॉक्स अभिक्रिया है जिसमें ब्रोमाइड का $Br_2$ में ऑक्सीकरण होता है।
दोनों कथन सही हैं।

(A) चरण $1$: $Astatine$ $(At)$ एक रासायनिक तत्व है जिसका परमाणु क्रमांक $85$ है।
चरण $2$: यह हैलोजन परिवार से संबंधित है, जो आधुनिक आवर्त सारणी के समूह $17$ में स्थित है।
चरण $3$: अतः, सही समूह $17$ है।

(D) $1$. अंतर-हैलोजन यौगिक प्रकृति में सहसंयोजक और प्रतिचुंबकीय (diamagnetic) होते हैं।
$2$. ये सामान्यतः $298 \text{ K}$ पर वाष्पशील ठोस या द्रव होते हैं, सिवाय $ClF$ के, जो एक गैस है।
$3$. ये हैलोजन (सिवाय $F_2$) की तुलना में अधिक अभिक्रियाशील होते हैं क्योंकि $X-X'$ बंध $X-X$ बंध की तुलना में दुर्बल होता है।
$4$. ये असंतृप्त हाइड्रोकार्बन के साथ योगात्मक उत्पाद बना सकते हैं।
$5$. ये प्रबल ऑक्सीकारक (oxidizing agents) के रूप में कार्य करते हैं, न कि अपचायक के रूप में। अतः, विकल्प $D$ अंतर-हैलोजन यौगिकों का गुण नहीं है।

(D) परहैलेट आयनों की ऑक्सीकरण क्षमता केंद्रीय हैलोजन परमाणु के अपचयन की सुगमता पर निर्भर करती है।
$ClO_4^-$ एक दुर्बल ऑक्सीकारक है क्योंकि $Cl$ परमाणु चार ऑक्सीजन परमाणुओं द्वारा त्रिविम रूप से संरक्षित होता है और अपनी उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था में होता है।
$BrO_4^-$ एक प्रबल ऑक्सीकारक है क्योंकि $Br-O$ बंध $Cl-O$ बंधों की तुलना में दुर्बल होते हैं, जिससे इसका अपचयन करना आसान हो जाता है।
$IO_4^-$ एक मध्यम ऑक्सीकारक है, जो $BrO_4^-$ से दुर्बल लेकिन $ClO_4^-$ से प्रबल होता है।
अतः, ऑक्सीकरण क्षमता का घटता क्रम $BrO_4^- > IO_4^- > ClO_4^-$ है।

(A) क्लोरीन के ऑक्सीअम्लों की अम्लीय सामर्थ्य केंद्रीय क्लोरीन परमाणु की ऑक्सीकरण अवस्था बढ़ने के साथ बढ़ती है।
$1$. $HClO$ में $Cl$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+1$ है।
$2$. $HClO_2$ में $Cl$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+3$ है।
$3$. $HClO_3$ में $Cl$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+5$ है।
$4$. $HClO_4$ में $Cl$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+7$ है।
जैसे-जैसे ऑक्सीकरण अवस्था बढ़ती है, क्लोरीन परमाणु की इलेक्ट्रॉन खींचने की क्षमता बढ़ती है, जो $O-H$ बंध को दुर्बल करती है और $H^+$ आयनों के निष्कासन को सुगम बनाती है।
अतः, $HClO$ (हाइपोक्लोरस अम्ल) सबसे दुर्बल अम्ल है।

(B) $1$. अंतर-हैलोजन यौगिकों की ऊष्मीय स्थिरता दो हैलोजन परमाणुओं के बीच विद्युत ऋणात्मकता के अंतर पर निर्भर करती है।
$2$. विद्युत ऋणात्मकता में अधिक अंतर एक मजबूत ध्रुवीय बंधन की ओर ले जाता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च ऊष्मीय स्थिरता होती है।
$3$. विद्युत ऋणात्मकता मान हैं: $F = 4.0$, $Cl = 3.0$, $Br = 2.8$, $I = 2.5$।
$4$. विद्युत ऋणात्मकता अंतर $(\Delta EN)$ की गणना:
- $IBr$ के लिए: $|2.5 - 2.8| = 0.3$
- $BrCl$ के लिए: $|2.8 - 3.0| = 0.2$
- $BrF$ के लिए: $|2.8 - 4.0| = 1.2$
- $ClF$ के लिए: $|3.0 - 4.0| = 1.0$
$5$. चूंकि $BrCl$ में विद्युत ऋणात्मकता का अंतर सबसे कम $(0.2)$ है, इसलिए इसका बंधन सबसे कमजोर है और इसकी ऊष्मीय स्थिरता सबसे कम है।

(B) माना क्लोरीन की ऑक्सीकरण अवस्था $x$ है।
$HClO$ में: $1 + x + (-2) = 0 \implies x = +1$।
$HClO_2$ में: $1 + x + 2(-2) = 0 \implies 1 + x - 4 = 0 \implies x = +3$।
$HClO_3$ में: $1 + x + 3(-2) = 0 \implies 1 + x - 6 = 0 \implies x = +5$।
$HClO_4$ में: $1 + x + 4(-2) = 0 \implies 1 + x - 8 = 0 \implies x = +7$।
अतः, $HClO_2$ में $+3$ ऑक्सीकरण अवस्था है।

(C) $1$. परमाणु आकार और आबंध लंबाई में वृद्धि के कारण समूह में नीचे जाने पर आबंध वियोजन एन्थैल्पी सामान्यतः घटती है।
$2$. हालाँकि, $Cl_2$ और $Br_2$ की तुलना में $F_2$ की आबंध वियोजन एन्थैल्पी असाधारण रूप से कम होती है।
$3$. इसका कारण $F$ परमाणु का छोटा आकार है, जिसके कारण $F-F$ आबंध में दो $F$ परमाणुओं के अनाबंधी इलेक्ट्रॉनों के बीच तीव्र अंतर-इलेक्ट्रॉनिक प्रतिकर्षण होता है।
$4$. अतः, सही घटता हुआ क्रम $Cl_2 > Br_2 > F_2 > I_2$ है।