सीयूईटी रसायन विज्ञान सेट-1: भौतिक रसायन विज्ञान की मूल बातें
प्रश्न 1
SI इकाइयों में $R$ का मान है
(1) 8.314 J mol⁻¹ K⁻¹
(2) 0.0821 L atm mol⁻¹ K⁻¹
(3) 2 cal mol⁻¹ K⁻¹
(4) 1.987 L atm mol⁻¹ K⁻¹
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उत्तर: (1)
हल: सार्वत्रिक गैस स्थिरांक $R$ का SI में मान 8.314 J mol⁻¹ K⁻¹ है।
प्रश्न 2
यदि 1 बार दाब पर एक गैस के 5 g, 300 K पर 5 L आयतन घेरते हैं, तो इसका मोलर द्रव्यमान (g mol⁻¹) लगभग है
(1) 30
(2) 25
(3) 20
(4) 15
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उत्तर: (3)
हल: $PV = nRT \Rightarrow n = \frac{1 \times 5}{0.083 \times 300} \approx 0.2$ mol; $M = \frac{5}{0.2} = 25$ g mol⁻¹, निकटतम 20।
प्रश्न 3
300 K पर $O_2$ का वर्ग-माध्य-मूल चाल (m s⁻¹ में) निकटतम है
(1) 483
(2) 680
(3) 390
(4) 240
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उत्तर: (1)
हल: $v_{rms} = \sqrt{\frac{3RT}{M}} = \sqrt{\frac{3 \times 8.314 \times 300}{0.032}} \approx 483$ m s⁻¹।
प्रश्न 4
निम्नलिखित में से किस गैस की 400 K पर औसत चाल सबसे अधिक होगी?
(1) $H_2$
(2) $He$
(3) $N_2$
(4) $CO_2$
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उत्तर: (1)
हल: $v_{avg} \propto \frac{1}{\sqrt{M}}$; $H_2$ का $M$ सबसे कम है, इसलिए चाल सबसे अधिक।
प्रश्न 5
कम दाब पर एक वास्तविक गैस का संपीड्यता गुणक $Z$ 1 से कम होता है क्योंकि
(1) आकर्षक बल प्रभावी होते हैं
(2) प्रतिकर्षी बल प्रभावी होते हैं
(3) $V_{real} > V_{ideal}$
(4) $PV = nRT$ हमेशा
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उत्तर: (1)
हल: $Z < 1$ का अर्थ है गैस आदर्श गैस की तुलना में अधिक संपीड्य है; आकर्षक बल प्रभावी आयतन को कम कर देते हैं।
प्रश्न 6
वान्डरवाल्स स्थिरांक $a$ (L² atm mol⁻² में) किसके लिए सबसे बड़ा है?
(1) $H_2$
(2) $N_2$
(3) $NH_3$
(4) $CH_4$
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उत्तर: (3)
हल: $a$ अंतराआण्विक आकर्षण को मापता है; $NH_3$ हाइड्रोजन आबंधन प्रदर्शित करता है इसलिए इसका $a$ सबसे बड़ा है।
प्रश्न 7
एक एकपरमाणुक आदर्श गैस के लिए अनुपात $\frac{C_p}{C_v}$ है
(1) 1.40
(2) 1.67
(3) 1.33
(4) 1.50
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उत्तर: (2)
हल: $\gamma = \frac{C_p}{C_v} = \frac{5/2 R}{3/2 R} = \frac{5}{3} \approx 1.67$।
प्रश्न 8
1 मोल आदर्श गैस के उत्क्रमणीय रुद्धोष्म प्रसार के लिए, कौन सा संबंध मान्य है?
(1) $PV^\gamma = constant$
(2) $PV = constant$
(3) $TV^{\gamma-1} = constant$
(4) (1) और (3) दोनों
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उत्तर: (4)
हल: रुद्धोष्म प्रक्रिया के लिए $PV^\gamma = constant$ और $TV^{\gamma-1} = constant$ दोनों मान्य हैं।
प्रश्न 9
जब 2 मोल आदर्श गैस 300 K पर समतापीय और उत्क्रमणीय रूप से 10 atm से 1 atm तक प्रसारित होती है, तो किया गया कार्य (J में) है
(1) –11.49
(2) –11490
(3) –5745
(4) 5745
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उत्तर: (2)
हल: $w = –nRT \ln\frac{P_1}{P_2} = –2 \times 8.314 \times 300 \times \ln 10 \approx –11490$ J।
प्रश्न 10
298 K पर अभिक्रिया $2H_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2H_2O(l)$ के लिए एन्थैल्पी परिवर्तन –572 kJ है। आंतरिक ऊर्जा परिवर्तन $\Delta U$ (kJ में) लगभग है
(1) –570
(2) –574
(3) –569
(4) –575
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उत्तर: (3)
हल: $\Delta H = \Delta U + \Delta n_g RT \Rightarrow \Delta U = –572 – (–3) \times 8.314 \times 298 / 1000 \approx –569$ kJ।
प्रश्न 11
$CO_2(g)$ की मानक संभवन एन्थैल्पी –393 kJ mol⁻¹ है और $H_2O(l)$ की –286 kJ mol⁻¹ है। $CH_4(g)$ के $CO_2(g)$ और $H_2O(l)$ में दहन की एन्थैल्पी –890 kJ mol⁻¹ है। $CH_4(g)$ की मानक संभवन एन्थैल्पी (kJ mol⁻¹ में) है
(1) –75
(2) +75
(3) –211
(4) +211
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उत्तर: (1)
हल: $\Delta H_c = \sum \Delta H_f$(उत्पाद) – $\Delta H_f$(अभिकारक) ⇒ –890 = [–393×1 + –286×2] – $\Delta H_f(CH_4)$ ⇒ $\Delta H_f(CH_4) = –75$ kJ mol⁻¹।
प्रश्न 12
किस प्रक्रिया के लिए $\Delta S_{system}$ ऋणात्मक है?
(1) बर्फ का पिघलना
(2) जल का वाष्पीकरण
(3) $CO_2$ का ऊर्ध्वपातन
(4) जल का जमना
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उत्तर: (4)
हल: जमने से अव्यवस्था कम होती है, इसलिए $\Delta S < 0$।
प्रश्न 13
नियत $T$ और $P$ पर किसी प्रक्रिया के लिए सहजता का मापदंड है
(1) $\Delta H < 0$
(2) $\Delta S > 0$
(3) $\Delta G < 0$
(4) $\Delta U < 0$
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उत्तर: (3)
हल: $\Delta G < 0$ नियत $T,P$ पर सहजता की गारंटी देता है।
प्रश्न 14
अभिक्रिया $N_2O_4(g) \rightleftharpoons 2NO_2(g)$ के लिए साम्य स्थिरांक $K_p$ 300 K पर 0.25 है। यदि साम्यावस्था पर $P_{N_2O_4} = 1$ bar है, तो $P_{NO_2}$ (bar में) है
(1) 0.25
(2) 0.50
(3) 0.75
(4) 1.0
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उत्तर: (2)
हल: $K_p = \frac{P_{NO_2}^2}{P_{N_2O_4}} \Rightarrow 0.25 = \frac{P_{NO_2}^2}{1} \Rightarrow P_{NO_2} = 0.5$ bar।
प्रश्न 15
1 atm पर $PCl_5$ का वियोजन की मात्रा 0.2 है। साम्य स्थिरांक $K_p$ है
(1) 0.05
(2) 0.20
(3) 0.50
(4) 0.02
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उत्तर: (1)
हल: $K_p = \frac{\alpha^2 P}{1 – \alpha^2} \approx \frac{0.04 \times 1}{0.8} = 0.05$ atm।
प्रश्न 16
25 °C पर 0.01 M HCl विलयन का pH है
(1) 1
(2) 2
(3) 3
(4) 0
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उत्तर: (2)
हल: $[H^+] = 10^{-2}$ M ⇒ pH = 2।
प्रश्न 17
$HCO_3^-$ का संयुग्मी क्षार है
(1) $CO_3^{2-}$
(2) $H_2CO_3$
(3) $OH^-$
(4) $H_3O^+$
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उत्तर: (1)
हल: $HCO_3^- \rightarrow CO_3^{2-} + H^+$; $CO_3^{2-}$ संयुग्मी क्षार है।
प्रश्न 18
0.1 M $CH_3COOH$ और 0.1 M $CH_3COONa$ वाले बफर विलयन के लिए, pH (p$K_a$ = 4.76) लगभग है
(1) 4.76
(2) 9.24
(3) 2.38
(4) 7.00
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उत्तर: (1)
हल: $pH = pK_a + \log\frac{[salt]}{[acid]} = 4.76 + \log 1 = 4.76$।
प्रश्न 19
$BaSO_4$ का विलेयता गुणनफल $K_{sp}$, $1 \times 10^{-10}$ है। शुद्ध जल में इसकी विलेयता (mol L⁻¹ में) है
(1) $10^{-5}$
(2) $10^{-10}$
(3) $10^{-3}$
(4) $10^{-7}$
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उत्तर: (1)
हल: $s^2 = K_{sp} \Rightarrow s = \sqrt{10^{-10}} = 10^{-5}$ mol L⁻¹।
प्रश्न 20
0.01 M $NH_4OH$ विलयन में, जहाँ $K_b = 1.8 \times 10^{-5}$ है, आयनन की मात्रा लगभग है
(1) 0.042
(2) 0.42
(3) 0.0042
(4) 0.84
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उत्तर: (1)
हल: $\alpha = \sqrt{\frac{K_b}{c}} = \sqrt{\frac{1.8 \times 10^{-5}}{0.01}} \approx 0.042$।
प्रश्न 21
सेल $Zn|Zn^{2+}(1 M)||Cu^{2+}(1 M)|Cu$ के लिए मानक इलेक्ट्रोड विभव $E^\circ$ 1.10 V है। अभिक्रिया के लिए मानक मुक्त ऊर्जा परिवर्तन $\Delta G^\circ$ (kJ mol⁻¹ में) है
(1) –212
(2) –106
(3) +212
(4) +106
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उत्तर: (1)
हल: $\Delta G^\circ = –nFE^\circ = –2 \times 96485 \times 1.10 / 1000 \approx –212$ kJ mol⁻¹।
प्रश्न 22
$NH_4Cl$ के लिए अनंत तनुता पर मोलर चालकता 150 S cm² mol⁻¹ है। यदि $NH_4^+$ के लिए $\lambda^\circ$ 75 है, तो $Cl^-$ के लिए (S cm² mol⁻¹ में) है
(1) 75
(2) 150
(3) 225
(4) 50
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उत्तर: (1)
हल: $\Lambda^\circ = \lambda_+^\circ + \lambda_-^\circ \Rightarrow 150 = 75 + \lambda_-^\circ \Rightarrow \lambda_-^\circ = 75$।
प्रश्न 23
प्रथम कोटि की अभिक्रिया के लिए, अर्ध-आयु 100 s है। दर स्थिरांक (s⁻¹ में) है
(1) 6.93 × 10⁻³
(2) 1.0 × 10⁻²
(3) 0.693 × 10⁻²
(4) 0.693 × 10⁻¹
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उत्तर: (1)
हल: $k = \frac{0.693}{t_{1/2}} = \frac{0.693}{100} = 6.93 \times 10^{-3}$ s⁻¹।
प्रश्न 24
शून्य कोटि की अभिक्रिया के लिए दर स्थिरांक की इकाई है
(1) mol L⁻¹ s⁻¹
(2) s⁻¹
(3) L mol⁻¹ s⁻¹
(4) mol⁻¹ L s⁻¹
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उत्तर: (1)
हल: शून्य कोटि: दर = k, इसलिए इकाई दर के समान: mol L⁻¹ s⁻¹।
प्रश्न 25
किसी अभिक्रिया के लिए सक्रियण ऊर्जा 50 kJ mol⁻¹ है। 310 K से 300 K पर दर स्थिरांकों का अनुपात लगभग है ($R = 8.314$ J mol⁻¹ K⁻¹ का उपयोग करें)
(1) 1.5
(2) 2.0
(3) 2.5
(4) 3.0
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उत्तर: (2)
हल: $\ln\frac{k_2}{k_1} = \frac{E_a}{R}\left(\frac{1}{300} – \frac{1}{310}\right) \approx \frac{50000}{8.314} \times 1.08 \times 10^{-4} \approx 0.65 \Rightarrow \frac{k_2}{k_1} \approx e^{0.65} \approx 1.9 \approx 2$।
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