(Download) संघ लोक सेवा आयोग सिविल सेवा - मुख्य परीक्षा रसायन-विज्ञान (Paper - 1) - 2017


संघ लोक सेवा आयोग सिविल सेवा - मुख्य परीक्षा
(Download) UPSC IAS Mains Exam Paper - 2017 : रसायन विज्ञान (Paper - 1)


रसायन विज्ञान
(प्रश्न पत्र - I)

निर्धारित समय : तीन घंटे

अधिकतम अंक : 250

प्रश्न-पत्र सम्बन्धी विशेष अनुदेश

कृपया प्रश्नों के उत्तर देने से पूर्व निम्नलिखित प्रत्येक अनुदेश को ध्यानपूर्वक पढ़े :

इसमें आठ (8) प्रश्न हैं जो दो खण्डों में विभाजित हैं तथा हिन्दी और अंग्रेज़ी दोनों में छपे हैं ।

परीक्षार्थी को कुल पाँच प्रश्नों के उत्तर देने हैं।

प्रश्न संख्या 1 और 5 अनिवार्य हैं तथा बाकी में प्रत्येक खण्ड से कम-से-कम एक प्रश्न चुनकर किन्हीं तीन प्रश्नों के उत्तर दीजिए । प्रत्येक प्रश्न/भाग के अंक उसके सामने दिए गए हैं ।

प्रश्नों के उत्तर उसी प्राधिकृत माध्यम में लिखे जाने चाहिए जिसका उल्लेख आपके प्रवेश-पत्र में किया गया है, और इस माध्यम का स्पष्ट उल्लेख प्रश्न-सह-उत्तर (क्यू.सी.ए.) पुस्तिका के मुख-पृष्ठ पर निर्दिष्ट स्थान पर किया जाना चाहिए । प्राधिकृत माध्यम के अतिरिक्त अन्य किसी माध्यम में लिखे गए उत्तर पर कोई अंक नहीं मिलेंगे।

प्रश्नों में शब्द सीमा, जहाँ विनिर्दिष्ट है, का अनुसरण किया जाना चाहिए ।

जहाँ आवश्यक हो, आरेख / चित्र उत्तर के लिए दिए गए स्थान में ही दर्शाइए ।

प्रश्नों के उत्तरों की गणना क्रमानुसार की जाएगी । यदि काटा नहीं हो, तो प्रश्न के उत्तर की गणना की जाएगी चाहे वह उत्तर अंशतः दिया गया हो । प्रश्न-सह-उत्तर पुस्तिका में खाली छोड़ा हुआ पृष्ठ या उसके अंश को स्पष्ट रूप से काटा जाना चाहिए ।

खण्ड A

1. (a) अनुनाद ऊर्जा क्या है ? वे कौन सी दशायें हैं संरचनाओं के अनुनाद को जो अनुमत करती हैं ? CO2-3 आयन के उदाहरण से अनुनाद पर चर्चा कीजिए।
(b) एक आदर्श गैस के लिए, अणु की चाल का वितरण नियम है,

जहाँ,
dNc = चाल रेन्ज c से (c+ dc) में अणुओं की संख्या है ।
N = अणुओं की कुल संख्या है ।
m = आण्विक संहति है ।
T = केल्विन स्केल में ताप है ।
इस गैसीय निकाय की प्रायिकतम चाल के लिए व्यंजक को व्युत्पन्न कीजिए।

(c) जूल टामसन गुणांक (mJT) की परिभाषा दीजिए । SI पद्धति में इसकी इकाई क्या है ? दर्शाइए कि

(d) (i) चार प्रावस्था का सल्फर निकाय (साम्य अवस्था में) असंभव है । व्याख्या कीजिए।
(ii) ठोस सल्फर खुले पात्र में गर्म करने पर पिघलती है परन्तु ठोस आयोडीन का ऊर्ध्वपातन होता है । व्याख्या कीजिए।

(e) डेबाई हुकेल सीमान्त समीकरण को उसके प्रतीकों की सार्थकताओं तथा इकाइयों के साथ लिखिए । 0.1 M NaCl (जलीय) विलयन के लिए 25°C पर माध्य आयनिक सक्रियता गुणांक का परिकलन कीजिए । डेबाई हुकेल नियतांक (A) है, 0.51 mol-1/2 L1/2

2. (a) (i) श्यानता गुणांक के घात क्या होते हैं ? इसकी SI मात्रक प्रणाली में इकाई क्या है ? आदर्श गैस के श्यानता गुणांक पर ताप का प्रभाव सकारात्मक होता है । व्याख्या कीजिए ।
(ii) गैर-आदर्श गैस के लिए, बायल ताप की परिभाषा दीजिए । वान्डरवाल्स गैस के लिए इसका व्यंजक निकालिए ।

(b) 2 मि.मि. व्यास के दो सर्वसम मरकरी बिन्दुकों का एक बिन्दुक में समतापीय विलय करने पर सतह क्षेत्र तथा ऊर्जा में परिवर्तन ज्ञात कीजिए । दिया है; प्रयोग के ताप पर मरकरी का पृष्ठ तनाव 490 dyne cm-1 है ।

(c)

3. (a) (i) एक कप में गर्म चाय की नियत मात्रा का, स्थिर-दाब पर, ताप स्वतः घट कर कमरे के ताप पर आ जाता है । इस प्रक्रम में (I) DH तथा (II) DG के चिह्न क्या होंगे ? अपने उत्तर के समर्थन में कारण दीजिए ।
(ii) एक विद्युत् रासायनिक अभिक्रिया के लिए DG (J mol-1) का ताप T (K) के साथ सम्बन्ध है, DG = a + bT+ cT2 जहाँ a, b तथा c स्थिरांक हैं और T से स्वतंत्र हैं।

(I) a, b तथा c की इकाइयां क्या हैं ?
(II) DS तथा DH के लिए, T के फलन के रूप में, व्यंजक ज्ञात कीजिए।

(b) आंशिक मोलर गिब्स मुक्त ऊर्जा की परिभाषा दीजिए । इसकी SI मात्रक प्रणाली में इकाई क्या है ? क्या यह एक मात्रा स्वतंत्र गुणधर्म है ? तर्कसंगत उत्तर दीजिए। इसके मान को प्रभावित करने वाले कारक कौन से हैं ?
(c) पोलोनियम का घनीय समुदाय में क्रिस्टलीकरण होता है । 0.154 nm तरंग दैर्ध्य की X-किरणों का प्रथम कोटि का बैग परावर्तन sinq के मानों 0.225, 0.316 तथा 0.388 पर, (100), (110) तथा (111) तलों से क्रमशः होता है । घनीय क्रिस्टल का वर्ग (SC or BCC or FCC) तथा एकक सेल की धार लम्बाई का निर्धारण कीजिए।

4. (a) (i) लम्बाई 4 के एक विमीय बाक्स में एक कण के लिए शून्य तथा a/2 के मध्य स्थित होने की। प्रायिकता का परिकलन कीजिए।
(ii) 1s आर्बिटल के लिए पूर्ण तरंग फलन लिखिए और इसकी आकृति व्युत्पन्न कीजिए ।

(b) NO के अनुचुम्बकत्व की, इसके आण्विक आर्बिटल आरेख के साथ, व्याख्या कीजिए।
(c) संयोजकता आबन्ध सिद्धान्त का उपयोग करते हुए XeF4 में दो एकाकी इलेक्ट्रान युग्मों को सही ठहराइए ।

खण्ड 'B'

5.(a) शून्य कोटि की अभिक्रिया के लिए, आरेनिअस समीकरण, उसके प्रतीकों के नाम तथा SI मात्रक प्रणाली में उनकी इकाइयाँ लिखिए । दर नियतांक का उच्च ताप पर सीमांत मान क्या होता है ?
(b) अणु की उत्तेजित एकक अवस्था के लिए ISC (अन्तः निकाय क्रासिंग) क्या है ? जैबलोन्सकी आरेख का उपयोग कर उत्तर दीजिए।
(c) स्थिर दाब तथा ताप पर एक गैस का ठोस सतह पर अधिशोषण स्वतः हो जाता है । इस प्राकृतिक प्रक्रम के लिए (i) DG, (ii) DS तथा (iii) DH के चिन्ह क्या होंगे ? अपने उत्तर के समर्थन के लिए कारण प्रस्तुत कीजिए।
(d) फेरोसीन के निम्नलिखित गुणों की व्याख्या कीजिए :

(i) Cp वलय का सरलता से इलेक्ट्रानस्नेही प्रतिस्थापन ।
(ii) इसका कोबाल्टोसीन की तुलना में कठिन आक्सीकरण ।

(e) "लैन्थेनाइड (III) आयनों का चुम्बकीय आघूर्ण प्रायः स्पिन अवस्थाओं के आधार पर प्रागुक्त मान से भिन्न होता है"। व्याख्या कीजिए।

6. (a) (i) उत्प्रेरण होने के लिए तथा सतह उत्प्रेरण के विशेष संदर्भ में अनिवार्य अभिलक्षण क्या हैं ?
(ii) रासायनिक अभिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा, E, की परिभाषा दीजिए। एक गैसीय प्रावस्था अभिक्रिया 27°C पर 30 मिनट में 25% पूर्ण होती है और 37°C पर इतनी ही 10 मिनट में होती है । Ea का मान SI मात्रक प्रणाली में ज्ञात कीजिए ।

(b) किसी एक तरंग दैर्घ्य के प्रकाश का उपयोग करने पर एक पदार्थ (मोलर संहति 294 g mol-1) का विलयन आपतित प्रकाश के 80% का पारगमन कर देता है । विलयन की mol L-1 में सान्द्रता ज्ञात. कीजए । दिया है, स्पेक्ट्रोफोटोमीटर ट्यूब की प्रकाशीय पथ लम्बाई 1.0 cm है और पदार्थ की अवशोषकता 2.0 L g-1 cm है ।
(c) जलीय विलयन में NH आयन की 298 K पर गतिशीलता 7.62 x 10-8m2s-1V-1 है । परिकलन कीजिए इसकी (i) मोलर चालकता (ii) 25.0 cm दूरी पर स्थित इलेक्ट्रोडों के मध्य गति यदि इन पर 15-0 V का विभव लगा दिया जाय । CH3COONH, (जलीय) में आयनों के अभिगमनांकों का परिकलन कीजिए यदि इसी अवस्था में CH3COO आयनों की गतिशीलता 4-24 x 10-8m2s-1V-1 है ।

7. (a) (i) वासका के उत्प्रेरक को संरचना सहित लिखिए और इसके HCI तथा आक्सीजन के साथ उपचायी संकलन को दर्शाइए ।
(ii) K4[Fe(CN)6] को सोडियम नाइट्रोपुसाइड में कैसे परिवर्तित करते हैं ? S2- के साथ सोडियम नाइट्रोनुसाइड की अभिक्रिया लिखिए ।

(b) साइटोक्रोमों में प्रॉस्थेटिक समूह की परिभाषा कीजिए । ये हीमोग्लोबिन से कैसे भिन्न होते हैं ? इनके मुख्य प्रकार्य क्या हैं ?
(c) सिलिकोन क्या है ? इनको कैसे प्राप्त किया जाता है ? कार्बसिलिकन बहुलकों के महत्वपूर्ण गुणधर्मों तथा अनुप्रयोगों का वर्णन कीजिए।

8. (a) (i) संकुलों में प्रयुक्त EAN नियम का अर्थ क्या है ? निम्नलिखित दो संकुलों [Fe(CN)6]4- तथा [Fe(CN)6]3- पर EAN नियम की संकल्पना को लागू कीजिए और इस नियम की बैधता के संदर्भ में अपना निष्कर्ष निकालिए ।
(ii) क्रिस्टल क्षेत्र सिद्धान्त की व्याख्या कीजिए । यह संयोजकता आबन्ध सिद्धान्त से कैसे भिन्न है ? [CoF6]3- अनुचुम्बकीय है और [Co(NH3)6]3+ प्रतिचुम्बकीय जबकि दोनों अष्टफलकीय हैं, इस तथ्य को यह सिद्धान्त कैसे स्पष्ट करता है ?

(b) लैन्थेनाइडों की अपेक्षा प्रारम्भिक ऐक्टिनाइडों में उच्च आक्सीकरण अवस्थायें आम होती हैं परन्तु अन्य एक्टिनाइडों की अपेक्षा ऐमेरिशियम तथा नोबेलियम की +2 आक्सीकरण अवस्था अधिक स्थिर होती है। व्याख्या कीजिए।
(c) वलय तथा श्रृंखला प्रकारों के सूत्रों के साथ फ़ॉस्फैज़ीन की प्ररिभाषा दीजिए । साइक्लो फ़ॉस्फैज़ीन के लिए दो प्रतिस्थापन अभिक्रियाओं के उदाहरण लिखिए ।

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