ફોસ્ફરસ: પ્રેક્ટિસ પ્રશ્નો (JEE/NEET અને CBSE)

ફોસ્ફરસ: પ્રેક્ટિસ પ્રશ્ન સમૂહ

આ વિભાગ ફોસ્ફરસ (P) રસાયણશાસ્ત્ર પર પ્રેક્ટિસ પ્રશ્નોનો એક સુવ્યવસ્થિત સમૂહ પ્રદાન કરે છે, જે JEE/NEET અને CBSE વિદ્યાર્થીઓ માટે મુખ્ય ખ્યાલોને મજબૂત કરવા માટે રચાયેલ છે.

બહુવિકલ્પ પ્રશ્નો (MCQs)

પ્ર1. નીચેનામાંથી કયું વિધાન સફેદ ફોસ્ફરસ માટે ખોટું છે? A. તે નરમ, મીણ જેવો ઘન પદાર્થ છે. B. તે કાર્બન ડાયસલ્ફાઇડ (CS₂) માં દ્રાવ્ય છે. C. તે અંધારામાં ચમકે છે (રસાયણપ્રકાશ). D. તે લાલ ફોસ્ફરસ કરતાં ઓછો પ્રતિક્રિયાશીલ છે.

ઉકેલ: સાચો જવાબ: D સ્પષ્ટીકરણ: સફેદ ફોસ્ફરસ કાઇનેટિકલી ફોસ્ફરસનો સૌથી વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ એલોટ્રોપ છે કારણ કે તેના અત્યંત તણાવગ્રસ્ત ટેટ્રાહેડ્રલ P₄ અણુ (બંધ કોણ 60°), જે સરળ રિંગ ઓપનિંગ અને ઉચ્ચ પ્રતિક્રિયાશીલતા તરફ દોરી જાય છે. લાલ ફોસ્ફરસ પોલીમેરિક છે અને ઘણો ઓછો પ્રતિક્રિયાશીલ છે.

પ્ર2. ઓર્થોફોસ્ફોરસ એસિડ (H₃PO₃) ની બેઝિસિટી છે: A. 1 B. 2 C. 3 D. 4

ઉકેલ: સાચો જવાબ: B સ્પષ્ટીકરણ: ઓક્સીએસિડની બેઝિસિટી આયનીયકરણ કરી શકાય તેવા P-OH બંધોની સંખ્યા દ્વારા નક્કી થાય છે. ઓર્થોફોસ્ફોરસ એસિડ (H₃PO₃) માં, બે P-OH બંધો અને એક P-H બંધ હોય છે. ફક્ત ઓક્સિજન સાથે જોડાયેલા હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ જ આયનીયકરણ કરી શકાય તેવા હોય છે. તેથી, H₃PO₃ એક ડાયબેઝિક એસિડ છે. તેની રચના O=P(OH)₂H છે.

પ્ર3. જ્યારે P₄O₁₀ ને ઠંડા પાણીમાં ઓગાળવામાં આવે છે, ત્યારે બનતું મુખ્ય ઉત્પાદન છે: A. ફોસ્ફીનિક એસિડ (H₃PO₂) B. ફોસ્ફોનિક એસિડ (H₃PO₃) C. પાયરોફોસ્ફોરિક એસિડ (H₄P₂O₇) D. ઓર્થોફોસ્ફોરિક એસિડ (H₃PO₄)

ઉકેલ: સાચો જવાબ: D સ્પષ્ટીકરણ: ફોસ્ફરસ પેન્ટોક્સાઇડ (P₄O₁₀) એ ઓર્થોફોસ્ફોરિક એસિડ (H₃PO₄) નો એનહાઇડ્રાઇડ છે. જ્યારે P₄O₁₀ ઠંડા પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, ત્યારે તે ઓર્થોફોસ્ફોરિક એસિડ બનાવે છે. P₄O₁₀ + 6H₂O → 4H₃PO₄ P₄O₁₀ એક મજબૂત નિર્જલીકરણ એજન્ટ પણ છે.

પ્રતિજ્ઞા-કારણ પ્રશ્નો

નિર્દેશો: નીચેના પ્રશ્નોમાં, એક પ્રતિજ્ઞા (A) ના વિધાન પછી એક કારણ (R) નું વિધાન આપેલું છે. નીચે આપેલા વિકલ્પોમાંથી સાચો વિકલ્પ પસંદ કરો. A. A અને R બંને સાચા છે, અને R એ A ની સાચી સમજૂતી છે. B. A અને R બંને સાચા છે, પરંતુ R એ A ની સાચી સમજૂતી નથી. C. A સાચું છે, પરંતુ R ખોટું છે. D. A ખોટું છે, પરંતુ R સાચું છે.

પ્ર4. પ્રતિજ્ઞા (A): ફોસ્ફીન (PH₃) એ એમોનિયા (NH₃) કરતાં નબળો બેઝ છે. કારણ (R): PH₃ માં ફોસ્ફરસ પરના ઇલેક્ટ્રોનનો મુક્ત યુગ્મ NH₃ માં નાઇટ્રોજન પરના મુક્ત યુગ્મ કરતાં દાન માટે ઓછો ઉપલબ્ધ છે કારણ કે N ની સરખામણીમાં P નું પરમાણુ કદ મોટું અને વિદ્યુતઋણતા ઓછી છે.

ઉકેલ: સાચો જવાબ: A સ્પષ્ટીકરણ:

પ્રતિજ્ઞા A સાચી છે: PH₃ ખરેખર NH₃ કરતાં નબળો બેઝ છે.
કારણ R સાચું છે: નાઇટ્રોજન ફોસ્ફરસ કરતાં નાનો અને વધુ વિદ્યુતઋણ છે. આનો અર્થ એ થાય છે કે નાઇટ્રોજન પરનો મુક્ત યુગ્મ નાના, વધુ કેન્દ્રિત ઓર્બિટલમાં હોય છે, જે તેને દાન માટે અને પ્રોટોન સાથે મજબૂત બંધન માટે વધુ સરળતાથી ઉપલબ્ધ બનાવે છે. ફોસ્ફરસમાં, મુક્ત યુગ્મ મોટા, વધુ વિખરાયેલા ઓર્બિટલમાં હોય છે, જે તેને દાન માટે ઓછો ઉપલબ્ધ બનાવે છે અને પરિણામે નબળો બેઝ બને છે.
R એ A ની સાચી સમજૂતી છે: કારણમાં ઉલ્લેખિત પરિબળો સીધી રીતે સમજાવે છે કે શા માટે PH₃ એક નબળો બેઝ છે.

પ્ર5. પ્રતિજ્ઞા (A): લાલ ફોસ્ફરસ પ્રકૃતિમાં પોલીમેરિક છે. કારણ (R): સફેદ ફોસ્ફરસમાં P-P બંધો તોડીને અને પોલીમેરિક રચના બનાવવા માટે નવા P-P બંધો બનાવીને લાલ ફોસ્ફરસ બને છે.

ઉકેલ: સાચો જવાબ: A સ્પષ્ટીકરણ:

પ્રતિજ્ઞા A સાચી છે: લાલ ફોસ્ફરસ પોલીમેરિક નેટવર્ક રચના તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે, જેમાં P₄ ટેટ્રાહેડ્રલ એકમોની શૃંખલાઓ અથવા નેટવર્ક એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય છે.
કારણ R સાચું છે: લાલ ફોસ્ફરસ 573 K તાપમાને નિષ્ક્રિય વાતાવરણમાં સફેદ ફોસ્ફરસને ગરમ કરવાથી અથવા સૂર્યપ્રકાશના સંપર્કમાં આવવાથી મેળવવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયામાં સફેદ ફોસ્ફરસના વ્યક્તિગત P₄ ટેટ્રાહેડ્રામાં કેટલાક P-P બંધોનું ભંગાણ અને નવા P-P બંધોનું નિર્માણ સામેલ છે, જે આ એકમોને પોલીમેરિક રચનામાં જોડે છે.
R એ A ની સાચી સમજૂતી છે: કારણમાં વર્ણવેલ પદ્ધતિ સીધી રીતે લાલ ફોસ્ફરસના પોલીમેરિક સ્વભાવ તરફ દોરી જાય છે.

ટૂંકા જવાબના પ્રશ્નો

પ્ર6. PCl₃ અને PCl₅ ની વાયુ અવસ્થામાં રચના દોરો, અને તેમના સંકરણ અને ભૌમિતિક આકાર પર ટિપ્પણી કરો.

આદર્શ જવાબ:

ફોસ્ફરસ ટ્રાઇક્લોરાઇડ (PCl₃):

રચના: પિરામિડલ
સંકરણ: sp³
ભૌમિતિક આકાર: ફોસ્ફરસની આસપાસ ટેટ્રાહેડ્રલ ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ભૌમિતિક આકાર, પરંતુ એક મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મને કારણે ટ્રાયગોનલ પિરામિડલ આણ્વીય ભૌમિતિક આકાર.
બંધ કોણ: આશરે 100° (મુક્ત યુગ્મ-બંધ યુગ્મ પ્રતિકર્ષણના કારણે 109.5° કરતાં ઓછો).

graph TD
    P -- Cl
    P -- Cl
    P -- Cl
    style P fill:#f9f,stroke:#333,stroke-width:2px
    style Cl fill:#c3f,stroke:#333,stroke-width:2px
    subgraph PCl3
        direction LR
        P --- Cl1
        P --- Cl2
        P --- Cl3
        P -- L(Lone Pair)
    end

*(કેન્દ્રીય P, ત્રણ Cl પરમાણુઓ અને P પર એક મુક્ત યુગ્મ સાથે પિરામિડલ રચનાનું પ્રતિનિધિત્વ)

ફોસ્ફરસ પેન્ટાક્લોરાઇડ (PCl₅):

રચના (વાયુ અવસ્થા): ટ્રાયગોનલ દ્વિપિરામિડલ
સંકરણ: sp³d
ભૌમિતિક આકાર: ટ્રાયગોનલ દ્વિપિરામિડલ. ત્રણ ક્લોરિન પરમાણુઓ વિષુવવૃત્તીય (equatorial) સ્થાનો પર હોય છે, અને બે ક્લોરિન પરમાણુઓ અક્ષીય (axial) સ્થાનો પર હોય છે.
બંધ કોણ: 120° (વિષુવવૃત્તીય-વિષુવવૃત્તીય) અને 90° (અક્ષીય-વિષુવવૃત્તીય). અક્ષીય બંધો વિષુવવૃત્તીય બંધો કરતાં સહેજ લાંબા અને નબળા હોય છે કારણ કે વધુ પ્રતિકર્ષક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ થાય છે.

graph TD
    P -- Cl(axial)
    P -- Cl(axial)
    P -- Cl(equatorial)
    P -- Cl(equatorial)
    P -- Cl(equatorial)
    style P fill:#f9f,stroke:#333,stroke-width:2px
    style Cl fill:#c3f,stroke:#333,stroke-width:2px
    subgraph PCl5
        direction LR
        Cl_ax1 --- P --- Cl_ax2
        P --- Cl_eq1
        P --- Cl_eq2
        P --- Cl_eq3
    end

*(કેન્દ્રીય P, બે અક્ષીય Cl, અને ત્રણ વિષુવવૃત્તીય Cl પરમાણુઓ સાથે ટ્રાયગોનલ દ્વિપિરામિડલ રચનાનું પ્રતિનિધિત્વ)

પ્ર7. ફોસ્ફીનિક એસિડ (H₃PO₂) રિડ્યુસિંગ એજન્ટ તરીકે કાર્ય કરે છે, જ્યારે ફોસ્ફોરિક એસિડ (H₃PO₄) કરતું નથી. તેમની રચનાના આધારે આ તફાવત સમજાવો.

આદર્શ જવાબ:

ફોસ્ફરસ ઓક્સીએસિડ્સનો રિડ્યુસિંગ સ્વભાવ P-H બંધોની હાજરીને આભારી છે. આ P-H બંધો એસિડિક નથી પરંતુ રિડ્યુસિંગ ગુણધર્મો માટે જવાબદાર છે કારણ કે ફોસ્ફરસ સાથે સીધા જોડાયેલા હાઇડ્રોજન પરમાણુનું ઓક્સિડેશન થઈ શકે છે.

ફોસ્ફીનિક એસિડ (H₃PO₂):
- રચના: O=P(OH)H₂
- તેમાં બે P-H બંધો અને એક P-OH બંધ હોય છે.
- બે P-H બંધોની હાજરી તેને મજબૂત રિડ્યુસિંગ એજન્ટ બનાવે છે. H₃PO₂ માં ફોસ્ફરસની ઓક્સિડેશન સ્થિતિ +1 છે, જે સરળતાથી ઉચ્ચ ઓક્સિડેશન સ્થિતિઓમાં (દા.ત., H₃PO₃ માં +3 અથવા H₃PO₄ માં +5) ઓક્સિડાઇઝ થઈ શકે છે.
- ઉદાહરણ પ્રતિક્રિયા: 4AgNO₃ + H₃PO₂ + 2H₂O → 4Ag + H₃PO₄ + 4HNO₃
ફોસ્ફોરિક એસિડ (H₃PO₄):
- રચના: O=P(OH)₃
- તેમાં ત્રણ P-OH બંધો હોય છે પરંતુ કોઈ P-H બંધો હોતા નથી.
- P-H બંધો ન હોવાથી, તે રિડ્યુસિંગ ગુણધર્મો દર્શાવતું નથી. H₃PO₄ માં ફોસ્ફરસની ઓક્સિડેશન સ્થિતિ +5 છે, જે તેની મહત્તમ ઓક્સિડેશન સ્થિતિ છે, એટલે કે તેનું વધુ ઓક્સિડેશન થઈ શકતું નથી.

ઉચ્ચ-સ્તર વિચાર કૌશલ્ય (HOTS) પ્રશ્ન

પ્ર8. જ્યારે PCl₅ ને ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે નીચા તાપમાને ઉર્ધ્વપાતન પામે છે, પરંતુ વધુ ગરમ કરવા પર તે PCl₃ અને Cl₂ માં વિઘટિત થાય છે. ઘન PCl₅ અને વાયુરૂપ PCl₅ માં બંધારણ સમજાવો, અને આ તેના વિઘટન વર્તન સાથે કેવી રીતે સંબંધિત છે તે જણાવો.

વિગતવાર રાસાયણિક સમજૂતી:

1. વાયુરૂપ PCl₅:

વાયુ અવસ્થામાં, PCl₅ વિભિન્ન ટ્રાયગોનલ દ્વિપિરામિડલ અણુઓ તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
સંકરણ: કેન્દ્રીય ફોસ્ફરસ પરમાણુ sp³d સંકરિત હોય છે.
ભૌમિતિક આકાર: તેમાં પાંચ P-Cl બંધો સાથે ટ્રાયગોનલ દ્વિપિરામિડલ ભૌમિતિક આકાર હોય છે.
બંધ લંબાઈ: બધા P-Cl બંધો સમાન નથી. ત્રણ વિષુવવૃત્તીય P-Cl બંધો (120° દૂર, ટૂંકા અને મજબૂત) અને બે અક્ષીય P-Cl બંધો (વિષુવવૃત્તીયથી 90°, લાંબા અને નબળા) હોય છે. આ તફાવત વધુ મુક્ત યુગ્મ-બંધ યુગ્મ પ્રતિકર્ષણ (અથવા આદર્શ sp³d સંકરણની સમજૂતીના કિસ્સામાં બંધ યુગ્મ-બંધ યુગ્મ પ્રતિકર્ષણ) અને વિષુવવૃત્તીય બંધોમાં ઉચ્ચ s-લાક્ષણિકતા (