క్లోరిన్ (Cl) రసాయనశాస్త్రం - సాధన ప్రశ్నలు

బహుళైచ్ఛిక ప్రశ్నలు (MCQs)

ప్రశ్న 1

క్లోరిన్ వాయువు చల్లని, విలీన సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ జల ద్రావణంతో చర్య జరిపి దేనిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది? A) సోడియం క్లోరేట్ మరియు సోడియం క్లోరైడ్ B) సోడియం హైపోక్లోరైట్ మరియు సోడియం క్లోరైడ్ C) సోడియం క్లోరైడ్ మరియు నీరు D) సోడియం క్లోరైట్ మరియు సోడియం క్లోరైడ్

పరిష్కారం: సరైన ఎంపిక B) సోడియం హైపోక్లోరైట్ మరియు సోడియం క్లోరైడ్.

వివరణ: క్లోరిన్ ఆల్కలీలతో అసమానపాక్షిక (disproportionation) చర్యకు లోనవుతుంది. చల్లని మరియు విలీన NaOHతో, క్లోరిన్ సోడియం హైపోక్లోరైట్ (NaClO) మరియు సోడియం క్లోరైడ్ (NaCl) లను ఏర్పరుస్తుంది. చర్య ఇలా ఉంటుంది: Cl₂ + 2NaOH (cold, dilute) → NaCl + NaClO + H₂O ఈ చర్యలో, క్లోరిన్ ఏకకాలంలో ఆక్సీకరణం చెంది (+1 గా NaClOలో) మరియు క్షయకరణం చెంది (-1 గా NaClలో) ఉంటుంది.

ప్రశ్న 2

క్లోరిన్ యొక్క విరంజన క్రియ దీని వల్ల జరుగుతుంది: A) ఆక్సీకరణం B) క్షయకరణం C) క్లోరినీకరణం D) హైడ్రోజనీకరణం

పరిష్కారం: సరైన ఎంపిక A) ఆక్సీకరణం.

వివరణ: క్లోరిన్ దాని ఆక్సీకరణ ధర్మం కారణంగా విరంజన కారకంగా పనిచేస్తుంది. తేమ సమక్షంలో, క్లోరిన్ నవజాత ఆక్సిజన్‌ను విడుదల చేస్తుంది, ఇది విరంజన క్రియకు కారణం. ఈ ప్రక్రియ రంగు పదార్థాలను రంగులేనివిగా ఆక్సీకరణం చేస్తుంది. Cl₂ + H₂O → HCl + HOCl HOCl → HCl + [O] (నవజాత ఆక్సిజన్) రంగు పదార్థం + [O] → రంగులేని పదార్థం

ప్రశ్న 3

క్లోరిన్ గురించి కింది ప్రకటనలలో ఏది తప్పు? A) ఇది ఆకుపచ్చ-పసుపు వాయువు. B) దీనికి ఘాటైన మరియు చిరాకు కలిగించే వాసన ఉంటుంది. C) ఇది నీటిలో తక్కువగా కరుగుతుంది. D) ఇది ఫ్లోరిన్ కంటే బలమైన ఆక్సీకరణ కారకం.

పరిష్కారం: సరైన ఎంపిక D) ఇది ఫ్లోరిన్ కంటే బలమైన ఆక్సీకరణ కారకం.

వివరణ: A) క్లోరిన్ నిజంగా ఆకుపచ్చ-పసుపు వాయువు. B) క్లోరిన్‌కు ఒక లక్షణమైన ఘాటైన మరియు చిరాకు కలిగించే వాసన ఉంటుంది. C) క్లోరిన్ నీటిలో మధ్యస్తంగా కరుగుతుంది, క్లోరిన్ నీటిని ఏర్పరుస్తుంది. D) ఫ్లోరిన్ అత్యంత ఎలక్ట్రోనెగటివ్ మూలకం మరియు క్లోరిన్‌తో సహా అన్ని హాలోజన్‌లలో బలమైన ఆక్సీకరణ కారకం. ఆక్సీకరణ శక్తి F₂ నుండి I₂ వరకు సమూహంలో క్రిందికి తగ్గుతుంది.

వాదన-కారణం ప్రశ్నలు

కింది ప్రశ్నలు రెండు ప్రకటనలను కలిగి ఉంటాయి, ఒకటి వాదన (A) మరియు మరొకటి కారణం (R) గా లేబుల్ చేయబడ్డాయి. ఈ రెండు ప్రకటనలను జాగ్రత్తగా పరిశీలించి, వాదన (A) మరియు కారణం (R) వ్యక్తిగతంగా నిజమా అని మరియు కారణం (R) వాదన (A)కి సరైన వివరణనా అని నిర్ణయించండి. కింది ఇచ్చిన కోడ్‌ల నుండి మీ సమాధానాన్ని ఎంచుకోండి: A) A మరియు R రెండూ నిజం మరియు R అనేది Aకి సరైన వివరణ. B) A మరియు R రెండూ నిజం కానీ R అనేది Aకి సరైన వివరణ కాదు. C) A నిజం కానీ R తప్పు. D) A తప్పు కానీ R నిజం.

ప్రశ్న 1

వాదన (A): తేమ సమక్షంలో క్లోరిన్ విరంజన కారకంగా పనిచేస్తుంది. కారణం (R): క్లోరిన్ బలమైన క్షయకరణ కారకం.

పరిష్కారం: సరైన ఎంపిక C) A నిజం కానీ R తప్పు.

వివరణ: వాదన (A): తేమ సమక్షంలో క్లోరిన్ హైపోక్లోరస్ ఆమ్లాన్ని (HOCl) ఏర్పరుస్తుంది, ఇది అస్థిరమైనది మరియు నవజాత ఆక్సిజన్‌ను ఇవ్వడానికి విచ్ఛిన్నమవుతుంది, రంగు పదార్థాలను రంగులేనివిగా ఆక్సీకరణం చేస్తుంది. అందువల్ల, వాదన A నిజం. Cl₂ + H₂O → HCl + HOCl HOCl → HCl + [O] రంగు పదార్థం + [O] → రంగులేని పదార్థం కారణం (R): క్లోరిన్ బలమైన ఆక్సీకరణ కారకం, బలమైన క్షయకరణ కారకం కాదు. ఇది స్థిరమైన అష్టకాన్ని సాధించడానికి సులభంగా ఎలక్ట్రాన్‌లను స్వీకరిస్తుంది, ముఖ్యంగా ఇతర పదార్థాలను ఆక్సీకరణం చేయడం ద్వారా. అందువల్ల, కారణం R తప్పు.

ప్రశ్న 2

వాదన (A): క్లోరిన్ చల్లని, విలీన NaOHతో చర్య జరపడం ఒక అసమానపాక్షిక చర్య (disproportionation reaction). కారణం (R): ఈ చర్యలో, క్లోరిన్ ఆక్సీకరణం మరియు క్షయకరణం రెండూ చెందుతుంది.

పరిష్కారం: సరైన ఎంపిక A) A మరియు R రెండూ నిజం మరియు R అనేది Aకి సరైన వివరణ.

వివరణ: వాదన (A): అసమానపాక్షిక చర్య అనేది ఒకే మూలకం ఏకకాలంలో ఆక్సీకరణం మరియు క్షయకరణం చెందే ఒక రకమైన రెడాక్స్ చర్య. క్లోరిన్ చల్లని, విలీన NaOHతో చర్య: Cl₂(0) + 2NaOH → NaCl(-1) + NaClO(+1) + H₂O ఇక్కడ, క్లోరిన్ 0 ఆక్సీకరణ స్థితి నుండి -1 కి (NaClలో క్షయకరణం) మరియు +1 కి (NaClOలో ఆక్సీకరణం) మారుతుంది. అందువల్ల, వాదన A నిజం. కారణం (R): పైన వివరించినట్లుగా, క్లోరిన్ (0 ఆక్సీకరణ స్థితి) Cl⁻ (-1 ఆక్సీకరణ స్థితి) కి క్షయకరణం చెంది మరియు ClO⁻ (+1 ఆక్సీకరణ స్థితి) కి ఆక్సీకరణం చెందుతుంది. ఒకే మూలకం యొక్క ఈ ఏకకాల ఆక్సీకరణం మరియు క్షయకరణం అసమానపాక్షిక చర్య యొక్క నిర్వచనం. అందువల్ల, కారణం R నిజం మరియు Aకి సరైన వివరణ.

లఘు సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1

క్లోరిన్ విరంజన కారకంగా ఎందుకు పనిచేస్తుందో వివరించండి. ఇది శాశ్వత రంగులను లేదా తాత్కాలిక రంగులను విరంజనం చేస్తుందా?

ఆదర్శ సమాధానం: క్లోరిన్ దాని బలమైన ఆక్సీకరణ ధర్మం కారణంగా, ముఖ్యంగా తేమ సమక్షంలో, విరంజన కారకంగా పనిచేస్తుంది.

1. నీటితో చర్య: క్లోరిన్ వాయువు (Cl₂) నీటితో (H₂O) కలిసినప్పుడు, అది హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం (HCl) మరియు హైపోక్లోరస్ ఆమ్లం (HOCl) లను ఏర్పరుస్తుంది. Cl₂ (g) + H₂O (l) → HCl (aq) + HOCl (aq)
2. నవజాత ఆక్సిజన్ ఏర్పడటం: హైపోక్లోరస్ ఆమ్లం (HOCl) అస్థిరమైనది మరియు హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం (HCl) మరియు అత్యంత చర్యాశీలత గల నవజాత ఆక్సిజన్‌ను ([O]) ఏర్పరచడానికి సులభంగా విచ్ఛిన్నమవుతుంది. HOCl (aq) → HCl (aq) + [O]
3. రంగు పదార్థాల ఆక్సీకరణం: ఈ నవజాత ఆక్సిజన్ శక్తివంతమైన ఆక్సీకరణ కారకం. ఇది పదార్థంలో ఉన్న రంగుల సేంద్రీయ పదార్థంతో చర్య జరిపి, దానిని రంగులేని సమ్మేళనంగా ఆక్సీకరణం చేస్తుంది. రంగు పదార్థం + [O] → రంగులేని పదార్థం క్లోరిన్ శాశ్వత రంగులను స్థిరమైన రంగులేని ఉత్పత్తులుగా ఆక్సీకరణం చేయడం ద్వారా విరంజనం చేస్తుంది. దీని విరంజన క్రియ శాశ్వతమైనది. సల్ఫర్ డయాక్సైడ్ (SO₂) ద్వారా జరిగే విరంజన క్రియ (క్షయకరణం కారణంగా) తాత్కాలికమైనది, దీనికి విరుద్ధంగా ఉంటుంది.

ప్రశ్న 2

క్లోరిన్ వాయువు యొక్క ప్రయోగశాల తయారీని వివరించండి. చర్యకు సమతుల్య రసాయన సమీకరణాన్ని వ్రాయండి.

ఆదర్శ సమాధానం: ప్రయోగశాలలో, క్లోరిన్ వాయువు సాధారణంగా గాఢ హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం (HCl) ను మాంగనీస్ డయాక్సైడ్ (MnO₂) వంటి బలమైన ఆక్సీకరణ కారకంతో ఆక్సీకరణం చేయడం ద్వారా తయారుచేయబడుతుంది.

విధానం:

1. గాఢ హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లాన్ని గుండ్రటి అడుగుగల ప్లాస్క్‌లో తీసుకుంటారు.
2. మాంగనీస్ డయాక్సైడ్ పొడిని ప్లాస్క్‌కు కలుపుతారు.
3. ప్లాస్క్‌ను నెమ్మదిగా వేడిచేస్తారు.
4. క్లోరిన్ వాయువు విడుదలవుతుంది, దీనిని గాలి పైకి స్థానభ్రంశం చేయడం ద్వారా (ఇది గాలి కంటే సాంద్రత ఎక్కువ కాబట్టి) లేదా నీటి ద్వారా (HCl పొగలను తొలగించడానికి) మరియు తరువాత గాఢ సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం (వాయువును ఆరబెట్టడానికి) ద్వారా పంపడం ద్వారా సేకరించవచ్చు, సేకరించడానికి ముందు.

సమతుల్య రసాయన సమీకరణం: MnO₂ (s) + 4HCl (conc.) → MnCl₂ (aq) + Cl₂ (g) + 2H₂O (l)

ప్రత్యామ్నాయ పద్ధతులు (సంపూర్ణత కోసం సంక్షిప్త ప్రస్తావన):

• పొటాషియం పర్మాంగనేట్ (KMnO₄) పై గాఢ HCl చర్య ద్వారా. 2KMnO₄ + 16HCl → 2KCl + 2MnCl₂ + 8H₂O + 5Cl₂
• లెడ్ డయాక్సైడ్ (PbO₂) పై గాఢ HCl చర్య ద్వారా. PbO₂ + 4HCl → PbCl₂ + 2H₂O + Cl₂

ఉన్నత స్థాయి ఆలోచనా నైపుణ్యాల (HOTS) ప్రశ్న

ప్రశ్న 1

ఫ్లోరిన్ క్లోరిన్ కంటే ఎక్కువ ఎలక్ట్రోనెగటివ్ మూలకం అయినప్పటికీ, మరియు రెండూ డయాటోమిక్ అణువులుగా (F₂ మరియు Cl₂) ఉన్నప్పటికీ, క్లోరిన్ ఫ్లోరిన్ కంటే పారిశ్రామిక విరంజన కారకంగా విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఎందుకు వివరించండి.

వివరణాత్మక రసాయన వివరణ: ఈ ప్రశ్న చర్యాశీలతకు వ్యతిరేకంగా ఖర్చు మరియు నియంత్రణ యొక్క ఆచరణాత్మక అంశాలను పరిశీలిస్తుంది.

1. చర్యాశీలత మరియు ఆక్సీకరణ శక్తి:

   • ఫ్లోరిన్ (F₂) ఆవర్తన పట్టికలో అత్యంత ఎలక్ట్రోనెగటివ్ మూలకం మరియు బలమైన ఆక్సీకరణ కారకం. దీని ప్రామాణిక ఎలక్ట్రోడ్ పొటెన్షియల్ (E° = +2.87 V for F₂/F⁻) క్లోరిన్ (E° = +1.36 V for Cl₂/Cl⁻) కంటే గణనీయంగా ఎక్కువ. ఇది Cl₂తో పోలిస్తే F₂ కు ఎలక్ట్రాన్‌లను స్వీకరించడానికి మరియు క్షయకరణం చెందడానికి (అంటే, ఇతర పదార్థాలను ఆక్సీకరణం చేయడానికి) చాలా బలమైన ధోరణి ఉందని సూచిస్తుంది.
   • F₂ నీటితో విస్ఫోటనాత్మకంగా మరియు హింసాత్మకంగా చర్య జరిపి హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లం (HF) మరియు ఆక్సిజన్ (O₂), లేదా కొన్నిసార్లు ఓజోన్ (O₃) లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, బదులుగా హైపోఫ్లోరస్ ఆమ్లం (HOF) ను ఏర్పరచదు, ఇది అత్యంత అస్థిరమైనది మరియు విస్ఫోటనాత్మకమైనది. 2F₂ (g) + 2H₂O (l) → 4HF (aq) + O₂ (g) ఈ చర్య చాలా తీవ్రమైనది మరియు నియంత్రించడం కష్టం. O₂ లేదా O₃ ఏర్పడటం అంటే క్లోరిన్ వలె HOF విచ్ఛిన్నం ద్వారా నియంత్రిత పద్ధతిలో విరంజనం కోసం అవసరమైన నవజాత ఆక్సిజన్‌ను F₂ ప్రాథమికంగా ఉత్పత్తి చేయదు.
   • క్లోరిన్ (Cl₂), మరోవైపు, నీటితో మధ్యస్తంగా చర్య జరిపి హైపోక్లోరస్ ఆమ్లం (HOCl) మరియు హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం (HCl) లను ఏర్పరుస్తుంది. Cl₂ (g) + H₂O (l) → HCl (aq) + HOCl (aq) HOCl అప్పుడు నవజాత ఆక్సిజన్ [O] ను ఉత్పత్తి చేయడానికి విచ్ఛిన్నమవుతుంది, ఇది వాస్తవ విరంజన కారకం. HOCl → HCl + [O] ఈ చర్య నియంత్రించదగినది, తీవ్రమైన ప్రమాదాలు లేకుండా నిరంతర మరియు సమర్థవంతమైన విరంజన క్రియను అనుమతిస్తుంది.

2. నియంత్రణ మరియు ఎంపిక శక్తి:

   • ఫ్లోరిన్ యొక్క అత్యంత చర్యాశీలత దానిని అత్యంత వివక్షారహితంగా చేస్తుంది. ఇది దాదాపు దేనితోనైనా చర్య జరుపుతుంది, సబ్‌స్ట్రేట్‌తో లేదా విరంజన ఉపకరణాల భాగాలతో సహా, తరచుగా ఎంపిక చేసిన విరంజనం కంటే క్షీణతకు దారితీస్తుంది. దీని చర్యలను నియంత్రించడం కష్టం, ఇది చాలా పారిశ్రామిక విరంజన ప్రక్రియలకు పనికిరాకుండా చేస్తుంది.
   • క్లోరిన్ యొక్క చర్యాశీలత, బలంగా ఉన్నప్పటికీ, మరింత మధ్యస్తమైనది మరియు నియంత్రించదగినది. ఇది ప్రధానంగా పదార్థంలో ఉన్న క్రోమోఫోర్‌లను (రంగును ఇచ్చే సమూహాలు) ఆక్సీకరణం చేస్తుంది, పదార్థాన్ని అధికంగా క్షీణింపజేయకుండా, ముఖ్యంగా నియంత్రిత పరిస్థితులలో (ఉదా., నిర్దిష్ట pH, ఉష్ణోగ్రత).

3. ఖర్చు మరియు నిర్వహణ:

   • ఫ్లోరిన్ దాని అత్యంత చర్యాశీలత మరియు తినివేయు స్వభావం కారణంగా ఉత్పత్తి చేయడానికి మరియు సురక్షితంగా నిర్వహించడానికి చాలా ఖరీదైనది. ప్రత్యేకమైన, జడ పరికరాలు అవసరం, ఇది నిర్వహణ ఖర్చులను పెంచుతుంది.
   • క్లోరిన్ ఉత్పత్తి చేయడానికి సాపేక్షంగా చౌకైనది మరియు దాని నిర్వహణ, జాగ్రత్తలు అవసరమైనప్పటికీ, పారిశ్రామిక స్థాయిలో చాలా తక్కువ కష్టమైనది మరియు మరింత నిర్వహించదగినది.

సారాంశంలో, ఫ్లోరిన్ బలమైన ఆక్సీకరణ కారకం అయినప్పటికీ, నీరు మరియు ఇతర పదార్థాలతో దాని అనియంత్రిత మరియు వివక్షారహిత చర్యాశీలత, అధిక ఖర్చు మరియు భద్రతా సమస్యలతో పాటు, చాలా పారిశ్రామిక విరంజన అనువర్తనాలకు పనికిరాకుండా చేస్తుంది. క్లోరిన్, దాని మరింత మధ్యస్తమైన మరియు నియంత్రించదగిన ఆక్సీకరణ శక్తి మరియు నీటి ద్రావణాలలో నవజాత ఆక్సిజన్‌ను సమర్థవంతంగా ఉత్పత్తి చేయగల సామర్థ్యంతో, మరింత ఆచరణాత్మకమైన మరియు విస్తృతంగా ఉపయోగించబడే విరంజన కారకంగా నిరూపించబడింది.