మెగ్నీషియం (Mg) రసాయనశాస్త్రం - అభ్యాస ప్రశ్నలు
మెగ్నీషియం (Mg) రసాయనశాస్త్రం - అభ్యాస ప్రశ్నలు
బహుళైచ్ఛిక ప్రశ్నలు (MCQs)
ప్రశ్న 1
మెగ్నీషియం (Mg) గురించి కింది ప్రకటనలలో ఏది తప్పు? A) మెగ్నీషియం నీటి ఆవిరితో చర్య జరిపి మెగ్నీషియం ఆక్సైడ్ మరియు హైడ్రోజన్ వాయువును ఏర్పరుస్తుంది. B) మెగ్నీషియం హైడ్రాక్సైడ్ నీటిలో తక్కువగా కరుగుతుంది. C) మెగ్నీషియం నైట్రోజన్తో చర్య జరపదు. D) మెగ్నీషియం గాలిలో మిరుమిట్లు గొలిపే తెల్లని మంటతో మండుతుంది.
పరిష్కారం: సరైన ఎంపిక C.
వివరణ: A) మెగ్నీషియం నీటి ఆవిరి ()తో చర్య జరిపి మెగ్నీషియం ఆక్సైడ్ () మరియు హైడ్రోజన్ వాయువు ()ను ఏర్పరుస్తుంది. B) మెగ్నీషియం హైడ్రాక్సైడ్ () నీటిలో తక్కువగా కరుగుతుంది, ఇది బలహీనమైన క్షారంగా (ఉదాహరణకు, మిల్క్ ఆఫ్ మెగ్నీషియా) ఉంటుంది. దీని ద్రావణీయత ఇతర క్షార మృత్తిక లోహ హైడ్రాక్సైడ్లైన , , లేదా కంటే చాలా తక్కువ. C) మెగ్నీషియం గాలిలో (లేదా స్వచ్ఛమైన నైట్రోజన్లో) వేడిచేసినప్పుడు నైట్రోజన్ ()తో సులభంగా చర్య జరిపి మెగ్నీషియం నైట్రైడ్ ()ను ఏర్పరుస్తుంది. ఇది గ్రూప్ 2 లోహాలకు, ముఖ్యంగా మరియు (కర్ణ సంబంధం)కి ఒక లక్షణ చర్య. D) మెగ్నీషియం అత్యంత దహనశీలం మరియు గాలిలో అద్భుతమైన, మిరుమిట్లు గొలిపే తెల్లని మంటతో మండుతుంది, మెగ్నీషియం ఆక్సైడ్ మరియు కొంత మెగ్నీషియం నైట్రైడ్లను రెండింటినీ ఉత్పత్తి చేస్తుంది.
ప్రశ్న 2
మెగ్నీషియం యొక్క కింది సమ్మేళనాలలో, ఏది నీటిలో బాగా కరుగుతుంది? A) B) C) D)
పరిష్కారం: సరైన ఎంపిక C.
వివరణ: A) మెగ్నీషియం కార్బోనేట్ () ఆచరణాత్మకంగా నీటిలో కరగదు. దీని ద్రావణీయత లబ్ధ స్థిరాంకం () చాలా తక్కువ. B) మెగ్నీషియం హైడ్రాక్సైడ్ () నీటిలో తక్కువగా కరుగుతుంది. C) మెగ్నీషియం సల్ఫేట్ () నీటిలో బాగా కరుగుతుంది. ఇది క్షార మృత్తిక లోహ సల్ఫేట్లలో ఒక ముఖ్యమైన వ్యత్యాసం, ఇక్కడ ద్రావణీయత సాధారణంగా గ్రూప్లో క్రిందికి తగ్గుతుంది (). ఎప్సమ్ సాల్ట్ అనేది . D) మెగ్నీషియం నైట్రైడ్ () నీటితో చర్య జరిపి మెగ్నీషియం హైడ్రాక్సైడ్ మరియు అమ్మోనియాను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, కానీ అది స్వయంగా బాగా కరగదు.
ప్రశ్న 3
మెగ్నీషియం లోహాన్ని పరిమిత ఆక్సిజన్ సరఫరాలో వేడిచేసినప్పుడు, ప్రధానంగా ఏర్పడే ఉత్పత్తి: A) B) C) మరియు మిశ్రమం D)
పరిష్కారం: సరైన ఎంపిక A.
వివరణ: మెగ్నీషియం ఆక్సిజన్లో ఉత్సాహంగా మండి మెగ్నీషియం ఆక్సైడ్ ()ను ఏర్పరుస్తుంది. గాలిలో (ఇది ~78% నైట్రోజన్ మరియు ~21% ఆక్సిజన్ కలిగి ఉంటుంది) వేడిచేసినప్పుడు, మెగ్నీషియం ఆక్సిజన్ మరియు నైట్రోజన్ రెండింటితోనూ చర్య జరుపుతుంది. అయితే, ఆక్సిజన్తో చర్య నైట్రోజన్తో కంటే చాలా ఉత్సాహంగా మరియు ఉష్ణమోచకంగా ఉంటుంది. ఆక్సిజన్ సరఫరా పరిమితమైతే, ఆక్సిజన్ ప్రాథమిక కారకం అని మరియు ప్రధాన ఉత్పత్తి మెగ్నీషియం ఆక్సైడ్ అని సూచిస్తుంది. గాలిలో కొంత ఏర్పడవచ్చు, అయితే ఆక్సిజన్ సరఫరా పరిమితమైతే (నైట్రోజన్ ఇంకా ఉందని సూచిస్తుంది), నైట్రోజన్తో పోలిస్తే Mgతో ఆక్సిజన్ యొక్క అధిక క్రియాశీలత కారణంగా ప్రాథమిక ఉత్పత్తి. ఈ ప్రశ్న “పరిమిత ఆక్సిజన్ సరఫరా” అని పేర్కొంది, అంటే ఆక్సిజన్ పరిమిత కారకం, ఇది MgO ఏర్పడటానికి ప్రాథమిక ఉత్పత్తిగా దారితీస్తుంది. ప్రశ్న “గాలిలో వేడిచేసినప్పుడు” అని చెప్పినట్లయితే, C మరింత సముచితంగా ఉండేది. అది “నైట్రోజన్ వాతావరణంలో వేడిచేసినప్పుడు” అని పేర్కొన్నట్లయితే, B సరైనది అయ్యేది.
అసర్షన్-రీజన్ ప్రశ్నలు
ప్రశ్న 1
అసర్షన్ (A): మెగ్నీషియం గాలిలో మిరుమిట్లు గొలిపే తెల్లని మంటతో మండుతుంది. రీజన్ (R): మెగ్నీషియం నైట్రోజన్తో చర్య జరిపి మెగ్నీషియం నైట్రైడ్ ()ను ఏర్పరుస్తుంది.
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. E) A మరియు R రెండూ తప్పు.
పరిష్కారం: సరైన ఎంపిక B.
వివరణ: అసర్షన్ (A): మెగ్నీషియం నిజంగా గాలిలో మిరుమిట్లు గొలిపే తెల్లని మంటతో మండుతుంది, ప్రధానంగా మెగ్నీషియం ఆక్సైడ్ ()ను ఏర్పరుస్తుంది. ఈ ప్రకటన నిజం. రీజన్ (R): మెగ్నీషియం అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద నైట్రోజన్తో చర్య జరిపి మెగ్నీషియం నైట్రైడ్ ()ను ఏర్పరుస్తుంది. ఈ ప్రకటన కూడా నిజం. అయితే, మిరుమిట్లు గొలిపే తెల్లని మంటకు ప్రధాన కారణం ఆక్సిజన్ (గాలిలో ఉంటుంది)తో మెగ్నీషియం యొక్క తీవ్రమైన ఉష్ణమోచక చర్య, ఇది మెగ్నీషియం ఆక్సైడ్ను ఏర్పరుస్తుంది. మెగ్నీషియం నైట్రైడ్ కూడా ఏర్పడినప్పటికీ, “మిరుమిట్లు గొలిపే తెల్లని మంట”కి అది ఏకైక లేదా ప్రధాన కారణం కాదు. ప్రకాశానికి కారణమైన ప్రధాన ఉత్పత్తి . కాబట్టి, R నిజం, కానీ అది Aకి సరైన వివరణ కాదు.
ప్రశ్న 2
అసర్షన్ (A): మెగ్నీషియం హైడ్రాక్సైడ్ () నీటిలో తక్కువగా కరుగుతుంది. రీజన్ (R): మెగ్నీషియం హైడ్రాక్సైడ్ యొక్క లాటిస్ శక్తి చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది, దీనిని జలసంయోజన శక్తితో అధిగమించడం కష్టం.
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. E) A మరియు R రెండూ తప్పు.
పరిష్కారం: సరైన ఎంపిక A.
వివరణ: అసర్షన్ (A): మెగ్నీషియం హైడ్రాక్సైడ్ () నీటిలో తక్కువగా కరుగుతుందని తెలిసిన విషయమే. ఈ ప్రకటన నిజం. ఇది దాని తక్కువ ద్రావణీయత మరియు బలహీనమైన క్షారత్వాల కారణంగా సాధారణంగా యాంటాసిడ్గా (మిల్క్ ఆఫ్ మెగ్నీషియా) ఉపయోగించబడుతుంది. రీజన్ (R): అయానిక్ సమ్మేళనాల ద్రావణీయత లాటిస్ శక్తి (లాటిస్ను విచ్ఛిన్నం చేయడానికి అవసరమైన శక్తి) మరియు జలసంయోజన శక్తి (అయాన్లు నీటి అణువుల ద్వారా ద్రావణీకరణం చెందినప్పుడు విడుదలయ్యే శక్తి) మధ్య సమతుల్యతపై ఆధారపడి ఉంటుంది. కొరకు, అయాన్ సాపేక్షంగా చిన్నది, ఇది అధిక ఆవేశ సాంద్రతకు దారితీస్తుంది. హైడ్రాక్సైడ్ అయాన్ () కూడా చిన్నది. ఇది కోసం చాలా అధిక లాటిస్ శక్తికి దారితీస్తుంది. కొరకు జలసంయోజన శక్తి కూడా దాని చిన్న పరిమాణం మరియు అధిక ఆవేశం కారణంగా ఎక్కువగా ఉన్నప్పటికీ, అది అసాధారణంగా అధిక లాటిస్ శక్తిని అధిగమించడానికి సరిపోదు, ముఖ్యంగా పెద్దవైన , , లేదా అయాన్లతో పోల్చినప్పుడు, అక్కడ లాటిస్ శక్తి తగ్గుతుంది మరియు జలసంయోజన శక్తి కూడా తగ్గుతుంది, కానీ సమతుల్యత మారుతుంది. అందువల్ల, పరిమిత ద్రావణీయతను కలిగి ఉంటుంది. ఈ ప్రకటన నిజం మరియు అసర్షన్ను సరిగ్గా వివరిస్తుంది.
స్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు
ప్రశ్న 1
కాల్షియం మరియు బేరియం వంటి ఇతర క్షార మృత్తిక లోహాల వలె కాకుండా, మెగ్నీషియం బన్సెన్ మంటకు (ఫ్లేమ్ టెస్ట్) ఎందుకు ఎటువంటి లక్షణ రంగును ఇవ్వదు?
ఆదర్శ సమాధానం: మెగ్నీషియం (Mg) బన్సెన్ మంట పరీక్షలో ప్రత్యేక రంగును ప్రదర్శించదు, దీనికి ప్రధాన కారణం కాల్షియం (Ca), స్ట్రాన్షియం (Sr), మరియు బేరియం (Ba) వంటి ఇతర క్షార మృత్తిక లోహాలతో పోలిస్తే దాని చిన్న పరమాణు పరిమాణం మరియు సాపేక్షంగా అధిక అయనీకరణ శక్తి. మెగ్నీషియంలోని వేలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు కేంద్రకం ద్వారా బలంగా పట్టుబడతాయి. ఒక సాధారణ బన్సెన్ మంట అందించే శక్తి ఈ బలంగా బంధించబడిన ఎలక్ట్రాన్లను అధిక శక్తి స్థాయిలకు ఉత్తేజపరచడానికి సరిపోదు. తత్ఫలితంగా, ఈ ఎలక్ట్రాన్లు తిరిగి కింది స్థాయికి వచ్చినప్పుడు, అవి విద్యుదయస్కాంత స్పెక్ట్రం యొక్క దృశ్యమాన ప్రాంతంలో వికిరణాన్ని విడుదల చేయవు, అందువల్ల ఎటువంటి లక్షణ మంట రంగు గమనించబడదు. దీనికి విరుద్ధంగా, పెద్ద క్షార మృత్తిక లోహ అయాన్లకు, వేలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు తక్కువ బలంగా పట్టుబడతాయి, ఉత్తేజపరచడానికి తక్కువ శక్తి అవసరం, మరియు తిరిగి కింది స్థాయికి వచ్చినప్పుడు, దృశ్యమాన కాంతిని విడుదల చేస్తాయి.
ప్రశ్న 2
మెగ్నీషియం యొక్క రసాయన చర్యలను దీనితో వివరించండి: i) విలీన హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం () ii) గాఢ సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం ()
ఆదర్శ సమాధానం: i) విలీన హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం ()తో చర్య: మెగ్నీషియం ఒక ఎలక్ట్రోపాజిటివ్ లోహం మరియు హైడ్రోజన్ వాయువు మరియు సంబంధిత మెగ్నీషియం ఉప్పును ఉత్పత్తి చేయడానికి విలీన వంటి విలీన, ఆక్సీకరణేతర ఆమ్లాలతో సులభంగా చర్య జరుపుతుంది. ఈ చర్య చాలా ఉత్సాహంగా ఉంటుంది. ఈ చర్యలో, మెగ్నీషియం 0 నుండి +2 ఆక్సీకరణ స్థితికి ఆక్సీకరణం చెందుతుంది, అయితే నుండి హైడ్రోజన్ +1 నుండి 0కి క్షయకరణం చెందుతుంది.
ii) గాఢ సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం ()తో చర్య: మెగ్నీషియం గాఢ సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లంతో చర్య జరుపుతుంది. గాఢ ఒక ఆమ్లంగా ఉండటంతో పాటు ఒక బలమైన ఆక్సీకరణ కారకంగా పనిచేస్తుంది. ఏర్పడే ఉత్పత్తులు గాఢత మరియు ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉంటాయి. సాధారణంగా, ఇది మెగ్నీషియంను మెగ్నీషియం సల్ఫేట్ ()గా ఆక్సీకరణం చేస్తుంది మరియు అది స్వయంగా సల్ఫర్ డయాక్సైడ్ ()గా, నీటితో పాటు క్షయకరణం చెందుతుంది. ఈ చర్యలో, మెగ్నీషియం 0 నుండి +2కి ఆక్సీకరణం చెందుతుంది, మరియు లోని సల్ఫర్ +6 నుండి +4కి క్షయకరణం చెందుతుంది. గాఢ ఆక్సీకరణ ఆమ్లాలతో హైడ్రోజన్ వాయువు సాధారణంగా గణనీయమైన పరిమాణంలో ఉత్పత్తి కాదు.
ఉన్నత-స్థాయి ఆలోచనా నైపుణ్యాల (HOTS) ప్రశ్న
ప్రశ్న 1
మెగ్నీషియం లోహం చల్లటి నీటి పట్ల సాపేక్షంగా క్రియారహితంగా పరిగణించబడుతుంది, ఇది మెగ్నీషియం హైడ్రాక్సైడ్ యొక్క సన్నని రక్షణ పొరను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది తదుపరి చర్యను నిరోధిస్తుంది. అయితే, ఇది నీటి ఆవిరితో ఉత్సాహంగా చర్య జరుపుతుంది. థర్మోడైనమిక్ మరియు గతితార్కిక పరిశీలనల ఆధారంగా క్రియాశీలతలోని ఈ వ్యత్యాసాన్ని వివరించండి.
ఆదర్శ సమాధానం: చల్లటి నీటితో మరియు నీటి ఆవిరితో మెగ్నీషియం యొక్క క్రియాశీలతలో వ్యత్యాసాన్ని థర్మోడైనమిక్ అనుకూలత మరియు గతితార్కిక అడ్డంకులు రెండింటినీ పరిగణనలోకి తీసుకోవడం ద్వారా వివరించవచ్చు.
-
థర్మోడైనమిక్ పరిశీలన: నీటితో (ద్రవ మరియు వాయు రూపంలో) మెగ్నీషియం చర్య జరిపి మెగ్నీషియం హైడ్రాక్సైడ్ () లేదా మెగ్నీషియం ఆక్సైడ్ () మరియు హైడ్రోజన్ వాయువును ఏర్పరచడం థర్మోడైనమిక్గా అనుకూలమైనది. (అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద) ఈ చర్యల కోసం ప్రామాణిక గిబ్స్ స్వేచ్ఛా శక్తి మార్పు () ప్రతికూలంగా ఉంటుంది, ఇది ప్రామాణిక పరిస్థితులలో అవి సహజసిద్ధమైనవని సూచిస్తుంది. కాబట్టి, పూర్తిగా థర్మోడైనమిక్ దృక్పథం నుండి, మెగ్నీషియం అన్ని ఉష్ణోగ్రతల వద్ద నీటితో చర్య జరపాలి.
-
గతితార్కిక పరిశీలన:
- చల్లటి నీటితో: తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద (చల్లటి నీరు), నీటి అణువులు మరియు మెగ్నీషియం పరమాణువుల గతి శక్తి తక్కువగా ఉంటుంది. ప్రారంభ చర్య మెగ్నీషియం లోహం యొక్క ఉపరితలంపై మెగ్నీషియం హైడ్రాక్సైడ్ () యొక్క సన్నని, కరగని మరియు సాపేక్షంగా స్థిరమైన పొరను ఏర్పరుస్తుంది. ఈ పొర రక్షణ కవచంగా పనిచేస్తుంది, మెగ్నీషియం లోహం మరియు నీటి అణువుల మధ్య తదుపరి ప్రత్యక్ష సంబంధాన్ని నిరోధిస్తుంది. ఈ రక్షణ పొరను అధిగమించడానికి మరియు చర్య గణనీయంగా కొనసాగడానికి అవసరమైన క్రియాశీలక శక్తి చల్లటి ఉష్ణోగ్రతల వద్ద అందుబాటులో ఉన్న శక్తి ద్వారా పొందబడదు. అందువల్ల, చర్య గతితార్కికంగా చాలా నెమ్మదిగా మారుతుంది, మెగ్నీషియం చల్లటి నీటితో క్రియారహితంగా కనిపిస్తుంది.
- నీటి ఆవిరితో: మెగ్నీషియం నీటి ఆవిరికి (అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద వాయు రూపంలో నీరు) గురైనప్పుడు, క్రియాజనక అణువుల గతి శక్తి గణనీయంగా ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఈ పెరిగిన శక్తి క్రియాశీలక అవరోధాన్ని మరింత సులభంగా అధిగమిస్తుంది. అధిక ఉష్ణోగ్రత రక్షణ పొర అయిన నిర్జలీకరణం చెంది మెగ్నీషియం ఆక్సైడ్ ()గా మారడానికి కారణమవుతుంది. మెగ్నీషియం హైడ్రాక్సైడ్కు భిన్నంగా, అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఏర్పడిన మెగ్నీషియం ఆక్సైడ్ పొర రంధ్రయుతంగా మరియు తక్కువ రక్షితమైనది, లేదా అది విరిగిపోవచ్చు, చర్య కోసం తాజా మెగ్నీషియం ఉపరితలాన్ని బహిర్గతం చేస్తుంది. అధిక ఉష్ణోగ్రత మెగ్నీషియం ఉపరితలంపై నీటి ఆవిరి అణువుల వేగవంతమైన వ్యాప్తిని కూడా సులభతరం చేస్తుంది. అధిక గతి శక్తి, రక్షణ పొర విచ్ఛిన్నం/రంధ్రాలు మరియు వేగవంతమైన వ్యాప్తి కలయిక నీటి ఆవిరితో ఉత్సాహంగా మరియు వేగవంతమైన చర్యకు దారితీస్తుంది.
క్లుప్తంగా చెప్పాలంటే, మెగ్నీషియం నీటితో చర్య థర్మోడైనమిక్గా సాధ్యమైనప్పటికీ, చల్లటి నీటితో దాని క్రియాశీలత రక్షణ పొర అయిన ఏర్పడటం ద్వారా గతితార్కికంగా అడ్డుకుంటుంది. నీటి ఆవిరితో, అధిక ఉష్ణ శక్తి ఈ గతితార్కిక అవరోధాన్ని అధిగమిస్తుంది, ఇది ఉత్సాహంగా చర్యకు మరియు ఏర్పడటానికి దారితీస్తుంది.