భాస్వరం: అభ్యాస ప్రశ్నలు (JEE/NEET & CBSE)

భాస్వరం: అభ్యాస ప్రశ్నల సమితి

ఈ విభాగం JEE/NEET మరియు CBSE విద్యార్థుల కోసం భాస్వరం (P) రసాయన శాస్త్రంపై అభ్యాస ప్రశ్నల యొక్క నిర్మాణాత్మక సమితిని అందిస్తుంది, ఇది కీలకమైన భావనలను బలోపేతం చేయడానికి రూపొందించబడింది.

బహుళైచ్ఛిక ప్రశ్నలు (MCQs)

Q1. తెల్ల భాస్వరం (white phosphorus) గురించి కింది ప్రకటనలలో ఏది తప్పు? A. ఇది మెత్తని, మైనం వంటి ఘనపదార్థం. B. ఇది కార్బన్ డైసల్ఫైడ్ (CS₂) లో కరుగుతుంది. C. ఇది చీకటిలో మెరుస్తుంది (chemiluminescence). D. ఇది ఎర్ర భాస్వరం (red phosphorus) కంటే తక్కువ చురుకైనది.

Solution: Correct Answer: D Explanation: తెల్ల భాస్వరం P₄ అణువు యొక్క అధిక ఒత్తిడితో కూడిన టెట్రాహెడ్రల్ నిర్మాణం (బంధ కోణం 60°) కారణంగా చర్యాపరంగా అత్యంత చురుకైన అల్లోట్రోప్. ఇది సులభంగా రింగ్ తెరుచుకోవడానికి మరియు అధిక క్రియాశీలతకు దారితీస్తుంది. ఎర్ర భాస్వరం పాలిమెరిక్ మరియు చాలా తక్కువ చురుకైనది.

Q2. ఆర్థోఫాస్ఫరస్ ఆమ్లం (H₃PO₃) యొక్క బేసిసిటీ: A. 1 B. 2 C. 3 D. 4

Solution: Correct Answer: B Explanation: ఒక ఆక్సీఆమ్లం యొక్క బేసిసిటీ అయనీకరణం చెందగల P-OH బంధాల సంఖ్య ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. ఆర్థోఫాస్ఫరస్ ఆమ్లం (H₃PO₃)లో, రెండు P-OH బంధాలు మరియు ఒక P-H బంధం ఉన్నాయి. ఆక్సిజన్‌కు జోడించబడిన హైడ్రోజన్ అణువులు మాత్రమే అయనీకరణం చెందగలవు. కాబట్టి, H₃PO₃ ఒక ద్విక్షార ఆమ్లం. దీని నిర్మాణం O=P(OH)₂H.

Q3. P₄O₁₀ ను చల్లటి నీటిలో కరిగించినప్పుడు, ఏర్పడే ప్రధాన ఉత్పత్తి: A. ఫాస్ఫినిక్ ఆమ్లం (H₃PO₂) B. ఫాస్ఫోనిక్ ఆమ్లం (H₃PO₃) C. పైరోఫాస్ఫారిక్ ఆమ్లం (H₄P₂O₇) D. ఆర్థోఫాస్ఫారిక్ ఆమ్లం (H₃PO₄)

Solution: Correct Answer: D Explanation: ఫాస్ఫరస్ పెంటాక్సైడ్ (P₄O₁₀) ఆర్థోఫాస్ఫారిక్ ఆమ్లం (H₃PO₄) యొక్క అన్‌హైడ్రైడ్. P₄O₁₀ చల్లటి నీటితో చర్య జరిపినప్పుడు, అది ఆర్థోఫాస్ఫారిక్ ఆమ్లాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. P₄O₁₀ + 6H₂O \rightarrow 4H₃PO₄ P₄O₁₀ ఒక బలమైన నిర్జలీకరణ కారకం కూడా.

నిరూపణ-కారణం ప్రశ్నలు

Directions: కింది ప్రశ్నలలో, ఒక నిరూపణ (Assertion) (A) ప్రకటన తర్వాత ఒక కారణం (Reason) (R) ప్రకటన ఉంటుంది. కింది ఎంపికల నుండి సరైన ఎంపికను ఎంచుకోండి. A. A మరియు R రెండూ నిజం, మరియు R అనేది A కి సరైన వివరణ. B. A మరియు R రెండూ నిజం, కానీ R అనేది A కి సరైన వివరణ కాదు. C. A నిజం, కానీ R తప్పు. D. A తప్పు, కానీ R నిజం.

Q4. నిరూపణ (A): ఫాస్ఫిన్ (PH₃) అమ్మోనియా (NH₃) కంటే బలహీనమైన బేస్. కారణం (R): PH₃ లో ఫాస్ఫరస్ పై ఉన్న ఒంటరి జత ఎలక్ట్రాన్లు, NH₃ లో నైట్రోజన్ పై ఉన్న దానికంటే తక్కువగా దానం చేయడానికి అందుబాటులో ఉంటాయి, ఎందుకంటే P, N కంటే పెద్ద అణు పరిమాణం మరియు తక్కువ ఎలక్ట్రోనెగటివిటీని కలిగి ఉంటుంది.

Solution: Correct Answer: A Explanation:

నిరూపణ A నిజం: PH₃ నిజంగా NH₃ కంటే బలహీనమైన బేస్.
కారణం R నిజం: నైట్రోజన్ ఫాస్ఫరస్ కంటే చిన్నది మరియు ఎక్కువ ఎలక్ట్రోనెగటివ్. దీని అర్థం నైట్రోజన్‌పై ఉన్న ఒంటరి జత చిన్న, మరింత కేంద్రీకృత ఆర్బిటాల్‌లో ఉంటుంది, ఇది దానం చేయడానికి మరియు ఒక ప్రోటాన్‌తో బలమైన బంధానికి మరింత సులభంగా అందుబాటులో ఉంటుంది. ఫాస్ఫరస్‌లో, ఒంటరి జత పెద్ద, మరింత విస్తరించిన ఆర్బిటాల్‌లో ఉంటుంది, ఇది దానం చేయడానికి తక్కువగా అందుబాటులో ఉంటుంది మరియు బలహీనమైన బేస్‌గా మారుతుంది.
R అనేది A కి సరైన వివరణ: కారణంలో పేర్కొన్న అంశాలు PH₃ బలహీనమైన బేస్ అని ప్రత్యక్షంగా వివరిస్తాయి.

Q5. నిరూపణ (A): ఎర్ర భాస్వరం స్వభావంలో పాలిమెరిక్. కారణం (R): తెల్ల భాస్వరంలోని P-P బంధాలను విడగొట్టి, కొత్త P-P బంధాలను ఏర్పరచి, పాలిమెరిక్ నిర్మాణాన్ని సృష్టించడం ద్వారా ఎర్ర భాస్వరం ఏర్పడుతుంది.

Solution: Correct Answer: A Explanation:

నిరూపణ A నిజం: ఎర్ర భాస్వరం ఒక పాలిమెరిక్ నెట్‌వర్క్ నిర్మాణంగా ఉంటుంది, ఇది P₄ టెట్రాహెడ్రల్ యూనిట్ల గొలుసులు లేదా నెట్‌వర్క్‌లను కలిగి ఉంటుంది, ఇవి ఒకదానికొకటి అనుసంధానించబడి ఉంటాయి.
కారణం R నిజం: ఎర్ర భాస్వరం తెల్ల భాస్వరాన్ని 573 K వద్ద ఒక జడ వాతావరణంలో వేడి చేయడం ద్వారా లేదా సూర్యరశ్మికి గురిచేయడం ద్వారా పొందబడుతుంది. ఈ ప్రక్రియలో తెల్ల భాస్వరం యొక్క వ్యక్తిగత P₄ టెట్రాహెడ్రాలోని కొన్ని P-P బంధాలు విచ్ఛిన్నం అవ్వడం మరియు ఈ యూనిట్లను పాలిమెరిక్ నిర్మాణంలోకి అనుసంధానిస్తూ కొత్త P-P బంధాలు ఏర్పడటం జరుగుతుంది.
R అనేది A కి సరైన వివరణ: కారణంలో వివరించిన విధానం ఎర్ర భాస్వరం యొక్క పాలిమెరిక్ స్వభావానికి ప్రత్యక్షంగా దారితీస్తుంది.

లఘు సమాధాన ప్రశ్నలు

Q6. వాయు స్థితిలో PCl₃ మరియు PCl₅ నిర్మాణాలను గీయండి మరియు వాటి హైబ్రిడైజేషన్ మరియు జ్యామితిపై వ్యాఖ్యానించండి.

Model Answer:

ఫాస్ఫరస్ ట్రైక్లోరైడ్ (PCl₃):

నిర్మాణం: పిరమిడల్
హైబ్రిడైజేషన్: sp³
జ్యామితి: ఫాస్ఫరస్ చుట్టూ టెట్రాహెడ్రల్ ఎలక్ట్రాన్ జత జ్యామితి, కానీ ఒక ఒంటరి జత ఎలక్ట్రాన్ల కారణంగా ట్రైగోనల్ పిరమిడల్ అణు జ్యామితి.
బంధ కోణం: సుమారు 100° (ఒంటరి జత-బంధ జత వికర్షణ కారణంగా 109.5° కంటే తక్కువ).

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

(ఒక కేంద్ర P, మూడు Cl అణువులు మరియు P పై ఒక ఒంటరి జతతో పిరమిడల్ నిర్మాణాన్ని సూచిస్తుంది)

ఫాస్ఫరస్ పెంటాక్లోరైడ్ (PCl₅):

నిర్మాణం (వాయు స్థితి): ట్రైగోనల్ బైపిరమిడల్
హైబ్రిడైజేషన్: sp³d
జ్యామితి: ట్రైగోనల్ బైపిరమిడల్. మూడు క్లోరిన్ అణువులు భూమధ్యరేఖ స్థానాలను ఆక్రమిస్తాయి, మరియు రెండు క్లోరిన్ అణువులు అక్షీయ స్థానాలను ఆక్రమిస్తాయి.
బంధ కోణాలు: 120° (భూమధ్యరేఖ-భూమధ్యరేఖ) మరియు 90° (అక్షీయ-భూమధ్యరేఖ). అక్షీయ బంధాలు భూమధ్యరేఖ బంధాల కంటే కొద్దిగా పొడవుగా మరియు బలహీనంగా ఉంటాయి, ఇది ఎక్కువ వికర్షణ పరస్పర చర్యల కారణంగా.

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

(కేంద్ర P, రెండు అక్షీయ Cl మరియు మూడు భూమధ్యరేఖ Cl అణువులతో ట్రైగోనల్ బైపిరమిడల్ నిర్మాణాన్ని సూచిస్తుంది)

Q7. ఫాస్ఫినిక్ ఆమ్లం (H₃PO₂) ఒక క్షయకరణ కారకంగా పనిచేస్తుంది, అయితే ఫాస్ఫారిక్ ఆమ్లం (H₃PO₄) పనిచేయదు. వాటి నిర్మాణాల ఆధారంగా ఈ వ్యత్యాసాన్ని వివరించండి.

Model Answer:

ఫాస్ఫరస్ ఆక్సీఆమ్లాల యొక్క క్షయకరణ స్వభావం P-H బంధాల ఉనికికి ఆపాదించబడుతుంది. ఈ P-H బంధాలు ఆమ్ల స్వభావం లేనివి, కానీ ఫాస్ఫరస్‌కు నేరుగా జోడించబడిన హైడ్రోజన్ అణువు ఆక్సీకరణం చెందగలదు కాబట్టి అవి క్షయకరణ ధర్మాలకు కారణమవుతాయి.

ఫాస్ఫినిక్ ఆమ్లం (H₃PO₂):
- నిర్మాణం: O=P(OH)H₂
- ఇది రెండు P-H బంధాలను మరియు ఒక P-OH బంధాన్ని కలిగి ఉంటుంది.
- రెండు P-H బంధాలు ఉండటం వలన ఇది బలమైన క్షయకరణ కారకంగా మారుతుంది. H₃PO₂ లో ఫాస్ఫరస్ యొక్క ఆక్సీకరణ స్థితి +1, ఇది సులభంగా అధిక ఆక్సీకరణ స్థితులకు (ఉదాహరణకు, H₃PO₃ లో +3 లేదా H₃PO₄ లో +5) ఆక్సీకరణం చెందగలదు.
- ఉదాహరణ ప్రతిచర్య: 4AgNO₃ + H₃PO₂ + 2H₂O \rightarrow 4Ag + H₃PO₄ + 4HNO₃
ఫాస్ఫారిక్ ఆమ్లం (H₃PO₄):
- నిర్మాణం: O=P(OH)₃
- ఇది మూడు P-OH బంధాలను కలిగి ఉంటుంది, కానీ P-H బంధాలు లేవు.
- P-H బంధాలు లేనందున, ఇది క్షయకరణ ధర్మాలను ప్రదర్శించదు. H₃PO₄ లో ఫాస్ఫరస్ యొక్క ఆక్సీకరణ స్థితి +5, ఇది దాని గరిష్ట ఆక్సీకరణ స్థితి, అంటే ఇది మరింత ఆక్సీకరణం చెందదు.

ఉన్నత స్థాయి ఆలోచనా నైపుణ్యాలు (HOTS) ప్రశ్న

Q8. PCl₅ ను వేడి చేసినప్పుడు, అది తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉత్పతనం చెందుతుంది, కానీ మరింత బలంగా వేడి చేసినప్పుడు, అది PCl₃ మరియు Cl₂ గా విడిపోతుంది. ఘన PCl₅ మరియు వాయు PCl₅ లలో బంధాన్ని వివరించండి మరియు ఇది దాని విచ్ఛేదక స్వభావానికి ఎలా సంబంధం కలిగి ఉంటుందో వివరించండి.

వివరణాత్మక రసాయన వివరణ:

1. వాయు PCl₅:

వాయు దశలో, PCl₅ వివిక్త ట్రైగోనల్ బైపిరమిడల్ అణువులుగా ఉంటుంది.
హైబ్రిడైజేషన్: కేంద్ర ఫాస్ఫరస్ అణువు sp³d హైబ్రిడైజ్ చేయబడుతుంది.
జ్యామితి: ఇది ఐదు P-Cl బంధాలతో ట్రైగోనల్ బైపిరమిడల్ జ్యామితిని కలిగి ఉంటుంది.
బంధ పొడవులు: అన్ని P-Cl బంధాలు సమానం కావు. మూడు భూమధ్యరేఖ P-Cl బంధాలు (120° దూరంలో, చిన్నవి మరియు బలమైనవి) మరియు రెండు అక్షీయ P-Cl బంధాలు (భూమధ్యరేఖకు 90°, పొడవుగా మరియు బలహీనంగా) ఉంటాయి. ఈ వ్యత్యాసం ఎక్కువ ఒంటరి జత-బంధ జత వికర్షణల నుండి (లేదా ఆదర్శ sp³d హైబ్రిడైజేషన్ వ్యాఖ్యానం విషయంలో బంధ జత-బంధ జత వికర్షణల నుండి) మరియు