Occurrence and Extraction of Metals Questions in Hindi

(B) लोहे के अयस्क वे खनिज हैं जिनसे लोहे को लाभकारी रूप से निकाला जा सकता है। सामान्य लोहे के अयस्कों में हेमेटाइट $(Fe_2O_3)$ और मैग्नेटाइट $(Fe_3O_4)$ शामिल हैं।
- $A$: क्युप्राइट तांबे का अयस्क है $(Cu_2O)$।
- $B$: मैग्नेटाइट लोहे का अयस्क है $(Fe_3O_4)$।
- $C$: मैलेकाइट तांबे का अयस्क है $(Cu_2CO_3(OH)_2)$।
- $D$: बॉक्साइट एल्युमिनियम का अयस्क है $(Al_2O_3 \cdot 2H_2O)$।
अतः, सही विकल्प $B$ है।

(C) अयस्क से धातु को अलग कर उसे शुद्ध रूप में प्राप्त करने की प्रक्रिया को $Metallurgy$ (धातु कर्म) कहा जाता है।
$Calcination$ (निस्तापन) और $Roasting$ (भर्जन) अयस्क से धातु निष्कर्षण के दौरान उपयोग की जाने वाली विशिष्ट रासायनिक प्रक्रियाएं हैं,जबकि $Smelting$ (प्रगलन) अयस्क से धातु प्राप्त करने के लिए उपयोग की जाने वाली निष्कर्षण धातु विज्ञान का एक रूप है। $Metallurgy$ एक व्यापक शब्द है जिसमें ये सभी प्रक्रियाएं शामिल हैं।

(C) सल्फाइड अयस्कों का सांद्रण आमतौर पर $Froth$ $Floatation$ (फेन प्लवन) विधि द्वारा किया जाता है।
इस प्रक्रिया में,बारीक पिसे हुए अयस्क को पानी और चीड़ के तेल (pine oil) के साथ एक टैंक में मिलाया जाता है।
मिश्रण के माध्यम से संपीड़ित हवा प्रवाहित की जाती है,जिससे झाग (फेन) बनता है।
चूंकि सल्फाइड अयस्क तेल से आसानी से भीग जाते हैं,इसलिए वे झाग से चिपक कर सतह पर आ जाते हैं,जबकि गैंग (अशुद्धियां) पानी से भीगकर नीचे बैठ जाते हैं।
अंत में,सांद्रित अयस्क युक्त झाग को अलग कर लिया जाता है।

(B) फेन प्लवन विधि का उपयोग मुख्य रूप से सल्फाइड अयस्कों के सांद्रण के लिए किया जाता है।
कॉपर पाइराइट्स $(CuFeS_2)$ कॉपर का एक सल्फाइड अयस्क है।
हेमेटाइट $(Fe_2O_3)$ एक ऑक्साइड अयस्क है,क्यूप्राइट $(Cu_2O)$ एक ऑक्साइड अयस्क है,और सिडेराइट $(FeCO_3)$ एक कार्बोनेट अयस्क है।
इसलिए,कॉपर पाइराइट्स सही उत्तर है क्योंकि यह एक सल्फाइड अयस्क है।

(B) कार्बोनेट अयस्कों को हवा की अनुपस्थिति में या सीमित वायु आपूर्ति में गर्म करके उन्हें उनके संबंधित धातु ऑक्साइड में बदलने की प्रक्रिया को $Calcination$ (निस्तापन) कहा जाता है।
उदाहरण के लिए, $ZnCO_3 \xrightarrow{\Delta} ZnO + CO_2$।
इसके विपरीत, $Roasting$ (भर्जन) में सल्फाइड अयस्कों को हवा की अधिकता में गर्म किया जाता है।

(B) सल्फाइड अयस्कों को हवा की अधिकता में मजबूती से गर्म करने की प्रक्रिया को $Roasting$ (भर्जन) कहा जाता है।
इस प्रक्रिया में, धातु सल्फाइड ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया करके धातु ऑक्साइड और सल्फर डाइऑक्साइड गैस बनाती है।
उदाहरण के लिए: $2ZnS + 3O_2 \rightarrow 2ZnO + 2SO_2$।
$Calcination$ (निस्तापन) का उपयोग सीमित हवा में कार्बोनेट अयस्कों के लिए किया जाता है, जबकि $Roasting$ विशेष रूप से सल्फाइड अयस्कों के लिए उपयोग किया जाता है।

(A) अयस्क से गैंग (अशुद्धियाँ जैसे रेत,मिट्टी आदि) को हटाने की प्रक्रिया को अयस्क का सांद्रण कहा जाता है।
सांद्रण के लिए सामान्य विधियों में हाइड्रोलिक वाशिंग,चुंबकीय पृथक्करण,फेन प्लवन विधि और लीचिंग शामिल हैं।
$A$. सेंट्रीफ्यूजेशन घनत्व के आधार पर पृथक्करण के लिए उपयोग की जाने वाली एक भौतिक विधि है,जिसका उपयोग अक्सर अयस्कों के सांद्रण में किया जाता है।
$B$. कैल्सीनेशन हवा की अनुपस्थिति में अयस्क को गर्म करने की प्रक्रिया है ताकि वाष्पशील अशुद्धियों और नमी को हटाया जा सके।
$C$. भर्जन सल्फाइड अयस्कों को अतिरिक्त हवा की उपस्थिति में गर्म करने की प्रक्रिया है।
$D$. रासायनिक अपचयन का उपयोग सांद्रित अयस्क से धातु निकालने के लिए किया जाता है।
इसलिए,सेंट्रीफ्यूजेशन अयस्क के सांद्रण के लिए उपयोग की जाने वाली एक विधि है।

(D) अयस्क से गैंग (अशुद्धियों) को हटाने की प्रक्रिया को अयस्क का सांद्रण कहा जाता है।
सांद्रण के लिए सामान्य विधियों में फेन प्लवन,चुंबकीय पृथक्करण और अपकेंद्रण शामिल हैं।
निस्तापन (Calcination) धातु निष्कर्षण की एक प्रक्रिया है,जिसमें अयस्क को वायु की अनुपस्थिति में उच्च ताप पर गर्म करके कार्बोनेट को ऑक्साइड में परिवर्तित किया जाता है।
अतः,निस्तापन धातु के शोधन/निष्कर्षण के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया है,न कि अयस्क के सांद्रण के लिए।

(D) फेन प्लवन विधि का उपयोग मुख्य रूप से सल्फाइड अयस्कों के सांद्रण के लिए किया जाता है।
इस प्रक्रिया में,अयस्क को बारीक पीसकर पानी के साथ मिलाया जाता है।
इसमें चीड़ का तेल (pine oil) या तारपीन जैसे पदार्थ मिलाए जाते हैं,जो सल्फाइड अयस्क के कणों को जल-विकर्षी (hydrophobic) बना देते हैं।
ये सल्फाइड कण तेल से भीग जाते हैं और फेन के साथ सतह पर आ जाते हैं,जबकि गैंग (जैसे रेत या मिट्टी) के कण पानी से भीगकर नीचे बैठ जाते हैं।

(B) वर्णित विधि में अयस्क के बारीक चूर्ण को एक घूमती हुई खांचेदार मेज पर रखा जाता है।
जैसे-जैसे मेज घूमती है,भारी अयस्क के कण खांचों में जमा हो जाते हैं,जबकि हल्की अशुद्धियाँ (गैंग) पानी की धारा के साथ बह जाती हैं।
इस प्रक्रिया को गुरुत्वीय पृथक्करण या विल्फली टेबल विधि के रूप में जाना जाता है,जो अयस्क और अशुद्धियों के बीच घनत्व के अंतर पर आधारित है।
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(A) चुंबकीय पृथक्करण विधि का उपयोग उन अयस्कों के सांद्रण के लिए किया जाता है जिनमें या तो अयस्क या अशुद्धियाँ (गैंग) चुंबकीय प्रकृति की होती हैं।
आयरन के अयस्क,जैसे मैग्नेटाइट $(Fe_3O_4)$ या हेमेटाइट $(Fe_2O_3)$,चुंबकीय होते हैं।
इस प्रक्रिया में,चूर्णित अयस्क को चुंबकीय रोलर्स पर चलने वाले कन्वेयर बेल्ट के ऊपर से गुजारा जाता है।
चुंबकीय अयस्क के कण चुंबकीय रोलर की ओर आकर्षित होते हैं और उसके पास गिरते हैं,जबकि गैर-चुंबकीय अशुद्धियाँ दूर गिरती हैं,जिससे प्रभावी पृथक्करण संभव होता है।
इसलिए,आयरन के अयस्क का सांद्रण इस विधि द्वारा किया जाता है।

(A) भर्जन सल्फाइड अयस्कों के लिए उपयोग की जाने वाली एक धातु कर्म प्रक्रिया है।
इस प्रक्रिया में, सांद्रित सल्फाइड अयस्क को वायु की अधिकता में उच्च ताप पर गर्म किया जाता है।
परिणामस्वरूप, सल्फाइड अयस्क अपने संबंधित धातु ऑक्साइड में परिवर्तित हो जाता है और सल्फर डाइऑक्साइड गैस निकलती है।
उदाहरण के लिए: $2ZnS + 3O_2 \rightarrow 2ZnO + 2SO_2$.

(C) एल्युमीनियम का अपचायक (reducing agent) के रूप में उपयोग करके धातु के ऑक्साइड से धातु प्राप्त करने की प्रक्रिया को थर्मिट अभिक्रिया या एल्युमिनोथर्मिक प्रक्रिया कहा जाता है।
इस प्रक्रिया में, एल्युमीनियम जैसी अधिक सक्रिय धातुओं का उपयोग क्रोमियम $(Cr_2O_3)$ और मैंगनीज $(MnO_2)$ जैसी कम सक्रिय धातुओं के ऑक्साइड को अपचयित करने के लिए किया जाता है।
यह अभिक्रिया अत्यधिक ऊष्माक्षेपी (exothermic) होती है, जिसमें बड़ी मात्रा में ऊष्मा निकलती है, जो उत्पन्न धातु को पिघला देती है।
उदाहरण के लिए: $Cr_2O_3 + 2Al \rightarrow 2Cr + Al_2O_3 + \text{ऊष्मा}$।

(D) एल्यूमीनियम एक अत्यधिक सक्रिय धातु है और इसका ऑक्साइड,एल्यूमिना $(Al_2O_3)$,बहुत स्थिर होता है।
इसे कार्बन या कार्बन मोनोऑक्साइड जैसे सामान्य अपचायकों द्वारा अपचयित नहीं किया जा सकता है क्योंकि कार्बन की तुलना में एल्यूमीनियम की ऑक्सीजन के प्रति आकर्षण शक्ति बहुत अधिक होती है।
इसलिए,एल्यूमीनियम को एल्यूमिना से विद्युत-अपघटनी अपचयन (क्रायोलाइट में घुले हुए पिघले हुए एल्यूमिना का विद्युत-अपघटन) की प्रक्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है।

(A) सक्रियता श्रेणी में ऊपर स्थित धातुएं जैसे $Al$,$Mg$,$Ca$,$Na$ और $K$ की ऑक्सीजन के प्रति आकर्षण शक्ति कार्बन से अधिक होती है।
इसलिए,उनके ऑक्साइड का अपचयन कार्बन द्वारा नहीं किया जा सकता है।
दिए गए विकल्पों में से,$Al$ (एल्युमीनियम) सबसे अधिक सक्रिय धातु है और इसके ऑक्साइड $(Al_2O_3)$ का अपचयन कार्बन द्वारा नहीं किया जा सकता।
जबकि $Fe$,$Zn$ और $Pb$ जैसी अन्य धातुएं कम सक्रिय होती हैं और उनके ऑक्साइड का अपचयन कार्बन द्वारा किया जा सकता है।

(C) कॉपर धातु के शोधन के लिए सबसे सामान्य और प्रभावी विधि $\text{विद्युत}$ $\text{अपघटनी}$ $\text{शोधन}$ ($Electrolytic$ $refining$) है।
इस प्रक्रिया में, अशुद्ध कॉपर ब्लॉक को एनोड के रूप में और शुद्ध कॉपर की एक पतली पट्टी को कैथोड के रूप में उपयोग किया जाता है।
कॉपर सल्फेट $(CuSO_4)$ के जलीय घोल में तनु सल्फ्यूरिक एसिड $(H_2SO_4)$ मिलाकर इसे विद्युत अपघट्य के रूप में उपयोग किया जाता है।
जब घोल से विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है, तो एनोड से शुद्ध कॉपर विद्युत अपघट्य में घुल जाता है और कैथोड पर जमा हो जाता है, जबकि अशुद्धियाँ एनोड के नीचे 'एनोड पंक' ($anode$ $mud$) के रूप में जमा हो जाती हैं।

(D) शोधन अशुद्ध धातु को शुद्ध करने की प्रक्रिया है। धातुओं के शोधन की सामान्य विधियों में द्रवण,विद्युत अपघटनी शोधन और मंडल परिष्करण शामिल हैं।
निस्तापन (Calcination) धातु निष्कर्षण के दौरान उपयोग की जाने वाली एक प्रक्रिया है,जिसका उपयोग कार्बोनेट अयस्कों को सीमित वायु की आपूर्ति में गर्म करके ऑक्साइड में बदलने के लिए किया जाता है। यह धातु निष्कर्षण का एक चरण है,न कि शोधन की विधि।

(B) तांबे के विद्युत अपघटनी शोधन में,विद्युत अपघट्य के रूप में सल्फ्यूरिक अम्ल युक्त कॉपर सल्फेट $(CuSO_4)$ के जलीय विलयन का उपयोग किया जाता है।
अशुद्ध तांबे के ब्लॉक को एनोड के रूप में और शुद्ध तांबे की एक पतली पट्टी को कैथोड के रूप में उपयोग किया जाता है।
जब विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है,तो एनोड से शुद्ध तांबा विलयन में घुल जाता है और उतनी ही मात्रा में शुद्ध तांबा विद्युत अपघट्य से कैथोड पर जमा हो जाता है।
इसलिए,कैथोड के रूप में शुद्ध तांबे की छड़ का उपयोग किया जाता है।

(A) तांबे के विद्युत अपघटनी शोधन में,अशुद्ध तांबे की छड़ को एनोड के रूप में और शुद्ध तांबे की एक पतली पट्टी को कैथोड के रूप में उपयोग किया जाता है।
जब विद्युत अपघट्य (अम्लीकृत कॉपर सल्फेट विलयन) से विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है,तो विलयन से कॉपर आयन $(Cu^{2+})$ कैथोड की ओर गति करते हैं।
कैथोड पर,ये $Cu^{2+}$ आयन दो इलेक्ट्रॉन प्राप्त करते हैं और अपचयित होकर शुद्ध तांबा बनाते हैं,जो कैथोड पर जमा हो जाता है।
इसलिए,शुद्ध तांबा कैथोड पर जमा होता है।

(C) कॉपर के विद्युत अपघटनी शोधन में,अशुद्ध कॉपर की छड़ को एनोड के रूप में और शुद्ध कॉपर की एक पतली पट्टी को कैथोड के रूप में उपयोग किया जाता है।
जब विद्युत अपघट्य (अम्लीकृत कॉपर सल्फेट विलयन) से विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है,तो एनोड से अशुद्ध कॉपर $Cu^{2+}$ आयनों के रूप में विलयन में घुल जाता है।
ये $Cu^{2+}$ आयन फिर कैथोड की ओर बढ़ते हैं,जहाँ वे इलेक्ट्रॉन प्राप्त करते हैं और शुद्ध कॉपर धातु के रूप में जमा हो जाते हैं।
जैसे-जैसे अशुद्ध कॉपर एनोड लगातार कॉपर परमाणुओं को विलयन में छोड़ता है,समय के साथ इसका वजन कम होता जाता है।
इसके विपरीत,शुद्ध कॉपर कैथोड पर अधिक कॉपर जमा होने के कारण उसका वजन बढ़ जाता है।

(C) द्रवण (Liquation) धातु शोधन की एक ऐसी प्रक्रिया है जिसका उपयोग उन धातुओं के शोधन के लिए किया जाता है जिनका गलनांक उनकी अशुद्धियों की तुलना में कम होता है।
इस प्रक्रिया में,अशुद्ध धातु को भट्टी के ढलान वाले तल (sloping hearth) पर रखकर गर्म किया जाता है।
धातु पिघलकर ढलान से नीचे बह जाती है,जबकि न पिघलने वाली अशुद्धियाँ पीछे रह जाती हैं।
टिन $(Sn)$ इस विधि द्वारा शोधित की जाने वाली धातु का एक उत्कृष्ट उदाहरण है,क्योंकि इसमें मौजूद अशुद्धियों की तुलना में इसका गलनांक $(231.9 \ ^\circ C)$ अपेक्षाकृत काफी कम होता है।

(B) द्रवण (Liquation) एक धातुकर्म प्रक्रिया है जिसका उपयोग कम गलनांक वाली धातुओं जैसे टिन $(Sn)$,सीसा $(Pb)$ और बिस्मथ $(Bi)$ के शोधन के लिए किया जाता है।
इस प्रक्रिया में,अशुद्ध धातु को भट्टी के ढलान वाले तल पर रखा जाता है और धीरे-धीरे गर्म किया जाता है।
धातु पिघलकर ढलान से नीचे बह जाती है,जबकि न पिघलने वाली अशुद्धियाँ भट्टी के तल पर ही रह जाती हैं।
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(A) प्रभाजी आसवन एक ऐसी प्रक्रिया है जिसका उपयोग मिश्रण को उसके घटकों या अंशों में अलग करने के लिए किया जाता है।
यह मिश्रण में मौजूद घटकों के क्वथनांक (boiling points) में अंतर के सिद्धांत पर कार्य करती है।
जब मिश्रण को गर्म किया जाता है,तो कम क्वथनांक वाला घटक पहले वाष्पित हो जाता है,उसके बाद उच्च क्वथनांक वाला घटक वाष्पित होता है।
इस विधि का उपयोग आमतौर पर कच्चे तेल के घटकों को अलग करने या हवा से गैसों को अलग करने के लिए किया जाता है।

(B) विद्युत अपघटनी परिष्करण की प्रक्रिया में, अशुद्ध धातु की छड़ को एनोड के रूप में और शुद्ध धातु की पतली पट्टी को कैथोड के रूप में उपयोग किया जाता है।
जब विद्युत अपघट्य के माध्यम से विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है, तो एनोड से शुद्ध धातु विद्युत अपघट्य में घुल जाती है और उतनी ही मात्रा में शुद्ध धातु विद्युत अपघट्य से कैथोड पर जमा हो जाती है।
अशुद्ध धातु में मौजूद अघुलनशील अशुद्धियाँ, जो विद्युत अपघट्य में नहीं घुलती हैं, एनोड के नीचे पात्र के तल पर जमा हो जाती हैं।
अघुलनशील अशुद्धियों के इस संग्रह को $Anode \text{ } mud$ (एनोड पंक) कहा जाता है।

(C) मंडल परिष्करण (Zone refining) का उपयोग $Si$,$Ge$ और $Ga$ जैसी अर्धचालक धातुओं को शुद्ध करने के लिए किया जाता है।
यह प्रक्रिया इस सिद्धांत पर आधारित है कि अशुद्धियाँ धातु की ठोस अवस्था की तुलना में पिघली हुई अवस्था में अधिक घुलनशील होती हैं।
अशुद्ध धातु की छड़ के एक सिरे पर एक गोलाकार मोबाइल हीटर लगाया जाता है।
जैसे-जैसे हीटर आगे बढ़ता है,शुद्ध धातु पिघले हुए भाग से क्रिस्टलीकृत हो जाती है और अशुद्धियाँ आसन्न पिघले हुए क्षेत्र में चली जाती हैं।
इस प्रक्रिया को कई बार दोहराया जाता है जब तक कि अशुद्धियाँ एक सिरे पर केंद्रित न हो जाएं,जिसे बाद में काट दिया जाता है।

(A) बॉक्साइट अयस्क से शुद्ध एल्यूमिना $(Al_2O_3)$ निकालने की प्रक्रिया को बेयर की प्रक्रिया (Bayer's process) कहा जाता है।
इस प्रक्रिया में,बॉक्साइट को उच्च दबाव और तापमान पर सोडियम हाइड्रोक्साइड $(NaOH)$ के सांद्र घोल के साथ उपचारित किया जाता है।
यह एल्यूमिना को घोलकर सोडियम एल्यूमिनेट बनाता है,जबकि सिलिका,आयरन ऑक्साइड और टाइटेनियम ऑक्साइड जैसी अशुद्धियाँ अघुलनशील अवशेषों (रेड मड) के रूप में रह जाती हैं।
इसके बाद घोल को छान लिया जाता है और शुद्ध एल्यूमिना को अवक्षेपित कर लिया जाता है।

(C) बेयर प्रक्रिया बॉक्साइट से एल्यूमिना $(Al_2O_3)$ प्राप्त करने की मुख्य औद्योगिक विधि है।
इस प्रक्रिया में,बॉक्साइट अयस्क को सोडियम हाइड्रोक्साइड $(NaOH)$ के गर्म सांद्र घोल के साथ उपचारित किया जाता है।
उपयोग किए जाने वाले सोडियम हाइड्रोक्साइड घोल की सांद्रता आमतौर पर वजन के अनुसार लगभग $45\%$ होती है।
यह उपचार एल्यूमीनियम युक्त खनिजों को घोलकर सोडियम एल्यूमिनेट बनाता है,जबकि आयरन ऑक्साइड जैसी अशुद्धियाँ ठोस अवशेष (रेड मड) के रूप में रह जाती हैं।

(B) बेयर विधि बॉक्साइट से एल्युमिना $(Al_2O_3)$ प्राप्त करने की मुख्य औद्योगिक विधि है।
इस प्रक्रिया में,बारीक पिसे हुए बॉक्साइट अयस्क को दबाव के तहत $NaOH$ के गर्म सांद्र घोल के साथ उपचारित किया जाता है।
बॉक्साइट में मौजूद $Al_2O_3$,$NaOH$ के साथ अभिक्रिया करके घुलनशील सोडियम एल्युमिनेट ($NaAlO_2$ या $Na[Al(OH)_4]$) बनाता है।
रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है: $Al_2O_3(s) + 2NaOH(aq) + 3H_2O(l) \rightarrow 2Na[Al(OH)_4](aq)$.

(A) बेयर प्रक्रिया का उपयोग बॉक्साइट अयस्क से शुद्ध एल्यूमिना $(Al_2O_3)$ प्राप्त करने के लिए किया जाता है।
इस प्रक्रिया में,बॉक्साइट अयस्क को उच्च तापमान और दबाव पर सोडियम हाइड्रोक्साइड $(NaOH)$ के सांद्र घोल के साथ उपचारित किया जाता है।
प्रक्रिया के दौरान सिलिका,आयरन ऑक्साइड और टाइटेनियम ऑक्साइड जैसी अशुद्धियाँ दूर हो जाती हैं।
कैल्सीनेशन के बाद प्राप्त अंतिम एल्यूमिना अत्यधिक शुद्ध होता है,जिसमें आमतौर पर लगभग $99.5\%$ शुद्ध $Al_2O_3$ होता है।
अतः,एल्यूमिना में शेष अशुद्धि लगभग $100\% - 99.5\% = 0.5\%$ है।

(B) शुद्ध एल्युमिना $(Al_2O_3)$ से एल्युमिनियम का निष्कर्षण हॉल-हेरोल्ट प्रक्रिया नामक विद्युत अपघटनी अपचयन विधि द्वारा किया जाता है।
इस प्रक्रिया में,शुद्ध एल्युमिना को पिघले हुए क्रायोलाइट $(Na_3AlF_6)$ में घोला जाता है,जो मिश्रण के गलनांक को कम करता है और इसकी विद्युत चालकता को बढ़ाता है।
इसके बाद कार्बन की परत वाली स्टील की टंकी में विद्युत अपघटन किया जाता है,जहाँ कैथोड पर एल्युमिनियम जमा हो जाता है।

(D) क्रायोलाइट $Na_{3}AlF_{6}$ रासायनिक संरचना वाला एक दुर्लभ खनिज है।
इसे रासायनिक रूप से सोडियम हेक्साफ्लोरोएल्युमिनेट के रूप में जाना जाता है।
इसका मुख्य उपयोग एल्युमिना $(Al_{2}O_{3})$ से एल्युमिनियम निकालने की विद्युत अपघटन प्रक्रिया में किया जाता है,ताकि मिश्रण के गलनांक को कम किया जा सके और इसकी विद्युत चालकता को बढ़ाया जा सके।

(B) $Hall-Heroult$ प्रक्रम में,शुद्ध एल्युमिना $(Al_2O_3)$ का गलनांक बहुत अधिक होता है और यह विद्युत का कुचालक होता है।
इन समस्याओं को दूर करने के लिए,एल्युमिना में क्रायोलाइट $(Na_3AlF_6)$ और फ्लोस्पार $(CaF_2)$ मिलाया जाता है।
ये पदार्थ मिश्रण के गलनांक को घटाकर लगभग $1240 \ K$ कर देते हैं और इसकी विद्युत चालकता को बढ़ाते हैं,जिससे एल्युमिनियम का विद्युत-अपघटनी अपचयन आसान हो जाता है।

(C) पृथ्वी की पपड़ी (crust) में सबसे प्रचुर मात्रा में पाई जाने वाली धातु $Aluminium$ $(Al)$ है,जो वजन के अनुसार पपड़ी का लगभग $8.1\%$ है।
पृथ्वी की पपड़ी में दूसरी सबसे प्रचुर मात्रा में पाई जाने वाली धातु $Iron$ $(Fe)$ है,जो वजन के अनुसार पपड़ी का लगभग $5.0\%$ है।
अतः,$Iron$ (लोहा) पृथ्वी पर पाई जाने वाली दूसरी सबसे प्रचुर धातु है।

(A) लोहे के अयस्क (मुख्य रूप से हेमेटाइट, $Fe_2O_3$) से लोहा निकालने के लिए वात्या भट्टी $(Blast$ furnace$)$ का उपयोग किया जाता है।
इस प्रक्रिया में, लोहे के अयस्क, कोक और चूना पत्थर को भट्टी के ऊपरी हिस्से में डाला जाता है, जबकि निचले हिस्से से गर्म हवा प्रवाहित की जाती है।
कोक ईंधन और अपचायक (reducing agent) के रूप में कार्य करता है, जो लोहे के ऑक्साइड को पिघले हुए लोहे में परिवर्तित कर देता है।

(B) वात्या भट्टी में लोहे के निष्कर्षण के लिए मुख्य रूप से $\text{हेमेटाइट}$ $(Fe_2O_3)$ अयस्क का उपयोग किया जाता है।
इस प्रक्रिया के दौरान, उच्च तापमान पर कार्बन मोनोऑक्साइड $(CO)$ द्वारा अयस्क का अपचयन किया जाता है, जिससे पिघला हुआ लोहा प्राप्त होता है।
रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है: $Fe_2O_3 + 3CO \rightarrow 2Fe + 3CO_2$.

(A) वात्या भट्टी में,फ्लक्स के रूप में चूना पत्थर $(CaCO_3)$ मिलाया जाता है। यह विघटित होकर कैल्शियम ऑक्साइड $(CaO)$ बनाता है।
$CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2$
यह कैल्शियम ऑक्साइड $(CaO)$ अयस्क में मौजूद अशुद्धि सिलिका $(SiO_2)$ के साथ अभिक्रिया करके पिघला हुआ कैल्शियम सिलिकेट $(CaSiO_3)$ बनाता है,जिसे स्लैग (धातुमल) कहा जाता है।
$CaO + SiO_2 \rightarrow CaSiO_3$ (स्लैग)
अतः,सही उत्तर कैल्शियम सिलिकेट है।

(C) वात्या भट्टी में,आयरन ऑक्साइड का कार्बन मोनोऑक्साइड $(CO)$ द्वारा विभिन्न तापमान क्षेत्रों में अपचयन (reduction) किया जाता है।
$1$. कम तापमान पर $(500-800 \ K)$: $3Fe_{2}O_{3} + CO \longrightarrow 2Fe_{3}O_{4} + CO_{2}$ और $Fe_{3}O_{4} + CO \longrightarrow 3FeO + CO_{2}$ अभिक्रियाएं होती हैं।
$2$. उच्च तापमान पर $(> 1000 \ K)$: $FeO + CO \longrightarrow Fe + CO_{2}$ अभिक्रिया होती है।
विकल्प $C$ गलत है क्योंकि इसमें $Fe_{3}O_{4}$ का $Fe_{2}O_{3}$ में अपचयन दिखाया गया है (जो वास्तव में ऑक्सीकरण है) और इसमें ठोस कार्बन उत्पन्न होता है,जो इस अपचयन प्रक्रिया में नहीं होता है।

(C) हेमेटाइट लोहे के सबसे महत्वपूर्ण अयस्कों में से एक है।
इसका रासायनिक सूत्र $Fe_{2}O_{3}$ है।
- $Fe_{3}O_{4}$ मैग्नेटाइट का सूत्र है।
- $FeCO_{3}$ सिडेराइट का सूत्र है।
- $FeS_{2}$ आयरन पाइराइट्स (मूर्खों का सोना) का सूत्र है।
अतः,सही विकल्प $C$ है।

(D) वात्या भट्टी में,$Coke$ $(C)$ एक अपचायक (reducing agent) के रूप में कार्य करता है। यह ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया करके कार्बन मोनोऑक्साइड $(CO)$ बनाता है,जो आयरन ऑक्साइड को अपचयित करके पिघला हुआ लोहा प्रदान करता है। इसके अलावा,$Coke$ की उपस्थिति और $CO$ द्वारा निर्मित अपचायक वातावरण उत्पन्न हुए पिघले हुए लोहे का पुनः ऑक्सीकरण होने से रोकता है।

(A) लोहे के उसके अयस्क से निष्कर्षण के दौरान,फ्लक्स के रूप में चूना पत्थर $(CaCO_{3})$ मिलाया जाता है।
उच्च तापमान पर,चूना पत्थर विघटित होकर कैल्शियम ऑक्साइड $(CaO)$ और कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_{2})$ बनाता है।
यह कैल्शियम ऑक्साइड $(CaO)$ अयस्क में मौजूद सिलिका $(SiO_{2})$ की अशुद्धि के साथ अभिक्रिया करके कैल्शियम सिलिकेट $(CaSiO_{3})$ बनाता है,जिसे स्लैग कहा जाता है।
रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है: $CaO + SiO_{2} \rightarrow CaSiO_{3}$ (स्लैग)।
अतः,कैल्शियम सिलिकेट का सही आणविक सूत्र $CaSiO_{3}$ है।

(D) प्रत्येक समूह का मूल्यांकन करते हैं:
$(1)$ आयरन - मैग्नेटाइट - $Fe_{3}O_{4}$: यह सही है। मैग्नेटाइट आयरन का एक ऑक्साइड अयस्क है जिसका सूत्र $Fe_{3}O_{4}$ है।
$(2)$ आयरन - सिडेराइट - $FeS_{2}$: यह गलत है। सिडेराइट का सूत्र $FeCO_{3}$ होता है। $FeS_{2}$ आयरन पाइराइट है।
$(3)$ कॉपर - कॉपर ग्लास - $Cu_{2}S$: यह सही है। कॉपर ग्लास (चाल्कोसाइट) कॉपर का एक सल्फाइड अयस्क है जिसका सूत्र $Cu_{2}S$ है।
$(4)$ कॉपर - डोलोमाइट - $Al_{2}O_{3}$: यह गलत है। डोलोमाइट का सूत्र $CaCO_{3} \cdot MgCO_{3}$ होता है। $Al_{2}O_{3}$ कोरंडम (एल्युमीनियम का अयस्क) है।
अतः, केवल समूह $(1)$ और $(3)$ सही हैं।

(B) सही जोड़े इस प्रकार हैं:
$1$. सल्फर का निष्कर्षण $Frasch$ विधि द्वारा किया जाता है $(1-q)$।
$2$. नाइट्रिक एसिड का उत्पादन $Ostwald's$ विधि द्वारा किया जाता है $(2-s)$।
$3$. सल्फ्यूरिक एसिड का उत्पादन $Contact$ प्रक्रिया द्वारा किया जाता है $(3-p)$।
$4$. अमोनिया गैस का उत्पादन $Haber's$ विधि द्वारा किया जाता है $(4-r)$।
अतः,सही क्रम $(1-q), (2-s), (3-p), (4-r)$ है।

(A) दिए गए विकल्पों में से सल्फर का खनिज गैलेना $(PbS)$ है।
गैलेना सीसे (Lead) का मुख्य अयस्क है और इसे रासायनिक रूप से लेड सल्फाइड के रूप में जाना जाता है।
सिलिका सिलिकॉन डाइऑक्साइड $(SiO_2)$ है।
हॉर्नसिल्वर सिल्वर क्लोराइड $(AgCl)$ है।
सिडेराइट आयरन कार्बोनेट $(FeCO_3)$ है।

(C) पृथ्वी की पपड़ी में मौजूद सल्फर के भंडारों से सल्फर निकालने के लिए $Frasch$ विधि का उपयोग किया जाता है।
इस विधि में,अत्यधिक गर्म पानी $(170 \ ^\circ C)$ को सल्फर के भंडार में पंप किया जाता है ताकि वह पिघल जाए।
इसके बाद पिघले हुए सल्फर को संपीड़ित हवा (compressed air) द्वारा सतह पर लाया जाता है।
$Contact$ प्रक्रिया का उपयोग सल्फ्यूरिक एसिड के निर्माण के लिए किया जाता है।
$Haber's$ प्रक्रिया का उपयोग अमोनिया के उत्पादन के लिए किया जाता है।
$Oswald's$ प्रक्रिया का उपयोग नाइट्रिक एसिड के उत्पादन के लिए किया जाता है।