রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-লিখিত অনুমানভিত্তিক উত্তর—ধারণা ও সীমাবদ্ধতা নিচে উল্লেখ করা হয়েছে। এটি উৎসের যাচাইকৃত মূল উত্তর হিসেবে দাবি করা হচ্ছে না।

   স্পষ্ট অনুমান: গ অংশের জন্য সিলিন্ডারে থাকা গ্যাসের প্রাথমিক চাপ প্রমাণ চাপ P₁ = 1 atm এবং সিলিন্ডারের বিস্ফোরণ সহনক্ষমতা P_max = 1.05 atm ধরা হয়েছে। | ঘ অংশের বিশ্লেষণের জন্য গ্যাসটি সাধারণ এলপিজি বা বাস্তব গ্যাস বিবেচনা করে গ্যাসসূত্রের তাত্ত্বিক ও ব্যবহারিক দিক ব্যাখ্যা করা হয়েছে।

   কোনো স্বচ্ছ মাধ্যমের মধ্য দিয়ে একবর্ণী আলোকরশ্মি প্রবাহিত করলে মাধ্যমের পুরুত্ব এবং দ্রবণের ঘনমাত্রার বৃদ্ধির সাথে সাথে আলোর শোষণের মাত্রা সমানুপাতিক হারে বৃদ্ধি পায়; এটিই বিয়ার-ল্যাম্বার্ট সূত্র। গাণিতিকভাবে, A = ε·c·l, যেখানে A হলো বিশোষণ (absorbance), ε হলো মোলার শোষণ গুণাঙ্ক, c হলো দ্রবের মোলার ঘনমাত্রা এবং l হলো আলোর পথদৈর্ঘ্য।

2. খ)

   AI-লিখিত অনুমানভিত্তিক উত্তর—ধারণা ও সীমাবদ্ধতা নিচে উল্লেখ করা হয়েছে। এটি উৎসের যাচাইকৃত মূল উত্তর হিসেবে দাবি করা হচ্ছে না।

   স্পষ্ট অনুমান: গ অংশের জন্য সিলিন্ডারে থাকা গ্যাসের প্রাথমিক চাপ প্রমাণ চাপ P₁ = 1 atm এবং সিলিন্ডারের বিস্ফোরণ সহনক্ষমতা P_max = 1.05 atm ধরা হয়েছে। | ঘ অংশের বিশ্লেষণের জন্য গ্যাসটি সাধারণ এলপিজি বা বাস্তব গ্যাস বিবেচনা করে গ্যাসসূত্রের তাত্ত্বিক ও ব্যবহারিক দিক ব্যাখ্যা করা হয়েছে।

   তড়িৎ রাসায়নিক সক্রিয়তা সিরিজে হাইড্রোজেনের নিচে কপারের (Cu) অবস্থান। কপারের প্রমাণ বিজারণ বিভবের মান (+0.34 V) হাইড্রোজেনের প্রমাণ বিজারণ বিভব (0.00 V) অপেক্ষা বেশি ধনাত্মক। ফলে Cu পরমাণুর ইলেকট্রন ত্যাগ করে জারিত হওয়ার প্রবণতা হাইড্রোজেন অপেক্ষা কম। Cu লঘু H₂SO₄ দ্রবণ থেকে H⁺ আয়নকে বিজারিত করে H₂ গ্যাসে রূপান্তরিত করতে পারে না। তাই লঘু H₂SO₄-এর সাথে Cu-এর কোনো স্বতঃস্ফূর্ত প্রতিস্থাপন বিক্রিয়া ঘটে না।

3. গ)

   AI-লিখিত অনুমানভিত্তিক উত্তর—ধারণা ও সীমাবদ্ধতা নিচে উল্লেখ করা হয়েছে। এটি উৎসের যাচাইকৃত মূল উত্তর হিসেবে দাবি করা হচ্ছে না।

   স্পষ্ট অনুমান: গ অংশের জন্য সিলিন্ডারে থাকা গ্যাসের প্রাথমিক চাপ প্রমাণ চাপ P₁ = 1 atm এবং সিলিন্ডারের বিস্ফোরণ সহনক্ষমতা P_max = 1.05 atm ধরা হয়েছে। | ঘ অংশের বিশ্লেষণের জন্য গ্যাসটি সাধারণ এলপিজি বা বাস্তব গ্যাস বিবেচনা করে গ্যাসসূত্রের তাত্ত্বিক ও ব্যবহারিক দিক ব্যাখ্যা করা হয়েছে।

   [শর্তসাপেক্ষ সমাধান: উদ্দীপকে সিলিন্ডারের প্রাথমিক চাপ P₁ এবং সর্বোচ্চ সহনশীল চাপ P_max উল্লেখ না থাকায়, প্রমাণ চাপ P₁ = 1 atm এবং সিলিন্ডারের সহনশীল চাপ P_max = 1.05 atm ধরে সমাধান করা হলো]

   সিলিন্ডারের আয়তন স্থির থাকায় এটি গে-লুসাকের চাপীয় সূত্র (P ∝ T) মেনে চলে।
   এখানে,
   প্রাথমিক তাপমাত্রা, T₁ = 0°C = 273 K
   প্রাথমিক চাপ, P₁ = 1 atm (ধরা হলো)
   পরিবর্তিত তাপমাত্রা, T₂ = 25°C = (273 + 25) K = 298 K
   পরিবর্তিত চাপ = P₂

   গে-লুসাকের সূত্রানুসারে,
   P₁ / T₁ = P₂ / T₂
   বা, P₂ = (P₁ × T₂) / T₁
   বা, P₂ = (1 atm × 298 K) / 273 K ≈ 1.092 atm

   যেহেতু সিলিন্ডারের পরিবর্তিত চাপ (1.092 atm) সিলিন্ডারের সর্বোচ্চ সহনশীল চাপ (অনুমান: 1.05 atm) অপেক্ষা বেশি, তাই তাপমাত্রা 25°C এ উন্নীত করলে সিলিন্ডারটি বিস্ফোরিত হবে। (তবে যদি সিলিন্ডারের সহনক্ষমতা 1.092 atm বা তার বেশি হয়, তবে তা বিস্ফোরিত হবে না)।

4. ঘ)

   AI-লিখিত অনুমানভিত্তিক উত্তর—ধারণা ও সীমাবদ্ধতা নিচে উল্লেখ করা হয়েছে। এটি উৎসের যাচাইকৃত মূল উত্তর হিসেবে দাবি করা হচ্ছে না।

   স্পষ্ট অনুমান: গ অংশের জন্য সিলিন্ডারে থাকা গ্যাসের প্রাথমিক চাপ প্রমাণ চাপ P₁ = 1 atm এবং সিলিন্ডারের বিস্ফোরণ সহনক্ষমতা P_max = 1.05 atm ধরা হয়েছে। | ঘ অংশের বিশ্লেষণের জন্য গ্যাসটি সাধারণ এলপিজি বা বাস্তব গ্যাস বিবেচনা করে গ্যাসসূত্রের তাত্ত্বিক ও ব্যবহারিক দিক ব্যাখ্যা করা হয়েছে।

   একটি নির্দিষ্ট আয়তনের (20 L) সিলিন্ডারে 15 kg গ্যাস ভর্তিকরণ প্রক্রিয়াটি গ্যাসের বিভিন্ন মৌলিক সূত্র এবং বাস্তব গ্যাসের আচরণ দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়:

   ১. বয়েলের ও চার্লসের সূত্র (চাপ ও তাপমাত্রার প্রভাব): সাধারণ তাপমাত্রা ও চাপে 15 kg গ্যাসের আয়তন কয়েক হাজার লিটার হয়। বয়েলের সূত্র (V ∝ 1/P) অনুযায়ী গ্যাসকে সংকুচিত করতে উচ্চ চাপ প্রয়োগ করে এর আয়তন 20 L এ নামিয়ে আনা হয়।

   ২. আদর্শ গ্যাস সমীকরণ ও এর সীমাবদ্ধতা: PV = (w/M)RT সমীকরণ অনুযায়ী 15 kg গ্যাসের ক্ষেত্রে অভ্যন্তরীণ চাপ অত্যন্ত উচ্চ মানে পৌঁছাবে, যা সাধারণ ধাতব সিলিন্ডারের পক্ষে ধারণ করা অসম্ভব। ফলে গ্যাসটিকে তরলীকৃত করে (LPG আকারে) সিলিন্ডারে ভরতে হয়।

   ৩. তরলীকরণ ও ভ্যান্ডার ওয়ালস সমীকরণ: বাস্তব গ্যাসকে সংকুচিত ও তরল করার ক্ষেত্রে ভ্যান্ডার ওয়ালস সমীকরণ [(P + n²a/V²)(V - nb) = nRT] প্রয়োগ করা হয়। গ্যাসটিকে তরলীকরণের জন্য এর সংকট তাপমাত্রা (Tc) ও সংকট চাপ (Pc) সম্পর্কে ধারণা থাকা আবশ্যক, যা গ্যাসসূত্রের অংশ। গ্যাসকে সংকট তাপমাত্রার নিচে শীতল করে এবং পর্যাপ্ত চাপ প্রয়োগ করে তরলে রূপান্তর করা হয়, যাতে 15 kg তরলীকৃত গ্যাস সহজেই 20 L সিলিন্ডারে ধারণ করা যায়।

   সুতরাং, সিলিন্ডারের অভ্যন্তরীণ চাপ নিয়ন্ত্রণ, প্রয়োজনীয় সংকোচন মাত্রা এবং গ্যাস তরলীকরণের সঠিক শর্ত নির্ধারণে গ্যাসসূত্রের প্রয়োগ অপরিহার্য।