রসায়ন ১ম 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: M-এর পারমাণবিক সংখ্যা 11 অনুযায়ী এটি সোডিয়াম (Na) এবং পাত্র-II এর ক্ষার NaOH। | পাত্র-II এর আয়তন উদ্দীপকে অনুল্লিখিত থাকায় অম্লীয় বাফার দ্রবণ গঠনের শর্তানুযায়ী ক্ষারের আয়তন 200 mL অনুমান করা হয়েছে। | ফরমিক এসিডের বিয়োজন ধ্রুবক Ka = 1.8 × 10^-4 ধরা হয়েছে।

   ক্ষারীয় পটাশিয়াম টেট্রাআয়োডোমারকিউরেট(II) বা $K_2[HgI_4]$ এর দ্রবণকে নেসলার বিকারক বলে।

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: M-এর পারমাণবিক সংখ্যা 11 অনুযায়ী এটি সোডিয়াম (Na) এবং পাত্র-II এর ক্ষার NaOH। | পাত্র-II এর আয়তন উদ্দীপকে অনুল্লিখিত থাকায় অম্লীয় বাফার দ্রবণ গঠনের শর্তানুযায়ী ক্ষারের আয়তন 200 mL অনুমান করা হয়েছে। | ফরমিক এসিডের বিয়োজন ধ্রুবক Ka = 1.8 × 10^-4 ধরা হয়েছে।

   যেসব d-ব্লক মৌলের অন্তত একটি সুস্থিত আয়নে আংশিক পূর্ণ d-অরবিটাল (অর্থাৎ $d^{1-9}$ কাঠামো) বিদ্যমান থাকে, তাদেরকে অবস্থান্তর মৌল বলে।

   সকল d-ব্লক মৌলের সুস্থিত আয়নে আংশিক পূর্ণ d-অরবিটাল থাকে না। যেমন— স্ক্যান্ডিয়াম ($_{21}\text{Sc}$) ও জিংক ($_{30}\text{Zn}$) উভয়েই d-ব্লক মৌল। কিন্তু এদের সুস্থিত আয়নদ্বয়ের ইলেকট্রন বিন্যাস যথাক্রমে:
   $\text{Sc}^{3+}: 1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^6\ 3d^0$
   $\text{Zn}^{2+}: 1s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^6\ 3d^{10}$

   $\text{Sc}^{3+}$-এর d-অরবিটাল ইলেকট্রনশূন্য ($3d^0$) এবং $\text{Zn}^{2+}$-এর d-অরবিটাল পূর্ণ ($3d^{10}$)। উভয়ের কোনোটিতেই d-অরবিটাল আংশিক পূর্ণ ($d^{1-9}$) নয়। তাই এরা d-ব্লক মৌল হওয়া সত্ত্বেও অবস্থান্তর মৌল নয়। সুতরাং, সকল d-ব্লক মৌল অবস্থান্তর মৌল নয়।

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: M-এর পারমাণবিক সংখ্যা 11 অনুযায়ী এটি সোডিয়াম (Na) এবং পাত্র-II এর ক্ষার NaOH। | পাত্র-II এর আয়তন উদ্দীপকে অনুল্লিখিত থাকায় অম্লীয় বাফার দ্রবণ গঠনের শর্তানুযায়ী ক্ষারের আয়তন 200 mL অনুমান করা হয়েছে। | ফরমিক এসিডের বিয়োজন ধ্রুবক Ka = 1.8 × 10^-4 ধরা হয়েছে।

   উদ্দীপক অনুসারে, $\text{M}$-এর পারমাণবিক সংখ্যা $11$, অর্থাৎ মৌলটি সোডিয়াম ($\text{Na}$)। সুতরাং, পাত্র-II এর ক্ষার দ্রবণটি হলো $\text{NaOH}$।

   $\text{NaOH}$-এর আণবিক ভর, $M = 23 + 16 + 1 = 40\text{ g/mol}$

   II-নং পাত্রে দ্রবণটির ঘনমাত্রা $2.5\%\text{ (W/V)}$, যার অর্থ $100\text{ mL}$ দ্রবণে $2.5\text{ g}\ \text{NaOH}$ দ্রবীভূত আছে।

   সুতরাং, ক্ষার দ্রবণের মোলার ঘনমাত্রা ($S$):
   $S = \frac{W \times 1000}{M \times V} = \frac{2.5 \times 1000}{40 \times 100} = 0.625\text{ M}$

   $\text{NaOH}$ তীব্র তড়িৎ-বিশ্লেষ্য ক্ষার হওয়ায় সম্পূর্ণরূপে বিয়োজিত হয়:
   $\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{OH}^- \implies [\text{OH}^-] = 0.625\text{ M}$

   $\therefore \text{pOH} = -\log_{10}[\text{OH}^-] = -\log_{10}(0.625) \approx 0.204$

   আমরা জানি, $\text{pH} + \text{pOH} = 14$
   $\therefore \text{pH} = 14 - \text{pOH} = 14 - 0.204 = 13.796 \approx 13.80$

   অতএব, II-নং পাত্রের দ্রবণের pH হলো $13.80$।

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: M-এর পারমাণবিক সংখ্যা 11 অনুযায়ী এটি সোডিয়াম (Na) এবং পাত্র-II এর ক্ষার NaOH। | পাত্র-II এর আয়তন উদ্দীপকে অনুল্লিখিত থাকায় অম্লীয় বাফার দ্রবণ গঠনের শর্তানুযায়ী ক্ষারের আয়তন 200 mL অনুমান করা হয়েছে। | ফরমিক এসিডের বিয়োজন ধ্রুবক Ka = 1.8 × 10^-4 ধরা হয়েছে।

   উদ্দীপকে পাত্র-I এ রয়েছে $300\text{ mL}$ সেমিমোলার ($0.5\text{ M}$) মিথানয়িক/ফরমিক এসিড ($\text{HCOOH}$) দ্রবণ।
   ফরমিক এসিডের মোল সংখ্যা, $n_{\text{acid}} = 0.300\text{ L} \times 0.5\text{ mol/L} = 0.15\text{ mol}$

   পাত্র-II এ রয়েছে $0.625\text{ M}\ \text{NaOH}$ দ্রবণ। তবে পাত্র-II এর আয়তন উদ্দীপকে উল্লেখ করা হয়নি। মিশ্রণের প্রকৃতি নির্ধারণে পাত্র-II এর আয়তন অপরিহার্য।

   [শর্তাধীন সমাধান: উদ্দীপকের প্রশ্নের ইঙ্গিত অনুসারে বাফার দ্রবণ গঠিত হতে হলে এসিডের পরিমাণ ক্ষারের চেয়ে বেশি হতে হবে। ধরা যাক, পাত্র-II এর আয়তন $200\text{ mL}$ এবং $\text{HCOOH}$-এর $K_a = 1.8 \times 10^{-4}$]

   এক্ষেত্রে, $\text{NaOH}$-এর মোল সংখ্যা, $n_{\text{base}} = 0.200\text{ L} \times 0.625\text{ mol/L} = 0.125\text{ mol}$

   সংগঠিত প্রশমন বিক্রিয়া:
   $\text{HCOOH} + \text{NaOH} \rightarrow \text{HCOONa} + \text{H}_2\text{O}$

   বিক্রিয়ায় $0.125\text{ mol}\ \text{NaOH}$ প্রশমিত করতে $0.125\text{ mol}\ \text{HCOOH}$ ব্যয়িত হয়।
   বিক্রিয়া শেষে অবশিষ্ট:

   • এসিডের মোল সংখ্যা, $n_{\text{HCOOH}} = 0.15 - 0.125 = 0.025\text{ mol}$
   • উৎপন্ন লবণের মোল সংখ্যা, $n_{\text{HCOONa}} = 0.125\text{ mol}$

   যেহেতু মিশ্রণে অতিরিক্ত মৃদু এসিড ($\text{HCOOH}$) এবং তার তীব্র ক্ষারের লবণ ($\text{HCOONa}$) বিদ্যমান, দ্রবণটি একটি অম্লীয় বাফার দ্রবণ হিসেবে কাজ করবে।

   হ্যান্ডারসন-হ্যাসেলবালখ সমীকরণ অনুসারে দ্রবণের আদি pH:
   $\text{pH} = \text{pK}_a + \log\frac{[\text{লবণ}]}{[\text{অম্ল}]} = -\log(1.8 \times 10^{-4}) + \log\frac{0.125}{0.025} = 3.74 + 0.70 = 4.44$

   বাফার ক্রিয়ার ব্যাখ্যা:
   ১. সামান্য এসিড ($\text{H}^+$) যোগ করলে: দ্রবণে উপস্থিত লবণের আয়ন $\text{HCOO}^-$ অতিরিক্ত $\text{H}^+$ গ্রহণ করে মৃদু বিয়োজিত $\text{HCOOH}$ তৈরি করে ($+\text{H}^+ + \text{HCOO}^- \rightleftharpoons \text{HCOOH}$), ফলে pH অপরিবর্তিত থাকে।
   ২. সামান্য ক্ষার ($\text{OH}^-$) যোগ করলে: অতিরিক্ত $\text{OH}^-$ এসিডের বিয়োজিত $\text{H}^+$ দ্বারা প্রশমিত হয়ে পানি গঠন করে ($\text{H}^+ + \text{OH}^- \rightarrow \text{H}_2\text{O}$), যা পূরণ করতে আরও এসিড বিয়োজিত হয়। ফলে pH প্রায় অপরিবর্তিত থাকে।

   অতএব, মিশ্রিত দ্রবণে সামান্য পরিমাণ এসিড বা ক্ষার যোগ করলে এর pH মানের কোনো উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন হবে না।