রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   SATP-এর পূর্ণরূপ হলো Standard Ambient Temperature and Pressure (প্রমাণ পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা ও চাপ)।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় প্রতি লিটার (১০০০ mL) দ্রবণে দ্রবীভূত দ্রবের মোল সংখ্যাকে মোলারিটি বলে।
   মোলারিটির সংজ্ঞায় দ্রবণের আয়তন জড়িত। তাপমাত্রা পরিবর্তন করলে দ্রবণের আয়তন প্রসারিত বা সংকুচিত হয়, ফলে প্রতি একক আয়তনে দ্রবের মোল সংখ্যা পরিবর্তিত হয়। কিন্তু দ্রবের ভরের কোনো পরিবর্তন হয় না। তাই তাপমাত্রা পরিবর্তনের সাথে সাথে দ্রবণের মোলারিটির পরিবর্তন ঘটে। এজন্য মোলারিটি তাপমাত্রা নির্ভর।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক-১ এ প্রদর্শিত কোষটি হলো:
   $M(s) | M^{2+}(0.05\text{ M}) \parallel N^+(0.01\text{ M}) | N(s)$

   অ্যানোড বিক্রিয়া (জারণ): $M(s) \rightarrow M^{2+}(aq) + 2e^- \quad (E^\circ_{\text{ox}} = E^\circ_{M/M^{2+}} = +1.18\text{ V})$
   ক্যাথোড বিক্রিয়া (বিজারণ): $2N^+(aq) + 2e^- \rightarrow 2N(s) \quad (E^\circ_{\text{red}} = E^\circ_{N^+/N} = -(-0.80\text{ V}) = +0.80\text{ V})$
   কোষ বিক্রিয়া: $M(s) + 2N^+(aq) \rightarrow M^{2+}(aq) + 2N(s)$
   স্থানান্তরিত ইলেকট্রন সংখ্যা, $n = 2$

   কোষের প্রমাণ তড়িচ্চালক বল ($E^\circ_{\text{cell}}$):
   $E^\circ_{\text{cell}} = E^\circ_{M/M^{2+}} + E^\circ_{N^+/N} = 1.18\text{ V} + 0.80\text{ V} = 1.98\text{ V}$

   প্রদত্ত তাপমাত্রা, $T = 30^\circ\text{C} = (273 + 30)\text{ K} = 303\text{ K}$

   নার্নস্ট সমীকরণ অনুসারে,
   $E_{\text{cell}} = E^\circ_{\text{cell}} - \frac{2.303 RT}{nF} \log \frac{[M^{2+}]}{[N^+]^2}$

   মান বসিয়ে পাই:
   $E_{\text{cell}} = 1.98 - \frac{2.303 \times 8.314 \times 303}{2 \times 96500} \log \left( \frac{0.05}{(0.01)^2} \right)$
   $E_{\text{cell}} = 1.98 - 0.03006 \times \log(500)$
   $E_{\text{cell}} = 1.98 - 0.03006 \times 2.699$
   $E_{\text{cell}} = 1.98 - 0.0811 = 1.8989\text{ V} \approx 1.90\text{ V}$

   সুতরাং, 30°C তাপমাত্রায় কোষটির emf হলো $1.90\text{ V}$ (প্রায়)।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক-২ এ,
   দ্রবণের আয়তন, $V = 600\text{ mL} = 0.6\text{ L}$
   দ্রবণের মোলারিটি, $S = 0.4\text{ M}$

   $\text{Zn(NO}_3)_2$ বিয়োজিত হয়ে সমপরিমাণ $\text{Zn}^{2+}$ আয়ন দেয়:
   $\text{Zn(NO}_3)_2 \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2\text{NO}_3^-$

   অতএব, দ্রবণে প্রাথমিক অবস্থায় $\text{Zn}^{2+}$ আয়নের মোল সংখ্যা,
   $n_{\text{initial}} = S \times V = 0.4 \times 0.6 = 0.24\text{ mol}$

   বা, প্রাথমিক অবস্থায় $\text{Zn}^{2+}$ এর ভর,
   $W_{\text{initial}} = 0.24 \times 65.38\text{ g} = 15.69\text{ g}$

   বিদ্যুৎ চালনার ক্ষেত্রে:
   প্রবাহিত তড়িৎ, $I = 10\text{ A}$
   সময়, $t = 15\text{ মিনিট} = 15 \times 60\text{ s} = 900\text{ s}$
   ফ্যারাডের ধ্রুবক, $F = 96500\text{ C/mol}$
   ক্যাথোডে $\text{Zn}^{2+}$ এর বিজারণ: $\text{Zn}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Zn}$
   এখানে, যোজ্যতার মান, $e = 2$

   ক্যাথোডে সঞ্চিত (বা দ্রবণ থেকে হ্রাসপ্রাপ্ত) $\text{Zn}^{2+}$ এর মোল সংখ্যা,
   $n_{\text{consumed}} = \frac{I \times t}{e \times F} = \frac{10 \times 900}{2 \times 96500} = \frac{9000}{193000} \approx 0.0466\text{ mol}$

   (বা অপসারিত ভর $W = 0.0466 \times 65.38 \approx 3.05\text{ g}$)

   দ্রবণে অবশিষ্ট $\text{Zn}^{2+}$ আয়নের মোল সংখ্যা,
   $n_{\text{remaining}} = n_{\text{initial}} - n_{\text{consumed}} = 0.24 - 0.0466 = 0.1934\text{ mol}$

   যেহেতু $n_{\text{remaining}} > 0$, তাই বিদ্যুৎ চালনা করার পরও দ্রবণে $\text{Zn}^{2+}$ আয়ন অবশিষ্ট থাকবে।