রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   দুটি ভিন্ন তড়িৎবিশ্লেষ্য দ্রবণের মধ্যে তড়িৎ সংযোগ রক্ষা করার জন্য এবং তড়িৎ নিরপেক্ষতা বজায় রাখার জন্য ব্যবহৃত উপযুক্ত তড়িৎবিশ্লেষ্য পূর্ণ উল্টানো U-আকৃতির কাচনলকে লবণ সেতু (Salt bridge) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   সিলভারের তড়িৎ রাসায়নিক তুল্যাঙ্ক $1.11 \times 10^{-3}\text{ g C}^{-1}$ বলতে বোঝায়, কোনো সিলভার লবণের দ্রবণের মধ্য দিয়ে এক কুলম্ব ($1\text{ C}$) তড়িৎ বা এক অ্যাম্পিয়ার ($1\text{ A}$) তড়িৎ প্রবাহ এক সেকেন্ড ধরে চালনা করলে তড়িৎদ্বারে (ক্যাথোডে) $1.11 \times 10^{-3}\text{ g}$ সিলভার সঞ্চিত হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে প্রদত্ত কোষটি হলো:
   $\text{A}/\text{A}^{3+}(0.15\text{ M}) \parallel \text{B}^{2+}(0.02\text{ M})/\text{B}$

   এখানে অ্যানোড হলো A এবং ক্যাথোড হলো B।
   অ্যানোডে জারণ বিক্রিয়া: $2\text{A} \rightarrow 2\text{A}^{3+} + 6\text{e}^-$
   ক্যাথোডে বিজারণ বিক্রিয়া: $3\text{B}^{2+} + 6\text{e}^- \rightarrow 3\text{B}$
   সামগ্রিক কোষ বিক্রিয়া: $2\text{A} + 3\text{B}^{2+} \rightarrow 2\text{A}^{3+} + 3\text{B}$
   স্থানান্তরিত ইলেকট্রন সংখ্যা, $n = 6$

   উদ্দীপক মতে,
   $E^\circ_{\text{A}/\text{A}^{3+}} = +1.66\text{ V}$
   $E^\circ_{\text{B}/\text{B}^{2+}} = +0.76\text{ V}$, সুতরাং $E^\circ_{\text{B}^{2+}/\text{B}} = -0.76\text{ V}$

   কোষের প্রমাণ তড়িৎচালক বল ($E^\circ_{\text{cell}}$):
   $E^\circ_{\text{cell}} = E^\circ_{\text{A}/\text{A}^{3+}} + E^\circ_{\text{B}^{2+}/\text{B}} = 1.66\text{ V} + (-0.76\text{ V}) = +0.90\text{ V}$

   তাপমাত্রা, $T = 27^\circ\text{C} = (27 + 273.15)\text{ K} = 300.15\text{ K}$
   গ্যাস ধ্রুবক, $R = 8.314\text{ J K}^{-1}\text{ mol}^{-1}$
   ফ্যারাডে ধ্রুবক, $F = 96500\text{ C mol}^{-1}$
   $[\text{A}^{3+}] = 0.15\text{ M}$
   $[\text{B}^{2+}] = 0.02\text{ M}$

   নার্নস্ট সমীকরণ অনুসারে,
   $E_{\text{cell}} = E^\circ_{\text{cell}} - \frac{2.303 R T}{n F} \log \frac{[\text{A}^{3+}]^2}{[\text{B}^{2+}]^3}$

   মান বসিয়ে পাই,
   $E_{\text{cell}} = 0.90 - \frac{2.303 \times 8.314 \times 300.15}{6 \times 96500} \log \frac{(0.15)^2}{(0.02)^3}$
   $E_{\text{cell}} = 0.90 - \frac{5747.02}{579000} \log\left(\frac{0.0225}{0.000008}\right)$
   $E_{\text{cell}} = 0.90 - 0.009926 \times \log(2812.5)$
   $E_{\text{cell}} = 0.90 - (0.009926 \times 3.4491)$
   $E_{\text{cell}} = 0.90 - 0.0342 = 0.8658\text{ V} \approx 0.866\text{ V}$

   সুতরাং, $27^\circ\text{C}$ তাপমাত্রায় কোষটির তড়িচ্চালক বল (emf) হলো $0.866\text{ V}$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে প্রদত্ত মানসমূহ:
   $E^\circ_{\text{A}/\text{A}^{3+}} = +1.66\text{ V} \implies E^\circ_{\text{A}^{3+}/\text{A}} = -1.66\text{ V}$
   $E^\circ_{\text{B}/\text{B}^{2+}} = +0.76\text{ V}$
   $E^\circ_{\text{C}/\text{C}^{+}} = -0.80\text{ V} \implies E^\circ_{\text{C}^{+}/\text{C}} = +0.80\text{ V}$

   কোনো ধাতব পাত্রে কোনো দ্রবণ সংরক্ষণ করা যাবে কি না, তা নির্ভর করে পাত্রের ধাতুর সাথে দ্রবণের ক্যাটায়নের স্বতঃস্ফূর্ত বিক্রিয়া ঘটে কি না তার ওপর। পাত্রটি ক্ষয়ীভূত হলে সেখানে অ্যানোড হিসেবে জারণ বিক্রিয়া ঘটবে।

   ১. B পাত্রে $\text{C}_2\text{SO}_4$ দ্রবণ রাখা হলে:
   এখানে পাত্র B হলো অ্যানোড এবং $\text{C}^+$ আয়ন ক্যাথোড হিসেবে ক্রিয়া করবে।
   কোষের প্রমাণ তড়িৎচালক বল ($E^\circ_{\text{cell}}$):
   $E^\circ_{\text{cell}} = E^\circ_{\text{B}/\text{B}^{2+}} + E^\circ_{\text{C}^+/\text{C}}$
   $E^\circ_{\text{cell}} = +0.76\text{ V} + 0.80\text{ V} = +1.56\text{ V}$
   যেহেতু $E^\circ_{\text{cell}}$ এর মান ধনাত্মক ($>0$), তাই B ধাতু এবং $\text{C}^+$ দ্রবণের মধ্যে স্বতঃস্ফূর্ত বিক্রিয়া ঘটবে এবং B নির্মিত পাত্রটি ধীরে ধীরে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়ে ছিদ্র হয়ে যাবে। সুতরাং, B পাত্রে $\text{C}_2\text{SO}_4$ দ্রবণ সংরক্ষণ করা যাবে না।

   ২. B পাত্রে $\text{A}_2(\text{SO}_4)_3$ দ্রবণ রাখা হলে:
   এখানে পাত্র B অ্যানোড এবং $\text{A}^{3+}$ আয়ন ক্যাথোড হিসেবে ক্রিয়া করবে।
   কোষের প্রমাণ তড়িৎচালক বল ($E^\circ_{\text{cell}}$):
   $E^\circ_{\text{cell}} = E^\circ_{\text{B}/\text{B}^{2+}} + E^\circ_{\text{A}^{3+}/\text{A}}$
   $E^\circ_{\text{cell}} = +0.76\text{ V} + (-1.66\text{ V}) = -0.90\text{ V}$
   যেহেতু $E^\circ_{\text{cell}}$ এর মান ঋণাত্মক ($<0$), সেহেতু এ ক্ষেত্রে স্বতঃস্ফূর্ত বিক্রিয়া সংঘটিত হবে না এবং পাত্রের কোনো ক্ষয় হবে না।

   অতএব, উদ্দীপকের B দ্বারা নির্মিত পাত্রে $\text{A}_2(\text{SO}_4)_3$ দ্রবণটি দীর্ঘদিন সংরক্ষণ করা যাবে।