রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   স্থির চাপে নির্দিষ্ট ভরের কোনো গ্যাসের আয়তন প্রতি ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রা বৃদ্ধি বা হ্রাসের ফলে $0^\circ\text{C}$ তাপমাত্রার আয়তনের $\frac{১}{২৭৩}$ অংশ যথাক্রমে বৃদ্ধি বা হ্রাস পায়। অর্থাৎ, স্থির চাপে নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের আয়তন পরম তাপমাত্রার সমানুপাতিক ($V \propto T$)।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   লেড স্টোরেজ ব্যাটারি অপেক্ষা লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারি বেশি সুবিধাজনক, কারণ:
   ১. লিথিয়াম সবচেয়ে হালকা ধাতু হওয়ায় লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির শক্তি ঘনত্ব (Energy Density) অনেক বেশি এবং এর ওজন লেড স্টোরেজ ব্যাটারির তুলনায় অনেক কম ও বহনযোগ্য।
   ২. লেড স্টোরেজ ব্যাটারিতে ক্ষতিকর ভারী ধাতু সীসা (Pb) ও ঘন সালফিউরিক এসিড ব্যবহৃত হয়, যা পরিবেশের জন্য মারাত্মক ঝুঁকিপূর্ণ; কিন্তু লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারিতে বিষাক্ত সীসা ব্যবহৃত হয় না এবং এটি অধিক পরিবেশবান্ধব ও এর জীবনকাল (Cycle Life) বেশি।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুসারে, FeS-এর জারণে B গ্যাস অর্থাৎ সালফার ডাই-অক্সাইড ($SO_2$) উৎপন্ন হয়:
   $4FeS + 7O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3 + 4SO_2$
   বা সহজভাবে, $FeS + O_2 \rightarrow Fe + SO_2$ (বা $FeS \equiv SO_2$ অনুপাত ১:১)।

   প্রমাণ অবস্থায় (STP-তে) ১ মোল $SO_2$ (বা ২২৪০০ mL $SO_2$) পাওয়া যায় ১ মোল $FeS$ থেকে।
   $FeS$-এর মোলার ভর = $55.85 + 32.06 = 87.91\text{ g/mol} \approx 88\text{ g/mol}$।

   সুতরাং,
   STP-তে ২২৪০০ mL $SO_2$ উৎপন্ন করতে প্রয়োজনীয় $FeS = ৮৮\text{ g}$
   $\therefore$ ২৫০ mL $SO_2$ উৎপন্ন করতে প্রয়োজনীয় $FeS = \frac{৮৮ \times ২৫০}{২২৪০০} = ০.৯৮২\text{ g}$ (প্রায়)।

   অতএব, ২৫০ mL B গ্যাস উৎপন্ন করতে প্রয়োজনীয় মাতৃযৌগের পরিমাণ প্রায় ০.৯৮২ গ্রাম।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক মতে,
   A গ্যাসটি হলো $CO_2$ (আণবিক ভর, $M = 44\text{ g/mol}$)
   B গ্যাসটি হলো $SO_2$ (আণবিক ভর, $M = 64\text{ g/mol}$)

   উভয় গ্যাসের সংকোচনশীলতা গুণাঙ্ক ($Z$) সূত্রানুযায়ী:
   $Z = \frac{PV}{nRT} = \frac{PVM}{wRT}$

   A গ্যাসের ক্ষেত্রে ($CO_2$):
   চাপ, $P_A = 24.63\text{ atm}$
   আয়তন, $V_A = 1.0\text{ dm}^3 = 1.0\text{ L}$
   ভর, $w_A = 11.0\text{ g}$
   মোল সংখ্যা, $n_A = \frac{11.0}{44} = 0.25\text{ mol}$
   তাপমাত্রা, $T_A = 27^\circ\text{C} = 300\text{ K}$
   $R = 0.0821\text{ L}\cdot\text{atm}\cdot\text{K}^{-1}\text{mol}^{-1}$
   $\therefore Z_A = \frac{P_A V_A}{n_A R T_A} = \frac{24.63 \times 1.0}{0.25 \times 0.0821 \times 300} = \frac{24.63}{6.1575} \approx 4.0$

   B গ্যাসের ক্ষেত্রে ($SO_2$):
   চাপ, $P_B = 50\text{ atm}$
   আয়তন, $V_B = 0.35\text{ L}$
   ভর, $w_B = 64.0\text{ g}$
   মোল সংখ্যা, $n_B = \frac{64.0}{64} = 1.0\text{ mol}$
   তাপমাত্রা, $T_B = 300\text{ K}$
   $\therefore Z_B = \frac{P_B V_B}{n_B R T_B} = \frac{50 \times 0.35}{1.0 \times 0.0821 \times 300} = \frac{17.5}{24.63} \approx 0.71$

   বিশ্লেষণ:
   সংকোচনশীলতা গুণাঙ্ক $Z < 1$ হলে বোঝায় গ্যাসটির অণুসমূহের মধ্যে আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বল কার্যকরী, ফলে গ্যাসটি অধিক সংকোচনশীল এবং সহজে তরলে পরিণত করা যায়। অপরদিকে $Z > 1$ হলে আন্তঃআণবিক বিকর্ষণ বলের কারণে গ্যাসটি সহজে সংকুচিত হতে চায় না এবং তরলে পরিণত করা কঠিন হয়।
   যেহেতু B গ্যাসের ক্ষেত্রে $Z_B < 1$ ($Z_B \approx 0.71$) এবং A গ্যাসের ক্ষেত্রে $Z_A > 1$ ($Z_A \approx 4.0$), তাই B গ্যাস ($SO_2$) A গ্যাস ($CO_2$) অপেক্ষা অনেক সহজে তরলে পরিণত হবে।

   অতএব, গ্যাসদ্বয়ের তরলে পরিণত হওয়ার ক্রম: B গ্যাস > A গ্যাস (অর্থাৎ $SO_2 > CO_2$)।