রসায়ন ২য় পত্র • Cumilla Board • কুমিল্লা বোর্ড ২০২৩
রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন
একটি তড়িৎ কোষের কোষ সংকেত নিম্নরূপ।A/A2+(0.05M)∥B+(0.01M)∣B \text{A}/\text{A}^{2+} (0.05\text{M}) \parallel \text{B}^+(0.01\text{M}) \mid \text{B} (A ও B তড়িৎদ্বারের জারণ বিভব যথাক্রমে+1.18 V +1.18\text{ V} এবং −0.80 V -0.80\text{ V} )
- ক)(1)
সেমি মোলার দ্রবণ কাকে বলে?
- খ)(2)
HCO3-, একটি উভধর্মী আয়ন, ব্যাখ্যা কর।
- গ)(3)
30°C তাপমাত্রায় উদ্দীপকের কোষটির ই.এম.এফ নির্ণয় কর।
- ঘ)(4)
উদ্দীপকের A পাত্রের দ্রবণে 10 A বিদ্যুৎ 15 মিনিট ধরে চালনা করার পর উক্ত দ্রবণের ঘনমাত্রা কত হবে? গাণিতিকভাবে বিশ্লেষণ কর।
উত্তর ও ব্যাখ্যা
- ক)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় প্রতি লিটার (১০০০ mL) দ্রবণে ০.৫ মোল দ্রব দ্রবীভূত থাকলে তাকে সেমি-মোলার দ্রবণ (Semi-molar solution) বলে। এর ঘনমাত্রা 0.5 M।
- খ)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
যেসব পদার্থ প্রোটন (H⁺) দান এবং গ্রহণ উভয়ই করতে পারে, তাদেরকে উভধর্মী (amphiprotic) পদার্থ বলে।
HCO₃⁻ আয়ন এসিড ও ক্ষার উভয়ের মতো আচরণ করে:
১. এসিড হিসেবে আচরণ: ক্ষারের সাথে বিক্রিয়ায় এটি প্রোটন দান করে কার্বনেট আয়নে (CO₃²⁻) পরিণত হয়।
HCO₃⁻ + OH⁻ ⇌ CO₃²⁻ + H₂O২. ক্ষার হিসেবে আচরণ: এসিডের উপস্থিতিতে এটি প্রোটন গ্রহণ করে কার্বনিক এসিডে (H₂CO₃) পরিণত হয়।
HCO₃⁻ + H⁺ ⇌ H₂CO₃যেহেতু HCO₃⁻ প্রোটন দান ও গ্রহণ উভয় ক্রিয়াই সম্পন্ন করতে পারে, তাই HCO₃⁻ একটি উভধর্মী আয়ন।
- গ)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
উদ্দীপকে প্রদত্ত কোষ বিক্রিয়াটি হলো:
অ্যানোড বিক্রিয়া: A(s) → A²⁺(aq) + 2e⁻
ক্যাথোড বিক্রিয়া: 2B⁺(aq) + 2e⁻ → 2B(s)
সামগ্রিক কোষ বিক্রিয়া: A(s) + 2B⁺(aq) → A²⁺(aq) + 2B(s)
এখানে স্থানান্তরিত ইলেকট্রন সংখ্যা, n = 2।প্রদত্ত মানসমূহ:
E°_ox(A/A²⁺) = +1.18 V
E°_ox(B/B⁺) = -0.80 V
অতএব, ক্যাথোডের বিজারণ বিভব, E°_red(B⁺/B) = -(-0.80 V) = +0.80 Vকোষটির প্রমাণ ই.এম.এফ (E°_cell):
E°_cell = E°_ox(A/A²⁺) + E°_red(B⁺/B)
= 1.18 V + 0.80 V = 1.98 Vতাপমাত্রা, T = 30°C = (30 + 273.15) K = 303.15 K
গ্যাস ধ্রুবক, R = 8.314 J K⁻¹ mol⁻¹
ফ্যারাডে ধ্রুবক, F = 96500 C mol⁻¹
[A²⁺] = 0.05 M
[B⁺] = 0.01 Mনার্নস্ট সমীকরণ অনুসারে:
E_cell = E°_cell - (2.303 × R × T / (n × F)) × log([A²⁺] / [B⁺]²)মান বসিয়ে পাই:
E_cell = 1.98 - ((2.303 × 8.314 × 303.15) / (2 × 96500)) × log(0.05 / (0.01)²)
= 1.98 - (5804.83 / 193000) × log(0.05 / 0.0001)
= 1.98 - (0.030077 × log(500))
= 1.98 - (0.030077 × 2.69897)
= 1.98 - 0.0812 V
= 1.8988 V (বা প্রায় 1.90 V)অতএব, 30°C তাপমাত্রায় কোষটির ই.এম.এফ হলো 1.899 V।
- ঘ)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
উদ্দীপকের চিত্রে A-পাত্রে 600 mL 0.4 M Zn(NO₃)₂ দ্রবণ দেওয়া আছে।
প্রাথমিক অবস্থায় দ্রবণে Zn²⁺ এর মোল সংখ্যা:
n₁ = V(L) × S = (600 / 1000) L × 0.4 mol/L = 0.24 molতড়িৎ বিশ্লেষণকালে ক্যাথোডে Zn²⁺ আয়ন বিজারিত হয়ে Zn ধাতুরূপে জমা হয়:
Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn
এখানে জারণ সংখ্যা পরিবর্তন বা যোজনী, z = 2।প্রদত্ত,
বিদ্যুৎ প্রবাহ, I = 10 A
সময়, t = 15 মিনিট = 15 × 60 s = 900 s
ফ্যারাডে ধ্রুবক, F = 96500 C mol⁻¹তড়িৎ চালনার ফলে বিজারিত/অপসারিত Zn²⁺ আয়নের মোল সংখ্যা (n_consumed):
n_consumed = (I × t) / (z × F)
= (10 × 900) / (2 × 96500)
= 9000 / 193000
≈ 0.0466 molঅতএব, তড়িৎ চালনার পর দ্রবণে অবশিষ্ট Zn²⁺ আয়নের মোল সংখ্যা:
n_rem = n₁ - n_consumed
= 0.24 - 0.0466 = 0.1934 molদ্রবণের আয়তন অপরিবর্তিত থাকলে (V = 600 mL = 0.6 L), দ্রবণের পরিবর্তিত ঘনমাত্রা হবে:
S_new = n_rem / V
= 0.1934 mol / 0.6 L
≈ 0.3223 Mঅতএব, বিদ্যুৎ চালনার পর A পাত্রের দ্রবণের ঘনমাত্রা হ্রাস পেয়ে প্রায় 0.322 M হবে।
আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও