রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   যে যন্ত্র বা ব্যবস্থায় রাসায়নিক শক্তিকে তড়িৎ শক্তিতে অথবা তড়িৎ শক্তি প্রয়োগ করে রাসায়নিক বিক্রিয়া ঘটানো যায়, তাকে তড়িৎ রাসায়নিক কোষ (Electrochemical cell) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   গ্যাসের অণুগুলোর গতিশক্তি নির্ণয়ে বর্গমূল গড় বর্গবেগ বা RMS বেগ (Root Mean Square velocity, c) অধিক উপযোগী। গ্যাসের গতিশক্তি মূলত অণুগুলোর বেগের বর্গের সমানুপাতিক ($E_k = \frac{1}{2}m v^2$)। গ্যাসের বিভিন্ন অণুর গতিবেগ বিভিন্ন এবং তাদের গতি ভেক্টর রাশি হওয়ায় সাধারণ গড় বেগে বিপরীতমুখী গতির প্রভাব বাতিল বা ত্রুটিপূর্ণ হতে পারে। কিন্তু RMS বেগ নির্ণয়ে অণুগুলোর বেগের বর্গ গ্রহণ করা হয়, ফলে দিকের প্রভাব থাকে না এবং এটি গ্যাসের মোট গতিশক্তির সাথে সরাসরি সম্পর্কিত ($E_k = \frac{3}{2}nRT = \frac{1}{2}M c^2$)। তাই বাস্তব ক্ষেত্রে গ্যাসের গতিশক্তি সঠিকভাবে মূল্যায়নের জন্য RMS বেগ সবচেয়ে উপযোগী।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে দেওয়া কোষটি Zn-Ni গ্যালভানিক কোষ।
   উদ্দীপক থেকে প্রাপ্ত প্রমাণ জারণ বিভব:
   $E^\circ_{\text{Zn}/\text{Zn}^{2+}} = +0.76\text{ V}$
   $E^\circ_{\text{Ni}/\text{Ni}^{2+}} = +0.25\text{ V}$

   যেহেতু Zn এর জারণ বিভব Ni এর চেয়ে বেশি, তাই Zn তড়িৎদ্বার অ্যানোড হিসেবে জারণ ঘটাবে এবং Ni তড়িৎদ্বার ক্যাথোড হিসেবে বিজারণ ঘটাবে।

   অ্যানোড বিক্রিয়া (জারণ): $\text{Zn}(\text{s}) \rightarrow \text{Zn}^{2+}(\text{aq}) + 2e^-$
   ক্যাথোড বিক্রিয়া (বিজারণ): $\text{Ni}^{2+}(\text{aq}) + 2e^- \rightarrow \text{Ni}(\text{s})$

   ক্যাথোডের বিজারণ বিভব, $E^\circ_{\text{Ni}^{2+}/\text{Ni}} = -E^\circ_{\text{Ni}/\text{Ni}^{2+}} = -0.25\text{ V}$

   অতএব, কোষটির প্রমাণ তড়িৎচালক বল বা emf ($E^\circ_{\text{cell}}$):
   $E^\circ_{\text{cell}} = E^\circ_{\text{anode(ox)}} + E^\circ_{\text{cathode(red)}}$
   $E^\circ_{\text{cell}} = E^\circ_{\text{Zn}/\text{Zn}^{2+}} + E^\circ_{\text{Ni}^{2+}/\text{Ni}}$
   $E^\circ_{\text{cell}} = 0.76\text{ V} + (-0.25\text{ V}) = +0.51\text{ V}$

   সুতরাং, কোষটির emf হলো $+0.51\text{ V}$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের ক্যাথোডীয় দ্রবণটি হলো $\text{NiSO}_4$ দ্রবণ (অর্থাৎ $\text{Ni}^{2+}$ আয়নযুক্ত দ্রবণ)।

   এই দ্রবণটিকে $M$ ধাতুর পাত্রে রাখা যাবে কি না, তা নির্ভর করবে পাত্র ($M$) এবং দ্রবণের ($\text{Ni}^{2+}$) মধ্যে স্বতঃস্ফূর্ত বিক্রিয়া ঘটে কি না তার ওপর।

   যদি $M$ ধাতুর পাত্রে $\text{Ni}^{2+}$ দ্রবণ রাখা হয়, তবে সম্ভাব্য কোষ বিক্রিয়া:
   অ্যানোড (পাত্রে জারণ): $2M(\text{s}) \rightarrow 2M^{3+}(\text{aq}) + 6e^-$
   ক্যাথোড (দ্রবণে বিজারণ): $3\text{Ni}^{2+}(\text{aq}) + 6e^- \rightarrow 3\text{Ni}(\text{s})$

   উদ্দীপক অনুসারে:
   $M$ এর প্রমাণ জারণ বিভব, $E^\circ_{M/M^{3+}} = +1.66\text{ V}$
   $\text{Ni}$ এর প্রমাণ জারণ বিভব, $E^\circ_{\text{Ni}/\text{Ni}^{2+}} = +0.25\text{ V}$
   $\therefore \text{Ni}^{2+}$ এর প্রমাণ বিজারণ বিভব, $E^\circ_{\text{Ni}^{2+}/\text{Ni}} = -0.25\text{ V}$

   এই ক্ষেত্রে কোষ বিভব ($E^\circ_{\text{cell}}$):
   $E^\circ_{\text{cell}} = E^\circ_{M/M^{3+}} + E^\circ_{\text{Ni}^{2+}/\text{Ni}}$
   $E^\circ_{\text{cell}} = (+1.66\text{ V}) + (-0.25\text{ V}) = +1.41\text{ V}$

   যেহেতু কোষের তড়িৎচালক বল $E^\circ_{\text{cell}}$ ধনাত্মক ($+1.41\text{ V} > 0$), তাই $M$ ধাতু এবং $\text{Ni}^{2+}$ দ্রবণের মধ্যে বিক্রিয়াটি স্বতঃস্ফূর্তভাবে সংঘটিত হবে। ফলে $M$ ধাতুর পাত্রটি ক্ষয়প্রাপ্ত বা ছিদ্র হয়ে যাবে।

   সুতরাং, উদ্দীপকের ক্যাথোডীয় দ্রবণটিকে $M$ এর পাত্রে রাখা যাবে না।