রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   যে দ্রবণে সামান্য পরিমাণ এসিড বা ক্ষার যোগ করার পরেও দ্রবণের pH মান প্রায় অপরিবর্তিত থাকে, তাকে বাফার দ্রবণ বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   বিশুদ্ধ পানি একটি অত্যন্ত দুর্বল তড়িৎ-বিশ্লেষ্য এবং এটি সামান্য পরিমাণে বিয়োজিত হয়ে সমপরিমাণ হাইড্রোজেন আয়ন (H⁺) ও হাইড্রোক্সিল আয়ন (OH⁻) উৎপন্ন করে:
   $\text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{OH}^-$

   ২৫°C তাপমাত্রায় পানির আয়ন গুণফল, $K_w = [\text{H}^+][\text{OH}^-] = 1.0 \times 10^{-14}$

   যেহেতু বিশুদ্ধ পানিতে উৎপন্ন $\text{H}^+$ এবং $\text{OH}^-$ আয়নের ঘনমাত্রা সমান থাকে, তাই:
   $[\text{H}^+] = [\text{OH}^-]$
   $[\text{H}^+]^2 = 1.0 \times 10^{-14}$
   $[\text{H}^+] = 1.0 \times 10^{-7} \text{ M}$

   আমরা জানি, $\text{pH} = -\log[\text{H}^+]$
   অতএব, $\text{pH} = -\log(1.0 \times 10^{-7}) = 7$

   তাই বিশুদ্ধ পানির pH মান 7 (নিরপেক্ষ)।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক মতে, পাত্র-A তে উপস্থিত অ্যাসিটিক এসিডের ঘনমাত্রা, $C = 0.25 \text{ M}$
   অ্যাসিটিক এসিডের বিয়োজন ধ্রুবক, $K_a = 1.8 \times 10^{-5}$

   $\text{CH}_3\text{COOH}$ একটি দুর্বল এসিড হওয়ায় এর বিয়োজন মাত্রা $\alpha$ খুব কম।
   $\text{CH}_3\text{COOH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+$

   অতএব, $[\text{H}^+] = \sqrt{K_a \times C}$
   $[\text{H}^+] = \sqrt{1.8 \times 10^{-5} \times 0.25} = \sqrt{4.5 \times 10^{-6}} \approx 2.1213 \times 10^{-3} \text{ M}$

   আমরা জানি,
   $\text{pH} = -\log[\text{H}^+]$
   $\text{pH} = -\log(2.1213 \times 10^{-3}) \approx 2.67$

   সুতরাং, পাত্র A এর দ্রবণের pH হলো 2.67।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের পাত্র-C তে পাত্র-A ও পাত্র-B এর দ্রবণ মিশ্রিত করা হয়েছে।

   পাত্র-A তে $\text{CH}_3\text{COOH}$-এর মোল সংখ্যা = $\frac{5 \times 0.25}{1000} = 1.25 \times 10^{-3} \text{ mol}$
   পাত্র-B তে $\text{KOH}$-এর মোল সংখ্যা = $\frac{5 \times 0.25}{1000} = 1.25 \times 10^{-3} \text{ mol}$

   বিক্রিয়া:
   $\text{CH}_3\text{COOH} + \text{KOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{COOK} + \text{H}_2\text{O}$

   এখানে সমমোল এসিড ও ক্ষার বিক্রিয়া করায় দ্রবণটিতে শুধুমাত্র দুর্বল এসিড ও তীব্র ক্ষারের লবণ $\text{CH}_3\text{COOK}$ উৎপন্ন হয়। ফলে C পাত্রের দ্রবণটি বাফার দ্রবণ নয়।

   উৎপন্ন লবণের ঘনমাত্রা:
   মোট আয়তন = $5\text{ mL} + 5\text{ mL} = 10\text{ mL} = 0.01\text{ L}$
   $[\text{CH}_3\text{COOK}] = \frac{1.25 \times 10^{-3} \text{ mol}}{0.01 \text{ L}} = 0.125 \text{ M}$
   লবণটির আর্দ্রবিশ্লেষণের ফলে দ্রবণটি ক্ষারীয় হয় এবং এর pH মান:
   $\text{pH} = 7 + \frac{1}{2}(\text{p}K_a + \log C) = 7 + \frac{1}{2}(4.74 + \log 0.125) = 7 + \frac{1}{2}(4.74 - 0.903) = 7 + 1.92 = 8.92$

   এখন, C পাত্রের দ্রবণে সামান্য পরিমাণ তীব্র এসিড $\text{HCl}$ যোগ করলে:
   যোগকৃত $\text{H}^+$ আয়ন দ্রবণের $\text{CH}_3\text{COO}^-$ আয়নের সাথে যুক্ত হয়ে অবিয়োজিত $\text{CH}_3\text{COOH}$ উৎপন্ন করে:
   $\text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+ \rightarrow \text{CH}_3\text{COOH}$

   ধরি, সামান্য $0.01\text{ M}$ বা $0.1\text{ mmol}$ $\text{HCl}$ যোগ করা হলো। ফলে দ্রবণে দুর্বল এসিড $\text{CH}_3\text{COOH}$ এবং এর লবণ $\text{CH}_3\text{COOK}$ উভয়েই উপস্থিত থাকবে, যা একটি অম্লীয় বাফার তৈরি করবে। হেন্ডারসন-হ্যাসেলবালখ সমীকরণ অনুসারে তখন দ্রবণের pH এর মান কমে বাফার সীমার মধ্যে (pH < 7) চলে আসবে।

   অতএব, যেহেতু C পাত্রের মূল দ্রবণটি কোনো বাফার দ্রবণ নয় (বরং ক্ষারীয় লবণ দ্রবণ), তাই এতে সামান্য পরিমাণ $\text{HCl}$ যোগ করলে দ্রবণের pH মানের উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন ঘটবে এবং pH মান হ্রাস পাবে।