রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   যেসব পদার্থ গলিত অবস্থায় বা উপযুক্ত দ্রাবকে (যেমন পানিতে) দ্রবীভূত অবস্থায় বিয়োজিত হয়ে মুক্ত আয়নের মাধ্যমে তড়িৎ পরিবহন করে এবং তড়িৎ পরিবহনের সাথে সাথে রাসায়নিকভাবে বিশ্লিষ্ট হয়ে নতুন পদার্থে পরিণত হয়, তাদেরকে তড়িৎবিশ্লেষ্য (Electrolyte) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   তড়িৎ বিশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় তড়িৎবিশ্লেষ্যের গলিত বা দ্রবীভূত দ্রবণে দুটি তড়িৎদ্বার প্রবেশ করিয়ে বিদ্যুৎ প্রবাহিত করলে ক্যাটায়নগুলো ক্যাথোডে এবং অ্যানায়নগুলো অ্যানোডে গমন করে।

   অ্যানোডে অ্যানায়ন ইলেকট্রন ত্যাগ করে জারিত হয়, যা একটি জারণ অর্ধ-বিক্রিয়া:
   $A^- \rightarrow A + e^-$

   অপরদিকে, ক্যাথোডে ক্যাটায়ন ইলেকট্রন গ্রহণ করে বিজারিত হয়, যা একটি বিজারণ অর্ধ-বিক্রিয়া:
   $M^+ + e^- \rightarrow M$

   যেহেতু তড়িৎ বিশ্লেষণ কোষে একই সাথে ইলেকট্রন বর্জন (জারণ) ও ইলেকট্রন গ্রহণ (বিজারণ) সংঘটিত হয়, তাই সামগ্রিকভাবে তড়িৎ বিশ্লেষণ একটি রেডক্স (Redox) বা জারণ-বিজারণ বিক্রিয়া।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে X এর পারমাণবিক ভর 55.85 (Fe) এবং Y এর পারমাণবিক ভর 63.50 (Cu)।
   উদ্দীপকের চিত্রানুসারে,
   অ্যানোড: $X(s) | X^{2+}(aq, 1.0\text{ M})$
   ক্যাথোড: $Y^{2+}(aq, 2.0\text{ M}) | Y(s)$

   দেওয়া আছে,
   $E^0_{X^{2+}/X} = -0.44\text{ V}$
   অতএব, অ্যানোডের প্রমাণ জারণ বিভব, $E^0_{X/X^{2+}} = +0.44\text{ V}$
   ক্যাথোডের প্রমাণ বিজারণ বিভব, $E^0_{Y^{2+}/Y} = +0.34\text{ V}$

   কোষটির প্রমাণ e.m.f ($E^0_{\text{cell}}$):
   $E^0_{\text{cell}} = E^0_{X/X^{2+}} + E^0_{Y^{2+}/Y} = 0.44\text{ V} + 0.34\text{ V} = 0.78\text{ V}$

   কোষ বিক্রিয়া:
   $X(s) + Y^{2+}(aq) \rightleftharpoons X^{2+}(aq) + Y(s)$
   এখানে স্থানান্তরিত ইলেকট্রন সংখ্যা, $n = 2$

   নার্নস্ট সমীকরণ অনুসারে,
   $E_{\text{cell}} = E^0_{\text{cell}} - \frac{0.0591}{n} \log \frac{[X^{2+}]}{[Y^{2+}]}$
   দেওয়া আছে, $[X^{2+}] = 1.0\text{ M}$ এবং $[Y^{2+}] = 2.0\text{ M}$, তাপমাত্রা $T = 25^\circ\text{C} = 298\text{ K}$

   $\therefore E_{\text{cell}} = 0.78 - \frac{0.0591}{2} \log \left(\frac{1.0}{2.0}\right)$
   $= 0.78 - 0.02955 \times (-0.30103)$
   $= 0.78 + 0.0089$
   $= 0.7889\text{ V} \approx 0.79\text{ V}$

   অতএব, উদ্দীপকের কোষটির e.m.f হলো $0.7889\text{ V}$ বা প্রায় $0.79\text{ V}$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের অ্যানোডে উপস্থিত দ্রবণটি হলো $XSO_4$ দ্রবণ, যার ঘনমাত্রা $1.0\text{ M}$ ($X$ হলো $\text{Fe}$)। এই দ্রবণকে জিংক ($\text{Zn}$) নির্মিত পাত্রে রাখা হলে পাত্রটি অ্যানোড হিসেবে কাজ করবে এবং দ্রবণের $X^{2+}$ আয়ন ক্যাথোড হিসেবে কাজ করবে।

   সম্ভাব্য কোষ গঠন:
   $\text{Zn}(s) | \text{Zn}^{2+}(aq) \,|\,|\, X^{2+}(aq) | X(s)$

   দেওয়া আছে,
   $\text{Zn}$ এর প্রমাণ বিজারণ বিভব, $E^0_{\text{Zn}^{2+}/\text{Zn}} = -0.76\text{ V}$
   $\therefore$ $\text{Zn}$ এর প্রমাণ জারণ বিভব, $E^0_{\text{Zn}/\text{Zn}^{2+}} = +0.76\text{ V}$
   $X$ এর প্রমাণ বিজারণ বিভব, $E^0_{X^{2+}/X} = -0.44\text{ V}$

   কোষ বিক্রিয়া:
   $\text{Zn}(s) + X^{2+}(aq) \rightarrow \text{Zn}^{2+}(aq) + X(s)$

   উক্ত প্রক্রিয়ার কোষ বিভব ($E^0_{\text{cell}}$):
   $E^0_{\text{cell}} = E^0_{\text{Zn}/\text{Zn}^{2+}} + E^0_{X^{2+}/X}$
   $= (+0.76\text{ V}) + (-0.44\text{ V})$
   $= +0.32\text{ V}$

   যেহেতু $E^0_{\text{cell}}$ এর মান ধনাত্মক ($E^0_{\text{cell}} > 0$), তাই $\text{Zn}$ পাত্র এবং $XSO_4$ দ্রবণের মধ্যে স্বতঃস্ফূর্তভাবে বিক্রিয়া সংঘটিত হবে। ফলে জিংক পাত্র থেকে জিংক দ্রবীভূত হয়ে পাত্রে ছিদ্র সৃষ্টি হবে।

   সুতরাং, উদ্দীপকের অ্যানোডের দ্রবণটিকে জিংক নির্মিত পাত্রে দীর্ঘক্ষণ সংরক্ষণ করা যাবে না।