রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কোনো জলীয় দ্রবণে উপস্থিত হাইড্রোজেন আয়নের ($H^+$ বা $H_3O^+$) মোলার ঘনমাত্রার ঋণাত্মক লগারিদমকে ওই দ্রবণের pH বলে। অর্থাৎ, $\text{pH} = -\log[H^+]$।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   পানির স্বতঃবিয়োজন একটি তাপহারী প্রক্রিয়া:
   $H_2O(l) \rightleftharpoons H^+(aq) + OH^-(aq); \quad \Delta H > 0$
   বিশুদ্ধ পানির আয়নিক গুণফল হলো, $K_w = [H^+][OH^-]$। লা শাতেলিয়ারের নীতি অনুসারে, তাপহারী প্রক্রিয়ায় তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে বিক্রিয়া সামনের দিকে অগ্রসর হয়। ফলে পানিতে $H^+$ এবং $OH^-$ আয়নের বিয়োজন তথা ঘনমাত্রা বৃদ্ধি পায়। এর ফলে তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে পানির আয়নিক গুণফল ($K_w$) বৃদ্ধি পায় এবং তাপমাত্রা হ্রাস পেলে হ্রাস পায়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের বিক্রিয়াটি:
   $P_2(g) + Q_2(g) \rightleftharpoons 2PQ(g)$

   প্রারম্ভিক মোল সংখ্যা:
   $P_2 = 1.0$ মোল, $Q_2 = 1.2$ মোল, $PQ = 0$ মোল

   শর্তানুসারে, $Q_2$ এর $60\%$ বিক্রিয়া করে।
   সুতরাং, বিক্রিয়াকৃত $Q_2$ এর পরিমাণ, $x = 1.2 \times 60\% = 1.2 \times 0.6 = 0.72$ মোল।

   সমীকরণ অনুযায়ী, $1$ মোল $Q_2$, $1$ মোল $P_2$ এর সাথে বিক্রিয়া করে $2$ মোল $PQ$ তৈরি করে।

   সাম্যাবস্থায় মোল সংখ্যা:
   $n_{P_2} = 1.0 - 0.72 = 0.28$ মোল
   $n_{Q_2} = 1.2 - 0.72 = 0.48$ মোল
   $n_{PQ} = 2 \times 0.72 = 1.44$ মোল

   মোট মোল সংখ্যা, $n_{\text{total}} = 0.28 + 0.48 + 1.44 = 2.20$ মোল।
   মোট চাপ, $P = 2$ atm।

   উপাদানসমূহের আংশিক চাপ:
   $p_{P_2} = \frac{0.28}{2.20} \times 2 = \frac{0.56}{2.20} \approx 0.2545$ atm
   $p_{Q_2} = \frac{0.48}{2.20} \times 2 = \frac{0.96}{2.20} \approx 0.4364$ atm
   $p_{PQ} = \frac{1.44}{2.20} \times 2 = \frac{2.88}{2.20} \approx 1.3091$ atm

   অতএব, সাম্যধ্রুবক $K_p$:
   $K_p = \frac{(p_{PQ})^2}{p_{P_2} \times p_{Q_2}} = \frac{(1.3091)^2}{0.2545 \times 0.4364} = \frac{1.7137}{0.11106} \approx 15.43$

   বিকল্পভাবে, যেহেতু বিক্রিয়ায় মোল সংখ্যার পরিবর্তন $\Delta n = 2 - (1 + 1) = 0$, তাই $K_p = K_x$:
   $K_p = \frac{(n_{PQ})^2}{n_{P_2} \cdot n_{Q_2}} = \frac{(1.44)^2}{0.28 \times 0.48} = \frac{2.0736}{0.1344} = 15.43$

   অতএব, $K_p$ এর মান $15.43$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের বিক্রিয়াটি হলো:
   $P_2(g) + Q_2(g) \rightleftharpoons 2PQ(g); \quad \Delta H = -\text{ve} \text{ (তাপোৎপাদী)}$
   সর্বোচ্চ পরিমাণ উৎপাদ ($PQ$) তৈরি করতে লা শাতেলিয়ারের নীতি অনুযায়ী নিম্নলিখিত পদক্ষেপগুলো গ্রহণ করতে হবে:

   ১. তাপমাত্রার প্রভাব:
   বিক্রিয়াটি তাপোৎপাদী ($\Delta H < 0$)। লা শাতেলিয়ারের নীতি অনুযায়ী, বিক্রিয়ার তাপমাত্রা হ্রাস করলে সাম্যাবস্থা ডানদিকে সরে যাবে এবং উৎপাদের পরিমাণ বৃদ্ধি পাবে। তবে খুব কম তাপমাত্রায় বিক্রিয়ার গতি মন্থর হয়ে যায়, তাই একটি অনুকূল বা সর্বোত্তম নিম্ন তাপমাত্রা বজায় রাখা প্রয়োজন।

   ২. চাপের প্রভাব:
   বিক্রিয়াটিতে বিক্রিয়কের মোট মোল সংখ্যা $(1+1) = 2$ এবং উৎপাদের মোট মোল সংখ্যা $= 2$। অর্থাৎ, উভয়পাশে মোল সংখ্যার কোনো পরিবর্তন হয় না ($\Delta n = 0$)। তাই সাম্যাবস্থায় চাপের কোনো প্রভাব নেই। ফলে উৎপাদ বাড়াতে চাপ বাড়ানো বা কমানোর বিশেষ কোনো ভূমিকা থাকবে না।

   ৩. ঘনমাত্রার প্রভাব:
   বিক্রিয়ক $P_2$ ও $Q_2$ এর ঘনমাত্রা বৃদ্ধি করলে অথবা সাম্যমিশ্রণ থেকে উৎপন্ন উৎপাদ $PQ$ ক্রমাগত অপসারণ করলে লা শাতেলিয়ারের নীতি অনুযায়ী সাম্যাবস্থা ডানদিকে ধাবিত হবে এবং উৎপাদের পরিমাণ বৃদ্ধি পাবে।

   ৪. উপযুক্ত প্রভাবক ব্যবহার:
   প্রভাবক সাম্যাবস্থার অবস্থান পরিবর্তন না করলেও দ্রুত সাম্যাবস্থায় পৌঁছাতে সাহায্য করে, যা শিল্পক্ষেত্রে কম সময়ে কাঙ্ক্ষিত উৎপাদ পেতে সহায়ক।

   সুতরাং, উপযুক্ত নিম্ন তাপমাত্রা বজায় রাখা, বিক্রিয়কের ঘনমাত্রা বৃদ্ধি করা এবং উৎপাদ ক্রমাগত অপসারণ করার মাধ্যমে সর্বোচ্চ পরিমাণ উৎপাদ তৈরি করা সম্ভব।