রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   যেসব গ্যালভানিক কোষে অবিরাম জ্বালানি (যেমন: H₂, CH₄ ইত্যাদি) সরবরাহ করে তা জারিত করার মাধ্যমে সরাসরি রাসায়নিক শক্তিকে বিদ্যুৎ শক্তিতে রূপান্তরিত করা হয়, তাকে ফুয়েল সেল (Fuel Cell) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   বেঞ্জিন বলয়ে যুক্ত যে সকল মূলক বলয় থেকে ইলেকট্রন ঘনত্ব নিজের দিকে টেনে নিয়ে বলয়কে নিষ্ক্রিয় করে এবং অর্থো ও প্যারা অবস্থানে ইলেকট্রন ঘনত্ব মেটা অবস্থানের চেয়ে বেশি হ্রাস করে, তাদেরকে মেটা নির্দেশক মূলক বলে।

   -NO₂ মূলকে নাইট্রোজেনের সাথে অধিক তড়িৎঋণাত্মক অক্সিজেন পরমাণু দ্বিবন্ধন দ্বারা যুক্ত থাকায় এটি ঋণাত্মক মেসোমারিক ফল (-M ফল) প্রদর্শন করে। ফলে নাইট্রোজেন পরমাণু বেঞ্জিন বলয় থেকে পাই-ইলেকตรন নিজের দিকে টেনে নেয়। রেজোন্যান্সের কারণে বেঞ্জিন বলয়ের অর্থো ও প্যারা অবস্থানে ধনাত্মক চার্জ সৃষ্টি হয় অর্থাৎ ইলেকট্রন ঘনত্ব হ্রাস পায়। ফলে নবাগত ইলেকট্রোফাইল অপেক্ষাকৃত বেশি ইলেকট্রন ঘনত্ববিশিষ্ট মেটা অবস্থানে আক্রমণ করতে বাধ্য হয়। এজন্য -NO₂ মূলককে মেটা নির্দেশক মূলক বলা হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুসারে,
   বিদ্যুৎ প্রবাহ, I = 0.2 A
   সময়, t = 2 মিনিট = 2 × 60 s = 120 s
   তড়িৎ চার্জ, Q = I × t = 0.2 A × 120 s = 24 C

   ক্যাথোডে সংঘটিত বিক্রিয়া:
   Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s)

   আমরা জানি,
   Cu এর পারমাণবিক ভর, M = 63.5 g/mol
   যোজ্যতা, z = 2
   ফ্যারাডের ধ্রুবক, F = 96500 C/mol

   ফ্যারাডের ১ম সূত্রানুসারে সঞ্চিত Cu এর ভর,
   W = (M × I × t) / (z × F)
   = (63.5 × 0.2 × 120) / (2 × 96500)
   = 1524 / 193000
   = 0.007896 g বা 7.90 × 10⁻³ g

   অতএব, ক্যাথোডে 0.0079 g (বা 7.90 mg) Cu সঞ্চিত হবে।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   হ্যাঁ, উদ্দীপকের তথ্যের ভিত্তিতে H₂SO₄ দ্রবণের ঘনমাত্রা নির্ণয় করা সম্ভব। নিম্নে তা গাণিতিকভাবে বিশ্লেষণ করা হলো:

   কোষটির কোষ ডায়াগ্রাম:
   Pt, H₂(g)(1 atm, 25°C) | H⁺(aq) || Cu²⁺(aq)(0.1 M) | Cu(s)

   অ্যানোড বিক্রিয়া: H₂(g) → 2H⁺(aq) + 2e⁻
   ক্যাথোড বিক্রিয়া: Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s)
   সমগ্র কোষ বিক্রিয়া: H₂(g) + Cu²⁺(aq) → 2H⁺(aq) + Cu(s)

   এখানে ইলেকট্রন স্থানান্তর সংখ্যা, n = 2
   প্রমাণ বিজারণ বিভবের মান:
   E°(H⁺/H₂) = 0.00 V
   E°(Cu²⁺/Cu) = +0.34 V

   প্রমাণ কোষ বিভব, E°_cell = E°_cathode - E°_anode = +0.34 V - 0.00 V = +0.34 V

   নার্নস্ট সমীকরণ অনুসারে,
   E_cell = E°_cell - (0.0591 / n) × log([H⁺]² / (P_H₂ × [Cu²⁺]))

   উদ্দীপক অনুসারে,
   E_cell = +0.42 V
   P_H₂ = 1 atm
   [Cu²⁺] = 0.1 M

   মানগুলো বসিয়ে পাই,
   0.42 = 0.34 - (0.0591 / 2) × log([H⁺]² / (1 × 0.1))
   => 0.42 - 0.34 = -0.02955 × log([H⁺]² / 0.1)
   => 0.08 / (-0.02955) = log([H⁺]² / 0.1)
   => -2.707 = log([H⁺]² / 0.1)
   => [H⁺]² / 0.1 = 10^(-2.707) = 1.963 × 10⁻³
   => [H⁺]² = 1.963 × 10⁻⁴
   => [H⁺] = √(1.963 × 10⁻⁴) ≈ 0.014 M

   H₂SO₄ একটি দ্বিক্ষারকীয় অ্যাসিড যা নিম্নরূপে বিয়োজিত হয়:
   H₂SO₄(aq) → 2H⁺(aq) + SO₄²⁻(aq)

   অতএব, H₂SO₄ দ্রবণের ঘনমাত্রা = [H⁺] / 2 = 0.014 M / 2 = 0.007 M

   সুতরাং, উদ্দীপকের তথ্যের ভিত্তিতে H₂SO₄ দ্রবণের ঘনমাত্রা নির্ণয় করা সম্ভব এবং এর মান 0.007 M।