রসায়ন ১ম পত্র • Barishal Board • বরিশাল বোর্ড ২০১৯
রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন
ইথানল উৎপাদনের দুটি পদ্ধতি নিম্নরূপ:প্রথম অংশ(i) C6H12O6⟶ জাইমেজ20−25∘C2C2H5OH+2CO2 \mathrm{C}{6} \mathrm{H}{12} \mathrm{O}{6} \underset{20-25^{\circ} \mathrm{C}}{\stackrel{\text { জাইমেজ}}{\longrightarrow}} 2 \mathrm{C}{2} \mathrm{H}{5} \mathrm{OH}+2 \mathrm{CO}{2} (ii) C2H5Br+KOH⟶50−60∘CC2H5OH+KBr \mathrm{C}{2} \mathrm{H}{5} \mathrm{Br}+\mathrm{KOH} \underset{50-60^{\circ} \mathrm{C}}{\longrightarrow} \mathrm{C}{2} \mathrm{H}{5} \mathrm{OH}+\mathrm{KBr} দ্বিতীয় অংশA2( g)+B2)(g)⇌2AB(g);2 L \left.\mathrm{A}{2}(\mathrm{~g})+\mathrm{B}{2}\right)(\mathrm{g}) \rightleftharpoons 2 \mathrm{AB}(\mathrm{g}) ; 2 \mathrm{~L} আয়তনের পাত্রে 450∘C 450^{\circ} \mathrm{C} তাপমাত্রায় বিক্রিয়াটি সাম্যাবস্থায় আছে। সাম্যাবস্থায় মোট মোলের 10.5% AB রয়েছে।
- ক)(1)
গ্রিন কেমিস্ট্রি কাকে বলে?
- খ)(2)
KClKCl ও CaCl2CaCl_2 এর মধ্যে কোনটি বেশি আয়নিক ব্যাখ্যা করো।
- গ)(3)
উদ্দীপকের দ্বিতীয় অংশের বিক্রিয়াটির Kc এর মান নির্ণয় করো।
- ঘ)(4)
ইথানল উৎপাদনের কোন পদ্ধতিটি গ্রিন কেমিষ্ট্রির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ ব্যাখ্যা কর।
উত্তর ও ব্যাখ্যা
- ক)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
রাসায়নিক প্রক্রিয়াসমূহে পরিবেশের জন্য ক্ষতিকর ও বিপজ্জনক পদার্থের উৎপাদন এবং ব্যবহার হ্রাস বা বর্জন করার জন্য যে টেকসই রসায়ন নীতি অনুসরণ করা হয়, তাকে গ্রিন কেমিস্ট্রি বা সবুজ রসায়ন বলে।
- খ)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
KCl ও CaCl₂ উভয়ই আয়নিক যৌগ হলেও এদের মধ্যে KCl বেশি আয়নিক।
ফাযানের নীতি অনুযায়ী, অ্যানায়নের প্রকৃতি ও আকার একই থাকলে ক্যাটায়নের চার্জ যত বেশি এবং আকার যত ছোট হয়, পোলারায়ন তত বেশি ঘটে এবং যৌগটির সমযোজী বৈশিষ্ট্য বৃদ্ধি পায়।
KCl যৌগে ক্যাটায়ন K⁺ (চার্জ +১) এবং CaCl₂ যৌগে ক্যাটায়ন Ca²⁺ (চার্জ +২)। Ca²⁺ এর চার্জ K⁺ এর চেয়ে বেশি এবং এর আকার K⁺ এর চেয়ে ছোট। ফলে Ca²⁺ কর্তৃক Cl⁻ অ্যানায়নের পোলারায়ন K⁺ অপেক্ষা অনেক বেশি মাত্রায় ঘটে। পোলারায়ন বেশি হওয়ার কারণে CaCl₂-এ সমযোজী বৈশিষ্ট্য বৃদ্ধি পায়। অন্যদিকে K⁺ এর কম চার্জ ও অপেক্ষাকৃত বড় আকারের কারণে KCl-এ পোলারায়ন কম ঘটে। ফলে KCl অধিকতর আয়নিক বৈশিষ্ট্য বজায় রাখে।
- গ)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
প্রদত্ত বিক্রিয়াটি হলো:
A₂(g) + B₂(g) ⇌ 2AB(g)ধরি, শুরুতে A₂ এবং B₂ এর মোল সংখ্যা যথাক্রমে a এবং b ছিল। সমতুল্য পরিমাণে ধরে নিলে, শুরুতে প্রত্যেকের মোল সংখ্যা = 1 মোল।
বিক্রিয়া সমীকরণ:
A₂(g) + B₂(g) ⇌ 2AB(g)
প্রারম্ভে: 1 1 0
সাম্যাবস্থায়: (1 - x) (1 - x) 2xসাম্যাবস্থায় মোট মোল সংখ্যা, n_total = (1 - x) + (1 - x) + 2x = 2 মোল।
উদ্দীপক অনুযায়ী, সাম্যাবস্থায় মোট মোলের 10.5% হলো AB।
অতএব, সাম্যাবস্থায় AB এর মোল সংখ্যা:
2x = 2 × (10.5 / 100) = 0.21 মোল
বা, x = 0.105 মোলসুতরাং,
A₂ এর সাম্য মোল সংখ্যা = 1 - 0.105 = 0.895 মোল
B₂ এর সাম্য মোল সংখ্যা = 1 - 0.105 = 0.895 মোল
AB এর সাম্য মোল সংখ্যা = 0.21 মোলযেহেতু বিক্রিয়ায় উভয় পাশে মোট গ্যাসীয় অণুর সংখ্যা সমান (Δn = 2 - (1 + 1) = 0), তাই Kc নির্ণয়ে পাত্রের আয়তন (V = 2 L) বাদ পড়ে যায়:
Kc = [AB]² / ([A₂] [B₂])
Kc = (n_AB / V)² / [ (n_A₂ / V) × (n_B₂ / V) ] = (n_AB)² / (n_A₂ × n_B₂)
Kc = (0.21)² / (0.895 × 0.895)
Kc = 0.0441 / 0.801025 ≈ 0.055অতএব, বিক্রিয়াটির Kc এর মান 0.055।
- ঘ)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
গ্রিন কেমিস্ট্রির অন্যতম প্রধান মূলনীতি হলো 'অ্যাটম ইকোনমি' (Atom Economy), যেখানে কাঁচামালের পরমাণুগুলোর কত শতাংশ কাঙ্ক্ষিত উৎপাদে রূপান্তরিত হলো তা বিবেচনা করা হয়। যে বিক্রিয়ার অ্যাটম ইকোনমি যত বেশি এবং উপজাত (by-product) বর্জ্য যত কম, সেই পদ্ধতিটি তত বেশি পরিবেশবান্ধব ও গ্রিন কেমিস্ট্রির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।
১ম পদ্ধতি (গাঁজন বা ফার্মেন্টেশন প্রক্রিয়া):
C₆H₁₂O₆ ⟶ 2 C₂H₅OH + 2 CO₂- C₆H₁₂O₆ এর আণবিক ভর = 180 g/mol
- কাঙ্ক্ষিত উৎপাদ (ইথানল, 2 C₂H₅OH) এর ভর = 2 × 46 = 92 g/mol
- ১ম পদ্ধতির অ্যাটম ইকোনমি (%AE) = (কাঙ্ক্ষিত উৎপাদের ভর / বিক্রিয়কের মোট আণবিক ভর) × 100
= (92 / 180) × 100 ≈ 51.11%
তাছাড়া উৎপন্ন CO₂ একটি তুলনামূলক কম ক্ষতিকর গ্যাস এবং এটি সংগৃহীত হয়ে বিভিন্ন শিল্পে ব্যবহৃত হতে পারে। বিক্রিয়াটি মৃদু তাপমাত্রায় (20-25°C) এনজাইম প্রভাবকের উপস্থিতিতে নবায়নযোগ্য কাঁচামাল (গ্লুকোজ) থেকে ঘটে।
২য় পদ্ধতি (হ্যালোঅ্যালকেনের আর্দ্রবিশ্লেষণ):
C₂H₅Br + KOH ⟶ C₂H₅OH + KBr- বিক্রিয়কসমূহের মোট ভর = C₂H₅Br (109) + KOH (56.1) = 165.1 g/mol
- কাঙ্ক্ষিত উৎপাদ (C₂H₅OH) এর ভর = 46 g/mol
- ২য় পদ্ধতির অ্যাটম ইকোনমি (%AE) = (46 / 165.1) × 100 ≈ 27.86%
এ পদ্ধতিতে অ্যাটম ইকোনমি অত্যন্ত কম এবং প্রায় 72% কাঁচামাল KBr নামক অজৈব বর্জ্য হিসেবে নষ্ট হয়। তাছাড়া এতে হ্যালোজেনযুক্ত বিষাক্ত যৌগ ও ক্ষার ব্যবহৃত হয় এবং উচ্চ তাপমাত্রা (50-60°C) প্রয়োজন হয়।
যেহেতু ১ম পদ্ধতির অ্যাটম ইকোনমি অনেক বেশি (51.11% > 27.86%), কাঁচামাল নবায়নযোগ্য এবং ক্ষতিকর রাসায়নিক বর্জ্য তৈরি হয় না, তাই ইথানল উৎপাদনের ১ম পদ্ধতিটি গ্রিন কেমিস্ট্রির মূলনীতির সাথে অধিক সামঞ্জস্যপূর্ণ।
আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও