রসায়ন ১ম পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় বিশুদ্ধ পানি বা যেকোনো জলীয় দ্রবণে উপস্থিত হাইড্রোজেন আয়ন ($H^+$ বা $H_3O^+$) এবং হাইড্রোক্সাইড আয়নের ($OH^-$) মোলার ঘনমাত্রার গুণফলকে পানির আয়নিক গুণফল ($K_w$) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   রাসায়নিক সাম্যাবস্থায় বিক্রিয়াটি আপাতদৃষ্টিতে স্থির মনে হলেও প্রকৃতপক্ষে তা কখনো থেমে থাকে না। সাম্যাবস্থায় সম্মুখমুখী বিক্রিয়ার বেগ এবং পশ্চাৎমুখী বিক্রিয়ার বেগ পরস্পর সমান হয়। অর্থাৎ যে হারে বিক্রিয়ক পদার্থগুলো বিক্রিয়া করে উৎপাদে পরিণত হয়, ঠিক একই হারে উৎপাদগুলো বিক্রিয়া করে পুনরায় বিক্রিয়কে রূপান্তরিত হয়। বাহ্যিকভাবে কোনো পরিবর্তন দৃশ্যমান না হলেও আণবিক পর্যায়ে উভয় বিপরীতমুখী বিক্রিয়া সমান বেগে নিরবচ্ছিন্নভাবে চলতে থাকে বলে রাসায়নিক সাম্যাবস্থাকে গতিশীল সাম্যাবস্থা বলা হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের 'A' পাত্রে দুর্বল ক্ষারক $NH_4OH$ রয়েছে।
   এখানে,
   $NH_4OH$-এর ঘনমাত্রা, $C = 0.001\text{ M} = 10^{-3}\text{ M}$
   ক্ষারকের বিয়োজন ধ্রুবক, $K_b = 1.9 \times 10^{-5}$

   দুর্বল ক্ষারকের বিয়োজন মাত্রা $\alpha = \sqrt{\frac{K_b}{C}}$
   বা, $\alpha = \sqrt{\frac{1.9 \times 10^{-5}}{10^{-3}}} = \sqrt{0.019} \approx 0.1378$

   অতএব, দ্রবণে হাইড্রোক্সিল আয়নের ঘনমাত্রা,
   $[OH^-] = C \times \alpha = 10^{-3} \times 0.1378 = 1.378 \times 10^{-4}\text{ M}$

   আমরা জানি,
   $pOH = -\log[OH^-] = -\log(1.378 \times 10^{-4}) \approx 3.86$

   $25^\circ\text{C}$ তাপমাত্রায়,
   $pH + pOH = 14$
   বা, $pH = 14 - pOH = 14 - 3.86 = 10.14$

   অতএব, 'A' পাত্রের দ্রবণের pH হলো $10.14$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের 'A' পাত্রে রয়েছে $30\text{ mL } 0.001\text{ M } NH_4OH$ এবং 'B' পাত্রে রয়েছে $15\text{ mL } 1.0 \times 10^{-4}\text{ M } HCl$।

   'A' পাত্রে $NH_4OH$-এর মোল সংখ্যা,
   $n_{NH_4OH} = V_A \times S_A = \frac{30}{1000} \times 0.001 = 3.0 \times 10^{-5}\text{ mol}$

   'B' পাত্রে $HCl$-এর মোল সংখ্যা,
   $n_{HCl} = V_B \times S_B = \frac{15}{1000} \times 1.0 \times 10^{-4} = 1.5 \times 10^{-6}\text{ mol}$

   পাত্র দুটিকে মিশ্রিত করলে সংঘটিত বিক্রিয়াটি নিম্নরূপ:
   $NH_4OH + HCl \rightarrow NH_4Cl + H_2O$

   এখানে $HCl$ হলো সীমিত বিক্রিয়ক (Limiting reactant), কারণ $n_{HCl} < n_{NH_4OH}$।
   বিক্রিয়ায় $1.5 \times 10^{-6}\text{ mol } HCl$, $1.5 \times 10^{-6}\text{ mol } NH_4OH$-এর সাথে বিক্রিয়া করে $1.5 \times 10^{-6}\text{ mol } NH_4Cl$ লবণ তৈরি করে।

   বিক্রিয়া শেষে দ্রবণে অবশিষ্ট $NH_4OH$-এর মোল সংখ্যা:
   $n'_{NH_4OH} = (3.0 \times 10^{-5}) - (1.5 \times 10^{-6}) = 2.85 \times 10^{-5}\text{ mol}$

   সুতরাং, মিশ্রণে অতিরিক্ত দুর্বল ক্ষারক ($NH_4OH$) এবং এর সাথে তীব্র অ্যাসিডের বিক্রিয়ায় উৎপন্ন লবণ ($NH_4Cl$) বিদ্যমান রয়েছে। কোনো দ্রবণে দুর্বল ক্ষারক ও তার অনুবন্ধী অ্যাসিড বা তীব্র অ্যাসিডের সাথে গঠিত লবণ উপস্থিত থাকলে তা ক্ষারীয় বাফার দ্রবণ হিসেবে কাজ করে।

   বাফার ক্রিয়া ব্যাখ্যা:
   ১. সামান্য এসিড ($H^+$) যোগ করলে: যোগকৃত অতিরিক্ত $H^+$ আয়ন দ্রবণে থাকা অবিক্রিয়াকৃত দুর্বল ক্ষারক $NH_4OH$ দ্বারা প্রশমিত হয়ে $NH_4^+$ ও পানি গঠন করে ($NH_4OH + H^+ \rightarrow NH_4^+ + H_2O$); ফলে pH অপরিবর্তিত থাকে।
   ২. সামান্য ক্ষার ($OH^-$) যোগ করলে: যোগকৃত অতিরিক্ত $OH^-$ আয়ন দ্রবণে থাকা $NH_4^+$ আয়ন দ্বারা প্রশমিত হয়ে মৃদু তড়িৎবিশ্লেষ্য $NH_4OH$ গঠন করে ($NH_4^+ + OH^- \rightarrow NH_4OH$); ফলে pH অপরিবর্তিত থাকে।

   সুতরাং, 'A' ও 'B' পাত্রের মিশ্রিত দ্রবণটির বাফার ক্রিয়া রয়েছে।