রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   পানিতে ক্যালসিয়াম ($Ca^{2+}$), ম্যাগনেসিয়াম ($Mg^{2+}$), আয়রন ($Fe^{2+}$) প্রভৃতি ধাতুর দ্রবণীয় বাইকার্বোনেট, ক্লোরাইড বা সালফেট লবণ দ্রবীভূত থাকার কারণে সাবানের সাথে সহজে ফেনা তৈরি না হওয়ার ধর্মকে পানির খরতা বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কোনো যৌগকে অ্যারোমেটিক হতে হলে তা বলয়াকার, সমতলীয় এবং তাতে হাকেল নীতি অনুসারে $(4n+2)$ সংখ্যক সঞ্চরণশীল পাই ($\pi$) ইলেকট্রন থাকতে হয়।

   ন্যাপথালিনের সংকেত $C_{10}H_8$। এটি দুটি বেনজিন বলয় সংবলিত একটি সমতলীয় চাক্রিক হাইড্রোকার্বন। এতে ৫টি কার্বন-কার্বন দ্বিবন্ধন বিদ্যমান, অর্থাৎ মোট সঞ্চরণশীল $\pi$ ইলেকট্রন সংখ্যা হলো $5 \times 2 = 10$ টি।
   হাকেল নীতি অনুসারে, $4n + 2 = 10 \implies 4n = 8 \implies n = 2$, যা একটি পূর্ণসংখ্যা।

   যেহেতু ন্যাপথালিন সমতলীয় চাক্রিক যৌগ এবং হাকেল নীতি মেনে চলে, তাই ন্যাপথালিন একটি অ্যারোমেটিক যৌগ।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের ১নং পাত্রে $Zn^{2+}$ আয়নের দ্রবণ রয়েছে।
   দেওয়া আছে,
   দ্রবণের ঘনমাত্রা, $S = 0.5\text{ M}$
   আয়তন, $V = 20\text{ mL} = 0.020\text{ L}$

   ১নং পাত্রে বিদ্যমান $Zn^{2+}$ এর মোল সংখ্যা, $n_{total} = S \times V = 0.5 \times 0.020 = 0.01\text{ mol}$

   ধাতব আয়নটির অর্ধেক পরিমাণ জমা হতে প্রয়োজনীয় মোল সংখ্যা,
   $n = \frac{0.01}{2} = 0.005\text{ mol}$

   জিঙ্কের সঞ্চিত ভর, $W = n \times M = 0.005 \times 65.4\text{ g} = 0.327\text{ g}$ (জিঙ্কের পারমাণবিক ভর $M = 65.4\text{ g/mol}$)

   ক্যাথোড বিক্রিয়া: $Zn^{2+} + 2e^- \rightarrow Zn$
   এখানে, তুল্য সংখ্যা বা যোজ্যতা, $e = 2$
   তড়িৎ প্রবাহ, $I = 2\text{ A}$
   ফ্যারাডে ধ্রুবক, $F = 96500\text{ C/mol}$

   ফ্যারাডের প্রথম সূত্রানুসারে,
   $W = \frac{M I t}{e F}$
   বা, $t = \frac{W \times e \times F}{M \times I} = \frac{n \times e \times F}{I}$
   বা, $t = \frac{0.005 \times 2 \times 96500}{2} = 482.5\text{ s}$

   অতএব, প্রয়োজনীয় সময় $482.5$ সেকেন্ড (বা $8$ মিনিট $2.5$ সেকেন্ড)।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে প্রদত্ত বিজারণ বিভবসমূহ:
   $E^\circ_{Zn^{2+}/Zn} = -0.76\text{ V}$
   $E^\circ_{Ni^{2+}/Ni} = -0.25\text{ V}$

   যেহেতু $Zn$-এর বিজারণ বিভব কম (বা জারণ বিভব বেশি), তাই $Zn$ অ্যানোড হিসেবে জারিত হবে এবং $Ni$ ক্যাথোড হিসেবে বিজারিত হবে।

   অ্যানোড বিক্রিয়া: $Zn(s) \rightarrow Zn^{2+}(aq) + 2e^-$
   ক্যাথোড বিক্রিয়া: $Ni^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Ni(s)$
   সমগ্র কোষ বিক্রিয়া: $Zn(s) + Ni^{2+}(aq) \rightarrow Zn^{2+}(aq) + Ni(s)$
   এখানে আদান-প্রদানকৃত ইলেকট্রন সংখ্যা, $n = 2$

   প্রমাণ কোষ বিভব,
   $E^\circ_{cell} = E^\circ_{Zn/Zn^{2+}} + E^\circ_{Ni^{2+}/Ni} = (+0.76\text{ V}) + (-0.25\text{ V}) = +0.51\text{ V}$

   $25^\circ\text{C}$ বা $298\text{ K}$ তাপমাত্রায় নার্নস্ট সমীকরণ অনুযায়ী:
   $E_{cell} = E^\circ_{cell} - \frac{0.0591}{n} \log \frac{[Zn^{2+}]}{[Ni^{2+}]}$

   উদ্দীপক অনুসারে,
   $[Zn^{2+}] = 0.5\text{ M}$
   $[Ni^{2+}] = 0.2\text{ M}$

   মান বসিয়ে পাই,
   $E_{cell} = 0.51 - \frac{0.0591}{2} \log \left(\frac{0.5}{0.2}\right)$
   $= 0.51 - 0.02955 \times \log(2.5)$
   $= 0.51 - 0.02955 \times 0.3979$
   $= 0.51 - 0.01176 = +0.4982\text{ V}$

   যেহেতু কোষ বিভব $E_{cell}$ এর মান ধনাত্মক ($E_{cell} > 0$), তাই মুক্ত শক্তির পরিবর্তন $\Delta G = -nFE_{cell} < 0$ (ঋণাত্মক) হবে।
   সুতরাং, উদ্দীপকের কোষ বিক্রিয়াটি স্বতঃস্ফূর্তভাবে ঘটবে।