রসায়ন ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কোনো মাধ্যমে কঠিন, তরল বা গ্যাসীয় বস্তুর স্বতঃস্ফূর্ত ও সমভাবে ছড়িয়ে পড়ার প্রক্রিয়াকে ব্যাপন বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   ব্রনস্টেড-লাউরি মতবাদ অনুসারে, যে পদার্থ প্রোটন দান করতে পারে তা এসিড এবং যে পদার্থ প্রোটন গ্রহণ করতে পারে তা ক্ষারক।

   $\text{HSO}_4^-$ আয়ন ক্ষারকের উপস্থিতিতে প্রোটন ($\text{H}^+$) দান করে সালফেট আয়নে ($\text{SO}_4^{2-}$) পরিণত হয়, ফলে এটি এসিড হিসেবে আচরণ করে:
   $\text{HSO}_4^- + \text{OH}^- \rightleftharpoons \text{SO}_4^{2-} + \text{H}_2\text{O}$

   আবার, শক্তিশালী এসিডের উপস্থিতিতে এটি প্রোটন ($\text{H}^+$) গ্রহণ করে সালফিউরিক এসিডে ($\text{H}_2\text{SO}_4$) পরিণত হতে পারে, ফলে এটি ক্ষারক হিসেবে আচরণ করে:
   $\text{HSO}_4^- + \text{H}_3\text{O}^+ \rightleftharpoons \text{H}_2\text{SO}_4 + \text{H}_2\text{O}$

   যেহেতু $\text{HSO}_4^-$ আয়ন এসিড ও ক্ষারক উভয় হিসেবেই কাজ করতে পারে, তাই এটি একটি উভধর্মী আয়ন।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   দেওয়া আছে,
   তাপমাত্রা, $T = 27^\circ\text{C} = (27 + 273)\text{ K} = 300\text{ K}$
   $R = 8.314\text{ J mol}^{-1}\text{ K}^{-1} = 8.314\text{ kPa}\cdot\text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\text{K}^{-1}$

   A গ্যাসের ক্ষেত্রে:
   ভর, $w_A = 0.50\text{ g}$
   আয়তন, $V_A = 550\text{ mL} = 0.55\text{ L}$
   চাপ, $P_A = 105\text{ kPa}$
   আণবিক ভর, $M_A = \frac{w_A R T}{P_A V_A} = \frac{0.50 \times 8.314 \times 300}{105 \times 0.55} \approx 21.595\text{ g/mol}$

   B গ্যাসের ক্ষেত্রে:
   ভর, $w_B = 0.75\text{ g}$
   আয়তন, $V_B = 650\text{ mL} = 0.65\text{ L}$
   চাপ, $P_B = 107\text{ kPa}$
   আণবিক ভর, $M_B = \frac{w_B R T}{P_B V_B} = \frac{0.75 \times 8.314 \times 300}{107 \times 0.65} \approx 26.902\text{ g/mol}$

   গ্রাহামের ব্যাপন সূত্রানুসারে,
   $\frac{r_A}{r_B} = \sqrt{\frac{M_B}{M_A}} = \sqrt{\frac{26.902}{21.595}} \approx 1.116$

   ধরি, গ্যাসদ্বয়ের সংযোগকারী নলের দৈর্ঘ্য $25\text{ cm}$।
   একই সময়ে স্টপকর্ক খুলে দিলে A গ্যাস $x\text{ cm}$ দূরত্ব অতিক্রম করলে B গ্যাস অতিক্রম করবে $(25 - x)\text{ cm}$।
   অতএব,
   $\frac{x}{25 - x} = \frac{r_A}{r_B} = 1.116$
   $\Rightarrow x = 1.116(25 - x)$
   $\Rightarrow x = 27.9 - 1.116x$
   $\Rightarrow 2.116x = 27.9$
   $\Rightarrow x \approx 13.18\text{ cm}$

   অতএব, গ্যাসদ্বয় A গ্যাসের প্রান্ত থেকে প্রায় $13.18\text{ cm}$ দূরত্বে (বা B গ্যাসের প্রান্ত থেকে প্রায় $11.82\text{ cm}$ দূরত্বে) মিলিত হবে।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   স্টপকর্ক খুলে দিলে সমগ্র পাত্রটি গ্যাসদ্বয়ের জন্য উন্মুক্ত হবে।
   মোট আয়তন, $V = V_A + V_{\text{মধ্যবর্তী}} + V_B = 550\text{ mL} + 800\text{ mL} + 650\text{ mL} = 2000\text{ mL} = 2.0\text{ L}$

   বয়েলের সূত্র অনুসারে মিশ্রিত অবস্থায় প্রতিটি গ্যাসের আংশিক চাপ নির্ণয় করা যায়:

   A গ্যাসের আংশিক চাপ ($p_A$):
   $P_A V_A = p_A V$
   $\Rightarrow p_A = \frac{P_A V_A}{V} = \frac{105\text{ kPa} \times 550\text{ mL}}{2000\text{ mL}} = 28.875\text{ kPa}$

   B গ্যাসের আংশিক চাপ ($p_B$):
   $P_B V_B = p_B V$
   $\Rightarrow p_B = \frac{P_B V_B}{V} = \frac{107\text{ kPa} \times 650\text{ mL}}{2000\text{ mL}} = 34.775\text{ kPa}$

   দেখা যাচ্ছে যে, $p_B > p_A$ অর্থাৎ মিশ্রিত অবস্থায় B গ্যাসের আংশিক চাপ A গ্যাসের আংশিক চাপের চেয়ে বেশি।
   অতএব, মিশ্রিত অবস্থায় B গ্যাস পাত্রে বেশি চাপ দিবে।