সৃজনশীলঃ ‘পাত্র ০১(A): 500cm3সেমি…’ Combined ২০২৬ – তড়িৎ রসায়ন, রসায়ন, রসায়ন ২য় পত্র (এইচএসসি)

$\text{FGD}$$\text{(Flue Gas Desulfurization)}$ হলো শিল্পকারখানা বা বিদ্যুৎ কেন্দ্রের নির্গত ধোঁয়া থেকে পরিবেশ দূষণকারী সালফার ডাইঅক্সাইড ${\text{(SO}}_2)$ গ্যাস অপসারণের একটি পদ্ধতি। এই প্লান্টে সাধারণত চুনাপাথর ${\text{(CaCO}}_3)$ বা চুন $\text{(CaO)}$ ব্যবহার করে ধোঁয়া থেকে ${\text{SO}}_2$ শোষণ করা হয়।

সংঘটিত প্রধান বিক্রিয়াগুলো হলো:

১. চুনাপাথরের সাথে বিক্রিয়ায় ক্যালসিয়াম সালফাইট উৎপন্ন হয়:

${\text{CaCO}}_3\left(s\right)+{\text{SO}}_2\left(g\right)⟶{\text{CaSO}}_3\left(s\right)+{\text{CO}}_2\left(g\right)$

২. উৎপন্ন ক্যালসিয়াম সালফাইট পরবর্তীতে বায়ুর অতিরিক্ত অক্সিজেন দ্বারা জারিত হয়ে ক্যালসিয়াম সালফেট (জিপসাম) এ পরিণত হয়:

$2{\text{CaSO}}_3\left(s\right)+{\text{O}}_2\left(g\right)⟶2{\text{CaSO}}_4\left(s\right)$

$\text{A}-$ পাত্রের দ্রবণে $2\text{ A}$ তড়িৎ $1.5$ ঘণ্টা সময় ধরে প্রবাহিত করলে তড়িৎ বিশ্লেষণের পরে দ্রবণের ঘনমাত্রা নির্ণয় :

উদ্দীপক হতে পাই,

'$\text{A}-$ পাত্র' বা পাত্র১$-১$ এ রয়েছে ${\text{NiCl}}_2$ দ্রবণ।

দ্রবণের আয়তন, $\text{V}=500{\text{ cm}}^3=0.5\text{ L}$

দ্রবণের প্রাথমিক ঘনমাত্রা, ${\text{S}}_1=0.5\text{ M}$ (যেহেতু দ্রবণটি সেমি মোলার)

প্রবাহিত বিদ্যুৎ, $\text{I}=2\text{ A}$

সময়, $\text{t}=1.5\text{ h}=1.5\times 3600\text{ s}=5400\text{ s}$

ফ্যারাডের ধ্রুবক, $\text{F}=96500{\text{ C mol}}^{-1}$

যেহেতু দ্রবণটি ${\text{NiCl}}_2$, তাই দ্রবণে ${\text{Ni}}^{2+}$ আয়ন বিদ্যমান।

ক্যাথোডে সংঘটিত বিজারণ বিক্রিয়া:

${\text{Ni}}^{2+}+2e^{-}⟶\text{Ni}\left(s\right)$

অর্থাৎ, ১ মোল ${\text{Ni}}^{2+}$ আয়ন চার্জমুক্ত হতে ২ মোল ইলেকট্রনের প্রয়োজন। এখানে তুল্য সংখ্যা, $e=2$।

তড়িৎ বিশ্লেষণের পূর্বে দ্রবণে ${\text{Ni}}^{2+}$ আয়নের প্রাথমিক মোল সংখ্যা,

${\text{n}}_1=\text{V}\times S_1=0.5\text{ L}\times 0.5{\text{ mol L}}^{-1}=0.25\text{ mol}$

প্রবাহিত মোট চার্জ, $\text{Q}=\text{It}=2\times 5400=10800\text{ C}$

তড়িৎ বিশ্লেষণে সঞ্চিত বা চার্জমুক্ত হওয়া ${\text{Ni}}^{2+}$ এর মোল সংখ্যা,

${\text{n}}_2=\frac{\text{Q}}{\text{eF}}=\frac{10800}{2\times 96500}=\frac{10800}{193000}=0.05596\text{ mol}$

তড়িৎ বিশ্লেষণের পর দ্রবণে অবশিষ্ট ${\text{Ni}}^{2+}$ এর মোল সংখ্যা,

${\text{n}}_{final}={\text{n}}_1-{\text{n}}_2=0.25-0.05596=0.19404\text{ mol}$

যেহেতু দ্রবণের আয়তন অপরিবর্তিত ($0.5\text{ L}$) ধরা হয়, তাই তড়িৎ বিশ্লেষণের পর দ্রবণের নতুন ঘনমাত্রা,

${\text{S}}_2=\frac{{\text{n}}_{final}}{\text{V}}=\frac{0.19404}{0.5}=0.38808\text{ M}$

অতএব, তড়িৎ বিশ্লেষণের পরে দ্রবণের ঘনমাত্রা প্রায় $0.388\text{ M}$ হবে।

উদ্দীপক হতে প্রাপ্ত প্রমাণ বিজারণ বিভব:

$\text{A}$ ধাতুর ক্ষেত্রে, $E_{{\text{A}}^{2+}/\text{A}}^{\circ }=-0.62\text{ V}$

$\text{X}$ ধাতুর ক্ষেত্রে, $E_{{\text{X}}^{2+}/\text{X}}^{\circ }=+0.22\text{ V}$

$\text{Y}$ ধাতুর ক্ষেত্রে, $E_{{\text{Y}}^{2+}/\text{Y}}^{\circ }=-0.80\text{ V}$

কোনো ধাতব পাত্রে অন্য ধাতুর লবণের দ্রবণ সংরক্ষণ করা যাবে কি না, তা নির্ভর করে তাদের মধ্যকার স্বতঃস্ফূর্ত জারণ-বিজারণ বিক্রিয়ার ওপর। পাত্রের ধাতুকে অ্যানোড (জারণ) এবং দ্রবণের ধাতব আয়নকে ক্যাথোড (বিজারণ) ধরে কোষ বিভব ($E_{\text{cell}}^{\circ }$) হিসাব করতে হয়। $E_{\text{cell}}^{\circ }$ এর মান ধনাত্মক হলে বিক্রিয়া স্বতঃস্ফূর্ত হবে (অর্থাৎ পাত্র ক্ষয়প্রাপ্ত হবে এবং দ্রবণ সংরক্ষণ করা যাবে না), আর মান ঋণাত্মক হলে বিক্রিয়া হবে না (অর্থাৎ সংরক্ষণ করা যাবে)।

$\text{X}$ পাত্রে সংরক্ষণের ক্ষেত্রে:

অ্যানোড = $\text{X}$ পাত্র; ক্যাথোড = ${\text{A}}^{2+}$ দ্রবণ

অ্যানোডের জারণ বিভব, $E_{\text{X}/{\text{X}}^{2+}}^{\circ }=-0.22\text{ V}$

কোষ বিভব,

$E_{\text{cell}}^{\circ }=E_{\text{anode(ox)}}^{\circ }+E_{\text{cathode(red)}}^{\circ }$

$=E_{\text{X}/{\text{X}}^{2+}}^{\circ }+E_{{\text{A}}^{2+}/\text{A}}^{\circ }$

$=-0.22\text{ V}+(-0.62\text{ V})$

$=-0.84\text{ V}$

যেহেতু $E_{\text{cell}}^{\circ }$ এর মান ঋণাত্মক ($-0.84\text{ V}$), তাই $\text{X}$ পাত্রের সাথে $\text{A}$ এর লবণের কোনো স্বতঃস্ফূর্ত বিক্রিয়া ঘটবে না। সুতরাং, $\text{X}$ পাত্রে দ্রবণটি সংরক্ষণ করা যাবে

$\text{Y}$ পাত্রে সংরক্ষণের ক্ষেত্রে:

অ্যানোড = $\text{Y}$ পাত্র; ক্যাথোড = ${\text{A}}^{2+}$ দ্রবণ

অ্যানোডের জারণ বিভব, $E_{\text{Y}/{\text{Y}}^{2+}}^{\circ }=+0.80\text{ V}$

কোষ বিভব,

$E_{\text{cell}}^{\circ }=E_{\text{anode(ox)}}^{\circ }+E_{\text{cathode(red)}}^{\circ }$

$=E_{\text{Y}/{\text{Y}}^{2+}}^{\circ }+E_{{\text{A}}^{2+}/\text{A}}^{\circ }$

$=+0.80\text{ V}+(-0.62\text{ V})$

$=+0.18\text{ V}$

যেহেতু $E_{\text{cell}}^{\circ }$ এর মান ধনাত্মক ($+0.18\text{ V}$), তাই $\text{Y}$ পাত্রের সাথে $\text{A}$ এর লবণের স্বতঃস্ফূর্ত জারণ-বিজারণ বিক্রিয়া ঘটবে এবং পাত্রটি ক্ষয়প্রাপ্ত হবে। সুতরাং, $\text{Y}$ পাত্রে দ্রবণটি সংরক্ষণ করা যাবে না।