সৃজনশীলঃ ‘…’ রাজশাহী বোর্ড ২০২৩ – পরিমাণগত রসায়ন, রসায়ন, রসায়ন ২য় পত্র (এইচএসসি)

কোন তড়িৎ বিশ্লেষ্যের মধ্য দিয়ে 1 অ্যাম্পিয়ার বিদ্যুৎ 1 সেকেণ্ড যাবৎ প্রবাহিত করলে ক্যাথোডে সঞ্চিত পদার্থকে ঐ মৌলের তড়িৎ রাসায়নিক তুল্যাংক বলে। সিলভারে রাসায়নিক তুল্যাঙ্ক 0.001118 gC^-1 বলতে বুঝায়, তড়িৎ বিশ্লেষণের সময় 1 অ্যাম্পিয়ার বিদ্যুৎ প্রবাহিত করলে 0.001118 g Ag ক্যাথোডে জমা হয়।

A কোম্পানিতে ব্যবহৃত বিক্রিয়ক গুলো হল KMnO₄ ও Fe । কিন্তু Fe কে H₂SO₄ এ দ্রবীভূত করলে বিক্রিয়া ঘটেঃ

Fe + H₂SO₄ → FeSO4 + H₂

FeSO4 ও KMnO4 এর অম্লীয় মাধ্যমে জারণ-বিজারণ বিক্রিয়া আয়ন ইলেকট্রন পদ্ধতিতে সমতা করা হলঃ

জারণ অর্ধ-বিক্রিয়াঃ Fe²⁺ - e^- → Fe³⁺ ........(i)

বিজারণ অর্ধ-বিক্রিয়াঃ MnO^4- + 5e^- + 8H⁺ → Mn2+ + 4H₂O .......(ii)

(i) কে 10 দ্বারা 3, (ii) কে 2 দ্বারা গুণ করে পাই,

   10Fe²⁺ - 10e^- →  10Fe³⁺ ........ (iii)

   2MnO^4- + 10e^- +16H⁺ → 2Mn²⁺ + 8H₂O ......(iv)

(iii) ও (iv) যোগ করে কংকাল সমীকরণ পাই,

    10Fe²⁺ + 2MnO^4- + 16H⁺→  10Fe³⁺ + 2Mn²⁺ + 8H₂O  .......(v)

দর্শক আয়ন যোগ করলে (v) সমীকরণটি হবেঃ

10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ → 5Fe₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ +   K₂SO₄ + 8H₂O 

এক্ষেত্রে K₊ ও SO₄^2- দর্শক আয়ন হিসেবে কাজ করে।

যে কোম্পানির আকরিকে লোহার পরিমাণ বেশি সেই কোম্পানির আকরিক থেকে লোহা উৎপাদন লাভজনক হবে।

A কোম্পানির ক্ষেত্রে,

  সমতাকৃত সমীকরণ পাই,

10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄→  5Fe(SO₄)₃ + K₂SO₄ +   2MnSO₄ + 8H₂O

বিক্রিয়া হতে,

$\begin{array}{cc}& 2\mathrm{mol}{\mathrm{KMnO}}_4\cong 10\mathrm{mol}{\mathrm{FeSO}}_4\\ & 1\mathrm{mol}{\mathrm{KMnO}}_4\cong 5\mathrm{mol}{\mathrm{FeSO}}_4\end{array}$

∴ 1000mL 1M KMnO₄ দ্রবণ $=5\times 55.85{\mathrm{Fe}}^{2+}$

1mL  1M KMnO₄ ,,  $=\frac{5\times 55.85}{1000}g{\mathrm{Fe}}^{2+}$

  4mL 0.1M KMnO₄  ,,  $\begin{array}{cc}=& \frac{5\times 55.85\times 4\times 0.1}{1000}g{\mathrm{Fe}}^{2+}\\ & =0.1117\mathrm{gFe}{2}^{+}\end{array}$

সুতরাং 

25mL দ্রবণে বিশুদ্ধ Fe এর পরিমাণ = 0.1117g

  1000mL দ্রবণে বিশুদ্ধ Fe ,, ,,    $\begin{array}{cc}& =\frac{0.1117\times 1000}{25}g\\ & =4.47g\end{array}$

শতকরা Fe এর পরিমাণ  $=\frac{4.47}{10\times 100}=44.7\%$

B কোম্পানির ক্ষেত্রে, সমতাকৃত সমীকরণঃ

6FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + 7H₂SO₄→ Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 3Fe(SO₄)₃ + 7H₂O

 ∴ 1mol K₂Cr₂O₇ 6mol FeSO₄

প্রশ্নমতে,

$\begin{array}{cc}& 1000\mathrm{mL}1M{K}_2{\mathrm{Cr}}_2{O}_7=6\times 55.85{\mathrm{Fe}}^{2+}\\ & \begin{array}{cc}\therefore 1\mathrm{mL}1M{K}_2{\mathrm{Cr}}_2{O}_7=& \frac{6\times 55.85}{1000}{\mathrm{Fe}}^{2+}\\ & [1\mathrm{mol}\mathrm{FeSO}{)}_4=55.85g{\mathrm{Fe}}^{2+}]\\ \therefore 12\mathrm{mL}0.02M{K}_2{\mathrm{Cr}}_2{O}_7=& \frac{6\times 55.85\times 12\times 0.02}{1000}g{\mathrm{Fe}}^{2+}\\ =& 0.804g{\mathrm{Fe}}^{2+}\end{array}\end{array}$

বিশুদ্ধ 25mL দ্রবণে বিশুদ্ধ Fe এর পরিমাণ 0.0804 kg

$\begin{array}{c}1000\mathrm{mL},,\text{ Fe },,=\frac{0.0804}{2.5}\\ =3.22\mathrm{kg}\end{array}$

শতকরা Fe এর পরিমাণ  $\begin{array}{cc}& \frac{3.22}{10\times 100\%}\\ & =32.2\%\end{array}$

∴ A কোম্পানির আকরিক থেকে লোহা উৎপাদন লাভজনক।