সৃজনশীলঃ ‘…’ সিলেট বোর্ড ২০১৭ – পরিমাণগত রসায়ন, রসায়ন, রসায়ন ২য় পত্র (এইচএসসি)

কয়লার দহন দ্বারা শক্তি উৎপাদনের সময় তাতে থাকা সালফার বায়ুর অক্সিজেন দ্বারা জারিত হয়ে SO₂, SO₃ তৈরি করে। উৎপন্ন SO₂ বৃষ্টির পানির সাথে মিশে এসিড বৃষ্টি সৃষ্টি করে যা পরিবেশ ও জীবজগতের জন্য হুমকিস্বরূপ। এছাড়া উৎপন্ন SO₂ ও SO₃ ফুসফুসে প্রবেশ করে বিভিন্ন শ্বাসজনিত রোগ সৃষ্টি করে। এসব কারণে কয়লাতে সালফারের উপস্থিতি ক্ষতিকর।

উদ্দীপকের Y ও Z যৌগদ্বয় যথাক্রমে K₂Cr₂O₇, ও FeSO₄। নিচে এদের মধ্যে সংঘটিত বিক্রিয়াটির আয়ন-বিনিময় পদ্ধতিতে সমতা বিধান করা হলো-

লঘু $H_2{\mathrm{SO}}_4$ এর উপস্থিতিতে ${\mathrm{FeSO}}_4$ পটাসিয়াম ডাইক্রোমেট এর সাথে নিম্নরূপ বিক্রিয়া করে ।
${\mathrm{FeSO}}_4+K_2{\mathrm{Cr}}_2{O}_7+H_2{\mathrm{SO}}_4⟶$
$\mathrm{Fe}{\left({\mathrm{SO}}_4\right)}_3+K_2{\mathrm{SO}}_4+{\mathrm{Cr}}_2{\left({\mathrm{SO}}_4\right)}_3+H_{2}O$
বিক্রিয়াটি আয়ন আকারে পাই,

উপরের বিক্রিয়ায় Fe²⁺ আয়ন হলো বিজারক এবং Cr₂O^2-₇ হলো  জারক পদার্থ। অম্লীয় মাধ্যমে তাদের মধ্যে জারণ-বিজারণের অর্ধবিক্রিয়া নিম্নরূপ :

জারণ অর্ধ- বিক্রিয়া : ${\mathrm{Fe}}^{2+}⟶{\mathrm{Fe}}^{3+}+e^{-}$.................... (1)
বিজারণ অর্ধ- বিক্রিয়া : ${\mathrm{Cr}}_2{O}_7^{2-}+14H^{+}+6e^{-}⟶$
$2{\mathrm{Cr}}^{3+}+7H_{2}O$................................(2)

এখন (1) নং কে 6 দ্বারা গুণ করে (1) + (2) নং করে পাই,

$6{\mathrm{Fe}}^{2+}+{\mathrm{Cr}}_2{O}_7^{2-}+14H^{+}⟶6{\mathrm{Fe}}^{3+}+2{\mathrm{Cr}}^{3+}+7H_{2}O$

প্রয়োজনীয় সংখ্যক $K^{+}$ও ${\mathrm{SO}}_4{}^{2-}$ আয়ন সরবরাহ করে পাই,
$6{\mathrm{FeSO}}_4+K_2{\mathrm{Cr}}_2{O}_7+7H_2{\mathrm{SO}}_4⟶$
$3{\mathrm{Fe}}_2{\left({\mathrm{SO}}_4\right)}_3+K_2{\mathrm{SO}}_4+{\mathrm{Cr}}_2{\left({\mathrm{SO}}_4\right)}_3+7H_{2}O$
এটাই টাইট্রেশনকালে উদ্দীপকে সংঘটিত বিক্রিয়াটির আয়ন ইলেকট্রন পদ্ধতিতে সমতাকৃত সমীকরণ।

উদ্দীপকের ক্ষেত্রে দেওয়া আছে,

X বা $H_2{C}_2{O}_4$ দ্রবণের আয়তন, $V_1=20\mathrm{mL}$
X বা $H_2{C}_2{O}_4$ দ্রবণের ঘনমাত্রা, $S_1=0.1M$
Y বা $K_2{\mathrm{Cr}}_2{O}_7$ দ্রবণের আয়তন, $V_2=10\mathrm{mL}$
Y বা $K_2{\mathrm{Cr}}_2{O}_7$ দ্রবণের ঘন মাত্রা $S_2=$ ?
অম্লীয় $K_2{\mathrm{Cr}}_2{O}_7$ দ্রবণ দ্বারা $H_2{C}_2{O}_4$ এসিডের জারণ-বিজারণ
বিক্রিয়ার সমতাকৃত সমীকরণ-
$K_2{\mathrm{Cr}}_2{O}_7+4H_2{\mathrm{SO}}_4+3H_2{C}_2{O}_4\to K_2{\mathrm{SO}}_4$
$+{\mathrm{Cr}}_2{\left({\mathrm{SO}}_4\right)}_3+7H_{2}O+6{\mathrm{CO}}_2$

জানা আছে, $\frac{V_1{S}_1}{V_2{S}_2}=\frac{3}{1}$

বা, $S_2=\frac{V_1{S}_1}{3V_2}=\frac{20\times 0.1}{3\times 10}=0.067M/$

আবার, Y দ্রবণের $K_2{\mathrm{Cr}}_2{O}_7$ এর সাথে Z দ্রবণের ${\mathrm{FeSO}}_4$ এর অম্লীয় মাধ্যমে সমতাকৃত বিক্রিয়াটি-
$6{\mathrm{FeSO}}_4+K_2{\mathrm{Cr}}_2{O}_7+7H_2{\mathrm{SO}}_4\to {\mathrm{Cr}}_2{\left({\mathrm{SO}}_4\right)}_3+3{\mathrm{Fe}}_2{\left({\mathrm{SO}}_4\right)}_3+K_2{\mathrm{SO}}_4+7H_{2}O$

সমীকরণ অনুযায়ী, $1\mathrm{mol}{K}_2{\mathrm{Cr}}_2{O}_7\equiv 6\mathrm{mol}\mathrm{FeSO}{O}_4$
$\therefore 1000\mathrm{mL}1M{K}_2{\mathrm{Cr}}_2{O}_7$ দ্রবণে Fe আছে $=6\times 55.85g$
$\therefore 10\mathrm{mL}0.067M$ দ্রবণে Fe আছে
$=\frac{6\times 55.85\times 10\times 0.067}{1000}g=0.2245g$

সুতরাং, Z দ্রবণের Fe এর পরিমাণ 0.2245 g ।