ইউনিট ৩ তড়িৎ-রসায়ন (অনুশীলনী)

উত্তর

প্রদত্ত ধাতুগুলি তাদের লবণের দ্রবণ থেকে একে অপরকে অপসারণের ক্রম নিম্নরূপ।

$\mathrm{Mg}, \mathrm{Al}, \mathrm{Zn}, \mathrm{Fe}, \mathrm{Cu}$

উত্তর

যার জারণ বিভব যত বেশি, তা তত সহজে জারিত হয় এবং তাই এর বিজারক ক্ষমতা তত বেশি। সুতরাং, বিজারক ক্ষমতার ঊর্ধ্বক্রম হবে $\mathrm{Ag}<\mathrm{Hg}<\mathrm{Cr}<\mathrm{Mg}<\mathrm{K}$।

উত্তর

ব্যবস্থাটি এর অনুরূপ হবে। কোষটিকে নিম্নরূপে প্রকাশ করা হবে:

$$ \mathrm{Zn}(s)\left|\mathrm{Zn}^{2+}(a q)\right|\left|\mathrm{Ag}^{+}(a q)\right| \mathrm{Ag}(s) $$

(i) অ্যানোড, অর্থাৎ দস্তা ইলেকট্রোডটি ঋণাত্মক আধারণযুক্ত হবে।

(ii) বহিঃবর্তনীতে রূপা থেকে তামাতে তড়িৎ প্রবাহিত হবে।

(iii) অ্যানোডে: $\mathrm{Zn}(s) \longrightarrow \mathrm{Zn}^{2+}(a q)+2 e^{-}$

ক্যাথোডে: $\mathrm{Ag}^{+}(a q)+e \longrightarrow \mathrm{Ag}$

উত্তর

(i) $E_{\mathrm{Cr}^{3+} / \mathrm{Cr}}^{o}=0.74 \mathrm{~V}$

$E^{o}{ _{\mathrm{Cd}^{2+} / \mathrm{Cd}}}=-0.40 \mathrm{~V}$

প্রদত্ত বিক্রিয়ার গ্যালভানিক কোষটি নিম্নরূপে চিত্রিত:

$\mathrm{Cr {(s)}} |\mathrm{Cr^{3+} {(a q)}}||\mathrm{Cd^{2+} {(a q)}}| \mathrm{Cd {(s)}}$

এখন, প্রমাণ কোষ বিভব হল: $ E_{\text {cell }}^{o} =E_{{R}}^{o}-E_{{L}}^{o} $

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad =-0.40-(-0.74) $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad =+0.34 {~V} $

প্রদত্ত সমীকরণে, $n=6$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\mathrm{F}=96487 \hspace{0.5mm} \mathrm{C} \hspace{0.5mm} \mathrm{mol}^{-1}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad E_{\text {cell }}^{o}=+0.34 \mathrm{~V}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\Delta_{{r}} G^{o} =-n {~F} E_{\text {cell }}^{o}$

তারপর, $\Delta_{\mathrm{r}} G^{o}=-6 \times 96487 \hspace{0.5mm} \mathrm{C} \hspace{0.5mm} \mathrm{mol}^{-1} \times 0.34 \mathrm{~V}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad=-196833.48 \hspace{0.5mm}\mathrm{CV}\hspace{0.5mm} \mathrm{mol}^{-1}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad=-196833.48 \mathrm{~J} \mathrm{~mol}^{-1}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad=-196.83 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}$

আবার, $\Delta_{\mathrm{r}} G^{o}=-\mathrm{R} T \ln K$

$\Rightarrow \hspace{2.5mm} \Delta_{\mathrm{r}} G^{o}=-2.303 \mathrm{R} T \ln K$

$\Rightarrow \hspace{2.5mm} \log K=-\dfrac{\Delta_{\mathrm{r}} G}{2.303 \mathrm{R} T}$

$ \quad\quad\quad\quad\quad =\dfrac{-196.83 \times 10^{3}}{2.303 \times 8.314 \times 298} $

$\quad\quad\quad\quad\quad=34.496$

$\therefore \mathrm{K}= \text{antilog (34.496)}$

$\quad\quad\quad=3.13 \times 10^{34}$

(ii) $E_{\mathrm{Fe}^{3+} / \mathrm{Fe}^{2+}}^{o}=0.77 \mathrm{~V}$

$E_{\mathrm{Ag}^{+} / \mathrm{Ag}}^{o}=0.80 \mathrm{~V}$

প্রদত্ত বিক্রিয়ার গ্যালভানিক কোষটি নিম্নরূপে চিত্রিত:

$ \mathrm{Fe^{2+}{(a q)}} \left|\mathrm{Fe^{3+}{(a q)}}\right|\left|\mathrm{Ag^{+}{(a q)}}\right| \mathrm{Ag{(s)}} $

এখন, প্রমাণ কোষ বিভব হল $E_{\text {cell }}^{o} =E_{\mathrm{R}}^{o}-E_{\mathrm{L}}^{o} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=0.80-0.77 $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=0.03 \mathrm{~V}$

$ Here, n=1$.

$ Then, \Delta_{\mathrm{r}} G^{o}=-n \mathrm{~F} E_{\text {cell }}^{o}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad=-1 \times 96487 \hspace{0.5mm} \mathrm{C} \hspace{0.5mm} \mathrm{mol}^{-1} \times 0.03 \mathrm{~V}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad=-2894.61 \hspace{0.5mm}\mathrm{CV}\hspace{0.5mm} \mathrm{mol}^{-1}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad=-2894.61 \mathrm{~J} \mathrm{~mol}^{-1}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad=-2.89 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}$

$\text { Again, } \Delta_{\mathrm{r}} G^{o}=-2.303 \mathrm{R} T \ln K $

$\Rightarrow \log K=-\dfrac{\Delta_{\mathrm{r}} G}{2.303 \mathrm{R} T}$

$\quad\quad\quad\quad=\dfrac{-2894.61}{2.303 \times 8.314 \times 298}$

$\quad\quad\quad\quad=0.5073$

$\therefore \mathrm{K}=\text { antilog (0.5073) } $

$\quad\quad=3.2 \text { (approximately) }$

উত্তর

(i) কোষ বিক্রিয়া: $\mathrm{Mg}+\mathrm{Cu}^{2+} \longrightarrow \mathrm{Mg}^{2+}+\mathrm{Cu}(n=2)$

প্রদত্ত বিক্রিয়ার জন্য, নার্নস্ট সমীকরণ নিম্নরূপে দেওয়া যেতে পারে:

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad E_{\text {cell }} =E_{\text {cell }}^{o}-\dfrac{0.0591}{n} \log \dfrac{\left[\mathrm{Mg}^{2+}\right]}{\left[\mathrm{Cu}^{2+}\right]} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad={0.34-(-2.36)}-\dfrac{0.0591}{2} \log \dfrac{0.001}{0.0001} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=2.7-\dfrac{0.0591}{2} \log 10 $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=2.7-0.02955$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=2.67 \mathrm{~V}$ (প্রায়)

(ii) কোষ বিক্রিয়া: $\mathrm{Fe}+2 \mathrm{H}^{+} \longrightarrow \mathrm{Fe}^{2+}+\mathrm{H}_2(n=2)$

প্রদত্ত বিক্রিয়ার জন্য, নার্নস্ট সমীকরণ নিম্নরূপে দেওয়া যেতে পারে:

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad
E_{\text {cell }}=E_{\text {cell }}^{o}-\dfrac{0.0591}{n} \log \dfrac{\left[\mathrm{Fe}^{2+}\right]}{\left[\mathrm{H}^{+}\right]^{2}} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad={0-(-0.44)}-\dfrac{0.0591}{2} \log \dfrac{0.001}{1^{2}} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=0.44-0.02955(-3) $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad = 0.52865 \mathrm{~V}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=0.53 \mathrm{~V}$ (প্রায়)

(iii) $\text { Cell reaction : } \mathrm{Sn}+2 \mathrm{H}^{+} \longrightarrow \mathrm{Sn}^{2+}+\mathrm{H}_2(n=2) $

প্রদত্ত বিক্রিয়ার জন্য, নার্নস্ট সমীকরণ নিম্নরূপে দেওয়া যেতে পারে:

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad E_{\text {cell }} =E_{\text {cell }}^{o}-\dfrac{0.0591}{n} \log \dfrac{\left[\mathrm{Sn}^{2+}\right]}{\left[\mathrm{H}^{+}\right]^{2}} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad ={0-(-0.14)}-\dfrac{0.0591}{2} \log \dfrac{0.050}{(0.020)^{2}}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=0.14-0.0295 \times \log 125$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=0.14-0.062$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=0.078 \mathrm{~V}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=0.08 \mathrm{~V}$ (প্রায়)

(iv)$\text { Cell reaction : } 2 \mathrm{Br}^{-}+2 \mathrm{H}^{+} \longrightarrow \mathrm{Br}_2+\mathrm{H}_2 \text { (n=2) }$

প্রদত্ত বিক্রিয়ার জন্য, নার্নস্ট সমীকরণ নিম্নরূপে দেওয়া যেতে পারে:

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad E_{\text {cell }} =E_{\text {cell }}^{o}-\dfrac{0.0591}{n} \log \dfrac{1}{\left[\mathrm{Br}^{-}\right]^{2}\left[\mathrm{H}^{+}\right]^{2}} $

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=(0-1.09)-\dfrac{0.0591}{2} \log \dfrac{1}{(0.010)^{2}(0.030)^{2}} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad =-1.09-0.02955 \times \log \dfrac{1}{0.00000009} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad =-1.09-0.02955 \times \log \dfrac{1}{9 \times 10^{-8}} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad =-1.09-0.02955 \times \log \left(1.11 \times 10^{7}\right) $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad =-1.09-0.02955(0.0453+7) $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad =-1.09-0.208 $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad =-1.298 \mathrm{~V}$

উত্তর

$$ \begin{array}{rl} \mathrm{Zn\ (s)} & \longrightarrow \mathrm{Zn^{2+}\ (aq)} + 2 \mathrm{e}^{-} ; E^{o} = 0.76\ \mathrm{V} \ \mathrm{Ag_2O\ (s)} + \mathrm{H_2O\ (l)} + 2 \mathrm{e}^{-} & \longrightarrow 2 \mathrm{Ag\ (s)} + 2 \mathrm{OH^{-}\ (aq)} ; E^{o} = 0.344\ \mathrm{V} \ \hline \mathrm{Zn\ (s)} + \mathrm{Ag_2O\ (s)} + \mathrm{H_2O\ (l)} & \longrightarrow \mathrm{Zn^{2+}\ (aq)} + 2 \mathrm{Ag\ (s)} + 2 \mathrm{OH^{-}\ (aq)} ; E^{o} = 1.104\ \mathrm{V} \end{array} $$

$\therefore E^{o}=1.104 \mathrm{~V}$

আমরা জানি, $\Delta_{r} G^{o}=-n \mathrm{~F} E^{o} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad = -2 \times 96487 \times 1.104 $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad = -213043.296 \mathrm{~J} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad = -213.04 \mathrm{~kJ}$

উত্তর

একটি দ্রবণের পরিবাহিতা হল 1 সেমি দৈর্ঘ্য এবং 1 বর্গ সেমি প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল বিশিষ্ট একটি দ্রবণের পরিবাহিতা। পরিবাহিতাকে নির্দিষ্ট পরিবাহিতাও বলা হয়।

$ \text { নির্দিষ্ট পরিবাহিতা }(\kappa)=\dfrac{1}{\rho}=\dfrac{1}{\text { ohm cm }}=\mathrm{ohm}^{-1} \mathrm{~cm}^{-1} $

মোলার পরিবাহিতা:

$V$ তনুমাত্রায় একটি দ্রবণের মোলার পরিবাহিতা হল এক মোল তড়িৎবিশ্লেষ্য $V \mathrm{~cm}^3$ দ্রবণে দ্রবীভূত হওয়ার ফলে উৎপন্ন সমস্ত আয়নের পরিবাহিতা, যখন ইলেকট্রোডগুলি এক সেমি দূরে থাকে এবং ইলেকট্রোডগুলির ক্ষেত্রফল এত বড় যে সমগ্র দ্রবণ তাদের মধ্যবর্তী স্থানে থাকে। এটিকে সাধারণত $\Lambda^c_m$ দ্বারা প্রকাশ করা হয়।

$\Lambda^c_m=\kappa \times {V}$

$ \Lambda^c_m=\kappa_c \times \dfrac{1000}{c}=\kappa_c \times \dfrac{1000}{\text { মোলারিটি }} $

যেখানে $\kappa$ হল নির্দিষ্ট পরিবাহিতা এবং V হল এক মোল তড়িৎবিশ্লেষ্য ধারণকারী দ্রবণের আয়তন এবং $c$ হল মোলার ঘনত্ব, অর্থাৎ $\mathrm{mol}\hspace{0.5mm} \mathrm{L}^{-1}\left(\mathrm{or}\hspace{0.5mm} \mathrm{mol} \hspace{0.5mm}\mathrm{dm}^{-3}\right)$।

মোলার পরিবাহিতা ঘনত্ব হ্রাসের সাথে বৃদ্ধি পায়। এর কারণ হল এক মোল তড়িৎবিশ্লেষ্য ধারণকারী দ্রবণের মোট আয়তন $V$ তনু করণের সাথে বৃদ্ধি পায়। দেখা গেছে যে, একটি দ্রবণের তনু করণের সাথে k এর হ্রাস তার আয়তন বৃদ্ধির চেয়ে বেশি ক্ষতিপূরণ করে। ভৌতভাবে, এর অর্থ হল একটি নির্দিষ্ট ঘনত্বে, Lm কে তড়িৎ পরিবাহিতা কোষের ইলেকট্রোডগুলির মধ্যে রাখা তড়িৎবিশ্লেষ্য দ্রবণের পরিবাহিতা হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা যেতে পারে যাদের মধ্যে দূরত্ব একক কিন্তু প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল এত বড় যে পর্যাপ্ত আয়তনের দ্রবণ ধারণ করতে পারে যাতে এক মোল তড়িৎবিশ্লেষ্য থাকে।

শক্তিশালী তড়িৎবিশ্লেষ্য (পটাসিয়াম ক্লোরাইড) এবং দুর্বল তড়িৎবিশ্লেষ্য (অ্যাসিটিক অ্যাসিড) এর জন্য $\Lambda_{m}$ এর $\sqrt{c}$ এর সাথে পরিবর্তন নিম্নলিখিত প্লটে দেখানো হয়েছে:

উত্তর

প্রদত্ত,

$\kappa=0.0248 \mathrm{~S} \mathrm{~cm}^{-1}$

$\mathrm{C}=0.20 \hspace{0.5mm}\mathrm{M}$

$\therefore$ মোলার পরিবাহিতা; $ \Lambda^c_{m}=\dfrac{\kappa \times 1000}{\mathrm{c}} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=\dfrac{0.0248 \times 1000}{0.2}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=124 \hspace{0.5mm}\mathrm{\hspace{0.5mm}S\hspace{0.5mm}cm}^{2} \mathrm{~mol}^{-1}$

উত্তর

$\text{Cell constant} =\dfrac{\text { Conductivity }}{\text { Conductance }}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad=\text { Conductivity } \times \text { Resistance }$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad= \left(0.146 \times 10^{-3}\right) \mathrm{S} \hspace{0.7 mm}\mathrm{cm}^{-1} \times 1500\hspace{1 mm}\Omega $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad= \mathbf{0 . 2 1 9} \hspace{1 mm}\mathrm{cm}^{-1}$

উত্তর

$\begin{aligned} 1 \mathrm{~S} \mathrm{~cm}^{-1} & =100 \mathrm{~S} \mathrm{~m}^{-1} \ \dfrac{1 \mathrm{~S} \mathrm{~cm}^{-1}}{100 \mathrm{~S} \mathrm{~m}^{-1}} & =1 \text { (unit conversion factor) }\end{aligned}$

$\Lambda^{o}=$ $\Lambda_{\mathrm{m}}$ অক্ষের উপর ছেদক $=124.0 \mathrm{~S} \mathrm{~cm}^2 \mathrm{~mol}^{-1}$ (শূন্য ঘনত্বে এক্সট্রাপোলেশন করে)

উত্তর

প্রদত্ত, $\kappa=7.896 \times 10^{-5} \mathrm{~S} \mathrm{~m}^{-1}$

$\mathrm{C}=0.00241 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1}$

তাহলে, মোলার পরিবাহিতা, $\Lambda_{m}=\dfrac{\kappa}{\mathrm{c}}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=\dfrac{7.896 \times 10^{-5} \mathrm{~S} \mathrm{~cm}^{-1}}{0.00241 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1}} \times \dfrac{1000 \mathrm{~cm}^{3}}{\mathrm{~L}}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=32.76 \mathrm{~S} \mathrm{~cm}^{2} \mathrm{~mol}^{-1}$

আবার, $\Lambda_{m}^{0}=390.5 \mathrm{~S} \mathrm{~cm}^{2} \mathrm{~mol}^{-1}$

এখন, $\alpha=\dfrac{\Lambda^c_{m}}{\Lambda_{m}^{0}}=\dfrac{32.76 \mathrm{~S} \mathrm{~cm}^{2} \mathrm{~mol}^{-1}}{390.5 \mathrm{~S} \mathrm{~cm}^{2} \mathrm{~mol}^{-1}}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad=0.084$

$\therefore$ বিযোজন ধ্রুবক, $K_{a}=\dfrac{\mathrm{c} \alpha^{2}}{(1-\alpha)}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=\dfrac{\left(0.00241 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1}\right)(0.084)^{2}}{(1-0.084)}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=1.86 \times 10^{-5} $

উত্তর

(i) $\mathrm{Al}^{3+}+3 \mathrm{e}^{-} \longrightarrow \mathrm{Al}$

$\therefore \text { Quantity of charge required for reduction of } 1 \mathrm{~mol} \text { of } \mathrm{Al}^{3+}=3 \mathrm{~F}=3 \times 96500 \mathrm{~C}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad = {2 8 9 5 0 0} {~C} \text {. }$

(ii) $\mathrm{Cu}^{2+}+2 \mathrm{e}^{-} \longrightarrow \mathrm{Cu}$

$\therefore$ $1 \mathrm{~mol}^{\text {of }} \mathrm{Cu}^{2+}=2$ এর বিজারণের জন্য প্রয়োজনীয় আধানের পরিমাণ $=2 \times 96500 \hspace{1mm} \mathrm{C}$ ফ্যারাডে

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=193000 \hspace{1mm} \mathrm{C}$

(iii) $\mathrm{MnO_4}^{-} \longrightarrow \mathrm{Mn}^{2+}$

$\therefore$ প্রয়োজনীয় আধানের পরিমাণ $=5 \mathrm{~F}=5 \times 96500 \hspace{1mm} \mathrm{C}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=482500 \hspace{1mm} \mathrm{C}$।

উত্তর

(i) $\mathrm{Ca}^{2+}+2 e^{-} \longrightarrow \mathrm{Ca}$

সুতরাং, Ca এর 1 মোল, অর্থাৎ 40 g Ca এর জন্য তড়িৎ প্রয়োজন $=2 \mathrm{~F} $

$\therefore 20 \mathrm{~g}$ Ca এর জন্য তড়িৎ প্রয়োজন হবে $=1 \mathrm{~F}$

(ii) $\mathrm{Al}^{3+}+3 e^{-} \longrightarrow \mathrm{Al}$।

সুতরাং, Al এর 1 মোল, অর্থাৎ 27 g Al এর জন্য তড়িৎ প্রয়োজন $=3 \mathrm{~F}$

$\therefore 40 \mathrm{~g}$ Al এর জন্য তড়িৎ প্রয়োজন হবে $=\dfrac{3}{27} \times 40=4 \cdot 44 \mathrm{~F}$।

উত্তর

(i) $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}$ এর 1 মোলের জন্য ইলেকট্রোড বিক্রিয়া হল:

$$ \mathrm{H}_2 \mathrm{O} \longrightarrow \mathrm{H}_2+\dfrac{1}{2} \mathrm{O}_2 \text {, \quad i.e., } \mathrm{O}^{2-} \longrightarrow \dfrac{1}{2} \mathrm{O}_2+2 e^{-} $$

$$ \text { or } \quad 2 \mathrm{H}^{+}+2 e^{-} \longrightarrow \mathrm{H}_2 $$

$$\text { or } \mathrm{H}_2 \mathrm{O} \longrightarrow 2 \mathrm{H}^{+}+\dfrac{1}{2} \mathrm{O}_2+2 e^{-}$$

$\therefore$ $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}=2 \mathrm{~F}$ এর 1 মোলের জারণের জন্য প্রয়োজনীয় তড়িতের পরিমাণ

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=2 \times 96500 \hspace{0.5mm}\mathrm{C}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=193000 \hspace{0.5mm} \mathrm{C}$

(ii) FeO এর 1 মোলের জন্য ইলেকট্রোড বিক্রিয়া হল:

$$\mathrm{FeO} \longrightarrow \dfrac{1}{2} \mathrm{Fe}_2 \mathrm{O}_3$$

$$ i.e., \mathrm{Fe}^{2+} \longrightarrow \mathrm{Fe}^{3+}+e^{-}$$

$\therefore$ প্রয়োজনীয় তড়িতের পরিমাণ $=1 \mathrm{~F}=96500 \mathrm{C}$।

উত্তর

প্রদত্ত,

তড়িৎ প্রবাহ $=5 \mathrm{~A}$

সময় $=20 \times 60=1200 \mathrm{~s}$

$\therefore$ আধান $=$ তড়িৎ প্রবাহ $\times$ সময়

$\quad\quad\quad\quad=5 \times 1200$

$\quad\quad\quad\quad=6000 \hspace{0.5mm}\mathrm{C}$

বিক্রিয়া অনুযায়ী,

$\mathrm{Ni^{2+}}+2 \mathrm{e}^{-} \longrightarrow {\mathrm{Ni}}$

সুতরাং, $2 F$, অর্থাৎ $2 \times 96500 \mathrm{C}$ জমা করে $\mathrm{Ni}=1$ মোল, অর্থাৎ 58.7 g

$ \therefore 6000 \mathrm{C} \text { জমা করবে } \mathrm{Ni}=\dfrac{58.7}{2 \times 96500} \times 6000 \mathrm{~g}=1.825 \mathrm{~g} $

অতএব, ক্যাথোডে $1.825 \mathrm{~g}$ নিকেল জমা হবে।

উত্তর

বিক্রিয়া অনুযায়ী:

$\mathrm{Ag}^{+}+\mathrm{e}^{-} \longrightarrow {\mathrm{Ag}}$

অর্থাৎ, $108 \mathrm{~g}$ এর $\mathrm{Ag}$ জমা হয় $96487 \mathrm{~C}$ দ্বারা।

সুতরাং, $1.45 \mathrm{~g}$ এর $\mathrm{Ag}$ জমা হয় $=\dfrac{96487 \times 1.45}{108} \mathrm{~C}$ দ্বারা

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=1295.43 \mathrm{~C}$

প্রদত্ত, তড়িৎ প্রবাহ $=1.5 \mathrm{~A}$

$\therefore$ সময় $=\dfrac{1295.43}{1.5} \mathrm{~s}=863.6 \mathrm{~s}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=864 \mathrm{~s}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=14.40 \mathrm{~min}$

আবার,

$ \mathrm{Cu_{(\alpha q)}^{2+}}+2 \mathrm{e}^{-} \longrightarrow \underset{63.5 \mathrm{~g}}{\mathrm{Cu_{(s)}}} $

অর্থাৎ, $2 \times 96487 \mathrm{C}$ আধান জমা করে $=63.5 \mathrm{~g}$ এর $\mathrm{Cu}$

সুতরাং, $ 1295.43 ~C $ আধান জমা করবে $ =\dfrac{63.5 \times 1295.43}{2 \times 96487} \mathrm{~g} $

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=0.426 \mathrm{~g}$ এর $\mathrm{Cu}$

$ \text{এর জন্য, } \mathrm{Zn}^{2+}+2 \mathrm{e}^{-} \longrightarrow {\mathrm{Zn}} $

অর্থাৎ, $2 \times 96487 \mathrm{~C}$ আধান জমা করে $=65.4 \mathrm{~g}$ এর $\mathrm{Zn}$

সুতরাং, $1295.43 \mathrm{~C}$ আধান জমা করবে $=\dfrac{65.4 \times 1295.43}{2 \times 96487} \mathrm{~g}$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad=0.439 \mathrm{~g}$ এর $\mathrm{Zn}$

উত্তর

একটি বিক্রিয়া সম্ভব যদি কোষ বিক্রিয়ার তড়িচ্চালক বল $+ve$ হয়

$ \text { (i) } \mathrm{Fe}^{3+}(a q)+\mathrm{I}^{-}(a q) \longrightarrow \mathrm{Fe}^{2+}(a q)+\frac{1}{2} \mathrm{I}_2 $

$\text { i.e., } \mathrm{Pt}\left|\mathrm{I}_2\right| \mathrm{I}^{-}(a q)| | \mathrm{Fe}^{3+}(a q)\left|\mathrm{Fe}^{2+}(a q)\right| \mathrm{Pt} $

$ \therefore \mathrm{E}{\text {cell }}^{\circ}=\mathrm{E}{\mathrm{Fe}^{3+}, \mathrm{Fe}^{2+}}^{\circ}-\mathrm{E}_{1 / 2 \mathrm{I}_2, \mathrm{I}^{-}}^{\circ}$

$\quad\quad\quad=0.77-0.54=0.23 \mathrm{~V} \text { (সম্ভব) } $

যেহেতু সামগ্রিক বিক্রিয়ার জন্য $E^{o}$ ধনাত্মক, তাই $\mathrm{Fe^{3+}} $ এবং $\mathrm{I^-}$ এর মধ্যে বিক্রিয়া সম্ভব।

(ii) $ \mathrm{Ag}^{+}(a q)+\mathrm{Cu} \longrightarrow \mathrm{Ag}(s)+\mathrm{Cu}^{2+}(a q) $

$\text {, i.e., }{\mathrm{Cu}\left|\mathrm{Cu}^{2+}(a q)\right|\left|\mathrm{Ag}^{+}(a q)\right| \mathrm{Ag}} $

${\mathrm{E}{\text {cell }}^{\circ}=\mathrm{E}{\mathrm{Ag}^{+}, \mathrm{Ag}^{-}}-\mathrm{E}_{\mathrm{Cu}^{2+}, \mathrm{Cu}}}$

$\quad\quad=0.80-0.34=0.46 \mathrm{~V} \text { (Feasible) } .$

যেহেতু সামগ্রিক বিক্রিয়ার জন্য $E^{\text {o }}$ ধনাত্মক, তাই $\mathrm{Ag_{(a q)}^{+}}$ এবং $\mathrm{Cu_{(s)}}$ এর মধ্যে বিক্রিয়া সম্ভব।

(iii) $\mathrm{Fe}^{3+}(a q)+\mathrm{Br}^{-}(a q) \longrightarrow \mathrm{Fe}^{2+}(a q)+\frac{1}{2} \mathrm{Br}_2$

$\mathrm{E}_{\text {cell }}^{\circ}=0.77-1.09=-0.32 \mathrm{~V}$ (অসম্ভব)

যেহেতু সামগ্রিক বিক্রিয়ার জন্য $E^{0}$ ঋণাত্মক, তাই $\mathrm{Fe^{3+}}$ এবং $\mathrm{Br^{-}}$ এর মধ্যে বিক্রিয়া সম্ভব নয়।

(iv) $\mathrm{Ag}(s)+\mathrm{Fe}^{3+}(a q) \longrightarrow \mathrm{Ag}^{+}(a q)+\mathrm{Fe}^{2+}(a q) $

$\mathrm{E}_{\text {cell }}^{\circ}=0.77-0.80=-0.03 \mathrm{~V}$ (অসম্ভব)

যেহেতু সামগ্রিক বিক্রিয়ার জন্য $E^{\mathrm{o}} $ ঋণাত্মক, তাই $\mathrm{Ag}$ এবং $\mathrm{Fe^{3+}}$ এর মধ্যে বিক্রিয়া সম্ভব নয়।

(v) $\frac{1}{2} \mathrm{Br}_2(a q)+\mathrm{Fe}^{2+}(a q) \longrightarrow \mathrm{Br}^{-}+\mathrm{Fe}^{3+}$

$ \mathrm{E}_{\text {cell }}^{\mathrm{o}}=1.09-0.77=0.32 \mathrm{~V}$ (সম্ভব)

যেহেতু সামগ্রিক বিক্রিয়ার জন্য $E^{0}$ ধনাত্মক, তাই $\mathrm{Br_2(a q)}$ এবং $\mathrm{Fe}^{2+}{(a q)}$ এর মধ্যে বিক্রিয়া সম্ভব।

উত্তর

(i) রূপার ইলেকট্রোড সহ $\mathrm{AgNO}_3$ এর জলীয় দ্রবণের তড়িৎ বিশ্লেষণ।

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad \mathrm{AgNO}_3(s)+a q \longrightarrow \mathrm{Ag}^{+}(a q)+\mathrm{NO}_3^{-}(a q) $

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad \mathrm{H}_2 \mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{H}^{+}+\mathrm{OH}^{-} $

ক্যাথোডে: $\mathrm{Ag}^{+}$ আয়নগুলির $\mathrm{H}^{+}$ আয়নগুলির চেয়ে নিম্ন নিঃসরণ বিভব আছে। সুতরাং, $\mathrm{Ag}^{+}$ আয়নগুলি $\mathrm{H}^{+}$ আয়নগুলির তুলনায় অগ্রাধিকারভিত্তিতে Ag হিসাবে জমা হবে।

বিকল্পভাবে, আমাদের প্রমাণ বিজারণ বিভব আছে:

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\mathrm{Ag}^{+}(a q)+e^{-} \longrightarrow \mathrm{Ag}(s), \mathrm{E}^{\circ}=+0.80 \mathrm{~V}$

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad \mathrm{H}^{+}(a q)+e^{-} \longrightarrow \frac{1}{2} \mathrm{H}_2(g), \mathrm{E}^{\circ}=0.00 \mathrm{~V} $

যেহেতু $\mathrm{Ag}^{+}$ আয়নগুলির $\mathrm{H}^{+}$ আয়নগুলির চেয়ে উচ্চতর প্রমাণ বিজারণ বিভব আছে, তাই $\mathrm{Ag}^{+}$ আয়নগুলি আরও সহজে বিজারিত হবে এবং Ag হিসাবে জমা হবে।

অ্যানোডে: যেহেতু অ্যানোডটি $\mathrm{NO}_3^{-}$ আয়ন দ্বারা আক্রান্ত হয়, অ্যানোডের Ag দ্রবীতে $\mathrm{Ag}^{+}$ আয়ন গঠন করতে দ্রবীভূত হবে।

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad \mathrm{Ag} \longrightarrow \mathrm{Ag}^{+}+e^{-} $

বিকল্পভাবে, অ্যানোডে ঘটতে পারে এমন তিনটি সম্ভাব্য জারণ বিক্রিয়ার মধ্যে থেকে,

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad \mathrm{Ag} \longrightarrow \mathrm{Ag}^{+}+e^{-},$

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad 2 \mathrm{OH}^{-} \longrightarrow \mathrm{H}_2 \mathrm{O}+\frac{1}{2} \mathrm{O}_2+e^{-} $

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\mathrm{NO}_3^{-} \longrightarrow \mathrm{NO}_3+e^{-} $

$Ag $ এর সর্বোচ্চ জারণ বিভব আছে। সুতরাং, অ্যানোডের $Ag$ জারিত হয়ে $\mathrm{Ag}^{+}$ আয়নে পরিণত হয় যা দ্রবীতে প্রবেশ করে।

(ii) প্লাটিনাম ইলেকট্রোড সহ $\mathrm{AgNO}_3$ এর জলীয় দ্রবণের তড়িৎ বিশ্লেষণ।

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad \mathrm{AgNO}_3(s)+a q \longrightarrow \mathrm{Ag}^{+}(a q)+\mathrm{NO}_3^{-}(a q) $

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad \mathrm{H}_2 \mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{H}^{+}+\mathrm{OH}^{-} $

ক্যাথোডে: $\mathrm{Ag}^{+}$ আয়নগুলির $\mathrm{H}^{+}$ আয়নগুলির চেয়ে নিম্ন নিঃসরণ বিভব আছে। সুতরাং, $\mathrm{Ag}^{+}$ আয়নগুলি $\mathrm{H}^{+}$ আয়নগুলির তুলনায় অগ্রাধিকারভিত্তিতে Ag হিসাবে জমা হবে।

বিকল্পভাবে, আমাদের প্রমাণ বিজারণ বিভব আছে:

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\mathrm{Ag}^{+}(a q)+e^{-} \longrightarrow \mathrm{Ag}(s), \mathrm{E}^{\circ}=+0.80 \mathrm{~V}$

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad \mathrm{H}^{+}(a q)+e^{-} \longrightarrow \frac{1}{2} \mathrm{H}_2(g), \mathrm{E}^{\circ}=0.00 \mathrm{~V} $

যেহেতু $\mathrm{Ag}^{+}$ আয়নগুলির $\mathrm{H}^{+}$ আয়নগুলির চেয়ে উচ্চতর প্রমাণ বিজারণ বিভব আছে, তাই $\mathrm{Ag}^{+}$ আয়নগুলি আরও সহজে বিজারিত হবে এবং Ag হিসাবে জমা হবে।

অ্যানোডে: যেহেতু অ্যানোডটি আক্রমণযোগ্য নয়, $\mathrm{OH}^{-}$ এবং $\mathrm{NO}_3^{-}$ আয়নগুলির মধ্যে, $\mathrm{OH}^{-}$ আয়নগুলির নিম্নতর নিঃসরণ বিভব আছে। সুতরাং, $\mathrm{OH}^{-}$ আয়নগুলি $\mathrm{NO}_3^{-}$ আয়নগুলির তুলনায় অগ্রাধিকারভিত্তিতে নিষ্কাশিত হবে, যা তারপর $\mathrm{O}_2$ নির্গত করতে বিযোজিত হয়।

$$ \mathrm{OH}^{-}(a q) \longrightarrow \mathrm{OH}+e^{-}, \quad 4 \mathrm{OH} \longrightarrow 2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(l)+\mathrm{O}_2(g) $$

(iii) প্লাটিনাম ইলেকট্রোড সহ তনু $\mathrm{H}_2 \mathrm{SO}_4$ এর তড়িৎ বিশ্লেষণ।

$$ \begin{aligned} & \mathrm{H}_2 \mathrm{SO}_4(a q) \longrightarrow 2 \mathrm{H}^{+}(a q)+\mathrm{SO}_4^{2-}(a q) \\ & \mathrm{H}_2 \mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{H}^{+}+\mathrm{OH}^{-} \end{aligned} $$

ক্যাথোডে: $\mathrm{H}^{+}+e \longrightarrow \mathrm{H}, \mathrm{H}+\mathrm{H} \longrightarrow \mathrm{H}_2(\mathrm{~g})$

অ্যানোডে: $\quad \mathrm{OH}^{-} \longrightarrow \mathrm{OH}+e^-,$

$ \quad\quad\quad\quad\quad 4 \mathrm{OH} \longrightarrow 2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}+\mathrm{O}_2(g)$

সুতরাং, $\mathrm{H}_2$ ক্যাথোডে এবং $\mathrm{O}_2$ অ্যানোডে মুক্ত হয়।

(iv) প্লাটিনাম ইলেকট্রোড সহ $\mathrm{CuCl}_2$ এর জলীয় দ্রবণের তড়িৎ বিশ্লেষণ

$$ \begin{aligned} & \mathrm{CuCl}_2(s)+a q \longrightarrow \mathrm{Cu}^{2+}(a q)+2 \mathrm{Cl}^{-}(a q) \\ & \mathrm{H}_2 \mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{H}^{+}+\mathrm{OH}^{-} \end{aligned} $$

ক্যাথোডে: $\mathrm{Cu}^{2+}$ আয়নগুলি $\mathrm{H}^{+}$ আয়নগুলির তুলনায় অগ্রাধিকারভিত্তিতে বিজারিত হবে

$$ \mathrm{Cu}^{2+}+2 e^{-} \longrightarrow \mathrm{Cu} $$

অ্যানোডে: $\mathrm{Cl}^{-}$ আয়নগুলি $\mathrm{OH}^{-}$ আয়নগুলির তুলনায় অগ্রাধিকারভিত্তিতে জারিত হবে

$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad \mathrm{Cl}^{-} \longrightarrow \mathrm{Cl}+e^{-}, $

$ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad \mathrm{Cl}+\mathrm{Cl} \longrightarrow \mathrm{Cl}_2(g) $

সুতরাং, Cu ক্যাথোডে জমা হবে এবং $\mathrm{Cl}_2$ অ্যানোডে মুক্ত হবে।