গ্যালভানিক কোষ (অধ্যায় ৮): এসএসসি রসায়ন হ্যান্ডনোট ও বোর্ড প্রশ্ন সমাধান।

গ্যালভানিক কোষ: সম্পূর্ণ হ্যান্ডনোট (রসায়ন অধ্যায় ৮)

এসএসসি রসায়ন ৮ম অধ্যায়ের (রসায়ন ও শক্তি) গ্যালভানিক কোষ, ডেনিয়েল কোষ, শুষ্ক কোষ, এবং ফুয়েল সেল সম্পর্কিত সকল গুরুত্বপূর্ণ জ্ঞান, অনুধাবন, বহুনির্বাচনি এবং সৃজনশীল প্রশ্ন ও উত্তর নিচে সংকলিত করা হলো।

সূচিপত্র

• জ্ঞান ও অনুধাবনমূলক প্রশ্ন ও উত্তর
• বহুনির্বাচনি প্রশ্ন ও উত্তর (MCQ)
• সৃজনশীল প্রশ্ন ও উত্তর

১. জ্ঞান ও অনুধাবনমূলক প্রশ্ন ও উত্তর

প্রশ্ন ১: গ্যালভানিক কোষ কাকে বলে?

উত্তর: যে কোষে রাসায়নিক পদার্থসমূহ বিক্রিয়া করে বিদ্যুৎ শক্তি উৎপাদন করে সেই কোষকে গ্যালভানিক কোষ বলে।

প্রশ্ন ২: লবণ সেতু কী?

উত্তর: U-আকৃতির কাচের নলের মধ্যে আগার-অ্যাগার নামের একটি রাসায়নিক পদার্থের মধ্যে $KCl$ লবণের দ্রবণ মিশানোর ফলে জেলির মতো মিশ্রণ তৈরি হয়, যাকে লবণ সেতু বলা হয়।

প্রশ্ন ৩: গ্যালভানিক কোষে লবণ সেতু ব্যবহার করা হয় কেন?

উত্তর: গ্যালভানিক কোষে লবণ সেতু ব্যবহার করা হয় কারণ:

• লবণসেতু অর্ধকোষদ্বয়ের উভয় দ্রবণের মধ্যে সংযোগ স্থাপন করে কোষের বর্তনী পূর্ণ করে।
• লবণসেতু উভয় তরলের মধ্যে প্রয়োজনমতো ধনাত্মক ও ঋণাত্মক আয়ন বিনিময়ের ব্যাপন প্রক্রিয়ার মাধ্যমরূপে কাজ করে। ফলে উভয় তরলের বৈদ্যুতিক নিরপেক্ষতা বজায় থাকে।

প্রশ্ন ৪: শুষ্ক কোষে $MnO_2$ এর কাজ কী? ব্যাখ্যা কর।

উত্তর: শুষ্ক কোষে ক্যাথোড হিসেবে $MnO_2$ এর ভারী আবরণযুক্ত কার্বন দণ্ড ব্যবহার করা হয়। শুষ্ক কোষের অ্যানোডে $Zn$ দণ্ড ২টি ইলেকট্রন ত্যাগ করে জারিত হয় এবং ক্যাথোডে অবস্থিত $MnO_2$ অ্যানোডে উৎপন্ন ইলেকট্রন গ্রহণ করে বিজারিত হয়।

ক্যাথোড বিক্রিয়া: $$2NH_4^+(aq) + 2MnO_2 + 2e^- \rightarrow 2NH_3(g) + Mn_2O_3 + H_2O$$

প্রশ্ন ৫: হাইড্রোজেন ফুয়েল সেল বলতে কী বুঝায়?

উত্তর: হাইড্রোজেন ফুয়েল সেল বলতে হাইড্রোজেন ও অক্সিজেনকে জ্বালানি হিসেবে ব্যবহার করে বিদ্যুৎ উৎপন্নকারী কোষকে বোঝায়। এখানে অ্যানোডে হাইড্রোজেন অণু জারিত হয় আর ক্যাথোডে অক্সিজেন অণু বিজারিত হয়ে পানি উৎপন্ন করে।

অ্যানোড তড়িদদ্বারে: $$2H_2(g) + 4OH^-(aq) \rightarrow 4H_2O(l) + 4e^-$$ ক্যাথোড তড়িদদ্বারে: $$O_2(g) + 2H_2O(l) + 4e^- \rightarrow 4OH^-(aq)$$

প্রশ্ন ৬: তড়িৎবিশ্লেষ্য কোষ ও গ্যালভানিক কোষের মধ্যে ২টি পার্থক্য লিখ।

উত্তর:

তড়িৎবিশ্লেষ্য কোষ	গ্যালভানিক কোষ
১. তড়িৎবিশ্লেষ্য কোষ হলো তড়িৎশক্তি ব্যয়ী কোষ।	১. গ্যালভানিক কোষ বা তড়িৎ রাসায়নিক কোষ হলো তড়িৎশক্তি উৎপাদী কোষ।
২. এর বাহ্যিক বর্তনীতে ব্যাটারি যুক্ত থাকতে হয়।	২. এর বাহ্যিক বর্তনীতে পরিবাহী তার থাকলেই চলে, বিদ্যুৎ উৎস যুক্ত থাকে না।

প্রশ্ন ৭: $Ag/Ag^+(aq)$ তড়িদদ্বার কী?

উত্তর: $Ag/Ag^+(aq)$ তড়িদদ্বার হলো ধাতু/ধাতব আয়ন তড়িদদ্বার। এটি একটি জারণ তড়িদদ্বার। তড়িৎ বিশ্লেষণের সময় $Ag(s)$ একটি ইলেকট্রন ছেড়ে দিয়ে $Ag^+(aq)$ আয়নে পরিণত হলে সৃষ্ট তড়িৎ দ্বারটিকে $Ag/Ag^+(aq)$ দ্বারা প্রকাশ করা হয়।

২. বহুনির্বাচনি প্রশ্ন ও উত্তর (MCQ)

1. প্রশ্ন ৮: $Zn|Zn^{2+}(aq)||Ag^+(aq)|Ag;$ এই তড়িৎ রাসায়নিক কোষে-
   • (ক) $Zn(aq)$ আয়ন ক্যাথোড থেকে ইলেকট্রন গ্রহণ করে
   • (খ) $Ag^+(aq)$ আয়ন ক্যাথোড থেকে ইলেকট্রন গ্রহণ করে
   • (গ) $Ag(s)$ অ্যানোডে ইলেকট্রন ছেড়ে দেয়
   • (ঘ) $Zn(s)$ ক্যাথোডে ইলেকট্রন ছেড়ে দেয়
   সঠিক উত্তর (খ)। ব্যাখ্যা: $Ag^+(aq)$ আয়ন ধনাত্মক হওয়ায়, ক্যাথোডের দিকে আকৃষ্ট হবে এবং ইলেকট্রন গ্রহণ করে $Ag$ ধাতব পরমাণুতে পরিণত হবে।
2. প্রশ্ন ৯: ড্রাইসেল থেকে কত ভোল্ট তড়িৎ বিভব পাওয়া যায়?
   • (ক) 1.0
   • (খ) 1.5
   • (গ) 2.0
   • (ঘ) 2.5
   সঠিক উত্তর (খ) 1.5।
3. প্রশ্ন ১০: একজোড়া ড্রাইসেল থেকে কত ভোল্ট বিভব পাওয়া যায়?
   • (ক) 1.5
   • (খ) 3
   • (গ) 2.5
   • (ঘ) 4
   সঠিক উত্তর (খ) 3। ব্যাখ্যা: ১টি ড্রাইসেল থেকে 1.5 ভোল্ট... ২টি ড্রাইসেল থেকে $(1.5\times2)$ ভোল্ট... = 3 ভোল্ট তড়িৎ পাওয়া যায়।
4. প্রশ্ন ১১: ড্রাইসেলে কোনটি বিজারিত হয়?
   • (ক) $H_2O$
   • (খ) $MnO_2$
   • (গ) $ZnCl_2$
   • (ঘ) স্টার্চ
   সঠিক উত্তর (খ) $MnO_2$। ব্যাখ্যা: $Zn$ জারিত হয় এবং $MnO_2$ বিজারিত হয়।
5. প্রশ্ন ১২: ড্রাইসেলে কোনটির জারণ ঘটে?
   • (ক) $Zn$
   • (খ) $MnO_2$
   • (গ) $NH_4Cl$
   • (ঘ) $NH_4^+$
   সঠিক উত্তর (ক) $Zn$। ব্যাখ্যা: $Zn \rightarrow Zn^{2+}+2e^-$ ($Zn$ জারিত হয়েছে)।
6. প্রশ্ন ১৩: শুষ্ক কোষের ঋণাত্মক মেরু কোনটি?
   • (ক) কার্বন দণ্ড
   • (খ) কপার
   • (গ) $Zn$ দণ্ড
   • (ঘ) $MnO_2$
   সঠিক উত্তর (গ) $Zn$ দণ্ড। ব্যাখ্যা: ড্রাইসেলের ঋণাত্মক মেরু $Zn$ দণ্ডের সাথে যুক্ত থাকে।
7. প্রশ্ন ১৪: নিচের কোনটি $Sn(s)|Sn^{2+}(aq)$ তড়িৎদ্বার বিক্রিয়া?
   সঠিক উত্তর (গ) $Sn(s)\rightleftharpoons Sn^{2+}(aq)+2e^{-}$।
8. প্রশ্ন ১৫: ফুয়েল সেলে কোনটি জারিত হয়?
   সঠিক উত্তর (গ) হাইড্রোজেন। ব্যাখ্যা: হাইড্রোজেন ফুয়েল সেলে... অ্যানোডে হাইড্রোজেন অণু জারিত হয়।
9. প্রশ্ন ১৭: লিথিয়াম ব্যাটারিতে কোনটি ব্যবহৃত হয়?
   • (ক) $PbO_2$
   • (খ) $Hg_2O$
   • (গ) $MnO_2$
   • (ঘ) $LiCoO_2$
   সঠিক উত্তর (ঘ) $LiCoO_2$। ব্যাখ্যা: লিথিয়াম ব্যাটারিতে $LiCoO_2$ ব্যবহৃত হয়।
10. প্রশ্ন ১৯: ব্যাটারির ক্ষেত্রে-
    1. i. লেড স্টোরেজ ব্যাটারি বাস, ট্রাকে ব্যবহৃত হয়
    2. ii. ড্রাইসেল টর্চলাইট জ্বালানোর কাজে ব্যবহৃত হয়
    3. iii. ড্রাইসেলে $MnO_2$ থাকে

    নিচের কোনটি সঠিক?

    • (ঘ) i, ii ও iii
    সঠিক উত্তর (ঘ) i, ii ও iii।
11. প্রশ্ন ২৩: হাইড্রোজেন ফুয়েল সেলের ক্ষেত্রে-
    1. i. এর সাহায্যে বিদ্যুৎ উৎপাদন হয়
    2. ii. অ্যানোডে $H_2$ জারিত হয়
    3. iii. ক্যাথোডে $O_2$ বিজারিত হয়

    নিচের কোনটি সঠিক?

    • (ঘ) i, ii, iii
    সঠিক উত্তর (ঘ) i, ii, iii।

৩. সৃজনশীল প্রশ্ন ও উত্তর

ক. ডেনিয়েল কোষ ($Zn-Cu$) ও সাধারণ গ্যালভানিক কোষ

প্রশ্ন ২৫: (ঢাকা বোর্ড ২০২৪)

উদ্দীপক: (ii) $Zn|Zn^{2+}$ এবং (iii) $Ni|Ni^{2+}$ তড়িৎদ্বার।

প্রশ্ন (ঘ): (ii) এবং (iii) নং তড়িদ্বার দুটি দ্বারা গঠিত কোষটিতে বিদ্যুৎ উৎপাদন সম্ভব কিনা? প্রয়োজনীয় চিত্র এবং বিক্রিয়ার সাহায্যে বিশ্লেষণ কর।

উত্তর (ঘ): হ্যাঁ, বিদ্যুৎ উৎপাদন সম্ভব। সক্রিয়তা সারিতে $Zn$ ধাতু $Ni$ ধাতুর উপর অবস্থিত হওয়ায় $Zn$ ধাতু অ্যানোড ও $Ni$ ধাতু ক্যাথোড হিসেবে কাজ করে। একটি পাত্রে $ZnSO_4$ এর দ্রবণে $Zn$ দণ্ড (অ্যানোড) এবং অপর পাত্রে $NiSO_4$ এর দ্রবণে $Ni$ দণ্ড (ক্যাথোড) প্রবেশ করালে স্বতঃস্ফূর্তভাবে জারণ বিজারণ বিক্রিয়া চলতে থাকে।

অ্যানোড বিক্রিয়া: $$Zn(s) \rightarrow Zn^{2+}(aq) + 2e^-$$ ক্যাথোড বিক্রিয়া: $$Ni^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Ni(s)$$

তার দ্বারা তড়িদ্বার দুটিকে সংযুক্ত করলেই অ্যানোড থেকে ক্যাথোডে ইলেকট্রন প্রবাহের সৃষ্টি হবে, যা বিদ্যুৎ প্রবাহ।

প্রশ্ন ২৬: (রাজশাহী বোর্ড ২০২৪)

উদ্দীপক: একটি গ্যালভানিক কোষের চিত্র যেখানে $XSO_4$ দ্রবণে X দণ্ড এবং $YSO_4$ দ্রবণে Y দণ্ড লবণ সেতু দ্বারা যুক্ত। (X ও Y এর পারমাণবিক সংখ্যা যথাক্রমে 26 এবং 29, অর্থাৎ $Fe$ ও $Cu$)।

প্রশ্ন (গ): উদ্দীপকের কোষে বিদ্যুৎ উৎপাদনের কৌশল বর্ণনা কর।

উত্তর (গ): উদ্দীপকের কোষটি গ্যালভানিক কোষ। ক্যাথোড হিসাবে $Y/Y^{2+}(aq)$ ($Cu$) এবং অ্যানোড হিসাবে $X/X^{2+}(aq)$ ($Fe$) তড়িদদ্বার নিয়ে গঠিত। তারের সাহায্যে তড়িদদ্বার দুটিকে সংযুক্ত করা হলে, স্বতঃস্ফূর্তভাবে জারণ-বিজারণ বিক্রিয়া ঘটে।

অ্যানোড বিক্রিয়া: $$X(s) \rightarrow X^{2+}(aq) + 2e^-$$ ক্যাথোড বিক্রিয়া: $$Y^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Y(s)$$

অ্যানোডে উৎপন্ন ইলেকট্রন তারের মাধ্যমে ক্যাথোডে পৌঁছে এবং অ্যানোড থেকে ক্যাথোডে ইলেকট্রন প্রবাহের সৃষ্টি হবে। ইলেকট্রনের প্রবাহ মানেই বিদ্যুৎ প্রবাহ।

প্রশ্ন ২৭: (কুমিল্লা বোর্ড ২০২৪)

উদ্দীপক: ...অপর একদল শিক্ষার্থী দস্তা ও তামার তড়িৎদ্বার এবং প্রয়োজনীয় উপকরণ ব্যবহার করে তড়িৎ উৎপন্ন করল।

প্রশ্ন (ঘ): উদ্দীপকের ২য় দল শিক্ষার্থীর তড়িৎ উৎপাদনের কৌশল বিশ্লেষণ কর।

উত্তর (ঘ): ২য় দল শিক্ষার্থী দস্তা ($Zn$) ও তামার ($Cu$) তড়িৎদ্বার ব্যবহার করে ডেনিয়েল কোষ তৈরি করেছে। একটি পাত্রে $CuSO_4$ এর জলীয় দ্রবণে ক্যাথোড (কপার দণ্ড) এবং অপর একটি পাত্রে $ZnSO_4$ এর জলীয় দ্রবণে অ্যানোড (জিঙ্ক দণ্ড) নেওয়া হয়। পাত্র দুটিকে লবণসেতুর মাধ্যমে সংযোগ করলে স্বতঃস্ফূর্ত জারণ-বিজারণ বিক্রিয়া ঘটে।

অ্যানোড বিক্রিয়া: $$Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-$$ ক্যাথোড বিক্রিয়া: $$Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu$$

তার দ্বারা তড়িদ্বার দুটিকে সংযুক্ত করলেই অ্যানোড থেকে ক্যাথোডে ইলেকট্রনের প্রবাহের সৃষ্টি হবে, যা বিদ্যুৎ প্রবাহ।

প্রশ্ন ২৯: (সিলেট বোর্ড ২০২৪)

উদ্দীপক: একটি গ্যালভানিক কোষের চিত্র (বাম পাত্রে $Zn(NO_3)_2$ দ্রবণে $Zn$ দণ্ড, ডান পাত্রে $AgNO_3$ দ্রবণে $Ag$ দণ্ড)।

প্রশ্ন (ঘ): উদ্দীপকের কোষে বাতিটি জ্বলে উঠার কারণ বিশ্লেষণ কর।

উত্তর (ঘ): কোষটি গ্যালভানিক কোষ। সক্রিয়তা সিরিজে $Ag$ অপেক্ষা $Zn$ এর সক্রিয়তা অনেক বেশি হওয়ায় $Zn$ তড়িৎদ্বার অ্যানোড এবং $Ag$ তড়িৎদ্বার ক্যাথোড হিসেবে কাজ করে।

অ্যানোড অর্ধকোষ বিক্রিয়া: $$Zn(s) \rightarrow Zn^{2+}(aq) + 2e^-$$ ক্যাথোড অর্ধকোষ বিক্রিয়া: $$2Ag^+(aq) + 2e^- \rightarrow 2Ag(s)$$

অ্যানোডে $Zn$ ধাতু ইলেকট্রন ত্যাগ করে এবং সেই ইলেকট্রন তারের মধ্য দিয়ে ক্যাথোডে গিয়ে $Ag^+$ আয়নকে $Ag$ ধাতুতে পরিণত করে। অ্যানোড থেকে ক্যাথোডে ইলেকট্রনের এই প্রবাহের কারণেই বাতিটি জ্বলে ওঠে।

প্রশ্ন ৩৩: (যশোর বোর্ড ২০১৯)

উদ্দীপক: একটি $Mg-Cu$ গ্যালভানিক কোষের চিত্র ($KNO_3$ লবণ সেতু)।

প্রশ্ন (গ): উদ্দীপকের কোষে সংঘটিত তড়িদদ্বার বিক্রিয়াগুলো ব্যাখ্যা কর।

উত্তর (গ): কোষটিতে $Mg/Mg^{2+}(aq)$ অ্যানোড এবং $Cu^{2+}/Cu(aq)$ ক্যাথোড হিসেবে ব্যবহৃত হয়।

অ্যানোডে বিক্রিয়া: $$Mg(s) \rightarrow Mg^{2+}(aq) + 2e^-$$ ক্যাথোডে বিক্রিয়া: $$Cu^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Cu(s)$$

অর্থাৎ, $Mg(s)$ জারিত হয়ে দ্রবণে $Mg^{2+}$ হিসেবে দ্রবীভূত হয় এবং $Cu^{2+}(aq)$ আয়ন ইলেকট্রন গ্রহণ করে $Cu(s)$ ধাতু হিসাবে ক্যাথোড দণ্ডে জমা হয়।

প্রশ্ন (ঘ): উদ্দীপকের কোষের কার্যকারিতা সচল রাখতে $KNO_3$ এর ভূমিকা অপরিসীম - উক্তিটি মূল্যায়ন কর।

উত্তর (ঘ): উক্তিটি সঠিক। বিক্রিয়া চলার ফলে অ্যানোডের দ্রবণে $Mg^{2+}$ আয়নের (ধনাত্মক চার্জ) আধিক্য এবং ক্যাথোডের দ্রবণে $SO_4^{2-}$ আয়নের (ঋণাত্মক চার্জ) আধিক্য হয়। লবণসেতু ($KNO_3$) থেকে $NO_3^-$ আয়ন অ্যানোড দ্রবণে এবং $K^+$ আয়ন ক্যাথোড দ্রবণে চলে আসে, ফলে কোষের তড়িৎপ্রবাহ নির্বিঘ্নে চলতে থাকে।

খ. শুষ্ক কোষ (Dry Cell) ও ব্যাটারি

প্রশ্ন ৪১: (ভিকারুননিসা নূন স্কুল এন্ড কলেজ)

উদ্দীপক: (ii) শুষ্ক কোষ

প্রশ্ন (ঘ): উদ্দীপকের (ii) এর গঠন ও কার্যপ্রণালী লিখ।

উত্তর (ঘ):

গঠন: ড্রাইসেলে অ্যানোড (ঋণাত্মক মেরু) হিসেবে ধাতব জিংকের ($Zn$) তৈরি ছোট কৌটা ব্যবহার করা হয়। এর মাঝখানে একটি কার্বন (গ্রাফাইট) দণ্ড প্রবেশ করানো হয়, যা ক্যাথোড (ধনাত্মক মেরু) হিসেবে কাজ করে। জিংকের কৌটাটি ম্যাঙ্গানিজ ডাইঅক্সাইড ($MnO_2$), অ্যামোনিয়াম ক্লোরাইড ($NH_4Cl$), জিংক ক্লোরাইড ($ZnCl_2$) ও পাতিত পানি মিশ্রিত কাই (paste) দ্বারা পূর্ণ করা হয়।

কার্যপ্রণালী: ড্রাইসেলের অ্যানোডের জিংক ২টি ইলেকট্রন ত্যাগ করে $Zn^{2+}$ এ পরিণত হয়।

অ্যানোডে বিক্রিয়া: $$Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-$$

অ্যামোনিয়াম ক্লোরাইড থেকে প্রাপ্ত অ্যামোনিয়াম আয়ন এবং ম্যাঙ্গানিজ ডাই-অক্সাইড কার্বন দণ্ডের ইলেকট্রন ২টি গ্রহণ করে অ্যামোনিয়া গ্যাস ও ডাই ম্যাঙ্গানিজ ট্রাই-অক্সাইড উৎপন্ন করে।

ক্যাথোডে বিক্রিয়া: $$2NH_4^+ + 2MnO_2 + 2e^- \rightarrow 2NH_3 + Mn_2O_3 + H_2O$$

ড্রাইসেলের অ্যানোড ও ক্যাথোড প্রান্তকে যুক্ত করা হলে ইলেকট্রনের প্রবাহ সৃষ্টি হয় অর্থাৎ বিদ্যুৎ উৎপাদন হয়।

প্রশ্ন ৪৩: (দিনাজপুর বোর্ড ২০১৬)

প্রশ্ন (খ): শুষ্ক কোষে $MnO_2$ এর কাজ কী? ব্যাখ্যা কর।

উত্তর (খ): শুষ্ক কোষে ক্যাথোড হিসেবে $MnO_2$ এর ভারী আবরণযুক্ত কার্বন দণ্ড ব্যবহার করা হয়। শুষ্ক কোষের অ্যানোডে $Zn$ দণ্ড ২টি ইলেকট্রন ত্যাগ করে জারিত হয় এবং ক্যাথোডে অবস্থিত $MnO_2$ অ্যানোডে উৎপন্ন ইলেকট্রন গ্রহণ করে বিজারিত হয়।

ক্যাথোড বিক্রিয়া: $$2NH_4^+(aq) + 2MnO_2 + 2e^- \rightarrow 2NH_3(g) + Mn_2O_3 + H_2O$$

গ. ফুয়েল সেল (Fuel Cell)

প্রশ্ন ৪৪: (দিনাজপুর বোর্ড ২০১৭)

প্রশ্ন (খ): হাইড্রোজেন ফুয়েল সেল বলতে কী বুঝায়?

উত্তর (খ): হাইড্রোজেন ফুয়েল সেল বলতে হাইড্রোজেন ও অক্সিজেনকে জ্বালানি হিসেবে ব্যবহার করে বিদ্যুৎ উৎপন্নকারী কোষকে বোঝায়, যেখানে অ্যানোডে হাইড্রোজেন অণু জারিত হয় আর ক্যাথোডে অক্সিজেন অণু বিজারিত হয়ে পানি উৎপন্ন করে।

অ্যানোড তড়িদদ্বারে: $$2H_2(g) + 4OH^-(aq) \rightarrow 4H_2O(l) + 4e^-$$ ক্যাথোড তড়িদদ্বারে: $$O_2(g) + 2H_2O(l) + 4e^- \rightarrow 4OH^-(aq)$$ সামগ্রিক কোষ বিক্রিয়া: $$2H_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2H_2O(l)$$