ক্যালসিয়ামের (Ca) রসায়ন - অনুশীলন প্রশ্নাবলী

বহুনির্বাচনী প্রশ্ন (MCQs)

প্রশ্ন ১

ক্যালসিয়াম সম্পর্কে নিচের কোন উক্তিটি ভুল?

A) এটি ঠান্ডা জলের সাথে পরিমিতভাবে বিক্রিয়া করে হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন করে। B) এটি বাতাসে পুড়ে অক্সাইড এবং নাইট্রাইডের মিশ্রণ তৈরি করে। C) এর যৌগগুলি সাধারণত আয়নিক প্রকৃতির হয়। D) এটি একটি শক্তিশালী জারক পদার্থ।

সমাধান: D

ব্যাখ্যা: ক্যালসিয়াম একটি ক্ষারীয় মৃত্তিকা ধাতু (গ্রুপ ২ মৌল)। ধাতুগুলি, বিশেষ করে s-ব্লক মৌলগুলি, সহজেই ইলেকট্রন ত্যাগ করে ধনাত্মক আয়ন তৈরি করে। এই বৈশিষ্ট্য তাদের শক্তিশালী বিজারক পদার্থ করে তোলে, কারণ তারা নিজেরাই জারিত হয় যখন অন্য পদার্থকে বিজারিত করে। অতএব, ক্যালসিয়াম একটি শক্তিশালী বিজারক পদার্থ, জারক পদার্থ নয়।

A) ক্যালসিয়াম ঠান্ডা জলের সাথে বিক্রিয়া করে, যদিও গ্রুপ ১ ধাতুর তুলনায় কম তীব্রতার সাথে, Ca(OH)₂ এবং H₂ গ্যাস উৎপন্ন করে।
B) বাতাসে পোড়ালে, ক্যালসিয়াম ক্যালসিয়াম অক্সাইড (CaO) এবং ক্যালসিয়াম নাইট্রাইড (Ca₃N₂) গঠন করে।
C) ক্যালসিয়াম এবং অধাতুগুলির মধ্যে উল্লেখযোগ্য তড়িৎ ঋণাত্মকতার পার্থক্যের কারণে, এর যৌগগুলি (যেমন CaO, CaCl₂, CaCO₃) প্রধানত আয়নিক হয়।

প্রশ্ন ২

প্লাস্টার অফ প্যারিস রাসায়নিকভাবে হল:

A) ক্যালসিয়াম সালফেট ডাইহাইড্রেট B) ক্যালসিয়াম সালফেট হেমিহাইড্রেট C) ক্যালসিয়াম কার্বনেট D) ক্যালসিয়াম ক্লোরাইড

সমাধান: B

ব্যাখ্যা: প্লাস্টার অফ প্যারিস হল ক্যালসিয়াম সালফেট হেমিহাইড্রেট, যার রাসায়নিক সংকেত CaSO₄·½H₂O। এটি জিপসাম (CaSO₄·2H₂O) কে প্রায় 373 K (100°C) তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করে প্রস্তুত করা হয়, যা এর স্ফটিক জলের তিন-চতুর্থাংশ হারাতে বাধ্য করে।

ক্যালসিয়াম সালফেট ডাইহাইড্রেট হল জিপসাম (CaSO₄·2H₂O)।
ক্যালসিয়াম কার্বনেট হল চক, চুনাপাথর বা মার্বেল (CaCO₃)।
ক্যালসিয়াম ক্লোরাইড (CaCl₂) একটি আর্দ্রতা শোষণকারী লবণ যা প্রায়শই শুষ্ককারক হিসাবে ব্যবহৃত হয়।

প্রশ্ন ৩

জলের অস্থায়ী কঠোরতার প্রধান কারণ হল এর উপস্থিতি:

A) ক্যালসিয়াম সালফেট এবং ম্যাগনেসিয়াম সালফেট B) ক্যালসিয়াম ক্লোরাইড এবং ম্যাগনেসিয়াম ক্লোরাইড C) ক্যালসিয়াম বাইকার্বনেট এবং ম্যাগনেসিয়াম বাইকার্বনেট D) ক্যালসিয়াম কার্বনেট এবং ম্যাগনেসিয়াম কার্বনেট

সমাধান: C

ব্যাখ্যা: জলের অস্থায়ী কঠোরতা ক্যালসিয়াম [Ca(HCO₃)₂] এবং ম্যাগনেসিয়াম [Mg(HCO₃)₂] এর দ্রবীভূত বাইকার্বনেটগুলির কারণে হয়। এই ধরনের কঠোরতাকে “অস্থায়ী” বলা হয় কারণ এটি সহজভাবে ফুটিয়ে অপসারণ করা যায়, যা দ্রবণীয় বাইকার্বনেটগুলিকে অদ্রবণীয় কার্বনেট (বা ম্যাগনেসিয়ামের ক্ষেত্রে হাইড্রোক্সাইড) এ রূপান্তরিত করে, যা তখন অধঃক্ষিপ্ত হয়।

A) ক্যালসিয়াম এবং ম্যাগনেসিয়ামের সালফেটগুলি স্থায়ী কঠোরতার কারণ।
B) ক্যালসিয়াম এবং ম্যাগনেসিয়ামের ক্লোরাইডগুলি স্থায়ী কঠোরতার কারণ।
D) ক্যালসিয়াম এবং ম্যাগনেসিয়ামের কার্বনেটগুলি সাধারণত অদ্রবণীয়; তাদের দ্রবীভূত বাইকার্বনেটগুলি অস্থায়ী কঠোরতার জন্য দায়ী।

দাবি-কারণ প্রশ্নাবলী

প্রশ্ন ৪

দাবি (A): ক্যালসিয়াম হাইড্রোক্সাইড, Ca(OH)₂, ম্যাগনেসিয়াম হাইড্রোক্সাইড, Mg(OH)₂ এর চেয়ে শক্তিশালী ক্ষার। কারণ (R): গ্রুপের নিচে, তড়িৎ ঋণাত্মকতা হ্রাস এবং পারমাণবিক আকার বৃদ্ধির কারণে M-OH বন্ধনের আয়নিক বৈশিষ্ট্য বৃদ্ধি পায়, যা OH⁻ আয়ন মুক্ত করাকে সহজ করে।

A) A এবং R উভয়ই সত্য, এবং R হল A এর সঠিক ব্যাখ্যা। B) A এবং R উভয়ই সত্য, কিন্তু R হল A এর সঠিক ব্যাখ্যা নয়। C) A সত্য, কিন্তু R মিথ্যা। D) A মিথ্যা, কিন্তু R সত্য।

সমাধান: A

ব্যাখ্যা: দাবি (A) সত্য। গ্রুপ ২ এর নিচে নামলে হাইড্রোক্সাইডগুলির ক্ষারত্ব বৃদ্ধি পায়। সুতরাং, Ca(OH)₂ হল Mg(OH)₂ এর চেয়ে শক্তিশালী ক্ষার কারণ Ca(OH)₂ জলে বেশি দ্রবণীয় এবং বেশি পরিমাণে বিয়োজিত হয়ে বেশি OH⁻ আয়ন মুক্ত করে।

কারণ (R) ও সত্য এবং A এর সঠিক ব্যাখ্যা। Mg থেকে Ca পর্যন্ত গ্রুপে নিচে নামলে, পারমাণবিক আকার বৃদ্ধি পায় এবং তড়িৎ ঋণাত্মকতা হ্রাস পায়। এর ফলে M-OH বন্ধনের আয়নিক বৈশিষ্ট্য বৃদ্ধি পায় (Mg-OH বন্ধনের চেয়ে Ca-OH বন্ধন বেশি আয়নিক)। একটি বেশি আয়নিক M-OH বন্ধন মানে ধাতু এবং অক্সিজেনের মধ্যে বন্ধন দুর্বল হয়, যা হাইড্রোক্সাইড আয়ন (OH⁻) কে ধাতু থেকে বিয়োজিত হতে সহজ করে তোলে, যার ফলে ক্ষারীয় শক্তি বৃদ্ধি পায়।

প্রশ্ন ৫

দাবি (A): ক্যালসিয়াম সোডিয়ামের চেয়ে জলের সাথে কম তীব্রভাবে বিক্রিয়া করে। কারণ (R): ক্যালসিয়ামের মোলার ভর সোডিয়ামের চেয়ে বেশি।

সমাধান: C

ব্যাখ্যা: দাবি (A) সত্য। সোডিয়াম (গ্রুপ ১) তার উচ্চ বিক্রিয়াশীলতা এবং উৎপন্ন হাইড্রোজেনের তাৎক্ষণিক প্রজ্বলনের কারণে ঠান্ডা জলের সাথে বিস্ফোরকভাবে বিক্রিয়া করে। ক্যালসিয়াম (গ্রুপ ২) ঠান্ডা জলের সাথে বিক্রিয়া করে, তবে বিক্রিয়াটি কম তীব্র। গঠিত Ca(OH)₂ অল্প দ্রবণীয় এবং ধাতুর পৃষ্ঠকে আবৃত করে বিক্রিয়াকে ধীর করে দেয়।

কারণ (R) মিথ্যা। যদিও ক্যালসিয়ামের মোলার ভর (40.08 g/mol) সোডিয়ামের (22.99 g/mol) চেয়ে বেশি, তবে জলের সাথে বিক্রিয়ার তীব্রতা নির্ধারণের প্রাথমিক কারণ মোলার ভর নয়। জলের সাথে ধাতুর বিক্রিয়াশীলতা মূলত তাদের স্ট্যান্ডার্ড ইলেকট্রোড বিভব, আয়নাইজেশন এনথালপি এবং হাইড্রেশন এনথালপি দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। সোডিয়ামের ক্যালসিয়ামের তুলনায় প্রথম আয়নাইজেশন এনথালপি কম এবং উচ্চ নেতিবাচক স্ট্যান্ডার্ড ইলেকট্রোড বিভব রয়েছে, যা এটিকে আরও বিক্রিয়াশীল করে তোলে। উপরন্তু, ক্যালসিয়ামকে দুটি ইলেকট্রন হারাতে হয়, যার জন্য সোডিয়ামের একটি ইলেকট্রন হারানোর চেয়ে বেশি শক্তির প্রয়োজন হয়।

সংক্ষিপ্ত উত্তর প্রশ্নাবলী

প্রশ্ন ৬

জিপসামকে 393 K তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করলে রাসায়নিকভাবে কী ঘটে তা ব্যাখ্যা করুন। বিক্রিয়ার সুষম রাসায়নিক সমীকরণ লিখুন।

নমুনা উত্তর: যখন জিপসাম (ক্যালসিয়াম সালফেট ডাইহাইড্রেট, CaSO₄·2H₂O) কে প্রায় 393 K (120°C) তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করা হয়, তখন এটি আংশিকভাবে তার স্ফটিক জল হারায়। এটি ক্যালসিয়াম সালফেট হেমিহাইড্রেট (CaSO₄·½H₂O) গঠন করে, যা সাধারণত প্লাস্টার অফ প্যারিস নামে পরিচিত এবং 1.5 অণু জল মুক্ত করে।

যদি জিপসামকে 393 K এর উপরে উত্তপ্ত করা হয়, তবে এটি তার সমস্ত স্ফটিক জল হারিয়ে অনার্দ্র ক্যালসিয়াম সালফেট (CaSO₄) গঠন করে, যা ‘ডেড বার্নড প্লাস্টার’ নামেও পরিচিত এবং এর সেটিং বৈশিষ্ট্য হারিয়ে ফেলে।

রাসায়নিক সমীকরণ: CaSO₄·2H₂O(s) $\xrightarrow\{393 K\}$ CaSO₄·½H₂O(s) + 1.5H₂O(g)

প্রশ্ন ৭

জলের অস্থায়ী কঠোরতা ফুটন্ত পদ্ধতি দ্বারা কীভাবে অপসারণ করা হয়? ক্যালসিয়াম এবং ম্যাগনেসিয়াম বাইকার্বনেটগুলির জন্য প্রাসঙ্গিক রাসায়নিক সমীকরণগুলি লিখুন।

নমুনা উত্তর: জলের অস্থায়ী কঠোরতা ক্যালসিয়াম [Ca(HCO₃)₂] এবং ম্যাগনেসিয়াম [Mg(HCO₃)₂] এর দ্রবীভূত বাইকার্বনেটগুলির উপস্থিতির কারণে হয়। জল ফুটিয়ে এই কঠোরতা অপসারণ করা যায়।

উত্তাপের ফলে, দ্রবণীয় বাইকার্বনেটগুলি বিয়োজিত হয়ে অদ্রবণীয় কার্বনেট (ক্যালসিয়ামের ক্ষেত্রে) এবং অদ্রবণীয় হাইড্রোক্সাইড (ম্যাগনেসিয়ামের ক্ষেত্রে) গঠন করে, যা তখন দ্রবণ থেকে অধঃক্ষিপ্ত হয়। এই অধঃক্ষেপগুলি পরিস্রাবণের মাধ্যমে অপসারণ করা যেতে পারে, যার ফলে জল নরম হয়।

রাসায়নিক সমীকরণ: ১. ক্যালসিয়াম বাইকার্বনেটের জন্য: Ca(HCO₃)₂(aq) $\xrightarrow\{\text\{heat\}\}$ CaCO₃(s)↓ + H₂O(l) + CO₂(g) (ক্যালসিয়াম কার্বনেট অধঃক্ষিপ্ত হয়)

২. ম্যাগনেসিয়াম বাইকার্বনেটের জন্য: Mg(HCO₃)₂(aq) $\xrightarrow\{\text\{heat\}\}$ Mg(OH)₂(s)↓ + 2CO₂(g) (ম্যাগনেসিয়াম হাইড্রোক্সাইড অধঃক্ষিপ্ত হয়, কারণ MgCO₃ অস্থায়ী এবং উচ্চ তাপমাত্রায় Mg(OH)₂ তে আর্দ্রবিশ্লেষিত হয়)

উচ্চতর চিন্তন দক্ষতা (HOTS) প্রশ্ন

প্রশ্ন ৮

একটি সাদা কঠিন ‘X’ কে উত্তপ্ত করলে একটি বর্ণহীন গ্যাস ‘Y’ এবং একটি অবশেষ ‘Z’ উৎপন্ন হয়। গ্যাস ‘Y’ চুন জলকে ঘোলাটে করে। অবশেষ ‘Z’ জলের সাথে তীব্রভাবে বিক্রিয়া করে ‘P’ গঠন করে, যা ব্যাপকভাবে চুনকামে ব্যবহৃত হয়। X, Y, Z এবং P চিহ্নিত করুন। জড়িত সমস্ত বিক্রিয়ার সুষম রাসায়নিক সমীকরণ লিখুন।

নমুনা উত্তর:

X, Y, Z, এবং P এর সনাক্তকরণ: ১. গ্যাস ‘Y’ চুন জলকে ঘোলাটে করে: এটি কার্বন ডাই অক্সাইড (CO₂) এর একটি বৈশিষ্ট্যপূর্ণ পরীক্ষা। সুতরাং, Y = CO₂। ২. সাদা কঠিন ‘X’ কে উত্তপ্ত করলে গ্যাস ‘Y’ (CO₂) এবং অবশেষ ‘Z’ উৎপন্ন হয়: এটি নির্দেশ করে যে X একটি কার্বনেট যা উত্তাপে বিয়োজিত হয়। যেহেতু Z জলের সাথে বিক্রিয়া করে ‘P’ (চুনকামে ব্যবহৃত হয়) গঠন করে, এবং চুনকামে কলিচুন [Ca(OH)₂] ব্যবহৃত হয়, তাই এর অর্থ হল Z হল কুইকলাইম (CaO), যা জলের সাথে বিক্রিয়া করে Ca(OH)₂ গঠন করে। অতএব, X অবশ্যই ক্যালসিয়াম কার্বনেট (CaCO₃)। ৩. অবশেষ ‘Z’ জলের সাথে বিক্রিয়া করে ‘P’ গঠন করে: যদি X হল CaCO₃ এবং Y হল CO₂, তাহলে CaCO₃ এর বিয়োজন থেকে গঠিত অবশেষ ‘Z’ অবশ্যই ক্যালসিয়াম অক্সাইড (কুইকলাইম) হতে হবে। সুতরাং, Z = CaO। ৪. ‘P’ ব্যাপকভাবে চুনকামে ব্যবহৃত হয়: যখন কুইকলাইম (CaO) জলের সাথে বিক্রিয়া করে, তখন এটি ক্যালসিয়াম হাইড্রোক্সাইড (কলিচুন) গঠন করে, যা চুনকামের জন্য ব্যবহৃত হয়। সুতরাং, P = Ca(OH)₂।

শনাক্তকরণের সারসংক্ষেপ:

X = ক্যালসিয়াম কার্বনেট (CaCO₃)
Y = কার্বন ডাই অক্সাইড (CO₂)
Z = ক্যালসিয়াম অক্সাইড (CaO)
**P = ক্যালসিয়াম হাইড্রোক্সাইড (Ca(OH)₂) **

সুষম রাসায়নিক সমীকরণ:

১. X (CaCO₃) থেকে Y (CO₂) এবং Z (CaO) এর বিয়োজন: CaCO₃(s) $\xrightarrow\{\Delta\}$ CaO(s) + CO₂(g)

২. চুন জল (Ca(OH)₂ - P এর অংশ) ব্যবহার করে Y (CO₂) এর পরীক্ষা: CO₂(g) + Ca(OH)₂(aq) $\rightarrow$ CaCO₃(s)↓ + H₂O(l) (অদ্রবণীয় CaCO₃ গঠনের কারণে ঘোলাটে দেখায়)

৩. জলের সাথে Z (CaO) এর বিক্রিয়া থেকে P (Ca(OH)₂) গঠন: CaO(s) + H₂O(l) $\rightarrow$ Ca(OH)₂(aq) (এই বিক্রিয়াটি অত্যন্ত তাপোৎপাদী এবং চুন ভিজানো নামে পরিচিত)