ফসফরাস: অনুশীলন প্রশ্ন (JEE/NEET ও CBSE)

ফসফরাস: অনুশীলন প্রশ্ন সেট

এই বিভাগে ফসফরাসের (P) রসায়নের উপর অনুশীলন প্রশ্নের একটি সুসংগঠিত সেট দেওয়া হয়েছে, যা JEE/NEET এবং CBSE শিক্ষার্থীদের জন্য মূল ধারণাগুলিকে আরও শক্তিশালী করার জন্য তৈরি করা হয়েছে।

বহু-নির্বাচনী প্রশ্ন (MCQs)

প্রশ্ন ১। সাদা ফসফরাস সম্পর্কে নিম্নলিখিত বিবৃতিগুলির মধ্যে কোনটি ভুল? A. এটি একটি নরম, মোমের মতো কঠিন পদার্থ। B. এটি কার্বন ডাইসালফাইড (CS₂) এ দ্রবণীয়। C. এটি অন্ধকারে জ্বলে (কেমিলুমিনেসেন্স)। D. এটি লাল ফসফরাসের চেয়ে কম সক্রিয়।

সমাধান: সঠিক উত্তর: D ব্যাখ্যা: সাদা ফসফরাস গতিগতভাবে ফসফরাসের সবচেয়ে সক্রিয় অ্যালোট্রোপ কারণ এর উচ্চ-পীড়িত টেট্রাহেড্রাল P₄ অণু (বন্ধন কোণ 60°), যা সহজ রিং উন্মোচন এবং উচ্চ সক্রিয়তার দিকে পরিচালিত করে। লাল ফসফরাস পলিমেরিক এবং অনেক কম সক্রিয়।

প্রশ্ন ২। অর্থোফসফরাস অ্যাসিডের (H₃PO₃) ক্ষারকতা হল: A. 1 B. 2 C. 3 D. 4

সমাধান: সঠিক উত্তর: B ব্যাখ্যা: একটি অক্সিঅ্যাসিডের ক্ষারকতা আয়নীয় P-OH বন্ধনের সংখ্যা দ্বারা নির্ধারিত হয়। অর্থোফসফরাস অ্যাসিডে (H₃PO₃) দুটি P-OH বন্ধন এবং একটি P-H বন্ধন রয়েছে। শুধুমাত্র অক্সিজেনের সাথে সংযুক্ত হাইড্রোজেন পরমাণুগুলি আয়নীয় হতে পারে। অতএব, H₃PO₃ একটি ডাইবেসিক অ্যাসিড। এর গঠন হল O=P(OH)₂H।

প্রশ্ন ৩। যখন P₄O₁₀ ঠাণ্ডা জলে দ্রবীভূত হয়, তখন প্রধান উৎপাদিত পদার্থটি হল: A. ফসফিনিক অ্যাসিড (H₃PO₂) B. ফসফোনিক অ্যাসিড (H₃PO₃) C. পাইরোফসফরিক অ্যাসিড (H₄P₂O₇) D. অর্থোফসফরিক অ্যাসিড (H₃PO₄)

সমাধান: সঠিক উত্তর: D ব্যাখ্যা: ফসফরাস পেন্টক্সাইড (P₄O₁₀) হল অর্থোফসফরিক অ্যাসিডের (H₃PO₄) অ্যানহাইড্রাইড। যখন P₄O₁₀ ঠাণ্ডা জলের সাথে বিক্রিয়া করে, তখন এটি অর্থোফসফরিক অ্যাসিড তৈরি করে। P₄O₁₀ + 6H₂O → 4H₃PO₄ P₄O₁₀ একটি শক্তিশালী নিরুদক পদার্থও বটে।

অ্যাসারশন-রিজন প্রশ্ন (Assertion-Reason Questions)

নির্দেশাবলী: নিম্নলিখিত প্রশ্নগুলিতে, একটি অ্যাসারশন (A) বিবৃতি এবং তারপরে একটি রিজন (R) বিবৃতি দেওয়া আছে। নিচে দেওয়া বিকল্পগুলি থেকে সঠিকটি নির্বাচন করুন। 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।

প্রশ্ন ৪। অ্যাসারশন (A): ফসফিন (PH₃) অ্যামোনিয়া (NH₃) এর চেয়ে দুর্বল ক্ষার। রিজন (R): PH₃ তে ফসফরাসের উপর উপস্থিত নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড় NH₃ তে নাইট্রোজেনের উপর উপস্থিত ইলেকট্রন জোড়ের চেয়ে দানের জন্য কম সহজলভ্য কারণ N এর তুলনায় P এর পারমাণবিক আকার বড় এবং তড়িৎঋণাত্মকতা কম।

সমাধান: সঠিক উত্তর: A ব্যাখ্যা:

অ্যাসারশন A সত্য: PH₃ প্রকৃতপক্ষে NH₃ এর চেয়ে দুর্বল ক্ষার।
রিজন R সত্য: নাইট্রোজেন ফসফরাসের চেয়ে ছোট এবং বেশি তড়িৎঋণাত্মক। এর অর্থ হল নাইট্রোজেনের উপর নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড় একটি ছোট, আরও কেন্দ্রীভূত অরবিটালে ধারণ করা হয়, যা এটিকে দানের জন্য এবং একটি প্রোটনের সাথে শক্তিশালী বন্ধনের জন্য আরও সহজলভ্য করে তোলে। ফসফরাসে, নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড় একটি বড়, আরও ছড়িয়ে পড়া অরবিটালে থাকে, যা এটিকে দানের জন্য কম সহজলভ্য করে তোলে এবং ফলস্বরূপ একটি দুর্বল ক্ষার তৈরি করে।
R হল A এর সঠিক ব্যাখ্যা: রিজনে উল্লিখিত কারণগুলি সরাসরি ব্যাখ্যা করে কেন PH₃ একটি দুর্বল ক্ষার।

প্রশ্ন ৫। অ্যাসারশন (A): লাল ফসফরাস পলিমেরিক প্রকৃতির। রিজন (R): সাদা ফসফরাসের P-P বন্ধন ভেঙে নতুন P-P বন্ধন গঠনের মাধ্যমে লাল ফসফরাস তৈরি হয় যা একটি পলিমেরিক কাঠামো তৈরি করে।

সমাধান: সঠিক উত্তর: A ব্যাখ্যা:

অ্যাসারশন A সত্য: লাল ফসফরাস একটি পলিমেরিক নেটওয়ার্ক কাঠামো হিসাবে বিদ্যমান, যা P₄ টেট্রাহেড্রাল ইউনিটের শৃঙ্খল বা নেটওয়ার্ক দ্বারা গঠিত।
রিজন R সত্য: সাদা ফসফরাসকে 573 K তাপমাত্রায় একটি নিষ্ক্রিয় পরিবেশে গরম করে বা সূর্যালোকের সংস্পর্শে এনে লাল ফসফরাস পাওয়া যায়। এই প্রক্রিয়ায় সাদা ফসফরাসের স্বতন্ত্র P₄ টেট্রাহেড্রার কিছু P-P বন্ধন ভেঙে যায় এবং নতুন P-P বন্ধন গঠিত হয়, যা এই ইউনিটগুলিকে একটি পলিমেরিক কাঠামোতে সংযুক্ত করে।
R হল A এর সঠিক ব্যাখ্যা: রিজনে বর্ণিত প্রক্রিয়াটি সরাসরি লাল ফসফরাসের পলিমেরিক প্রকৃতির দিকে পরিচালিত করে।

সংক্ষিপ্ত উত্তর প্রশ্নাবলী

প্রশ্ন ৬। গ্যাসীয় অবস্থায় PCl₃ এবং PCl₅ এর গঠন আঁকুন এবং তাদের সংকরায়ণ (hybridization) ও জ্যামিতিক আকৃতি (geometry) সম্পর্কে মন্তব্য করুন।

নমুনা উত্তর:

ফসফরাস ট্রাইক্লোরাইড (PCl₃):

গঠন: পিরামিডাল
সংকরায়ণ: sp³
জ্যামিতিক আকৃতি: ফসফরাসের চারপাশে টেট্রাহেড্রাল ইলেকট্রন জোড় জ্যামিতি, কিন্তু একটি নিঃসঙ্গ ইলেকট্রন জোড়ের কারণে ট্রিগোনাল পিরামিডাল আণবিক জ্যামিতি।
বন্ধন কোণ: প্রায় 100° (নিঃসঙ্গ জোড়-বন্ধন জোড় বিকর্ষণের কারণে 109.5° এর কম)।

graph TD
    P -- Cl
    P -- Cl
    P -- Cl
    style P fill:#f9f,stroke:#333,stroke-width:2px
    style Cl fill:#c3f,stroke:#333,stroke-width:2px
    subgraph PCl3
        direction LR
        P --- Cl1
        P --- Cl2
        P --- Cl3
        P -- L(Lone Pair)
    end

(কেন্দ্রীয় P, তিনটি Cl পরমাণু এবং P এর উপর একটি নিঃসঙ্গ জোড় সহ একটি পিরামিডাল কাঠামো উপস্থাপন করা হয়েছে)

ফসফরাস পেন্টাক্লোরাইড (PCl₅):

গঠন (গ্যাসীয় অবস্থা): ট্রিগোনাল বাইপিরামিডাল
সংকরায়ণ: sp³d
জ্যামিতিক আকৃতি: ট্রিগোনাল বাইপিরামিডাল। তিনটি ক্লোরিন পরমাণু বিষুবীয় অবস্থানে এবং দুটি ক্লোরিন পরমাণু অক্ষীয় অবস্থানে থাকে।
বন্ধন কোণ: 120° (বিষুবীয়-বিষুবীয়) এবং 90° (অক্ষীয়-বিষুবীয়)। অক্ষীয় বন্ধনগুলি বিষুবীয় বন্ধনগুলির চেয়ে সামান্য দীর্ঘ এবং দুর্বল হয় কারণ উচ্চতর বিকর্ষণমূলক মিথস্ক্রিয়া থাকে।

graph TD
    P -- Cl(axial)
    P -- Cl(axial)
    P -- Cl(equatorial)
    P -- Cl(equatorial)
    P -- Cl(equatorial)
    style P fill:#f9f,stroke:#333,stroke-width:2px
    style Cl fill:#c3f,stroke:#333,stroke-width:2px
    subgraph PCl5
        direction LR
        Cl_ax1 --- P --- Cl_ax2
        P --- Cl_eq1
        P --- Cl_eq2
        P --- Cl_eq3
    end

(কেন্দ্রীয় P, দুটি অক্ষীয় Cl এবং তিনটি বিষুবীয় Cl পরমাণু সহ একটি ট্রিগোনাল বাইপিরামিডাল কাঠামো উপস্থাপন করা হয়েছে)

প্রশ্ন ৭। ফসফিনিক অ্যাসিড (H₃PO₂) একটি বিজারক পদার্থ হিসাবে কাজ করে, কিন্তু ফসফরিক অ্যাসিড (H₃PO₄) করে না। তাদের কাঠামোর উপর ভিত্তি করে এই পার্থক্য ব্যাখ্যা করুন।

নমুনা উত্তর:

ফসফরাসের অক্সিঅ্যাসিডগুলির বিজারক প্রকৃতি P-H বন্ধনের উপস্থিতির কারণে হয়। এই P-H বন্ধনগুলি অম্লীয় নয় তবে বিজারক বৈশিষ্ট্যের জন্য দায়ী কারণ ফসফরাসের সাথে সরাসরি সংযুক্ত হাইড্রোজেন পরমাণু জারিত হতে পারে।

ফসফিনিক অ্যাসিড (H₃PO₂):
- গঠন: O=P(OH)H₂
- এটিতে দুটি P-H বন্ধন এবং একটি P-OH বন্ধন রয়েছে।
- দুটি P-H বন্ধনের উপস্থিতি এটিকে একটি শক্তিশালী বিজারক পদার্থে পরিণত করে। H₃PO₂ তে ফসফরাসের জারণ অবস্থা হল +1, যা সহজেই উচ্চতর জারণ অবস্থায় (যেমন, H₃PO₃ তে +3 বা H₃PO₄ তে +5) জারিত হতে পারে।
- উদাহরণ বিক্রিয়া: 4AgNO₃ + H₃PO₂ + 2H₂O → 4Ag + H₃PO₄ + 4HNO₃
ফসফরিক অ্যাসিড (H₃PO₄):
- গঠন: O=P(OH)₃
- এটিতে তিনটি P-OH বন্ধন রয়েছে কিন্তু কোনও P-H বন্ধন নেই।
- যেহেতু P-H বন্ধন নেই, তাই এটি বিজারক বৈশিষ্ট্য দেখায় না। H₃PO₄ তে ফসফরাসের জারণ অবস্থা হল +5, যা এর সর্বোচ্চ জারণ অবস্থা, যার অর্থ এটি আর জারিত হতে পারে না।

উচ্চতর চিন্তন দক্ষতা (HOTS) প্রশ্ন

প্রশ্ন ৮। PCl₅ কে গরম করলে, এটি কম তাপমাত্রায় ঊর্ধ্বপাতিত (sublime) হয়, কিন্তু আরও জোরালোভাবে গরম করলে এটি PCl₃ এবং Cl₂ তে বিয়োজিত (dissociate) হয়। কঠিন PCl₅ এবং গ্যাসীয় PCl₅ এর বন্ধন ব্যাখ্যা করুন এবং এটি এর বিয়োজন আচরণের সাথে কীভাবে সম্পর্কিত তা আলোচনা করুন।

বিস্তারিত রাসায়নিক ব্যাখ্যা:

1. গ্যাসীয় PCl₅:

গ্যাসীয় দশায়, PCl₅ বিচ্ছিন্ন ট্রিগোনাল বাইপিরামিডাল অণু হিসাবে বিদ্যমান।
সংকরায়ণ: কেন্দ্রীয় ফসফরাস পরমাণু sp³d সংকরিত।
জ্যামিতিক আকৃতি: এটির পাঁচটি P-Cl বন্ধন সহ একটি ট্রিগোনাল বাইপিরামিডাল জ্যামিতি রয়েছে।
বন্ধন দৈর্ঘ্য: সমস্ত P-Cl বন্ধন সমান নয়। তিনটি বিষুবীয় P-Cl বন্ধন (120° ব্যবধানে, খাটো এবং শক্তিশালী) এবং দুটি অক্ষীয় P-Cl বন্ধন (বিষুবীয়ের সাথে 90°, দীর্ঘ এবং দুর্বল) রয়েছে। এই পার্থক্যটি অধিক নিঃসঙ্গ জোড়-বন্ধন জোড় বিকর্ষণ (বা আদর্শ sp³d সংকরায়নের ক্ষেত্রে বন্ধন জোড়-বন্ধন জোড় বিকর্ষণ) এবং বিষুবীয় বন্ধনে “বেন্ট রুল” বা উচ্চতর s-বৈশিষ্ট্যের কারণে ঘটে।
স্থিতিশীলতা: অক্ষীয় বন্ধনগুলি দুর্বল এবং বন্ধন ভাঙার জন্য অধিক সংবেদনশীল।

2. কঠিন PCl₅:

কঠিন অবস্থায়, PCl₅ নিরপেক্ষ PCl₅ অণু হিসাবে বিদ্যমান থাকে না। পরিবর্তে, এটি টেট্রাহেড্রাল [PCl₄]⁺ কেশন এবং অষ্টতলীয় [PCl₆]⁻ অ্যানিয়ন দ্বারা গঠিত একটি আয়নিক কঠিন হিসাবে বিদ্যমান।
[PCl₄]⁺ কেশন: কেন্দ্রীয় ফসফরাস পরমাণু sp³ সংকরিত, এবং আয়নটির একটি টেট্রাহেড্রাল জ্যামিতি রয়েছে।
[PCl₆]⁻ অ্যানিয়ন: কেন্দ্রীয় ফসফরাস পরমাণু sp³d² সংকরিত, এবং আয়নটির একটি অষ্টতলীয় জ্যামিতি রয়েছে।
আয়নিক ল্যাটিস: এই আয়নগুলি একটি স্ফটিক ল্যাটিসে শক্তিশালী স্থিরতড়িৎ বল দ্বারা আবদ্ধ থাকে।

3. বিয়োজন আচরণ:

ঊর্ধ্বপাতন (কম তাপমাত্রা): তুলনামূলকভাবে কম তাপমাত্রায়, গ্যাসীয় দশায় বিচ্ছিন্ন PCl₅ অণুগুলির মধ্যে আন্তঃআণবিক বল (ভ্যান ডার ওয়ালস বল) অতিক্রম করা হয়, যা PCl₅ কে ঊর্ধ্বপাতিত হতে দেয়। তবে, কঠিন অবস্থায় আয়নিক ল্যাটিসের শক্তিশালী স্থিরতড়িৎ বলের কারণে একটি উচ্চতর ঊর্ধ্বপাতন বিন্দু থাকে। যখন PCl₅ ঊর্ধ্বপাতিত হয়, তখন এটি গ্যাসীয় দশায় আণবিক PCl₅ তৈরি করে।
বিয়োজন (জোরালো গরম করা): আরও জোরালো গরম করলে (উচ্চতর তাপমাত্রায়), প্রদত্ত তাপ শক্তি ট্রিগোনাল বাইপিরামিডাল PCl₅ অণুগুলিতে দুর্বল অক্ষীয় P-Cl বন্ধনগুলিকে অতিক্রম করার জন্য যথেষ্ট হয়। এটি এই বন্ধনগুলির হোমোলিটিক ভাঙনের দিকে পরিচালিত করে, যার ফলস্বরূপ PCl₅, PCl₃ এবং Cl₂ তে বিয়োজিত হয়। PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g) PCl₃ তে, ফসফরাস sp³ সংকরিত (পিরামিডাল জ্যামিতি), এবং Cl₂ তে একটি সমযোজী বন্ধন বিদ্যমান। এনট্রপির বৃদ্ধির কারণে এই বিয়োজন উচ্চ তাপমাত্রায় অনুকূল হয়।