29° C তাপমাত্রায় 1.0 atm চাপে 200L হাইড্রোজেন তৈরি করতে কি পরিমাণ লৌহ প্রয়োজন? [\(Fe + H_2SO_4 → FeSO_4 + H_2\)]

হাইড্রোজেন তৈরিতে প্রয়োজনীয় লৌহের পরিমাণ নির্ণয়

প্রদত্ত রাসায়নিক বিক্রিয়াটি হলো:

\(Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2\)

এই বিক্রিয়া অনুযায়ী, 1 মোল লৌহ (Fe) থেকে 1 মোল হাইড্রোজেন (\(H_2\)) উৎপন্ন হয়।

আমাদের 29°C তাপমাত্রায় 1.0 atm চাপে 200 লিটার হাইড্রোজেন গ্যাস তৈরি করতে হবে। প্রথমে, STP (Standard Temperature and Pressure) -তে হাইড্রোজেনের আয়তন বের করতে হবে।

STP-তে তাপমাত্রা \(0^\circ C\) বা 273.15 K এবং চাপ 1 atm ধরা হয়।

আমরা গ্যাস সূত্র ব্যবহার করে STP-তে হাইড্রোজেনের আয়তন নির্ণয় করতে পারি:

\(\frac{P_1V_1}{T_1} = \frac{P_2V_2}{T_2}\)

যেখানে,

\(P_1 = 1.0 \, \text{atm}\)

\(V_1 = 200 \, \text{L}\)

\(T_1 = 29^\circ C = 29 + 273.15 = 302.15 \, \text{K}\)

\(P_2 = 1.0 \, \text{atm}\)

\(T_2 = 0^\circ C = 273.15 \, \text{K}\)

\(V_2 = ?\)

মানগুলো বসিয়ে পাই,

\(\frac{1.0 \times 200}{302.15} = \frac{1.0 \times V_2}{273.15}\)

\(V_2 = \frac{1.0 \times 200 \times 273.15}{1.0 \times 302.15}\)

\(V_2 = 180.88 \, \text{L}\)

সুতরাং, STP-তে হাইড্রোজেনের আয়তন \(180.88 \, \text{L}\)।

আমরা জানি, STP-তে 1 মোল গ্যাসের আয়তন 22.4 লিটার।

সুতরাং, \(180.88 \, \text{L}\) হাইড্রোজেনের মোল সংখ্যা:

\(n(H_2) = \frac{180.88}{22.4} = 8.075 \, \text{mol}\)

যেহেতু 1 মোল লৌহ থেকে 1 মোল হাইড্রোজেন উৎপন্ন হয়, তাই প্রয়োজনীয় লৌহের মোল সংখ্যাও \(8.075 \, \text{mol}\)।

লৌহের পারমাণবিক ভর \(55.845 \, \text{g/mol}\)।

অতএব, প্রয়োজনীয় লৌহের ভর:

\(m(Fe) = 8.075 \, \text{mol} \times 55.845 \, \text{g/mol} = 450.98 \, \text{g}\)

সুতরাং, 29°C তাপমাত্রায় 1.0 atm চাপে 200L হাইড্রোজেন তৈরি করতে প্রায় 450.98 g লৌহ প্রয়োজন।

প্রায় \(450.98 g \approx 451 g\) লৌহ প্রয়োজন। 🎉