ค่าคงที่สมดุลกับสมการเคมี

1 แผนการจดั การเรียนรู้ที่ 1 กลุม่ สาระการเรยี นรวู้ ิทยาศาสตร์ รายวิชาเพม่ิ เตมิ วิทยาศาสตร์ เคมี หนว่ ยการเรยี นรทู้ ี่ 9 สมดลุ เคมี ช้ันมธั ยมศึกษาปีที่ 5 เรอ่ื ง ค่าคงทีส่ มดลุ กับสมการเคมี เวลาเรียน 100 นาที ครูผู้สอน นางสาวสุชาดา กาญสมบูรณ์ สอนวันที่ 18 มกราคม 2564 1. สาระการเรียนรู้เพิ่มเตมิ เคมี สาระที่ 2 เข้าใจการเขียนและการดุลสมการเคมี ปริมาณสัมพันธ์ในปฏิกิริยาเคมี อัตราการ เกิดปฏิกิริยาเคมี สมดุลในปฏิกิริยาเคมี สมบัติและปฏิกิริยาของกรด-เบส ปฏิกิริยารีดอกซ์และเซลล์เคมีไฟฟ้า รวมท้งั การนาความรู้ไปใช้ประโยชน์ 2. ผลการเรียนรู้ ม 4/11 คานวณค่าคงทีส่ มดลุ หรือความเขม้ ข้นของปฏิกิรยิ าหลายขน้ั ตอน 3. สาระการเรียนรู้เพิ่มเติม ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยาหลายขั้นตอน หาได้จากผลคูณของค่าคงท่ีสมดุลของปฏิกิริยาย่อยท่ีนา สมการเคมีมารวมกัน โดยถ้ามีการคูณสมการย่อยให้ยกกาลังค่าคงท่ีสมดุลด้วยตัวเลขที่คูณและหากมีการกลบั ขา้ งสมการใหก้ ลับค่าคงท่สี มดุลเปน็ ตัวหาร 4. จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ 4.1 นักเรียนสามารถอธิบายถึงความสัมพนั ธ์ของคา่ คงท่ีสมดุลกับสมการเคมไี ด้ (K) 4.2 นกั เรยี นสามารถคานวณหาคา่ คงท่ีสมดุลของปฏิกริ ิยาเคมีท่ีมีทิศทางตรงกันขา้ มและคา่ คงที่สมดุล ของปฏิกริ ิยาเคมีท่ีมีการเปล่ยี นแปลงเลขสัมประสิทธ์ิด้วยการคูณสมการเคมีได้อยา่ งถูกตอ้ ง (P) 4.3 นกั เรียนมคี วามรบั ผิดชอบ สามารถทาการทดลองได้อย่างถูกต้องตามกาหนด และสามารถทางาน ร่วมกบั ผูอ้ น่ื ได้ (A) 5. สาระสาคญั หรือความคิดรวบยอด ค่าคงทสี่ มดลุ กับสมการเคมโี ดยการเปล่ยี นแปลงใดๆ ของสมการเคมี - การกลับข้างสมการเคมีซ่ึงใช้แสดงปฏิกิริยาเคมีในทิศทางตรงกันข้ามดังนั้นค่าคงท่ีสมดุลของ ปฏกิ ริ ิยาเคมที ม่ี ีทศิ ทางตรงกนั ข้าม (K’) จะเป็นค่าที่เป็นส่วนกลับของค่าคงท่ีสมดุลเดิม (K) - การเปลีย่ นเลขสัมประสิทธด์ิ ว้ ยการคูณสมการเคมี เม่ือมกี ารคูณเลขสัมประสิทธิใ์ นสมการเคมีด้วย n ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยาเคมี (K’) จะมีค่าเท่ากับค่าคงท่ีสมดุลเดิม (K) ยกกาลัง n แสดงความสัมพันธ์ไดด้ ังน้ี K’ = Kn แสดงว่าการเปล่ียนแปลงเลขสัมประสิทธ์ิมีผลต่อค่าคงที่สมดุล การระบุค่าคงท่ีสมดุลจึงควรแสดง สมการเคมีของปฏิกิริยานั้นด้วย หากไม่แสดงถือว่าเป็นค่าคงท่ีสมดุลของปฏิกิริยาเคมีที่มีเลขสัมประสิทธิ์ใน สมการเป็นเลขจานวนเตม็ ท่นี ้อยท่ีสดุ

2 6. สมรรถนะสาคญั ของผู้เรยี น 1. ความสามารถในการส่ือสาร - การอธบิ ายแลกเปลี่ยนความรู้ - การนาเสนอผลงาน 2. ความสามารถในการคิด - การคดิ วเิ คราะห์ - การคดิ สงั เคราะห์ - การคิดอยา่ งสร้างสรรค์ 3. ความสามารถในการแกป้ ัญหา - ความสามารถในการแกป้ ัญหาได้อย่างถูกต้อง เหมาะสมบนพนื้ ฐานของเหตผุ ล 4. ความสามารถในการใช้ทกั ษะชีวติ - การแสวงหาความรดู้ ว้ ยตนเอง - การเรยี นรจู้ ากประสบการณ์ 5. ความสามารถในการใช้เทคโนโลยี - ความสามารถในการใช้เครื่องมอื ทางเทคโนโลยไี ด้อย่างถูกต้อง 7. กระบวนการจดั การเรียนรู้หรือกจิ กรรมการเรียนรู้ (แบบสบื เสาะหาความร้,ู 5E) 7.1 ข้นั กระต้นุ ความสนใจ (Engagement) 7.1.1 ครูกล่าวทักทายนักเรียนและเปิดรูปสมการเคมี 2 สมการให้นักเรียนดูแล้วให้นักเรียน สังเกตวา่ สมการเคมที ง้ั 2 มคี วามสมั พนั ธ์กันอย่างไร 7.1.2 เมื่อนักเรียนสังเกตแล้วครูให้นักเรียนช่วยกันตอบว่าสมการเคมี มีความสัมพันธ์กัน อย่างไรบ้าง จากนั้นครูเน้นยาให้นักเรียนรู้ว่าวันน้ีเรียนเรื่อง ค่าคงท่ีสมดุลกับสมการเคมี โดยมีหัวข้อย่อย 2 หัวข้อคือ ค่าคงที่ของปฏิกิริยาเคมีที่มีทิศทางตรงข้ามกัน และค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยาเคมีที่มีการ เปล่ยี นแปลงเลขสัมประสทิ ธิด์ ้วยการคูณสมการเคมี 7.2 ขัน้ สารวจและค้นหา (Exploretion) 7.2.1 ครูแบ่งกลุ่มนักเรียนกลุ่มละ 4 คนจากน้ันแจกกระดาษขาว-ดา แผ่นใหญ่ให้กลุ่มละ 1 แผ่น ซึ่งสลากที่แจกจะมีสลากที่เป็นค่าคงท่ีสมดุลกับสมการเคมีท่ีมีความสัมพันธ์กันนักเรียน 4 คน ที่จับ สลากได้คา่ คงทส่ี มดลุ กบั สมการเคมีที่มีความสัมพันธ์กนั แสดงว่าได้อยู่กลุ่มเดียวกนั 7.2.2 เมื่อนักเรียนจับกลุ่มเรียบร้อยแล้วครูให้นักเรียนศึกษาสลากของกลุ่มตนเองโดยค้นหา ความรเู้ พ่มิ เตมิ ในหนงั สือ

3 7.2.3 เมอ่ื นักเรยี นกลุ่มใดท่ีค้นหาความรูเ้ พ่ิมเติมในหนังสือเสร็จแลว้ ให้เขียนค่าคงท่ีสมดุลกับ สมการเคมีที่ตนเองได้บนกระดาษ พร้อมระบุด้วยว่าเป็นค่าคงที่ของปฏิกิริยาเคมีท่ีมีทิศทางตรงข้ามกันหรือ คา่ คงที่สมดลุ ของปฏกิ ิรยิ าเคมีทม่ี ีการเปลยี่ นแปลงเลขสัมประสทิ ธ์ดิ ว้ ยการคูณสมการเคมี 7.3 ข้นั อธบิ ายและลงข้อสรุป (Explaination) 7.3.1 ครูให้นักเรียนแต่ละกลุ่มออกมานาเสนอค่าคงที่สมดุลกับสมการเคมีท่ีเขียนไว้บน กระดาษขาว-ดา จนครบทกุ กลุ่ม 7.3.2 ครูเฉลยให้นกั เรียนแต่ละกลุม่ พร้อมอธบิ ายเพิม่ เติม ค่าคงท่ีสมดุลกับสมการเคมีโดยการเปลี่ยนแปลงใดๆ ของสมการเคมี มี3 หัวข้อย่อยแต่วันน้ีเราจะเรียนแค่ 2 เร่อื งกอ่ นโดยจะเรียนเร่ือง คา่ คงทส่ี มดุลของปฏิกิริยาท่ีมีทิศทางตรงกนั ข้ามและค่าคงท่ีสมดุลของปฏิกริ ิยาเคมี ทม่ี ีการเปล่ียนแปลงเลขสมั ประสทิ ธ์ิดว้ ยการคณู สมการเคมี - คา่ คงทส่ี มดุลของปฏิกิรยิ าท่ีมีทิศทางตรงกันข้าม พิจารณาสมการเคมีของปฏกิ ริ ิยาเคมที ี่มที ิศทางตรงกนั ขา้ ม ตอ่ ไปนี้ N2O4 (g) ⇌ 2NO2 (g) .......(1) : K1 = [NO2]2 [N2O4] 2NO2 (g) ⇌ N2O4 (g) .......(2) : K2 = [N2O4] [NO2]2 จะเห็นว่าค่าคงที่สมดุลของสมการเคมี (2) เป็นส่วนกลับของค่าคงที่สมดุลของสมการเคมี (1) ซ่ึง แสดงความสัมพันธ์ได้ดังนี้ K2 = 1 ดังนั้นค่าคงท่ีสมดุลของปฏิกิริยาเคมีท่ีมีทิศทางตรงกันข้าม (K’) จะเป็น K1 คา่ ที่เป็นสว่ นกลบั กบั ค่าคงที่สมดลุ เดมิ (K) K’ = 1 ������ - ค่าคงทีส่ มดลุ ของปฏกิ ริ ิยาเคมที มี่ กี ารเปล่ียนแปลงเลขสมั ประสทิ ธ์ิด้วยการคูณสมการเคมี พิจารณาสมการเคมขี องปฏกิ ิริยาเคมีต่อไปนี้ 2SO2 (g) + O2 (g) ⇌ 2SO3 (g) .......(1) : K1 = [SO3]2 [SO2]2[O2] เมื่อคูณสมการเคมี (1) ดว้ ย 2 จะไดส้ มการเคมี (2) ท่มี ีคา่ คงที่สมดลุ (K2) ดงั นี้ 4SO2 (g) + 2O2 (g) ⇌ 4SO3 (g) .......(1) : K2 = [SO3]4 [SO2]4[O2]2

4 จะเห็นว่า คา่ คงทส่ี มดลุ (K2) เท่ากบั ค่าคงที่สมดลุ เดมิ (K1) ยกกาลังดว้ ยตัวคณู ซึง่ ในท่ีนค้ี ือยกกาลัง 2 ดังนี้ K2 = K1 2 ดังนั้นเมื่อมีการคูณเลขสัมประสิทธิ์ในสมการเคมีด้วย n ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยาเคมีจะมี ค่าเท่ากับค่าคงที่สมดุลเดิม (K) ยกกาลัง n แสดงความสัมพันธ์ได้ดังน้ี K’ = Kn แสดงว่าการเปล่ียนแปลงเลข สัมประสิทธ์ิมีผลต่อค่าคงท่ีสมดุล การระบุค่าคงท่ีสมดุลจึงควรแสดงสมการเคมีของปฏิกิริยาน้ันด้วย หากไม่ แสดงถอื ว่าเป็นคา่ คงท่ีสมดลุ ของปฏกิ ริ ยิ าเคมีท่ีมีเลขสมั ประสิทธ์ใิ นสมการเป็นเลขจานวนเตม็ ที่น้อยท่สี ดุ 7.3.3 จากนน้ั ครสู รปุ ให้นกั เรยี นฟังอีกครงั้ ว่า - เมอ่ื กลับข้างสมการเคมี ค่าคงทส่ี มดลุ จะเป็นสว่ นกลบั ของคา่ คงทส่ี มดลุ เดมิ - เมื่อมีการคูณเลขสัมประสิทธ์ิในสมการเคมีด้วย n ค่าคงท่ีสมดุลของปฏิกิริยาเคมีจะมีค่าเท่ากับ ค่าคงท่ีสมดุลเดมิ ยกกาลัง n 7.4 ขน้ั ขยายความรู้ (Elaboration) 7.4.1 ครูอธิบายเพ่ิมเติมว่าการเปล่ียนแปลงเลขสัมประสิทธ์ิมีผลต่อค่าคงที่สมดุล ดังนั้นการ ระบคุ ่าคงทส่ี มดลุ จึงต้องแสดงสมการเคมีของปฏิกริ ิยาน้ันดว้ ย เช่น 2SO2 (g) + O2 (g) ⇌ 2SO3 (g) K1 = [SO3]2 [SO2]2[O2] SO2 (g) + O2 (g) ⇌ SO3 (g) K1 = [SO3] [SO2][O2] 7.5 ข้นั ประเมนิ (Evaluation) 7.5.1 ประเมนิ นกั เรยี นจากแบบทดสอบหลังเรยี น 7.5.2 ประเมนิ นกั เรียนจากการสงั เกตพฤตกิ รรม การทางานร่วมกนั ภายในกลุ่ม การมคี วาม รบั ผดิ ชอบ และการต้ังใจเรยี นรู้ 7.5.3 ประเมินนกั เรยี นจากการนาเสนอผลงาน 8. ส่ือ วสั ดุ อุปกรณ์ และแหล่งการเรยี นรู้ แหลง่ การเรียนรู้ สอื่ /วัสดุ/อุปกรณ์ 1. หนังสอื เรยี นเคมี ม.5 เลม่ 3 1. สื่อการสอน PowerPoint เรอื่ ง ค่าคงทส่ี มดุลกบั สมการเคมี 2. แบบทดสอบหลงั เรยี นเร่ือง ค่าคงท่สี มดุลกบั สมการเคมี 3. กระดาษขาว-ดา สาหรบั นาเสนอผลงาน

5 9. การประเมนิ การเรยี นรู้ วธิ กี ารวดั ผล เครื่องมอื ท่ีใช้วัดผล เกณฑ์การประเมินผล จดุ ประสงค์การเรียนรู้ 1. ดา้ นความรู้ นักเรยี นสามารถ - การตอบคาถาม - แบบทดสอบหลงั ได้ 6 คะแนนผ่าน เรียน เกณฑ์ อธบิ ายถงึ ความสัมพนั ธ์ของค่าคงที่ และอภิปรายร่วมกนั สมดุลกบั สมการเคมีได้ (K) ในชนั้ เรียน 2. ด้านทักษะกระบวนการ - นักเรียนนาเสนอ - กระดาษทใี่ ช้ ได้ 6 คะแนนผ่าน นกั เรียนสามารถคานวณหาค่าคงท่ี ผลงานหนา้ ชัน้ เรียน สาหรบั นาเสนองาน เกณฑ์ สมดุลของปฏกิ ิรยิ าเคมีท่ีมที ิศทาง ตรงกันขา้ มและค่าคงทสี่ มดุลของ ปฏกิ ริ ยิ าเคมที ่ีมีการเปล่ยี นแปลง เลขสมั ประสทิ ธดิ์ ว้ ยการคณู สมการ เคมไี ด้อยา่ งถูกต้อง (P) 3. ดา้ นคุณลกั ษณะอันพึงประสงค์ - พฤตกิ รรมการ - แบบประเมิน ระดับคุณภาพ พอใช้ ทางานเป็นกลุ่ม พฤติกรรมการ ผา่ นเกณฑ์ นักเรียนมคี วามรบั ผิดชอบ - สังเกตความมงุ่ มนั่ ทางานกลมุ่ สามารถทาการทดลองได้อย่าง ตง้ั ใจในการเรียนรู้ ถูกต้องตามกาหนด และสามารถ ทางานที่ไดร้ บั ทางานร่วมกบั ผู้อนื่ ได้ (A) มอบหมายได้อย่าง ถกู ต้องตามกาหนด

6 10. บันทึกหลงั การจัดการเรยี นรู้ 10.1 จานวนนักเรียนท่สี อน .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. 10.2 ผลทีเ่ กิดขน้ึ จากการเรียนรู้ (ความรู้ / ทักษะ / จติ วิทยาศาสตร์) .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. 10.3 บรรยากาศการเรยี นรู้ .............................................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................................... ......... .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. 10.4 การปรับเปล่ียนแผนการจัดการเรียนรู้ (ถา้ ม)ี .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. 10.5 ปญั หา / วธิ ีการแกไ้ ข / ผลการแก้ไข .............................................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................... ......................................... .............................................................................................................................................................................. ลงชอ่ื ..................................................................ผู้เขยี นแผนการจดั การเรยี นรู้ (.................................................................) ......................./................/.................... ลงช่อื ..................................................................ผ้ตู รวจ (.................................................................) ......................./................/....................

7 แบบสงั เกตพฤตกิ รรมการทางานกลุ่ม คาชแ้ี จง : ให้ ผู้สอน สังเกตพฤติกรรมของนักเรียนในระหวา่ งเรยี นและนอกเวลาเรยี น แล้วขีด ✔ ลงใน ช่องว่างทต่ี รงกบั ระดับคะแนน กลมุ่ ท่ี............ สมาชิกของกล่มุ 1......................................................... 2................................................... 3......................................................... 4............................................... ลาดบั ที่ พฤติกรรม คุณภาพการปฏบิ ัติ 43 2 1 1 มีการแลกเปล่ยี นความคิดเห็นกนั ภายในกลุ่ม 2 มคี วามรับผิดชอบในงานทไี่ ด้รับมอบหมาย 3 มกี ารชว่ ยเหลือและเกื้อกูลกันภายในกล่มุ 4 มีความมงุ่ มน่ั ตงั้ ใจ และกระตอื รอื ร้นในการทางาน 5 มีการแบ่งงานไดอ้ ยา่ งเหมาะสม 6 สามารถทางานร่วมกนั ได้ดี รวม ลงชือ่ ...................................................ผปู้ ระเมิน ............../.................../................ เกณฑก์ ารใหค้ ะแนน ปฏิบัติหรือแสดงพฤตกิ รรมอยา่ งสม่าเสมอ = 4 คะแนน ปฏิบตั ิหรอื แสดงพฤติกรรมบอ่ ยครัง้ = 3 คะแนน ปฏบิ ัติหรือแสดงพฤตกิ รรมบางครงั้ = 2 คะแนน ปฏิบัติหรือแสดงพฤตกิ รรมนอ้ ยคร้ัง = 1 คะแนน เกณฑ์การตัดสนิ้ คุณภาพ ระดับคณุ ภาพ ช่วงคะแนน ดมี าก 21-24 ดี 16-20 พอใช้ 11-15 ปรบั ปรุง 6-10

8 แบบทดสอบหลงั เรียน คาช้ีแจง : ข้อสอบมี 2 ข้อใหญ่ คะแนนเต็ม 10 คะแนน จงตอบคาถามให้ถูกตอ้ ง 1. จงเขียนสมการเคมีและค่าคงทสี่ มดุลของปฏกิ ริ ิยาเคมีท่มี ีทิศทางตรงกนั ข้าม 1.1 2H2 (g) + O2 (g) ⇌ 2H2O (g) ............................................................................................................................. ................................... ................................................................................................ ................................................................ ............................................................................................................................. ................................... 1.2 2Fe (s) + 2NO2 (g) ⇌ 2NO (g) + 2FeO (s) ............................................................................................................................. ................................... ................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................. ................................... 1.3 NaHCO3 (s) ⇌ Na2CO3 (s) + CO2 (g) + H2O (g) ............................................................................................................................. ................................... ................................................................................................ ................................................................ ............................................................................................................................. ................................... 2. จงเขียนสมการเคมีและค่าคงทีส่ มดลุ ของปฏกิ ิรยิ าเคมีท่มี ีการเปล่ียนแปลงเลขสัมประสิทธดิ์ ว้ ยการคณู สมการเคมี ดว้ ย 2 ท้ังปฏิกิริยา 2.1 CO (g) + 3H2 (g) ⇌ CH4 (g) + H2O (g) ............................................................................................................................. ................................... ................................................................................................ ................................................................ ............................................................................................................................. ................................... 2.2 2NO (g) + O2 (g) ⇌ 2NO2 (g) ........................................................................................................................................ ........................ ........................................................................................................... ..................................................... ............................................................................................................................. ...................................

9 เฉลยแบบทดสอบหลังเรยี น คาชแี้ จง : จงตอบคาถามต่อไปน้ี 1. จงเขียนคา่ คงท่ีสมดุลของปฏิกริ ยิ าเคมีทีม่ ีทิศทางตรงกนั ข้าม 1.1 2H2 (g) + O2 (g) ⇌ 2H2O (g) ตอบ 2H2O (g) ⇌ 2H2 (g) + O2 (g) K= [H2]2[O2] [H2O]2 1.2 2Fe (s) + 2NO2 (g) ⇌ 2NO (g) + 2FeO (s) ตอบ 2NO (g) + 2FeO (s) ⇌ 2Fe (s) + 2NO2 (g) K= [NO2]2 [NO]2 1.3 NaHCO3 (s) ⇌ Na2CO3 (s) + CO2 (g) + H2O (g) ตอบ Na2CO3 (s) + CO2 (g) + H2O (g) ⇌ NaHCO3 (s) k = 1 [CO2][H2O] 3. จงเขียนสมการเคมีและค่าคงท่ีสมดุลของปฏิกิรยิ าเคมีทมี่ ีการเปลีย่ นแปลงเลขสมั ประสิทธ์ดิ ว้ ยการคณู สมการเคมี ด้วย 2 ท้ังปฏิกิริยา 2.1 CO (g) + 3H2 (g) ⇌ CH4 (g) + H2O (g) ตอบ 2CO (g) + 6H2 (g) ⇌ 2CH4 (g) + 2H2O (g) k= [CH4]2[H2O]2 [CO]2[H2]6 2.2 2NO (g) + O2 (g) ⇌ 2NO2 (g) ตอบ 4NO (g) + 2O2 (g) ⇌ 4NO2 (g) k= [NO2]4 [NO]4[O2]2

10 สลากสาหรบั ทากจิ กรรม