ไฟฟ้าเคมี ปี 61

แรงเคล่ือนไฟฟ้าของเซลล์ • แรงเคล่ือนไฟฟ้า (electromotive force หรือ emf) • ภาวะมาตรฐาน : ท่ี 25๐C ความเข้มข้นของสารละลาย 1 M และ ความดนั ของแก๊สเป็ น 1 atm • ภายใต้ภาวะมาตรฐานแรงเคล่ือนไฟฟ้ามาตรฐาน หรือศักย์ไฟฟ้า ของเซลล์มาตรฐาน ใช้สัญลักษณ์เป็ น E๐cell Zn(s) + Cu2+(aq, 1M)  Zn2+(aq, 1 M) + Cu(s) E๐cell = 1.10 v

คร่ึงเซลล์ไฮโดรเจนมาตรฐาน Standard Hydrogen Electrode (SHE) Pt(s)|H2(g,1 atm)|H+(aq,1 M) 2e- + 2H+ (1 M) บนแพลทนิ ัมแบลก H2 (g,1 atm) E 0 = 0 V

ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของคร่ึงเซลล์ ศกั ย์ไฟฟ้ารีดักชันมาตรฐาน Standard reduction potential (E0) เป็ นศักย์ไฟฟ้าท่เี กิดขนึ้ จาก ปฏกิ ิริยารีดกั ชันท่ขี ัว้ อเิ ล็กโทรด ณ ความเข้มข้นสารเป็ น 1 M ท่ี อุณหภมู ิ 25๐ C ถ้าเป็ นแก๊สกาหนดให้ความดันเป็ น 1 atm

ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของคร่ึงเซลล์ E0 = 0.34 V cell Pt (s) | H2(g,1 atm) | H+(aq,1 M) || Cu2+(aq,1 M) | Cu (s) E0 cell = E0 cathode – E0 anode 0.34 = E0Cu2+/Cu – 0.00 EC0u2+/Cu = 0.34 V Cu2+(aq,1 M) + 2e- Cu (s) E0 = +0.34 V

ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของคร่ึงเซลล์ E 0 cell = Ec0athode – Ea0node

ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของคร่ึงเซลล์ E c0ell = 0.76 V Zn (s) | Zn2+ (1 M) || H+ (1 M) | H2 (1 atm) | Pt (s) Ec0ell = E0H+/H - EZ0n 2+/Zn 2 0.76 V = 0 - E0zn2+/Zn Zn2+ (1 M) + 2e- Zn E0 = -0.76 V

ศกั ย์ไฟฟ้ามาตรฐาน • E0 เป็ นค่าเฉพาะปฏกิ ริ ิยาตามท่เี ขยี น • ค่า E0 เป็ นบวกมากแสดงว่าปฏกิ ิริยา รีดกั ชันนัน้ เกิดได้ง่าย • คร่ึงปฏิกริ ิยาเหล่านีผ้ ันกลับได้ • สาหรับปฏกิ ิริยาย้อนกลับ ให้ กลับ เคร่ืองหมายหน้าค่า E0 • เม่ือคณู สัมประสิทธ์ิในปฏิกริ ิยาด้วย ตวั เลขใดๆ ค่า E0 ไม่เปล่ียน

เซลล์ไฟฟ้าเคมที ป่ี ระกอบด้วย Cd electrode ในสารละลาย 1.0 M Cd(NO3)2 และ Cr electrode ในสารละลาย 1.0 M Cr(NO3)3 มีค่า ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานเป็ นเท่าไร? Cd2+ (aq) + 2e- Cd (s) E0 = -0.40 V Cr3+ (aq) + 3e- Cr (s) E0 = -0.74 V Anode (oxidation): Cr (s) Cr3+ (1 M) + 3e- x 2 Cathode (reduction): 2e- + Cd2+ (1 M) Cd (s) x 3 2Cr (s) + 3Cd2+ (1 M) 3Cd (s) + 2Cr3+ (1 M) Ec0ell = E0cathode - E0anode Ec0ell = -0.40 – (-0.74) Ec0ell = 0.34 V

การเกดิ ขนึ้ ได้เองของปฏกิ ิริยารีดอกซ์ E๐cell = E๐(ปฏกิ ิริยารีดกั ชนั ) – E๐ (ปฏิกริ ิยาออกซิเดชัน) • ค่า E  เป็ นบวก หมายถงึ ปฏิกริ ิยาเกดิ ขนึ้ ได้เอง • ค่า E  เป็ นลบ หมายถงึ ปฏิกริ ิยาทีเ่ กดิ ขนึ้ เองไม่ได้

แรงเคล่ือนไฟฟ้าและการเปล่ียนพลังงานเสรี ∆G = -nFE…….(1) n คือ จานวนโมลของอิเล็กตรอนท่ถี ่ายโอนในปฏกิ ริ ิยา F คอื ค่าคงท่ขี องฟาราเดย์ (Faraday,constant) 1 F = 96,500 C/mole = 96,500 J/V.mole ท่สี ภาวะมาตรฐาน ∆G๐ = -nFE๐ • ค่า ∆G  เป็ นลบ หมายถงึ ปฏิกิริยาเกิดขนึ้ ได้เอง

สมการของเนินสต์ (Nernst equation) ∆G = ∆G๐ + RT lnK………(2) R = ค่าคงท่ขี องแก๊ส = 8.314 J K-1 mol-1 T = อุณหภมู เิ ป็ นเคลวนิ (K) แทนค่า ∆G = -nFE ในสมการ (2) จะได้ E = E๐ - RT lnK E = E๐ - 0.0592 logK nF n

ความสัมพันธ์ระหว่าง G°, E° และ K ท่สี ภาวะมาตรฐาน ∆G๐ K E๐cell Reaction under Standard-S tate Conditions Negative >1 Positive 0 =1 0 Spontaneous Positive <1 Negative At equilibrium Nonspontaneous. Reaction is spont aneous in the reverse direction

ประเภทของเซลล์กัลวานิก เซลล์ปฐมภมู ิ เซลล์ทุตยิ ภมู ิ -เซลล์ถ่านไฟฉาย -เซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะก่ัว -เซลล์แอลคาไลน์ -เซลล์นิเกลิ -แคดเมียม -เซลล์ปรอท -เซลล์โซเดียม-ซลั เฟอร์ -เซลล์เงนิ -เซลล์เชือ้ เพลงิ ไฮโดรเจน-ออกซเิ จน -เซลล์เชือ้ เพลงิ ไฮโดรเจน-ออกซเิ จนท่ไี ม่มี Na2CO3 เป็ นอเิ ลก็ โทรไลต์ -เซลล์เชือ้ เพลงิ โพรเพน-ออกซเิ จน

เซลล์ถ่านไฟฉายหรือเซลล์แห้งหรือเซลล์เลอคลังเช ปฏกิ ริ ิยาท่เี กดิ 1. Anode (Oxidation) Zn --> Zn2+ + 2e- 2. Cathode (Reduction) 2MnO2 + 2NH+4 + + 2e- ---> Mn2O3 + H2O + 2NH3 ปฏกิ ริ ิยารวม (Redox) Zn + 2MnO2 + 2NH+4 + ---> Zn2+ + Mn2O3 + H2O + 2NH3 Zn2+ รวมกับ NH3 เกดิ สารประกอบเชงิ ซ้อน [Zn(NH3)4]2+ และ [Zn(NH3)2(H2O)]2+] เพ่อื รักษา ความเข้มข้นของ Zn2+ & NH3 เซลล์ชนิดนีม้ ีแรงเคล่ือนประมาณ 1.5 Volts

• เม่ือใชเ้ ซลลน์ ้ีไปนานๆ โลหะสงั กะสีจะกร่อน ความต่างศกั ยร์ ะหวา่ ง ข้วั ไฟฟ้าจะลดลง จนในท่ีสุดศกั ยไ์ ฟฟ้าลดต่ามากเกือบเป็นศูนย์ ซ่ึง เรียกวา่ ถ่านหมด

เซลล์แอลคาไลน์ หลักการเหมือนกับถ่านไฟฉายแต่ใช้ด่าง NaOH หรือ KOH เป็ นอเิ ลก็ โทรไลต์ แทน NH4Cl ปฏิกริ ิยาท่ีเกดิ 1. Anode (Oxidation) Zn + 2OH- --> ZnO + H2O + 2e- 2. Cathode (Reduction) 2MnO2 + H2O + 2e- ---> Mn2O3 + 2OH- ปฏกิ ริ ิยารวม (Redox) Zn + 2MnO2 ---> ZnO + Mn2O3 เซลล์อัลคาไลน์มีศักย์ไฟฟ้าเท่ากบั เซลล์แห้งแต่ใช้ได้นานกว่า เพราะนา้ และไฮดรอกไซด์ (OH-) ท่ีเกดิ ขนึ้ ในปฏิกริ ิยาหมุนเวียนกลับไปเป็ นสารตัง้ ต้น ของปฏกิ ริ ิยาได้อีก จงึ ทาให้ศักย์คงท่ตี ลอดการใช้งานและใช้ได้นานกว่า

เซลล์ปรอท หลักการเหมือนกับเซลล์อัลคาไลน์ แต่ใช้เมอร์ควิ รี (II) ออกไซด์ ( HgO) แทนแมงกานีส (IV) ออกไซด์ (MnO2) ส่วนอเิ ลก็ โทรไลต์คือ KOH หรือ NaOH ผสมกับ Zn(OH)2 ปฏิกริ ิยาท่ีเกดิ 1. Anode (Oxidation) Zn + 2OH- --> ZnO + H2O + 2e- 2. Cathode (Reduction) HgO + H2O + 2e- ---> Hg + 2OH- ปฏิกริ ิยารวม (Redox) Zn + HgO ---> ZnO + Hg เซลล์ปรอทให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.3 Volts ให้กระแสไฟฟ้าต่า แต่มีข้อดที ่ี สามารถให้ศักย์ไฟฟ้าเกือบคงท่ตี ลอดอายุการใช้งาน นิยมใช้กันมากใน เคร่ืองฟังเสียงสาหรับคนหพู กิ าร เคร่ืองคดิ เลข นาฬิกา กล้องถ่ายรูป เคร่ืองตรวจการเต้นของหวั ใจ

เซลล์เงนิ มีส่วนประกอบเช่นเดยี วกับเซลล์ปรอท แต่ใช้ซลิ เวอร์ออกไซด์ ( Ag2O) แทนเมอร์ควิ รี (II) ออกไซด์ ( HgO) ปฏกิ ริ ิยาท่เี กดิ 1. Anode (Oxidation) Zn + 2OH- --> ZnO + H2O + 2e- 2. Cathode (Reduction) Ag2O + H2O + + 2e- ---> 2Ag + 2OH- ปฏกิ ริ ิยารวม (Redox) Zn + Ag2O ---> ZnO + 2Ag เซลล์เงนิ ให้ศักย์ไฟฟ้าประมาณ 5 Volts มีขนาดเลก็ และมอี ายุการใช้งานได้นานมากแต่มี ราคาแพง จงึ ใช้กบั อุปกรณ์หรือเคร่ืองใช้ไฟฟ้าบางชนิด เช่น เคร่ืองคดิ เลข นาฬิกา

เซลล์เชือ้ เพลงิ ไฮโดรเจน-ออกซเิ จน เซลล์เชือ้ เพลงิ ไฮโดรเจน-ออกซเิ จน ประกอบด้วยแท่งคาร์บอนท่มี รี ูพรุน 2 แท่งทาหน้าท่เี ป็ นขัว้ ไฟฟ้าท่ผี ิวของแท่งคาร์บอนมี ผงแพลทนิ ัมหรือแพลเลเดยี มผสมย่เู พ่อื ทาหน้าท่เี ป็ นตวั เร่งปฏกิ ริ ิยา ขัว้ ไฟฟ้าทงั้ สองจุ่ม อยู่ในอเิ ล็กโทรไลต์ซ่งึ อาจเป็ นสารละลาย NaOH หรือ KOH ปฏกิ ริ ิยาทเี กดิ ขนึ้ ท่แี อโนด 2H2(g) + 4OH-(aq) -----> 4H2O(l) + 4e-(s) ท่แี คโทด O2 (g) + 2H2O (l) + 4e- ------> 4OH-(aq) ปฏกิ ริ ิยารวม O2(g) + 2H2(g) -----> 2H2O(l) เน่ืองจากปฏกิ ริ ิยาท่เี กดิ ขนึ้ มีการรับและการให้อเิ ล็กตรอน จงึ ทาให้มีกระแสไฟฟ้าเกดิ ขนึ้ ด้วย เซลล์ประเภทนีถ้ กู นาไปใช้ในยานอวกาศ เพราะนอกจากจะได้พลังงานไฟฟ้าแล้วยงั ได้นา้ เป็ นนา้ ด่มื สาหรับนักบนิ อวกาศด้วย เซลล์นีม้ ศี ักย์ไฟฟ้าประมาณ 1.2 โวลต์

เซลล์เชือ้ เพลงิ โพรเพน-ออกซเิ จน ปฏกิ ิรยิ าทเี กดิ ขนึ้ ทแี่ อโนด C3H8(g) + 6H2O(l) -----> 3CO2(g) + 20H+ (aq)+ 20e-(s) ทแี่ คโทด 5O2 (g) + 20H+ (aq) + 20e- ------> 10H2O(l) ปฏกิ ิรยิ ารวม 5O2 (g) + C3H8(g) -----> 3CO2(g) + 4H2O(l) ปฏกิ ิรยิ าในเซลลเ์ ชอื้ เพลงิ โพรเพน-ออกซเิ จนนีเ้ สมอื น กบั ปฏกิ ิรยิ าสนั ดาปของกา๊ ซโพรเพนเซลลน์ ีอ้ าจให้ ประสทิ ธภิ าพการทางานสูงประมาณ 2 เท่าของเครอื่ งยนต ์ สนั ดาปภายใน

เซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกว่ั เซลลช์ นิดน้ีใชเ้ ป็นแหล่งพลงั งานไฟฟ้าใน รถยนตห์ รือจกั รยานยนต์ เรียกชื่อทวั่ ไปวา่ “ แบตเตอรี่ ”

การทดลองที่ 9.3 เซลลส์ ะสมไฟฟ้าแบบตะกวั่ จุดประสงค์การทดลอง 1. อธิบายหลกั การสร้างเซลลส์ ะสมไฟฟ้าแบบตะกว่ั ได้ 2. อธิบายความแตกต่างของกระบวนการจ่ายไฟและประจุไฟใน เซลลไ์ ฟฟ้าแบบตะกวั่ ได้ 3. เขียนสมการแสดงปฏิกิริยาเคมีที่เกิดข้ึนในการจ่ายไฟและประจุ ไฟได้

ผลการทดลอง การทดลอง การเปลยี่ นแปลงทสี่ ังเกตได้ เขม็ โวลตม์ ิเตอร์ไม่เบน 1. ต่อวงจรตามรูป ก. คร้ังท่ี 1 ท่ีแผน่ ตะกวั่ A ซ่ึงต่อกบั ข้วั บวกของ 2. ตอ่ วงจรตามรูป ข. คร้ังที่ 1 แบตเตอรี่มีแก๊สเกิดข้ึน และมีสารสีน้าตาล ดามาเกาะท่ีแผน่ ตะกวั่ ท่ีแผน่ ตะกวั่ B ซ่ึง ตอ่ กบั ข้วั ลบของแบตเตอร่ีมีแกส๊ เกิดข้ึน และแผน่ ตะกว่ั ไม่เปล่ียนแปลง

การทดลอง การเปลย่ี นแปลงทส่ี ังเกตได้ 3. ตอ่ วงจรตามรูป ก. คร้ังท่ี 2 เขม็ ของโวลตม์ ิเตอร์เบนไป ณ จุดหน่ึง แลว้ ลดลงเรื่อยๆ ที่แผน่ ตะกว่ั A สารสี น้าตาลดาหายไปมีสารสีขาวมาเกาะ มี ฟองแกส๊ เกิดข้ึนท้งั ที่แผน่ ตะกว่ั A และ B

การทดลอง การเปลยี่ นแปลงทส่ี ังเกตได้ 4. ตอ่ วงจรตามรูป ข. คร้ังท่ี 2 ท่ีแผน่ ตะกว่ั A สารสีขาวหายไปเกิด 5. เม่ือนากระบะถา่ นอกแลว้ ตอ่ วงจร เป็นสารสีน้าตาลดาแทน ส่วนแผน่ เขา้ กบั หลอดไฟขนาด 1 โวลต์ ตะกว่ั B สารสีขาวหายไป หลอดไฟสวา่ ง ท่ีแผน่ ตะกว่ั A สีน้าตาลดาหายไปเกิดสารสีขาวมา แทนท่ี ส่วนแผน่ ตะกว่ั B มีสารสีขาวเกิดข้ึน หลอดไฟคอ่ ยๆหรี่ลงและดบั

สรุปผลการทดลอง 1. เม่ือต่อวงจรตามรูป ก. คร้ังที่ 1 เขม็ ของโวลตม์ อเตอร์ไม่เบน แสดง วา่ ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลในวงจร เน่ืองจากข้วั ไฟฟ้าท้งั สองข้วั มี ศกั ยไ์ ฟฟ้าเท่ากนั เพราะเป็นโลหะชนิดเดียวกนั และจุ่มอยใู่ น สารละลายเดียวกนั

2. เมื่อต่อวงจรตามรูป ข. ที่แผน่ ตะกว่ั B ซ่ึงเป็นแคโทดมีแก๊ส ไฮโดรเจนเกิดข้ึน เม่ือพิจารณาค่า E๐ ของคร่ึงเซลล์ H+ พบวา่ รับ อิเลก็ ตรอนไดด้ ีกวา่ H2O ปฏิกิริยาที่เกิดข้ึนเป็นดงั น้ี 2H+ (aq) + 2e- H2(g) ทเSมOี่แื่อผ(พaน่ qจิ ต)าะรจกณึงวั่เากคิดAา่แกEซ๊ส๐่ึงขเปOอ็น2งคแดรองั ่ึงโสเนซมดลกลารพ์มบีสวารา่ สHีน2้าOต(าlล) ดใาหคอ้ือิเลPก็ bตOร2อนมไาเดกด้ าีกะวา่ H2O(l) O2(g) + 2H+(aq) + 2e- แก๊สออกซิเจนที่เกิดข้ึนจะทาปฏิกิริยากบั ตะกวั่ เกิดเป็น PbO2

3. เมื่อต่อวงจรตามรูป ก. อีกคร้ังหน่ึง พบวา่ เขม็ ของโวลตม์ เิ ตอร์เบนไป แสดงวา่ มีกระแสไฟฟ้าไหลในวงจร ที่แอโนด (B) มีสารสีขาวเกิดข้ึนคือ PbSO4(s) ซ่ึงเกิดจาก Pb(s) ให้ อิเลก็ ตรอนเกิดเป็น Pb2+(aq) แลว้ ทาปฏิกิริยากบั สารละลาย H2SO4 ดงั สมการ Pb(s) + SO24(aq) PbSO4(s) + 2e-

ท่ีแคโทด (A) สีน้าตาลดาจางลง เพราะวา่ PbO2(s) รับอิเลก็ ตรอนเกิด PbSO4(s) ดงั สมการ PbO2(s) + 4H+ (aq) + SO24(aq) + 2e- PbSO4(s) + 2H2O(l) ปฏิกิริยาของเซลลเ์ ป็นดงั น้ี Pb(s) + PbO2(s) + 4H+ (aq) + SO2(aq) 2PbSO4(s) + 2H2O(l) 4

สรุปปฏิกริ ิยาทเ่ี กดิ ขนึ้ ในเซลล์สะสมไฟฟ้าแบบตะกว่ั 1. การประจุไฟคร้ังแรก H2(g) O2(g) + 4H+(aq) + 4e- ข้วั แคโทด: 2H+(aq) + e- PbO2(s) ข้วั แอโนด: 2H2O(l) PbO2(s) + 4H+(aq) + 4e- Pb(s) +O2(g) ปฏิกิริยารวมที่ข้วั แอโนด 2H2O(l) + Pb(s)

• 2. การจ่ายไฟ • ที่ข้วั แอโนด: Pb(s) + SO 2 (aq) PbSO4(s) + 2e- 4 PbSO4(s) + 2H2O(l) ที่ข้วั แคโทด: 2PbSO4(s) + 2H2O(l) PbO2(s) + 4H+ (aq) + SO42(aq) + 2e- ปฏิกิริยาของเซลลเ์ ป็นดงั น้ี Pb(s) + PbO2(s) + 4H+ (aq) + SO 2 (aq) 4

แบตเตอร่ี 1) เม่ืออดั ไฟคร้ังแรก 2) เม่ือจ่ายไฟ 3) เม่ืออดั ไฟคร้ังต่อไป

เซลลน์ ิกเกิล - แคดเมียม • เซลลน์ ิกเกิล - แคดเมียมหรือเซลลน์ ิแคด มีโลหะแคดเมียมเป็น ข้วั แอโนด และใชส้ ารประกอบของนิกเกิล(III) เช่น NiO(OH)ที่ฉาบ อยบู่ นโลหะนิกเกิลเป็นแคโทดโดยมีสารละลายเบส คือโพแทสเซียมไฮ ดรอกไซดเ์ ป็นอิเลก็ โทรไลต์ ปฏิกิริยาที่เกิดข้ึนขณะจ่ายไฟเป็นดงั น้ี

• แอโนด : Cd(s) + 2OH-(aq) Cd(OH)2(s) + 2e- แคโทด : NiO(OH) (s) + 2H2O(l) + 2e- Ni(OH)2(s) + 2OH-(aq) ปฏิกิริยารวม : Cd(s) + 2NiO(OH) (s) + 2H2O(l) Cd(OH)2(s) + Ni(OH)2(s)

เซลลโ์ ซเดียม- ซลั เฟอร์ • ใชโ้ ซเดียมเหลวเป็นแอโนด และกามะถนั เหลวเป็น แคโทด • สมการแสดงปฏิกิริยาเกิดข้ึนดงั น้ี • แอโนด : 2Na(l) 2Na+(l) + 2e- • แคโทด: 2Na(l) + n8S8(l) + e- Na2Sn(l)

เซลล์อเิ ล็กโทรไลต์ Electrolysis เป็ นกระบวนการทางเคมีท่ใี ช้พลังงานไฟฟ้าเพ่ือทา ให้เกิดปฏกิ ริ ิยาเคมีท่ไี ม่สามารถเกดิ ขนึ้ ได้เอง ส่วนประกอบท่สี าคัญของ Electrolytic cell 1. แหล่งพลังงานไฟฟ้าจาก ภายนอก 2. ขัว้ ไฟฟ้า 3. สารละลายอเิ ลก็ โทรไลท์

ข้อแตกต่างระหว่างกลั วานิกเซลล์กบั อิเลก็ โทรไลติกเซลล์ ข้อแตกต่าง กัลวานิก อเิ ล็กโทรไลตกิ ปฏกิ ริ ิยา Spontaneous Nonspontaneous การเปล่ียนแปลง เคมเี ป็ นไฟฟ้า ไฟฟ้าเป็ นเคมี ขัว้ ไฟฟ้า Cathode (+) Cathode (-) Anode (-) Anode (+) การนาไปใช้ เป็ นแหล่งพลังงาน ชุบโลหะ การทาโลหะให้ บริสุทธ์ิ

อเิ ล็็กโทรไลซิสของนา้ (+) (-) ปฏกิ ริ ิยารวม : H2O(l)  H2(g) + 1/2O2(g)

การแยกสารท่หี ลอมเหลวด้วยกระแสไฟฟ้า ปฏิกริ ิยารวม : 2Na+(l) + 2Cl-  2Na(s) + Cl2(g) E๐cell = -2.71 - (+1.36) = -4.07 V

การแยกสารละลายด้วยกระแสไฟฟ้า Anode (+) Cathode (-) 1. การแยกสารละลาย Na2SO4 2. การแยกสารละลาย CuBr2 3. การแยก CuSO4 โดยขัว้ ไฟฟ้า

การทดลองท่ี 9.4 การแยกสารละลายCuSO4ดว้ ย กระแสไฟฟ้า • จุดประสงคก์ ารทดลอง 1.ทาการทดลองแยกสารละลายดว้ ยกระแสไฟฟ้าได้ 2.อธิบายการเปลี่ยนแปลงท่ีเกิดข้ึน เม่ือแยกสารละลาย CuSO4 และ สารละลาย KI ดว้ ยกระแสไฟฟ้าได้ 3.ระบุข้วั ที่เป็นแอโนด แคโทด และเขียนสมการแสดงปฏิกิริยาทเี่ กิดข้ึนที่ ข้วั ไฟฟ้าท้งั สองได้

สารละลาย ผลการทดลอง การเปลี่ยนแปลงที่สงั เกตได้ ข้วั ท่ีต่อกบั ข้วั บวกของแบตเตอรี่ ท่ีต่ออกบั ข้วั ลบของแบตเตอร่ี CuSO4 มีฟองแกส๊ เกิดข้ึนรอบๆข้วั เม่ือ มีสารสีน้าตาลเกาะท่ีข้วั ทดสอบดว้ ยกา้ นธูปที่ติดไฟเป็น ถ่านแดงจะสวา่ งข้ึน KI สารละลายรอบๆข้วั จะเปลี่ยนจาก มีฟองแกส๊ เกิดข้ึนรอบๆข้วั เมื่อ ไม่มีสีเป็ นสีน้ าตาล ทดสอบดว้ ยกา้ นธูปที่ติดไฟเป็น ถ่านแดงจะเกิดเสียงดงั ป๊ อก และสารละลายรอบๆข้วั จะเปล่ียน จากไม่มีสีเป็ นสีชมพู

สรุปผลการทดลอง 1. เปมรื่อะผกา่ อนบกดระว้ แยสCไuฟ2+ฟ(a้าqเข) า้,ไSปOใ42น (สaqาร) ลแะลละาHย2OC(ul)SO4 ซ่ึงในสารละลาย จะเกิดการเปล่ียนแปลงดงั น้ี ที่ข้วั แคโทด Cu2+ ในสารละลายรับอิเลก็ ตรอนไดด้ ีกวา่ น้า ดงั น้นั Cu2+ ในสารละลาย จึงเกิดปฏิกิริยารีดกั ชนั ไดโ้ ลหะทองแดง ทขี่ แ้วั กแ๊สอโอนอดกซิHเจ2นO ใหอ้ ิเลก็ ตรอนไดด้ ีกวา่ SO24(aq) เกิดเป็น H+ กบั

2 . เมื่อผา่ นกระแสไฟฟ้าเขา้ ไปในสารละลาย KI ซ่ึงประกอบดว้ ย K+ (aq) , I- (aq) และ H2O(l) จะเกิดการเปล่ียนแปลงดงั น้ี ที่ข้วั แคโทด น้ารับอิเลก็ ตรอนไดด้ ีกวา่ K+ (aq) เกิดแก๊ส ไฮโดรเจนท่ีติดไฟและ OH- (aq) สารละลายจึงมีสมบตั ิเป็น เบส ทข่ี ้วั แอโนด I- (aq) จทะาเใสหียส้อิเาลรก็ลตะรลอายนมไีสดีน้ I้า2ต(าsล) และถา้Iแ2 ย(sก) ละลาย ในสารละลาย KI สารละลายน้ีไปนานๆ pH ของสารละลายจะสูงข้ึนเพราะเกิด OH- เพม่ิ ข้ึน ส่วน I- ในสารละลายจะลดลง •

3. ปฏิกิริยารวมของการแยกสารละลาย CuSO4 และ KI ดว้ ย กระแสไฟฟ้ามีคา่ E๐ ของเซลลเ์ ป็นลบ แสดงวา่ การ เปล่ียนแปลงน้ีเกิดข้ึนเองไม่ได้ ตอ้ งใชพ้ ลงั งานจากภายนอก ซ่ึง ในท่ีน้ีกค็ ือพลงั งานไฟฟ้าจากแบตเตอร่ี สาหรับการแยก สารละลาย CuSO4 ดว้ ยกระแสไฟฟ้าจะตอ้ งผา่ นกระแสไฟฟ้าท่ี มีศกั ยไ์ ฟฟ้าไม่นอ้ ยกวา่ 0.89 โวลต์ ส่วนการแยกสารละลาย KI ดว้ ยกระแสไฟฟ้า • จะตอ้ งผา่ นกระแสไฟฟ้าที่มีศกั ยไ์ ฟฟ้าไม่นอ้ ยกวา่ 1.37 โวลต์

คาถามหลงั การทดลอง 1. มีการเปล่ียนแปลงท่ีข้วั ไฟฟ้าและในสารละลายอยา่ งไร 1. 1 เมื่อผา่ นกระแสไฟฟ้าเขา้ ไปในสารละลาย CuSO4 จะเกิดการเปลี่ยนแปลงดงั น้ี ทข่ี ้วั แคโทด Cu2+ ในสารละลายรับอิเลก็ ตรอนไดด้ ีกวา่ น้า ดงั น้นั Cu2+ ในสารละลาย จึงเกิดปฏิกิริยารีดกั ชนั ได้ โลหะทองแดง ทขี่ ้วั แอโนด H2O ใหอ้ ิเลก็ ตรอนเกิดเป็น H+ กบั แก๊สออกซิเจน

1.2 เม่ือผา่ นกระแสไฟฟ้าเขา้ ไปในสารละลาย KI จะเกิดการ เปลี่ยนแปลงดงั น้ี ท่ีข้วั แคโทด น้ารับอิเลก็ ตรอนเกิดแก๊สที่ติดไฟคือแก๊ส H2 และ OH- สารละลายจึง มีสมบตั ิเป็นเบส ทีข่ ้วั แอโนด I- จะเสียอิเลก็ ตรอนได้ I2 ทาใหส้ ารละลายมี สีน้าตาล •

2. เขียนสมการแสดงการเปล่ียนแปลงที่เกิดข้ึนท่ีข้วั แอโนดและแคโทดได้ อยา่ งไร 2. 1เปลเมี่ยื่อนผแา่ ปนลกงรทะ่ีเแกสิดไขฟ้ึนฟท้า่ีขเข้วั าแ้ ไอปโในนดสแาลระลแะคลโาทยดCเปu็นSOดงั4นส้ี มการแสดงการ ที่ข้วั แคโทด : Cu2+ (aq) + 2e- Cu (s) ทีข่ ้วั แอโนด : H2O(l) O2(g) + 2H+(aq) + 2e- ปฏิกริ ิยารวม : Cu2+ (aq) + H2O(l) Cu (s) + O2(g) + 2H+(aq) •

2. 2 เม่ือผา่ นกระแสไฟฟ้าเขา้ ไปในสารละลาย KI สมการแสดงการ เปล่ียนแปลงท่ีเกิดข้ึนที่ข้วั แอโนดและแคโทดเป็นดงั น้ี ที่ข้วั แคโทด : 2 H2O(l) + 2e- H2(g) + 2OH- (aq) ทขี่ ้วั แอโนด : 2I-(aq) I2(s) + 2e- ปฏิกริ ิยารวม : 2 H2O(l) +2I-(aq) H2(g) + 2OH- (aq) + I2(s)

3. สารละลายท่ีเหลือจากการทดลองมีสมบตั ิอยา่ งไรเพราะเหตุใด ทข่ี ้วั แคโทด สารละลายที่เหลือจากการทดลองมีสมบตั ิเป็นเบส เนื่องจากมี OH- เกิดข้ึนในสารละลายและทาปฏิกิริยากบั ฟี นอลฟ์ ทาลีนท่ีหยดลงไป ที่ข้วั แอโนด สารละลายมีสีน้าตาลซ่ึงเกิดจาก I2 ละลายใน สารละลาย KI