คู่มือครู ม.5 เล่ม 4

บทที่ 10 | กรด-เบส เคมี เลม่ 4 88 การเตรียมล่วงหนา้ 1. เตรยี ม NaOH 0.10 mol/L ปริมาตร 50 mL โดยชัง่ NaOH 0.20 g ละลายในน�ำ้ กล่นั ใหไ้ ด้ ปรมิ าตร 50 mL (สารละลายทเี่ ตรยี มสามารถใชก้ บั การทดลองของนกั เรยี นประมาณ 50 กลมุ่ ) 2. เตรียม HCl 0.10 mol/L ปริมาตร 50 mL ดังนี้ เตรียม HCl 1.0 mol/L ปริมาตร 12 mL โดยตวง HCl 6.0 mol/L ปริมาตร 2.0 mL ลงในน้�ำ กลัน่ ประมาณ 6 mL แล้วเตมิ นำ�้ กลั่นให้ได้ปรมิ าตร 12 mL จากน้ันตวง HCl 1.0 mol/L ปริมาตร 5.0 mL ลงในน�้ำ กล่ัน ประมาณ 25 mL แลว้ เตมิ น�้ำ กลน่ั ใหไ้ ดป้ รมิ าตร 50 mL (สารละลายทเี่ ตรยี มสามารถใชก้ บั การ ทดลองของนักเรยี นประมาณ 50 กลมุ่ ) 3. เตรียม CH3COOH 0.10 mol/L ปริมาตร 100 mL ดังน้ี เตรยี ม CH3COOH 1.0 mol/L ปริมาตร 24 mL โดยตวง CH3COOH 12 mol/L ปรมิ าตร 2.0 mL ลงในน้ำ�กลัน่ ประมาณ 12 mL แลว้ เตมิ น้�ำ กล่ันใหไ้ ด้ปริมาตร 24 mL จากนนั้ ตวง CH3COOH 1.0 mol/L ปริมาตร 10 mL ลงในน้�ำ กลน่ั ประมาณ 50 mL แลว้ เตมิ น�ำ้ กลน่ั ให้ไดป้ ริมาตร 100 mL (สารละลายที่ เตรียมสามารถใช้กับการทดลองของนักเรียนประมาณ 50 กล่มุ ) 4. เตรยี ม CH3COONa 0.10 mol/L ปรมิ าตร 100 mL โดยชงั่ CH3COONa • 3H2O 1.36 g ละลาย ในนำ้�กลั่นให้ได้ปริมาตร 100 mL (สารละลายที่เตรียมสามารถใช้กับการทดลองของนักเรียน ประมาณ 50 กลุ่ม) ตวั อย่างผลการทดลอง สาร H2O CH3COOH + CH3COONa สขี องสารละลาย หลอดที่ 1 และ 2 สีเขียว หลอดที่ 3 และ 4 สีส้ม เมอื่ หยดยูนเิ วอรซ์ ลั อนิ ดเิ คเตอร์ pH 7 4 หลอดท่ี 1 สีแดง หลอดที่ 3 สสี ้ม สขี องสารละลาย เม่อื เตมิ HCl pH 1–2 4 หลอดท่ี 2 สีมว่ ง หลอดท่ี 4 สสี ้ม สขี องสารละลาย เมอ่ื เตมิ NaOH pH 13 4 สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 4 บทท่ี 10 |กรด-เบส 89 อภิปรายผลการทดลอง เมื่อเติม HCl ลงในนำ้�พบว่าค่า pH ลดลงจาก 7 เป็นประมาณ 1–2 แต่เมื่อเติม HCl ลงในสารละลายผสมระหว่าง CH3COOH และ CH3COONa พบว่า ค่า pH ค่อนข้างคงที่ ที่ pH 4 เมอ่ื เตมิ NaOH ลงในนำ�้ พบว่าคา่ pH เพม่ิ ข้นึ จาก 7 เป็น 13 แต่การเตมิ NaOH ลงใน สารละลายผสมระหว่าง CH3COOH และ CH3COONa พบว่า ค่า pH ค่อนข้างคงท่ี ที่ pH 4 สรปุ ผลการทดลอง เม่อื มกี ารเตมิ กรดหรอื เบสลงไปเลก็ นอ้ ย pH ของสารละลายผสมระหว่าง CH3COOH และ CH3COONa เปล่ียนแปลงน้อยกวา่ ของน้�ำ 3. ครูเช่ือมโยงความรู้จากกิจกรรม 10.5 เพื่ออธิบายเกี่ยวกับสมบัติและองค์ประกอบของ สารละลายบัฟเฟอร์ โดยใช้รูป 10.15 และตาราง 10.5 ตามรายละเอยี ดในหนงั สือเรยี น 4. ครูใช้คำ�ถามนำ�ว่า สารละลายบัฟเฟอร์สามารถควบคุม pH ได้อย่างไร จากนั้นอธิบาย หลกั การในการควบคมุ pH ของสารละลายบฟั เฟอร์ และอตั ราสว่ นความเขม้ ขน้ ของคกู่ รด-เบสทที่ �ำ ให้ ไดส้ ารละลายบัฟเฟอรท์ ด่ี ี ตามรายละเอียดในหนังสอื เรยี น 5. ครใู ห้นักเรยี นตอบคำ�ถามตรวจสอบความเข้าใจ ตรวจสอบความเข้าใจ 1. ส ารละลายบัฟเฟอร์ CH3COOH/CH3COONa ควบคมุ pH ของสารละลาย เมอื่ มกี ารเติม กรดหรือเบสเล็กน้อย ได้อย่างไร พร้อมเขียนสมการเคมีท่ีเกี่ยวข้อง ประกอบ การอธบิ าย สารละลายบฟั เฟอร์น้มี ี CH3COOH และ CH3COO- เมื่อมกี ารเตมิ กรดลงไปเลก็ น้อย H3O+ ทเี่ ติมลงไปจะท�ำ ปฏิกิรยิ ากับ CH3COO- ในระบบ ดังสมการเคมี CH3COO-(aq) + H3O+(aq) CH3COOH (aq) + H2O(l) ดงั น้นั ความเข้มข้นของ H3O+ ในสารละลายจึงเพ่มิ ขนึ้ นอ้ ยมาก pH ของสารละลายจงึ ค่อนข้างคงท่ี สถาบันส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทที่ 10 | กรด-เบส เคมี เลม่ 4 90 ในทางตรงกนั ขา้ มการเตมิ เบสลงไปเลก็ นอ้ ย OH- ทเ่ี ตมิ ลงไปจะท�ำ ปฏกิ ริ ยิ ากบั CH3COOH ในระบบ ดงั สมการเคมี CH3COOH(aq) + OH-(aq) CH3COO-(aq) + H2O(l) ดังนน้ั ความเขม้ ขน้ ของ OH- ในสารละลายจงึ เพิม่ ข้ึนนอ้ ยมาก pH ของสารละลายจงึ คอ่ นข้างคงที่ 2. สารละลายใดตอ่ ไปน้คี วบคมุ pH ได้ดที ี่สุด 2.1 สารละลายผสมทมี่ ี HCl 0.50 mol/L และ NaOH 0.50 mol/L 2.2 สารละลายผสมทมี่ ี NaHCO3 0.10 mol/L และ Na2CO3 0.10 mol/L 2.3 สารละลายผสมทมี่ ี CH3COONa 0.10 mol/L และ CH3COOH 0.10 mol/L 2.4 สารละลายผสมท่มี ี H3PO4 0.50 mol/L และ NaH2PO4 0.50 mol/L สารละลายท่ีควบคุม pH ได้ดีที่สุด คือ สารละลายผสมท่ีมี H3PO4 0.50 mol/L และ NaH2PO4 0.50 mol/L เพราะเป็นสารละลายบัฟเฟอร์ท่ีมีอัตราส่วนความเข้มข้นของ ค่กู รด-เบสเท่ากับ 1 และมคี วามเข้มข้นสงู ทสี่ ดุ 3. pH ของสารละลายบฟั เฟอร์ NH3/NH4Cl สมั พนั ธก์ บั คา่ pKa ของ NH4+ และอตั ราสว่ น ความเขม้ ข้นของ NH4+ และ NH3 อย่างไร pH ของสารละลายบฟั เฟอรข์ นึ้ อยกู่ บั คา่ Ka และอตั ราสว่ นความเขม้ ขน้ ของ NH4+ ตอ่ ความ เข้มข้นของ NH3 โดยหากความเข้มข้นของ NH3 และ NH4+ เท่ากัน pH ของสารละลาย บฟั เฟอร์เท่ากับ pKa ของ NH4+ ส่วนสารละลายบฟั เฟอรท์ ี่มคี วามเขม้ ข้นของ NH3 มากกวา่ NH4+ จะมีค่า pH สงู กว่า pKa ในทางตรงกนั ขา้ ม หากความเขม้ ขน้ ของ NH4+ มากกวา่ NH3 สารละลายจะมีค่า pH ต่�ำ กวา่ pKa 6. ครูให้ความรู้เกี่ยวกับวิธีการเตรียมสารละลายบัฟเฟอร์ จากปฏิกิริยาระหว่างกรดอ่อนและ เบสแก่ โดยใช้ตัวอย่างการทำ�ปฏิกิริยาระหว่างสารละลาย CH3COOH กับ NaOH และใช้กราฟ การไทเทรตรูป 10.16 ประกอบการอธิบาย ตามรายละเอียดในหนังสือเรียนและชี้ให้เห็นว่า ชว่ งทส่ี ารละลายมีสมบัติเปน็ สารละลายบฟั เฟอร์เป็นช่วงท่อี ยู่ก่อนจดุ สมมูล 7. ครูให้นักเรียนตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 4 บทท่ี 10 |กรด-เบส 91 ตรวจสอบความเขา้ ใจ สารละลายผสมคใู่ ดต่อไปนีค้ วบคุม pH ไดด้ ีท่สี ดุ 1. H3PO4 0.10 mol/L ปรมิ าตร 10 mL และ NaOH 0.10 mol/L ปรมิ าตร 5 mL 2. CH3COOH 0.10 mol/L ปริมาตร 10 mL และ NaOH 0.10 mol/L ปรมิ าตร 10 mL 3. NH3 0.10 mol/L ปรมิ าตร 10 mL และ HCl 0.10 mol/L ปริมาตร 10 mL 4. HCl 0.50 mol/L ปรมิ าตร 10 mL กับ NaOH 0.50 mol/L ปรมิ าตร 10 mL สารละลายผสมระหว่าง H3PO4 0.10 mol/L ปริมาตร 10 mL และ NaOH 0.10 mol/L ปรมิ าตร 5 mL ควบคมุ pH ไดด้ ที ส่ี ดุ เนอื่ งจากเปน็ สารละลายทป่ี ระกอบดว้ ยกรดออ่ น H3PO4 และคู่เบส H2PO - ท่ีได้จากการทำ�ปฏิกิริยาในอัตราส่วนความเข้มข้นเท่ากับ 1 ส่วน 4 สารละลายผสมคู่อ่ืนไม่เป็นสารละลายบัฟเฟอร์เนื่องจากกรดและเบสทำ�ปฏิกิริยาพอดีกัน จนเกือบไม่มกี รดหรือเบสทเี่ ปน็ สารตงั้ ตน้ เหลอื อยู่ ความรู้เพ่ิมเตมิ สำ�หรับครู โดยท่ัวไปสารละลายบัฟเฟอร์เตรียมได้จากสารละลายผสมที่เป็นคู่กรด-เบสของกรดอ่อน หรอื เบสออ่ น แตใ่ นการเตรยี มสารละลายบฟั เฟอรท์ ม่ี ี pH ต�ำ่ ๆ อาจเตรยี มจากสารละลายผสม ระหวา่ งกรดแกแ่ ละเกลือของกรดแก่ เช่น สารละลายผสมระหว่าง HCl กบั KCl 8. ครูให้นักเรยี นท�ำ แบบฝกึ หัด 10.8 เพอื่ ทบทวนความรู้ แนวทางการวดั และประเมนิ ผล 1. ความรเู้ กยี่ วกบั สมบตั ิ องคป์ ระกอบ และประโยชนข์ องสารละลายบฟั เฟอร์ จากรายงานการ ทดลอง การทำ�แบบฝกึ หัด และการทดสอบ 2. ทกั ษะการทดลอง และการสงั เกต จากการสงั เกตพฤตกิ รรมในการท�ำ การทดลอง และรายงาน การทดลอง 3. ทกั ษะความรว่ มมอื การท�ำ งานเปน็ ทมี และภาวะผนู้ �ำ จากการสงั เกตพฤตกิ รรมในการท�ำ การ ทดลอง สถาบันส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทที่ 10 | กรด-เบส เคมี เล่ม 4 92 w แบบฝึกหัด 10.8 1. สารละลายแต่ละชนิดมีความเข้มข้นและปริมาตรเท่ากัน เมื่อผสมสารละลายเข้าด้วยกัน ดงั ตาราง สารละลายผสมในขอ้ ใดเปน็ สารละลายบฟั เฟอร์ ขอ้ สารละลายท่ี 1 สารละลายท่ี 2 1.1 C₆H₅COOH C₆H₅COONa 1.2 NaF HF 1.3 Ca(OH)₂ 1.4 H₃PO₄ Ca(NO₃)₂ 1.5 HCOOH Na₃PO₄ 1.6 Na₂HPO₄ HCOOK Na₃PO₄ สารละลายผสมท่เี ปน็ สารละลายบฟั เฟอร์ คือ C6H5COOH/C6H5COONa NaF/HF HCOOH/HCOOK และ Na2HPO4/Na3PO4 2. ถ้าผสมสารละลายกรดไนทรัส (HNO2) 0.10 โมลต่อลิตร ปริมาตร 25.00 มิลลิลิตรกับ สารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) 0.050 โมลต่อลติ ร ปริมาตร 10.00 มิลลลิ ติ ร 2.1 หลังปฏกิ ริ ิยาสิ้นสดุ มีสารใดบ้างอยใู่ นสารละลาย ค�ำ นวณจ�ำ นวนโมลของ HNO2 และ KOH จ�ำ นวนโมลของ HNO2 = 0.10 mol HNO2 × 25.00 mL soln 1000 mL soln = 2.5 × 10-3 mol HNO2 จ�ำ นวนโมลของ KOH = 0.050 mol KOH × 10.00 mL soln 1000 mL soln = 5.0 × 10-4 mol KOH เน่ืองจากจ�ำ นวนโมลของ KOH น้อยกวา่ HNO2 ดงั น้นั หลังปฏิกริ ิยาส้ินสุดจะมี HNO2 ซ่งึ เป็นสารตงั้ ตน้ และ KNO2 ซ่ึงเป็นผลิตภัณฑอ์ ย่ใู นสารละลาย สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 4 บทท่ี 10 |กรด-เบส 93 2.2 สารละลายหลังปฏกิ ิรยิ าสิน้ สดุ เป็นสารละลายบฟั เฟอรห์ รอื ไม่อยา่ งไร เปน็ สารละลายบัพเฟอร์ เพราะมีกรดอ่อนและเกลอื ของกรดอ่อนอย่ใู นสารละลาย 2.3 สารละลายหลังปฏกิ ริ ิยาสน้ิ สดุ มสี มบัติเป็นกรด เบส หรือ เปน็ กลาง HNO2 ในสารละลายแตกตวั ให้ H3O+ ไดด้ งั สมการเคมี HNO2(aq) + H2O(l) NO2-(aq) + H3O+(aq) และจากตาราง 10.2 HNO2 มคี ่า Ka เท่ากับ 5.62 × 10-4 KNO2 ในสารละลายสามารถแตกตวั ให้ K+ และ NO2- ซ่ึง NO2- สามารถเกิดปฏกิ ริ ยิ า ไฮโดรลซิ สิ กับนำ้� ดงั สมการเคมี NO2-(aq) + H2O(l) HNO2(aq) + OH-(aq) คา่ Kb ของ NO2- คำ�นวณจากความสมั พันธ์กับคา่ Ka ของ HNO2 ดังนี้ จาก Kb = Kw แทนคา่ จะได ้ Ka Kb = 1.0 × 10-14 5.62 × 10-4 = 1.8 × 10-11 ดงั น้นั NO2- มคี ่า Kb เท่ากบั 1.8 × 10-11 เม่ือเปรียบเทียบ Ka ของ HNO2 กับ Kb ของ NO2- พบว่า Ka มีค่ามากกว่า Kb ดังนั้น สารละลายหลังปฏิกิรยิ าสน้ิ สดุ มี H3O+ มากกว่า OH- สารละลายจงึ เป็นกรด สถาบนั ส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทที่ 10 | กรด-เบส เคมี เล่ม 4 94 10.9 การประยกุ ต์ใชค้ วามรู้เก่ยี วกบั กรด-เบส จุดประสงคก์ ารเรียนรู้ สืบค้นข้อมูลและนำ�เสนอตัวอย่างการใช้ประโยชน์และการแก้ปัญหาโดยใช้ความรู้เกี่ยวกับ กรด-เบส แนวการจัดการเรียนรู้ 1. ครูอธิบายการประยุกต์ใช้ความรู้เก่ียวกับกรด-เบสโดยใช้ตัวอย่าง การแก้ปัญหาดินเปร้ียว การวิเคราะห์ปริมาณกรดในอาหาร การควบคุม pH ของสารละลายในร่างกายและในธรรมชาติ กระบวนการกำ�จัดแกส๊ ซลั เฟอรไ์ ดออกไซด์ ตามรายละเอยี ดในหนังสอื เรียน 2. ครใู หน้ ักเรยี นตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเข้าใจ ตรวจสอบความเขา้ ใจ เมื่อนำ�นำ้�ทะเลมาหยดกรดแก่หรือเบสแก่ลงไปเล็กน้อยพบว่าค่า pH ค่อนข้างคงท่ี เพราะเหตุใด เขยี นสมการเคมปี ระกอบคำ�อธบิ าย ถ้าเติมกรดเล็กนอ้ ยลงในน�้ำ ทะเล CO32- และ HCO3- จะทำ�ปฏิกิรยิ ากับ H3O+ ดงั สมการเคมี H3O+(aq) + CO32-(aq) HCO3-(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + HCO3-(aq) H2CO3(aq) + H2O(l) ถา้ เตมิ เบสเลก็ นอ้ ยลงในนำ�้ ทะเล HCO3- จะทำ�ปฏิกิริยากบั OH- ดงั สมการเคมี OH-(aq) + HCO3-(aq) CO32-(aq) + H2O(l) 3. ครใู หน้ กั เรยี นท�ำ กจิ กรรม 10.6 สบื คน้ ขอ้ มลู การประยกุ ตใ์ ชค้ วามรเู้ กย่ี วกบั กรด-เบส แลว้ ให้ นกั เรียนอภิปรายผลการสบื คน้ รว่ มกนั สถาบันส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 4 บทที่ 10 |กรด-เบส 95 กจิ กรรม 10.6 สืบคน้ ข้อมลู การประยกุ ต์ใช้ความรู้เก่ยี วกับกรด-เบส จุดประสงค์การทดลอง สืบคน้ ขอ้ มลู และนำ�เสนอตัวอย่างการนำ�ความรูเ้ กย่ี วกับกรด-เบสไปใชป้ ระโยชนห์ รอื แก้ปัญหาในชีวิตประจำ�วนั เวลาทใี่ ช ้ อภิปรายก่อนท�ำ กิจกรรม 45 นาที ท�ำ กิจกรรม 30 นาที อภปิ รายหลงั ทำ�กิจกรรม 15 นาที รวม 90 นาที ข้อเสนอแนะส�ำ หรบั ครู ครอู าจให้นักเรียนสบื ค้นขอ้ มูลและเตรยี มการนำ�เสนอลว่ งหนา้ ตัวอย่างผลการท�ำ กจิ กรรม การบำ�บัดน�ำ้ เสียให้มีคา่ pH ทเ่ี หมาะสม นำ้�เสียที่ปล่อยจากอุตสาหกรรมบางประเภทเป็นกรดที่มีค่า pH ตำ่�กว่าข้อกำ�หนดของ กฎหมาย จึงจำ�เป็นต้องมีการปรับค่า pH ของนำ้�เสียดังกล่าวก่อนปล่อยลงสู่แหล่งน้ำ� ธรรมชาติ ในการปรับค่า pH ของน้�ำ เสียจ�ำ เป็นตอ้ งมกี ารเตมิ เบสในปริมาณทเ่ี หมาะสม ซึง่ การค�ำ นวณปรมิ าณเบสทใ่ี ชส้ มั พนั ธก์ บั pH ของสารละลาย เชน่ น�้ำ เสยี ในบอ่ บ�ำ บดั แหง่ หนงึ่ ซง่ึ เกดิ จากการใชส้ ารละลาย HCl ในอตุ สาหกรรม ปรมิ าตร100 ลกู บาศกเ์ มตร หากตอ้ งการ ปรับ pH ของน้�ำ เสียจาก pH 2.0 ให้เป็น pH 7.0 โดยการเติม NaOH ซึง่ จากการค�ำ นวณ ต้องใช้ NaOH 40 กิโลกรัม สแี ดงในเค้กเรดเวลเวท (red velvet) เค้กเรดเวลเวทเป็นเค้กท่ีได้รับความนิยมในปัจจุบัน เพราะเนื้อเค้กมีสีแดงสด นา่ รบั ประทาน ในอดตี การท�ำ เคก้ เรดเวลเวทจะน�ำ น�ำ้ สม้ สายชมู าท�ำ ปฏกิ ริ ยิ ากบั ผงโกโก้ โดย ผงโกโก้มสี ารสที ช่ี อ่ื วา่ แอนโทไซยานนิ (anthocyanin) ซึ่งมีสีในรูปกรดและรปู เบสแตกต่าง กนั โดยรปู กรดมีสีแดงอมม่วงสว่ นรปู เบสมีสีนำ้�เงนิ อมเขียว เมอ่ื เติมน�้ำ ส้มสายชูซงึ่ เปน็ กรด ลงไป แอนโทไซยานินในผงโกโก้จึงเปลี่ยนเป็นสีแดง ส่งผลให้เน้ือเค้กมีสีแดงตามไปด้วย แสดงว่าแอนโทไซยานินสามารถเป็นอินดเิ คเตอรไ์ ด้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทท่ี 10 | กรด-เบส เคมี เลม่ 4 96 การปรบั สมดลุ pH ในแชมพู เส้นผมของมนุษย์ประกอบด้วยโปรตีนชนิดหนึ่งท่ีเรียกว่า เคราติน กรดแอมิโนในเคราติน ยดึ เหนยี่ วกนั ดว้ ยพนั ธะเคมหี ลายชนดิ เชน่ พนั ธะไฮโดรเจน พนั ธะไดซลั ไฟด์ ซง่ึ พนั ธะเหลา่ น้ี จะยึดเหนี่ยวกันได้ดีที่ pH ประมาณ 4.6–6.0 แชมพูที่มีความเป็นกรดหรือเบสมากเกินไป อาจทำ�ลายเส้นผม แชมพูบางชนิด เช่น แชมพูสำ�หรับเด็กจะเติมสารละลายบัฟเฟอร์ เช่น กรดซิทริก (C3H5O(COOH)3) และโซเดียมซิเทรต(C3H5O(COONa)3) เพื่อปรับและควบคุม pH ใหอ้ ยใู่ นช่วงท่เี หมาะกบั สภาพเสน้ ผม 4. ครูและนักเรียนร่วมกันสรุปเนื้อหาในบทเรียนแล้วให้นักเรียนทำ�แบบฝึกหัดท้ายบทเพื่อ ทบทวนความรู้ แนวทางการวัดและประเมินผล 1. ความรู้เกี่ยวกับการนำ�ความรู้เก่ียวกับกรด-เบสไปใช้ประโยชน์หรือใช้แก้ปัญหาในชีวิต ประจ�ำ วนั จากรายงานการสบื คน้ และการอภิปราย 2. ทกั ษะการสอ่ื สารสารสนเทศและจากการรเู้ ทา่ ทนั สอ่ื จากรายงานการสบื คน้ และการน�ำ เสนอ 3. ทักษะความร่วมมือ การทำ�งานเป็นทีมและภาวะผู้นำ� จากการสังเกตพฤติกรรมใน การน�ำ เสนอ 4. จิตวิทยาศาสตร์ด้านความใจกว้างและการใช้วิจารณญาณ จากการสังเกตพฤติกรรมในการ อภิปราย 5. จิตวทิ ยาศาสตรด์ ้านการเหน็ คณุ ค่าทางวิทยาศาสตร์ จากรายงานการสบื ค้น สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 4 บทท่ี 10 |กรด-เบส 97 แบบฝึกหัด เฉลยแบบฝกึ หัด แบบทดสอบ เฉลยแบบทดสอบ แบบฝกึ หดั ทา้ ยบท 1. ระบุความแตกต่างของนิยามกรดและเบสตามทฤษฎีกรด-เบสอาร์เรเนียส ทฤษฎีกรด-เบส เบรนิ สเตด-ลาวรี และทฤษฎีกรด-เบสลวิ อสิ ทฤษฎกี รด-เบสอารเ์ รเนยี ส กรดคอื สารทล่ี ะลายน�้ำ แลว้ แตกตวั ใหไ้ ฮโดรเจนไอออน เบสคอื สารที่ละลายนำ้�แล้วแตกตัวให้ไฮดรอกไซด์ไอออน ทฤษฎีกรด-เบสเบรินสเตด-ลาวรี กรด คือสารที่ให้โปรตอน เบสคือสารที่รับโปรตอน ทฤษฎีกรด-เบสลิวอิส กรดคือสารที่รับคู่ อเิ ล็กตรอน เบสคือสารท่ีให้คอู่ เิ ลก็ ตรอน 2. จงค�ำ นวณรอ้ ยละการแตกตัวและค่าคงที่การแตกตัวของสารต่อไปนี้ 2.1 กรดฟอร์มกิ (HCOOH) 23 กรมั ละลายอยู่ในสารละลายปริมาตร 10 ลิตรและทีส่ มดลุ มีความเขม้ ขน้ ของไฮโดรเนียมไอออน (H3O+) 3.0 × 10-3 โมลต่อลิตร คำ�นวณร้อยละการแตกตวั ของ HCOOH สมการเคมีแสดงการแตกตวั ของ HCOOH เป็นดังนี้ HCOOH(aq) + H2O(l) HCOO-(aq) + H3O+(aq) คำ�นวณความเข้มขน้ ของ HCOOH ความเขม้ ขน้ ของ HCOOH = 23 g HCOOH × 1 mol HCOOH 10 L soln 46.03 g HCOOH = 5.0 × 10-2 mol HCOOH/L soln เน่อื งจากทส่ี มดุล ความเข้มขน้ ของ H3O+ เทา่ กบั 3.0 × 10-3 mol/L รอ้ ยละการแตกตวั = [H3O+] × 100 [HCOOH] = 3.0 × 10-3 mol/L × 100 5.0 × 10-2 mol/L = 6.0 ดงั นั้น กรดฟอรม์ ิกแตกตวั รอ้ ยละ 6.0 สถาบันสง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทที่ 10 | กรด-เบส เคมี เล่ม 4 98 คำ�นวณค่าคงทีก่ ารแตกตวั ของ HCOOH จากสมการเคมี HCOOH แตกตัวให้ H3O+ และ HCOO- ในจำ�นวนโมลท่ีเท่ากัน ที่สมดลุ จงึ มคี วามเขม้ ขน้ ของ H3O+ และ HCOO- ชนิดละ 3.0 × 10-3 mol/L ดังน้นั ความเขม้ ขน้ ของ HCOOH = (5.0 × 10-2) mol/L – (3.0 × 10-3) mol/L = 4.7 × 10-2 mol/L จาก แทนคา่ จะได้ Ka = [HCOO-][H3O+] [HCOOH] Ka = (3.0 × 10-3)(3.0 × 10-3) (4.7 × 10-2) = 1.9 × 10-4 ดงั นนั้ คา่ คงท่ีการแตกตวั ของกรดฟอร์มิกเท่ากับ 1.9 × 10-4 2.2 แก๊สแอมโมเนีย (NH3) 4.3 กรัม ละลายในน้ำ� ได้สารละลายปริมาตร 250 มิลลิลิตร และทส่ี มดลุ มีความเขม้ ข้นของไฮดรอกไซด์ไอออน (OH-) 4.2 × 10-3 โมลตอ่ ลิตร คำ�นวณร้อยละการแตกตัวของ NH3 สมการเคมแี สดงการแตกตัวของ NH3 เป็นดงั นี้ NH3 (aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq) คำ�นวณความเข้มขน้ ของ NH3 1 mol NH3 × 250 1 soln × 1000 mL soln ความเขม้ ขน้ ของ NH3 = 4.3 g NH3 × 17.04 g NH3 mL 1 L soln = 1.0 mol NH3/L soln เนื่องจากทส่ี มดลุ ความเข้มข้นของ OH- เทา่ กบั 4.2 × 10-3 mol/L ร้อยละการแตกตัว = [OH-] × 100 [NH3] = 4.2 × 10-3 mol/L × 100 1.0 mol/L = 0.42 ดังนน้ั แอมโมเนยี แตกตวั รอ้ ยละ 0.42 สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 4 บทท่ี 10 |กรด-เบส 99 ค�ำ นวณคา่ คงท่ีการแตกตัวของ NH3 จากสมการเคมี NH3 แตกตวั ให้ NH4+ และ OH- ในจำ�นวนโมลทเ่ี ทา่ กัน ท่สี มดลุ จงึ มีความเข้มข้นของ NH4+ และ OH- ชนิดละ 4.2 × 10-3 mol/L ดงั นน้ั ความเขม้ ข้นของ NH3 = 1.0 mol/L – 4.2 × 10-3 mol/L = 1.0 mol/L จาก Kb = [NH4+ ][OH-] [NH3] = (4.2 ×10-3) (4.2 ×10-3) 1.0 = 1.8 × 10-5 ดงั นั้น ค่าคงท่กี ารแตกตวั ของแอมโมเนยี เทา่ กับ 1.8 × 10-5 3. คำ�นวณความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออน (H3O+) ไฮดรอกไซด์ไอออน (OH-) pH และ pOH ของสารละลายกรดเบนโซอิก (C6H5COOH) และสารละลายฟีนิลเอมีน (C6H5NH2) เข้มข้นชนิดละ 0.20 โมลต่อลิตร ค�ำ นวณความเข้มขน้ ของ H3O+ OH- pH และ pOH ของ C6H5COOH 0.20 mol/L สมการเคมีแสดงการแตกตัวของ C6H5COOH เป็นดงั น้ี C6H5COOH(aq) + H2O(l) C6H5COO-(aq) + H3O+(aq) กำ�หนดให้ ∆[C6H5COOH] = -x mol/L ซึง่ นำ�ไปคำ�นวณความเข้มข้นท่สี มดลุ ได้ ดงั ตาราง ความเขม้ ข้น (mol/L) C6H5COOH(aq) + H2O(l) C6H5COO-(aq) + H3O+(aq) เร่มิ ตน้ 0.20 - 00 เปลี่ยนไป -x - +x +x 0.20 – x - xx สมดลุ สถาบันสง่ เสรมิ การสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 10 | กรด-เบส เคมี เลม่ 4 100 จาก Ka = [C6H5COO-][H3O+] แทนค่าจะได้ [C6H5COOH] 5.75 × 10-5 = (x)(x) (0.20 – x) เนื่องจาก C = 0.20 = 3.5 × 103 ซงึ่ มากกว่า 1000 จึงใช้การประมาณคา่ ได้ K 5.75 × 10-5 จงึ ถอื วา่ 0.20 – x ≈ 0.20 x2 = 0.20 × 5.75 × 10-5 x = 3.4 × 10-3 ดงั น้นั สารละลายกรดเบนโซอกิ 0.20 โมลตอ่ ลิตร มีความเขม้ ข้นของไฮโดรเนยี มไอออน 3.4 × 10-3 โมลตอ่ ลติ ร ค�ำ นวณความเขม้ ข้นของ OH- ใน C6H5COOH 0.20 mol/L จาก [OH-] = Kw [H3O+] 1.0 × 1.0-14 = 3.4 × 10-3 = 2.9 × 10-12 ดังนั้น สารละลายกรดเบนโซอิก 0.20 โมลต่อลิตร มีความเข้มข้นของไฮดรอกไซด์ไอออน 2.9 × 10-12 โมลต่อลิตร คำ�นวณ pH ของ C6H5COOH 0.20 mol/L จาก pH = -log [H3O+] = -log (3.4 × 10-3) = 2.47 ดังนนั้ สารละลายกรดเบนโซอิก 0.20 โมลตอ่ ลติ ร มี pH เทา่ กับ 2.47 คำ�นวณ pOH ของ C6H5COOH 0.20 mol/L จาก pOH = 14.00 – pH = 14.00 – 2.47 = 11.53 ดังน้ัน สารละลายกรดเบนโซอกิ 0.20 โมลต่อลิตร มี pOH เทา่ กับ 11.53 สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 4 บทท่ี 10 |กรด-เบส 101 ค�ำ นวณความเขม้ ข้นของ H3O+ OH- pH และ pOH ของ C6H5NH2 0.20 mol/L คำ�นวณความเข้มขน้ ของ OH- ใน C6H5NH2 0.20 mol/L สมการเคมแี สดงการแตกตัวของ C6H5NH2 เป็นดังนี้ C6H5NH2(aq) + H2O(l) C6H5NH3+(aq) + OH-(aq) กำ�หนดให้ Δ[C6H5NH2] = -x mol/L ซงึ่ น�ำ ไปคำ�นวณความเขม้ ข้นท่สี มดลุ ได้ดังตาราง ความเข้มข้น (mol/L) C6H5NH2(aq) + H2O(l) C6H5NH3+(aq) + OH-(aq) เริม่ ต้น 0.20 - 00 เปลย่ี นไป -x - +x +x 0.20 – x - xx สมดุล Kb = [C6H5NH3+][OH-] แทนค่าจะได้ 7.41 × 10-10 = [C6H5NH2] (x)(x) 0.20 – x เนอ่ื งจาก C = 0.20 = 2.7 × 108 ซ่งึ มากกวา่ 1000 จึงใช้การประมาณค่าได้ K 7.41 ×10-10 จึงถือวา่ 0.20 – x ≈ 0.20 x2 = 0.20 × 7.41 × 10-10 x = 1.2 × 10-5 ดงั นน้ั สารละลายฟีนลิ เอมีน 0.20 โมลต่อลิตร มีไฮดรอกไซดไ์ อออน 1.2 × 10-5 โมลต่อลติ ร สถาบันส่งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทท่ี 10 | กรด-เบส เคมี เลม่ 4 102 ค�ำ นวณความเขม้ ข้นของ H3O+ ใน C6H5NH2 0.20 mol/L จาก [H3O+] = Kw [OH-] แทนค่าจะได ้ [H3O+] = 1.0 × 10-14 1.2 × 10-5 = 8.3 × 10-10 ดงั น้ัน สารละลายฟีนลิ เอมีน 0.20 โมลตอ่ ลิตร มีไฮโดรเนียมไอออน 8.3 × 10-10 โมลต่อลิตร ค�ำ นวณ pH ของ C6H5NH2 0.20 mol/L จาก pH = -log [H3O+] = -log (8.3 × 10-10) = 9.08 ดงั นน้ั สารละลายฟนี ิลเอมนี 0.20 โมลต่อลิตร มี pH เทา่ กับ 9.08 คำ�นวณ pOH ของ C6H5NH2 0.20 mol/L จาก pOH = 14.00 – pH = 14.00 – 9.08 = 4.92 ดงั น้นั สารละลายฟนี ลิ เอมนี 0.20 โมลต่อลติ ร มี pOH เท่ากบั 4.92 4. น�้ำ สม้ สายชเู ปน็ สารละลายของกรดแอซตี กิ ในน�้ำ มี pH 2.45 จงหารอ้ ยละโดยมวลตอ่ ปรมิ าตร ของกรดแอซตี กิ ในน�ำ้ สม้ สายชู CH3COOH แตกตวั ให้ CH3COO- และ H3O+ อยู่ในสมดลุ ดงั สมการเคมี CH3COOH(aq) + H2O(l) CH3COO-(aq) + H3O+(aq) ค�ำ นวณความเข้มขน้ ของ H3O+ จาก pH = -log [H3O+] 2.45 = -log [H3O+] [H3O+] = 3.5 × 10-3 ดังนนั้ สารละลายมีไฮโดรเนียมไอออน 3.5 × 10-3 โมลตอ่ ลติ ร สถาบันส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 4 บทท่ี 10 |กรด-เบส 103 คำ�นวณความเขม้ ขน้ ของ CH3COOH และ CH3COO- จากตาราง 10.2 คา่ Ka ของกรด CH3COOH เท่ากับ 1.80 × 10-5 จากสมการเคมี จำ�นวนโมล ของ H3O+ และ CH3COO- เท่ากัน ดังน้ัน ในสารละลายจึงมี [H3O+] = [CH3COO-] = 3.5 × 10-3 mol/L ถ้าให้สารละลาย CH3COOH มีความเข้มข้นเริ่มต้น x mol/L ดังน้ัน [CH3COOH] = x – (3.5 × 10-3) mol/L จาก [CH3COO-][H3O+] Ka = [CH3COOH] แทนค่าจะได้ (3.5 × 10-3)(3.5 × 10-3) 1.80 × 10-5 = (x – (3.5 × 10-3)) x – (3.5 × 10-3) = 0.68 x = 0.68 ดงั นน้ั ความเข้มขน้ ของสารละลายกรดแอซตี ิกเท่ากบั 0.68 โมลต่อลติ ร ค�ำ นวณร้อยละโดยมวลต่อปรมิ าตรของ CH3COOH ในน้ำ�ส้มสายชู รอ้ ยละโดยมวลต่อปริมาตรของ CH3COOH = 0.68 mol CH3COOH × 60.06 g CH3COOH × 100% 1000 mL soln 1 mol CH3COOH = 4.08 % g CH3COOH/mL soln ดังนน้ั ในนำ�้ ส้มสายชมู ีกรดแอซตี กิ ร้อยละ 4.08 โดยมวลตอ่ ปรมิ าตร สถาบันสง่ เสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทที่ 10 | กรด-เบส เคมี เล่ม 4 104 5. สารประกอบประเภทเกลือที่กำ�หนดให้ต่อไปน้ี เม่ือนำ�มาละลายนำ้� สารละลายจะมีสมบัติ เปน็ กรด เป็นเบส หรอื เปน็ กลาง เพราะเหตุใด 5.1 CaCl2 5.2 K2CO3 5.3 LiCN 5.4 NH4NO3 5.5 (NH4)3PO4 5.1 C aCl2 แตกตัวให้ Ca2+ และ Cl- ซ่ึงไม่เกิดปฏิกิริยาไฮโดรลิซิสกับน้ำ� สารละลายจึงมี สมบตั เิ ปน็ กลาง 5.2 K 2CO3 แตกตัวให้ K+ และ CO32- ซง่ึ CO32- สามารถเกิดปฏิกริ ิยาไฮโดรลิซิสกบั น�ำ้ ได้ OH- ดงั สมการเคมี สารละลายจงึ มสี มบตั ิเปน็ เบส CO32-(aq) + H2O(l) HCO3-(aq) + OH-(aq) 5.3 LiCN แตกตัวให้ Li+ และ CN- ซ่งึ CN- สามารถเกดิ ปฏกิ ริ ิยาไฮโดรลิซิสกบั นำ�้ ได้ OH- ดังสมการเคมี สารละลายจึงมีสมบัตเิ ปน็ เบส CN-(aq) + H2O(l) HCN(aq) + OH-(aq) 5.4 N H4NO3 แตกตวั ให้ NH4+ และ NO3- ซึ่ง NH4+ สามารถเกดิ ปฏกิ ิริยาไฮโดรลิซิสกับนำ้� ได้ H3O+ ดงั สมการเคมี สารละลายจงึ มสี มบัตเิ ป็นกรด NH4+(aq) + H2O(l) NH3(aq) + H3O+(aq) 5.5 (NH4)3PO4 แตกตัวให้ NH4+ และ PO43- ซงึ่ สามารถเกิดปฏิกิริยาไฮโดรลซิ สิ กบั น�ำ้ ได้ จากตาราง 10.4 ค่า Ka ของ NH4+ เท่ากับ 5.56 × 10-10 และค่า Kb ของ PO43- เทา่ กับ 2.09 × 10-2 เม่อื เปรียบเทียบ Ka ของ NH4+ และ Kb ของ PO43- พบวา่ Kb มีค่ามากกวา่ Ka ดงั นน้ั ในสารละลายมี OH- มากกว่า H3O+ จงึ มสี มบัติเป็นเบส สถาบนั ส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 4 บทที่ 10 |กรด-เบส 105 6. เติมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) 0.10 โมลต่อลิตร ปริมาตร 25.00 มิลลิลิตร ลงในสารละลายกรดไฮโดรคลอริก (HCl) 0.10 โมลต่อลิตร ปริมาตร 20.00 มิลลิลิตร สารละลายท่ีได้จะมี pH เท่าใด เม่อื ผสมสารละลาย NaOH กบั สารละลาย HCl จะเกดิ ปฏกิ ริ ิยาดังน้ี NaOH(aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + H2O(l) ค�ำ นวณจ�ำ นวนโมลของ NaOH และ HCl จ�ำ นวนโมลของ NaOH = 0.10 mol NaOH × 25.00 mL NaOH soln 1000 mL NaOH soln = 2.5 × 10-3 mol NaOH จำ�นวนโมลของ HCl = 0.10 mol HCl × 20.00 mL HCl soln 1000 mL HCl soln = 2.0 × 10-3 mol HCl เนอื่ งจาก NaOH และ HCl ท�ำ ปฏิกริ ิยาพอดีกันด้วยจ�ำ นวนโมลทเี่ ทา่ กนั ดังนนั้ จ�ำ นวนโมลของ NaOH ทเ่ี หลือ = (2.5 × 10-3) mol – (2.0 × 10-3) mol = 5.0 × 10-4 mol เนือ่ งจาก NaOH เป็นเบสแกแ่ ตกตวั ใหไ้ ดม้ ากจนถอื วา่ สมบูรณ์ ความเข้มข้นของ OH- ในสารละลายผสม = 5.0 × 10-4 mol NaOH × 1 mol OH- × 1000 mL soln 45.00 mL soln 1 mol NaOH 1 L soln = 1.1 × 10-2 mol OH-/L soln ค�ำ นวณ pH ของสารละลาย จาก pOH = -log [OH-] = -log (1.1 × 10-2) = 1.96 จากความสัมพนั ธ ์ 14.00 = pH + pOH pH = 14.00 – 1.96 = 12.04 ดงั นนั้ สารละลายมี pH เท่ากับ 12.04 สถาบนั ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทที่ 10 | กรด-เบส เคมี เลม่ 4 106 7. H In เป็นอินดิเคเตอร์ท่ีมีสมบัติเป็นกรดอ่อน มีช่วง pH ของการเปลี่ยนสี 3.8–5.4 โดย เปลย่ี นจากสีเหลอื งเป็นสนี ้ำ�เงนิ เมอื่ อยใู่ นสารละลายจะเกดิ สมดุล ดังสมการ HIn(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + In-(aq) 7.1 ส ารละลาย A มีความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออน (H3O+) 1.0 × 10-5 โมลต่อลิตร เม่ือหยด HIn ลงในสารละลาย A จะปรากฏสใี ด คำ�นวณ pH ของสารละลาย A pH = -log [H3O+] = -log (1.0 × 10-5) = 5.00 ดงั นนั้ สารละลาย A มี pH เท่ากับ 5.00 เน่อื งจากอนิ ดิเคเตอรน์ ้มี ชี ่วง pH ของการเปล่ยี นสอี ยรู่ ะหวา่ ง 3.8–5.4 ดังนน้ั เม่ือหยด HIn ลงในสารละลาย A จะได้สเี ขยี ว ซึง่ เป็นสีผสมระหวา่ งสีนำ้�เงินกบั สเี หลือง 7.2 เมื่อหยด HIn ลงในสารละลาย B พบว่าสารละลายมีสีนำ้�เงิน สารละลาย B มี pH เป็นเทา่ ใด เมอ่ื หยด HIn ลงในสารละลาย B เกดิ สีน้ำ�เงนิ แสดงว่าสารละลาย B มี pH เท่ากบั หรอื มากกวา่ 5.4 7.3 เมอื่ หยด HIn ลงในสารละลายโซเดยี มไฮดรอกไซด์ (NaOH) 1.0 × 10-3 โมลตอ่ ลติ ร อนิ ดเิ คเตอร์จะปรากฏสีใด ค�ำ นวณ pH ของสารละลาย NaOH pOH = -log [OH-] = -log (1.0 × 10-3) = 3.00 pH = 14.00 - 3.00 = 11.00 ดังนนั้ สารละลาย NaOH มี pH เท่ากับ 11.00 เนอื่ งจากอนิ ดเิ คเตอรน์ ี้มีช่วง pH ของการเปลี่ยนสอี ยู่ระหวา่ ง 3.8–5.4 ดงั นัน้ เมือ่ หยด HIn ลงในสารละลาย NaOH จะไดส้ ีน�ำ้ เงนิ สถาบนั สง่ เสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 4 บทที่ 10 |กรด-เบส 107 8. ย าลดกรดทมี่ ขี ายทว่ั ไปในตลาดมกั มแี คลเซยี มคารบ์ อเนต (CaCO3) แมกนเี ซยี มคารบ์ อเนต (MgCO3) แมกนีเซียมออกไซด์ (MgO) หรือ แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์(Mg(OH)2) เป็น ส่วนประกอบ จงเขียนสมการเคมีแสดงปฏิกิริยาท่ีเกิดข้ึนระหว่างสารประกอบเหล่าน้ีกับ กรดไฮโดรคลอริก (HCl) และถ้ายาลดกรดเหล่าน้ีมีราคาต่อกรัมเท่ากัน ควรจะเลือกซ้ือ ยาลดกรดชนิดใดจึงจะเสยี เงินน้อยทสี่ ดุ ปฏิกิรยิ าเคมที ี่เกดิ ขึ้นแสดงดังสมการเคมี CaCO3(s) + 2HCl(aq) CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g) MgCO3(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g) MgO(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2O(l) Mg(OH)2(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + 2H2O(l) จากสมการเคมี สารแตล่ ะชนดิ จ�ำ นวน 1 mol จะท�ำ ปฏกิ ริ ยิ าพอดกี บั HCl 2 mol เนอื่ งจาก CaCO3 1 mol มมี วล 100.09 g MgCO3 1 mol มีมวล 84.31 g MgO 1 mol มีมวล 40.30 g Mg(OH)2 1 mol มีมวล 58.32 g ดังนนั้ ควรเลอื กซือ้ ยาลดกรดชนิดทมี่ ี MgO เปน็ สว่ นประกอบ เพราะซือ้ เพียง 40.30 g จะได้สารท่ีสามารถทำ�ปฏิกิริยากับ HCl ได้เท่ากับยาท่ีมี CaCO3 100.09 g หรือ MgCO3 84.31 g หรอื Mg(OH)2 58.32 g สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทท่ี 10 | กรด-เบส เคมี เลม่ 4 108 9. คำ�นวณปริมาตรของสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) 0.10 โมลต่อลิตร ท่ีใช้ ท�ำ ปฏกิ ริ ยิ าพอดกี บั สารละลายกรดซลั ฟวิ รกิ (H2SO4) 0.040 โมลตอ่ ลติ รปรมิ าตร 50 มลิ ลลิ ติ ร สมการเคมีแสดงปฏกิ ิรยิ าระหว่างสารละลาย NaOH กบั H2SO4 เปน็ ดังนี้ H2SO4(aq) + 2NaOH(aq) Na2SO4(aq) + 2H2O(l) คำ�นวณปริมาตรของ NaOH ที่ต้องใช้ ปรมิ าตรของ NaOH = 0.040 mol H2SO4 × 50 mL H2SO4 soln × 2 mol NaOH 1000 mL H2SO4 soln 1 mol H2SO4 × 1000 mL NaOH soln 0.10 mol NaOH = 40 mL NaOH soln ดงั นัน้ จะต้องใชส้ ารละลายโซเดียมไฮดรอกไซดป์ ริมาตร 40 มิลลิลติ ร 10. กรดเบนโซอิก (C6H5COOH) 1.24 กรัม ละลายในนำ้�เป็นสารละลาย 50 มิลลิลิตร นำ� สารละลายน้ีไปไทเทรตกับสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) 0.18 โมลต่อลิตร ณ จุดสมมูลจะต้องใช้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ปริมาตรเท่าใด พร้อมระบุสมบัติ กรด-เบสของสารละลาย ในการไทเทรต C6H5COOH กบั NaOH ปฏิกิริยาท่เี กดิ ขนึ้ เปน็ ดงั นี้ C6H5COOH(aq) + NaOH(aq) C6H5COONa(aq) + H2O(l) คำ�นวณปริมาตรของ NaOH ที่ตอ้ งใช้ ปริมาตรของ NaOH = 1.24 g C6H5COOH × 1 mol C6H5COOH × 1 mol NaOH 122.13 g C6H5COOH 1 mol C6H5COOH × 1000 mL NaOH soln 0.18 mol NaOH = 56 mL NaOH soln ดงั นน้ั ปริมาตรสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ ณ จุดสมมลู เทา่ กบั 56 มลิ ลลิ ิตร เนื่องจาก C6H5COONa แตกตัวให้ Na+ และ C6H5COO- ซึ่ง C6H5COO- สามารถเกิด ปฏกิ ิริยาไฮโดรลซิ ิสกบั น้ำ�ได้ดงั สมการเคมี C6H5COO-(aq) + H2O(l) C6H5COOH(aq) + OH-(aq) ในสารละลายมี OH- เกิดขึน้ ดังนน้ั สารละลายจึงมสี มบตั ิเป็นเบส สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 4 บทท่ี 10 |กรด-เบส 109 11. ยาลดกรดชนิดหนึ่งมีแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ (Mg(OH)2) ผสมแป้ง ถ้านำ�ยาลดกรด ชนิดน้ี 0.10 กรัม มาไทเทรตด้วยสารลายกรดไฮโดรคลอริก (HCl) 0.10 โมลต่อลิตร เม่ือ ถึงจุดยุติปรากฏว่าต้องใช้กรดไฮโดรคลอริก 10 มิลลิลิตร จงคำ�นวณว่าในยาลดกรดน้ี มีแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ผสมอยรู่ อ้ ยละโดยมวลเท่าใด ปฏิกริ ยิ าระหว่าง Mg(OH)2 กับกรด HCl เป็นดงั น้ี Mg(OH)2(aq) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + 2H2O(l) ความเข้มข้นของ Mg(OH)2 = 0.10 mol HCl × 10 mL HCl soln × 1 mol Mg(OH)2 1000 mL HCl soln 2 mol HCl × 58.32 g Mg(OH)2 × 1 × 100% 1 mol Mg(OH)2 0.10 g ยาลดกรด = 29 % g Mg(OH)2 /g ยาลดกรด ดังน้ัน ยาลดกรดมแี มกนเี ซียมไฮดรอกไซด์ร้อยละ 29 โดยมวล 12. ส ารละลายทีป่ ระกอบด้วยสารต่อไปน้ีเป็นสารละลายบฟั เฟอรห์ รอื ไม่ เพราะเหตใุ ด 12.1 โซเดยี มไฮดรอกไซด์ (NaOH) กับโซเดยี มคลอไรด์ (NaCl) NaOH และ NaCl แตกตวั ไดจ้ นถอื ว่าสมบรู ณ์ ดังสมการเคมี NaOH(aq) Na+(aq) + OH-(aq) NaCl(aq) Na+(aq) + Cl-(aq) เมื่อผสมสารละลาย NaOH กับ NaCl ในสารละลายผสมจะไม่มีสารท่ีเป็นคู่กรด-เบส ที่สามารถทำ�ปฏิกิริยากับ H3O+ หรือ OH- ที่เติมลงไปได้ ดังน้ัน สารละลายผสมนี้จึงไม่เป็น สารละลายบัฟเฟอร์ 12.2 แอมโมเนยี (NH3) กับโซเดยี มคลอไรด์ (NaCl) NH3 และ NaCl แตกตัวไดด้ งั สมการเคมี NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq) NaCl(aq) Na+(aq) + Cl-(aq) เมือ่ ผสมสารละลาย NH3 กับ NaCl ในสารละลายผสมจะไมม่ ีสารทเี่ ปน็ คู่กรด-เบสทสี่ ามารถ ท�ำ ปฏกิ ริ ยิ ากบั H3O+ หรอื OH- ทเ่ี ตมิ ลงไปได้ ดงั นน้ั สารละลายผสมนจี้ งึ ไมเ่ ปน็ สารละลายบฟั เฟอร์ สถาบนั ส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทท่ี 10 | กรด-เบส เคมี เลม่ 4 110 12.3 กรดไฮโดรไซยานกิ (HCN) กับโซเดยี มไซยาไนด์ (NaCN) HCN และ NaCN แตกตวั ไดด้ ังสมการเคมี HCN(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + CN-(aq) CN-(aq) + H3O+(aq) HCN(aq) + H2O(l) เมื่อผสมสารละลาย HCN กับ NaCN ในสารละลายผสมจะมีสารที่เป็นคู่กรด-เบสท่ีสามารถ ท�ำ ปฏกิ ริ ยิ ากับ H3O+ หรอื OH- ทเ่ี ติมลงไปได้ ดังน้ัน สารละลายผสมนจี้ ึงเปน็ สารละลายบัฟเฟอร์ 12.4 กรดไฮโดรซัลฟิวรกิ (H2S) กับโซเดยี มไฮโดรเจนซัลไฟด์ (NaHS) H2S และ NaHS แตกตวั ได้ดังสมการเคมี H2S(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + HS-(aq) HS-(aq) + H3O+(aq) H2S(aq) + H2O(l) เมื่อผสมสารละลาย H2S กับ NaHS ในสารละลายผสมจะมีสารที่เป็นคู่กรด-เบสที่สามารถ ท�ำ ปฏิกริ ยิ ากับ H3O+ หรือ OH- ทีเ่ ติมลงไปได้ ดงั นนั้ สารละลายผสมนจ้ี ึงเป็นสารละลายบฟั เฟอร์ 13. เขียนสมการเคมีแสดงปฏิกิริยาการควบคุม pH ของสารละลายบัฟเฟอร์ในข้อ 12 เมื่อ เติมกรดหรือเบสลงไป เม่อื เติมเบสลงในสารละลายบฟั เฟอร์ HCN/CN- OH-(aq) + HCN(aq) H2O(l) + CN-(aq) เมื่อเติมกรดลงในสารละลายบัฟเฟอร์ HCN/CN- H3O+(aq) + CN-(aq) H2O(l) + HCN(aq) เมอ่ื เตมิ เบสลงในสารละลายบัฟเฟอร์ H2S/HS- OH-(aq) + H2S(aq) H2O(l) + HS-(aq) เม่อื เตมิ กรดลงในสารละลายบฟั เฟอร์ H2S/HS- H3O+(aq) + HS-(aq) H2O(l) + H2S(aq) สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 4 บทที่ 10 |กรด-เบส 111 14. ก ราฟการไทเทรตสารละลายกรดไนทริก (HNO3) 0.100 โมลต่อลิตร กับสารละลาย แอมโมเนีย (NH3) ปรมิ าตร 10.00 มิลลิลติ ร แสดงดังรปู 14 12 10 pH 8 6 4 2 0 5 10 15 20 ปริมาตร HNO₃ (mL) จงตอบคำ�ถามต่อไปน้ี 14.1 สารใดบรรจใุ นขวดรูปกรวย และมสี มบตั ิเปน็ กรดหรือเบส สารละลายแอมโมเนยี (NH3) และมสี มบัตเิ ปน็ เบส 14.2 สารใดเป็นสารละลายมาตรฐาน และมี pH เท่าใด สารละลายกรดไนทริก (HNO3) เน่ืองจากสารละลายน้ีมีความเข้มข้น 0.100 mol/L จาก pH = -log [H3O+] = -log (0.100) = 1.000 ดงั นั้น สารละลายกรดไนทรกิ มี pH เท่ากบั 1.000 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทที่ 10 | กรด-เบส เคมี เล่ม 4 112 14.3 ที่จุดสมมลู มสี ารใดเกิดข้ึน และมี pH เท่าใด ปฏกิ ิริยาระหว่าง NH3 กบั HNO3 เป็นดังน้ี NH3(aq) + HNO3(aq) NH4NO3(aq) ดงั นนั้ ทจ่ี ดุ สมมลู มสี ารละลายแอมโมเนยี มไนเทรตเกดิ ขน้ึ โดยจดุ สมมลู จากกราฟ การไทเทรตนีค้ ือ pH = 4 14.4 เมื่อเติมสารละลายกรดไนทริก (HNO3) ปริมาตร 7.00 มิลลิลิตร สารละลายที่ได้ เปน็ สารละลายบัฟเฟอรห์ รอื ไม่ ช่วงท่ีมีการเติม HNO3 ลงไป 7.00 mL เป็นช่วงก่อนถึงจุดสมมูล จากกราฟการ ไทเทรตจะเหน็ วา่ ชว่ งนม้ี กี ารเปลยี่ นแปลง pH เพยี งเลก็ นอ้ ย แสดงวา่ เปน็ ชว่ งทส่ี ารละลาย มีสมบัตเิ ปน็ สารละลายบัฟเฟอร์ 14.5 เม่ือเติมสารละลายกรดไนทริก (HNO3) ปริมาตร 15.00 มิลลิลิตร สารละลาย ทไ่ี ด้มี pH เท่าใด และเป็นสารละลายบฟั เฟอร์หรือไม่ เมอ่ื เติม HNO3 ลงไป 15.00 mL เปน็ ชว่ งหลงั จุดสมมลู จากกราฟการไทเทรตจะ เหน็ ว่า pH มคี า่ ประมาณ 1 ซ่งึ ในสารละลายมีเพยี ง HNO3 ทีเ่ หลือจากการท�ำ ปฏกิ ิรยิ ากับ NH3 สารละลายจงึ ไมม่ ีสมบตั ิเป็นสารละลายบฟั เฟอร์ สถาบันสง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 4 บทท่ี 11 | เคมไี ฟฟา้ 113 บทที่ 11 เคมีไฟฟ้า ipst.me/8830 ผลการเรยี นรู้ 1. ค�ำ นวณเลขออกซเิ ดชนั และระบปุ ฏกิ ริ ยิ าทเ่ี ปน็ ปฏกิ ริ ยิ ารดี อกซ์ 2. วิเคราะห์การเปล่ียนแปลงเลขออกซิเดชันและระบุตัวรีดิวซ์และตัวออกซิไดส์    รวมท้ังเขียน ครง่ึ ปฏกิ ริ ยิ าออกซเิ ดชนั และครง่ึ ปฏกิ ริ ยิ ารดี กั ชนั ของปฏกิ ริ ยิ ารดี อกซ์ 3. ทดลองและเปรียบเทียบความสามารถในการเป็นตัวรีดิวซ์หรือตัวออกซิไดส์    และเขียนแสดง ปฏกิ ริ ยิ ารดี อกซ์ 4. ดลุ สมการรดี อกซด์ ว้ ยการใชเ้ ลขออกซเิ ดชนั และวธิ คี รง่ึ ปฏกิ ริ ยิ า 5. ระบุองค์ประกอบของเซลล์เคมีไฟฟ้าและเขียนสมการเคมีของปฏิกิริยาท่ีแอโนดและแคโทด ปฏกิ ริ ยิ ารวม และแผนภาพเซลล์ 6. ค�ำ นวณคา่ ศกั ยไ์ ฟฟา้ มาตรฐานของเซลล์ และระบปุ ระเภทของเซลลเ์ คมไี ฟฟา้ ขว้ั ไฟฟา้ และ ปฏกิ ริ ยิ าเคมที เ่ี กดิ ขน้ึ 7. อธบิ ายหลกั การท�ำ งานและเขยี นสมการแสดงปฏกิ ริ ยิ าของเซลลป์ ฐมภมู แิ ละเซลลท์ ตุ ยิ ภมู ิ 8. ทดลองชุบโลหะและแยกสารเคมีด้วยกระแสไฟฟ้า    และอธิบายหลักการทางเคมีไฟฟ้าท่ีใช้ ในการชบุ โลหะ การแยกสารเคมดี ว้ ยกระแสไฟฟา้ การท�ำ โลหะใหบ้ รสิ ทุ ธ์ิ และการปอ้ งกนั การกดั กรอ่ น ของโลหะ 9. สืบค้นข้อมูลและนำ�เสนอตัวอย่างความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีท่ีเก่ียวข้องกับเซลล์เคมีไฟฟ้า ในชวี ติ ประจ�ำ วนั สถาบันส่งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทที่ 11 | เคมไี ฟฟ้า เคมี เลม่ 4 114 การวเิ คราะห์ผลการเรยี นรู้ ผลการเรยี นรู้ 1. ค�ำ นวณเลขออกซเิ ดชนั และระบปุ ฏกิ ริ ยิ าทเ่ี ปน็ ปฏกิ ริ ยิ ารดี อกซ์ จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. ค�ำ นวณเลขออกซเิ ดชนั ของธาตใุ นสารประกอบและไอออนตา่ ง ๆ 2. อธิบายความหมายของปฏิกิริยารีดอกซ์ และระบุปฏิกิริยาท่ีเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์จาก เลขออกซเิ ดชนั ของสารในปฏกิ ริ ยิ า ทกั ษะกระบวนการ ทกั ษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 จติ วทิ ยาศาสตร์ ทางวทิ ยาศาสตร์ 1. ความร่วมมือ การท�ำ งาน 1. การใช้วิจารณญาณ 1. การใชจ้ �ำ นวน เปน็ ทมี และภาวะผู้นำ� 2. ความใจกวา้ ง 2. การสังเกต 3. ความอยากรู้อยากเห็น 3. การทดลอง 4. ความรอบคอบ 4. การตคี วามหมายข้อมูล และลงข้อสรุป ผลการเรยี นรู้ 2. วิเคราะห์การเปล่ียนแปลงเลขออกซิเดชันและระบุตัวรีดิวซ์และตัวออกซิไดส์ รวมท้ังเขียน ครง่ึ ปฏกิ ริ ยิ าออกซเิ ดชนั และครง่ึ ปฏกิ ริ ยิ ารดี กั ชนั ของปฏกิ ริ ยิ ารดี อกซ์ จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. อธบิ ายความหมายของครง่ึ ปฏกิ ริ ยิ าออกซเิ ดชนั ครง่ึ ปฏกิ ริ ยิ ารดี กั ชนั ตวั รดี วิ ซ์ และตวั ออกซไิ ดส์ 2. วิเคราะห์การเปล่ียนแปลงเลขออกซิเดชัน และระบุตัวรีดิวซ์และตัวออกซิไดส์ รวมท้ังเขียน ครง่ึ ปฏกิ ริ ยิ าออกซเิ ดชนั และครง่ึ ปฏกิ ริ ยิ ารดี กั ชนั ของปฏกิ ริ ยิ ารดี อกซ์ ทกั ษะกระบวนการ ทกั ษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 จติ วทิ ยาศาสตร์ ทางวทิ ยาศาสตร์ - 1. ความรอบคอบ 1. การใชจ้ ำ�นวน สถาบนั ส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 4 บทที่ 11 | เคมไี ฟฟา้ 115 ผลการเรยี นรู้ 3. ทดลองและเปรียบเทียบความสามารถในการเป็นตัวรีดิวซ์หรือตัวออกซิไดส์ และเขียนแสดง ปฏกิ ริ ยิ ารดี อกซ์ จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. ทดลองและเปรียบเทียบความสามารถในการเป็นตัวรีดิวซ์หรือตัวออกซิไดส์ และเขียนแสดง ปฏกิ ริ ยิ ารดี อกซ์ ทกั ษะกระบวนการ ทกั ษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 จติ วทิ ยาศาสตร์ ทางวทิ ยาศาสตร์ 1. ค วามร่วมมอื การท�ำ งาน 1. การใช้วิจารณญาณ 1. การสงั เกต เปน็ ทมี และภาวะผูน้ �ำ 2. ความใจกวา้ ง 2. การทดลอง 3. ความอยากรอู้ ยากเห็น 3. ก ารตคี วามหมายขอ้ มลู และลงขอ้ สรปุ ผลการเรยี นรู้ 4. ดลุ สมการรดี อกซด์ ว้ ยการใชเ้ ลขออกซเิ ดชนั และวธิ คี รง่ึ ปฏกิ ริ ยิ า จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. ดลุ สมการรดี อกซโ์ ดยวธิ เี ลขออกซเิ ดชนั และวธิ คี รง่ึ ปฏกิ ริ ยิ า ทกั ษะกระบวนการ ทกั ษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 จติ วทิ ยาศาสตร์ ทางวทิ ยาศาสตร์ 1. การคดิ อย่างมีวิจารณญาณ 1. การใชว้ ิจารณญาณ 1. การใช้จำ�นวน และการแกป้ ัญหา 2. ความใจกวา้ ง 3. ความรอบคอบ สถาบนั ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทท่ี 11 | เคมีไฟฟา้ เคมี เล่ม 4 116 ผลการเรยี นรู้ 5. ระบุองค์ประกอบของเซลล์เคมีไฟฟ้าและเขียนสมการเคมีของปฏิกิริยาท่ีแอโนดและแคโทด ปฏกิ ริ ยิ ารวม และแผนภาพเซลล์ จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. ระบอุ งคป์ ระกอบของเซลลเ์ คมไี ฟฟา้ 2. เขยี นสมการเคมขี องปฏกิ ริ ยิ าทแ่ี อโนด แคโทด และปฏกิ ริ ยิ ารวม 3. เขยี นแผนภาพครง่ึ เซลลแ์ ละแผนภาพเซลล์ ทกั ษะกระบวนการ ทกั ษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 จติ วทิ ยาศาสตร์ ทางวทิ ยาศาสตร์ 1. การคิดอยา่ งมวี จิ ารณญาณ 1. การใชว้ ิจารณญาณ 1. การสงั เกต และการแก้ปัญหา 2. ความใจกว้าง 2. การลงความเห็นจากขอ้ มลู 3. ความรอบคอบ ผลการเรยี นรู้ 6. คำ�นวณค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของเซลล์ และระบุประเภทของเซลล์เคมีไฟฟ้า ข้ัวไฟฟ้า และ ปฏกิ ริ ยิ าเคมที เ่ี กดิ ขน้ึ จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. ทดลองหาคา่ ศกั ยไ์ ฟฟา้ ของเซลล์ 2. เปรียบเทียบความสามารถในการเป็นตัวออกซิไดส์และตัวรีดิวซ์โดยพิจารณาจากค่าศักย์ไฟฟ้า มาตรฐานของครง่ึ เซลลร์ ดี กั ชนั 3. ระบขุ ว้ั ไฟฟา้ และเขยี นปฏกิ ริ ยิ าออกซเิ ดชนั ปฏกิ ริ ยิ ารดี กั ชนั และปฏกิ ริ ยิ ารดี อกซ์ 4. ค�ำ นวณคา่ ศกั ยไ์ ฟฟา้ มาตรฐานของเซลล์ และระบปุ ระเภทของเซลลเ์ คมไี ฟฟา้ ทกั ษะกระบวนการ ทกั ษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 จติ วทิ ยาศาสตร์ ทางวทิ ยาศาสตร์ 1. การสังเกต 1. ค วามร่วมมอื การท�ำ งาน 1. การใช้วจิ ารณญาณ เป็นทมี และภาวะผู้น�ำ 2. ความใจกว้าง 2. การใช้จำ�นวน 3. ความรอบคอบ 2. การคิดอย่างมีวิจารณญาณ 3. การทดลอง และการแก้ปญั หา สถาบันส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 4 บทท่ี 11 | เคมไี ฟฟา้ 117 ผลการเรยี นรู้ 7. อธบิ ายหลกั การท�ำ งานและเขยี นสมการแสดงปฏกิ ริ ยิ าของเซลลป์ ฐมภมู แิ ละเซลลท์ ตุ ยิ ภมู ิ จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. อธบิ ายความหมายของเซลลป์ ฐมภมู แิ ละเซลลท์ ตุ ยิ ภมู ิ 2. อธบิ ายหลกั การท�ำ งานและเขยี นสมการเคมแี สดงปฏกิ ริ ยิ าของเซลลป์ ฐมภมู แิ ละเซลลท์ ตุ ยิ ภมู ิ ทกั ษะกระบวนการ ทกั ษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 จติ วทิ ยาศาสตร์ ทางวทิ ยาศาสตร์ - 1. ก ารเห็นคณุ ค่าทาง - วิทยาศาสตร์ ผลการเรยี นรู้ 8. ทดลองชบุ โลหะและแยกสารเคมีดว้ ยกระแสไฟฟ้า และอธบิ ายหลักการทางเคมีไฟฟา้ ท่ใี ช้ในการชุบ โลหะ การแยกสารเคมดี ว้ ยกระแสไฟฟา้ การท�ำ โลหะใหบ้ รสิ ทุ ธ์ิ และการปอ้ งกนั การกดั กรอ่ นของโลหะ จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. อธบิ ายสาเหตหุ รอื ภาวะทท่ี �ำ ใหโ้ ลหะเกดิ การผกุ รอ่ นจากสมการแสดงปฏกิ ริ ยิ าเคมที เ่ี กย่ี วขอ้ ง และ วธิ กี ารปอ้ งกนั การกดั กรอ่ นของโลหะ 2. ทดลองและอธบิ ายหลกั การชบุ โลหะโดยใชเ้ ซลลอ์ เิ ลก็ โทรลติ กิ 3. ทดลองและอธบิ ายหลกั การแยกสลายสารเคมดี ว้ ยไฟฟา้ 4. อธบิ ายหลกั การท�ำ โลหะใหบ้ รสิ ทุ ธ์ิ ทกั ษะกระบวนการ ทกั ษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 จติ วทิ ยาศาสตร์ ทางวทิ ยาศาสตร์ 1. การสงั เกต 1. การคดิ อย่างมวี จิ ารณญาณ 1. ความอยากรูอ้ ยากเห็น และการแก้ปญั หา 2. การใชว้ จิ ารณญาณ 2. การตั้งสมมตฐิ าน 3. ความมุง่ มน่ั อดทน 2. ค วามร่วมมอื การทำ�งาน 4. ความรอบคอบ 3. การทดลอง เป็นทีมและภาวะผ้นู �ำ สถาบนั สง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทท่ี 11 | เคมไี ฟฟา้ เคมี เลม่ 4 118 ผลการเรยี นรู้ 9. สืบค้นข้อมูลและนำ�เสนอตัวอย่างความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีท่ีเก่ียวข้องกับเซลล์เคมีไฟฟ้า ในชวี ติ ประจ�ำ วนั จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. สบื คน้ ขอ้ มลู และน�ำ เสนอตวั อยา่ งความกา้ วหนา้ ทางเทคโนโลยที เ่ี กย่ี วขอ้ งกบั เซลลเ์ คมไี ฟฟา้ ทกั ษะกระบวนการ ทกั ษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 จติ วทิ ยาศาสตร์ ทางวทิ ยาศาสตร์ 1. ก ารสอ่ื สารสารสนเทศและ 1. ก ารเห็นคุณคา่ ทาง - การรูเ้ ทา่ ทนั สอ่ื วทิ ยาศาสตร์ 2. ค วามร่วมมอื การทำ�งาน เป็นทีมและภาวะผ้นู �ำ สถาบันสง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 4 บทที่ 11 | เคมีไฟฟา้ 119 ผงั มโนทัศน์ วธิ ีเลขออกซิเดชนั บทท่ี 11 เคมไี ฟฟ้า วธิ คี รง่ึ ปฏกิ ิริยา การเปลี่ยนแปลง การดลุ สมการรีดอกซ์ เลขออกซิเดชัน สมการรดี อกซ์ ปฏกิ ิริยารีดอกซ์ ตัวออกซิไดส์ ตวั รีดวิ ซ์ ขั้วไฟฟ้า อเิ ลก็ โทรไลต์ ครึง่ ปฏกิ ริ ิยา ครง่ึ ปฏิกิริยา เคมไี ฟฟา้ รีดกั ชนั ออกซเิ ดชนั ศักยไ์ ฟฟา้ มาตรฐานของเซลล์ เซลลเ์ คมีไฟฟ้า เซลลก์ ลั วานิก แคโทด แอโนด ประเภทของ เซลลอ์ ิเลก็ โทรลติ กิ เซลลเ์ คมไี ฟฟ้า แผนภาพเซลล์ แบตเตอร่ี สถาบันส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทที่ 11 | เคมีไฟฟ้า เคมี เล่ม 4 120 สาระสำ�คญั เคมีไฟฟ้าเป็นการศึกษาปฏิกิริยาเคมีที่เก่ียวข้องกับพลังงานไฟฟ้า โดยปฏิกิริยาเคมีท่ีมีการ ถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างสารเรียกว่า ปฏิกิริยารีดอกซ์ ประกอบด้วยครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของ ตัวรีดิวซ์ซึ่งให้อิเล็กตรอน และครึ่งปฏิกิริยารีดักชันของตัวออกซิไดส์ซึ่งรับอิเล็กตรอน ความสามารถ ในการให้หรือรับอิเล็กตรอนในปฏิกิริยารีดอกซ์สังเกตได้จากการทดลอง การดุลสมการรีดอกซ์ทำ�ได้ โดยวธิ เี ลขออกซเิ ดชันหรอื วธิ ีครง่ึ ปฏกิ ริ ยิ า เซลล์เคมีไฟฟ้าประกอบด้วยขั้วไฟฟ้าและอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งอาจเช่ือมต่อแต่ละครึ่งเซลล์ด้วย สะพานเกลือหรือเย่ือ โดยข้ัวไฟฟ้าที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันเรียกว่า แอโนด และข้ัวไฟฟ้าที่เกิด ปฏิกริ ิยารดี กั ชนั เรียกว่า แคโทด เซลลเ์ คมไี ฟฟา้ สามารถเขยี นแสดงไดด้ ว้ ยแผนภาพเซลล์ ค่าศักย์ไฟฟ้าของเซลล์คำ�นวณได้จากค่าศักย์ไฟฟ้าของครึ่งเซลล์ ถ้ามีค่าเป็นบวก แสดงว่า ปฏิกิริยารีดอกซ์เกิดขึ้นได้เองซึ่งพบในเซลล์กัลวานิก แต่ถ้ามีค่าเป็นลบแสดงว่าปฏิกิริยารีดอกซ์ ไม่สามารถเกิดได้เอง ต้องมีการให้พลังงานไฟฟ้าจากแหล่งกำ�เนิดไฟฟ้าภายนอกจึงจะเกิดปฏิกิริยา ซงึ่ พบในเซลลอ์ เิ ล็กโทรลิติก ความรเู้ กยี่ วกบั เซลลเ์ คมไี ฟฟา้ ทงั้ เซลลก์ ลั วานกิ และเซลลอ์ เิ ลก็ โทรลติ กิ สามารถน�ำ ไปใชใ้ นการ ผลติ แบตเตอร่ี การชบุ โลหะ การแยกสลายดว้ ยไฟฟา้ การท�ำ โลหะใหบ้ รสิ ทุ ธ์ิ การปอ้ งกนั การกดั กรอ่ น ของโลหะ และการพัฒนาเทคโนโลยที ่ีนำ�ไปสู่นวตั กรรมดา้ นพลงั งานท่เี ปน็ มติ รตอ่ ส่ิงแวดลอ้ ม เวลาทใ่ี ช้ 30 ช่วั โมง 6 ชั่วโมง บทน้ีควรใช้เวลาสอนประมาณ 6 ชัว่ โมง 9 ชั่วโมง 11.1 เลขออกซเิ ดชันและปฏิกิริยารีดอกซ์ 6 ช่วั โมง 11.2 การดุลสมการรดี อกซ ์ 3 ชว่ั โมง 11.3 เซลล์เคมีไฟฟา้ 11.4 ประโยชนข์ องเซลล์เคมไี ฟฟา้ 11.5 เทคโนโลยีท่ีเกย่ี วขอ้ งกบั เคมีไฟฟา้ ความร้กู อ่ นเรยี น การดลุ สมการเคมี สมการไอออนกิ สทุ ธิ พลงั งานไอออไนเซชนั อเิ ลก็ โทรเนกาตวิ ติ ี ทศิ ทางการ เคลอ่ื นทข่ี องอเิ ลก็ ตรอนและกระแสไฟฟา้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 4 บทที่ 11 | เคมีไฟฟา้ 121 ตรวจสอบความรู้กอ่ นเรียน 1. ขอ้ ใดดลุ สมการไดถ้ กู ต้อง 1.1 CH₃CH₂OH(l) + 3O₂(g) 2CO₂(g) + 2H₂O(l) 1.2 Cu(s) + FeSO₄(aq) CuSO₄(aq) + Fe(s) 1.3 Mg(s) + H₂O(l) Mg(OH)₂(aq) + H₂(g) 1.4 AlCl₃(aq) + 3AgNO₃(aq) Al(NO₃)₃(aq) + 3AgCl(s) 1.5 Cu(NO₃)₂(aq) + 2NH₃(aq) + 2H₂O(l) Cu(OH)₂(s) + 2NH₄NO₃(aq) ขอ้ 1.2 1.4 และ 1.5 ดลุ สมการได้ถูกตอ้ ง ข้อ 1.1 ดุลสมการไดด้ ังน้ี CH₃CH₂OH(l) + 3O₂(g) 2CO₂(g) + 3H₂O(l) ขอ้ 1.3 ดลุ สมการไดด้ งั นี้ Mg(s) + 2H2O(l) Mg(OH)2(aq) + H2(g) 2. ใสเ่ ครอ่ื งหมาย หนา้ ขอ้ ความทถ่ี กู ตอ้ ง และเครอ่ื งหมาย หนา้ ขอ้ ความทไ่ี มถ่ กู ตอ้ ง ……......... 2.1 ธาตใุ นหม ู่ I A ม คี า่ พลงั งานไอออไนเซชนั ล�ำ ดบั ท ่ี 1  น อ้ ยกวา่ ธาตใุ นหม ู่ V IIA ทอ่ี ยใู่ นคาบเดยี วกนั ……......... 2.2 Ca มคี า่ พลงั งานไอออไนเซชนั ล�ำ ดับที่ 1 มากกว่า Mg Ca มคี า่ พลังงานไอออไนเซชันลำ�ดบั ท่ี 1 น้อยกว่า Mg ……......... 2.3 ธ าตุฟลูออรีน (F) มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากท่ีสุด รองลงมาคือ ธาตุ ออกซเิ จน (O) และธาตไุ นโตรเจน (N) ตามล�ำ ดบั ……......... 2.4 ธ าตุไฮโดรเจน (H) เป็นธาตุท่ีมี 1 เวเลนซ์อิเล็กตรอน ทำ�ให้มีสมบัติ บางประการเหมอื นธาตหุ มู่ IA และเมอ่ื รบั อเิ ลก็ ตรอนเพม่ิ อกี 1 อเิ ลก็ ตรอน จะมสี มบตั เิ หมอื นธาตฮุ เี ลยี ม (He) ซง่ึ เปน็ แกส๊ มสี กลุ จงึ มสี มบตั บิ างประการ เหมอื นธาตหุ มู่ VIIA สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 11 | เคมไี ฟฟา้ เคมี เล่ม 4 122 3. เขียนสมการไอออนิกสุทธิของปฏิกิริยาเคมีเมื่อผสมสารละลายซิลเวอร์ไนเทรต (AgNO3) กบั สารละลายโพแทสเซียมฟอสเฟต (K3PO4) พรอ้ มทั้งระบชุ ่อื ตะกอนทเ่ี กิดข้นึ สมการไอออนกิ สุทธิเขยี นแสดงได้ดังนี้ 3Ag+(aq) + PO43-(aq) Ag3PO4(s) ตะกอนที่เกิดขน้ึ คือ Ag3PO4 ซลิ เวอรฟ์ อสเฟต (silver phosphate) 4. พจิ ารณารปู และตอบค�ำ ถามตอ่ ไปนี้ 4.1 ร ะบทุ ศิ ทางการเคลอื่ นทขี่ องอเิ ลก็ ตรอน พรอ้ มอธบิ ายวา่ มคี วามสมั พนั ธก์ บั คา่ ศกั ยไ์ ฟฟา้ อย่างไร อิเล็กตรอนเคล่ือนที่ออกจากขั้วลบของถ่านไฟฉายไปตามสายไฟ ผ่านหลอดไฟและ สายไฟอกี เสน้ เพอื่ ไปยงั ขว้ั บวกของถา่ นไฟฉาย โดยทศิ ทางการเคลอ่ื นทขี่ องอเิ ลก็ ตรอน เปน็ การเคลอื่ นทจี่ ากขว้ั ลบของถา่ นไฟฉายทม่ี ศี กั ยไ์ ฟฟา้ ต�่ำ ไปยงั ขว้ั บวกของถา่ นไฟฉาย ทม่ี ีศกั ย์ไฟฟา้ สูง 4.2 ร ะบุทิศทางการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้า พร้อมอธิบายว่ามีความสัมพันธ์กับทิศทาง การเคลอื่ นท่ีของอิเล็กตรอนอยา่ งไร ทศิ ทางการเคลอื่ นทขี่ องกระแสไฟฟา้ จะเคลอ่ื นทอ่ี อกจากขว้ั บวกของถา่ นไฟฉายไปตาม สายไฟ ผ่านหลอดไฟและสายไฟอีกเส้นเพื่อไปยังข้ัวลบของถ่านไฟฉาย ซึ่ง การเคลื่อนท่ขี องกระแสไฟฟา้ มที ิศทางตรงขา้ มกบั การเคลือ่ นทีข่ องอเิ ลก็ ตรอน สถาบันส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 4 บทท่ี 11 | เคมไี ฟฟา้ 5. พิจารณาแผนภาพวงจรไฟฟ้าดงั รปู 123 5.1 ระบุทิศทางการเคล่ือนท่ีของอเิ ลก็ ตรอนและกระแสไฟฟ้า ข้วั ลบ ขั้วบวก ข้วั ไฟฟ้า A ข้วั ไฟฟา้ B สารละลายอเิ ลก็ โทรไลต์ อเิ ลก็ ตรอน เคลอื่ นทอ่ี อกจากขวั้ ลบของแหลง่ ก�ำ เนดิ ไฟฟา้ ไปตามสายไฟ ผา่ นอปุ กรณ์ ไฟฟา้ และสายไฟอีกเส้นเพือ่ ไปยงั ขวั้ ไฟฟ้า A กระแสไฟฟ้า เคลื่อนท่ีออกจากขั้วบวกของแหล่งกำ�เนิดไฟฟ้าไปตามสายไฟ ไปยัง ข้ัวไฟฟ้า B ผ่านสารละลายอิเล็กโทรไลต์ ขั้วไฟฟ้า A สายไฟอีกเส้น อุปกรณ์ไฟฟ้า สายไฟ และข้ัวลบของแหล่งกำ�เนดิ ไฟฟ้า 5.2 สารละลายที่เมื่อเติมลงในบีกเกอร์แล้วทำ�ให้หลอดไฟสว่างควรเป็นสารละลาย ประเภทใด ยกตวั อยา่ งสารละลายประเภทน้ีมา 2 ชนิด  สารละลายอเิ ลก็ โทรไลต์ เชน่ CuSO4(aq) NaCl(aq) สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 11 | เคมไี ฟฟ้า เคมี เล่ม 4 124 11.1 เลขออกซเิ ดชนั และปฏิกิรยิ ารีดอกซ์ จดุ ประสงค์การเรยี นรู้ 1. คำ�นวณเลขออกซเิ ดชนั ของธาตุในสารประกอบและไอออนตา่ ง ๆ 2. อธิบายความหมายของปฏิกิริยารีดอกซ์ และระบุปฏิกิริยาท่ีเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์จาก เลขออกซิเดชันของสารในปฏกิ ริ ยิ า 3. อธิบายความหมายของคร่ึงปฏิกิริยาออกซิเดชัน ครึ่งปฏิกิริยารีดักชัน ตัวรีดิวซ์ และ ตัวออกซไิ ดส์ 4. วิเคราะหก์ ารเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชัน และระบุตัวรีดิวซ์และตัวออกซิไดส์ รวมทง้ั เขียน คร่ึงปฏิกริ ิยาออกซเิ ดชันและครง่ึ ปฏิกริ ยิ ารดี กั ชนั ของปฏกิ ริ ยิ ารดี อกซ์ 5. ทดลองและเปรยี บเทยี บความสามารถในการเปน็ ตวั รดี วิ ซห์ รอื ตวั ออกซไิ ดส์ และเขยี นแสดง ปฏกิ ริ ยิ ารีดอกซ์ ความเขา้ ใจคลาดเคลอื่ นท่อี าจเกิดข้ึน ความเข้าใจคลาดเคลื่อน ความเข้าใจที่ถูกต้อง ตัวออกซิไดส์เป็นสารท่ีเกิดคร่ึงปฏิกิริยา ตัวออกซิไดส์เป็นสารที่เกิดครึ่งปฏิกิริยา ออกซิเดชัน และตัวรีดิวซ์เป็นสารท่ีเกิด รี ดั ก ชั น แ ล ะ ตั ว รี ดิ ว ซ์ เ ป็ น ส า ร ท่ี เ กิ ด คร่งึ ปฏิกิริยารีดกั ชัน คร่ึงปฏกิ ริ ิยาออกซิเดชัน สอื่ การเรียนรูแ้ ละแหล่งเรียนรู้ รูปตารางธาตุที่แสดงเลขออกซิเดชันของธาตุ และรูปแสดงการเปล่ียนแปลงเมื่อจุ่มแผ่นโลหะ สังกะสลี งในสารละลายคอปเปอร์(II)ซลั เฟต แนวการจดั การเรยี นรู้ 1. ครูยกตวั อย่างแหลง่ ก�ำ เนดิ พลังงานไฟฟ้าท่ีได้จากแหลง่ ตา่ ง ๆ รวมท้งั ทไ่ี ดจ้ ากปฏกิ ริ ิยาเคมี เช่น แบตเตอรรี่ ถยนต์ ถ่านไฟฉาย เพ่ือช้ใี ห้เหน็ ว่าปฏกิ ริ ิยาเคมีสามารถใหพ้ ลังงานไฟฟ้าได้ และการ ศกึ ษาเกย่ี วกับการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าเคมแี ละพลังงานไฟฟ้าเรยี กว่า เคมไี ฟฟา้ 2. ครูอธิบายว่าพลังงานไฟฟ้าเกิดจากการถ่ายโอนอิเล็กตรอน ปฏิกิริยาเคมีที่มีการถ่ายโอน อิเลก็ ตรอนระหว่างสารเรียกว่า ปฏกิ ริ ิยารดี อกซ์ โดยการถา่ ยโอนอเิ ล็กตรอนระหว่างสารพิจารณาได้ จากการเปลยี่ นแปลงเลขออกซเิ ดชันของธาตใุ นสารท่ที ำ�ปฏกิ ริ ยิ าเคมนี น้ั สถาบันส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 4 บทท่ี 11 | เคมีไฟฟ้า 125 3. ครอู ธบิ ายเกยี่ วกบั ขอ้ ก�ำ หนดและวธิ กี ารหาเลขออกซเิ ดชนั ของธาตุ และใหค้ วามรเู้ พม่ิ เตมิ วา่ ในสารประกอบ ธาตุที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากกว่าจะมีเลขออกซิเดชันเป็นค่าลบ จากน้ันแสดง การค�ำ นวณเลขออกซิเดชันตามตวั อยา่ ง 1 และ 2 ตามรายละเอยี ดในหนังสอื เรยี น 4. ครูให้นกั เรียนตอบคำ�ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ ตรวจสอบความเขา้ ใจ เลขออกซิเดชันของโครเมียม (Cr) ในโครเมยี ม(II)ออกไซด์ (CrO) และโครเมตไอออน (CrO₄2-) มคี ่าเปน็ เทา่ ใด ค�ำ นวณเลขออกซเิ ดชันของ Cr ใน CrO ผลรวมของเลขออกซเิ ดชันของธาตทุ ง้ั หมดใน CrO เทา่ กับ 0 จะได้ [เลขออกซเิ ดชนั ของ Cr] + [เลขออกซิเดชนั ของ O] = 0 [เลขออกซิเดชันของ Cr] + (-2) = 0 เลขออกซเิ ดชันของ Cr = +2 ดังน้ัน เลขออกซิเดชันของโครเมียม (Cr) ในโครเมียม(II)ออกไซด์ (CrO) มีค่า เท่ากบั +2 ค�ำ นวณเลขออกซเิ ดชันของ Cr ใน CrO42- ผลรวมของเลขออกซเิ ดชันของธาตุทงั้ หมดใน CrO42- เท่ากับ -2 จะได้ [เลขออกซเิ ดชันของ Cr] + [4 × เลขออกซเิ ดชันของ O] = -2 [เลขออกซเิ ดชนั ของ Cr] + [4 × (-2)] = -2 เลขออกซิเดชันของ Cr = +6 ดังนัน้ เลขออกซเิ ดชนั ของโครเมยี ม (Cr) ในโครเมตไอออน (CrO42-) มีคา่ เทา่ กับ +6 5. ครูช้ีให้เห็นว่า เลขออกซิเดชันของธาตุออกซิเจน จากตัวอย่าง 2 มีได้หลายค่า จากน้ัน ให้นักเรียนพิจารณาเลขออกซิเดชันของธาตุอื่น ๆ ในตาราง 11.1 แล้วครูแสดงรูปตารางธาตุท่ีมี ค่าเลขออกซเิ ดชันของธาตุดงั น้ี สถาบันสง่ เสรมิ การสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทท่ี 11 | เคมีไฟฟ้า เคมี เลม่ 4 126 2 +1 -1 34 5 6 7 8 9 10 +1 +2 +3 +4 +5 +2 -1 +2 +4 1 -4 +3 - 2 +2 -1 +1 -2 -3 11 12 13 14 15 16 17 18 +1 +2 +3 +4 +5 +6 ++76 -4 +3 +4 ++++4153 -3 +2 -2 -1 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +3 +3 +2 +2 +2 +3 +4 ++35 +6 +3 +4 +3 +4 +5 +6 +2 +2 +1 -4 +4 ++13 +2 +2 +3 +4 +5 -3 -2 +2 +3 +4 -1 +2 +3 +2 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +4 +4 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +6 +4 +4 +6 +6 +3 +2 +2 +3 +4 +5 +4 +3 +4 +4 +2 -3 -2 +1 +2 +3 -1 55 56 57 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 +8 +4 +4 +3 +2 +3 +4 +5 +2 -1 +4 +6 +4 +3 +2 +1 +1 +1 +2 +3 +4 ตวั อยา่ งรปู ตารางธาตทุ ่แี สดงเลขออกซเิ ดชันของธาตุ จากนนั้ อภปิ รายร่วมกนั เพือ่ ใหไ้ ดข้ อ้ สรุปว่า นอกจากธาตหุ มู่ IA IIA IIIA (ยกเว้น Tl) และ IIIB แลว้ ธาตทุ เี่ หลอื ส่วนใหญม่ เี ลขออกซิเดชันได้หลายคา่ และมคี า่ ไดส้ ูงสุดเท่ากบั เลขหมู่หรอื จ�ำ นวนเวเลนซอ์ ิเลก็ ตรอนของธาตุนัน้ 6. ครูให้นักเรียนพิจารณาการเปล่ียนแปลงเลขออกซิเดชันในปฏิกิริยาเคมีโดยใช้ตัวอย่าง ปฏกิ ริ ิยาในหนังสอื เรียนเพอ่ื ระบวุ า่ ปฏกิ ิรยิ าใดเปน็ ปฏิกิริยารดี อกซ์ 7. ครใู หน้ กั เรยี นตอบคำ�ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 4 บทที่ 11 | เคมีไฟฟา้ 127 ตรวจสอบความเข้าใจ ปฏิกริ ิยาใดต่อไปน้เี ปน็ ปฏิกริ ยิ ารดี อกซ์ 1. 2H₂S(g) + 3O₂(g) 2SO₂(g) + 2H₂O(g) 2. HCO₃-(aq) + OH-(aq) H₂O(l) + CO₃2-(aq) 3. CH₄(g) + 2O₂(g) CO₂(g) + 2H₂O(g) 1. 2H₂S(g) + 3O₂(g) 2SO₂(g) + 2H₂O(g) เลขออกซิเดชัน    (+1)(-2) (0) (+4)(-2) (+1)(-2) 2. HCO₃-(aq) + OH-(aq) H₂O(l) + CO₃2-(aq) เลขออกซเิ ดชนั (+1)(+4)(-2) (-2)(+1) (+1)(-2) (+4)(-2) 3. CH₄(g) + 2O₂(g) CO₂(g) + 2H₂O(g) เลขออกซเิ ดชนั (-4)(+1) (0) (+4)(-2) (+1)(-2) ดังน้นั ปฏกิ ริ ยิ าในข้อ 1 และ 3 เปน็ ปฏิกิรยิ ารดี อกซ์ 8. ครใู ชค้ �ำ ถามน�ำ วา่ จะทราบไดอ้ ยา่ งไรวา่ มปี ฏกิ ริ ยิ ารดี อกซเ์ กดิ ขน้ึ โดยใหศ้ กึ ษาจากปฏกิ ริ ยิ า ระหว่างโลหะสงั กะสี (Zn) กับสารละลายคอปเปอร(์ II)ซัลเฟต (CuSO4) ในกจิ กรรม 11.1 9. ครใู หน้ กั เรยี นท�ำ กจิ กรรม 11.1 การทดลองการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ ารดี อกซร์ ะหวา่ งโลหะกบั ไอออน ของโลหะ แล้วให้นักเรยี นอภปิ รายผลการทดลองโดยใช้คำ�ถามท้ายการทดลอง สถาบันส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทที่ 11 | เคมไี ฟฟ้า เคมี เล่ม 4 128 กจิ กรรม 11.1 การทดลองการเกดิ ปฏกิ ิรยิ ารดี อกซ์ระหว่างโลหะ กับไอออนของโลหะ จุดประสงคก์ ารทดลอง 1. ท ดลองการเกิดปฏิกริ ยิ ารีดอกซ์ 2. อ ธิบายการเปลย่ี นแปลงทีเ่ กิดข้ึนจากการถา่ ยโอนอเิ ลก็ ตรอนของปฏิกิรยิ ารดี อกซ์ ระหวา่ งโลหะกับไอออนของโลหะ เวลาท่ใี ช ้ อภปิ รายกอ่ นท�ำ การทดลอง 5 นาที 15 นาที ทำ�การทดลอง 20 นาที นาที อภิปรายหลงั ทำ�การทดลอง 40 รวม วัสดุ อุปกรณ์ และสารเคมี ปริมาณต่อกลุ่ม รายการ 25 mL สารเคมี 1 ชิ้น 1. สารละลายคอปเปอร์(II)ซลั เฟต (CuSO₄) 0.10 mol/L 2. แผ่นโลหะสงั กะสี (Zn) ขนาด 2 cm × 5 cm 1 ใบ วสั ดแุ ละอปุ กรณ์ 1 อัน 1. บกี เกอร์ ขนาด 50 mL 1 อัน 2. กระบอกตวง ขนาด 25 mL 1 ชิ้น 3. แท่งแกว้ คน 4. กระดาษทราย ขนาด 3 cm × 3 cm การเตรียมล่วงหนา้ 1. ตัดแผน่ โลหะ Zn ขนาด 2 cm × 5 cm 1 ชิ้น ตอ่ 1 กล่มุ 2. เตรยี ม CuSO4 0.10 mol/L ปรมิ าตร 500 mL โดยชงั่ CuSO4 • 5H2O 12.49 g ละลาย ในน้ำ�กล่ันให้ได้ปริมาตร 500 mL (สารละลายที่เตรียมสามารถใช้ได้กับการทดลองของ นักเรยี นประมาณ 20 กลุ่ม) สถาบนั สง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 4 บทที่ 11 | เคมีไฟฟ้า 129 ตัวอยา่ งผลการทดลอง การเปล่ยี นแปลงทีส่ งั เกตได้ การทดลอง สารละลาย แผ่นโลหะ ก่อนทดลอง สารละลายมีสฟี า้ โลหะมสี ีเทาเงิน เมอื่ ทดลอง มีของแขง็ สีนำ�้ ตาลแดงเกาะบน แผน่ โลหะส่วนที่จมุ่ อยใู่ น สารละลายสีฟ้าจางลง เม่อื ตง้ั ไว้เปน็ เวลา 1–2 นาที สารละลาย เม่อื เขย่ี ของแข็ง สีน�ำ้ ตาลแดงออก พบวา่ ผวิ โลหะกรอ่ นและบางลง อภิปรายผลการทดลอง เมอ่ื จมุ่ แผน่ โลหะ Zn ลงใน CuSO4 ทมี่ สี ฟี า้ ซงึ่ เปน็ สขี อง Cu2+ ในน�้ำ ปรากฏวา่ มขี องแขง็ สีน้ำ�ตาลแดงเกาะท่แี ผ่นโลหะ Zn เมื่อท�ำ ใหข้ องแข็งสีนำ้�ตาลแดงหลุดออก จะพบวา่ ผวิ ของ แผน่ โลหะ Zn กร่อนและบางลง ปฏกิ ิริยาทเ่ี กดิ ขึน้ เปน็ การถา่ ยโอนอิเลก็ ตรอนของโลหะ Zn ให้กับ Cu2+ เกิดเป็น Zn2+ และโลหะ Cu เม่ือแผ่นโลหะ Zn จุ่มอยู่ในสารละลายนานข้ึน จะสังเกตเห็นโลหะ Cu ซึ่งมีสีนำ้�ตาลแดงบนผิวของแผ่นโลหะ Zn พร้อม ๆ กับสารละลาย สฟี ้าท่จี างลงได้ชดั เจนขึน้ ซ่งึ แสดงวา่ ปรมิ าณของ Cu2+ ในสารละลายลดลง สรปุ ผลการทดลอง ปฏิกิริยารีดอกซ์ระหว่าง Zn และ Cu2+ มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอน ซ่ึงสังเกตได้จากการ เกิดข้ึนของโลหะ Cu บนแผ่นโลหะ Zn การจางลงของสีฟ้าของ Cu2+ และการกร่อนของ โลหะ Zn สถาบันส่งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 11 | เคมีไฟฟ้า เคมี เลม่ 4 130 10. ครูอธิบายการถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างโลหะสังกะสีกับสารละลายคอปเปอร์(II)ซัลเฟต ในกจิ กรรม 11.1 โดยใช้รูปประกอบดงั นี้ Zn2+ Zn2+ Cu2+ Zn e- e- Cu2+ Zn Cu Cu ก. ทนั ทที ่จี มุ่ ข. เมอ่ื ต้งั ไว้ระยะเวลาหนึ่ง ตัวอยา่ งรูปแสดงการเปลย่ี นแปลงเม่อื จุ่มแผน่ โลหะสังกะสีลงในสารละลายคอปเปอร(์ II)ซัลเฟต 11. ครอู ธบิ ายความหมายของตวั รดี วิ ซ์ ตวั ออกซไิ ดส์ ครง่ึ ปฏกิ ริ ยิ าออกซเิ ดชนั และครง่ึ ปฏกิ ริ ยิ า รีดักชัน และให้นักเรียนระบุตัวรีดิวซ์ ตัวออกซิไดส์ ในปฏิกิริยารีดอกซ์ระหว่างโลหะสังกะสีกับ สารละลายคอปเปอร์(II)ซัลเฟต พร้อมท้ังเขียนสมการครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน คร่ึงปฏิกิริยารีดักชัน และปฏิกริ ิยารีดอกซ์ เพอื่ ใหเ้ ห็นวา่ การรวมครงึ่ ปฏิกริ ิยาออกซเิ ดชันและรีดักชันจะได้สมการรดี อกซ์ ที่อยูใ่ นรูปของสมการไอออนิกสทุ ธิ 12. ครใู ห้นกั เรยี นตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเข้าใจ ตรวจสอบความเข้าใจ ระบุตัวรีดิวซ์และตัวออกซิไดส์ พร้อมทั้งเขียนแสดงคร่ึงปฏิกิริยาออกซิเดชันและ ครึ่งปฏกิ ิริยารดี ักชันของปฏกิ ิรยิ ารีดอกซต์ ่อไปน้ี 1. Cu(s) + 2Ag+(aq) Cu2+(aq) + 2Ag(s) ตวั รดี วิ ซ์ คอื Cu(s) ตวั ออกซไิ ดส์ คอื Ag+(aq) คร่ึงปฏกิ ิรยิ าออกซิเดชนั Cu(s) Cu2+(aq) + 2e- ครึ่งปฏิกิริยารีดกั ชนั 2Ag+(aq) + 2e- 2Ag(s) 2. 2Al(s) + 6H+(aq) 2Al3+(aq) + 3H₂(g) ตัวรดี ิวซ์ คือ Al(s) ตัวออกซิไดส์ คอื H+(aq) คร่งึ ปฏิกริ ิยาออกซิเดชนั 2Al(s) 2Al3+(aq) + 6e- คร่งึ ปฏกิ ริ ิยารีดักชัน 6H+(aq) + 6e- 3H2(g) สถาบันสง่ เสรมิ การสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 4 บทท่ี 11 | เคมีไฟฟา้ 131 13. ครูใช้คำ�ถามนำ�ว่า โลหะและไอออนของโลหะในสารละลายแต่ละชนิด มีความสามารถ ในการเป็นตวั รดี วิ ซแ์ ละตัวออกซไิ ดสต์ า่ งกันหรือไม่ ทราบไดอ้ ยา่ งไร เพ่ือนำ�เข้าสกู่ ิจกรรม 11.2 14. ครูใหน้ ักเรยี นท�ำ กจิ กรรม 11.2 การทดลองเปรยี บเทียบความสามารถในการเปน็ ตวั รดี วิ ซ์ และตวั ออกซไิ ดสข์ องโลหะและไอออนของโลหะ แลว้ ใหน้ กั เรยี นอภปิ รายผลการทดลองโดยใชค้ �ำ ถาม ทา้ ยการทดลอง กจิ กรรม 11.2 ก ารทดลองเปรียบเทียบความสามารถในการเป็นตัวรีดิวซ์ และตัวออกซไิ ดสข์ องโลหะและไอออนของโลหะ จดุ ประสงคก์ ารทดลอง 1. ท ดลองปฏกิ ริ ยิ ารีดอกซ์ระหว่างโลหะและไอออนของโลหะคตู่ า่ ง ๆ 2. เปรียบเทียบความสามารถในการเป็นตัวรีดวิ ซข์ องโลหะ และตวั ออกซไิ ดส์ของ ไอออนของโลหะ เวลาทใี่ ช ้ อภปิ รายก่อนทำ�การทดลอง 10 นาที 30 นาที ท�ำ การทดลอง 20 นาที นาที อภปิ รายหลงั ท�ำ การทดลอง 60 รวม สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทที่ 11 | เคมไี ฟฟ้า เคมี เลม่ 4 132 วสั ดุ อุปกรณ์ และสารเคมี ปริมาณต่อกลุ่ม รายการ 10 mL สารเคมี 10 mL 1. สารละลายคอปเปอร์(II)ซลั เฟต (CuSO4) 0.10 mol/L 10 mL 2. สารละลายซงิ ค์ซัลเฟต (ZnSO4) 0.10 mol/L 2 ชิ้น 3. สารละลายแมกนเี ซียมซลั เฟต (MgSO4) 0.10 mol/L 2 ชิ้น 4. แผน่ โลหะแมกนเี ซยี ม (Mg) ขนาด 0.5 cm × 11 cm 2 ชิ้น 5. แผน่ โลหะสงั กะสี (Zn) ขนาด 0.5 cm × 11 cm 6. แผ่นโลหะทองแดง (Cu) ขนาด 0.5 cm × 11 cm 6 หลอด วสั ดแุ ละอปุ กรณ์ 3 อัน 1. หลอดทดลองขนาดเลก็ 3 อัน 2. กระบอกตวง ขนาด 10 mL 3 ชิ้น 3. แท่งแก้วคน 4. กระดาษทราย ขนาด 3 cm × 3 cm การเตรียมลว่ งหนา้ 1. ต ัดแผน่ โลหะ Mg โลหะ Zn และโลหะ Cu ขนาด 0.5 cm × 11 cm ชนิดละ 2 ชน้ิ ตอ่ 1 กลุ่ม และใช้กระดาษทรายขัดแผ่นโลหะแต่ละชนิดให้สะอาด (การตัดแผ่นโลหะแต่ละ ชนิด ตอ้ งตดั ใหแ้ ผน่ โลหะสูงกว่าหลอดทดลองขนาดเล็ก เพือ่ ความสะดวกในการทดลอง) 2. เตรียม CuSO4 0.10 mol/L ปริมาตร 100 mL โดยชั่ง CuSO4•5H2O 2.50 g ละลายใน นำ้�กลน่ั ให้ได้ปรมิ าตร 100 mL 3. เตรยี ม ZnSO4 0.10 mol/L ปรมิ าตร 100 mL โดยช่งั ZnSO4•7H2O 2.88 g ละลายใน นำ้�กลั่นใหไ้ ดป้ ริมาตร 100 mL 4. เตรยี ม MgSO4 0.10 mol/L ปริมาตร 100 mL โดยชง่ั MgSO4•7H2O 2.47 g ละลายใน นำ�้ กล่ันให้ไดป้ ริมาตร 100 mL (สารละลายขอ้ 2–4 ท่ีเตรยี มสามารถใช้ไดก้ ับการทดลองของนกั เรียนประมาณ 10 กล่มุ ) สถาบนั สง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 4 บทที่ 11 | เคมไี ฟฟา้ 133 ตวั อยา่ งผลการทดลอง โลหะ Mg Zn Cu สารละลาย CuSO4 - มขี องแขง็ สนี ้ำ�ตาลแดง มีของแข็งสีนำ้�ตาลแดง เกาะบนแผ่นโลหะสว่ นที่ เกาะบนแผน่ โลหะสว่ นท่ี จมุ่ อยใู่ นสารละลาย เมื่อ จมุ่ อยูใ่ นสารละลาย เมื่อ เขย่ี ของแข็งสีนำ้�ตาลแดง เข่ียของแข็งสีน้ำ�ตาลแดง ออกพบวา่ ผวิ โลหะมี ออก พบว่าผิวโลหะมี ลกั ษณะขรขุ ระ และ ลักษณะขรุขระ และ สารละลายมสี ฟี า้ แกมเขยี ว สารละลายสีฟ้าจางลง เม่อื ตงั้ ไวเ้ ปน็ เวลานานขนึ้ เม่อื ตัง้ ไวเ้ ปน็ เวลานานข้ึน ZnSO4 - มขี องแขง็ สดี �ำ เกาะบน ไม่เหน็ การ แผ่นโลหะส่วนท่จี ุ่มอยู่ เปลย่ี นแปลง ในสารละลาย เมื่อเขยี่ MgSO4 ของแข็งสีดำ�ออกพบวา่ ผิวโลหะมีลกั ษณะขรขุ ระ - ไม่เหน็ การเปล่ยี นแปลง ไมเ่ หน็ การเปลยี่ นแปลง สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทที่ 11 | เคมไี ฟฟา้ เคมี เล่ม 4 134 อภปิ รายผลการทดลอง จากการทดลองเมื่อจุ่มแผ่นโลหะลงในสารละลายที่มีไอออนของโลหะ บางคู่สังเกตเห็น การเปลย่ี นแปลง แสดงวา่ มปี ฏกิ ริ ยิ าเคมเี กดิ ขน้ึ โดยโลหะและไอออนของโลหะทเี่ กดิ ปฏกิ ริ ยิ า เคมเี ปน็ ดงั นี้ โลหะ Mg Zn Cu สารละลาย CuSO4 - ZnSO4 - MgSO4 - ปฏกิ ริ ยิ าเคมที เ่ี กดิ ขน้ึ นน้ั เปน็ ปฏกิ ริ ยิ ารดี อกซ์ เขยี นสมการแสดงปฏกิ ริ ยิ ารดี อกซ์ และระบุ ตวั รดี ิวซ์และตวั ออกซิไดสข์ องแตล่ ะปฏกิ ริ ิยาไดด้ งั นี้ - โลหะ Mg ที่จมุ่ ใน CuSO4 Mg2+(aq) + Cu(s) Mg(s) + Cu2+(aq) ตัวรดี ิวซ์ คอื Mg(s) ตัวออกซิไดส์ คอื Cu2+(aq) - โลหะ Zn ที่จ่มุ ใน CuSO4 Zn2+(aq) + Cu(s) Zn(s) + Cu2+(aq) ตวั รีดิวซ์ คือ Zn(s) ตวั ออกซิไดส์ คือ Cu2+(aq) - โลหะ Mg ที่จุม่ ใน ZnSO4 Mg2+(aq) + Zn(s) Mg(s) + Zn2+(aq) ตัวรีดวิ ซ์ คอื Mg(s) ตัวออกซไิ ดส์ คือ Zn2+(aq) จะเหน็ วา่ โลหะ Mg เกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเมอื่ จมุ่ ใน CuSO4 และ ZnSO4 แตโ่ ลหะ Zn เกดิ ปฏกิ ริ ยิ า เม่อื จุม่ ใน CuSO4 เทา่ น้ัน ดังนน้ั โลหะ Mg จงึ เปน็ ตวั รดี วิ ซไ์ ดด้ ีกวา่ Zn สว่ นโลหะ Cu ไมเ่ กดิ ปฏกิ ิริยาเมอื่ จุม่ ลงในสารละลายใดเลย จงึ เป็นตวั รดี วิ ซ์ท่ไี มด่ ีทส่ี ดุ ในทางกลับกัน Cu2+ ในสารละลาย เกิดปฏิกิริยากับโลหะ Mg และ Zn แต่ Zn2+ ในสารละลาย เกดิ ปฏกิ ริ ยิ ากบั โลหะ Mg เทา่ นนั้ แสดงวา่ Cu2+ เปน็ ตวั ออกซไิ ดสท์ ดี่ กี วา่ Zn2+ สว่ น Mg2+ ในสารละลาย ไม่เกิดปฏกิ ิริยากับโลหะใดเลย จงึ เปน็ ตวั ออกซไิ ดสท์ ไ่ี ม่ดที ีส่ ุด สถาบนั ส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 4 บทที่ 11 | เคมไี ฟฟา้ 135 สรุปผลการทดลอง ความสามารถในการเป็นตัวรีดิวซ์ของโลหะและตัวออกซิไดส์ของไอออนของโลหะ พิจารณาได้จากการเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์ของโลหะและไอออนของโลหะ   เรียงลำ�ดับ ได้ดงั นี้ - ความสามารถในการเปน็ ตัวรดี วิ ซ์ : Mg > Zn > Cu - ความสามารถในการเปน็ ตัวออกซไิ ดส์ : Cu2+ > Zn2+ > Mg2+ ความรู้เพิ่มเติมส�ำ หรบั ครู จากการทดลอง เมอื่ จมุ่ โลหะ Mg ใน CuSO4 และจมุ่ โลหะ Mg ใน ZnSO4 จะมฟี องแกส๊ เกดิ ขนึ้ ดว้ ย ซง่ึ อาจอธบิ ายไดจ้ ากคา่ ศกั ยไ์ ฟฟา้ มาตรฐานของครง่ึ เซลลร์ ดี กั ชนั ในตาราง 11.3 ซง่ึ โลหะ Mg สามารถใหอ้ ิเล็กตรอนกับ H2O เกิดแก๊ส H2 ได้ แต่โดยปกตปิ ฏกิ ริ ยิ าน้จี ะเกดิ ข้ึนไดช้ า้ ที่อณุ หภมู หิ ้อง แต่เม่ือแผน่ โลหะ Mg เริ่มท�ำ ปฏิกริ ยิ ากบั Cu2+ หรือ Zn2+ ซง่ึ ท�ำ ให้ พน้ื ผวิ ของ Mg เพม่ิ ขนึ้ และมคี วามรอ้ นเกดิ ขน้ึ ปฏกิ ริ ยิ าการเกดิ แกส๊ H2 จงึ เกดิ ไดม้ ากขนึ้ จน สังเกตเหน็ ฟองแก๊สจำ�นวนมาก อย่างไรก็ตาม การทดลองน้ีเป็นการพิจารณาปฏิกิริยาท่ีเกิดขึ้นระหว่างโลหะกับไอออน ของโลหะ เพอ่ื เปรยี บเทยี บความสามารถในการเปน็ ตวั รดี วิ ซข์ องโลหะ และตวั ออกซไิ ดสข์ อง ไอออนของโลหะ 15. ครูให้นักเรียนอภิปรายร่วมกันว่า ความสามารถในการเป็นตัวรีดิวซ์และตัวออกซิไดส์ท่ี สรปุ ไดจ้ ากกจิ กรรม 11.2 สอดคลอ้ งกบั ตาราง 11.2 หรอื ไม่ จากนน้ั ใหน้ กั เรยี นพจิ ารณาความสามารถ ในการเป็นตัวรีดิวซ์และตัวออกซิไดส์ของโลหะและไอออนของโลหะอื่น ๆ ในตาราง 11.2 เพื่อให้ได้ ข้อสังเกตเก่ียวกับแนวโน้มว่า ธาตุโลหะหมู่หลักเป็นตัวรีดิวซ์ที่ดีกว่าธาตุโลหะแทรนซิชัน ในขณะที่ ไอออนของธาตุโลหะแทรนซิชันเป็นตัวออกซิไดส์ท่ีดีกว่าไอออนของธาตโุ ลหะหมู่หลกั 16. ครใู ห้นักเรยี นตอบคำ�ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ และตอบคำ�ถามชวนคิด สถาบันสง่ เสรมิ การสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 11 | เคมีไฟฟา้ เคมี เลม่ 4 136 ตรวจสอบความเข้าใจ 1. จากตาราง 11.2 โลหะใดบ้างเม่ือจุ่มลงในสารละลายกรดแล้วเกิดปฏิกิริยาให้แก๊ส ไฮโดรเจน (H₂) โลหะ K Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Pb เพราะ H+ เปน็ ตวั ออกซไิ ดส์ท่ีดกี ว่าไอออนของ โลหะเหลา่ น้นั 2. ถ้าใส่สรอ้ ยคอทองคำ� (Au) ลงในสารละลายกรดไฮโดรคลอริก (HCl) ทองค�ำ จะเกดิ การ ออกซไิ ดสก์ ลายเป็นไอออนหรอื ไม่ เพราะเหตใุ ด ไม่เกิด เน่ืองจากไอออนของ Au (Au3+) เป็นตัวออกซิไดส์ที่ดีกว่า H+ ดังนั้น H+ จึงไมส่ ามารถรับอิเล็กตรอนจาก Au ได้ ชวนคิด สร้อยคอทองคำ� (Au) ทำ�ปฏิกริ ิยากับสารละลายกรดกดั ทอง (aqua regia) ซง่ึ เปน็ สารละลายผสมของกรดไฮโดรคลอรกิ (HCl) และกรดไนทริก (HNO3) เขม้ ข้น ดังสมการเคมี Au(s) + 3HNO₃(aq) + 4HCl(aq) HAuCl₄(aq) + 3NO₂(g) + 3H₂O(l) ปฏิกิรยิ านีส้ ารใดเป็นตวั ออกซิไดส์ เพราะเหตใุ ด กรด HNO3 เปน็ ตวั ออกซไิ ดส์ เพราะธาตุ N มีเลขออกซิเดชนั ลดลงจาก +5 เป็น +4 17. ครใู หน้ กั เรยี นท�ำ แบบฝกึ หดั 11.1 เพอ่ื ทบทวนความรู้ สถาบนั สง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 4 บทท่ี 11 | เคมไี ฟฟา้ 137 แนวทางการวัดและประเมนิ ผล 1. ความรู้เก่ียวกับวิธีการคำ�นวณเลขออกซิเดชัน ปฏิกิริยารีดอกซ์ ตัวรีดิวซ์ ตัวออกซิไดส์ ครงึ่ ปฏกิ ริ ยิ าออกซเิ ดชนั ครง่ึ ปฏกิ ริ ยิ ารดี กั ชนั การเขยี นสมการเคมแี สดงครงึ่ ปฏกิ ริ ยิ าออกซเิ ดชนั และ คร่ึงปฏกิ ิริยารดี กั ชนั ของปฏิกริ ยิ ารีดอกซ์ และการเปรียบเทียบความสามารถในการเปน็ ตัวรดี ิวซห์ รอื ตัวออกซไิ ดส์ จากการอภิปราย รายงานการทดลอง การทำ�แบบฝกึ หดั และการทดสอบ 2. ทักษะการใช้จ�ำ นวน จากการท�ำ แบบฝึกหัด 3. ทกั ษะการสงั เกตและการทดลอง จากการสงั เกตพฤตกิ รรมในการท�ำ การทดลองและรายงาน การทดลอง 4. ทักษะการตคี วามหมายขอ้ มูลและลงขอ้ สรุป จากรายงานการทดลอง 5. ทกั ษะความรว่ มมอื การท�ำ งานเปน็ ทมี และภาวะผนู้ �ำ จากการสงั เกตพฤตกิ รรมในการท�ำ การ ทดลอง 6. จติ วิทยาศาสตรด์ ้านการใชว้ จิ ารณญาณและความใจกวา้ ง จากการสังเกตพฤตกิ รรมในการ อภิปราย 7. จิตวิทยาศาสตรด์ า้ นความอยากรอู้ ยากเหน็ จากการสังเกตพฤตกิ รรมในการทำ�การทดลอง 8. จิตวิทยาศาสตรด์ า้ นความรอบคอบ จากการท�ำ แบบฝกึ หัด สถาบันส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี