เคมีไฟฟ้า

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี เคมี บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี ทบทวนเรอ่ื งเลขออกซเิ ดชน่ั เลขออกซิเดชัน คือ ตัวเลขที่แสดงถึงประจุไฟฟาจริง หรอื ประจเุ สมอื นของอะตอม เชน NaCl เมอ่ื แตกตวั จะได Na+ และ Cl– จะมเี ลขออกซเิ ดชนั เปน +1 และ –1 ตามลาํ ดบั 1. จงบอกเลขออกซเิ ดชน่ั ของไอออนตอ ไปน้ี Na+ = ….. Cl– = ….. Ca2+ = ….. Fe2+ =…... Fe3+ =…... Al3+ = …… หลักเกณฑในการกําหนดเลขออกซิเดชัน 1. ธาตอุ สิ ระทกุ ตวั ไมวาในหนึ่งโมเลกุลจะมีกี่อะตอมก็ตาม จะมเี ลขออกซิเดชนั เทา กบั 0 เชน Ca , H2 , P4 , S8 , Na ทกุ ตวั มเี ลขออกซิเดชนั เปน 0 2. ธาตไุ ฮโดรเจนสวนมากมเี ลขออกซเิ ดชนั เปน +1 3. ธาตอุ อกซิเจนสว นมากมเี ลขออกซิเดชนั เปน –2 4. ธาตุหมู IA , IIA และหมู IIIA จะมเี ลขออกซเิ ดชนั = +1 , +2 , +3 ตามลําดับ 5. เลขออกซเิ ดชนั ของออิ อนใด ๆ ปกตจิ ะมคี า เทา กบั ประจขุ องออิ อนนน้ั ๆ เชน Al3+ มเี ลขออกซิเดชนั เปน +3 6. สารประกอบใด ๆ ผลรวมของเลขออกซเิ ดชนั จะตอ งเปน ศนู ยเ สมอ เชน H2O มเี ลขออกซิเดชนั = [(+1x2) + (–2)] = 0 7. ธาตุทรานสิชันสวนใหญมีเลขออกซิเดชันไดมากกวา 1 คา เชน FeO ในน้ี Fe มเี ลขออกซิเดชนั เทากับ +2 Fe2O3 ในน้ี Fe มเี ลขออกซิเดชนั เทากับ +3 8. ธาตุอโลหะในสารประกอบตางๆ สวนมากมักมีเลขออกซิเดชันหลายคา เชน พิจารณาจากธาตุ Cl สารประกอบตอ ไปน้ี HCl ในน้ี Cl มเี ลขออกซิเดชนั เทากับ –1 HClO ในน้ี Cl มเี ลขออกซเิ ดชนั เทากับ +1 HClO2 ในน้ี Cl มเี ลขออกซเิ ดชนั เทากับ +3 HClO3 ในน้ี Cl มเี ลขออกซเิ ดชนั เทากับ +5 HClO4 ในน้ี Cl มเี ลขออกซเิ ดชนั เทากับ +7 1

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 2. สรุปเกี่ยวกับหลักการนับเลขออกซิเดชั่นเบื้องตน จะไดวา IIIA = ……….. 1. ออกซเิ ดชน่ั ของธาตอุ สิ ระ = ……….. 2. ออกซเิ ดชน่ั ของ H = ……….. 3. ออกซเิ ดชน่ั ของ O = ……….. 4. ออกซเิ ดชน่ั ของธาตหุ มู IA = ……….. IIA = ……….. 5. ออกซเิ ดชน่ั ของไอออน = ……….. 6. ออกซิเดชน่ั รวมของทกุ ธาตใุ นสารประกอบ = ……….. 7. ออกซเิ ดชน่ั ของธาตทุ รานซชิ น่ั = ……….. 8. ออกซเิ ดชน่ั ของธาตอุ ะโลหะ = ……….. 3. จงหาคา เลขออกซเิ ดชน่ั ของธาตอุ ะโลหะ ในสารตอ ไปน้ี H2 C O3 , H2 S O4 , Na2 S O4 , O2 , S8 ตอบ C = +4 , S = +6 , S = +6 , O = 0 , S = 0 4. จงหาคา เลขออกซเิ ดชน่ั ของโลหะทรานสิชั่น ในสารตอ ไปน้ี MnO2 , CaO , K2CrO4 , PbO2 , NiO2 , KMnO4 , K2Cr2O7 , Mn2O3 , Cu ตอบ Mn = +4 , Ca = +2 , Cr = +6 , Pb = +4 , Ni = +4 , Mn = +7 , Cr = +6 , Mn =+3 , Cu = 0 5. จงหาคาเลขออกซเิ ดชน่ั ของโลหะทรานสชิ ั่น หรอื อะโลหะ ในสารตอ ไปน้ี Mn O4Λ , Cr O42Λ , S O32Λ , S O42Λ , HC O3Λ , Cr O2Λ , Cr2O72Λ ตอบ Mn = +7 , Cr = +6 , S = +4 , S = +6 , C = +4 , Cr = +3 , Cr = +6 ประจุของอิออนตอไปนี้มีประโยชนในการหาเลขออกซิเดชั่น S O32Λ , S O42Λ , P O 3Λ , PO 3Λ , ClO Λ , Cl O Λ , Cl O Λ , Cl O Λ , N O Λ , N O Λ , CNΛ 3 4 2 3 2 3 4 SCN– , CO32Λ , OH– 2

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 6. จงหาคา เลขออกซเิ ดชน่ั ของโลหะทรานสชิ น่ั ในสารตอ ไปน้ี Cu(OH)2 , Fe(OH)2 , Ni(OH)2 , Cd(OH)2 , PbSO4 , Cr2(SO4)3 ตอบ Cu = +2 , Fe= +2 , Ni= +2 , Cd= +2 , Pb = +2 , Cr = +3 7. จงหาคา เลขออกซเิ ดชน่ั ของโลหะทรานสชิ น่ั ในสารตอ ไปน้ี Cu(NO3)2 , K3[Fe(CN)6] , ζFe(CN)6|3– , ζFe(CN)6|4– , Cr (OH ) Λ , FeSCN2+ 4 ตอบ Cu = +2 , Fe = +3 , Fe = +3 , Fe = +2 , Cr = +3 , Fe = +3 ΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦΦ ตอนท่ี 1 ปฎกิ ริ ยิ ารดี อกซ (Redox reaction) 1.1 ความหมาย ถาเราจุมแทงสังกะสี (Zn) ลงในสารละลาย CuSO4 จะเกิดการเปลี่ยนแปลงตามลําดับดังนี้ 1. CuSO4 จะเกดิ การแตกตวั เปน Cu2+ และ S O42Κ 2. อะตอมของ Zn ในแทงสังกะสี กจ็ ะแตกตวั เปน Zn2+ ละลายน้ําลงมา และ ให อเิ ลก็ ตรอน 2 ตวั 3. อเิ ลก็ ตรอน 2 ตวั นน้ั จะถูกแยงชิงโดยอิออนบวก 2 ชนดิ คือ Cu2+ และ Zn2+ แต Cu2+ แยง ชงิ อเิ ลก็ ตรอนไดด กี วา จงึ รวมตวั กบั อเิ ลก็ ตรอนแลว กลายเปน เมด็ ทองแดง(Cu) ซึ่งมีลักษณะเปนเม็ดของแข็งเกาะอยูที่แทงสังกะสี จะไดว า ปฏิกิริยาที่เกิดกับ Zn คือ Zn ⇓ Zn2+ + 2 e ปฎกิ รยิ านม้ี กี ารจา ยอเิ ลคตรอน เรยี ก ปฏิกิริยาออกซิเดชัน และปฏิกิริยาที่เกิดกับ Cu คือ Cu2+ + 2 e ⇓ Cu ปฏกิ รยิ านม้ี กี ารรบั อเิ ลคตรอน เรยี ก ปฏิกิริยารีดักชัน เม่อื รวมทงั้ สองปฏกิ รยิ าเขาดวยกัน จะได เรยี ก ปฏิกิริยารีดอกซ ปฏกิ ริ ยิ ารดี กั ชนั Zn(s) + Cu2+(aq) ⊇ Zn2+(aq) + Cu(s) ปฏกิ ริ ยิ าออกซเิ ดชนั 3

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 8. จงเตมิ ขอ ความลงในชอ งวา ง Zn ในรปู ภาพตอ ไปน้ี ใหไดใจ … ความทถ่ี กู ตอ ง … ….. Cu2+ 9. จงเตมิ ขอ ความลงในชอ งวา งใหไ ดใ จความทถ่ี กู ตอ ง ถาเราจุมแทงสังกะสี ( Zn ) ลงในสารละลาย CuSO4 จะไดวา ปฏิกิริยาที่เกิดกับ Zn คือ ………………………………….. ปฎกิ รยิ านม้ี กี ารจา ยอเิ ลคตรอน เรยี ก ....................................... และปฏิกิริยาที่เกิดกับ Cu คือ ………………………………….. ปฏกิ รยิ านม้ี กี ารรบั อเิ ลคตรอน เรยี ก .............................................. 10. จากขอ ทผ่ี า นมา ถา รวมปฏิกรยิ าออกซิเดช่นั กบั รดี กั ชัน่ เขาดวยกัน จะได ........................... ........................... ........................... ........ เรยี ก ปฏกิ ริ ยิ า................. 1.2 ตัวออกซิไดซ และ ตัวรีดิวซ ตัวรีดิวซ คือ สารทท่ี าํ หนา ทใ่ี หอ เิ ลก็ ตรอนแกส ารอน่ื ตัวออกซิไดซ คือ สารทท่ี าํ หนา ทร่ี บั อเิ ลก็ ตรอนจากสารอน่ื ตัวอยาง เลขออกซิเดชั่นเพิ่ม (เสีย e ) เกดิ ปฏกิ รยิ าออกซเิ ดชน่ั ถกู ออกซไิ ดซ เปนตัวรีดิวซ Zn + Cu2+ ⊂ Zn2+ + Cu เลขออกซิเดชั่นลด(รบั e ) เกดิ ปฏกิ รยิ ารดี กั ชน่ั ถกู รดี วิ ซ เปนตวั ออกซไิ ดซ 4

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 11. จงเตมิ คําลงในชอ งวางตอไปน้ีใหถูกตองและสมบูรณ เลขออกซเิ ดชั่น..........(.......... e ) เกิดปฏิกริยา ..................... ถกู .......................... เปนตัว...................... Zn + Cu2+ ⊂ Zn2+ + Cu เลขออกซิเดชั่น….... (......... e ) เกิดปฏิกริยา...................... ถกู ..................... เปนตัว........................ 12. จงเติมคําลงในชองวางตอ ไปนี้ใหถูกตองและสมบรู ณ เลขออกซเิ ดชั่น..........(.......... e ) เกิดปฏิกริยา ..................... ถกู .......................... เปนตัว...................... Cu + 2Ag+ ⊂ Cu2+ + 2Ag เลขออกซเิ ดชั่น….... (......... e ) เกิดปฏิกริยา...................... ถกู ..................... เปนตัว........................ 13. จากปฏิกิรยิ าตอไปนี้ จงระบวุ า สารใดเปน ตวั รดี วิ ซ และ สารใดเปนตัวออกซิไดซ 1. 2Al(s) + 3Fe2+(aq) ⊆ 2Al3+(aq) + 3Fe(s) 2. Fe(s) + Pb2+(aq) ⊆ Fe2+(aq) + Pb(s) 3. Fe(s) + Cu2+(aq) ⊆ Fe2+(aq) + Cu(s) 5

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 4. Ag+(aq) + Fe2+(aq) ⊆ Ag(s) + Fe3+(aq) 5. Cd(s) + I2(g) ⊆ Cd2+(aq) + 2 I Λ(aq) ตอบ 1) Al เปนตัวรีดิวซ Fe2+ เปนตวั ออกซไิ ดซ 2) Fe เปนตัวรีดิวซ Pb2+ เปน ตวั ออกซไิ ดซ 3) Fe เปนตัวรีดิวซ Cu2+ เปนตวั ออกซไิ ดซ 4) Fe2+ เปนตัวรีดิวซ Ag+ เปน ตวั ออกซไิ ดซ 5) Cd เปนตัวรีดิวซ I2 เปนตวั ออกซไิ ดซ 14. ปฏกิ ริ ิยาตอ ไปน้ี สารใดเปนตัวออกซิไดซ และ สารใดเปน ตวั รดี วิ ซ 1. 2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 ⊆ K2SO4 + 2MnSO4 + 5 Fe2(SO4)3 + 8H2O 2. Zn + 2MnO2 + 2N H4γ ⊆ Zn2+ + Mn2O3 + 2NH3 + H2O 3. NaNO3 + 4Zn + 7NaOH ⊆ NH3 + 4Na2ZnO2 + 2H2O ตอบ ตวั รดี วิ ซ และ ตวั ออกซไิ ดซ แตละขอ เรยี งตามลาํ ดบั คือ 1. FeSO4 , KMnO4 2. Zn , MnO2 3. Zn , NaNO3 15. ปฏกิ ริ ิยาตอ ไปนี้ สารใดเปนตัวออกซิไดซ และ สารใดเปน ตวั รดี วิ ซ 1. Cl2 + H2S ⊆ S + 2HCl 2. 2KOH + Cl2 ⊆ KCl + KClO + H2O 3. I2 + KOH ⊆ KI + KI O3 + H2O ตอบ ตวั รดี วิ ซ และ ตวั ออกซิไดซ แตละขอ เรยี งตามลาํ ดบั คือ 1. H2S , Cl2 2. Cl2 , Cl2 3. I2 , I2 6

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 1.3 หลกั ในการพจิ ารณาวา เปน ปฏิกริ ยิ ารดี อกซห รอื ไม ปฏกิ รยิ ารดี อกซ คือ ปฏกิ รยิ าทม่ี กี ารรบั และจา ยอเิ ลคตรอน ดังนัน้ จึงเปน ปฏิกริยาซง่ึ ธาตทุ ร่ี บั หรอื จา ยอเิ ลคตรอนจะมกี ารเปลย่ี นแปลงเลขออกซเิ ดชน่ั การจะพิจารณาวาปฏิกริยาหนึง่ ๆ เปน ปฏกิ รยิ ารดี อกซห รอื ไมน น้ั ใหถือหลักการดังนี้ 1. ปฏกิ ริ ยิ าทม่ี ธี าตอุ สิ ระเปน สารตง้ั ตน หรอื ผลติ ภณั ฑ จะเปนปฏิกิริยารีดอกซ เชน Cl2 + H2S ⊆ S + 2HCl 2. ปฏิกิริยาสันดาบ และสังเคราะหแสง จะเปนปฏิกิริยารีดอกซเพราะมีกาซ O2 เปน สารตง้ั ตน เชน CH4 +3O2 ⊆ CO2 + 2H2O 3. ปฏิกิริยาที่เกิดในเซลไฟฟาเคมีทุกชนิดเปนปฏิกิริยารีดอกซ 4. ปฏิกิริยาเมตาบอลิซึม ในรางกายเปนปฏิกิริยารีดอกซ 5. ปฏิกิรยิ าทีม่ ีธาตุทรานสิชัน่ รวมอยดู ว ย มักเปนปฏิกิริยารีดอกซ 6. นอกเหนอื จากน้ี ใหต รวจสอบดวู า ธาตตุ า งๆ ท่อี ยูในปฏกิ รยิ านน้ั มเี ลขออกซิเดชน่ั เปลี่ยนแปลงหรือไม โดยเรม่ิ พิจารณาจาก ธาตุทรานสิชั่น , อะโลหะหมู 4 , 5 , 6 , 7 ตามลําดับ หากมีการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชั่น จะเปนปฏิกริยารีดอกซ 16. ปฏิกิริยาใดตอไปนี้ เปนปฏิกิริยารีดอกซ 1. 2Cr O2Λ + 3ClO– + 2OH– ⊆ 2Cr O42Λ + 3Cl– + H2O (เปน ) 2. 2K2CrO4 + 2HCl ⊆ K2Cr2O7 + 2KCl + H2O (ไมเ ปน ) 3. 2Mn O4Λ + 5N O2Λ + 6H+ ⊆ 2Mn2+ + 5N O3Λ + 3H2O (เปน ) 17. ปฏิกิริยาใดตอไปนี้ เปนปฏิกิริยารีดอกซ 1. MnO2 + 4HCl ⊆ MnCl2 + H2O + Cl2 (เปน ) 2. Na2S + Cl2 ⊆ 2NaCl + S (เปน ) 3. Cu2+ + 2H2O ⊆ Cu(s) + H2 +2OH– (เปน ) 4. NiO2 + Cd + 2H2O ⊆ Ni(OH)2 + Cd(OH)2 (เปน ) 5. 2KClO3 ⊆ 2KCl + 3O2 (เปน ) 7

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 18. ปฏิกิริยาใดตอไปนี้ เปนปฏิกิริยารีดอกซ (เปน ) (เปน ) 1. H2S + Cl2 ⊆ 2HCl + S (เปน ) 2. Zn(s) + 2Ag+(aq) ⊆ 2Ag(s) + Zn2+(aq) (เปน ) (เปน ) 3. 2Au+ ⊆ Au + Au2+ 4. 3CuO + 2NH3 ⊆ Cu + 3H2O + N2 5. NaNO3 + 4Zn + 7NaOH ⊆ NH3 + 4Na2ZnO2 + 2H2O 19(มช 33) สมการตอ ไปนท้ี ่ี ไมใช ปฏิกริ ยิ าออกซเิ ดช่ันและรีดักชั่น คือ (ขอ ค.) ก. Zn + H2SO4 ⊆ ZnSO4 + H2 ข. K2Cr2O4 + 4H2SO4 + H2S ⊆ K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 3S + 7H2O ค. 2K2CrO4 + 2HCl ⊆ K2Cr2O7 + 2KCl +H2O ง. PCl5 ⊆ PCl3 + Cl2 ตอบ 20(En 36) พิจารณาปฏิกริ ยิ าตอ ไปน้ี (ก) 4 NH3(g) + 5O2(g) ⊆ 4NO(g) + 6H2O(g) (ข) N2(g) + 3H2(g) ⊆ 2NH3(g) (ค) Cd(s) + NiO2(s) + 2H2O(l) ⊆ Cd(OH)2(s) + Ni(OH)2(s) (ง) FeS(s) + HCl(aq) ⊆ FeCl2(aq) + H2S(g) ปฏิกิริยาใดจัดเปนปฏิกิริยารีดอกซ 1. (ก) และ (ข) เทา นน้ั 2. (ก) และ (ค) เทา นน้ั 3. (ก) , (ข) และ (ค) 4. (ก) , (ค) และ (ง) (ขอ 3.) ตอบ εεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεε 8

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี ตอนท่ี 2 การดลุ สมการรดี อกซ 2.1 การดลุ สมการ รดี อกซโ ดยใชเ ลขออกซเิ ดชนั ขน้ั ตอน มดี งั น้ี 1. หาเลขออกซเิ ดชนั เพม่ิ ขน้ึ ของตวั รดี วิ ซ และเลขออกซเิ ดชนั ทล่ี ดลงของตวั ออกซไิ ดซ ระวงั !! หากอะตอมในสารตง้ั ตน ทเ่ี ปลย่ี นเลขออกซเิ ดชน่ั มหี ลายตวั ใหเ อาจาํ นวนอะตอมคณู เลขออกซิเดชน่ั เฉพาะตัวที่เปลี่ยนนน้ั ดว ย และ หากอะตอมในผลติ ภณั ฑท ่ีเปลี่ยนเลขออกซเิ ดช่นั มีหลายตัว ใหเ อาจาํ นวนอะตอมนน้ั คณู ทง้ั เลขออกซเิ ดชน่ั ทง้ั ทเ่ี พม่ิ และลด ดว ย 2. ทาํ เลขออกซเิ ดชนั ทเ่ี พม่ิ ขน้ึ และลดลงใหเทากัน โดยเขยี นเลขออกซเิ ดชนั ทเ่ี พม่ิ ขน้ึ ไว ขางหนาตัวออกซิไดซ และเลขออกซเิ ดชนั ที่ลดลงไวหนา ตวั รดี ิวซ 3. ดลุ จาํ นวนอะตอมของธาตทุ เ่ี ปลย่ี นเลขออกซเิ ดชน่ั นน้ั 4. ดลุ จํานวนอะตอมของธาตุตางๆ ทย่ี ังไมไดดุล 21. จงดลุ สมการตอ ไปนด้ี ว ยเลขออกซเิ ดชนั 1. H2S + HNO3 ⊆ NO2 + H2O + S 2. As(s) + N O3Λ (aq) + H2O(l) ⊆ As O43Λ (aq) + N O(g) + H+(aq) 3. Cu + H+ + N O3Λ ⊆ Cu2+ + NO + H2O 4 Mn O4Λ + H+ + S2Λ ⊆ Mn2+ + H2O + S 9

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี ตอบ 1 H2S + 2HNO3 ⊆ 2NO2 + 2H2O + S 2 3As(s) + 5N O3Λ (aq) + 2H2O(l) ⊆ 3As O43Λ (aq) + 5NO(g) + 4H+(aq) 3 4 3Cu + 8H+ + 2N O3Λ ⊆ 3Cu2+ + 2NO+4H2O 2Mn O4Λ + 16H+ + 5S2– ⊆ 2Mn2++8H2O+5S 22(En 32) เมอ่ื ตอ งการดลุ สมการของปฏกิ ริ ยิ าระหวา ง Cu กับ HNO3 Cu(s) + H+(aq) + N O3Λ (aq) ⊆ Cu2+(aq) + NO(g) + H2O(  ) ถาสัมประสิทธิ์ของ Cu เปน 1 สัมประสิทธิ์ของ H2O เปน เทา ใด 1. 3. 2 4. 4 4 2. 8 (ขอ 1.) 3 3 วธิ ที าํ 23. จงดลุ สมการตอ ไปนด้ี ว ยเลขออกซเิ ดชนั 2. H2S + Cl2 ⊆ HCl + S 1. NH3 + O2 ⊆ NO + H2O วธิ ที าํ ตอบ 1. 4NH3 + 5O2 ⊆ 4NO + 6H2O 2. H2S + Cl2 ⊆ 2HCl + S 24 (มช 31) ในปฏิกิริยา a H2S + b H+ + c Cr2O72– ⊆ d S + e Cr3+ + f H2O เมื่อดุลสมการน้แี ลว เลขสัมประสิทธิ์ a และ b มีคาเทาใด (a=3 , b=8) วธิ ที าํ 10

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 25. จงดลุ สมการตอ ไปนด้ี ว ยเลขออกซเิ ดชนั 1. Al + NaOH ⊆ Na3AlO3 + H2 2. KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 ⊆ K2SO4 + MnSO4 + Fe2(SO4)3 + H2O วธิ ที าํ ตอบ 1. 2 Al + 6 NaOH ⊆ 2 Na3 Al O3 + 3 H2 3. 2 KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 ⊆ K2SO4 + 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + 8H2O การดุลปฏิกริยา Autoredox ใหแ ยกสารทเ่ี ปน ทง้ั ตวั ออกซไิ ดซแ ละตวั รดี วิ ซอ อกเปน 2 พวก กอน แลว จงึ ทาํ การดลุ 26. จงดลุ สมการตอ ไปนด้ี ว ยเลขออกซเิ ดชนั 1. Cl2 + NaOH ⊆ NaCl + NaClO3 + H2O 2. I2 + KOH ⊆ KI + KI O3 + H2O วธิ ที าํ ตอบ 1. 3 Cl2 + 6 NaOH ⊆ 5 Na Cl + Na Cl O3 + 3 H2O 2. 3 I2 + 6 KOH ⊆ 5 KI + KI O3 + 3 H2O 11

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 2.2 การดลุ สมการรดี อกซโ ดยใชค รง่ึ ปฏกิ ริ ยิ า 27. จงดุลสมการตอไปนี้โดยใชครึ่งปฏิกริยา Zn(s) + H+(aq) ⊆Zn2+(aq) + H2(g) วธิ ที าํ 28. จงดุลสมการตอไปนี้โดยใชครึ่งปฏิกริยา Cl2(g) + I–(aq) ⊆ I2(g) + Cl–(aq) วธิ ที าํ สําหรับปฏิกิริยารีดอกซซึ่งเกิดขึ้นในสารละลายกรด หรอื เบส ใหท าํ ตามขน้ั ตอนดงั น้ี 1. หากการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชั่น แลว แยกสมการออกซเิ ดชน่ั กับรดี ักช่ันออกจากกัน 2. ดลุ จาํ นวนอะตอมของธาตอุ น่ื ๆ ที่ไมใช O และ H 3. ใหด ลุ จาํ นวนอะตอมของ O โดยเตมิ H2O และ ดลุ จาํ นวนอะตอมของ H โดยเตมิ H+ 4. ดุลประจุไฟฟาทั้งปฏิกริยารีดักชั่นและออกซิเดชั่น 5. ทาํ ใหจ าํ นวนอเิ ลคตรอนทจ่ี า ยและรบั ของทง้ั ปฏกิ รยิ าออกซเิ ดชน่ั และรดี กั ชน่ั เทากัน 6. รวมสมการรดี กั ชน่ั และออกซเิ ดชน่ั เขา ดว ยกัน 7. ถาเปนสารละลายเบส ใหบ วก OHΛ เขา ทง้ั สองขา งของสมการรวม 12

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 29. จงดลุ ปฏกิ ริ ยิ ารดี อกซต อ ไปน้ี โดยใชครึ่งปฏิกิริยา Cr2O72–(aq) + I–(aq) + H+(aq) ⊆ Cr3+(aq) + I2(s) + H2O(l) วธิ ที าํ ตอบ Cr2O72–(aq) + 6 I–(aq) + 14 H+(aq) ⊆ 2 Cr3+(aq) + 3 I2(s) + 7 H2O(l) 30. จงดลุ สมการรดี อกซต อ ไปนโ้ี ดยใชค รง่ึ ปฏกิ ริ ยิ า MnO4–(aq) + H2S(aq) + H+(aq) ⊆ Mn2+(aq) + H2O(l) + S(s) วธิ ที าํ ตอบ 2MnO4–(aq) + 5H2S(aq) + 6 H+(aq) ⊆ 2 Mn2+(aq) + 8H2O(l) + 5 S(s) 13

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 31. จงดลุ สมการรดี อกซต อ ไปนโ้ี ดยใชค รง่ึ ปฏกิ ริ ยิ า MnO4–(aq) + C2O42–(aq) ⊆ MnO2 (s) + CO32–(aq) วธิ ที าํ ตอบ 2MnO4–(aq) + 3C2O42–(aq) + 4OH–(aq) ⊆ 2 MnO2(s) + 6CO32–(aq) + 2H2O(l) 32. จงดลุ สมการรดี อกซต อ ไปนโ้ี ดยใชค รง่ึ ปฏกิ ริ ยิ า MnO4–(aq) + I–(aq) ⊆ MnO2 (s) + I2(aq) + OH–(aq) วธิ ที าํ ตอบ 2 MnO4–(aq) + 6 I–(aq) + 4H2O(aq) ⊆ 2MnO2 (s) + 3I2(aq) + 8OH–(aq) 14

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี การตรวจสอบวา สมการรดี อกซใ ดดลุ ถูกตอ งหรอื ไมน น้ั ใหหาคา เลขออกซเิ ดชน่ั ทเ่ี พม่ิ รวม และ เลขออกซเิ ดชน่ั ทล่ี ดรวม หาก เลขออกซเิ ดชน่ั รวมทเ่ี พม่ิ = เลขออกซเิ ดชน่ั รวมทล่ี ด แสดงวาสมการดุลถูกตอง หาก ไมเทา แสดงวาดุลไมถูก 33. จงตรวจสอบวา ปฏกิ รยิ าตอ ไปน้ี สมการดุลถูกตองหรือไม 1. 2K2CrO4 + S ⊆ Cr2O3+ K2SO4+ K2O (ดุลถูก) 2. 4 NH3 + 5 O2 ⊆ 4 NO + 6 H2O (ดุลถูก) 34. จงตรวจสอบวา ปฏกิ รยิ าตอ ไปน้ี สมการดุลถูกตองหรือไม 1. 2FeCl3 + H2S ⊆ 2FeCl2 + 2HCl + S 2. 4Cu + 8H+ + 2N O3Λ ⊆ 4Cu2+ + 2NO+4H2O ตอบ 1. ถูก 2. ผิด εεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεε ตอนที่ 3 เซลลก ลั วานกิ 35. เซลลไฟฟาเคมี คือ ........................................... ....... ....... ....... ....... ....... ....... ....... ....... ... เซลลกัลวานิก คือ ........................................... ....... ....... ....... ....... ....... ....... ....... ....... ..... เซลลอเิ ลคโทรลติ กิ คือ ........................................... ....... ....... ....... ....... ....... ....... ....... .... 15

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 3.1 ความหมาย เซลกลั วานกิ (วอลเตอกิ ) คอื เซลไฟฟาเคมี ที่ทําหนาที่เปลี่ยนพลังงานเคมีเปนพลังงานไฟฟา ตัวอยางเชน หากเราตอ วงจรไฟฟา ดงั รปู e K+ สะพานออิ อน ClΛ ClΛ K+ Cu Zn ขั้วคาโทด ขว้ั อาโนด (Λ) Zn2+ (+) Cu2+ S O42Λ S O42Λ เนอ่ื งจาก Cu2+ (aq) แยง ชงิ อเิ ลคตรอนไดเ กง กวา Zn2+ (aq) ดงั นน้ั ที่ขั้ว Zn จะเกิดปฏิกิริยา Zn(s) ⇐ Zn2+ (aq) + 2 e ขว้ั นเ้ี กดิ ออกซเิ ดชน่ั มกี ารจา ย e เรยี กเปน ขว้ั อาโนด ซึ่ง ถือเปนขั้วไฟฟาลบ และ ที่ขั้ว Cu จะเกิดปฏิกิริยา Cu2+(aq) + 2 e ⇐ Cu(s) ขว้ั นเ้ี กดิ รดี กั ชน่ั มกี ารรบั e เรยี กเปน ขว้ั คาโทด ซึ่ง ถือเปนขั้วไฟฟาบวก เหตนุ จ้ี ะทาํ ใหอ เิ ลก็ ตรอนวง่ิ จากแทง Zn ไปหาแทง Cu และมีกระแสไฟฟาวิ่งสวนทาง กลับจากแทง Cu ไปแทง Zn เซลลไฟฟาเคมีแบบนี้ เรยี ก เซลลกัลวานิก บิกเกอร แตล ะอนั เรยี กวา ครึ่งเซลล ครึ่งเซลล Zn เรยี ก ครงึ่ เซลลอาโนด ครึ่งเซลล Cu เรยี ก ครึ่งเซลลคาโทด 36. จงเตมิ คําลงในชองวา งตอไปน้ใี หถ กู ตอ งและไดใ จความ e เกดิ กระแส..................ไหลยอ น ….. ….. …….. Cu2+ Cu Zn 16

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 37. จงเตมิ คาํ ลงในชองวางตอ ไปนใ้ี หถ กู ตองและไดใ จความ หากเราตอ วงจรไฟฟาดงั รปู e K+ สะพานออิ อน ClΛ Zn ClΛ K+ Cu Zn2+ Cu2+ S O42Λ S O42Λ เนอ่ื งจาก Cu2+ (aq) แยง ชงิ อเิ ลคตรอนไดเ กง กวา Zn2+ (aq) ดงั นน้ั ที่ขั้ว Zn จะเกิดปฏิกิริยา …………………………………………….. ขว้ั นเ้ี กดิ ออกซเิ ดชน่ั มกี ารจา ย e เรยี กเปน ขว้ั (อาโนด / คาโทด) ซงึ่ ถอื เปน ขว้ั (บวก / ลบ) และ ที่ขั้ว Cu จะเกิดปฏิกิริยา ………….. ………….. ………….. ………….. ขว้ั นเ้ี กดิ รดี กั ชน่ั มีการรับ e เรยี กเปน ขว้ั (อาโนด / คาโทด) ซึ่ง ถอื เปน ขว้ั (บวก / ลบ) เนอ่ื งจากจะมอี เิ ลก็ ตรอนวง่ิ จากแทง Zn ไปหาแทง Cu จึงมีกระแสไฟฟาวิ่งสวนทาง กลับจากแทง Cu ไปแทง Zn เซลลไฟฟาเคมีแบบนี้ เรยี ก เซลลกัลวานิก บิกเกอร แตล ะอนั เรยี กวา ………….. ครึ่งเซลล Zn เรยี ก ครึ่งเซลล… ……….. ครึ่งเซลล Cu เรยี ก ครึ่งเซลล… ……….. 38. จงเตมิ คําลงในชอ งวา งตอไปนี้ใหถูกตองและไดใ จความ หากเราตอ วงจรไฟฟาดงั รปู ( กาํ หนดวา Ag+ แยง ชงิ อเิ ลคตรอนไดเ กง กวา Cu2+ ) e K+ สะพานออิ อน ClΛ Cu ClΛ K+ Ag Cu2+ Ag+ S O42Λ ClΛ เนอ่ื งจาก Ag+ (aq) แยง ชงิ อเิ ลคตรอนไดเ กง กวา Cu2+ (aq) ดงั นน้ั ที่ขั้ว Cu จะเกิดปฏิกิริยา …………………………………… ขว้ั นเ้ี กดิ ออกซเิ ดชน่ั มกี ารจา ย e เรยี กเปน ขว้ั (อาโนด / คาโทด) ซ่งึ ถอื เปน ขว้ั (บวก / ลบ) และ ที่ขั้ว Ag จะเกิดปฏิกิริยา …………………………………… 17

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี ขว้ั นเ้ี กดิ รดี กั ชน่ั มีการรับ e เรยี กเปน ขว้ั (อาโนด / คาโทด) ซ่ึง ถอื เปน ขว้ั (บวก / ลบ) เหตนุ จ้ี ะทาํ ใหอ เิ ลก็ ตรอนวง่ิ จากแทง ........ไปหาแทง ........และมีกระแสไฟฟาวิ่งสวนทาง กลับจากแทง Ag ไปแทง Cu เซลลไฟฟาเคมีแบบนี้ เรยี ก........ ........ ........ บิกเกอร แตล ะอนั เรยี กวา ........ ........ ครึ่งเซลล Ag เรยี ก ครึ่งเซลล. ....... ........ ครึ่งเซลล Cu เรยี ก ครึ่งเซลล. ....... ........ คําชี้แจง ขอ มลู ตอ ไปนใ้ี ชต อบคาํ ถาม 2 ขอถัดไป e โลหะ Y เมื่อนําครึ่งเซลล X / X2+ มาตอกับครึ่งเซลล Y / Y2+ ตามรปู ปรากฎวา เขม็ ของโวลตม –ิ โลหะ X Y2+ เตอรเ บนไปตามรปู X2+ 39(มช 40) ขอ สรปุ ของเซลลน ท้ี ถ่ี กู ตอ ง คือ 1. X เปน ขว้ั ลบเรยี กวา อาโนด 2. Y เปน ขว้ั ลบเรยี กวา อาโนด 3. X เปน ขว้ั ลบเรยี กวา คาโธด 4. Y เปน ขว้ั บวกเรยี กวา อาโนด (ขอ 1) ตอบ 40(มช 40) ขอสรุปทไ่ี มถ กู ตอ งคือ 1. ตัวรีดวิ ซในปฏกิ ริ ยิ าคอื โลหะ X 2. คาศักยไฟฟาครึ่งเซลล X / X2+ มีคามากกวา Y /Y2+ 3. ขั้ว Y เกิดปฏิกิริยา Y2+ + 2 e ⇓ Y (ขอ 2) 4. ขั้ว X เกิดปฏิกิริยา X ⇓ X2+ + 2 e ตอบ 41. วธิ หี นง่ึ ทอ่ี าจใชเ ปรยี บเทยี บความสามารถในการเปน ตวั รดี วิ ซข องโลหะ A , B , C , D คือ ตอครึ่งเซลลของโลหะ / โลหะไอออนเขา คกู นั แลวสังเกตวามีการเคลือบโลหะบนขั้วใด เชน โลหะและโลหะไอออนคทู ต่ี อ กนั ขั้ว A ขั้ว B ขั้ว C ขั้ว D A/A2+ (aq) กับ B/B2+ (aq) B/B2+ (aq) กับ C/C2+ (aq) + C/C2+ (aq) กับ D/D2+ (aq) + + การเคลอื บโลหะเกดิ ขน้ึ บนขว้ั ทม่ี เี ครอ่ื งหมาย + จงเรียงลาํ ดับความสามารถในการเปนตวั รดี วิ ซจากดที ีส่ ดุ ไปหาแยท่ีสุด 18

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 42. เมอ่ื จมุ โลหะ A , B , C และ D แตล ะชนดิ ลงในสารละลายของโลหะไอออน ได ผลการทดลองดงั แสดงในตาราง โลหะ A2+ สารละลายของ D2+ B2+ C2+ A– + + – B– – – – C– + – – D+ – + – เมอ่ื + แสดงวามีการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น – แสดงวาไมมีการเปลี่ยนแปลง การเรยี งลาํ ดบั ความแรงของตวั รดี วิ ซข อ ใดถกู ตอ ง 1. B > C > A > D 2. C > A > D > B 3. D > A > C > B 4. A > C > B > D (ขอ 3) ตอบ คําชี้แจง ขอความตอไปนี้ใชประกอบการตอบคําถาม 2 ขอถัดไป (1) โซเดียมทําปฏิกริ ยิ ารนุ แรงกบั น้ําในขณะท่ี Zn ไมทําปฏิกิริยากับน้ํา (2) แผน Zn ทําปฏิกิรยิ ากับสารละลาย HCI เจอื จางเรว็ กวา แผน Fe (3) แทง Cu จมุ ในสารละลายซิลเวอรไ นเตรตเกดิ สีเงนิ ตดิ แทง ทองแดงและสารละลาย เปน สฟี า ออ น (4) ใสผงเหล็กในสารละลายคอปเปอร (II) ซัลเฟตเกิดสีสมหุมผลเหล็ก 43. การเรยี งลาํ ดบั ธาตตุ ามความสามารถเปน ตวั รดี วิ ซจ ากมากไปนอ ยเปน ไปตามขอ ใด 1. Zn , Na , Fe , Cu , Ag 2. Ag , Cu , Fe , Zn , Na 3. Na , Fe , Zn , Ag , Cu 4. Na , Zn , Fe , Cu , Ag (ขอ 4) ตอบ 19

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 44. ถาสรางเซลลไฟฟาเคมีเหล็ก–ทองแดง 1. อเิ ลก็ ตรอนไหลจากเหลก็ ไปยงั ทองแดง 2. เหลก็ เปน แคโทด 3. ตวั รดี วิ ซค อื ทองแดง (ขอ 1) 4. คา ศักยไ ฟฟา ครง่ึ เซลลมาตรฐานของ Cu/Cu2+ นอ ยกวา ของ Fe/Fe2+ ตอบ 3.2 การเขียนแผนภาพแสดงเซลกัลวานิก e K+ สะพานออิ อน ClΛ ClΛ K+ Cu Zn ขั้วคาโทด ขว้ั อาโนด (Λ) Zn2+ (+) Cu2+ S O42Λ S O42Λ จากเซลล Zn กับ Cu ทีผ่ านมา กระบวนการเปลี่ยนแปลงที่เกิด อาจเขยี นเปน แผนภาพ แสดงไดด งั น้ี Zn(s) / Zn2+(aq) // Cu2+(aq) / Cu(s) หลักการเขยี นแผนภาพแสดงเซลกัลวานกิ 1. เขียนครึ่งเซลออกซิเดชันไวทางซาย และครึ่งเซลรีดักชันไวทางขวา 2. ใชเ ครอ่ื งหมาย / / แทนสะพานอิออน กั้นระหวางครึ่งเซลทั้งสอง 3. ครึ่งเซลออกซิเดชันใหเขียนขั้วอาโนดไวทางซายสุดแลว ตามดวยอิออน ในสาร ละลายโดยมเี คร่ืองหมาย / คน่ั ระหวา งขว้ั ไฟฟา กับอิออน เชน Zn(s) / Zn2+(aq) 4. คร่ึงเซลรีดักชันซง่ึ อยทู างขวาของสะพานอิออนใหเขียนอิออนในสารละลายกอ นคนั่ ดวยเครื่องหมาย / แลวตามดวยขั้วคาโทดซึ่งอยูขวาสุด เชน Cu2+(aq) / Cu(s) 20

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 5. สาํ หรบั ขัว้ ไฟฟาที่ประกอบดว ยโลหะกับกา ซ (ควรระบคุ วามดันของกา ซ) ใหเ ขยี น เครื่องหมาย / คน่ั ระหวา งโลหะกบั กา ซ และ ระหวางกาซกับอิออนก็ใชเครื่องหมาย / คน่ั เชน เดยี วกนั เชน Pt(s) / H2(g) / H+(aq) H2 (ถาเกิดออกซิเดชัน) 1 atm หรอื H+(aq) / H2(g) / Pt(s) 25oC (ถาเกิดรีดักชัน) Pt Λ H2 หรอื Pt(s) / H2(1 atm) / H+(1 mol/l) H+ ClΛ (1 mol/l) เมอ่ื ตอ งการระบคุ วามดนั ของกา ซ และ ความเขมขนของสารละลาย 6. ถา จะระบคุ วามเขม ขน ของออิ อนในสารละลายหรอื ระบุ สถานะของสารใหเขียนไว ในวงเล็บ ถาเปนกาซใหระบุความดันของกาซในวงเล็บดวย 7. ถาครึ่งเซลใดมีสารซึ่งอยูในสถานะเดียวกันมากกวา 1 ชนดิ ใหใ ชเ ครอ่ื งหมาย “ , ” คั่นระหวางสารสถานะเดียวกัน เชน Pt(s) / Fe2+(aq), Fe3+(aq) 45. จงเขียนแผนภาพเซลลกัลวานิกแสดงการเปลี่ยนแปลงในรูป e K+ สะพานออิ อน ClΛ ClΛ K+ Ag Cu ขั้วคาโทด ขว้ั อาโนด (Λ) Cu2+ (+) Ag+ S O42Λ ClΛ ตอบ Cu(s) / Cu2+(aq) / / Ag+(aq) / Ag(s) 46. จงเขียนแผนภาพเซลล จากปฏิกิรยิ าที่เกิดในเซลกัลวานิกตอไปนี้ 1] Ni(s) + Sn2+(aq) ⇓ Ni2+(aq) + Sn(s) 2] Fe2+(aq) + Ag+(aq) ⇓Fe3+(aq) + Ag(s) ตอบ 1. Ni(s) / Ni2+(aq) / / Sn2+(aq) / Sn(s) 2. Fe2+(aq) ,Fe3+(aq) / / Ag+(aq) / Ag(s) 21

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 47. จงเขียนแผนภาพเซลล จากปฏิกิรยิ าที่เกิดในเซลกัลวานิกตอไปนี้ 1] Mg + Sn2+ ⇓ Mg2+ + Sn 2] 2Cr + 3Pb2+ ⇓ 2Cr3+ + 3Pb 3] 3Zn + 2Cr3+ ⇓ 3Zn2+ + 2Cr 4] Zn + 2H+ ⇓ Zn2+ + H2 5] Zn + Cd2+ ⇓ Zn2+ + Cd 6] 2Al + 3Ni2+ ⇓ 3Ni + 2Al3+ ตอบ 1] Mg(s) / Mg2+(aq) / / Sn2+(aq) / Sn(s) 2] Cr(s) / Cr3+(aq) / / Pb2+(aq) / Pb(s) 3] Zn(s) / Zn2+(aq) / / Cr3+(aq) / Cr(s) 4] Zn(s) / Zn2+(aq) / / H+(aq) / H2(g) / Pt 5] Zn(s) / Zn2+(aq) / / Cd2+(aq) / Cd(s) 6] Al(s) / Al3+(aq) / / Ni2+(aq) / Ni(s) 48. ครึ่งเซลลไฮโดรเจนซึ่งใชแทงแพททินัมแบลคจุมลงในสารละลายกรด เมอ่ื เกดิ ปฏกิ รยิ าออกซเิ ดชน่ั จะเขยี นแผนภาพเปน ......................................................... และเมอ่ื เกดิ ปฏกิ รยิ ารดี กั ชน่ั จะเขยี นแผนภาพเปน ......................................................... 3.3 สะพานออิ อน หรอื สะพานเกลอื สวนประกอบของสะพานออิ อนคอื เปน หลอดแกว รปู ตวั ยู ภายในบรรจุสารละลายของ เกลอื ทอ่ี ม่ิ ตวั ผสมวนุ ปลายทั้งสองขางปดดวยสําลีหรือใยแกว เกลือทจ่ี ะใชท าํ สะพานออิ อนจะตอ งมสี มบตั ดิ งั น้ี 1. ละลายน้ําไดดี และแตกตวั ได 100% (อเิ ลก็ โตรไลทแ ก) 2. ตองไมทําปฏิกิริยากับสารใด ๆ ที่อยูภายในครึ่งเซลลทั้งสอง 3. ไอออนบวกและไอออนลบทไ่ี ดจ ากการแตกตวั จะตอ งเคลอ่ื นทด่ี ว ยความเรว็ เทา ๆ กนั ตัวอยางเกลือที่นิยมใช คือ KNO3 , NH4NO3 , KCl , NH4Cl , K2SO4 22

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี หนาท่ขี องสะพานออิ อน K+ NO3 NKO+3⊥ 1. ปองกันการสะสมประจุในครึ่งเซลทั้งสอง Cu K+ Zn Cu2+ Zn2+ คือ ทาํ หนา ทร่ี กั ษาสมดลุ ระหวา งออิ อน S O42Λ N O3⊥ บวก กับ ออิ อนลบ ในครึ่งเซลทั้งสอง SO 2Κ เชน ในครง่ึ เซล Zn / Zn2+ จะมี Zn2+ 4 จึงมีประจุบวกมากเกินไป N O3⊥ ในสะพานอิออนจะเคล่อื นท่ีลงมาเพอ่ื รกั ษาสมดุล ระหวา งออิ อนบวกกับออิ อนลบ ใหม ปี รมิ าณเทา ๆ กันสวนในคร่งึ เซล Cu / Cu2+ ตวั Cu2+ จะมีปริมาณลดลง จะเหลือ S O42Λ มากกวาตัว K+ ในสะพานอิออนก็จะ เคลื่อนที่ลงมา เพอ่ื รักษาสมดลุ ระหวา งออิ อนบวกกบั ออิ อนลบ ถาไมม ีสะพานอิออน ประจุในครึ่งเซลทั้งสองจะไมสมดุล คือจะมีการสะสมประจุ ในครึ่งเซลทั้งสอง เมื่อผานไประยะหนึ่งก็จะไมมีกระแสไฟฟาไหลในวงจร 2. ทาํ ใหค รบวงจร แตหนา ทนี่ ้ไี มสาํ คญั เพราะสามารถใชลวดตวั นําตาง ๆ แทนได แต การเปลีย่ นแปลงที่เกิดข้นึ ไมเหมอื นกนั **หมายเหตุ** 1. เซลกัลวานิกใด ๆ ทป่ี ระกอบดว ยครง่ึ เซล Zn/Zn2+ ตอ กบั ครง่ึ เซล Cu/Cu2+ อาจเรยี กชอ่ื เฉพาะวา เซลแคเนยี ล 2. ลาํ ดบั ความสามารถในการชงิ อเิ ลก็ ตรอนของตวั ออกซไิ ดซบ างตวั มดี งั น้ี Cl2 ∴ Ag+ ∴ Cu2+ ∴ Sn2+ ∴ Zn2+ ∴ Mg2+ 3.4 ศักยไฟฟาของครึ่งเซล ( คา Eo ) วิธีการหาคาศักยไฟฟามาตรฐานของครึ่งเซล (Eo) 1. กาํ หนดใหค รง่ึ เซลไฮโดรเจน [ Pt / H2 (1 atm) / H+ (1 mol/l) ] เปน มาตรฐานมคี า Eo = 0.00 โวลต 2. ครง่ึ เซลใดทช่ี งิ อเิ ลก็ ตรอนไดด กี วา ไฮโดรเจนใหม คี า Eo เปน + 3. ครง่ึ เซลใดทช่ี งิ อเิ ลก็ ตรอนไดแ ยก วา ไฮโดรเจนใหม คี า Eo เปน – 49. จากแผนภาพตอ ไปน้ี จงบอกคา Eo ของ Li+ และ Ag+ (–3.05 V , +0.80 V ) ee ความตา งศักย 3.05 V ความตา งศกั ย 0.80 V Li H H Ag Li+ H+ H+ Ag+ 23

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี ตารางแสดงคา Eo ซึ่งไดจากการทดลอง Eo (V) –3.05 (รับอิเลคตรอนยาก) ปฏกิ ิรยิ าครึ่งเซล –2.93 Li+(aq) + e ⊂ Li(s) –2.93 (รับอิเลคตรอนยาก) K+(aq) + e ⊂ K(s) –2.92 (รับอิเลคตรอนไดด)ี Rb+(aq) + e ⊂ Rb(s) –2.90 Cs+(aq) + e ⊂ Cs(s) –2.89 Ba2+(aq) + 2 e ⊂ Ba(s) –2.87 Sr2+(aq) + 2 e ⊂ Sr(s) –2.71 Ca2+(aq) + 2 e ⊂ Ca(s) –2.37 Na+(aq) + e ⊂ Na(s) –1.66 Mg2+(aq) + 2 e ⊂ Mg(s) –0.83 Al3+(aq) + 3 e ⊂ Al(s) –0.76 2H2O(l)(aq)+2 e ⊂ H2(g)+2OH–(aq) –0.74 Zn2+(aq) + 2 e ⊂ Zn(s) –0.44 Cr3+(aq) + 3 e ⊂ Cr(s) –0.40 Fe2+(aq) + 2 e ⊂ Fe(s) –0.25 Cd2+(aq) + 2 e ⊂ Cd(s) –0.14 Ni2+(aq) + 2 e ⊂ Ni(s) –0.13 Sn2+(aq) + 2 e ⊂ Sn(s) 0.00 Pb2+(aq) + 2 e ⊂ Pb(s) +0.34 2H+(aq) + 2 e ⊂ H2(s) +0.54 Cu2+(aq) + 2 e ⊂ Cu(s) +0.77 +0.80 I2(s) + 2 e ⊂ 2IΚ(aq) +0.85 Fe3+(aq) + e ⊂ Fe2+(aq) +1.07 Ag+(aq) + e ⊂ Ag(s) +1.23 Hg2+(aq) + 2 e ⊂ Hg(l) +1.36 +1.77 Br2(l) + 2 e ⊂ 2BrΚ(s) +2.01 1 O2(g)+2H+(aq)+2 H2O(s) +2.87 (รับอิเลคตรอนไดด)ี 2 e ⊂ Cl2(g) + 2 e ⊂ 2ClΚ(aq) H2O2(aq)+2H+(aq)+2 e ⊂ 2H2O(l) S2 O82Λ (aq) + S O42Λ 1 e ⊂ 2 F2(g) + 2 e ⊂ 2FΚ(aq) 24

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี *หมายเหตุ* 1. Eo ครึ่งเซลลที่มีคา Eo มากกวา จะสามารถแยงชิงอิเล็กตรอนไดดีกวาครึ่งเซลลที่มีคา Eo นอยกวาเสมอ ดงั นน้ั หากตอ ครง่ึ เซลล 2 ตวั เขา ดว ยกนั ตวั ทม่ี คี า Eo มากกวา จะเกิดปฏิกริยารีดักชั่น และตัวที่ Eo นอ ยกวา จะเกดิ ออกซเิ ดชน่ั เสมอ 2. Eo ในตารางนเ้ี ราพจิ ารณาตามความสามารถในการแยง รบั อเิ ลก็ ตรอน จงึ ถอื เปน Eo ของ ปฏิกิริยารีดักชัน ( E 0 ) แตถากลับสมการ Eo จะมีกลับคาจาก + เปน – หรอื กลบั r จาก – เปน + เชน Cu2+(aq) + 2 e o Cu(s) ; Eo = +0.34 ถากลับสมการจะได Cu o Cu2+ + 2 e ; Eo = –0.34 แตค า Eo ท่ไี ดใหมน ีจ้ ะเปน Eo ของครง่ึ เซลลออกซเิ ดชนั (E00 ) 3. คา Eo จะเปล่ยี นไปตามอุณหภมู ิ ความเขมขนของสารละลายและความดัน 50(En 40) จากคา Eo( v ) การเรยี งลาํ ดบั ไอออนทม่ี คี วามสามารถในการรบั อเิ ล็กตรอน จากมากไปนอ ยขอ ใดถกู ตอ ง 1. Al3+  Fe2+  Cr3+ 2. Fe2+  Al3+  Ni2+ (ขอ 3) 3. Ni2+  Fe2+  Cr3+ 4. Cr3+  Al3+  Ni2+ ตอบ การคํานวณหาคา Eo ของเซลไฟฟาเคมีใด ๆ หากนําครึ่งเซลล 2 ตวั ใดๆ มาตอ กนั เปน เซลลไ ฟฟา เคมี เราสามารถหาคา Eo ของเซลลไฟฟาเคมีที่ตอนั้นไดเสมอ จาก Eoเซล = Eoตวั เกดิ รดี กั ชนั – Eoตวั เกดิ ออกซเิ ดชนั Eoเซล = Eoคาโทด – Eoอาโนด 51. จงหาคา Eo ของเซลลไฟฟาเคมีตอไปนี้ วธิ ที าํ 25

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 52. กาํ หนด Cd2+ + 2 e o Cd ; Eo = –0.40 V ( +0.36 V) Zn2+ + 2 e o Zn ; Eo = –0.76 V จงหาคา Eo ของเซลลไฟฟาเคมี Zn + Cd2+ o Zn2+ + Cd วธิ ที าํ 53. กาํ หนด Ag+ + e o Ag ; Eo = +0.80 V ( +1.56 V) Zn2+ + 2 e o Zn ; Eo = –0.76 V จงหาคา Eo ของเซลลไฟฟาเคมี Zn + 2Ag+ o Zn2+ + 2Ag วธิ ที าํ 54 จงหาคา Eoเซลล ของเซลไฟฟาเคมีตอ ไปน้ี โดยใชค า Eo จากตาราง 1] Mg(s) / Mg2+(aq) / / Sn2+(aq) / Sn(s) 2] Cr(s) / Cr3+(aq) / / Pb2+(aq) / Pb(s) 3] Zn(s) / Zn2+(aq) / / Cr3+(aq) / Cr(s) 4] Zn(s) / Zn2+(aq) / / H+(aq) / H2(g) 5] Zn(s) / Zn2+(aq) / / Cd2+(aq) / Cd(s) 6] Al(s) / Al3+(aq) / / Ni2+(aq) / Ni(s) วธิ ที าํ ตอบ 1] +2.23 โวลต 2] 0.61 โวลต 3] 0.02 โวลต 4] 0.76 โวลต 5] 0.36 โวลต 6] 1.41 โวลต 26

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 55(En 42/2) กาํ หนดให ศักยไฟฟามาตรฐานของครึ่งเซลล (ขอ 2.) Al3+ + 3 e o Al ; E0 = –1.66 V Ag+ + e o Ag ; E0 = 0.80 V Li+ + e o Li ; E0 = –3.04 V Fe2+ + 2 e o Fe ; E0 = –0.44 V จงคาํ นวณคา E0 ของเซลลเปนโวลตของเซลลตอ ไปนี้ตามลําดับ Al / Al3+ // Ag+ / Ag และ Li / Li+ // Fe2+ / Fe 1. 4.06 และ 3.92 2. 2.46 และ 2.60 3. 4.06 และ 2.60 4. 2.46 และ 5.64 วธิ ที าํ 56(En 37) กาํ หนดคา Eo ของครง่ึ เซลตอ ไปน้ี A(s) / A+(aq) ; Eo = –0.14 V B(s) / A+(aq) ; Eo = –0.40 V C(s) / C+(aq) ; Eo = –0.74 V D(s) / D+(aq) ; Eo = –1.18 V เซลในขอใดมีความตางศักยสูงที่สุด 2. B(s) / B+(aq) / / A+(aq) / A(s) (ขอ 4.) 1. D(s) / D+(aq) / / C+(aq) / C(s) 4. D(s) / D+(aq) / / A+(aq) / A(s) 3. C(s) / C+(aq) / / B+(aq) / B(s) วธิ ที าํ 57. เมอ่ื นาํ ครง่ึ เซล Cu / Cu2+ ตอ กบั ครง่ึ เซล Ag /Ag+ จะไดเซลกัลวานิกที่มีคา Eo เซลเทา ใด กาํ หนด Cu2+ + 2 e o Cu ; Eo = +0.34 V Ag+ + e o Ag ; Eo = +0.80 V (0.46 โวลต) วธิ ที าํ 27

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 58(มช 31) กาํ หนดให Pt2+(1 M) + 2 e ⇓ Pt(s) , E0 = +1.02 V Au+(1 M) + e ⇓ Au(s) , E0 = +1.69 V ถา นําคร่ึงเซล Pt(s) / Pt2+ (1 M) กับครึ่งเซล Au(s) / Au+(1 M) มาตอ กนั เปน เซลไฟฟา เคมี จะไดเซลที่มีศักยไฟฟาเทาใด (0.67 โวลต) วธิ ที าํ 59(En 41/2) กาํ หนดให Eo(V) Cr3+ + 3 e o Cr –0.74 Ni2+ + 2 e o Ni –0.25 ถานําครึ่งเซลล Ni(s) … Ni (1 mol/dm3) กับครึ่งเซลล Cr(s)…Cr3+ (1 mol/dm3) ตอเปนเซลล กัลวานิกจะไดศักยไฟฟาของเซลลคูนี้มีคากี่โวลต 1. –0.99 2. 0.49 3. 0.73 4. 0.99 (ขอ 2) วธิ ที าํ 60. กาํ หนดตารางคา Eo ของโลหะ A และ B ดงั น้ี A3+(aq) + 3e– o A(s) Eo = –1.66 V B2+(aq) A B2+(aq) + 2e– o B(s) Eo = –0.13 V (ขอ 1) เมอ่ื จมุ โลหะ A ในสารละลาย B(II) ไนเตรตดงั รปู แลวปลอยทิ้งไว ก. เกดิ โลหะ B เกาะทแ่ี ผน โลหะ A ข. สมการไอออนกิ คือ 2A(s) + 3B2+(aq) o 2A3+(aq) + 3B(s) ค. คาความตางศักยของเซลล = +1.79 โวลต ขอ ความใดถกู ตอ ง 1. ขอ ก. และ ข. 2. ขอ ก. และ ค. 3. ขอ ค. และ ข. 4. ขอ ก. , ข. และ ค. วธิ ที าํ 28

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี สมบัติบางประการของคา Eo 1. ตัวเลขที่นํามาคูณสมการเพื่อดุลสมการ ไมทําใหคา Eo เปลี่ยนแปลง เชน Cu2+(aq) + 2 e o Cu(s) ; Eo = +0.34 2Cu2+(aq) + 4 e o 2Cu(s) ; Eo = +0.34 2. การนํา 2 สมการใดๆ มาบวกกัน คา Eo ของสมการรวม จะเทากับ Eo ของแตล ะ สมการบวกกัน เชน ; Eo = +0.77 o Fe3+(aq) + e o Fe2+(aq) ; Eo = –0.44 o Fe2+(aq) + 2 e o Fe(s) ; Eo = +0.77+(Κ0.44) = 0.33 V + Fe3+(aq) + 3eΚ o Fe(s) หรอื 2Al + 3X2+ o 2Al3+ + 3X ; Eo = 0.95 โวลต o X + Y2+ o X2+ + Y ; Eo = 0.64 โวลต o เอา 3x 3X(s) + 3Y2+(aq) o 3X2+(aq) + 3Y(s) ; Eเoซลล = 0.64 o เอา + 2Al + 3Y2+ o 2Al3+ + 3Y ; Eเoซลล = 0.95 + 0.64 Eเoซลล = 1.59 3. หากกลับสมการ คา Eo ของสมการนั้นจะเปลี่ยนคา จาก + เปน Κ หรอื Κ เปน + เชน Cu2+(aq) + 2e o Cu(s) ; Eo = +0.34 จะได Cu(s) o Cu2+(aq) + 2e ; Eo = ⊥0.34 61. กาํ หนด เซล 1 คือ Sn / Sn2+ / / Cu2+ / Cu ; Eเ0ซล = 0.48 V เซล 2 คือ Mg / Mg2+ / / Sn2+ / Sn ; Eเ0ซล = 2.23 V ศักยไฟฟาของเซลล Mg / Mg2+ / / Cu / Cu2+ มีคาเทาใด 1. Eเ0ซล = 2.71 V และ ขั้ว Cu เปน แคโทด (ขอ 1) 2. Eเ0ซล = 1.75 V และ ขั้ว Cu เปน แคโทด 3. Eเ0ซล = 2.71 V และ ขั้ว Mg เปน แคโทด 4. Eเ0ซล = 1.75 V และ ขั้ว Mg เปน แคโทด วธิ ที าํ 29

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 62(En 38) กาํ หนด Mg(s)/Mg2+(aq) / / Zn2+(aq)/Zn(s) Ecoell = +1.62 V Ecoell = +0.76 V Zn(s) / Zn2+(aq) / / H+(1 mol/dm3), H2(1atm) / Pt(s) ศักยไฟฟาครึ่งเซลลของ Mg(s) / Mg2+(aq) มีคาเทาใด 1. 2.38 V 2. 0.86 V 3. –0.86 V 4. –2.38 V (ขอ 4) วธิ ที าํ 63(มช 38) กําหนดศักยไฟฟามาตรฐานของเซลลสมมติ ดงั น้ี 1. 2A(s) + 3X2+(aq) o 2A3+(aq) + 3X(s) E 0 = 1.25 V cell 2. X(s) + Y2+(aq) o X2+(aq) + Y(s) E 0 = 0.75 V cell จงหาศักยไ ฟฟา มาตรฐานของเซลลตามแผนภาพ A / A3+ / / Y2+ / Y 1. 0.50 V 2. –0.50 V 3. 2.00 V 4. –2.00 V (ขอ 3) วธิ ที าํ การตรวจสอบวา ปฏกิ รยิ าไฟฟา เคมใี ดเกิดข้ึนเอง ไดห รอื ไมน น้ั ใหหาคา Eo ของเซลลนั้น หาก คา Eo มคี า เปน บวก แสดงวา ปฏกิ รยิ านน้ั เกดิ ขน้ึ เองได หาก คา Eo มีคาเปนลบ แสดงวา ปฏกิ รยิ านน้ั เกดิ ขน้ึ เองไมไ ด ตัวอยาง กาํ หนดให Ga3+ + 3 e o Ga Eo = –0.560 V Mg2+ + 2 e o Mg Eo = –2.38 V Ag+ + e o Ag Eo = +0.80 V ปฏกิ รยิ าตามแผนภาพเซลลตอ ไปน้ี จะเกดิ ขน้ึ เองไดห รอื ไม 1. Ag(s) / Ag+(aq) / / Ga3+(aq) / Ga(s) 2. Mg(s) / Mg2+(aq) / / Ga3+(aq) / Ga(s) 3. Pt / H2(1 atm) / H+(1 M) / / Ga3+(aq)/ Ga(s) 4. Ag(s) / Ag+(aq) / / Mg2+(aq) / Mg(s) 30

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี วธิ ที าํ จาก Eoเซลล = Eoคาโทด – Eoอาโนด ขอ 1. Eเoซล = EGo a Κ E o = (–0.56) – ( 0.8 ) = –1.36 โวลต Ag ขอ 2. Eเoซล = EGo a Λ E o = (–0.56) – (–2.38) = +1.82 โวลต Mg ขอ 3. Eเoซล = EGo a Λ E o = (–0.56) – 0 = –0.56 โวลต H2 ขอ 4. Eเoซล = =Eo Λ E o (–2.38) – (0.80) = –3.18 โวลต Mg Ag จะเหน็ วา ขอ 2. เทา นน้ั ที่มีคา Eเoซล เปน บวก ปฏกิ รยิ าสามารถเกดิ ไดเ อง สว นขอ อน่ื Eเoซล เปน ลบ มอิ าจเกดิ ขน้ึ เองได 64(มช 42) กําหนดสมการและคา Eo ดงั ตอ ไปน้ี Ag+ + e o Ag Eo = 0.80 V Pb2+ + 2 e o Pb Eo = –0.12 V Zn2+ + 2 e o Zn Eo = –0.76 V Mg2+ + 2 e o Mg Eo = –2.38 V ปฏกิ ริ ยิ าตอ ไปนข้ี อ ใดทเ่ี กดิ ขน้ึ เอง ไมได 2. Mg + Pb2+ o Mg2+ + Pb (ขอ 3) 1. 2Ag+ + Zn o 2Ag + Zn2+ 4. 2Ag+ + Pb o Pb2+ + 2Ag 3. Zn + Mg2+ o Zn2+ + Mg วธิ ที าํ 65(มช 41) ถาปฏิกิริยา A2+ + 2B o A + 2B+ เกดิ ขน้ึ ไดเ อง คา ศกั ยไ ฟฟามาตรฐานของ ปฏิกิริยา A2+ + 2 e o A และ B+ + e o B เรยี งตามลาํ ดบั ในขอ ใดทเ่ี ปน ไปได 1. –0.72 V และ –0.52 V 2. +0.37 V และ +0.68 V 3. 0.15 V และ +0.34 V 4. +0.00 V และ –0.83 V (ขอ 4) วธิ ที าํ 31

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 3.5 การผกุ รอ นของโลหะ และ การปอ งกนั วธิ กี ารตรวจสอบการผกุ รอ นของโลหะ เมื่อนําไปจุมลงในสารละลาย ใหด คู า Eo ดงั น้ี 1) หากออิ อนของโลหะ มคี า Eo นอยกวาอิออนบวกในสารละลาย โลหะจะผกุ รอ น 2) หากออิ อนของโลหะ มคี า Eo มากกวาอิออนบวกในสารละลาย โลหะจะไมผ กุ รอ น ตัวอยาง กําหนดคาศักย ไฟฟา มาตรฐานของครง่ึ เซลลด งั น้ี A2+ + 2 e o A Eo = –0.3 V B2+ + 2 e o B Eo = +0.2 V C2+ + 2 e o C Eo = +0.5 V D2+ + 2 e o D Eo = –0.4 V หากจมุ โลหะ A , B , C และ D ลงในสารละลายตอไปนี้ โลหะจะเกดิ การผกุ รอ นหรอื ไม 1. จมุ โลหะ D ในสารละลาย A+ 2. จมุ โลหะ C ในสารละลาย D2+ 3. จมุ โลหะ B ในสารละลาย C2+ 4. จมุ โลหะ A ในสารละลาย B2+ ตอบ 1) Eo โลหะ D นอ ยกวา Eo ออิ อน A+ สารละลาย ขอ นโ้ี ลหะ D ผกุ รอ น 2) Eo โลหะ C มากกวา Eo ออิ อน D2+ สารละลาย ขอ นโ้ี ลหะ C ไมผุกรอน 3) Eo โลหะ B นอ ยกวา Eo ออิ อน C2+สารละลาย ขอ นโ้ี ลหะ B ผกุ รอ น 4) Eo โลหะ A นอ ยกวา Eo ออิ อน B2+สารละลาย ขอ นโ้ี ลหะ A ผกุ รอ น 66. ทดลองจมุ โลหะตา ง ๆ ลงในสารละลายหลายชนิดที่ภาวะมาตรฐานดังนี้ ก. จมุ Cu ลงในสารละลาย Ag+ ข. จมุ Ag ลงในสารละลาย Fe3+ ค. จมุ Fe ลงในสารละลาย Zn2+ ง. จมุ Zn ลงในสารละลาย Na+ การทดสอบในขอใดที่โลหะสึกกรอน ( ใหใชคา Eo จากตารางคา Eo มาตรฐาน ) 1. ก 2. ก ข 3. ก ค ง 4. ข ค ง (ขอ 1) วธิ ที าํ 32

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 67(มช 40) กาํ หนดคา Eo ดงั น้ี Eo(V) Co2+(aq) + 2 e o Co(s) –0.28 Ni2+(aq) + 2 e o Ni(s) –0.25 Cu2+(aq) + 2 e o Cu(s) +0.34 Ag+(aq) + e o Ag(s) +0.80 2H+(aq) + 2 e o H2(g) 0.00 ภาชนะทีใ่ สส ารในขอ ใดจะเกดิ การสึกกรอ นเนอ่ื งจากสาร ละลายที่บรรจุอยู 1. โลหะ Cu 2. โลหะ Ni H+(aq) H+(aq) 3. โลหะ Ag 4. โลหะ Cu H+(aq) Co2+(aq) (ขอ 2) วธิ ที าํ 68(En 37) จากรูปและคา Eo ของครึง่ ปฏกิ ริ ยิ าทกี่ ําหนดให ชนิดของสารละลาย B และ โลหะ A ควรเปน ไปตามขอ ใด จงึ จะทาํ ใหโลหะ A มนี ้ําหนกั ลดลงเมื่อเวลาผานไป Mg2+(aq) + 2 e ⊃ Mg(s) ; Eo = –2.38 V Fe2+(aq) + 2 e ⊃ Fe(s) ; Eo = –0.44 V Pb2+(aq) + 2 e ⊃ Pb(s) ; Eo = –0.13 V Cu2+(aq) + 2 e ⊃ Cu(s) ; Eo = +0.34 V 1. Mg(NO3)2(aq), Cu 2. FeSO4(aq), Pb 3. Pb(NO3)2(aq), Mg 4. Pb(NO3)2(aq), Cu (ขอ 3) วธิ ที าํ 33

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี คําชี้แจง คาศกั ยไฟฟามาตรฐานของครงึ่ เซลลต อ ไปนี้ ใชในการตอบคําถาม 2 ขอถัดไป Eo (V) A+(aq) + e– o A(s) –0.14 B+(aq) + e– o B(s) –0.40 C+(aq) + e– o C(s) –0.74 D+(aq) + e– o D(s) –1.18 69. ปฏกิ ริ ยิ าใดเกดิ ขน้ึ ไดเ องในธรรมชาติ 2. C(s) + A+(aq) o A(s) + C+(aq) (ขอ 2) 1. A(s) + B+(aq) o B(s) + A+(aq) 4. B(s) + C+(aq) o C(s) + B+(aq) 3. B(s) + D+(aq) o D(s) + B+(aq) วธิ ที าํ 70. การนาํ ของแขง็ ชนดิ ใดมาทาํ ทอ ระบายนาํ้ ในโรงงานอตุ สาหกรรม จะทําใหเกิดการสะสม ในสิ่งแวดลอมมากที่สุด 1. A 2. B 3. C 4. D (ขอ 4) ตอบ การปอ งกนั โลหะผกุ รอ น ในธรรมชาตนิ น้ั การผกุ รอ นของโลหะอาจมสี าเหตหุ ลายประการ ตวั อยา งเชน เกดิ จากการ สัมผัสกับน้ําและอากาศ เชนการเกิดการผุกรอนเปนสนิมของเหล็กนั้น เหลก็ จะเปน ตวั จา ย อเิ ลคตรอนใหแ กน าํ้ และแกส ออกซเิ จน แลวกลายเปน Fe2+ ดังสมการ ตอ จากนน้ั 2 Fe(s) + O2(g) + 2 H2O(l) o 2 Fe2+ (aq) + 4 OH–(aq) 2 Fe2+ (aq) + 4 OH–(aq) o 2 Fe(OH)2 (s) ตอ จากนน้ั 4 Fe(OH)2 (s) + O2(g) + 2 H2O(l) o 4 Fe(OH)3 (s) ไอออน (III) ไฮดรอกไซดท เ่ี กดิ ขน้ึ น้ี โดยทว่ั ไปจะเขยี นอยใู นรปู ไอออน(III) ออกไซดที่มี น้ําผลึกเกาะอยู ซง่ึ กค็ อื สนมิ เหลก็ นน้ั เอง สตู รทว้ั ไปจะเปน Fe2O3 . nH2O 34

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี โดยทว่ั ไปแลว การปอ งกนั การผกุ รอ นของโลหะ จะทาํ โดยปอ งกนั มใิ หโ ลหะนน้ั จา ยอเิ ลค– ตรอนออกไป ซึ่งสามารถทําไดหลายวิธี ไดแก 1. ทาผวิ หนา ของโลหะดว ยสหี รอื นาํ้ มนั หรอื เคลอื บดว ยพลาสตกิ หรอื ทาดวยสารปองกัน การสึกกรอนชนิดตางๆ ท่ีมีจําหนา ยอยูในทอ งตลาดขณะน้ี 2. เคลือบ หรอื เชอ่ื มหรอื พนั ดว ยโลหะทเ่ี สยี อเิ ลก็ ตรอนไดง า ยกวา (Eo นอ ยกวา ) เชน แมกนเี ซียมเสยี อเิ ล็กตรอนไดง า ยกวา เหล็ก ดงั นน้ั การปอ งกนั การผกุ รอ นของเหลก็ สามารถ ใชแมกนีเซียมเคลือบ หรอื เชอ่ื มหรอื พนั รอบๆ แทง เหลก็ การปอ งกนั โดยวิธีนีแ้ มกนเี ซียม จะทาํ หนา ทเ่ี สยี อเิ ลก็ ตรอนแทนเหลก็ โดยทเ่ี หลก็ เปน แตเ พยี งตวั กลางในการรบั สง อเิ ลก็ ตรอน จากแมกนเี ซยี มไปยงั สารทร่ี บั อเิ ลก็ ตรอน (นาํ้ และออกซเิ จน) ทําใหแมกนีเซียมผุกรอน แต เหลก็ ไมผ กุ รอ นหรอื ผกุ รอ นนอ ยมาก 3. ชบุ หรอื เคลอื บผวิ หนา ของโลหะทต่ี อ งการปอ งกนั การผกุ รอ นดว ยโลหะอน่ื โลหะท่ี นิยมใชเคลือบ คือ โลหะท่ีเกิดสารประกอบออกไซดแ ลวสารประกอบออกไซดนีส้ ามารถ เคลือบผวิ หนา ของโลหะไวไ มใ หผ กุ รอ นลกุ ลามตอ ไป (สารประกอบออกไซดท ่ีความชื้น และ กาซออกซิเจนซึมผานไมได) โลหะเหลา นีไ้ ดแก ดบี กุ โครเมยี ม สังกะสี เปน ตน เชน การปอ งกนั การผกุ รอ นของเหลก็ อาจใชวิธีชุบโลหะดีบุกทั้งๆ ทโ่ี ลหะดบี กุ เสยี อเิ ลก็ ตรอน ไดยากกวาเหล็ก แตท น่ี ิยมใชเพราะดีบุกบรเิ วณผวิ หนาจะทาํ ปฏกิ ริ ิยากับออกซิเจนกลายเปน สารประกอบออกไซด (SnO2) ที่ไมละลายน้ําเคลือบอยูที่ผิวหนาของดีบุก จงึ ทาํ หนา ทป่ี อ ง กันไมใหน้ําและออกซิเจนผานเขาไปทําปฏิกิริยากับเหล็กได เหลก็ จงึ ไมผ กุ รอ นหรอื ถา ชบุ โลหะดว ยโครเมยี มจะเกดิ สารประกอบออกไซด (Cr2O3) ทม่ี สี มบตั เิ หมอื น SnO 4. ทาํ เปน โลหะผสมโดยการนาํ โลหะตง้ั แต 2 ชนดิ ขน้ึ ไปมาหลอมรวมกนั ตวั อยา งเชน เหล็กกลาไรสนิม เปนเหล็กกลาที่ประกอบดวยเหล็ก 73% Cr 18% Ni 8% และ C 0.4% เปน เหลก็ กลา ทท่ี นตอ การผกุ รอ นเปน ตน 5. วิธีอะโนไดซ คือ การใชกระแสไฟฟาทําใหผิวหนาของโลหะกลายเปนโลหะออกไซด ซึ่งใชกับโลหะที่มีสมบัติพิเศษกลาวคือ เมื่อทําปฏิกิรยิ ากับออกซิเจน เกดิ เปน ออกไซดข อง โลหะ แลว ออกไซดข องโลหะนน้ั จะเคลอื บผวิ ของโลหะไมเ กดิ การผกุ รอ นตอ ไป โลหะที่มี สมบัติดังกลาวไดแก อะลูมิเนียม ดบี กุ (ถา ใหโ ลหะดงั กลา วเกดิ ออกไซดต ามธรรมชาตจิ ะ เปนไปอยางไมสม่ําเสมอ) ปจจุบันนิยมทําใหอะโนไดซกับโลหะอะลูมิเนียมซึ่งทําไดโดย ผา นไฟฟา กระแสตรงไปบนแผน อะลูมเิ นียม ซงึ่ จมุ อยูใ นสารละลายอเิ ล็กโทรไลตท่เี ปนกรด 35

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี ทแ่ี อโนดจะเกดิ กา ซ O2 ซง่ึ จะไปออกซไิ ดซอ ะลมู เิ นยี มใหเ ปน อะลมู เิ นยี มออกไซด สวน โลหะอะลูมิเนียมที่แคโทดจะมีกาซ H2 เกดิ ขน้ึ และขั้วโลหะอะลูมิเนียมไมเปลี่ยนแปลง แผน อะลมู เิ นยี มทอ่ี ะโนไดซแ ลว เมอ่ื ผา นกระบวนการตา งๆ เพอ่ื ปรบั ปรงุ คณุ ภาพใหเ ปน ไป ตามตองการก็สามารถนําไปใชงานได เชน นําไปเคลือบสีเพื่อใหสวยงามและทนทาน 6. วธิ แี คโทดกิ เชน ถาตอ งการไมใหต ะปเู หล็กผุกรอ นกใ็ หตอ ตะปเู หลก็ เขา กับขั้วลบ ของถานไฟฉาย หรอื ตอ กบั โลหะทเ่ี สยี อเิ ลก็ ตรอนไดง า ยกวา เชน สังกะสี แมกนีเซียม 7. วธิ กี ารรมดาํ การรมดาํ เปน การปอ งกนั การผกุ รอ นและเพม่ิ ความสวยงามใหแ กช น้ิ งาน โลหะ วธิ นี ใ้ี ชก นั มากกบั เครอ่ื งมอื เครอ่ื งใชท ท่ี าํ ดว ยเหลก็ เชน ตวั ปน กลอนประตู กลอน หนา ตา ง เปน ตน วิธีการรมดํานอกจากจะใชกับเหล็กแลวยังใชกับอะลูมิเนียม เงนิ ทองแดง และ ทองเหลอื ง เปน ตน การรมดาํ เปน การทาํ ใหผ วิ ของโลหะเปลย่ี นเปน ออกไซดข อง โลหะนน้ั ซึ่งมีลักษณะเปนฟลมสีดําเกาะติดแนนบนผิวของชิ้นงานโลหะ วิธีทําใหเกิด ออกไซดใ ชส ารเคมที เ่ี ปน ตัวออกซไิ ดซ เชน โซเดยี มไดโครเมต(Na2Cr2O7) โพแทสเซียม ไนเตรต (KNO3) และโซเดียมไทโอซัลเฟต (Na2S2O3) เปน ตน สวนวิธีทําก็แตกตางกัน ไป ซ่งึ แลว แตช นดิ ของโลหะและชนิดของสารเคมีท่ใี ช ตวั อยา งเชน การรมดาํ เหลก็ หนง่ึ ใน หลายวิธีคือ ตม ชิ้นงานท่ีเปน เหล็กในสารละลายท่ปี ระกอบดว ยโซเดียมไฮดรอกไซด(NaOH) และโซเดยี มไนเตรต (NaNO3) ทอ่ี ณุ หภมู ิ 135–145oC จะสังเกตเหน็ ผวิ ของโลหะเปน สดี าํ จากนั้นลางน้ําใหสะอาด เชด็ ใหแ หง แลวชะโลมดวยน้ํามันเพื่อเพิ่มความสวยงามและทน ทานตอ การผกุ รอ น 71. การทาผิวหนา โลหะดวยสนี ํา้ มนั สามารถปอ งกนั โลหะมใิ หผ กุ รอ นไดเ พราะ..................... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .............. 72. เหตใุ ดการพนั ลวดแมกนเี ซยี มรอบแทง เหลก็ จงึ สามารถปอ งกนั มใิ หเ หลก็ ผกุ รอ นได. ......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .............. 73(มช 34) การปอ งกนั การผกุ รอ นทอ เหลก็ ทใ่ี ชใ ตพ น้ื ดนิ เชน ทอ นาํ้ ทอ นาํ้ มนั เปน ตน นิยมวิธีใด ก. ชบุ ทอ เหลก็ ดว ยโครเมยี ม ข. ตอ ทอ เหลก็ เขา กบั ทอ ดบี กุ ค. ชบุ ทอ เหลก็ ดว ยโครเมยี ม ง. ตอ ทอ เหล็กเขา กับแทง แมกนีเซยี ม (ขอ ง) 74. เหลก็ จา ยอเิ ลคตรอนไดง า ยกวา ดบี กุ แตการเคลือบหล็กดวยดีบุกสามารถปองกันเหล็กผุ กรอ นไดเ พราะ ......................................................................................................................... 36

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 75. การทาํ อะโนไดซน ยิ มทาํ กบั โลหะใด ก. ดบี กุ , ตะกั่ว, โครเมยี ม ข. อะลูมิเนียม , ดบี กุ ค. โครเมยี ม , สังกะสี ง. โลหะทกุ ชนดิ (ขอ ข) 76. การทําอะโนไดซอ ลูมิเนียม จะทําโดยปลอยไฟฟากระแสตรงเขาไปยังอลูมิเนียมที่จุมอยู ในสารละลายที่มีสมบัติเปน ............ แลวจะเกิดกาซ ........... ขึ้นทผี่ วิ อลมู เิ นยี ม แลวทําใหเกิด ..................................... เคลือบผวิ อลูมิเนยี มไว 77. ขอ ใดเปน การปอ งกนั การผกุ รอ นดว ยวธิ อี ะโนไดซ (ขอ ข) ก. ผานกระแสไฟฟาเขาไปในแผนอะลูมิเนียมในสารละลายเบส ข. ผานกระแสไฟฟาเขาไปในแผนอะลูมิเนียมในสารละลายกรด ค. ผานกระแสไฟฟาเขาไปในแผนอะลูมิเนียมในสารละลายเกลือ ง. ผานกระแสไฟฟาเขาไปในแผนอะลูมิเนียมในน้ํา 78. การทาํ อะโนไดซ จะเกิดการเปลี่ยนแปลงที่ขั้วใด (ขอ ข) ก. คาโทด ข. อาโนด ค. ทั้งสองขั้ว ง. ไมเปลี่ยนแปลง 79. จงยกตวั อยา งวธิ กี ารรมดาํ เหลก็ มา 1 ตวั อยา ง .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .............. .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .............. .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .............. 80. หากตอ งการปอ งกนั เหลก็ มใิ หผ กุ รอ นโดยวธิ แี คโทดกิ สามารถทาํ ไดโ ดย ........................... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .............. 81(En 41) ขอ ใดเกดิ การผกุ รอ นของตะปเู หลก็ นอ ยทส่ี ดุ 1. ตะปูที่วางไวในอากาศ 2. ตะปูที่ตอกับขั้วลบของถานไฟฉาย 3. ตะปทู ต่ี อ กบั ขว้ั ดบี กุ 4. ตะปทู น่ี าํ ไปผา นการอะโนไดซ (ขอ 2) 82(En 39) การปอ งกนั การผกุ รอ นของตะปเู หลก็ วธิ ใี ดไมถ กู ตอ ง 1. นําตะปูตอ เขา กับข้ัวบวกของถานไฟฉาย 2. นําตะปูไปทําอะโนไดซ 3. นาํ ตะปไู ปทาํ แคโทดกิ 4. นาํ ตะปไู ปทาํ รมดาํ (ขอ 1) 37

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 83(En 32) กําหนดคาศักยไฟฟามาตรฐาน Eo(V) A2+ + 2 e ⊃ A –2.38 B3+ + 3 e ⊃ B –1.66 C3+ + 3 e ⊃ C –0.74 D2+ + 2 e ⊃ D –0.44 E2+ + 2 e ⊃ E –0.14 ขอ ใดแสดงขว้ั ทผ่ี ดิ สาํ หรบั ภาวะปอ งกนั การผกุ รอ นของโลหะ D เมื่อถกู ฉาบดว ยโลหะอืน่ โลหะปอ งกนั ขว้ั แอโนด ขว้ั แคโทด 1. C C D 2. E D E 3. A A D 4. B B D (ขอ 3) ตอบ 3.6 ประเภทของเซลลก ลั วานกิ เซลลกัลวานิกโดยทั่วไปจะมี 2 ประเภท คือ 1. เซลลปฐมภูมิ คือ เซลลที่สามารถนํามาประจุไฟฟากลับมาใชใหมไมได 2. เซลลทตุ ยิ ภมู ิ คือ เซลลที่สามารถนํามาประจุไฟฟากลับมาใชใหมได 84. ขอ ใดเปน ความแตกตา งของเซลลป ฐมภมู แิ ละเซลลท ตุ ยิ ภมู ิ ก. ชนิดของปฏิกิริยาที่ขั้วทั้งสอง ข. ความตางศักยของเซลล ค. ระยะเวลาในการใช ง. ขนาดของเซลล (ค) ตอบ 38

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 3.6.1 เซลลแ หง หรอื เซลลเลอคลังเซ เซลลแ หง (Dry cell) หรอื เซลลเลอคลังเช (Leclanche’ cell) ไดแก ถานไฟฉายธรรมดา ทั่วไป เซลลไฟฟาชนิดนี้ มอี งคป ระกอบดงั รปู เมื่อมีการใชถานไฟฉาย จะเกิดปฏิกิริยา ภายในเซลลดังนี้ ที่ขั้วสังกะสี (อาโนด) Zn(s) o Zn2+(aq) + 2 e ทข่ี ว้ั คารบ อน (คาโทด) อเิ ลก็ ตรอนจากขว้ั อาโนด (สังกะส)ี มาสูขั้วคาโทด โดยผานวงจรภายนอกแลวเกิดปฏิกิริยาดังนี้ 2 N ϑ (aq) + 2MnO2(s) + 2 e o Mn2O3(s) + 2NH3(g) + H2O(l) Zn2+ H4 ซง่ึ เกดิ ขน้ึ ทข่ี ว้ั คารบ อน จะทําปฏิกิริยากันได ซึ่งเกิดขึ้นที่ขั้วสังกะสีและ NH3 เตตระอมั มนี ซงิ ค (II) ออิ อน 2Ι ซง่ึ เปน ออิ อนเชงิ ซอ นทาํ ใหร กั ษาความเขม ขน (Zn(NH3 ) 4 ) ของ Zn2+ ออิ อนไมใ หส งู ขน้ึ จึงทําใหศักยไฟฟาของเซลลเกือบคงที่เปนเวลานานพอสมควร เมื่อใชถานไฟฉายนานๆ ปฏิกิริยาเขาสูสมดุล ศักยไฟฟาของทั้ง 2 ขว้ั เทากัน กระแสไฟ ฟาจะหยุดไหล และ ไมมีวิธีสะดวกในการประจุไฟเขาไปอีก จงึ ถอื วา เปน เซลลปฐมภูมิ 85. จงระบุสวนประกอบของเซลลเ ลอคลงั เซตอไปน้ใี หถ ูกตอง 86. เซลลแหง ( เลอคลงั เซ ) มขี ว้ั แอโนดคอื ........................ ขว้ั แคโทด คือ ..................... อเิ ลคโทรไลต คือ ............................................ ความตางศักยประมาณ ................ โวลต 39

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 87. ขว้ั ทเ่ี กดิ ออกซเิ ดชน่ั ( อาโนด , ลบ ) ในถานไฟฉายธรรมดา คือ ....................................... ปฏิกริยาที่เกิด คือ ....................................................................................... 88. ขว้ั ทเ่ี กดิ รดี กั ชน่ั ( คาโทด , บวก ) ในถานไฟฉายธรรมดา คือ ............................................ ปฏิกริยาที่เกิด คือ ....................................................................................... 89(En 40) เซลลถานไฟฉายมีอิเล็กโทรไลตเปน NH4Cl ชื้น +ZnCl2 + MnO2 มแี ทง แกรไฟต เปน แคโทด แตปฏิกิริยาที่ขั้วลบเปนดังขอใด 1. Zn2+(aq) + 2 e o Zn(s) 2. 2MnO2(s) + H2O(  ) + 2 e o Mn2O3(s)+2OH–(aq) 3. Zn(s) o Zn2+(aq) + 2 e 4. Mn2+(aq) o Mn3+(aq) + e (ขอ 3) 90. ถานไฟฉายที่ใชกันอยูในปจจุบันจะมีปฏิกิริยาเกิดขึ้นที่ คาโทด ตามขอใด ก. Zn o Zn2+ + 2 e ข. 2MnO2 + 2N ϑ +2 e o Mn2O3+H2O+2NH3 H4 ค. MnO2 + 2H2O + 2 e o Mn2+ + 2O2 + 2H2 ง. N H4ϑ + H2O o NH3 + H3O+ (ขอ ข) ตอบ 91. Zn2+ และ NH3 ทเ่ี กดิ จะถกู ควบคมุ ปรมิ าณ โดย ................................................................ 92. ขอ ความใดตอ ไปนไ้ี มถ กู ตอ งเกย่ี วกบั เซลถา นไฟฉาย ก. แทง คารบ อนเปน คาโทด และแผน สงั กะสเี ปน อาโนด ข. ปฏกิ ริ ยิ าทข่ี ว้ั บวก คอื 2N H4ϑ + 2MnO2 + 2 e o Mn2O3 + 2NH3+ H2O ค. ปฏกิ ริ ยิ าทอ่ี าโนดคอื Zn+ + 4NH3 o Zn(NH3 )24ϑ + 2 e ง. NH4Cl เปน อเิ ลก็ โทรไลต (ขอ ค) ตอบ 40

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 3.6.2 เซลลแอลคาไลน เปน เซลลท พ่ี ฒั นาขน้ึ จากเซลลแ หง หรอื เซลล เลอคลงั เชและมสี ว นประกอบหลกั เชน เดยี วกนั แตใชสารละลาย NaOH เปน อเิ ลก็ - โทรไลต ดงั รปู จงึ มชี อ่ื วา เซลลแอลคาไลน ( แอลคาไลนห มายความ วา มสี มบตั เิ ปน เบส ) เมอ่ื ตอ ขว้ั ไฟฟา ใหค รบวงจร ปฏกิ ริ ยิ าทเ่ี กดิ ขน้ึ ภายในเซลลเ ปน ดงั น้ี แอโนด : Zn(s) + OH–(aq) o ZnO(s) + H2O( l) + 2 e แคโทด : 2MnO2 (s) + H2O(l) + 2 e o Mn2O3(s) + 2OH– (aq) ปฏกิ ริ ยิ ารวม : Zn(s) + 2MnO2 (s) o ZnO(s) + Mn2O3(s) เซลลแอลคาไลนมีศักยไฟฟาประมาณ 1.5 โวลต และ ใหก ระแสไฟฟา ไดน านกวา เซลล แหง เพราวา อเิ ลก็ โทรไลตม คี วามเขม ขน คงท่ี เนอ่ื งจากนาํ้ และไฮดรอกไซดไ อออนทเ่ี กิดขน้ึ ใน ปฏกิ ริ ยิ าหมนุ เวยี นกลบั ไปเปน สารตง้ั ตน ของปฏกิ ริ ยิ าไดอ กี 93. จงระบสุ ว นประกอบของเซลลอ ลั คาไลนต อ ไปนใ้ี หถ กู ตอ ง 94. เซลลอลั คาไลน มขี ว้ั แอโนดคอื ........................ ขว้ั แคโทด คอื ......................... อเิ ลคโทรไลต คอื ............................................ ความตา งศกั ยป ระมาณ ................ โวลต 41

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 95. ขอ แตกตา งของเซลลแ หง “เลอคลงั เช” กับเซลลแอลคาไลน คอื ขอ ใด ก. ขว้ั อาโนด ข. ขว้ั คาโทด ค. สารละลายอเิ ลก็ โทรไลต ง. ความตา งศกั ย (ขอ ค) 96. เหตุใดเซลลอัลคาไลน จงึ ใชไ ดน านกวา เซลลเ ลอคงั เซ ......................................................... .................... .................... .................... .................... .................... .................................... 3.6.3 เซลลปรอท เปน เซลลท ม่ี สี ว นประกอบคลา ยกบั เซลลแ อลคาไลนแ ตใ ชเ มอรค วิ ร่ี (II) ออกไซดแ ทน แมงกานสี (IV) ออกไซดแ ละใชแ ผน เหลก็ เปน ขว้ั แคโทด สว นอเิ ลก็ โทรไลตค อื KOH หรอื NaOH ผสมกับ Zn(OH)2 ปฏกิ ริ ยิ าทเ่ี กดิ ขน้ึ ภายในเซลลเ ปน ดงั น้ี แอโนด : Zn(s) + 2OH–(aq) o ZnO(s) + H2O( l) + 2 e แคโทด : HgO(s) + H2O(l) + 2 e o Hg( l) + 2OH– (aq) ปฏกิ ริ ยิ ารวม : Zn(s) + HgO(s) o ZnO(s) + Hg( l) เซลลปรอทเปนเซลลที่มีขนาดเล็ก ใหศักยไฟฟาประมาณ 1.3 โวลต แตม ขี อ ดคี อื สามารถ ใหศ กั ยไ ฟฟา เกอื บคงทต่ี ลอดอายกุ ารใชง าน นยิ มใชก บั เครอ่ื งคดิ เลข นาฬิกา กลองถายรปู เครอ่ื งตรวจการเตน ของหวั ใจ 97. จงระบสุ ว นประกอบของเซลลอ ลั คาไลนต อ ไปนใ้ี หถ กู ตอ ง 42

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 98. เซลลอลั คาไลน มขี ว้ั แอโนดคอื ........................ ขว้ั แคโทด คอื ......................... อเิ ลคโทรไลต คอื ............................................ ความตา งศกั ยป ระมาณ ................ โวลต 99. ขอ ใดเปน ความตา งของเซลลป รอท และ เซลลแอลคาไลน (ขอ ข) ก. ขว้ั อาโนด และ ขว้ั คาโทด ข. ความตา งศกั ย และ ขว้ั คาโทด ค. สารละลายอเิ ลก็ โทรไลต และ ขว้ั คาโทด ง. ความตา งศกั ย , ขว้ั คาโทด และ อเิ ลก็ โทรไลต ตอบ 100. เซลลปรอท และ เซลลแอลคาไลน เหมอื นกนั ในขอ ใด ก. สารทข่ี ว้ั ทง้ั สอง ข. อเิ ลก็ โทรไลต ค. ความตา งศกั ย ง. สารทข่ี ว้ั คาโทด (ขอ ข) ตอบ 101. เซลลถานไฟฉาย เซลลปรอท และ เซลลแอลคาไลน เหมอื นกนั ในขอ ใด ก. โลหะทข่ี ว้ั อาโนด ข. สารทข่ี ว้ั คาโทด ค. อเิ ลก็ โทรไลต ง. ความตา งศกั ย (ขอ ก) ตอบ 3.6.4 เซลลเงิน เปน เซลลท ม่ี สี ว นประกอบและ หลักการเกิดปฏิกิรยิ าคลายเซลลแอล- คาไลน คอื ใชส งั กะสเี ปน แอโนดและ แผน เหลก็ ทส่ี มั ผสั กบั ซลิ เวอรอ อกไซดเ ปน แคโทด ปฏกิ ริ ยิ าทเ่ี กดิ ขน้ึ ใน เซลลเปน ดงั น้ี แอโนด : Zn(s) + 2OH–(aq) o ZnO(s) + H2O( l) + 2 e แคโทด : Ag2O(s) + H2O(l) + 2 e o 2Ag( s) + 2OH– (aq) ปฏกิ ริ ยิ ารวม : Zn(s) + Ag2O(s) o ZnO(s) + 2Ag(s) เซลลเงินมีศักยไฟฟาประมาณ 5 โวลต มขี นาดเลก็ และมอี ายกุ ารใชง านไดน านแตม รี าคา แพง ใชกับกลองถายรูป เครอ่ื งตรวจการเตน ของหวั ใจ เครอ่ื งชว ยฟง 43

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 102. จงระบสุ ว นประกอบของเซลลเ งนิ ตอ ไปนใ้ี หถ กู ตอ ง 103. เซลลเงนิ มขี ว้ั แอโนดคอื ........................ ขว้ั แคโทด คอื ......................... อเิ ลคโทรไลต คอื ............................................ ความตา งศกั ยป ระมาณ ................ โวลต 104. ขว้ั อาโนด – คาโทด ของเซลลเงิน คอื สารใดตามลาํ ดบั ก. Ag – Zn ข. Ag – ZnO ค. Zn – Ag ง. Zn – Ag2O (ขอ ง) ตอบ 105. ขอ แตกตา งของเซลลปรอท กับเซลลเงิน คอื (ขอ ข) ก. ขั้วแอโนด และขั้วแคโทด ข. ความตา งศักย และขั้วแคโทด ค. สารละลายอเิ ลคโทรไลตแ ละขว้ั แคโทด ง. ความตา งศักย ขั้วแคโทด และอิเลคโทรไลต 106(En 39) จากตาราง สวนประกอบ แอโนด แคโทด อเิ ลก็ โทรไลต ชนิดของเซลล A Zn C และ MnO2 สารละลาย KOH B Zn C , NH4ϑ และ MnO2 นาํ้ NH4Cl ZnCl2 C Zn HgO สารละลาย KOH D Zn Ag2O สารละลาย KOH เซลล A , B , C , D นา จะเปน เซลลใ ดตามลาํ ดบั 1. ถานไฟฉาย เซลลแอลคาไลน เซลลปรอท เซลลเ งนิ 2. เซลลแอลคาไลน ถานไฟฉาย เซลลปรอท เซลลเงนิ 3. ถานไฟฉาย เซลลแอลคาไลน เซลลเงนิ เซลลปรอท 4. เซลลแอลคาไลน ถานไฟฉาย เซลลเ งนิ เซลลปรอท (ขอ 2) 44

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 3.6.5 เซลลเชื้อเพลิงไฮโดรเจน – ออกซิเจน เปน เซลลท ใ่ี ชแ กส ไฮโดรเจนและแกส ออกซเิ จนผา นเขา ไปในชอ งแอโนด และ แคโทด ตามลาํ ดบั และใชโ ซเดยี มคารบ อเนตหลอมเหลวเปน อเิ ลก็ โทรไลต ขว้ั แอโนดใชแ กรไฟตผ สม นกิ เกลิ สว นขว้ั แคโทดใชแ กรไฟตผ สมนกิ เกลิ และนกิ เกลิ (II) ออกไซด เพอ่ื ชว ยเรง ปฏกิ ริ ยิ าท่ี ขั้วไฟฟา ปฏกิ ริ ยิ าทเ่ี กดิ ขน้ึ เปน ดงั น้ี H2(g) + CO32Λ ( l) o H2O(g) + CO2( g) + 2 e แอโนด : แคโทด : 12 O2(g) + CO2(g) + 2 e o CO32Λ ( l) ปฏกิ ริ ยิ ารวม : H2(g) + 12 O2(g) o H2O(g) หรอื 2H2 (g) + O2(g) o 2H2O(g) ในกรณที ใ่ี ชส ารละลายโซเดยี มไฮดรอกไซดห รอื โพแทสเซยี มไฮดรอกไซดเ ขม ขน เปน อเิ ลก็ โทรไลต ปฏกิ ริ ยิ าทเ่ี กดิ ขน้ึ เปน ดงั น้ี แอโนด : H2(g) + 2OH– ( aq) o 2H2O(g) + 2 e แคโทด : 12 O2(g) + H2O(l) + 2 e o 2OH– ( aq) ปฏกิ ริ ยิ ารวม : H2(g) + 12 O2(g) o H2O(g) หรอื 2H2 (g) + O2(g) o 2H2O(g) เซลลชนิดน้ีใหศักยไ ฟฟา ประมาณ 1.2 โวลต เปน เซลลท ม่ี รี าคาแพงมากจงึ ไมใ ชก บั อปุ กรณห รอื เครอ่ื งมอื ตา ง ๆ ในชวี ติ ประจาํ วนั สว นมากจะใชก บั เรอื ดาํ นาํ้ ยานพาหนะทใ่ี ชท าง การทหารและในกระสวยอวกาศ เพราะวา นอกจากจะไดพ ลงั งานไฟฟา แลว ยังไดนาํ้ บริสุทธ์ิ เปน นาํ้ ดม่ื สาํ หรบั นกั บนิ อวกาศอกี ดว ย 45

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 107. เซลลเ ชอ้ื เพลงิ H2-O2 มขี ว้ั แอโนดคอื ........................ ขว้ั แคโทด คอื ......................... อเิ ลคโทรไลต คอื ............................................ ความตา งศกั ยป ระมาณ ................ โวลต 108. พจิ ารณาขอ ความทเ่ี กย่ี วขอ งกบั เซลเชอ้ื เพลงิ H2–O2 ตอ ไปน้ี 1. ประกอบดว ยขว้ั ไฟฟา ทท่ี าํ ดว ยแทง คารบ อนทเ่ี ปน รพู รนุ 2 แทง 2. เงนิ ผสมกบั ผงคารบ อน หรอื ผงพลาตนิ มั เปน ตวั เรง ปฏกิ ริ ยิ า 3. ปฏกิ ริ ยิ าทเ่ี กดิ ในเซลคอื (ขอ ง) ออกซเิ ดชนั H2 + 2OH– o 2H2O + 2 e รดี กั ชนั 2H2O + O2 + 4 e o 4OH– ขอ ใดถกู บา ง ก. 1 และ 2 ข. 2 และ 3 ค. 1 และ 3 ง. ทงั้ 1 , 2 และ 3 ตอบ 109. ผลทไ่ี ดร บั จากเซลเชอ้ื เพลงิ H2 – O2 (ขอ ค) ก. พลงั งานไฟฟา และความรอ น ข. พลังงานไฟฟา นาํ้ บรสิ ทุ ธ์ิ และอากาศไมเ ปน พษิ ค. พลังงานไฟฟา ความรอ น และน้ําบริสุทธิ์ ง. พลังงานไฟฟาเพยี งอยา งเดียว ตอบ 110. ขอ ความทเ่ี กย่ี วกบั เซลเชอ้ื เพลงิ ไฮโดรเจน – ออกซิเจน ตอ ไปนข้ี อ ใดผดิ ก. พลงั งานเคมขี องเชอ้ื เพลงิ ถกู เปลย่ี นเปน พลงั งานไฟฟา ข. ตอ งบรรจเุ ชอ้ื เพลงิ เขา ไปในเซลตอ เนอ่ื งกนั อยตู ลอดเวลา ค. ทอ่ี าโนดเปน ปฏกิ ริ ยิ าออกซเิ ดชนั ของไฮโดรเจนโดยมี ไฮดรอกไซดไ อออนเขา รว มใน ปฏกิ ริ ยิ าดว ย ง. นาํ้ ซง่ึ เปน ผลติ ผลของปฏกิ ริ ยิ า จะแยกสลายเปนไฮโดรเจน และออกซเิ จนซง่ึ นาํ กลบั มาใชเ ปน เชอ้ื เพลงิ ไดอ กี (ขอ ง) ตอบ 46

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 111. ขอ ความใดทไ่ี มเ กย่ี วขอ งกบั ความรเู รอ่ื งเซลลเ ชอ้ื เพลงิ ไฮโดรเจน–ออกซิเจน ก. เกดิ ปฏกิ ริ ยารดี อกซใ นสารละลายเบส ข. เปลย่ี นพลงั งานเคมเี ปน พลงั งานไฟฟา ค. มกี ารผา นสารตง้ั ตน เขา ไปทอ่ี าโนดและคาโทดอยา งสมาํ่ เสมอ ง. ทอ่ี าโนดและคาโทดไดไ ฮโดรเจนและออกซเิ จน ตามลาํ ดบั จ. มสี ารเรง ปฏกิ ริ ยิ าดว ยเชน ผงพลาตนิ มั หรือแพลเลเดียม (ขอ ง) ตอบ 112(มช 32,มช 38) จากคา ศกั ยไ ฟฟา มาตรฐานของครง่ึ เซลล (E0) ที่ 25oC ขางลา งน้ี จงคาํ นวณ E0(เซลล) ในเซลลเ ชอ้ื เพลงิ ไฮโดรเจนออกซเิ จน (1.23 โวลต) ปฏกิ ริ ยิ าครงึ่ เซลล E0 O2(g) + 4H+(aq) + 4 e o 2H2O(l) 1.23 O2(g) + 2H2O(l) + 4 e o 4OH– 0.40 2H+(aq) + 2 e o H2(g) 0.00 2H2O + 2 e o H2(g) + 2OH–(aq) –0.83 ตอบ 3.6.6 เซลลเชื้อเพลิงโพรเพน – ออกซิเจน เซลลเ ชอ้ื เพลงิ ชนดิ นใ้ี ชแ กส โพรเพนผา นไปในชอ งแอโนด แกส ออกซเิ จนผา นไปในชอ ง แคโนดและใชสารละลายกรดซัลฟวริกเปนอิเล็กโทรไลต ปฏกิ ริ ยิ าเกดิ ขน้ึ ภายในเซลลเ ปน ดงั น้ี แอโนด : C3H8(g) + 6H2O(l) o 3CO2(g) + 20H+(aq) + 20 e แคโทด : 5O2(g) + 20H+ (aq) + 20 e o 10H2O (g) ปฏกิ ริ ยิ ารวม : C3H8(g) + 5O2(g) o 3CO2(g) + 4H2O(g) 47

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี ปฏกิ ริ ยิ าในเซลลเ ชอ้ื เพลงิ โพรเพน – ออกซเิ จนเหมอื นกบั ปฏกิ ริ ยิ าการสนั ดาปของแกส โพรเพนในเครอ่ื งยนต แตใ หป ระ– สทิ ธิภาพในการทาํ งานสูงกวา ประมาณ 2 เทา ของเครอ่ื งยนตช นดิ สันดาปภายใน นอกจากนอ้ี าจพบวา ในเซลลเ ชอ้ื เพลงิ บางชนดิ ใชแ กส แอม โมเนยี หรอื แกส มเี ทนหรอื แกส ไฮดราซนี ทาํ ปฏกิ ริ ยิ ากบั แกส ออก– ซิเจน อกี ดว ย 113. เซลลเ ชอ้ื เพลงิ C3H8-O2 มขี ว้ั แอโนดคอื ........................ ขว้ั แคโทด คอื ........................ อเิ ลคโทรไลต คอื ............................................ 114. เซลเชอ้ื เพลงิ ชนดิ โพรเพนΚออกซเิ จน ใชส ารอเิ ลก็ โทรไลตใ ด (ขอ ก) ก. สารละลายกรด ข. สารละลายเกลือ ค. สารละลายเบส ง. นาํ้ บรสิ ทุ ธ์ิ 115. ในเซลชนดิ โพรเพน Κ ออกซิเจน ปฏกิ ริ ยิ าทค่ี าโทดเปน อยา งไร ก. C3H8(g) + 6H2O(l) o 3CO2(g) + 20H+(aq) + 20 e ข. 5O2(g) + 20H+(aq) + 20 e o 10H2O(l) ค. O2(g) + 2H2O(l) + 4 e o 4OHΚ(aq) ง. C3H8(g) + 5O2(g) o 3CO2(g) + 4H2O(l) (ขอ ข) ตอบ 116(มช 41) เซลลเ ชอ้ื เพลงิ ชนดิ โพรเพนΚออกซิเจนมปี ฏกิ ริ ยิ ารวมเปน ดงั น้ี C3H8(g) + 5O2(g) o 3CO2(g) + 4H2O(l) ขอ ความตอ ไปน้ี ขอ ความใดเปน จรงิ สาํ หรบั เชอ้ื เพลงิ น้ี 1. เซลลน ใ้ี หพ ลงั งานความรอ นไดส งู ประมาณ 2 เทา ของเครอ่ื งยนตส นั ดาปภายใน 2. เซลลน เ้ี มอ่ื นาํ ไปใชง านในเครอ่ื งยนตจ ะไมก อ ใหเ กดิ เสยี งหรอื การสน่ั สะเทอื นเนอ่ื ง จากเครอ่ื งยนต 3. เซลลนี้เปนเซลลไฟฟาเคมีชนิดเซลลอเิ ล็กโทรไลต 4. เซลลน จ้ี ะมนี าํ้ เกดิ ขน้ึ ทแ่ี อโนด (ขอ 1) ตอบ 48

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี 3.6.7 เซลลสะสมไฟฟาแบบตะกั่ว เซลลสะสมไฟฟาแบบตะกั่วจัดเปนเซลลทุติยภูมิ (Secondery cell) เพราะเมอ่ื จา ยไฟหมด แลว สามารถประจไุ ฟใหมไ ดอ กี รายละเอยี ดเกย่ี วกบั การประจไุ ฟและจา ยไฟ เปน ดงั น้ี 1. ประจุไฟครงั้ แรก เนอ่ื งจากกอ นประจไุ ฟ เซลลสะสมไฟ ฟา แบบตะกว่ั ประกอบดว ยขว้ั ตะกว่ั ซง่ึ เหมอื น Pb H+ Pb กัน 2 ขว้ั จุมในสารละลาย H2SO4 เหมอื น (อาโนด) A S O42Λ B (คาโทด) กัน จึงทําใหมีคาศักยไฟฟาเทากัน หรอื ความ H2O ตา งศกั ยเ ทา กบั ศนู ย จงึ ตอ งไปประจไุ ฟกอ น การประจไุ ฟเซลลส ะสมไฟฟา แบบตะกว่ั ทาํ หนา ทเ่ี ปน เซลลอ เิ ลก็ โตรลติ กิ มกี ารเปลย่ี น แปลงดงั น้ี ทอ่ี าโนด 2H2O(l) o O2(g) + 4H+(aq) + 4 e Pb(s) + O2(g) o PbO2(s) รวม Pb(s) + 2H2O(l) o PbO2(s) + 4H+(aq) + 4 e ทค่ี าโทด 2H+(aq) + 2 e o H2(g) ดงั นน้ั ในการประจไุ ฟครง้ั แรกขว้ั ตะกว่ั A ทํา ปฏิกิริยากับ O2 แลวข้วั ตะกั่วกลายเปน PbO2 สว นท่ี H+ S O42Λ B ขว้ั ตะกว่ั B เกดิ กา ซ H2 สว นขว้ั ไมเ ปลย่ี นแปลง Pb2O A Pb 2. การเปลย่ี นแปลงเม่อื จายไฟ H2O ทอ่ี าโนด(Pb) Pb(s) + S O42Λ (aq) o PbSO4(s) + 2 e Eo = +0.36 V ทค่ี าโทด (PbO2) Eo = +1.68 V PbO2(s) + 4H+(aq) + S O42Λ (aq) + 2 e o PbSO4(s) + 2H2O ปฏกิ ริ ยิ ารวม คือ Pb(s) + PbO2(s) + 4H+(aq) + 2S O42Λ (aq) ⊆ 2PbSO4(s) + 2H2O(l) Eเoซล = +2.04V 49

Chem Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 9 ไฟฟาเคมี ee Pb2O H+ Pb (คาโทด) A S O42Λ B (อาโนด) H2O ในการจา ยไฟกรด H2SO4 ถูกใชไปและมีน้ําเกิดขึ้น ขว้ั อาโนด และ ขว้ั คาโทดกลายเปน PbSO4 เหมอื นกนั เมอ่ื จา ยไฟหมดขว้ั ทง้ั สองจะเหมอื นกนั จมุ อยใู นสารละลาย H2SO4 เดยี ว กัน จงึ ทาํ ใหศ กั ยไ ฟฟา ทข่ี องขว้ั ทง้ั สองเทา กนั (ความตา งศกั ยเ ทา กบั ศนู ย) 3. เมื่อประจุไฟหรืออัดไฟครั้งที่ 2, 3, … จนเสอ่ื มทข่ี ว้ั คาโทด (B) ทข่ี ว้ั คาโทด (B) PbSO4(s) + 2 e o Pb(s) + S O42Λ (aq) ทข่ี ว้ั อาโนด (A) PbSO4(s) + 2H2O(l) o PbO2(s) + 4H+(aq) + S O42Λ (aq) + 2 e ปฏกิ ริ ยิ ารวม PbSO4(s) + 2H2O(l) o Pb(s) + PbO2(s)+4H+(aq) + 2S O42Λ (aq) (อาโนด) A H+ (คาโทด) S O42Λ B H2O จะเหน็ ไดว า การประจไุ ฟครง้ั ท่ี 2 , 3 ,… ปฏกิ ริ ยิ าทเ่ี กดิ ขน้ึ ทข่ี ว้ั A และขั้ว B ตรงกนั ขา ม กับการจา ยไฟ (การจายไฟเปนเซลลกัลวานิก การประจไุ ฟเปน เซลลอ เิ ลก็ โตรลติ กิ ) หลงั จาก การประจไุ ฟขว้ั A กลายเปน PbO2 ขว้ั B กลายเปน Pb และมกี รด H2SO4 เกดิ ขน้ึ ใหมอ กี จงึ ทาํ ใหเ ซลลส ะสมไฟฟา แบบตะกว่ั มลี กั ษณะเหมอื นกอ นหมดไฟ จงึ สามารถจา ยไฟได 50