Brands Chemistry

กฎของชารล เมื่อความดนั และมวลของแกสคงที่ ปรมิ าตรของแกสจะแปรผันตรงกับอุณหภูมเิ คลวนิ V α T (เม่ือความดันและมวลคงที่) กฎรวมแกส VT11 = VT22 กฎของบอยล V α P1 (เมื่อมวลและอณุ หภมู ิคงท)ี่ V α T (เมอ่ื มวลและความดันคงท่ี) กฎของชารล V α TP P1TV11 = P2TV22 (เมื่อมวลคงท่)ี กฎแกสสมบรู ณ (สมการสถานะสาํ หรับแกส) V α P1 (เม่ือโมลและอุณหภูมิคงท่)ี กฎของบอยล กฎของชารล V α T (เมอื่ โมลและความดนั คงท่ี) กฎของอาโวกาโดร V α n (เมอื่ อณุ หภูมิและความดันคงที่) V α nPT V = nRPT (R = คา คงทข่ี องแกส) PV = nRT ตัวอยา งที่ 4 นกั เรยี นคนหนึ่งนาํ ไดเอทิลอเี ทอร (C2H5OC2H5) 1 หยด ใสในภาชนะที่มปี รมิ าตร 1,000 มิลลลิ ติ ร แลว ทาํ ใหเ ปน ไอทง้ั หมดท่อี ณุ หภมู ิคงที่ 80°C ปรากฏวา วดั ความดนั ของไอได 38.0 mmHg ถาใชไ ดเอทิลอีเทอร 3 หยด แตใสใ นภาชนะทม่ี ปี ริมาตร 500 มิลลลิ ิตร โดยใชอณุ หภูมิ 80°C เทา เดมิ จะวดั ความดนั ของไอไดก บี่ รรยากาศ 1) 0.05 2) 0.15 *3) 0.30 4) 0.45 วธิ ีคิด PV = nRT 73680 11157000306000800000 ไดเอทลิ อเี ทอร 1 หยด ; P × = nRT ...(1) ไดเอทิลอีเทอร 3 หยด ; × = 3nRT ...(2) (2) ÷ (1) ; 1500000 × = 3 P× โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2010 __________________________ วิทยาศาสตร เคมี (151)

ตวั อยา งที่ 5 แกสชนดิ หนึ่ง หนัก 1.0 กรมั ท่ี 12 องศาเซลเซียส ความดัน 1 บรรยากาศ มีปริมาตร 2.0 ลติ ร ถาแกส ชนิดน้ี หนกั 2.0 กรัม ที่ 69 องศาเซลเซยี ส ความดัน 608 มิลลเิ มตรปรอท จะมีปริมาตรเปนกี่ลิตร 1) 3.0 *2) 6.0 3) 7.9 4) 14.4 วิธคี ิด PV = nRT (2) ÷ (1) ; 2MM21×2ww8354××2 1×2 = R × (273 + 12) ...(1) 766008 × V = R × (273 + 69) ...(2) 766008×V2 = ต5วั dอmย3างททอี่ ่ี ุณ6หภมู แิ ก2ส7ผ°Cสมมซคี ึง่ วปารมะดกันอรบวดมว เยทาHกับ2 หนัก 4 กรมั และ He หนกั X กรัม บรรจอุ ยใู นภาชนะขนาด 1) 8 24 atm X มีคา เทาใด (H = 1, He = 4) 2) 10 *3) 12 4) 14 วิธีคดิ PV = nRT 24 X4 24 × 5 =  +  0.08 × (273 + 27)   ตวั อยางที่ 7 แกสผสมระหวา ง O2 กบั He มีความหนาแนน เทากบั a g/dm3 ที่ 0.72 atm และ 300 K รอ ยละโดยมวลของ aO2 ในแกส ผสมมีคาเทา ใด (O = 16, He = 4) 1) 96 -7800 2) 96 -78a00 a 3) 800 a7 96 *4) 800 7aa- 96 - วิธีคดิ ในแกสผสม มี O2 X g = 3X2 mol He 100 - X g = 1004- X mol PV = nRT 3X2 1004- X 0.72 V =  +  × 0.08 × 300   (800 - 7X)24 V = 0.72 × 32 dm3 a = ปรมิมวาลตร = 1V00 วิทยาศาสตร เคมี (152)__________________________ โครงการแบรนดซ มั เมอรแคมป 2010

ตวั อยา งที่ 8 แกสไนโตรเจนมอนอกไซด (NO) ทําปฏิกิรยิ ากับแกสออกซิเจน ดังสมการ 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) ถา เริ่มตนบรรจุแกส NO และ O2 แยกกันและมสี ภาวะดงั รูป เม่อื เปด ทอใหแกสทั้งสองเขา ทํา ปฏิกริ ิยากันทอี่ ุณหภมู คิ งท่ี 25°C หลงั ปฏิกริ ยิ าเกิดสมบูรณแลว ความดนั รวมของแกสท้งั หมดมีคากีบ่ รรยากาศ NO O2 R = 0.08 atm ⋅ L ⋅ mol-1 ⋅ K-1 4.00 L 2.00 L 0.500 atm 1.00 atm *1) 0.5 2) 1.0 3) 1.5 4) 2.0 ตัวอยางที่ 9 แกสไนโตรเจนและแกสฟลอู อโรคารบ อน ปรมิ าตรเทากัน ภายใตค วามดันและอุณหภูมเิ ดียวกนั พบวา มมี วลเทากบั 1.12 กรัม และ 4.48 กรัม ตามลาํ ดบั แกสฟลอู อโรคารบอนมสี ูตรอยางไร (N = 14, C = 12, F = 19) 1) CF4 2) C2F4 3) C2F6 *4) C3F4 วธิ ีคิด โมลของแกสไนโตรเจน = โมลของแกส ฟลอู อโรคารบ อน มวลโมเลกลุ ของแกสฟลอู อโรคารบอน = 112 การแพรข องแกส การทดลองในหลอดแกวที่แหงและสะอาด HCl(g) + NH3(g) NH4Cl(s) ควันสขี าวหรือวงแหวนสขี าว ระยะเวลาท่เี ทา กันสารท่มี มี วลโมเลกลุ ต่ํา, ความหนาแนน ตํา่ จะแพรไ ปไดร ะยะทางไกลกวา สารท่มี ีมวล โมเลกุลสูง 1 กฎการแพรผา นของเกรแฮม อตั ราการแพรผา นของแกส α M rr21 = MM12 = DD21 (ท่ีอุณหภมู ิและความดันเดยี วกนั ) ตัวอยา งที่ 10 แกส X เคลอื่ นที่ในหลอดนําแกส อนั หนงึ่ ไดระยะทาง 30.0 เซนตเิ มตร ใชเ วลา 2.0 วนิ าที แกส Y เคล่อื นท่ีในหลอดนําแกสอนั เดียวกันนี้ไดระยะทาง 216 เซนตเิ มตร ใชเ วลา 8.0 วินาที แกส X จาํ นวน 10 โมเลกุลหนกั 1.34 × 10-21 กรมั มวลโมเลกลุ ของแกส Y เปน เทา ใด 1) 14 *2) 25 3) 44 4) 260 วิธคี ิด มวลโมเลกลุ ของแกส X = 1.34 × 10-211×0 6.02 × 1023 = 81 rrxy = MMyx 320 × 2186 = M81y โครงการแบรนดซัมเมอรแ คมป 2010 __________________________ วิทยาศาสตร เคมี (153)

สมดลุ เคมี การเปล่ยี นแปลงทท่ี าํ ใหเกิดภาวะสมดุล 1. ภาวะสมดลุ ระหวางสถานะ I2(s) I2(g) 2. ภาวะสมดลุ ในสารละลายอ่มิ ตวั I2(s) I2(ethanol) 3. สมดลุ ในปฏกิ ิรยิ าเคมี 2Fe3+(aq) + 2I-(aq) [2CFueC2+l(4a]q2-)(+aqI)2(+aq4)H2O(l) [Cu(H2O)4]2+(aq) + 4Cl-(aq) สีเหลอื ง สีฟา การทดสอบ Fe3F+e3ใ+ช(สaqา)รล+ะลาSยCNN-H(a4qS)CN เกดิ สารละลายสแี ดง [FeSCN]2+(aq) สีเหลืองออ น ไมมสี ี สีแดง กกาาFรรeทท2+ดด(aสสqออ)บบ+FFFe[3eeF+23e(++a(CqใใN)ชช)+สส 6าา][3รรF-ลลe(a(ะะCqลลN)าา+)ยย6]K3KK-+33((FFaaqqee))((CCNN))66 เกดิ สารละลายสีนํา้ ตาลแกมเขยี ว Fe[Fe(CN)6](aq) เกิดตะกอนสีนา้ํ เงิน KFe[Fe(CN)6](s) การทดสอบ I2 ใชน ้ําแปง เกิดสารละลาย หรือตะกอนสนี ํา้ เงิน สมดุลเอกพันธุ คอื ภาวะสมดลุ ท่เี กดิ ในปฏกิ ริ ิยาที่มสี ารอยูในวัฏภาคเดียวกันท้งั หมด สมดลุ ววิ ิธพนั ธุ คือ ภาวะสมดลุ ท่เี กิดในปฏิกริ ยิ าที่สารต้ังตน และผลิตภณั ฑม วี ัฏภาคแตกตา งกนั ความเขมขน (mol/dm3) 2.0 H2(g) + I2(g) 2HI(g) 11..65 [HI] ผลิตภัณฑ 1.0 00.2.52 te [Hส2าเ]วรแตลล้ังาะตน[I2] 0 กราฟแสดงการเปลยี่ นแปลงความเขมขนของสารในปฏกิ ริ ยิ าระหวา ง H2 กบั I2 วทิ ยาศาสตร เคมี (154)__________________________ โครงการแบรนดซ ัมเมอรแ คมป 2010

ความเขมขน (mol/dm3) 1.00 CO2(g) + H[C2(Og2)] CO(g) + H2O(g) 0.73 [H2] และ 0.50 สารตง้ั ตน 0.27 [CO] และ [H2O] ผลิตภัณฑ 0 te เวลา กราฟแสดงการเปล่ยี นแปลงความเขม ขนของสารในปฏิกริ ยิ าระหวาง CO2 กบั H2 ัอตราการเกิดปฏิกิ ิรยา H2O(g) + CO(g) H2(g) + CO2(g) H2(g) + CO2(g) H2O(g) + CO(g) te เวลา กราฟแสดงอัตราการเกิดปฏกิ ริ ิยาไปขา งหนาและยอนกลับตอ เวลาของปฏิกริ ยิ า H2O(g) + CO(g) H2(g) + CO2(g) คาคงทสี่ มดลุ กับสมการเคมี C(g) ; K = a 1. 3A(g) + 2B(g) 3A(g) + 2B(g) ; K = 1a 2C(g) ; K = b C(g) 2. A(g) + 2B(g) 21 A(g) + B(g) C(g) ; K = (b)1/2 3. A(g) + B(g) 3C(g) ; K = x C(g) ; K = y 2B(g) A(g) + 3B(g) 4C(g) ; K = xy การระบุคา คงท่ีสมดลุ จําเปนตอ งแสดงสมการของปฏิกริ ยิ าทีภ่ าวะสมดุลดว ย โครงการแบรนดซ มั เมอรแคมป 2010 __________________________ วทิ ยาศาสตร เคมี (155)

ตวั อยางท่ี 1 กาํ หนดคา คงทส่ี มดลุ ของปฏิกริ ิยาตางๆ ที่ 25°C ดงั นี้ 2P(g) + 2Q(g) 3R(g) + S(g) : K = 1.0 × 10-4 A(g) + 3P(g) 2S(g) + R(g) : K = 1.0 × 10-2 คา คงท่ีสมดุลของปฏกิ ิริยาตอ ไปน้เี ปนเทา ใด A(g) + 5R(g) P(g) + 4Q(g) 1) 1.0 × 10-2 2) 1.0 3) 50 *4) 1.0 × 106 ตัวอยางท่ี 2 จากคา คงท่ีสมดลุ ของปฏกิ ิรยิ าตอ ไปน้ี 1) 10 A(g) + 3B(g) C(g) K1 = 30 3D(g) + 2E(g) 2C(g) K2 = 20 2A(g) + 6B(g) 3D(g) + 2E(g) K3 = x x มคี า เทาใด 2) 40 *3) 45 4) 50 ตวั อยา งท่ี 3 จากปฏกิ ริ ิยาท่ีสมดุลตอ ไปนี้ 1) 2ab ก. S(s) + O2(g) SO2(g) ; K = a ข. 2S(s) + 3O2(g) 2SO3(g) ; K = b ค. 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) คา คงทส่ี มดลุ ของปฏิกริ ยิ า ค มีคา เทา ใด 2) a2 + b b 4) 2ba *3) a2 การคาํ นวณเกยี่ วกบั คา คงที่สมดลุ ตวั อยา งท่ี 4 แกส CO 0.05 โมล ทําปฏกิ ิรยิ ากับแกส Cl2 0.06 โมล ในภาชนะขนาด 500 cm3 หลังจาก เกดิ ปฏกิ ริ ยิ าดงั สมการ พบวาท่ีภาวะสมดุลมี COCl2 เกดิ ขนึ้ 3.96 กรัม CO(g) + Cl2(g) COCl2(g) คาคงทสี่ มดุลของปฏกิ ริ ิยาเปนเทา ใด (มวลโมเลกลุ ของ COCl2 = 99) 1) 6.7 2) 13.3 *3) 100 4) 200 วิธีคดิ CO(g) + Cl2(g) COCl2(g) (mol/dm3) เร่มิ ตน 0.1 0.12 - เปลี่ยนไป -0.08 -0.08 + 0.08 สมดุล 0.02 0.04 0.08 *K K = [C[COO][CCll22]] วทิ ยาศาสตร เคมี (156)__________________________ โครงการแบรนดซ มั เมอรแ คมป 2010

ตัวอยางที่ 5 แกส SO3 สลายตัวไดด งั สมการ 2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g) การศกึ ษาการสลายตวั ของ SO3 ในระบบปด โดยเร่มิ ตนดว ย SO3 จํานวน 2 โมล ในภาชนะ 2 ลติ ร เมือ่ ถึง ภาวะสมดุลพบวา SO3 สลายตวั ไปรอยละ 20 คา คงท่ีสมดุลของปฏกิ ริ ิยานีเ้ ปนเทา ใด *1) 0.006 2) 0.025 3) 0.125 4) 0.200 วิธคี ดิ 2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g) (mol/dm3) เริม่ ตน 1 -- *K เปลย่ี นไป - 0.2 +0.2 +0.1 สมดลุ 0.8 0.2 0.1 ตัวอยางที่ 6 ภาชนะปด ใบหนึง่ บรรจุของแข็ง N2O5 ไว 108 กรมั เมอื่ เกดิ การสลายตวั ทีอ่ ณุ หภูมคิ งท่ี จะไดแ กส NO2 และ O2 ขึ้น ถาภาชนะนี้มขี นาด 1 ลิตร จะพบวา ท่ีสมดลุ N2O5 จะสลายตวั ไปรอ ยละ 50 ดังน้นั คา คงทป่ี ฏิกิริยาการสลายตวั นีเ้ ทากบั เทาใด (มวลโมเลกุล N2O5 = 108) 1) 0.25 *2) 1.00 3) 4.00 4) 8.00 ตัวอยา งที่ 7 การสลายตัวของ ammonium hydrogen sulfide (NH4HS) เกิดขน้ึ ดังสมการ NH4HS(s) NH3(g) + dHm2S3(gป)ลอยใหส ลายตวั จนถงึ สมดลุ ที่ ถา นํา NH4HS หนกั 10.200 กรัม บรรจใุ นภาชนะขนาด 4.00 27°C พบวาเกิดความดันรวมเทา กบั 0.960 atm คาคงทสี่ มดลุ ของปฏิกิรยิ านท้ี ี่ 27°C มคี าเทาใด (N = 14, S = 32) 1) 4.0 × 10-3 2) 8.0 × 10-3 *3) 4.0 × 10-4 4) 8.0 × 10-4 วธิ ีคดิ NH4HS(s) NH3(g) + H2S(g) เรม่ิ ตน 0.2 - - (mol) เปล่ียนไป -x +x +x สมดุล 0.2 - x x x (mol) ภาวะสมดุล PV = nRT 0.96 × 4 = (2x)0.08 × (273 + 27) x = 0.08 mol [NH3] = [H2S] = 0.408 = 0.02 mol/dm3 K = [NH3][H2S] ตัวอยา งท่ี 8 ภาชนะปด ใบหนึง่ บรรจุ SO2 ไว 0.5 บรรยากาศ และ O2 ไว 1.0 บรรยากาศ เมอ่ื เกิดปฏิกิริยาท่ี อณุ หภมู คิ งที่จนได SO3 ขนึ้ พบวาความดันรวมเปน 1.3 บรรยากาศ โดยที่ปฏิกริ ิยานเี้ ปนปฏิกริ ิยาทีผ่ ันกลับได ขอ ใดไมถูก 1) SO2 สลายตัวไปรอ ยละ 80 2) O2 สลายตวั ไปรอ ยละ 20 3) คาคงทส่ี มดุลเทากับ 20 *4) รอ ยละของผลไดจากปฏกิ ริ ิยาเทากับ 86.67 โครงการแบรนดซมั เมอรแคมป 2010 __________________________ วิทยาศาสตร เคมี (157)

ตัวอยางที่ 9 คาคงทส่ี มดุลของปฏิกริ ยิ า 2HI(g) H2(g) + I2(g) ท่ี 30°C เทา กบั 1.6 × 10-3 และ ที่อณุ หภมู ิเดยี วกันน้พี บวา ในภาชนะขนาด 5 dm3 แกส ผสมท่ภี าวะสมดลุ ประกอบดวย H2 0.4 mol, I2 1.6 mol และมี HI จาํ นวนหนึ่ง จงหาจํานวนโมลของ HI (ตอบ 20 mol) ปจ จยั ทีม่ ผี ลตอ ภาวะสมดุล 1. การเปล่ียนความเขมขน 2. การเปล่ียนความดนั จะมผี ลเฉพาะสถานะแกส 3. การเปล่ยี นอุณหภูมิ คาคงท่ีสม ุดล คาคงที่สม ุดล อณุ หภูมิ อณุ หภูมิ ปฏกิ ิรยิ าดูดความรอน ปฏกิ ริ ยิ าคายความรอ น หลกั ของเลอชาเตอลเิ อ เมื่อระบบอยูในภาวะสมดุลถกู รบกวนโดยการเปลีย่ นแปลง ปจจัยทมี่ ผี ลตอภาวะสมดลุ ของระบบ ระบบจะเกิดการเปล่ยี นแปลงไปในทิศทางทจ่ี ะลดผลของการรบกวนน้นั เพื่อใหระบบเขาสูภ าวะสมดลุ อีกคร้งั ตวั อยา งที่ 10 ที่ 250°C แกส ACl5 สลายตัวดังสมการ (A เปน ธาตุสมมติ) ACl5(g) ACl3(g) + Cl2(g) เมือ่ นํา ACl5(g) 0.201 mol มาทาํ ใหสลายตวั ในภาชนะขนาด 1 dm3 ทภี่ าวะสมดุล พบวา มี Cl2(g) เกิดข้นึ 0.001 mol ถาเรม่ิ ตนปฏิกิริยาใหมโ ดยใช ACl5(g) 0.200 mol ใสใ นภาชนะขนาดเทา เดมิ หลังจาก สลายตัวจนถงึ ภาวะสมดุลจะมี ACl3(g) ก่ีโมล *1) 0.001 2) 0.002 3) 0.023 4) 0.003 วิธคี ิด การทดลองครงั้ ที่ 1 ; ACl5(g) ACl3(g) + Cl2(g) สมดลุ 0.201 - 0.001 0.001 0.001 (0.001)2 (mol/dm3) 0.2 K= = 5 × 10-6 การทดลองครั้งท่ี 2 ; ACl5(g) ACl3(g) + Cl2(g) (mol/dm3 ) สมดุล 0.2 - x x x อุณหภมู ิคงท่ี คาคงท่ีสมดุลของ 2 การทดลองจะเทากนั 5 × 10-6 = 0.2x-2 x วิทยาศาสตร เคมี (158)__________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแ คมป 2010

ตัวอยา งท่ี 11 ปฏิกิรยิ าระหวาง A และ B สามารถใหผลติ ภณั ฑ 2 ชนิด คือ C และ D โดยแตละปฏกิ ริ ยิ ามคี า Ea และพลงั งานในการเกิดปฏกิ ิริยาดังนี้ ปฏิกริ ยิ าที่ 1 : A + B C Ea = 200 kJ ; ∆H = +100 kJ ปฏิกริ ิยาที่ 1 : A + B D Ea = 400 kJ ; ∆H = -100 kJ ขอ สรปุ ทถี่ ูกตอ งทสี่ ดุ เกีย่ วกบั ปฏกิ ิริยาระหวา ง A และ B คือขอใด 1) เมื่อเพ่มิ อุณหภมู ิ ปฏกิ ริ ิยาท่ี 1 จะมอี ัตราการเกดิ ปฏิกริ ิยาลดลง 2) เมือ่ เพม่ิ อณุ หภูมิ ปฏิกิรยิ าท่ี 2 จะมอี ตั ราการเกดิ ปฏกิ ิริยาลดลง 3) ปฏิกริ ิยายอ นกลบั ของปฏกิ ิริยาท่ี 1 มพี ลงั งานกระตุนสงู กวา ปฏกิ ริ ยิ ายอ นกลบั ของปฏกิ ริ ยิ าท่ี 2 *4) ปฏิกิริยายอนกลบั ของปฏกิ ริ ยิ าท่ี 2 มพี ลงั งานกระตนุ สงู กวา ปฏิกริ ิยายอนกลบั ของปฏิกริ ยิ าที่ 1 ตวั อยางที่ 12 จากปฏิกิริยา X(g) + Y(g) Z(g) ; ∆H < 0 kJ เมื่อนาํ ความเขม ขนของสารแตละชนดิ ในชวงเวลาตางๆ มาเขียนกราฟไดผ ลดังนี้ ความเขม ขน X จากกราฟ ท่ีเวลา t2 ระบบจะถกู รบกวนดวยปจ จยั ขอใด * 1) การเพิ่มอุณหภมู ิ 2) การเพม่ิ ความดัน ZY 3) การเพ่มิ ความเขมขนของ X(g) 4) การลดความเขมขนของ Z(g) เวลา t1 t2 t3 t4 ตวั อยา งท่ี 13 ปฏิกิริยาในขอ ใดทเ่ี ม่อื เพมิ่ ความดันหรอื อณุ หภมู ิใหแกระบบ จะทาํ ใหเ กดิ การเปล่ียนแปลงไปสสู มดลุ ใหมในทศิ ทางเดยี วกนั 1) 2CO(g) + O2(g) 2CO2(g) ∆H < 0 kJ 2) 2HCl(g) H2(g) + Cl2(g) ∆H > 0 kJ *3) 2NO2(g) 2NO(g) + O2(g) + 182 kJ 4) 2SO3(g) + 197.6 kJ 2SO2(g) + O2(g) ตวั อยางที่ 14 แกส PCl5 สลายตวั ไดด งั สมการ PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) เมอื่ ทําให PCl5 จาํ นวนหน่งึ สลายตัวในภาชนะขนาด 500 มลิ ลิลติ ร ท่ี 250 องศาเซลเซียส เมือ่ ถึงภาวะ สมดลุ พบวามี PCl5 จํานวน 0.0625 โมล และ Cl2 จํานวน 0.0375 โมล ถา เพม่ิ อณุ หภูมิใหเปน 300 องศาเซลเซียส พบวาที่สมดุลใหมม ี PCl3 จํานวน 0.0400 โมล ขอ สรปุ ใดถูกตอ ง 1) เปน การเปล่ียนแปลงประเภทดดู ความรอน 2) คา คงทีส่ มดลุ ท่ี 300 องศาเซลเซียส เทา กับ 0.053 3) ที่ 300 องศาเซลเซียส ณ ภาวะสมดลุ มี PCl5 จาํ นวน 0.12 โมลตอ ลิตร *4) ขอ 1), 2) และ 3) ถกู โครงการแบรนดซ ัมเมอรแ คมป 2010 __________________________ วทิ ยาศาสตร เคมี (159)

ตัวอยา งที่ 15 ปฏิกิรยิ าการสลายตวั ของ COCl2(g) เปนดังนี้ COCl2(g) CO(g) + Cl2(g) จากการทดลองพบวา ที่อณุ หภูมิ 230°C มี K = 1.3 × 10-5 430°C มี K = 3.2 × 10-2 ขอสรุปตอไปนี้ ขอ ใดผดิ 1) เปน ปฏกิ ิรยิ าประเภทดดู ความรอน 2) เม่อื ใชค วามเขม ขน เรมิ่ ตน เทา กนั ภาวะสมดลุ ที่ 430°C จะมี Cl2 มากกวา ที่ 230°C 3) ภาวะสมดุลที่ 230°C เมื่อเตมิ CO ลงไปอกี จํานวนหนึ่ง หลงั จากระบบปรบั เขาสูสมดลุ ใหม ความเขม ขน ของ Cl2 จะนอยกวา เดิม *4) ภาวะสมดุลท่ี 230°C เมอ่ื ลดปรมิ าตรภาชนะลงคร่ึงหน่งึ หลังจากระบบปรับเขาสสู มดุลใหม ความเขมขน ของ CO จะนอยกวาเดมิ วธิ ีคิด เมอ่ื ลดปรมิ าตรภาชนะ ความเขม ขน ของแกส ทุกชนดิ ในภาชนะ จะมคี วามเขม ขน มากกวา เดิม ตัวอยางที่ 16 จากปฏิกริ ิยาทีส่ มดลุ A(g) B(g) พบวา ความสมั พันธร ะหวางพลงั งานกบั การดาํ เนินไปของปฏกิ ริ ิยาเปนไปตามรูป พลังงาน B A การดาํ เนนิ ไปของปฏิกิรยิ า ขอความใดถกู ตอ ง 1) การเตมิ ตัวเรงลงในปฏกิ ริ ยิ าจะทาํ ใหคา คงที่สมดลุ มีคามากขน้ึ *2) การเพ่มิ อุณหภมู ิทาํ ใหเกิด B มากขึ้น คาคงทสี่ มดุลมคี า มากข้ึน 3) การเพม่ิ ความดันมผี ลทําใหปรมิ าณ B ลดลง สมดุลเคล่ือนไปทางสารตัง้ ตน 4) การเตมิ ตวั เรง ลงไปในปฏกิ ริ ยิ าจะทาํ ใหเกิด B มากข้ึน สมดลุ จะเคลื่อนไปทางผลติ ภณั ฑ ตวั อยางท่ี 17 ปฏกิ ริ ยิ า CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) เปนปฏกิ ิริยาคายพลงั งาน เมือ่ ระบบอยูในภาวะสมดุลแลว มีการรบกวนสมดุล การเปลยี่ นแปลงในขอใดถกู ตอ ง การกระทาํ ตอ ระบบ การเปลีย่ นแปลงทีเ่ กดิ ขน้ึ 1) เพ่มิ อณุ หภมู ิ อัตราการเกิดปฏกิ ิรยิ าเพ่มิ ขึ้น คา K เพม่ิ ดวย 2) เตมิ CO2 อณุ หภูมคิ งเดมิ ปฏิกริ ยิ าเล่ือนมาทางซาย คา K ลดลง *3) เตมิ แกส He ปริมาตรคงท่ี หรอื เพิ่มความดนั ใหกับระบบ ใหผลเหมือนกัน และคา K คงเดิม 4) เติมตัวเรง ปฏกิ ริ ยิ า ปฏกิ ริ ยิ าเลอ่ื นไปทางขวามากขึน้ คา K คงเดมิ วิทยาศาสตร เคมี (160)__________________________ โครงการแบรนดซ ัมเมอรแคมป 2010

กรด-เบส อเิ ลก็ โทรไลตแก คือ ตัวละลายทแี่ ตกตวั เปน ไอออนไดดมี ากหรือไดหมด ไดแ ก กรดแก, เบสแก กรดแก ไดแ ก HCl, HBr, HI, HNO3, HClO4 และ H2SO4 เบสแก ไดแ ก LiOH, NaOH, KOH Ca(OH)2, Sr(OH)2 และ Ba(OH)2 อเิ ล็กโทรไลตอ อ น คือ ตัวละลายที่แตกตัวเปนไอออนไดบ างสว น หรือแตกตวั ไดนอย โดยสวนใหญค งเปน โมเลกลุ ไดแ ก กรดออน, เบสออน ทฤษฎีกรด-เบส 1. ทฤษฎกี รด-เบสอารเ รเนยี ส กรด คอื สารที่ละลายน้าํ แลว แตกตวั ใหไ ฮโดรเจนไอออน HCl H2O H+ + Cl- เบส คือ สารทล่ี ะลายนาํ้ แลวแตกตัวใหไฮดรอกไซดไ อออน NaOH H2O Na+ + OH- 2. ทฤษฎกี รด-เบสเบรนิ สเตด-ลาวรี กรด คือ สารท่ีใหโปรตอน และเบส คอื สารทรี่ บั โปรตอน 3. ทฤษฎกี รด-เบสลวิ อสิ กรด คือ สารทร่ี ับคอู ิเลก็ ตรอน และเบส คือ สารท่ีใหค อู ิเลก็ ตรอน คกู รด-เบส HกรAด(a1q) + เBบ(สaq2) HกBร+ด(a2q) + A- (aq) เบส 1 การแตกตัวของกรดและเบส กรดแกแ ละเบสแกแตกตัวเปนไอออนไดอยา งสมบูรณ การคํานวณของกรดออน การคาํ นวณของเบสออ น KCa > 103 KCb > 103 [H3O+] = Ka ⋅ C [OH-] = K b ⋅ C % = KCa × 100 % = KCb × 100 โครงการแบรนดซมั เมอรแ คมป 2010 __________________________ วทิ ยาศาสตร เคมี (161)

การแตกตัวเปนไอออนของนาํ้ Kw = [1H.03O×+]1[O0-H1-4] ทอ่ี ุณหภมู ิ 25°C = pH ของสารละลาย pH = -log [1H03-OB+]mol/dm3 [H3O+] = A× pH = B - log A pH + pOH = 14 ทอ่ี ณุ หภูมิ 25°C ตวั อยางที่ 1 สารละลายกรด HCl เขม ขนรอยละ 0.10 โดยมวล มีความหนาแนน 1.10 กรัม/มิลลิลติ ร จาํ นวน 100 มิลลลิ ติ ร มี pH เปน เทาใด (H = 1, Cl = 35.5, log 3 = 0.4771) *1) 1.52 2) 2.48 3) 2.52 4) 3.48 วธิ คี ิด mol/dm3 = 10Mdx [H3O+] = 10 ×316.1.5× 0.1 = 0.03 = 3 × 10-2 mol/dm3 pH = 2 - log 3 ตวั อยางที่ 2 สารละลายกรดออน HA เขม ขน 0.1 โมลาร มี pH 3.0 ถา นําสารละลายกรดออ น HA 100 มลิ ลิลติ ร เตมิ นํา้ 900 มลิ ลิลิตร จะไดส ารละลายเจอื จางที่มี pH เทาใด 1) 2.5 *2) 3.5 3) 4.0 4) 4.5 วธิ ีคดิ pH กรดออน HA = 3 [H3O+] = 10-3 mol/dm3 [H3O+] = Ka ⋅ C C = [H3KOa+ ]2 M1V1 = M2V2 [10-3 ]2 [H3KOa+ ]2 × (100 + 900) Ka × 100 = วิทยาศาสตร เคมี (162)__________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแ คมป 2010

ตวั อยางที่ 3 เมือ่ นาํ สารละลาย HCl ทม่ี ี pH = 4 ปรมิ าตร 400 cm3 ผสมกบั สารละลาย HNO3 ทม่ี ี pH = 2 ปริมาตร 100 cm3 สารละลายผสมที่ไดมีคา pH เทา ใด (กําหนด log 2 = 0.301 และ log 3 = 0.477) 1) 2.3 *2) 2.7 3) 3.0 4) 3.3 วธิ คี ดิ [HCl] = 1 × 10-4 mol/dm3  กรดแก HA [HNO3] = 1 × 10-2 mol/dm3   MV = M1V1 + M2V2 M × 500 = (1 × 10-4 × 400) + (1 × 10-2 × 100) ตวั อยา งที่ 4 ขอ ความท่เี ก่ยี วของกบั pH ตอไปนี้ ขอใดผิด 1) สารละลายทีม่ ี OH- 0.002 โมล ในนา้ํ 200 cm3 มี pH 12 *2) สารละลายกรดออน (HA) ที่มี Ka = 1.0 × 10-7 และเขม ขน 0.001 mol/dm3 จาํ นวน 1000 cm3 มี pH 6.5 3) สารละลายกรด HCl ที่มี pH 2.0 จาํ นวน 100 cm3 เม่อื เตมิ นาํ้ ลงไป 900 cm3 จะไดส ารละลายทมี่ ี pH 3.0 4) 0ส.า1รลmะoลlา/dยmกร3ดจําHนNวนO35000.6c3m3กรัม ในน้ํา 100 cm3 มี pH เทา กับสารละลายกรด HCl เขม ขน วธิ ีคดิ [H3O+] = Ka ⋅ C = 1× 10-7 × 10-3 = 10-5 mol/dm3 pH = -log [H3O+] ตวั อยา งท่ี 5 ขอ ความทีเ่ ก่ียวของกบั กรด เบสตอ ไปน้ี ขอใดผิด 1) คคคูเูกวบารสมดขแขอรองงงขเบHอสงSกOCร-3ดHเ3ครNยีือHงตS2(าOKม32bล-ํา=ดแ4บัละ×คคือูก1ร0Hด-34ขP)อOมง4ีคHว>าSมOHแ-3ร2งPคมOอืา-4กHก>2วSาOHC3P6OH245-NH2(Kb = 4 × 10-10) 2) BaCO3 + NaOH + H2O แสดงวา NaHCO3 ทาํ หนาที่ *3) 4) จากปฏิกริ ยิ า NaHCO3 + Ba(OH)2 เปน กรด วิธคี ดิ Kw = Ka ⋅ Kb โครงการแบรนดซมั เมอรแ คมป 2010 __________________________ วทิ ยาศาสตร เคมี (163)

อินดิเคเตอรสําหรบั กรด-เบส H3O+(aq) + In-(aq) HIn(aq) + H2O(l) รูปกรด รูปเบส ตัวอยา งที่ 6 เม่ือเตมิ ครซี อลเรด (Cresol red) ลงในสารละลายเบส NH3 เขม ขน 0.20 โมลาร จะได สารละลายสอี ะไร กาํ หนดให ครีซอลเรด มีชวงการเปล่ยี นสรี ะหวางสเี หลือง-สแี ดง ที่ pH 7.2-8.8 NH3 มีคา Kb = 2.0 × 10-5, log 5 = 0.699 1) เหลือง 2) สม *3) แดง 4) ไมม สี ี วิธีคิด [OH-] = Kb × C = 2.0 × 10-5 × 0.2 = 2 × 10-3 mol/dm3 [H3O+] = 5 × 10-12 mol/dm3 pH = 12 - log 5 ตวั อยางที่ 7 อนิ ดเิ คเตอรช นิดหนงึ่ เปนกรดออ นและมสี ูตรเปน HIn สารละลาย HIn ทีม่ ี pH 4.0 จาํ นวน 20 cm3 ทําปฏิกิริยาพอดีกบั สารละลาย NaOH เขมขน 0.01 mol/dm3 จาํ นวน 40 cm3 ถา ชวง pH ของอินดเิ คเตอรค ิดไดจากสตู ร ชว ง pH = (pKa - 1) ถงึ (pKa + 1) และสที ี่เปลย่ี น คือ แดง-เหลอื ง เมอื่ นาํ อนิ ดเิ คเตอรช นิดน้ีหยดลงในสารละลายทม่ี ี pH 5.0 จะไดส ีอะไร (กําหนดให log 2 = 0.3) 1) เหลอื ง *2) แดง 3) สม 4) ชมพูออน ตัวอยา งท่ี 8 เม่อื นาํ สารละลาย X มาเติมอินดิเคเตอรช นิดตา งๆ ใหผลดังนี้ อินดิเคเตอร การเปลย่ี นสี ชวย pH สีของสารละลาย X เมทิลออเรนจ แดง-เหลอื ง 3.1-4.4 เหลือง แดง-เหลอื ง 4.4-6.2 สม เมทลิ เรด แดง-น้าํ เงิน 5.0-8.0 แดง ลิตมสั เหลือง-นา้ํ เงนิ 6.0-7.6 เหลอื ง โบรโมไทมอลบลู เหลอื ง-แดง 6.8-8.4 เหลือง ฟน อลเรด สารละลาย X มี pH อยูใ นชวงใด 1) 4.4-6.2 *2) 4.4-5.0 3) 5.0-6.0 4) 6.8-7.6 วิทยาศาสตร เคมี (164)__________________________ โครงการแบรนดซมั เมอรแ คมป 2010

ปฏกิ ริ ยิ าของกรดและเบส ปฏิกริ ิยาการสะเทนิ คือ ปฏิกิริยาระหวางไฮโดรเนียมไอออนจากกรดกบั ไฮดรอกไซดไอออนจากเบสเกดิ เปน นํ้า H3O+(aq) + OH-(aq) 2H2O(l) ปฏกิ ริ ิยาไฮโดรลซิ ิสของเกลอื คอื ปฏิกิริยาทีเ่ กดิ จากไอออนบวก หรือไอออนลบของเกลือกับน้ําได ผลิตภณั ฑเ ปน H3O+ หรือ OH- ในสารละลาย กรด + เบส ตวั อยา งเกลือ ความเปนกรด-เบสของสารละลายเกลอื กรดแก + เบสแก NaClO4 KNO3 กลาง กรดแก + เบสออน NH4Cl NH4NO3 กรด กรดออ น + เบสแก NaHCO3 K2CO3 เบส NH4NO2 NH4Cl กรดออน + เบสออน CH3COONH4 Ka > Kb กรด NH4CN (NH4)2CO3 Ka = Kb กลาง Ka < Kb เบส ตัวอยางที่ 9 ขอใดไมใชปฏิกิรยิ าระหวางกรด-เบส 1) NaH + H2O NaOH + H2 2) Na + H2O Na[COoH(H+2OH)26]2- 3) Co2+ + H2O *4) มคี ําตอบมากกวา 1 ขอ ตวั อยางท่ี 10 สารละลายผสมทีม่ คี วามเปนกรดสูงท่ีสุดคือขอใด 1) 0.10 M NaOH + 0.10 M HCl *2) 0.10 M KCN + 0.10 M HCl 3) 0.10 M NaOH + 0.10 M HCN 4) 0.10 M KCN + 0.10 M NH4OH ตัวอยา งที่ 11 ปฏกิ ิรยิ าในขอท่เี มอื่ เกดิ ปฏิกิริยาสมบรู ณ จะไดเกลอื ซง่ึ เมื่อเกิดไฮโดรลซิ ิสแลวไดส ารละลายมี ฤทธเ์ิ ปน กรด 1) 0.50 โมลาร HCN ปรมิ าตร 200 มลิ ลลิ ิตร + 0.50 โมลาร NH3 ปรมิ าตร 200 มลิ ลลิ ิตร 2) 0.20 โมลาร HCl ปริมาตร 200 มลิ ลลิ ติ ร + 0.10 โมลาร NaOH ปรมิ าตร 400 มิลลลิ ิตร *3) 0.40 โมลาร HNO3 ปรมิ าตร 100 มลิ ลิลติ ร + 0.10 โมลาร NH3 ปริมาตร 400 มลิ ลิลิตร 4) 0.10 โมลาร CH3COOH ปริมาตร 200 มิลลิลิตร + 0.20 โมลาร NaOH ปริมาตร 100 มลิ ลลิ ิตร โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2010 __________________________ วิทยาศาสตร เคมี (165)

การไทเทรตกรด-เบส กรดทาํ ปฏิกริ ยิ าพอดกี ับเบส ตรวจสอบไดจ าก 1. การนาํ ไฟฟาของสารละลาย เชน H2SO4 + Ba(OH)2 2. การเปล่ยี นสขี องอนิ ดเิ คเตอร เชน HCl + NaOH จดุ สมมูล คอื ภาวะท่ีกรดกบั เบสทาํ ปฏกิ ิรยิ ากันพอดี ตัวอยา งที่ 12 สารละลายกรดออ น (HA) มคี วามเขม ขน เทา กับ a โมลาร และมีคา Ka เทา กับ b ขอ ใดถูก *1) สารละลายกรดมคี า pH เทากบั -log (ab) 2) สารละลายมีความเขมขน ของ H3O+ เทา กับ -b + (b2 + 4ab) โมลาร a 3) สารละลายมีความเขมขน ของ OH- เทากับ 1.0 ×a10-14 โมลาร 4) ถานาํ สารละลายปรมิ าตร 25.00 cm3 ไทเทรตกบั สารละลาย NaOH เขมขน 0.20 โมลาร พบวา ท่ี จดุ ยุตจิ ะใชสารละลาย NaOH ปริมาตรเทา กับ 250 a cm3 วธิ ีคดิ [H3O+] = Ka ⋅ C = (ab) pH = -log [H3O+] = -log (ab) กกตรรัวาดอฟยHไา ด2งดSทังO่ี น14้ี 3ทม่ี เปี มร่อื ิมนาําตสราตราลงะๆลากยันกรนดาํ ปHรมิ2SาOตร4ขทอาํงปกรฏดิกริ Hิยา2SกOบั ส4าแรลละะเลบาสยเNบสaONHaOทHท่ี ําปโดฏยิกเริ ริยิม่ าตพนอใดชกีสันารมลาะเขลยีานย 45 40 ถา NaOH เขมขน 0.1 mol/dm3 กรด 35 H2SO4 ทใี่ ชม ีความเขมขนกี่ mol/dm3 30 *1) 0.05 H2SO4 (cm3 ) 25 2) 0.1 20 3) 0.2 15 4) 0.4 10 5 00 5 10 15 20 25 NaOH(cm3 ) วทิ ยาศาสตร เคมี (166)__________________________ โครงการแบรนดซมั เมอรแ คมป 2010

ตวั อยางที่ 14 เติมสารละลาย KOH เขม ขน 0.15 mol/dm3 ปรมิ าตร 80.00 cm3 ลงในสารละลายกรดออน HA ปริมาตร 25.00 cm3 แลวนําสารละลายทไ่ี ดไ ปไทเทรตกบั สารละลาย HCl เขมขน 0.20 mol/dm3 พบวาที่ จุดยตุ ิใชส ารละลาย HCl ปรมิ าตร 22.50 cm3 สารละลายกรดออ น HA มีความเขม ขนกโี่ มลตอ ลกู บาศกเดซเิ มตร 1) 0.15 2) 0.20 3) 0.25 *4) 0.30 วธิ คี ดิ KOH + HA KA + H2O KOH + HCl KCl + H2O 0.11500×080 - 0.21×00202.5 mol KOH ท่ที าํ ปฏิกรยิ าพอดีกบั กรดออ น HA = mol HA ท่ีทาํ ปฏกิ ิริยาพอดี = 0.012 - 0.0045 = 0.0075 สารละลายกรดออน HA มีความเขมขน = 0.0075 × 102050 = 0.3 M ตวั อยางท่ี 15 สารละลาย NทH่มี า3กทเกตี่ ินอ พงอการปหรามิ คาวตารมเ4ข0ม .0ขนcmปร3มิ พาตบรวา2ป5ร.ิม0าณcm3HCเมl อ่ื ทท่เี าํหปลฏอื กิทิรํายิ ปาฏกกิ ับิรสยิ าารพลอะดลีกาบัย HCl เขมขน 0.1 mol/dm3 0.05 mol/dm3 cm3 สารละลาย NaOH เขมขน ปรมิ าตร 20.0 ความเขมขน ของสารละลาย NH3 มีคา กโี่ มลตอ ลูกบาศกเดซเิ มตร 1) 0.08 *2) 0.12 3) 0.26 4) 0.35 ตวั อยางที่ 16 มสี ารละลายกรด 2 ชนดิ ผสมกนั อยู คือ กจะรตดอ Hงเ2ตSมิOส4าเรขลมะขลนาย0เ.บ1สโมNลaาOรHปรทมิ ีม่ าีคตวราม6เ0ขมมขลิ นลลิ 0ติ .4ร และกรด HCl เขม ขน 0.2 โมลาร ปริมาตร 50 มิลลิลติ ร โมลาร จาํ นวนเทาใดจึงจะทําปฏกิ ริ ยิ าพอดีกบั กรดผสมท้งั หมดนัน้ 1) 40 มิลลิลติ ร 2) 45 มลิ ลิลติ ร 3) 50 มลิ ลลิ ิตร *4) 55 มลิ ลิลิตร ตวั อยา งที่ 17 ผสมสารละลายกรดไนตริกเขม ขน 0.1 mol/dm3 ปริมาตร 200 cm3 กบั สารละลาย โซเดียมไฮดรอกไซดเ ขม ขน 0.20 mol/dm3 ปรมิ าตร 250 cm3 จะตอ งเติมนาํ้ ลงในสารละลายผสมอกี ก่ลี ิตร จงึ จะไดสารละลายผสมที่มี pH = 12 (ตอบ 2.55 dm3) ตัวอยางที่ 18 กรดออนชนดิ หน่ึงมีคาคงท่ีการแตกตวั เทา กบั 10-6 และมคี วามเขมขน ประมาณ 0.02 โมลาร เมอื่ นํามาไทเทรตดว ยสารละลาย NaOH ทม่ี ีความเขมขน เทา กัน ควรจะเลือกใชอินดเิ คเตอรทีม่ ีคา pK1 ประมาณ เทา ใด 1) 6 2) 8 3) 9 4) 10 โครงการแบรนดซมั เมอรแคมป 2010 __________________________ วทิ ยาศาสตร เคมี (167)

สารละลายบฟั เฟอร คือ สารละลายผสมที่สามารถควบคุม pH ของสารละลายใหเ กอื บคงที่ไดเ ม่อื เติม กรด หรอื เบสลงไปเพียงเลก็ นอ ย 1. สารละลายของกรดออ นกบั เกลือของกรดออ น เชน CH3COOH + CH3COONa, H3PO4 + NaH2PO4 pH = pKa [กรด] - log [เกลือ] 2. สารละลายของเบสออ นกับเกลือของเบสออ น เชน NH3 +logNH[[เ4เกบCลสlือ]] pOH = pKb - 3. สารละลายเกลือ + เกลอื (ท่ีไอออนเปนคูกรด-เบสกัน) เชน NaH2PO4 + Na2HPO4, NaHCO3 + Na2CO3 ตวั อยา งท่ี 19 สารประกอบชวี โมเลกลุ ขอ ใดมสี มบัตเิ ปน บฟั เฟอรสาํ หรบั กรด-เบส 1) กรดไขมนั *2) กรดอะมิโน 3) นํา้ ตาลโมเลกุลเด่ยี ว 4) คอเลสเตอรอล ตัวอยา งท่ี 20 เม่ือนาํ สารละลายกรด HCl เขม ขน 0.30 โมลาร ผสมกบั สารละลายเบส NH3 เขมขน 0.20 โมลารท มี่ ปี รมิ าตรตางๆ ผสมกัน 4 ครั้ง ดังตาราง ขอใดเปนสารละลายบัฟเฟอร ปริมาตรสารละลาย (มลิ ลิลิตร) HCl เขม ขน 0.30 โมลาร NH3 เขมขน 0.20 โมลาร 1) 200 300 2) 200 100 3) 200 200 *4) 100 200 ตวั อยางที่ ม2ิล1ลลิ HิตรCNมกี เาปรนแกตรกดตอัวอแนละเมกีคิดา สมKดaุลข=อง5ก.0รด×ออ 1น0ด-งั 1ส0มกาสรารละลายกรด HCN จาํ นวน 0.005 โมล ในนา้ํ 500 ในขณะท่ีกาํ ลงั สมดุล เตHมิ เCกNล(ือaqK)C+NHล2งOไ(ปl) 0.005 โมล Hจะ3ไOด+ส (าaรqล) ะ+ลาCยNม-ี (paHq)เทาใด 1) 6.8 2) 7.2 3) 8.5 *4) 9.3 วทิ ยาศาสตร เคมี (168)__________________________ โครงการแบรนดซ มั เมอรแ คมป 2010

ไฟฟาเคมี ปฏกิ ริ ยิ ารีดอกซ คือ ปฏกิ ริ ยิ าท่ีมกี ารเปล่ยี นแปลงเลขออกซเิ ดชนั ของสารท่ีทาํ ปฏิกิรยิ ากัน การทดลอง การจุมโลหะสงั กะสีลงในสารละลาย CuSO4 ปฏิกิริยาออกซเิ ดชนั Zn(s) Zn2+(aq) + 2e- ตัวรีดวิ ซ ถูกออกซิไดส ปฏกิ ิรยิ ารดี ักชนั Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) ตวั ออกซไิ ดส ถกู รดี ิวซ ปฏิกริ ิยารดี อกซ Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s) ตัวอยา งที่ 1 ขอ ใดเปนปฏิกริ ยิ ารีดอกซ 1) 2K2CrO4 + 2HCl K2Cr2O7 + 2KCl + H2O *2) 2[CCou(SNOH43)+5B4rK]SCON4 Cu2(CN)2 + 2K2SO4 + (CN)2 3) + BaCl2 4) Zn2[Fe(CN)6] + 8NaOH 2N[aC2oZ(nNOH23)+5BNr]aC4l[2Fe+(CBNaS)6O]4+ 4H2O การดุลสมการรีดอกซโดยใชเ ลขออกซิเดชัน ตวั อยา งท่ี 2 จากปฏกิ ิริยารีดอกซตอ ไปนี้ d Ca3(PO4)2 + e CrPO4 + f AlPO4 + g H2O + h Br2 a CaCr2O7 + b H3PO4 + c AlBr3 3) 7 *4) 9 ถา a = 3 ในสมการที่ดุลแลว h มีคาเทาใด 1) 3 2) 5 การดลุ สมการรดี อกซโดยใชค รง่ึ ปฏกิ ริ ิยา 1. หาเลขออกซเิ ดชนั ของธาตทุ เี่ ปลย่ี นไป 2. แยกสมการรีดอกซอ อกเปน ครึง่ ปฏกิ ริ ิยาออกซิเดชันและรีดักชนั 3. ดุลจาํ นวนอะตอมของธาตทุ เ่ี ลขออกซเิ ดชันเปล่ยี นและดลุ เลขออกซิเดชันใหเทา กัน โดยเติมอเิ ลก็ ตรอน การดุลในสารละลายกรด ดุลจาํ นวนอะตอม O โดยการเติม HH+2O - ดุลจาํ นวนอะตอม H โดยการเติม - การดลุ ในสารละลายเบส - ดลุ จํานวนประจุไฟฟา โดยการเติม OH- - ดุลจํานวนอะตอม O โดยการเติม H2O โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2010 __________________________ วิทยาศาสตร เคมี (169)

ตัวอยา งท่ี 3 X และ Y เปนธาตสุ มมติ สารประกอบของธาตุ X และ Y เกิดปฏกิ ริ ิยาในสารละลายเบส เขยี นสเมมือ่ กดาลุรไสอมอกอานรกิโดไดยดใaชังXคนOร้ี ่งึ -4ป(ฏaกิqริ) ยิ +าแbลYวOข32อ-ส(aรqปุ )ใดผดิ cXO2 (s) + dYO24-(aq) 1) a + b = 5 2) จนXาํํ้าOนเปว-4นนสอเปาิเลนรตก็ตง้ัตวั ตรอนออนแกลทซะี่เไิ กดO่ยีสวH แข-ลอ ะงเปเทYนา Oผกล32ับิต-ภ5เัณปโมนฑลต วั รดี ิวซ 3) ปYXฏOOิก23-4ิร-ยิ +า+ร2ว2HมO2HO2-X+O3-4e-+ YO24- XH+O2HO22+O4+O2He-- *4) 3YO32- + วธิ ีคิด 2XO2 (s) + 3YO24- + 2OH- เซลลกลั วานกิ โวลตม ิเตอร e- e- แอโนด แคโทด Zn(s) 0.76 V ZnSO4 1 mol/dm3 H2(1 atm) สะพานเกลือ HCl 1 mol/dm3 Pt(s) Zn(s)|Zn2+(aq, 1 mol/dm3)||H+(aq, 1 mol/dm3)|H2(g, 1 atm)|Pt(s) การตอ คร่งึ เซลลไ ฮโดรเจนมาตรฐานกบั ครึง่ เซลลสงั กะสีมาตรฐาน การเขียนแผนภาพของเซลลก ลั วานิก Mg(s)|Mg2+(aq, 1 M)||Fe3+(aq, 1 M), Fe2+(aq, 1 M)|Pt(s) ปฏิกิรยิ าออกซเิ ดชัน ปฏิกิรยิ ารีดักชัน Eoนอ ย Eoมาก Eเoซลล = Eแoคโทด - Eแoอโนด ตัวอยา งท่ี 4 ปฏิกริ ิยาที่เกดิ ขนึ้ ในเซลลกัลวานกิ เปน ดังน้ี Ni(s) + 2Ag+(aq) Ni2+(aq) + 2Ag(s) ขอ ใดถกู 1) แผนภาพเซลลกลั วานิกเขยี นไดเปน Ni(s) | Ag+(aq) || Ni2+(aq) | Ag(s) 2) แผนภาพเซลลก ัลวานิกเขียนไดเปน Ag(s)| Ag+(aq) || Ni2+(aq) | Ni(s) 3) Ag(s) สามารถรีดิวซ Ni2+(aq) ได *4) Ag(s) เปน ข้ัวบวก เรยี กวา แคโทด วธิ คี ิด แผนภาพเซลลกลั วานิก Ni(s)| Ni2+(aq) || Ag+(aq) | Ag(s) ปฏกิ ริ ิยาออกซิเดชนั ปฏิกิรยิ ารดี กั ชัน วิทยาศาสตร เคมี (170)__________________________ โครงการแบรนดซมั เมอรแ คมป 2010

ตัวอยางที่ 5 จากคา E° ของปฏกิ ิรยิ าของเซลลตอไปนี้ เม่อื A B C และ D เปน ธาตสุ มมติและ H เปน ธาตุ ไฮโดรเจน เซลลท ่ี ปฏิกิริยาของเซลล E° (V) 1 C2+ + 2D2+ → C + 2D3+ -0.91 2 C2+ + B → C + B2+ -0.48 3 3B2+ + 2A → 3B + 2A3+ 2.82 4 2A + 6H+ → 2A3+ + 3H2 2.48 เซลลกัลวานิกทม่ี ีแผนภาพเซลล A/A3+//D3+, D2+/Pt มี E° ของเซลลกี่โวลต 1) 1.57 2) 1.91 *3) 3.25 4) 3.73 คาศักยไ ฟฟา มาตรฐานของครึง่ เซลลนาํ ไปใชประโยชนได ดงั นี้ 1. เปรยี บเทียบความสามารถในการเปนตัวรีดิวซหรอื ตัวออกซไิ ดส สารท่ีมี E° ตาํ่ จะเปน ตัวรดี ิวซที่ดีกวา สารทมี่ ี E° สงู กวา 2. คาํ นวณหาคาศกั ยไฟฟามาตรฐานของเซลล 3. ทาํ นายวาปฏิกิริยารีดอกซทีเ่ ขยี นแสดงได เกดิ ขึ้นไดจริงหรอื ไมและทศิ ทางของปฏิกิรยิ าดาํ เนินไปทางใด ตวั อยางท่ี 6 กําหนดคา E° ท่ี 298 K ดังน้ี ปฏกิ ิรยิ าครึง่ เซลลร ดี กั ชัน E°(V) A+(aq) + e- → A(s) +0.80 B3+(aq) + e- → B2+(aq) +0.77 CD23(+s()aq+) 2e- → 2C-(aq) +0.54 + 3e- → D(s) -0.04 E2+(aq) + 2e- → E(s) -0.13 ขอสรุปใดถูกตอง mEเooซlล/dลmส3ูง)ท/่สี/ุดE2ม+ีแ(aผqน,ภ1าพmเซolล/dลm ด3ัง)น/้ี E(s) 1) เซลลไฟฟาท่มี ีคา A(s) / A+(aq, 1 2) เซลลท่มี ีแผนภาพเซลลด ังแสดง ใหกระแสไฟฟา ได Pt(s) / B2+(aq, 1 mol/dm3), B3+(aq, 1 mol/dm3) // E2+(aq, 1 mol/dm3) / E(s) *3) ไมควรเกบ็ สารละลายทีม่ ี D3+ ในภาชนะท่ที าํ ดว ยโลหะ E 4) D3+ สามารถออกซไิ ดส C- ใหก ลายเปน C2 ได โครงการแบรนดซ ัมเมอรแ คมป 2010 __________________________ วิทยาศาสตร เคมี (171)

พิจารณาสมการและคาศักยไ ฟฟาของปฏิกริ ยิ าตอไปน้ี ตอบคําตอบขอ 7-8 J2+(aq) + 2e- J(s) E° = +0.20 V K+(aq) + e- K(s) E° = -0.30 V 2L+(aq) + 2e- L2(g) E° = -0.20 V M3+(aq) + e- M2+(aq) E° = +0.10 V ตวั อยา งท่ี 7 ความสามารถในการรดี ิวซเ รยี งลําดับจากนอ ยไปมากคอื ขอใด 1) KJ2+<<L2M<3+M<2+L+<<J K+ *2) J < M2+ < L2 < K 3) 4) ไมมีขอ ใดถูก ตัวอยา งท่ี 8 ขอใดถกู เมอื่ จมุ โลหะ K ลงในสารละลายผสมของ M3+ และ J2+ 1) เกดิ โลหะ J เกาะทผี่ วิ ของโลหะ K 2) เกิดโลหะ J เกาะทผ่ี ิวของโลหะ K กอ น แลว เกดิ ไอออน M2+ *3) เกดิ โลหะ J เกาะทผ่ี วิ ของโลหะ K พรอ มเกิดไอออน M2+ 4) ไมเกิดการเปลี่ยนแปลงใดๆ ตวั อยา งท่ี 9 คาศกั ยไฟฟาครึง่ เซลลมาตรฐานมีดังนี้ Ni3+(aq) + 2e- Ni(s) E° = -0.25 V O2(g) + 2H+(aq) + 2e- H2O2(s) E° = +0.68 V Ag+(aq) + e- Ag(s) E° = +0.80 V การสลายตัวของ H2O2 ไปเปน O2 เกิดขึน้ เองไดเ มือ่ ใด 1) เม่อื สมั ผสั กบั โลหะ Ag 2) เมอื่ สัมผัสกบั โลหะ Ni *3) เมอ่ื สัมผสั กบั สารละลาย Ag+ 4) เมื่อสมั ผสั กบั สารละลาย Ni2+ ตวั อยางท่ี 10 คา ศักยไฟฟาครง่ึ เซลลมาตรฐานมดี งั นี้ Fe3+(aq) + 3e- Fe(s) E° = -0.44 V Sn2+(aq) + 2e- Sn(s) E° = -0.14 V Fe2+(aq) + 2e- Fe(s) E° = -0.04 V Sn4+(aq) + 2e- Sn2+(aq) E° = +0.15 V การกระทาํ ในขอใดไมส ง ผลใหเ กดิ ปฏกิ ิรยิ ารีดอกซ 1) จมุ โลหะ Fe ลงในสารละลาย Sn2+ 2) จมุ โลหะ Fe ลงในสารละลาย Sn4+ 3) จุมโลหะ Sn ลงในสารละลาย Fe2+ * 4) จมุ โลหะ Sn ลงในสารละลาย Fe3+ วธิ คี ิด สารทม่ี ี E° ตํ่า จะเปน ตัวรีดิวซ ดีกวา สารท่มี ี E° สูงกวา วทิ ยาศาสตร เคมี (172)__________________________ โครงการแบรนดซ มั เมอรแ คมป 2010

ตัวอยางที่ 11 คา ศกั ยไ ฟฟา คร่งึ เซลลมาตรฐานมดี งั นี้ Zn2+(aq) + 2e- Zn(s) E° = -0.76 V Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) E° = +0.34 V Ag+(aq) + e- Ag(s) E° = +0.80 V 2H+(aq) + 2e- H2(g) E° = 0.00 V พิจารณาขอความตอ ไปนี้ ก. ถาใสแผน สงั กะสีลงในสารละลายกรด HCl เขม ขน 1 โมลาร จะมีฟองแกสไฮโดรเจนเกิดขนึ้ ข. ถาใสแ ผน ทองแดงลงในสารละลายกรด HCl เขมขน 1 โมลาร จะมฟี องแกส ไฮโดรเจนเกดิ ขึน้ ค. ถา นําแผน สงั กะสใี สลงในสารละลาย CuSO4 เขมขน 1 โมลาร สารละลายจะเปลีย่ นจากสฟี า เปน ไมม ีสี และเกดิ ตะกอนของโลหะทองแดง ง. ถานาํ แผน ทองแดงและแผนสังกะสีใสล งในสารละลาย AgNO3 เขม ขน 1 โมลาร จะเกดิ ตะกอนของ โลหะทองแดงและโลหะสังกะสี ขอ ใดถกู ตอง 1) ก., ข. และ ค. *2) ก. และ ค. 3) ข. และ ค. 4) ค. และ ง. ตัวอยางที่ 12 กําหนดให Pb2+ + 2e- Pb E° = -0.13 V Zn2+ + 2e- Zn E° = -0.76 V เซลลไฟฟาเคมที ่ีสรางดงั รปู ตอ ไปน้ี โวลตม เิ ตอรจะอานคาไดก ี่โวลต V สะพานเกลือ สะพานเกลือ Zn Pb Zn Pb 1) 0.63 Pb2+ Zn2+ Pb2+ Zn2+ 1.0 mol/dm3 1.0 mol/dm3 1.0 mol/dm3 1.0 mol/dm3 2) 0.89 *3) 1.26 4) 1.53 ตวั อยา งที่ 13 โลหะผสมชนดิ หน่ึงประกอบดวยแมกนีเซยี มอยูรอ ยละ 36 โดยมวลและอะลูมเิ นียมกับทองแดงที่ ไมท ราบปรมิ าณ เมอื่ นําโลหะผสมน้หี นัก 12 กรัม เตมิ กรด HCl ในปริมาณมากเกนิ พอ พบวาไดแกสไฮโดรเจน 0.96 กรัม โลหะผสมนี้ประกอบดว ยอะลูมิเนียมรอยละโดยมวลเทาใด (H = 1, Mg = 24, Al = 27, Cl = 35.5) ขอ มูลทก่ี ําหนดให Cu2+ + 2e- Cu ................... E° = 0.34 V 2H+ + 2e- H2 ................... E° = 0.00 V Al3+ + 3e- Al ................... E° = -1.68 V Mg2+ + 2e- Mg ................... E° = -2.36 V 1) 33.75 *2) 45 3) 64 4) 67.5 โครงการแบรนดซ ัมเมอรแ คมป 2010 __________________________ วทิ ยาศาสตร เคมี (173)

ตวั อยางท่ี 14 คาศกั ยไ ฟฟาคร่ึงเซลลมาตรฐานมดี งั นี้ X+(aq) + e- X(s) E° = -0.10 V Y2+(aq) + 2e- Y(s) E° = +0.50 V จากสมการ Ecell = Eocell - 0.0n60 log Q โดยที่ n คือ จํานวนอเิ ลก็ ตรอนที่ถา ยโอนในเซลลไฟฟาเคมี Q คือ อัตราสว นความเขม ขน ของสารผลิตภณั ฑตอ สารต้ังตน ตามหลกั การของคาคงทส่ี มดุล คา Q ท่ถี กู ตองทีท่ ําใหเซลลน้มี คี า Eเซลล เทากับ +0.54 V คอื ขอ ใด 1) Q = [X+]/[Y2+] = 10 2) Q = [X+]2/[Y2+] = 10 3) Q = [X+]/[Y2+] = 100 *4) Q = [X+]2/[Y2+] = 100 เซลลค วามเขมขน คอื เซลลกัลวานกิ ทีม่ คี ร่งึ เซลลช นดิ เดยี วกนั แตความเขม ขน ของสารละลายอเิ ล็กโทรไลต แตกตางกนั เชน Cu(s)|Cu2+(aq, 0.1 M) ||Cu2+(aq, 1 M)|Cu(s) Pt(s) H2(g, 1 atm | H+(aq, 1 M)||H+(aq, 1 M)|H2(g, 2 atm) | Pt(s) Pt(s) | H2(g, 1 atm) | H+(aq, 0.1 M) ||H+(aq, 1 M|H2(g, 1 atm)|Pt(s) | เซลลอิเลก็ โทรไลต แหลง กาํ เนิดไฟฟา กระแสตรง + - e- e- แอโนด แคโทด (ออกซิเดชนั ) (Hสรีดา2รOกั ลชะันล)ายอิเล็กโทรไลต H+ ให e- รับ e- สวนประกอบของเซลลอเิ ลก็ โทรไลต หลกั การของเซลลอิเล็กโทรไลตนาํ ไปใชป ระโยชนท างอตุ สาหกรรมได เชน การแยกสารเคมดี ว ยไฟฟา การชบุ โลหะและการทาํ โลหะใหบรสิ ุทธ์ิ การทดลอง การแยกสารละลาย CuSO4 ดว ยกระแสไฟฟา ขวั้ แอโนด (ข้วั ไฟฟา ท่ีตอ กบั ข้วั บวกของแบตเตอร่)ี 1212 S2O28- (aq) + e- SO24- (aq) ; E° = +2.01 V O2(g) + 2H+(aq) + 2e- H2O(l) ; E° = +1.23 V ขว้ั แคโทด (ข้วั ไฟฟาทต่ี อกับขัว้ ลบของแบตเตอร่)ี Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) ; E° = +0.34 V 2H2O(l) + 2e- H2(g) + 2OH-(aq) ; E° = -0.83 V วิทยาศาสตร เคมี (174)__________________________ โครงการแบรนดซมั เมอรแ คมป 2010

สรุปปฏกิ ริ ิยาทีเ่ กดิ ขึ้นในการแยกสารละลาย CuSO4 ดวยกระแสไฟฟา 21 O2(g) + 2H+(aq) + 2e- ขวั้ แอโนด H2O(l) ขวั้ แคโทด Cu2+(aq) + 2e- ปฏกิ ริ ยิ ารวม 2Cu2+(aq) + 2H2O(l) Cu(s)2Cu(s) + O2(g) + 4H+(aq) สรุปปฏกิ ริ ยิ าที่เกิดขนึ้ ในการแยกสารละลาย KI ดว ยกระแสไฟฟา ข้วั แอโนด 2I-(aq) I2(s) + 2e- ขัว้ แคโทด 22HH22OO((ll)) + 2e- H2(Hg)2(+g)2O+ H2O-(Haq-)(aq) ปฏกิ ิรยิ ารวม + 2I-(aq) + I2(s) การแยกสารที่หลอมเหลวดวยกระแสไฟฟา เม่อื ใหความรอ นกบั สารไอออนิกจนถงึ จดุ หลอมเหลว สารจะเกดิ การหลอมเหลว ทําใหไอออนบวกและ ไอออนลบที่เปนองคป ระกอบของสารเหลาน้ันมีอิสระในการเคลือ่ นที่ และนาํ ไฟฟา ได เมอ่ื ผา นกระแสไฟฟาเขาไป จะเกดิ ปฏกิ ิริยารีดกั ชันและออกซเิ ดชนั ทข่ี ว้ั ไฟฟา การแยกสาร CCaCal22+(ทl)ี่ห+ลอ2มe-เหลวดวยไฟฟาCแaล(sะ)ปฏิกิรยิ าทเ่ี กิดขึน้ ได ดงั น้ี แคโทด แอโนด 2Cl-(l) Cl2(g) + 2e- ปฏิกริ ยิ ารวม Ca2+(l) + 2Cl-(l) Ca(s) + Cl2(g) แหลง กําเนิดไฟฟากระแสตรง e- e- Cl-(l) Ca2+(l) แผนภาพแสดงกการาแรชยุบกโลCหaะCดl2ว ยทก่ีหรละอแมสเไหฟลฟวา ดวยกระแสไฟฟา แหลง กําเนิดไฟฟากระแสตรง e- e- แอโนด แคโทด แผนสงั กะสี ตะปู สารละลาย ZnSO4 การชุบตะปเู หลก็ ดว ยสังกะสี หลักการชุบโลหะดวยกระแสไฟฟา 1. วัตถุท่ีตองการชบุ ตอ เขา กับขว้ั ลบของแบตเตอร่ี (แคโทด) 2. โลหะทีใ่ ชชุบตอ เขากับข้วั บวกของแบตเตอรี่ (แอโนด) 3. สารละลายอเิ ล็กโทรไลตท ี่ใชตองมไี อออนของโลหะชนดิ เดียวกับโลหะที่เปนแอโนด 4. ใชไ ฟฟากระแสตรง โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2010 __________________________ วทิ ยาศาสตร เคมี (175)

ธาตุ และสารประกอบในอตุ สาหกรรม ตัวอยา งท่ี 1 พจิ ารณาส่ิงตอ ไปน้ี ข. เลือดปู เลือดปลาหมกึ ก. หนิ งอก หนิ ยอ ย ค. ปุย โปรตีน ง. แกว เคร่ืองบด ธาตทุ เี่ ปน องคป ระกอบสําคัญของสงิ่ ทพี่ จิ ารณาขา งตน ขอใดถกู ก. ข. ค. ง. 1) Na Fe P Zn *2) Ca Cu N Si 3) Na Cu K Fe 4) Ca Fe S Cr ตัวอยา งท่ี 2 พิจารณาขอความตอ ไปนี้ ก. เพชรเปน แรรตั นชาติท่มี คี วามแขง็ ทีส่ ดุ และนาํ ไฟฟาไดด กี วาทองแดง ข. ทสกาาับรรทยปมิ ารมงะอีแกะรอลทบมูอหเิงลนแักียดขมงอองสอแังกกกไซวะสคดีรเปแสิ ลนตะสลั พาคลรือหวงลZจักrOะแไ2ลดะแจมกงึ ีสทส าาํ รSใหปOมร2ะีลกซักอ่ึงษสบณาขมะอแางรวโถวลวกหาาํะวจแคดัทลโรดานยยซเิชพCนัชaเ(รOปนHส)2ารมลทนิ ค. ง. ขอใดถูกตอ ง 1) ก. และ ข. 2) ข. และ ค. *3) ค. และ ง. 4) ก. และ ง. วิธคี ิด - แกวคริสตลั เปน แกว ที่มซี ลิ กิ าประมาณรอ ยละ 54-65 โดยมวล - ทับทิมสยาม และไพลนิ เปน พลอยในตระกลู แรค อรนั ดมั มีสวนประกอบหลกั เปนอะลูมเิ นียมออกไซด ถามธี าตุโครเมียม รอ ยละ 0.1-1.25 โดยมวล เน้ือพลอยจะมีสชี มพู จนถงึ สีแดงเขม เรยี กวา ทบั ทิม สว นไพลินจะ มที ง้ั ธาตเุ หลก็ และธาตไุ ทเทเนยี ม ปนอยูดว ย ตวั อยางท่ี 3 ในการผลติ แกว มีสารใดเปน องคประกอบหลักและจะตอ งเตมิ สารใดลงไปเพอ่ื ใหแกวมีสมบตั ิทน ตอ การเปลย่ี นแปลงอณุ หภูมไิ ดด ี องคประกอบหลัก สารทเ่ี ติม 1) CaO PbO 2) SiO2 NaF *3) SiO2 B2O3 4) CaO และ Na2O Cr2O3 วธิ ีคิด แเนก่อืวงโบจาโรกซคลิ วิเากมตรอ มนีซมลิ ีคกิ า าลด(ลSงiOท2าํ) ใหปทรนมิ ตาณอ กคาอ รนเปขาลงี่ยสนงู แปมลกี งาอรุณเตหมิ ภมู Bิ 2O3 ลงไปเพ่อื ทําใหส มั ประสทิ ธ์กิ าร ขยายตัว ———————————————————— วิทยาศาสตร เคมี (176)__________________________ โครงการแบรนดซ มั เมอรแคมป 2010