เคมี ม.5 เทอม 1

คมู่ ือครูรายวิชาเพ่ิมเตมิ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ๕ เคมี ตามผลการเรยี นรู้ กลุม่ สาระการเรียนรวู้ ิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (ฉบับปรบั ปรุง พ.ศ. ๒๕๖๐) ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศกั ราช ๒๕๕๑ COLLISION

ตารางธาตุ I1A II2A โลหะ 13 14 15 16 17 18 อโลหะ IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA H1 B4e กง่ึ โลหะ C6 N7 O8 F9 B5 H2e hydrogen beryllium carbon nitrogen oxygen fluorine boron helium 1.01 9.01 12.01 14.01 16.00 19.00 10.81 4.00 L3i M12g 3 4 5 67 8 9 10 11 12 S14i P15 S16 C17l IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB A13l N10e lithium magnesium F2e6 silicon phosphorus sulfur chlorine 2V3 Z30n aluminium neon 6.94 24.30 iron 28.08 30.97 32.06 35.45 vanadium zinc 26.98 20.18 N11a C20a S21c T22i C24r M25n 55.85 C27o N28i C29u G32e A33s S3e4 B35r 50.94 65.38 G31a A18r sodium calcium scandium titanium chromium manganese R44u cobalt nickel copper germanium arsenic selenium bromine N41b C48d gallium argon 22.99 40.08 44.96 47.87 52.00 54.94 ruthenium 58.93 58.69 63.55 72.63 74.92 78.97 79.90 niobium cadmium 69.72 39.95 K19 S38r 3Y9 Z40r M42o T43c 101.07 R4h5 P4d6 A47g S5n0 S5b1 T5e2 5I3 92.91 112.41 I4n9 tin antimony tellurium iodine K36r potassium strontium yttrium zirconium molybdenum technetium O76s rhodium palladium silver 118.71 121.76 127.60 126.90 T73a H80g indium krypton 39.10 87.62 88.91 91.22 95.95 osmium 102.91 106.42 107.87 tantalum mercury 114.82 83.80 R3b7 B56a 57-71 72 W74 R75e 190.23 7Ir7 P78t A79u P8b2 B83i P8o4 A85t Hflanthanoids 180.95 200.59 T81l X54e rubidium barium hafnium tungsten rhenium H108s iridium platinum gold lead bismuth polonium astatine *89-103 D10b5 C11n2 thallium 207.20 208.98 xenon 85.47 137.33 178.49 183.84 186.21 hassium 192.22 195.08 196.97 104 dubnium copernicium 204.38 131.29 C55s R88a ** Rfactinoids rutherfordium S10g6 B10h7 M109t D11s0 R11g1 F11l4 M115c L11v6 T11s7 N11h3 R8n6 caesium radium seaborgium bohrium meitnerium darmstadtium roentgenium flerovium moscovium livermorium tennessine nihonium radon 132.91 O11g8 F87r oganesson francium กลมุ ธาตุ L5a7 C58e P59r N60d P6m1 S6m2 E6u3 G6d4 T6b5 D66y H67o E68r T6m9 Y7b0 L7u1 *แลนทานอยด praseodymium neodymium promethium samarium lanthanum cerium 140.91 144.24 150.36 europium gadolinium terbium dysprosium holmium erbium thulium ytterbium lutetium กลมุ ธาตุ **แอกทนิ อยด 138.91 140.12 151.96 157.25 158.93 162.50 164.93 167.26 168.93 173.05 174.97 Ac89 T9h0 P9a1 U92 Np Pu93 94 Am95 Cm96 Bk97 Cf Es98 99 Fm100 Md101 No102 Lr103 actinium thorium protactinium uranium neptunium plutonium americium curium berkelium californium einsteinium fermium mendelevium nobelium lawrencium 232.04 231.04 238.03

คู่มอื ครู รายวชิ าเพม่ิ เตมิ วทิ ยาศาสตร์ และเทคโนโลยี เคมี ชั้น มธั ยมศกึ ษาปที ่ี ๕ เลม่ ๓ ตามผลการเรยี นรู้ กลมุ่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี (ฉบบั ปรบั ปรงุ พ.ศ. ๒๕๖๐) ตามหลักสตู รแกนกลางการศกึ ษาข้ันพ้ืนฐาน พุทธศักราช ๒๕๕๑ จดั ท�ำ โดย สถาบนั ส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศกึ ษาธกิ าร ฉบับเผยแพร่ เมษายน ๒๕๖๓

คคำ�ำานนำ�าำ สสถถาาบบันันสส่ง่งเเสสรริมิมกกาารรสสออนนววิทิทยยาาศศาาสสตตรร์แ์แลละะเทเทคคโโนนโโลลยยี ี(ส(สสสววทท.).)ไไดด้ร้รับับมมออบบหหมมาายยจจาากกกกรระะททรรววงง ศศึกึกษษาาธธิกิกาารร ใในนกกาารรพพัฒัฒนนาามมาาตตรรฐฐาานนแแลละะตตัวัวชช้ีว้ีวัดัดขขอองงหหลลักักสสูตูตรรกกลลุ่มุ่มสสาารระะกกาารรเรเรียียนนรรู้คู้คณณิติตศศาาสสตตรร์ ์ ววิทิทยยาาศศาาสสตตรร์แ์แลละะเทเทคคโโนนโโลลยยี ีแแลละะยยังังมมีบีบททบบาาททหหนน้า้าทท่ใี ่ใีนนกกาารรรรับับผผิดิดชชออบบเกเก่ยี ่ยี ววกกับับกกาารรจจัดัดททำ�ำาหหนนังังสสือือเรเรียียนน คคู่มู่มือือคครรู ูแแบบบบฝฝึกึกททักักษษะะกกิจิจกกรรรรมมแแลละะสสื่อื่อกกาารรเรเรียียนนรรู้ ู้ตตลลออดดจจนนววิธิธีกีกาารรจจัดัดกกาารรเรเรียียนนรรู้แู้แลละะกกาารรววัดัดแแลละะ ปปรระะเมเมนิ นิ ผผลลเพเพอ่ื อ่ื ใใหหก้ ก้ าารรจจดั ดั กกาารรเรเรยี ยี นนรรคู้ คู้ ณณติ ติ ศศาาสสตตรร์ ว์ วทิ ทิ ยยาาศศาาสสตตรรแ์ แ์ ลละะเทเทคคโนโนโลโลยยเี ปเี ปน็ น็ ไไปปออยยา่ า่งงมมปี ปี รระะสสทิ ทิ ธธภิ ภิ าาพพ คคมู่ มู่ อื อื คครรรู รู าายยววชิ ชิ าาเพเพม่ิ ม่ิ เตเตมิ มิ ววทิ ทิ ยยาาศศาาสสตตรรแ์ แ์ ลละะเทเทคคโโนนโโลลยยี ีเคเคมมี ีชชน้ั น้ั มมธั ธั ยยมมศศกึ กึ ษษาาปปที ที ่ี ๕่ี ๕เลเลม่ ม่ ๓๓นน้ี จ้ี จดั ดั ทท�ำ าำ ขขึน้ น้ึ เพเพอ่ื ่ือปปรระะกกออบบกกาารรใใชชห้ ห้ นนังงั สสอื ือเรเรียยี นนรราายยววชิ ชิ าาเพเพิม่ ิม่ เตเตมิ มิ ววทิ ทิ ยยาาศศาาสสตตรรแ์ ์แลละะเทเทคคโโนนโโลลยยี เี คเคมมี ชี ชัน้ น้ั มมธั ัธยยมมศศกึ ึกษษาา ปปที ที ่ี ๕่ี ๕เลเลม่ ม่ ๓๓โโดดยยคครรออบบคคลลมุ มุ เนเนอ้ื อ้ื หหาาตตาามมผผลลกกาารรเรเรยี ยี นนรรแู้ แู้ ลละะสสาารระะกกาารรเรเรยี ยี นนรรเู้ พเู้ พม่ิ ม่ิ เตเตมิ มิ กกลลมุ่ มุ่ สสาารระะกกาารรเรเรยี ยี นนรรู้ ู้ ววทิ ทิ ยยาาศศาาสสตตรรแ์ แ์ ลละะเทเทคคโโนนโโลลยยี (ี ฉ(ฉบบบั บั ปปรรบั บั ปปรรงุ งุ พพ.ศ.ศ..๒๒๕๕๖๖๐๐))ตตาามมหหลลกั กั สสตู ตู รรแแกกนนกกลลาางงกกาารรศศกึ กึ ษษาาขขน้ั น้ั พพน้ื น้ื ฐฐาานน พพทุ ทุ ธธศศกั กั รราาชช๒๒๕๕๕๕๑๑ใในนสสาารระะเคเคมมี โี โดดยยมมตี ตี าารราางงววเิ คเิ ครราาะะหหผ์ ผ์ ลลกกาารรเรเรยี ยี นนรรแู้ แู้ ลละะสสาารระะกกาารรเรเรยี ยี นนรรเู้ พเู้ พม่ิ ม่ิ เตเตมิ มิ เพเพอ่ื อ่ื กกาารรจจัดัดททำ�ำาหหนน่ว่วยยกกาารรเรเรียียนนรรู้ใู้ในนรราายยววิชิชาาเพเพ่ิม่ิมเตเติมิมววิทิทยยาาศศาาสสตตรร์แ์แลละะเทเทคคโโนนโโลลยยี ีมมีแีแนนววกกาารรจจัดัดกกาารรเรเรียียนนรรู้ ู้ กกาารรใใหหค้ ค้ ววาามมรรเู้ พเู้ พม่ิ ม่ิ เตเตมิ มิ ททจ่ี จ่ี �ำ าำ เปเปน็ น็ สส�ำ าำ หหรรบั บั คครรผู ผู สู้ สู้ ออนนรรววมมททง้ั ง้ักกาารรเฉเฉลลยยคค�ำ าำ ถถาามมแแลละะแแบบบบฝฝกึ กึ หหดั ดั ในในหหนนงั งัสสอื อื เรเรยี ยี นน สสสสววทท..หหววังังเเปป็น็นออยย่า่างงยย่ิง่ิงวว่า่าคคู่มู่มือือคครรูเูลเล่ม่มนน้ีจ้ีจะะเปเป็น็นปปรระะโโยยชชนน์ต์ต่อ่อกกาารรเรเรียียนนรรู้ ู้แแลละะเปเป็น็นสส่ว่วนนสสำ�ำาคคัญัญ ใในนกกาารรพพัฒัฒนนาาคคุณุณภภาาพพแแลละะมมาาตตรรฐฐาานนกกาารรศศึกึกษษาากกลลุ่มุ่มสสาารระะกกาารรเรเรียียนนรรู้วู้วิทิทยยาาศศาาสสตตรร์แ์แลละะเทเทคคโโนนโโลลยยี ี ขขออขขออบบคคุณณุ ผผูท้ ทู้ รรงงคคุณุณววุฒฒุ ิ บิ บคุ ุคลลาากกรรททาางงกกาารรศศึกึกษษาาแแลละะหหนนว่ ่วยยงงาานนตตา่ ่างงๆๆททีม่ ่มี ่สี ี่ส่ว่วนนเกเกยี่ ย่ี ววขข้ออ้ งงใในนกกาารรจจดั ดั ททำ�าำ ไไวว้ ้ ณณโโออกกาาสสนน้ี ้ี (ศ(ศาาสสตตรราาจจาารรยยช์ ช์ กู กู ิจิจลลิมิมปปจิ จิ �ำ ำานนงงคค)์ ์) ผผู้ออู้ �ำ ำานนววยยกกาารรสสถถาาบบนั ันสส่งง่เสเสรรมิ ิมกกาารรสสออนนววิททิ ยยาาศศาาสสตตรรแ์ แ์ ลละะเทเทคคโนโนโลโลยยี ี กกรระะททรรววงงศศึกึกษษาาธธกิ ิกาารร

คำ�ชีแ้ จง สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี (สสวท.) ไดจ้ ดั ท�ำ ตวั ชว้ี ดั และสาระการเรยี นรู้ แกนกลาง กลมุ่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี (ฉบบั ปรบั ปรงุ พ.ศ. ๒๕๖๐) ตามหลกั สตู ร แกนกลางการศกึ ษาขน้ั พน้ื ฐานพทุ ธศกั ราช ๒๕๕๑ โดยมจี ดุ เนน้ เพอ่ื ตอ้ งการพฒั นาผเู้ รยี นใหม้ คี วามรู้ ความสามารถที่ทัดเทียมกับนานาชาติ ได้เรียนรู้วิทยาศาสตร์ที่เชื่อมโยงความรู้กับกระบวนการ ใช้กระบวนการสืบเสาะหาความรู้และแก้ปัญหาที่หลากหลาย มีการทำ�กิจกรรมด้วยการลงมือปฏิบัติ เพอ่ื ใหผ้ เู้ รยี นไดใ้ ชท้ กั ษะกระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์ และทกั ษะแหง่ ศตวรรษท่ี ๒๑ ซง่ึ ในปกี ารศกึ ษา ๒๕๖๑ เป็นต้นไป โรงเรียนจะต้องใช้หลักสูตรกลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (ฉบบั ปรบั ปรงุ พ.ศ. ๒๕๖๐) สสวท. ไดม้ กี ารจดั ท�ำ หนงั สอื เรยี นทเ่ี ปน็ ไปตามมาตรฐานหลกั สตู รเพอ่ื ให้ โรงเรยี นไดใ้ ชส้ �ำ หรบั จดั การเรยี นการสอนในชน้ั เรยี น และเพอ่ื ใหค้ รผู สู้ อนสามารถสอนและจดั กจิ กรรม ต่าง ๆ ตามหนังสือเรียนได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงได้จัดทำ�คู่มือครูสำ�หรับใช้ประกอบหนังสือเรียน ดงั กลา่ ว คมู่ อื ครรู ายวชิ าเพม่ิ เตมิ วทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี เคมี ชน้ั มธั ยมศกึ ษาปที ่ี ๕ เลม่ ๓ น้ี ไดบ้ อก แนวการจดั การเรยี นการสอนตามเนอ้ื หาในหนงั สอื เรยี นประกอบดว้ ยเรอ่ื ง กฎตา่ ง ๆ ของแกส๊ ทฤษฎจี ลน์ ของแกส๊ การแพรข่ องแกส๊ อตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคมี แนวคดิ เกย่ี วกบั อตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคมี ปจั จยั ทม่ี ผี ลตอ่ อตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคมี สมดลุ เคมี คา่ คงทส่ี มดลุ ปจั จยั ทม่ี ผี ลตอ่ สมดลุ ซง่ึ ครผู สู้ อนสามารถ น�ำ ไปใชเ้ ปน็ แนวทางในการวางแผนการจดั การเรยี นรใู้ หบ้ รรลจุ ดุ ประสงคท์ ต่ี ง้ั ไว้ โดยสามารถน�ำ ไปจดั กิจกรรมการเรียนรู้ได้ตามความเหมาะสมและความพร้อมของโรงเรียน ในการจัดทำ�คู่มือครูเล่มน้ี ได้รับความร่วมมือเป็นอย่างดียิ่งจากผู้ทรงคุณวุฒิ นักวิชาการอิสระ คณาจารย์ รวมทั้งครูผู้สอน นกั วชิ าการ จากทง้ั ภาครฐั และเอกชน จงึ ขอขอบคณุ มา ณ ทน่ี ้ี สสวท. หวังเป็นอย่างย่ิงว่าคู่มือครูรายวิชาเพ่ิมเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เคมี ช้ัน มธั ยมศกึ ษาปที ่ี ๕ เลม่ ๓ น้ี จะเปน็ ประโยชนแ์ กผ่ สู้ อน และผทู้ เ่ี กย่ี วขอ้ งทกุ ฝา่ ย ทจ่ี ะชว่ ยใหก้ ารจดั การ ศึกษาด้านวิทยาศาสตร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ หากมีข้อเสนอแนะใดที่จะทำ�ให้คู่มือครูเล่มนี้ มคี วามสมบรู ณย์ ง่ิ ขน้ึ โปรดแจง้ สสวท. ทราบดว้ ยจะขอบคณุ ยง่ิ สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี กระทรวงศกึ ษาธกิ าร

ขอ้ แนะนำ�ทวั่ ไปในการใชค้ ู่มอื ครู วทิ ยาศาสตร์มีความเกย่ี วข้องกับทุกคนทัง้ ในชวี ิตประจำ�วนั และการงานอาชีพต่าง ๆ รวมทั้งมี บทบาทส�ำ คญั ในการพฒั นาผลผลติ ตา่ ง ๆ ทใ่ี ชใ้ นการอ�ำ นวยความสะดวกทงั้ ในชวี ติ และการท�ำ งาน นอกจากนว้ี ทิ ยาศาสตรย์ งั ชว่ ยพฒั นาวธิ คี ดิ และท�ำ ใหม้ ที กั ษะทจี่ �ำ เปน็ ในการตดั สนิ ใจและแกป้ ญั หา อยา่ งเปน็ ระบบ การจดั การเรยี นรเู้ พอื่ ใหน้ กั เรยี นมคี วามรแู้ ละทกั ษะทส่ี �ำ คญั ตามเปา้ หมายของ การจดั การเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตรจ์ งึ มคี วามส�ำ คญั ยง่ิ ซงึ่ เปา้ หมายของการจดั การเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ มดี งั นี้ 1. เพือ่ ให้เข้าใจหลักการและทฤษฎีทีเ่ ปน็ พน้ื ฐานของวชิ าวทิ ยาศาสตร์ 2. เพือ่ ใหเ้ กิดความเขา้ ใจในลักษณะ ขอบเขต และข้อจ�ำ กัดของวทิ ยาศาสตร์ 3. เพอ่ื ให้เกดิ ทกั ษะท่สี ำ�คัญในการศกึ ษาคน้ คว้าและคิดค้นทางวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี 4. เพือ่ พัฒนากระบวนการคดิ และจนิ ตนาการ ความสามารถในการแก้ปญั หาและการจดั การ ทักษะในการสอ่ื สารและความสามารถในการตัดสนิ ใจ 5. เพื่อให้ตระหนักถึงความสัมพันธ์ระหว่างวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี มวลมนุษย์ และ สภาพแวดล้อม ในเชงิ ที่มีอิทธพิ ลและผลกระทบซึ่งกันและกนั 6. เพ่อื น�ำ ความรู้ความเข้าใจเรื่องวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี ไปใช้ใหเ้ กิดประโยชนต์ อ่ สังคม และการดำ�รงชวี ติ อยา่ งมคี ณุ ค่า 7. เพอ่ื ใหม้ จี ติ วทิ ยาศาสตร์ มคี ณุ ธรรม จรยิ ธรรมและคา่ นยิ มในการใชค้ วามรทู้ างวทิ ยาศาสตร์ อย่างสร้างสรรค์ คู่มือครูเป็นเอกสารท่ีจัดทำ�ข้ึนควบคู่กับหนังสือเรียน สำ�หรับให้ครูได้ใช้เป็นแนวทาง ในการจดั การเรยี นรเู้ พอ่ื ใหน้ กั เรยี นไดร้ บั ความรแู้ ละมที กั ษะทส่ี �ำ คญั ตามจดุ ประสงคก์ ารเรยี นรใู้ น หนังสือเรียน ซึ่งสอดคล้องกับตัวช้ีวัดตามสาระและมาตรฐานการเรียนรู้ รวมท้ังมี ส่ือการเรียนรู้ ในเว็บไซต์ท่ีสามารถเช่ือมโยงได้จาก QR code หรอื URL ทอ่ี ยู่ประจำ�แต่ละบท ซง่ึ ครูสามารถใช้ ส่งเสริมให้นักเรียนบรรลุเป้าหมายของการจัดการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ได้ อย่างไรก็ตามครูอาจ พิจารณาดัดแปลงหรือเพ่ิมเติมการจัดการเรียนรู้ให้เหมาะสมกับบริบทของแต่ละห้องเรียนได้ โดยคู่มอื ครมู อี งค์ประกอบหลักดงั ต่อไปน้ี

ขอ้ แนะน�ำ ท่วั ไปในการใช้คู่มอื ครู ผลการเรยี นรู้ ผลการเรียนรู้เป็นผลลัพธ์ท่ีควรเกิดกับนักเรียนท้ังด้านความรู้และทักษะ ซ่ึงช่วยให้ครูได้ทราบ เปา้ หมายของการจดั การเรยี นรใู้ นแตล่ ะเนอ้ื หาและออกแบบกจิ กรรมการเรยี นรใู้ หส้ อดคลอ้ งกบั ผลการเรียนรู้ได้ ท้ังนี้ครูอาจเพ่ิมเติมเนื้อหาหรือทักษะตามศักยภาพของนักเรียน รวมท้ังอาจ สอดแทรกเน้ือหาที่เกี่ยวข้องกับท้องถ่ิน เพ่ือให้นักเรียนมีความรู้ความเข้าใจมากข้ึนได้ การวเิ คราะหผ์ ลการเรียนรู้ การวิเคราะห์ความรู้ ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 และ จิตวิทยาศาสตร์ ท่ีเกี่ยวข้องในแต่ละผลการเรียนรู้ เพื่อใช้เป็นแนวทางในการจัดการเรียนรู้ ผงั มโนทัศน์ แผนภาพทแี่ สดงความสัมพันธร์ ะหว่างความคิดหลัก ความคิดรอง และความคดิ ย่อย เพอ่ื ชว่ ยให้ ครูเหน็ ความเชอ่ื มโยงของเนือ้ หาภายในบทเรยี น สาระส�ำ คญั การสรุปเนื้อหาสำ�คัญของบทเรียน เพื่อช่วยให้ครูเห็นกรอบเนื้อหาทั้งหมด รวมทั้งลำ�ดับของ เนือ้ หาในบทเรียนนัน้ เวลาท่ีใช้ เวลาที่ใช้ในการจัดการเรียนรู้ ซ่ึงครูอาจดำ�เนินการตามข้อเสนอแนะที่กำ�หนดไว้ หรืออาจปรับ เวลาไดต้ ามความเหมาะสมกับบรบิ ทของแตล่ ะห้องเรียน ความร้กู อ่ นเรียน คำ�สำ�คัญหรือข้อความท่ีเป็นความรู้พื้นฐาน ซึ่งนักเรียนควรมีก่อนที่จะเรียนรู้เน้ือหาใน บทเรยี นนัน้

ขอ้ แนะนำ�ทั่วไปในการใช้คูม่ ือครู ตรวจสอบความรกู้ ่อนเรยี น ชดุ ค�ำ ถามและเฉลยทใ่ี ชใ้ นการตรวจสอบความรกู้ อ่ นเรยี นตามทรี่ ะบไุ วใ้ นหนงั สอื เรยี น เพอื่ ใหค้ รู ไดต้ รวจสอบและทบทวนความรใู้ ห้นักเรียนก่อนเร่มิ กิจกรรมการจัดการเรียนรู้ในแตล่ ะบทเรยี น การจัดการเรียนรู้ในแต่ละหัวข้ออาจมีองค์ประกอบแตกต่างกัน โดยรายละเอียดแต่ละ องคป์ ระกอบ เปน็ ดังน้ี • จดุ ประสงคก์ ารเรียนรู้ เป้าหมายของการจัดการเรียนรู้ที่ต้องการให้นักเรียนเกิดความรู้ หรือทักษะหลังจากผ่าน กิจกรรมการจัดการเรียนรู้ในแต่ละหัวข้อ ซึ่งสามารถวัดและประเมินผลได้ ท้ังน้ีครูอาจตั้ง จุดประสงคเ์ พมิ่ เตมิ จากท่ีใหไ้ ว้ตามความเหมาะสมกับบริบทของแต่ละห้องเรียน • ความเขา้ ใจคลาดเคลอ่ื นที่อาจเกดิ ขน้ึ เนอ้ื หาทนี่ กั เรยี นอาจเกดิ ความเขา้ ใจคลาดเคลอื่ นทพ่ี บบอ่ ย ซงึ่ เปน็ ขอ้ มลู ใหค้ รไู ดพ้ งึ ระวงั หรอื อาจเนน้ ย�ำ้ ในประเดน็ ดงั กล่าวเพอ่ื ป้องกนั การเกิดความเข้าใจที่คลาดเคลอ่ื นได้ • แนวการจดั การเรียนรู้ แนวทางการจัดการเรียนรู้ที่สอดคล้องกับจุดประสงค์การเรียนรู้ โดยมีการนำ�เสนอทั้งใน สว่ นของเนอื้ หาและกจิ กรรมเปน็ ขน้ั ตอนอยา่ งละเอยี ด ทงั้ นค้ี รอู าจปรบั หรอื เพม่ิ เตมิ กจิ กรรมจาก ท่ีใหไ้ ว้ตามความเหมาะสมกบั บรบิ ทของแตล่ ะห้องเรียน กจิ กรรม การปฏิบัติท่ีช่วยในการเรียนรู้เนื้อหาหรือฝึกฝนให้เกิดทักษะตามจุดประสงค์การเรียนรู้ ของบทเรียน โดยอาจเป็นการทดลอง การสาธิต การสบื คน้ ข้อมูล หรือกจิ กรรมอ่ืน ๆ ซ่งึ ควรให้ นกั เรียนลงมอื ปฏิบตั ิกิจกรรมดว้ ยตนเอง โดยองคป์ ระกอบของกิจกรรมมรี ายละเอียดดงั น้ี

ข้อแนะน�ำ ทวั่ ไปในการใชค้ มู่ อื ครู - จดุ ประสงค์ เป้าหมายทต่ี อ้ งการใหน้ กั เรยี นเกดิ ความรหู้ รอื ทกั ษะหลังจากผ่านกจิ กรรมนนั้ - วัสดุและอปุ กรณ์ รายการวัสดุ อุปกรณ์ หรือสารเคมี ที่ต้องใช้ในการทำ�กิจกรรม ซ่ึงครูควรเตรียมให้เพียง พอสำ�หรับการจัดกจิ กรรม - การเตรียมลว่ งหน้า ข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งท่ีครูต้องเตรียมล่วงหน้าสำ�หรับการจัดกิจกรรม เช่น การเตรียม สารละลายทีม่ คี วามเขม้ ขน้ ตา่ ง ๆ การเตรยี มตัวอย่างสงิ่ มชี ีวิต - ข้อเสนอแนะสำ�หรับครู ขอ้ มลู ทใ่ี หค้ รแู จง้ ตอ่ นกั เรยี นใหท้ ราบถงึ ขอ้ ควรระวงั ขอ้ ควรปฏบิ ตั ิ หรอื ขอ้ มลู เพม่ิ เตมิ ใน การท�ำ กจิ กรรมน้นั ๆ - ตัวอยา่ งผลการทำ�กจิ กรรม ตัวอย่างผลการทดลอง การสาธิต การสืบค้นข้อมูล หรือกิจกรรมอื่น ๆ เพื่อให้ครูใช้เป็น ข้อมูลส�ำ หรบั ตรวจสอบผลการทำ�กจิ กรรมของนกั เรยี น - อภิปรายและสรปุ ผล ตัวอย่างข้อมูลท่ีควรได้จากการอภิปรายและสรุปผลการทำ�กิจกรรม ซึ่งครูอาจใช้คำ�ถาม ทา้ ยกิจกรรมหรอื ค�ำ ถามเพ่ิมเติม เพ่อื ช่วยใหน้ ักเรียนอภิปรายในประเด็นทต่ี ้องการ รวมทัง้ ชว่ ย กระตุ้นให้นักเรียนช่วยกันคิดและอภิปรายถึงปัจจัยต่าง ๆ ที่ทำ�ให้ผลของกิจกรรมเป็นไปตามท่ี คาดหวงั หรอื อาจไม่เปน็ ไปตามทค่ี าดหวัง นอกจากน้ีอาจมีความรู้เพ่ิมเติมสำ�หรับครู เพ่ือให้ครูมีความรู้ความเข้าใจในเร่ืองนั้น ๆ เพมิ่ ขนึ้ ซึ่งไมค่ วรนำ�ไปเพิม่ เตมิ ใหน้ ักเรยี น เพราะเป็นส่วนท่เี สรมิ จากเน้อื หาท่ีมีในหนงั สอื เรยี น

ขอ้ แนะนำ�ท่วั ไปในการใช้คูม่ ือครู • แนวการวดั และประเมินผล แนวการวดั และประเมนิ ผลทส่ี อดคลอ้ งกบั จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ ซง่ึ ประเมนิ ทง้ั ดา้ นความรู้ ทกั ษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ทกั ษะแห่งศตวรรษที่ 21 และจติ วิทยาศาสตรข์ องนักเรยี น ทค่ี วรเกดิ ขนึ้ หลงั จากไดเ้ รยี นรใู้ นแตล่ ะหวั ขอ้ ผลทไี่ ดจ้ ากการประเมนิ จะชว่ ยใหค้ รทู ราบถงึ ความ สำ�เร็จของการจดั การเรยี นรู้ รวมทั้งใชเ้ ปน็ แนวทางในการปรบั ปรงุ และพฒั นาการจัดการเรียนรู้ ให้เหมาะสมกบั นักเรียน เครื่องมือวัดและประเมินผลมีอยู่หลายรูปแบบ เช่น แบบทดสอบรูปแบบต่าง ๆ แบบประเมินทักษะ แบบประเมินคุณลักษณะด้านจิตวิทยาศาสตร์ ซ่ึงครูอาจเลือกใช้เครื่องมือ ส�ำ หรับการวดั และประเมินผลจากเครอ่ื งมอื มาตรฐานทมี่ ีผพู้ ฒั นาไว้แลว้ ดดั แปลงจากเครื่องมอื ที่ผู้อื่นทำ�ไว้แล้ว หรือสร้างเคร่ืองมือใหม่ข้ึนเอง ตัวอย่างของเครื่องมือวัดและประเมินผล ดังภาคผนวก • เฉลยค�ำ ถาม แนวค�ำ ตอบของค�ำ ถามระหวา่ งเรยี นและค�ำ ถามทา้ ยบทเรยี นในหนงั สอื เรยี น เพอื่ ใหค้ รใู ช้ เปน็ ข้อมลู ในการตรวจสอบการตอบคำ�ถามของนักเรียน - เฉลยคำ�ถามระหวา่ งเรยี น แนวคำ�ตอบของคำ�ถามระหว่างเรียนซ่ึงมีทั้งคำ�ถามชวนคิด ตรวจสอบความเข้าใจ และ แบบฝกึ หดั ทงั้ นคี้ รคู วรใชค้ �ำ ถามระหวา่ งเรยี นเพอื่ ตรวจสอบความรคู้ วามเขา้ ใจของนกั เรยี นกอ่ น เร่มิ เนอื้ หาใหม่ เพื่อใหส้ ามารถปรับการจดั การเรียนรใู้ ห้เหมาะสมต่อไป - เฉลยคำ�ถามทา้ ยบทเรยี น แนวคำ�ตอบของแบบฝึกหัดท้ายบท ซ่ึงครูควรใช้คำ�ถามท้ายบทเรียนเพื่อตรวจสอบว่า หลังจากเรียนจบบทเรียนแล้ว นักเรียนยังขาดความรู้ความเข้าใจในเร่ืองใด เพ่ือให้สามารถ วางแผนการทบทวนหรือเนน้ ย�้ำ เนื้อหาให้กับนกั เรียนก่อนการทดสอบได้

สารบัญ เนือ้ หา หน้า บทท่ี บทที่ 7 แก๊สและสมบตั ิของแก๊ส 1 ผลการเรียนร ู้ 1 7 การวิเคราะหผ์ ลการเรยี นร ู้ 1 ผงั มโนทศั น ์ 4 แก๊สและสมบตั ิ สาระส�ำ คญั 5 ของแก๊ส เวลาท่ีใช ้ 5 เฉลยตรวจสอบความรกู้ ่อนเรยี น 5 7.1 ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งปรมิ าตร ความดนั อณุ หภมู ิ 7 และจ�ำ นวนโมลของแกส๊ เฉลยแบบฝกึ หัด 7.1 24 7.2 กฎแกส๊ อดุ มคติ และความดนั ยอ่ ย 28 เฉลยแบบฝกึ หัด 7.2 35 7.3 ทฤษฎีจลนแ์ ละการแพรข่ องแก๊ส 40 เฉลยแบบฝึกหัด 7.3 45 7.4 การประยุกตใ์ ชค้ วามรู้เกี่ยวกับแก๊ส และสมบตั ิของแก๊ส 49 เฉลยแบบฝกึ หัดทา้ ยบท 54

สารบญั เนือ้ หา หนา้ บทท่ี บทที่ 8 อตั ราการเกดิ ปฏกิ ิริยาเคม ี 67 ผลการเรยี นรู ้ 67 8 การวิเคราะห์ผลการเรยี นรู้ 67 ผงั มโนทัศน์ 70 อตั ราการเกิด สาระส�ำ คัญ 71 ปฏกิ ริ ยิ าเคมี เวลาที่ใช้ 71 เฉลยตรวจสอบความรกู้ ่อนเรยี น 71 8.1 ความหมายและการคำ�นวณอตั ราการเกิดปฏกิ ริ ยิ าเคม ี 74 เฉลยแบบฝึกหดั 8.1 89 8.2 แนวคดิ เก่ียวกบั อตั ราการเกิดปฏิกริ ยิ าเคม ี 95 เฉลยแบบฝึกหดั 8.2 98 8.3 ปัจจยั ทม่ี ผี ลติ่ตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาเคม ี 101 เฉลยแบบฝกึ หัด 8.3 113 เฉลยแบบฝกึ หัดทา้ ยบท 116

สารบญั เนื้อหา หนา้ บทที่ บทที่ 9 สมดุลเคมี 121 ผลการเรียนร ู้ 121 9 การวิเคราะห์ผลการเรียนรู้ 121 ผงั มโนทัศน์ 125 สมดุลเคมี สาระส�ำ คญั 126 เวลาทใี่ ช้ 126 เฉลยตรวจสอบความรกู้ อ่ นเรยี น 126 9.1 สภาวะสมดลุ 128 เฉลยแบบฝกึ หัด 9.1 142 9.2 คา่ คงท่สี มดลุ 144 เฉลยแบบฝึกหัด 9.2 152 9.3 ปัจจยั ทีม่ ีผลต่อสมดลุ 158 เฉลยแบบฝึกหัด 9.3 172 9.4 สมดลุ เคมีในสง่ิ มีชวี ิต ส่ิงแวดลอ้ ม และอุตสาหกรรม 177 เฉลยแบบฝกึ หดั ท้ายบท 183

สารบัญ ตัวอย่างเคร่อื งมือวัดและประเมนิ ผล 203 ภาคผนวก บรรณานกุ รม 217 คณะกรรมการจัดทำ�คูม่ ือคร ู 219

เคมี เลม่ 3 บทท่ี 7 | แกส๊ และสมบัตขิ องแก๊ส 1 บทที่ 7 แก๊สและสมบัติของแกส๊ ipst.me/8826 ผลการเรยี นรู้ 1. อธบิ ายความสมั พนั ธแ์ ละค�ำ นวณปรมิ าตร ความดนั หรอื อณุ หภมู ขิ องแกส๊ ทภ่ี าวะตา่ ง ๆ ตามกฎ ของบอยล์ กฎของชารล์ กฎของเกย-์ ลสู แซก 2. ค�ำ นวณปรมิ าตร ความดนั หรอื อณุ หภมู ขิ องแกส๊ ทภ่ี าวะตา่ ง ๆ ตามกฎรวมแกส๊ 3. ค�ำ นวณปรมิ าตร ความดนั อณุ หภมู ิ จ�ำ นวนโมล หรอื มวลของแกส๊ จากความสมั พนั ธต์ ามกฎ ของอาโวกาโดร และกฎแกส๊ อดุ มคติ 4. ค�ำ นวณความดนั ยอ่ ยหรอื จ�ำ นวนโมลของแกส๊ ในแกส๊ ผสม โดยใชก้ ฎความดนั ยอ่ ยของดอลตนั 5. อธบิ ายการแพรข่ องแกส๊ โดยใชท้ ฤษฎจี ลนข์ องแกส๊ ค�ำ นวณและเปรยี บเทยี บอตั ราการแพรข่ อง แกส๊ โดยใชก้ ฎการแพรผ่ า่ นของเกรแฮม 6. สบื คน้ ขอ้ มลู น�ำ เสนอตวั อยา่ ง และอธบิ ายการประยกุ ตใ์ ชค้ วามรเู้ กย่ี วกบั สมบตั แิ ละกฎตา่ ง ๆ ของแกส๊ ในการอธบิ ายปรากฏการณ์ หรอื แกป้ ญั หาในชวี ติ ประจ�ำ วนั และในอตุ สาหกรรม การวิเคราะหผ์ ลการเรยี นรู้ ผลการเรยี นรู้ 1. อธบิ ายความสมั พนั ธแ์ ละค�ำ นวณปรมิ าตร ความดนั หรอื อณุ หภมู ขิ องแกส๊ ทภ่ี าวะตา่ ง ๆ ตามกฎของ บอยล์ กฎของชารล์ กฎของเกย-์ ลสู แซก จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. อธบิ ายความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งปรมิ าตรและความดนั ของแกส๊ และค�ำ นวณปรมิ าตรหรอื ความดนั โดย ใชค้ วามสมั พนั ธต์ ามกฎของบอยล์ 2. อธบิ ายความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งปรมิ าตรและอณุ หภมู ขิ องแกส๊ และค�ำ นวณปรมิ าตรหรอื อณุ หภมู ิ โดยใช้ ความสมั พนั ธต์ ามกฎของชารล์ 3. อธบิ ายความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งความดนั และอณุ หภมู ขิ องแกส๊ และค�ำ นวณความดนั หรอื อณุ หภมู ิ โดย ใชค้ วามสมั พนั ธต์ ามกฎของเกย-์ ลสู แซก ทกั ษะกระบวนการ ทกั ษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 จติ วทิ ยาศาสตร์ ทางวทิ ยาศาสตร์ 1. ก ารคิดอย่างมวี จิ ารณญาณ 1. ความใจกว้าง 1. การใชจ้ ำ�นวน และการแก้ปัญหา 2. ค วามรอบคอบ 2. การทดลอง 3. การกำ�หนดและควบคุม ตวั แปร สถาบนั สง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทท่ี 7 | แกส๊ และสมบัติของแกส๊ เคมี เลม่ 3 2 ผลการเรยี นรู้ 2. ค�ำ นวณปรมิ าตร ความดนั หรอื อณุ หภมู ขิ องแกส๊ ทภ่ี าวะตา่ ง ๆ ตามกฎรวมแกส๊ จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. ค�ำ นวณปรมิ าตร ความดนั หรอื อณุ หภมู ขิ องแกส๊ ทภ่ี าวะตา่ ง ๆ ตามกฎรวมแกส๊ ทกั ษะกระบวนการ ทกั ษะแหง่ ศตวรรษที่ 21 จติ วทิ ยาศาสตร์ ทางวทิ ยาศาสตร์ - 1. ความรอบคอบ 1. การใช้จ�ำ นวน ผลการเรยี นรู้ 3. ค�ำ นวณปรมิ าตร ความดนั อณุ หภมู ิ จ�ำ นวนโมล หรอื มวลของแกส๊ จากความสมั พนั ธต์ ามกฎของ อาโวกาโดร และกฎแกส๊ อดุ มคติ จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. อธบิ ายความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งปรมิ าตรและจ�ำ นวนโมลของแกส๊ และค�ำ นวณปรมิ าตรหรอื จ�ำ นวนโมล โดยใชค้ วามสมั พนั ธต์ ามกฎของอาโวกาโดร 2. คำ�นวณปริมาตร ความดัน อุณหภูมิ จำ�นวนโมล หรือมวลของแก๊ส โดยใช้ความสัมพันธ์ตามกฎ แกส๊ อดุ มคติ ทกั ษะกระบวนการ ทกั ษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 จติ วทิ ยาศาสตร์ ทางวทิ ยาศาสตร์ 1. การทดลอง 1. การคดิ อย่างมวี ิจารณญาณ 1. ความใจกวา้ ง 2. การใช้จ�ำ นวน และการแก้ปัญหา 2. ความรอบคอบ ผลการเรยี นรู้ 4. ค�ำ นวณความดนั ยอ่ ยหรอื จ�ำ นวนโมลของแกส๊ ในแกส๊ ผสม โดยใชก้ ฎความดนั ยอ่ ยของดอลตนั จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. ค�ำ นวณความดนั ยอ่ ยหรอื จ�ำ นวนโมลของแกส๊ ในแกส๊ ผสม ทกั ษะกระบวนการ ทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 จติ วทิ ยาศาสตร์ ทางวทิ ยาศาสตร์ - 1. ความรอบคอบ 1. การใชจ้ ำ�นวน สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 3 บทที่ 7 | แก๊สและสมบัตขิ องแก๊ส 3 ผลการเรยี นรู้ 5. อธบิ ายการแพรข่ องแกส๊ โดยใช้ทฤษฎีจลนข์ องแก๊ส คำ�นวณและเปรียบเทียบอตั ราการแพร่ของ แกส๊ โดยใชก้ ฎการแพรผ่ า่ นของเกรแฮม จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. อธบิ ายกฎตา่ ง ๆ ของแกส๊ โดยใชท้ ฤษฎจี ลนข์ องแกส๊ 2. อธบิ ายการแพรข่ องแกส๊ โดยใชท้ ฤษฎจี ลนข์ องแกส๊ 3. อธบิ ายความสมั พนั ธข์ องอตั ราการแพรก่ บั มวลตอ่ โมลของแกส๊ 4. ค�ำ นวณและเปรยี บเทยี บอตั ราการแพร่ หรอื มวลตอ่ โมลของแกส๊ โดยใชก้ ฎการแพรผ่ า่ นของเกรแฮม ทกั ษะกระบวนการ ทกั ษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 จติ วทิ ยาศาสตร์ ทางวทิ ยาศาสตร์ 1. การสงั เกต 1. ก ารคดิ อย่างมวี จิ ารณญาณ 1. ความใจกวา้ ง 2. การใชจ้ �ำ นวน และการแกป้ ัญหา 2. ความรอบคอบ ผลการเรยี นรู้ 6. สบื คน้ ขอ้ มลู น�ำ เสนอตวั อยา่ ง และอธบิ ายการประยกุ ตใ์ ชค้ วามรเู้ กย่ี วกบั สมบตั แิ ละกฎตา่ ง ๆ ของ แกส๊ ในการอธบิ ายปรากฏการณ์ หรอื แกป้ ญั หาในชวี ติ ประจ�ำ วนั และในอตุ สาหกรรม จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. สบื คน้ ขอ้ มลู อธบิ ายปรากฏการณ์ และยกตวั อยา่ งการน�ำ ความรเู้ กย่ี วกบั แกส๊ และสมบตั ขิ องแกส๊ ไปใชป้ ระโยชน์ ทกั ษะกระบวนการ ทักษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 จติ วทิ ยาศาสตร์ ทางวทิ ยาศาสตร์ 1. ก ารสอื่ สารสารสนเทศ และ 1. การเหน็ คุณคา่ ทาง - การร้เู ทา่ ทนั ส่อื วทิ ยาศาสตร์ 2. ความรว่ มมอื การทำ�งานเป็น ทีมและภาวะผู้น�ำ สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 7 | แกส๊ และสมบตั ขิ องแกส๊ เคมี เล่ม 3 4 ผังมโนทศั น์ บทที่ 7 แก๊สและสมบัติของแกส๊ กฎรวมแกส๊ กฎแก๊สอดุ มคติ กฎของเกย-์ ลูสแซก กฎของชาร์ล กฎของอาโวกาโดร กฎของบอยล์ แกส๊ และสมบตั ิของแกส๊ ทฤษฎีจลนข์ องแกส๊ กฎความดนั ยอ่ ยของดอลตัน การแพร่ กฎการแพรผ่ ่านของเกรแฮม สถาบันสง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 3 บทท่ี 7 | แกส๊ และสมบัติของแก๊ส 5 สาระสำ�คัญ ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตร ความดัน อุณหภูมิ และจำ�นวนโมลของแก๊ส อธิบายได้ด้วย กฎของบอยล์ กฎของชาร์ล กฎของเกย์–ลสู แซก และกฎของอาโวกาโดร ความสัมพันธ์เหลา่ น้นี �ำ ไปสู่ กฎรวมแก๊สและกฎแก๊สอดุ มคติ ซ่ึงสามารถอธิบายในระดบั อนุภาคไดด้ ว้ ยทฤษฎจี ลนข์ องแกส๊ เมื่อนำ�แก๊สตั้งแต่ 2 ชนิดท่ีไม่ทำ�ปฏิกิริยากันมาผสมกัน ความดันของแก๊สผสมเท่ากับผลรวม ของความดนั ยอ่ ยของแกส๊ แตล่ ะชนดิ ตามกฎความดนั ยอ่ ยของดอลตนั โดยความดนั ยอ่ ยของแกส๊ แตล่ ะ ชนดิ แปรผนั ตามเศษสว่ นโมลของแก๊สทีม่ อี ยใู่ นแก๊สผสม แกส๊ สามารถแพรจ่ ากบรเิ วณหนงึ่ ไปยงั อกี บรเิ วณหนง่ึ ได้ เนอ่ื งจากโมเลกลุ ของแกส๊ มพี ลงั งานจลน์ และเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระในทุกทิศทาง โดยอัตราการแพร่ของแก๊สแปรผกผันกับรากที่สองของ มวลต่อโมลของแก๊ส ตามกฎการแพรผ่ ่านของเกรแฮม กฎต่าง ๆ ของแก๊สสามารถนำ�ไปใช้อธิบายสมบัติและปรากฏการณ์ท่ีเก่ียวกับแก๊ส ตลอดจน ประยุกต์ใช้ในชีวิตประจ�ำ วันและในอุตสาหกรรม เวลาทีใ่ ช้ บทน้ีควรใช้เวลาสอนประมาณ 18 ชัว่ โมง 9 ช่ัวโมง 7.1 ความสัมพนั ธร์ ะหว่างปรมิ าตร ความดัน อณุ หภมู ิ และจำ�นวนโมลของแก๊ส 4 ชัว่ โมง 7.2 กฎแกส๊ อุดมคติ และความดนั ยอ่ ย 3 ช่วั โมง 7.3 ทฤษฎจี ลนแ์ ละการแพร่ของแกส๊ 2 ชว่ั โมง 7.4 การประยกุ ต์ใชค้ วามรู้เกี่ยวกบั แกส๊ และสมบตั ขิ องแก๊ส ความรู้กอ่ นเรียน สถานะของสาร ความดัน เศษส่วนโมล ความสัมพันธ์ระหว่างโมล มวล และปริมาตรของ แกส๊ ท่ี STP การค�ำ นวณปรมิ าณสารในปฏกิ ริ ยิ าเคมี สถาบนั สง่ เสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 7 | แกส๊ และสมบัตขิ องแกส๊ เคมี เลม่ 3 6 ตรวจสอบความรู้กอ่ นเรยี น ใสเ่ ครือ่ งหมาย หนา้ ขอ้ ความทถี่ กู ตอ้ ง และเครือ่ งหมาย หนา้ ขอ้ ความท่ไี มถ่ กู ต้อง … ... 1. แก๊สและของเหลวเปล่ียนแปลงรูปร่างตามภาชนะที่บรรจุ   แต่แตกต่างกัน ตรงท่ปี ริมาตรของแก๊สเปล่ยี นแปลงตามภาชนะที่บรรจไุ ด้ … ... 2. ความดนั ของอากาศท่รี ะดบั น�ำ้ ทะเลมีค่าเท่ากับ 1 บรรยากาศ … ... 3. แก๊ส A 1.0 โมล ผสมกับแก๊ส B 4.0 โมล เศษสว่ นโมลของแก๊ส A เท่ากับ 0.25 เศษสว่ นโมลของแก๊ส A เท่ากบั 0.20 … ... 4. ท่ี STP แก๊สตา่ งชนดิ กันมีปรมิ าตรเทา่ กนั เม่ือมมี วลเทา่ กัน ที่ STP แก๊สต่างชนิดกันที่มีปริมาตรเท่ากันเม่ือมีจำ�นวนโมลหรือจำ�นวนอนุภาคเท่า กัน แตม่ วลอาจไมเ่ ท่ากันกไ็ ด้ … ... 5. แก๊สฮีเลยี ม 2.00 กรัม มีจำ�นวนโมลเท่ากับแก๊สออกซิเจน 16.00 กรัม … ... 6. แกส๊ คารบ์ อนไดออกไซด์ 44.01 กรมั มีปริมาตร 22.4 ลติ รที่ STP … ... 7. จากสมการ 2H2(g) + O2(g) 2H2O(g) แสดงวา่ แกส๊ ไฮโดรเจน 10 มิลลิกรัม ท�ำ ปฏิกริ ิยาพอดกี ับแกส๊ ออกซเิ จน 5 มิลลิกรมั เกดิ เป็นไอน�ำ้ 10 มิลลิกรมั เลขสัมประสิทธิ์ในสมการเคมีแสดงความสัมพันธ์ของสารโดยจำ�นวนโมล ดังน้ัน แก๊สไฮโดรเจน 10 มิลลิกรัม (5 มิลลิโมล) ทำ�ปฏิกิริยาพอดีกับแก๊สออกซิเจน 80 มิลลกิ รมั (2.5 มิลลิโมล) เกิดเป็นไอน้ำ� 90 มลิ ลิกรมั (5 มลิ ลิโมล) … ... 8. จากสมการ 2H2(g) + O2(g) 2H2O(g) แสดงว่า ท่ีความดนั และอณุ หภูมิคงท่ี แก๊สไฮโดรเจน 10 มิลลลิ ิตร ทำ�ปฏิกริ ิยาพอดกี ับแกส๊ ออกซิเจน 5 มลิ ลิลิตร เกิดเปน็ ไอน้�ำ 10 มลิ ลิลติ ร สถาบันส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 3 บทท่ี 7 | แก๊สและสมบัตขิ องแก๊ส 7 7.1 ความสมั พันธ์ระหวา่ งปริมาตร ความดัน อณุ หภูมิ และจำ�นวนโมล ของแก๊ส 7.1.1 ความสัมพนั ธร์ ะหวา่ งปรมิ าตรและความดันของแกส๊ จุดประสงค์การเรยี นรู้ อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตรและความดันของแก๊ส และคำ�นวณปริมาตรหรือ ความดนั โดยใช้ความสมั พันธ์ตามกฎของบอยล์ แนวการจดั การเรียนรู้ 1. ครใู หน้ กั เรยี นพจิ ารณารปู 7.1 และเปรยี บเทยี บสมบตั ขิ องสารในสถานะแกส๊ ทแ่ี ตกตา่ งจาก สถานะอนื่ เชน่ ระยะหา่ งระหวา่ งอนภุ าค ปรมิ าตร ความหนาแนน่ จากนนั้ อธบิ ายวา่ อนภุ าคของแกส๊ มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคน้อย และเคลื่อนที่ได้เป็นอิสระจึงมีปริมาตรเปลี่ยนไปตามภาชนะท่ี บรรจุ 2. ครูอธบิ ายการเกิดความดันของแกส๊ ในลกู โป่ง โดยใช้รปู 7.2 และหน่วยต่าง ๆ ของความดัน รวมท้ังอปุ กรณส์ �ำ หรับวัดความดนั ของแกส๊ ตามรายละเอียดในหนงั สือเรียน 3. ครูใชค้ �ำ ถามนำ�เขา้ สู่กิจกรรม 7.1 วา่ ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งปริมาตรและความดนั ของแกส๊ เป็นอยา่ งไร และถา้ ต้องการศกึ ษาความสัมพนั ธน์ ้ีจะท�ำ ได้อย่างไร 4. ครใู หน้ กั เรยี นท�ำ กจิ กรรม 7.1 การทดลองศกึ ษาความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งความดนั และปรมิ าตร ของอากาศ แลว้ ใหน้ ักเรยี นอภปิ รายผลการทดลองโดยใช้คำ�ถามท้ายการทดลอง กจิ กรรม 7.1 ก ารทดลองศึกษาความสัมพันธร์ ะหวา่ งความดนั และ ปรมิ าตรของอากาศ จดุ ประสงคก์ ารทดลอง ทดลองและอธบิ ายความสมั พนั ธร์ ะหว่างความดนั และปริมาตรของอากาศ เวลาที่ใช ้ อภปิ รายกอ่ นทำ�การทดลอง 10 นาที 10 นาที ท�ำ การทดลอง 10 นาที 30 นาที อภิปรายหลังท�ำ การทดลอง รวม วสั ดแุ ละอุปกรณ์ รายการ ปริมาณต่อกลุ่ม กระบอกฉดี ยาพลาสตกิ ขนาด 20 mL 1 อนั สถาบันส่งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทที่ 7 | แก๊สและสมบัติของแก๊ส เคมี เลม่ 3 8 การเตรยี มลว่ งหน้า ตรวจสอบและเลอื กใช้กา้ นกระบอกฉีดยาทีเ่ คล่ือนท่ีได้สะดวกทุกอัน ตวั อย่างผลการทดลอง เมอื่ กดก้านกระบอกฉีดยาจนมีปรมิ าตร 5.0 mL แลว้ ปล่อยมือพบวา่ ก้านกระบอก ฉีดยาเล่อื นกลับออกมาจนมีปรมิ าตรเทา่ กบั ปริมาตรเริ่มต้น และเมื่อดงึ กา้ นกระบอกฉีดยา จนมปี ริมาตร 20.0 mL แลว้ ปลอ่ ยมอื กา้ นกระบอกฉีดยาเล่อื นกลับเข้าไปจนมปี ริมาตร เทา่ กบั ปรมิ าตรเริ่มต้น อภิปรายผลการทดลอง การทดลองน้ีทำ�ท่ีอุณหภูมิคงท่ี   และมีจำ�นวนโมลของอากาศในกระบอกฉีดยาคงท่ี เมื่อเริม่ ตน้ ความดันของอากาศปรมิ าตร 10.0 mL ในกระบอกฉีดยามคี ่าเท่ากับความดนั บรรยากาศภายนอก เม่ือกดก้านกระบอกฉีดยาจนทำ�ให้ปริมาตรของอากาศในกระบอกฉีดยาลดลงเป็น 5.0 mL แล้วปลอ่ ยมือ ก้านกระบอกฉีดยาเลอ่ื นกลบั ออกมาจนมีปรมิ าตรเทา่ กับปรมิ าตร เร่มิ ต้น แสดงว่า อากาศในกระบอกฉีดยาที่ปริมาตร 5.0 mL มคี วามดันมากกวา่ ความดนั บรรยากาศ เมื่อดึงก้านกระบอกฉีดยาจนทำ�ให้ปริมาตรของอากาศในกระบอกฉีดยาเพิ่มขึ้นเป็น 20.0 mL แลว้ ปล่อยมือ ก้านกระบอกฉดี ยาเลอ่ื นกลับเขา้ ไปจนมีปรมิ าตรเท่ากับปรมิ าตร เริ่มตน้ แสดงว่า อากาศในกระบอกฉดี ยาทีป่ ริมาตร 20.0 mL มคี วามดนั นอ้ ยกว่าความดนั บรรยากาศ สรุปผลการทดลอง ท่อี ณุ หภูมแิ ละจำ�นวนโมลของอากาศคงที่ เมื่อปรมิ าตรของอากาศลดลง ความดนั ของ อากาศจะเพ่ิมขึน้ และเมือ่ ปริมาตรของอากาศเพม่ิ ข้นึ ความดันของอากาศจะลดลง 5. ครูใหน้ ักเรยี นศกึ ษาการทดลองของรอเบิร์ต บอยล์ ตามรายละเอยี ดในหนงั สอื เรียน แลว้ ให้นักเรียนระบุตัวแปรต้น ตัวแปรตาม ตัวแปรควบคุมในการทดลองของบอยล์ เพ่ือให้ได้คำ�ตอบว่า ตัวแปรตน้ คือ ความดนั ของแกส๊ ตัวแปรตาม คือ ปริมาตรของแก๊ส และตัวแปรควบคุม คือ อณุ หภูมิ และจำ�นวนโมลของแก๊ส 6. ครูใช้คำ�ถามว่า บอยล์หาความดันของแก๊สที่อยู่ในหลอดแก้วด้านปลายปิดได้อย่างไร ซ่ึงควรได้คำ�ตอบว่า บอยล์หาความดันของแก๊สที่อยู่ในหลอดแก้วด้านปลายปิดจากผลต่างของ ความสูงของระดับปรอทในหลอดแก้วด้านปลายปิดและเปิด บวกกับความดันบรรยากาศ (Pgas = Patm + ผลตา่ งความสงู ของปรอท) สถาบันสง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 3 บทที่ 7 | แก๊สและสมบัติของแก๊ส 9 7. ครูและนักเรียนร่วมกันอภิปรายผลการทดลองของบอยล์ในตาราง 7.1 และกราฟความ สมั พันธ์ระหว่างปรมิ าตรและความดนั ในรูป 7.4 เพ่ือให้ไดข้ อ้ สรปุ ว่า เม่ืออณุ หภมู แิ ละจ�ำ นวนโมลของ แกส๊ คงท่ี ปรมิ าตรจะแปรผกผนั กบั ความดนั จากนน้ั ครเู ขยี นสมการทางคณติ ศาสตรแ์ สดงความสมั พนั ธ์ ตามกฎของบอยล์ 8. ครอู ธิบายวิธกี ารค�ำ นวณปริมาตรและความดันของแกส๊ โดยใชต้ วั อยา่ ง 1 และ 2 จากน้ัน ใหน้ กั เรียนตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ ตรวจสอบความเข้าใจ ในการทดลองวัดปริมาตรของอากาศในหลอดรูปตัวเจ (J) เม่ือเริ่มต้นอากาศในหลอด รูปตัวเจด้านปลายปิดมีปริมาตร 30 มิลลิลิตร และมีความดัน 1.0 บรรยากาศ เม่ือเติมปรอท ลงในหลอดเพ่ิมเติม พบว่า ความดันภายในหลอดเพิ่มเป็น 1.5 บรรยากาศ จงคำ�นวณ ปริมาตรของอากาศในหลอดรูปตัวเจหลังเติมปรอท ถ้ากำ�หนดให้อุณหภูมิท่ีทำ�การทดลอง คงท่ี จาก P1V1 = P2V2 แทนค่าจะได ้ (1.0 atm)(30 mL) = (1.5 atm)V2 V2 = (1.0 atm) (30 mL) 1.5 atm = 20 mL ดงั นั้น ปริมาตรของอากาศในหลอดรปู ตัวเจหลงั เติมปรอทเทา่ กับ 20 มิลลิลติ ร แนวทางการวัดและประเมนิ ผล 1. ความรเู้ กยี่ วกบั ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งปรมิ าตรและความดนั ของแกส๊ ตามกฎของบอยล์ จาก รายงานการทดลอง การอภิปราย การท�ำ แบบฝึกหดั และการทดสอบ 2. ทกั ษะการทดลอง จากรายงานการทดลอง และการสังเกตพฤติกรรมในการทำ�การทดลอง 3. ทักษะการกำ�หนดและควบคุมตัวแปร จากการตอบคำ�ถาม 4. ทกั ษะการใชจ้ �ำ นวน จากการท�ำ แบบฝกึ หัด 5. ทักษะการคิดอย่างมวี ิจารณญาณและการแก้ปัญหา จากการอภิปราย 6. จติ วทิ ยาศาสตรด์ า้ นความใจกว้าง จากการสงั เกตพฤติกรรมในการอภิปราย 7. จิตวิทยาศาสตรด์ ้านความรอบคอบ จากการท�ำ แบบฝกึ หัด สถาบันส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทท่ี 7 | แกส๊ และสมบัตขิ องแก๊ส เคมี เลม่ 3 10 7.1.2 ความสัมพนั ธร์ ะหว่างปริมาตรและอุณหภูมิของแกส๊ จุดประสงคก์ ารเรียนรู้ อธบิ ายความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งปรมิ าตรและอณุ หภมู ขิ องแกส๊ และค�ำ นวณปรมิ าตรหรอื อณุ หภมู ิ โดยใชค้ วามสมั พนั ธ์ตามกฎของชารล์ แนวการจดั การเรยี นรู้ 1. ครทู บทวนความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งปรมิ าตรและความดันของแกส๊ ตามกฎของบอยล์ จากน้ัน ใช้คำ�ถามว่า หากอุณหภูมิของแก๊สเปล่ียนแปลง ปริมาตรของแก๊สจะเปลี่ยนแปลงหรือไม่ อย่างไร เพอื่ น�ำ เขา้ สู่กิจกรรม 7.2 2. ครใู หน้ กั เรยี นท�ำ กจิ กรรม 7.2 การทดลองศกึ ษาความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งปรมิ าตรและอณุ หภมู ิ ของอากาศ แล้วใหน้ กั เรียนอภปิ รายผลการทดลองโดยใช้คำ�ถามท้ายการทดลอง กจิ กรรม 7.2 การทดลองศกึ ษาความสมั พันธ์ระหวา่ งปริมาตรและ อุณหภูมิของอากาศ จุดประสงค์การทดลอง ทดลองและอธบิ ายความสัมพันธร์ ะหว่างปรมิ าตรและอณุ หภูมิของอากาศ เวลาท่ใี ช ้ อภิปรายก่อนท�ำ การทดลอง 10 นาที 15 นาที ท�ำ การทดลอง 10 นาที 35 นาที อภิปรายหลังท�ำ การทดลอง รวม วสั ดุ อปุ กรณ์ และสารเคมี รายการ ปริมาณต่อกลุ่ม สารเคมี 1. น้ำ� 5 mL 2. น้ำ�ยาล้างจาน 2.5 mL 100 mL 3. น้ำ�ร้อน (อุณหภูมิประมาณ 60˚C) 60 g 4. น้ำ�แข็ง วสั ดแุ ละอปุ กรณ์ 1 ขวด 1. ข วดพลาสติกใสชนิดไม่ยุบตัวเมื่อ 2 ใบ ถูกความร้อน ขนาด 500 mL 2. บีกเกอร์ ขนาด 500 mL สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 3 บทท่ี 7 | แก๊สและสมบัติของแก๊ส 11 ตวั อย่างผลการทดลอง เม่ือวางขวดพลาสติกในบีกเกอร์ท่ีบรรจุนํ้าร้อน    แผ่นฟิล์มของน้ํายาล้างจานที่ปากขวด จะพองข้นึ มา ดงั รูป เมื่อวางขวดพลาสติกในบีกเกอร์ที่บรรจุน้ําผสมนํ้าแข็ง     แผ่นฟิล์มของน้ํายาล้างจาน ทปี่ ากขวดจะยุบลงไป ดงั รปู 010 อภิปรายผลการทดลอง การทดลองนี้มจี �ำ นวนโมลของอากาศในขวดพลาสตกิ คงที่ และความดนั ของอากาศกอ่ น และหลงั การทดลองคงท่ี 010 เมื่อวางขวดพลาสติกในบีกเกอร์ที่บรรจุน้ําร้อน     แผ่นฟิล์มของนํ้ายาล้างจานท่ีปากขวด จะพองขน้ึ มา แสดงวา่ เมือ่ อณุ หภมู ิเพ่มิ ขนึ้ ปรมิ าตรของอากาศภายในขวดเพ่ิมขน้ึ เมื่อวางขวดพลาสติกในบีกเกอร์ท่ีบรรจุน้ําผสมน้ําแข็ง     แผ่นฟิล์มของน้ํายาล้างจาน ทป่ี ากขวดยบุ ลงไป     แสดงวา่ เมอ่ื อุณหภมู ลิ ดลง ปริมาตรของอากาศลดลง สถาบันส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทที่ 7 | แก๊สและสมบตั ิของแกส๊ เคมี เล่ม 3 12 สรุปผลการทดลอง ที่ความดันและจำ�นวนโมลของอากาศคงท่ี   ปริมาตรของอากาศเพ่ิมขึ้นเม่ืออุณหภูมิ ของอากาศเพมิ่ ขน้ึ และปรมิ าตรของอากาศลดลงเม่ืออุณหภมู ขิ องอากาศลดลง 9. ครูอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตรและอุณหภูมิของแก๊สที่ได้จากการศึกษา ของ ชาก-อาแลกซองดร-์ เซซา ชาร์ล ตามรายละเอียดในหนังสือเรียน จากน้ันให้นกั เรยี นศึกษากราฟ ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งปรมิ าตรและอณุ หภมู ขิ องแกส๊ โดยใหท้ �ำ กจิ กรรม 7.3 กราฟความสมั พนั ธร์ ะหวา่ ง ปริมาตรและอณุ หภูมิของแกส๊ แลว้ ให้นักเรยี นอภิปรายผลการท�ำ กจิ กรรมโดยใชค้ �ำ ถามท้ายกจิ กรรม กจิ กรรม 7.3 ก ราฟความสมั พันธร์ ะหว่างปรมิ าตรและอณุ หภมู ิของแก๊ส จดุ ประสงคข์ องกิจกรรม เขียนกราฟและสมการแสดงความสัมพันธร์ ะหวา่ งปริมาตรและอณุ หภมู ิของแกส๊ เวลาทีใ่ ช้ อภปิ รายก่อนท�ำ กจิ กรรม 5 นาที 20 นาที ทำ�กิจกรรม 15 นาที 40 นาที อภปิ รายหลงั ท�ำ กจิ กรรม รวม วัสดแุ ละอุปกรณ์ รายการ ปริมาณต่อกลุ่ม กระดาษกราฟ 1 แผน่ สถาบันส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 3 บทที่ 7 | แกส๊ และสมบัติของแกส๊ 13 ตวั อย่างผลการทำ�กจิ กรรม กราฟความสัมพนั ธ์ระหวา่ งปรมิ าตร (แกน y) และอณุ หภมู ิของแก๊ส (แกน x) จากข้อมลู การทดลองวัดปรมิ าตรแกส๊ ท่ีอณุ หภูมิตา่ ง ๆ ที่ความดันและจำ�นวนโมลคงท่ี เป็นดงั นี้ ปรมิ าตร (mL) 200 150 100 50 -300 -250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 อณุ หภมู ิ (°C) อภปิ รายผลการทำ�กจิ กรรม กราฟทไ่ี ดม้ ลี ักษณะเปน็ เสน้ ตรง โดยมีจดุ ตดั แกน y ที่ 106 mL เมอ่ื หาความชนั ของ เสน้ กราฟพบวา่ มีคา่ เทา่ กบั 0.39 และสมการเสน้ ตรงของความสัมพนั ธร์ ะหว่างปรมิ าตรและ อุณหภูมขิ องแกส๊ เปน็ ดังนี้ y = 0.39x + 106 เมอื่ ลากเสน้ ต่อกราฟไปจนตัดแกน x พบวา่ เส้นกราฟตัดท่ีประมาณ -273 °C ซึ่งเป็น อณุ หภูมทิ แี่ กส๊ มีปรมิ าตรเท่ากับ 0 mL สถาบนั ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทท่ี 7 | แกส๊ และสมบัตขิ องแกส๊ เคมี เลม่ 3 14 ปรมิ าตร (mL) 200 150 100 50 -300 -250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 อุณหภมู ิ (°C) สรุปผลการทดลอง ความสมั พนั ธร์ ะหว่างปริมาตรและอุณหภูมิของแก๊สไดก้ ราฟเส้นตรง มีสมการแสดง ความสัมพันธ์ดังน้ี y = 0.39x + 106 ซึ่งมีจดุ ตัดแกน x ที่ -273 °C 10. ครูอธิบายว่าอุณหภูมิท่ีจุดตัดแกน x ของกราฟสอดคล้องกับอุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ (absolute zero) หรือ 0 เคลวิน (K) จากนั้นอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิในหน่วยองศา เซลเซยี สและเคลวนิ 11. ครใู ห้นกั เรียนตอบคำ�ถามชวนคดิ สถาบันส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 3 บทที่ 7 | แก๊สและสมบัติของแก๊ส 15 ชวนคดิ จากตารางข้อมูลในกิจกรรม 7.3 นักเรียนคิดว่า อัตราส่วนระหว่างปริมาตรและ อณุ หภมู ขิ องแกส๊ ในหนว่ ยองศาเซลเซยี สหรอื เคลวนิ แตกตา่ งกนั อยา่ งไร อตั ราสว่ นระหวา่ งปรมิ าตรและอณุ หภมู ขิ องแกส๊ ในหนว่ ยองศาเซลเซยี สจะไดค้ า่ ไมค่ งท่ี แตอ่ ตั ราสว่ นระหวา่ งปรมิ าตรและอณุ หภมู ขิ องแกส๊ ในหนว่ ยเคลวนิ จะไดค้ า่ คงท่ี 12. ครแู สดงกราฟความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งปรมิ าตรกบั อณุ หภมู ใิ นหนว่ ยเคลวนิ ปริมาตร (mL) 250 200 150 100 50 0 0 100 200 300 400 500 600 อุณหภมู ิ (K) จากนน้ั ชใ้ี ห้เห็นจุดตดั แกน x ของกราฟ ซงึ่ อยทู่ ่ี 0 เคลวนิ รวมทง้ั แสดงสมการความสัมพันธ์ ระหว่างปรมิ าตรและอณุ หภมู ขิ องแก๊สตามรายละเอียดในหนงั สือเรยี น 13. ครอู ธบิ ายวา่ ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งปรมิ าตรกบั อณุ หภมู ใิ นหนว่ ยเคลวนิ เมอื่ ความดนั และ จำ�นวนโมลของแก๊สคงท่ี เรียกว่า กฎของชาร์ล จากนั้นอธิบายรูปสมการท่ีใช้คำ�นวณปริมาตรหรือ อุณหภูมิท่ีเปล่ียนแปลงระหว่างสองสภาวะ และยกตัวอย่างการคำ�นวณโดยใช้ตัวอย่าง 3 และ 4 ประกอบการอธบิ าย 14. ให้นกั เรยี นตอบคำ�ถามตรวจสอบความเข้าใจ สถาบนั สง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทท่ี 7 | แกส๊ และสมบตั ขิ องแกส๊ เคมี เลม่ 3 16 ตรวจสอบความเขา้ ใจ 1. ถ้าต้องการให้แก๊สไฮโดรเจน (H2) ท่ีอุณหภูมิ 27 องศาเซลเซียส มีปริมาตรลดลงคร่ึงหน่ึง ที่ความดันคงที่ ต้องทำ�ให้อุณหภูมขิ องแก๊สเป็นกีอ่ งศาเซลเซยี ส จาก V1 = V2 T1 T2 แทนค่าจะได ้ V1 = (V1/2) (27 + 273) K T2 T2 = (V1/2)(300 K) V1 = 150 K เปลีย่ นหนว่ ยอณุ หภมู ใิ หเ้ ป็นองศาเซลเซยี สจะได้ T(°C) = 150 – 273 °C = -123 °C ดงั น้ัน ตอ้ งทำ�ใหอ้ ณุ หภูมิของแกส๊ ไฮโดรเจนเปน็ -123 องศาเซลเซยี ส 2. ถ ้าบรรจุแก๊สฮีเลียมในลูกโป่ง 10.0 ลิตร ที่อุณหภูมิ 27 องศาเซลเซียส แล้วนำ�ลูกโป่งนี้ ไปไว้ในท่ีท่ีมีอุณหภูมิ 57 องศาเซลเซียส ลูกโป่งจะมีขนาดเท่าใด ถ้ากำ�หนดให้ความดัน ภายในลูกโป่งคงท่ี จาก V1 = V2 T1 T2 แทนคา่ จะได ้ 10.0 L V2 = (27 + 273) K (57 + 273) K V2 (10.0 L)(330 K) = 300 K = 11.0 L ดงั นั้น ลูกโปง่ จะมีขนาด 11.0 ลิตร สถาบันสง่ เสรมิ การสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 3 บทท่ี 7 | แกส๊ และสมบัตขิ องแก๊ส 17 แนวทางการวดั และประเมนิ ผล 1. ความรู้เกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตรและอุณหภูมิของแก๊สตามกฎของชาร์ล จาก การทำ�กจิ กรรม รายงานการทดลอง การอภปิ ราย การทำ�แบบฝกึ หัด และการทดสอบ 2. ทกั ษะการทดลอง จากรายงานการทดลองและการสังเกตพฤติกรรมในการทำ�การทดลอง 3. ทักษะการใช้จ�ำ นวน จากการทำ�แบบฝึกหัด 4. ทักษะการคิดอยา่ งมีวจิ ารณญาณและการแกป้ ญั หา จากการอภิปราย 5. จิตวิทยาศาสตรด์ ้านความใจกว้าง จากการสงั เกตพฤตกิ รรมในการอภปิ ราย 6. จิตวทิ ยาศาสตรด์ า้ นความรอบคอบ จากการทำ�แบบฝกึ หัด 7.1.3 ความสมั พนั ธร์ ะหว่างความดนั และอุณหภูมขิ องแกส๊ 7.1.4 ความสมั พนั ธ์ระหว่างปรมิ าตร ความดนั และอุณหภูมิของแก๊ส จุดประสงค์การเรยี นรู้ 1. อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างความดันและอุณหภูมิของแก๊ส และคำ�นวณความดันหรือ อุณหภมู ิ โดยใช้ความสัมพนั ธ์ตามกฎของเกย์-ลูสแซก 2. คำ�นวณปรมิ าตร ความดัน หรอื อุณหภูมิของแกส๊ ทภี่ าวะต่าง ๆ ตามกฎรวมแก๊ส แนวการจัดการเรยี นรู้ 1. ครูทบทวนกฎของบอยล์และกฎของชาร์ล จากน้ันให้นักเรียนพิจารณาข้อความท่ีระบุบน กระปอ๋ งสเปรยท์ หี่ า้ มวางใกลเ้ ปลวไฟหรอื ทมี่ อี ณุ หภมู สิ งู ในรปู 7.5 จากนน้ั ใชค้ �ำ ถามวา่ ความดนั ภายใน กระปอ๋ งสเปรยก์ อ่ นการระเบดิ จะเปน็ อยา่ งไร ซง่ึ ควรไดค้ �ำ ตอบวา่ ความดนั ของแกส๊ ในกระปอ๋ งสเปรย์ จะสงู มากก่อนการระเบดิ 2. ครูใหน้ ักเรียนพิจารณาข้อมลู ในตาราง 7.2 และชี้ใหเ้ หน็ ว่า อัตราสว่ นระหวา่ งความดันกบั อุณหภูมิในหน่วยเคลวินเป็นค่าคงท่ี แสดงว่า ความดันแปรผันตามอุณหภูมิในหน่วยเคลวินซึ่ง ความสมั พนั ธน์ เี้ รยี กวา่ กฎของเกย-์ ลสู แซก จากนน้ั อธบิ ายรปู สมการทใี่ ชค้ �ำ นวณความดนั หรอื อณุ หภมู ิ ทีเ่ ปล่ียนแปลงระหว่างสองสภาวะ และแสดงการคำ�นวณโดยใชต้ วั อย่าง 5 และ 6 3. ครใู หน้ ักเรยี นตอบคำ�ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทท่ี 7 | แก๊สและสมบตั ขิ องแก๊ส เคมี เลม่ 3 18 ตรวจสอบความเขา้ ใจ หลอดไฟที่บรรจุแก๊สมีสกุลท่ีอุณหภูมิ 22 องศาเซลเซียส มีความดันภายในหลอด 0.74 บรรยากาศ เมือ่ หลอดไฟให้แสงสวา่ ง อุณหภูมอิ าจสงู ถงึ 418 เคลวนิ จงค�ำ นวณความดนั ภายในหลอดไฟท่อี ุณหภมู ดิ ังกล่าว P1 = P2 จาก T1 T2 แทนคา่ จะได ้ 0.74 atm P2 = (22 + 273) K 418 K P2 = (0.74 atm)(418 K) 295 K = 1.0 atm ดังน้ัน เม่ือหลอดไฟมีอุณหภูมิ 418 เคลวิน จะมีความดันภายในหลอดเป็น 1.0 บรรยากาศ 4. ครูให้นักเรียนพิจารณาสมการตามกฎของบอยล์ กฎของชาร์ล และกฎของเกย์-ลูสแซก จากนน้ั ครใู หน้ กั เรยี นรวมสมการทงั้ สามโดยจ�ำ นวนโมลของแกส๊ คงทแี่ ละน�ำ เสนอสมการรวมทไี่ ด้ แลว้ ร่วมกันสรุปความสัมพันธ์ของปริมาตร ความดัน และอุณหภูมิ เมื่อจำ�นวนโมลของแก๊สคงท่ี ตาม กฎรวมแก๊ส 5. ครูแสดงการคำ�นวณเก่ียวกับกฎรวมแก๊สโดยใช้ตัวอย่าง 7 และ 8 จากน้ันให้นักเรียน ตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเข้าใจ สถาบันสง่ เสรมิ การสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 3 บทท่ี 7 | แกส๊ และสมบัติของแกส๊ 19 ตรวจสอบความเข้าใจ เม่ือปล่อยลูกโป่งที่มีปริมาตร 6.0 ลิตร ความดัน 1.0 บรรยากาศ และอุณหภูมิ 27 องศาเซลเซียสข้ึนไปสู่บรรยากาศช้ันบนซ่ึงมีความดัน 0.50 บรรยากาศ และอุณหภูมิ -23 องศาเซลเซยี ส ลกู โปง่ จะมปี ริมาตรเท่าใด จาก P1V1 = P2V2 T1 T2 แทนคา่ จะได ้ (1.0 atm)(6.0 L) (0.50 atm)(V2) = (27 + 273) K (-23 + 273) K V2 = (1.0 atm)(6.0 L)(250 K) (300 K)(0.50 atm) = 10 L ดงั นนั้ ล ูกโป่งจะมีปรมิ าตร 10 ลิตร แนวทางการวดั และประเมนิ ผล 1. ความรเู้ กย่ี วกบั ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งความดนั และอณุ หภมู ขิ องแกส๊ ตามกฎของเกย-์ ลสู แซก และความสมั พนั ธข์ องปรมิ าตร ความดนั และอณุ หภมู ขิ องแกส๊ ตามกฎรวมแกส๊ จากการท�ำ แบบฝกึ หดั และการทดสอบ 2. ทักษะการใชจ้ �ำ นวน จากการท�ำ แบบฝกึ หดั 3. จิตวทิ ยาศาสตรด์ า้ นความรอบคอบ จากการทำ�แบบฝึกหัด 7.1.5 ความสัมพนั ธ์ระหวา่ งปริมาตร และจำ�นวนโมลของแกส๊ จุดประสงค์การเรียนรู้ อธบิ ายความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งปรมิ าตรและจ�ำ นวนโมลของแกส๊ และค�ำ นวณปรมิ าตรหรอื จ�ำ นวน โมลโดยใชค้ วามสมั พนั ธต์ ามกฎของอาโวกาโดร สถาบนั สง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทที่ 7 | แกส๊ และสมบตั ิของแกส๊ เคมี เล่ม 3 20 แนวการจัดการเรียนรู้ 1. ครูทบทวนกฎรวมแก๊ส จากน้ันใช้คำ�ถามว่า หากจำ�นวนโมลของแก๊สไม่คงท่ีจะมีผลต่อ ปริมาตรของแก๊สอย่างไร เพือ่ น�ำ เขา้ สกู่ จิ กรรม 7.4 2. ครูให้นักเรียนทำ�กิจกรรม 7.4 การทดลองศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตรและ จำ�นวนโมลของแกส๊ แล้วให้นักเรยี นอภิปรายผลการทดลองโดยใชค้ ำ�ถามทา้ ยการทดลอง กจิ กรรม 7.4 การทดลองศึกษาความสมั พนั ธ์ระหว่างปรมิ าตรและ จ�ำ นวนโมลของแก๊ส จุดประสงค์การทดลอง ทดลองและอธบิ ายความสมั พันธร์ ะหว่างปรมิ าตรและจำ�นวนโมลของแก๊ส เวลาทีใ่ ช ้ อภิปรายกอ่ นท�ำ การทดลอง 10 นาที 25 นาที ท�ำ การทดลอง 15 นาที 50 นาที อภิปรายหลังท�ำ การทดลอง รวม วัสดุ อุปกรณ์ และสารเคมี รายการ ปริมาณต่อกลุ่ม สารเคมี 1. โซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนต 1.6 กรัม (NaHCO3) 150 mL 2. ส ารละลายกรดไฮโดรคลอริก (HCl) 3 ลูก 0.50 mol/L 3 ใบ วสั ดแุ ละอปุ กรณ์ 1 แผ่น 1. ลูกโป่ง ขนาด 10 นิ้ว 1 อัน 2. ขวดรูปกรวยขนาด 125 mL 1 อัน (ใช้ร่วมกัน) 3. กระดาษชั่งสาร 4. กรวยกรอง 5. ช้อนตักสาร สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 3 บทท่ี 7 | แกส๊ และสมบตั ิของแกส๊ 21 6. บีกเกอร์ขนาด 250 mL 1 ใบ (ใช้ร่วมกัน) 7. กระบอกตวง ขนาด 50 mL 1 อัน (ใช้ร่วมกัน) 8. หลอดหยด 1 อัน (ใช้ร่วมกัน) 9. ปากกาเขียนป้าย 1 ด้าม การเตรียมล่วงหน้า เตรียม HCl 0.5 mol/L ปริมาตร 1,500 mL โดยตรง HCl 6.0 mol/L ปริมาตร 125 mL ลงในน�ำ้ กลน่ั ประมาณ 700 mL แลว้ เตมิ น�ำ้ กลน่ั ใหไ้ ดป้ รมิ าตร 1,500 mL (สารละลาย ท่เี ตรียมสามารถใชไ้ ดก้ ับการทดลองของนักเรียนประมาณ 10 กลมุ่ ) ข้อเสนอแนะสำ�หรับครู HCl มีฤทธก์ิ ดั กร่อน ควรใหน้ กั เรยี นสวมถุงมอื ระหว่างท�ำ การทดลอง ตวั อยา่ งผลการทดลอง เมื่อผสม NaHCO3 กับ HCl มีฟองแก๊สเกิดขึ้น ทำ�ให้ลูกโป่งมีปริมาตรเพิ่มข้ึนจากเดิม โดยลูกโป่งหมายเลข 3 มปี ริมาตรสดุ ท้ายมากกวา่ หมายเลข 2 และ 1 ตามลำ�ดับ อภิปรายผลการทดลอง เมอื่ ผสม NaHCO3 กับ HCl มแี ก๊ส CO2 เกดิ ขนึ้ ดงั สมการเคมี HCl(aq) + NaHCO3(s) NaCl(aq) + H2O(l) + CO2(g) เน่ืองจากมวลของ NaHCO3 ซ่ึงเป็นสารกำ�หนดปริมาณของปฏิกิริยานี้ ใช้ในปริมาณท่ี แตกต่างกัน โดยลูกโป่งหมายเลข 3 ใช้มวลมากกว่าหมายเลข 2 และ 1 ตามลำ�ดับ ดังนั้น จำ�นวนโมลของ CO2 ท่ีเกดิ ขนึ้ ในลูกโป่งหมายเลข 3 จงึ มากกวา่ หมายเลข 2 และ 1 ตามล�ำ ดับ และจากผลการทดลองที่พบว่า ลกู โป่งหมายเลข 3 มปี รมิ าตรสดุ ทา้ ยมากกว่าหมายเลข 2 และ 1 ตามล�ำ ดับ แสดงวา่ ปริมาตรแก๊ส CO2 ทเ่ี กิดขน้ึ ในลูกโป่งหมายเลข 3 มากกวา่ หมายเลข 2 และ 1 ตามล�ำ ดับ ดงั น้นั ปริมาตรแกส๊ เพ่มิ ขึน้ ตามจ�ำ นวนโมลของแก๊ส ข้อมลู เพมิ่ เติมสำ�หรบั ครู การคำ�นวณจำ�นวนโมลของแก๊ส CO2 ในลูกโปง่ แต่ละหมายเลข ลูกโป่งหมายเลข 1 จำ�นวนโมล HCl = 0.50 mol × 50.0 mL = 0.025 mol 1000 mL จ�ำ นวนโมล NaHCO3 = 0.10 g = 0.0012 mol 84.01 g/mol สถาบันส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทท่ี 7 | แก๊สและสมบัติของแก๊ส เคมี เล่ม 3 22 NaHCO3 เป็นสารกำ�หนดปริมาณของปฏิกิริยาเนื่องจากมีจำ�นวนโมลน้อยกว่า HCl และ จากสมการเคมี NaHCO3 1 mol ท�ำ ปฏกิ ิริยาให้ CO2 1 mol ดังนั้น จ�ำ นวนโมลของ CO2 ท่ีเกิดขึน้ = 0.0012 mol ลูกโปง่ หมายเลข 2 จ�ำ นวนโมล HCl ใชเ้ ทา่ กบั ลูกโป่งหมายเลข 1 = 0.025 mol จำ�นวนโมล NaHCO3 = 0.50 g = 0.0060 mol 84.01 g/mol ดงั นัน้ จำ�นวนโมลของ CO2 ท่ีเกดิ ขนึ้ = 0.0060 mol ลกู โปง่ หมายเลข 3 จำ�นวนโมล HCl ใชเ้ ทา่ กับลูกโปง่ หมายเลข 1 = 0.025 mol จ�ำ นวนโมล NaHCO3 = 1.00 g = 0.0120 mol 84.01 g/mol ดงั นน้ั จำ�นวนโมลของ CO2 ท่เี กดิ ขนึ้ = 0.0120 mol สรุปผลการทดลอง ทีอ่ ุณหภูมิและความดนั คงท่ี ปรมิ าตรของแกส๊ ขน้ึ อยูก่ บั จ�ำ นวนโมลของแก๊ส โดยแกส๊ ทม่ี ีจำ�นวนโมลมากกวา่ จะมีปริมาตรมากกว่า 3. ครอู ธบิ ายวา่ ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งปรมิ าตรและจ�ำ นวนโมลของแกส๊ เมอ่ื ความดนั กบั อณุ หภมู ิ ของแก๊สคงท่ี เรียกว่า กฎของอาโวกาโดร จากนั้นอธิบายรูปสมการที่ใช้คำ�นวณปริมาตรหรือ จ�ำ นวนโมลทเี่ ปลี่ยนแปลงระหว่างสองสภาวะ และแสดงการคำ�นวณโดยใช้ตัวอย่าง 9 และ 10 4. ครูให้นกั เรยี นตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเข้าใจ สถาบันสง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 3 บทที่ 7 | แกส๊ และสมบตั ขิ องแก๊ส 23 ตรวจสอบความเข้าใจ เม่ือบรรจุแก๊สอาร์กอนจำ�นวน 2.0 โมลในกระบอกสูบท่ีมีก้านกระบอกสูบเคล่ือนที่ได้ จะมีปริมาตร 3.0 ลิตร ถ้าเตมิ แกส๊ อารก์ อนเพ่มิ ไปอีก 1.0 โมล ปรมิ าตรของแกส๊ ในกระบอกสบู จะเป็นก่ีลิตร กำ�หนดให้อณุ หภูมิและความดนั ของแก๊สไม่เปล่ยี นแปลง จาก V1 = V2 n1 n2 แทนค่าจะได้ 3.0 L = V2 2.0 mol (2.0 + 1.0 mol) V2 = (3.0 L)(3.0 mol) 2.0 mol = 4.5 L ดงั น้ัน ปรมิ าตรของแกส๊ ในกระบอกสูบเปน็ 4.5 ลิตร 5. ครูให้นกั เรียนท�ำ แบบฝกึ หดั 7.1 เพ่อื ทบทวนความรู้ แนวทางการวัดและประเมนิ ผล 1. ความรู้เกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตรและจำ�นวนโมลของแก๊สตามกฎของ อาโวกาโดร จากรายงานการทดลอง การอภปิ ราย การท�ำ แบบฝึกหัด และการทดสอบ 2. ทักษะการทดลอง จากรายงานการทดลองและการสังเกตพฤตกิ รรมในการทำ�การทดลอง 3. ทักษะการใช้จ�ำ นวน จากการท�ำ แบบฝกึ หดั 4. ทกั ษะการคิดอย่างมวี จิ ารณญาณและการแกป้ ญั หา จากการอภิปราย 5. จติ วทิ ยาศาสตรด์ า้ นความใจกว้าง จากการสังเกตพฤติกรรมในการอภปิ ราย 6. จติ วทิ ยาศาสตร์ดา้ นความรอบคอบ จากการทำ�แบบฝกึ หัด สถาบนั สง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทที่ 7 | แก๊สและสมบัติของแก๊ส เคมี เลม่ 3 24 แบบฝึกหัด 7.1 1. แ ก๊สชนิดหน่ึงบรรจุอยู่ในกระบอกสูบขนาด 1.5 ลิตร จะต้องเลื่อนก้านกระบอกสูบให้มี ปริมาตรเป็นเทา่ ใด จงึ จะท�ำ ให้แก๊สชนดิ นี้มีความดนั เพิ่มขึ้นเปน็ 1.5 เทา่ จาก P1V1 = P2V2 แทนคา่ จะได้ P1(1.5 L) = (1.5P1) V2 V2 = (1.5 L) P1 1.5 P1 = 1.0 L ดงั น้นั จะตอ้ งเลือ่ นกา้ นกระบอกสบู ให้มีปริมาตรเป็น 1.0 ลติ ร 2. ป๊ัมแก๊ส NGV มีแก๊สบรรจุอยู่ในถังขนาด 1.00 × 104 ลิตร ท่ีความดัน 300 บาร์ จะ สามารถเติมแก๊สให้กับรถยนต์ท่ีมีถังแก๊สขนาด 70.0 ลิตร ให้มีความดันเป็น 150 บาร์ ได้จำ�นวนกี่คัน โดยความดันสุดท้ายของแก๊สในถังที่ปั๊มแก๊สต้องไม่น้อยกว่าความดันใน ถังแก๊สของรถยนต์ คำ � น ว ณ ป ริ ม า ต ร แ ก๊ ส ท่ี จ ะ ป ล่ อ ย สู่ ถั ง แ ก๊ ส ร ถ ย น ต์ ใ ห้ มี ป ริ ม า ต ร แ ล ะ ค ว า ม ดั น ตามที่กำ�หนด ดงั นี้ จาก P1V1 = P2V2 แทนค่าจะได้ (300 bar) (1.00 × 104 L) = (150 bar) V2 V2 = (300 bar)(1.00 × 104 L) (150 bar) = 2.00 × 104 L เน่ืองจากถังแก๊สในป๊ัมแก๊สมีขนาด 1.00 × 104 ลิตร ดังนั้นจึงเติมแก๊สให้กับ รถยนต์ได้ 2.00 × 104 L – 1.00 × 104 L = 1.00 × 104 L จ�ำ นวนรถยนต์ที่จะเติมแก๊สได ้ = (1.00 × 104 L) × 1 คัน 70.0 L = 142 คนั ดงั นน้ั จะสามารถเตมิ แก๊สใหก้ ับรถยนตไ์ ดจ้ �ำ นวน 142 คนั สถาบันส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 3 บทท่ี 7 | แก๊สและสมบัตขิ องแก๊ส 25 3. ขวดน้ําพลาสติกบรรจุนํ้าร้อนครึ่งหนึ่งแล้วปิดฝาให้สนิท เมื่อวางไว้จนมีอุณหภูมิเท่ากับ อณุ หภูมิห้องพบวา่ ขวดมลี กั ษณะบิดเบย้ี ว นักเรียนคดิ ว่าเปน็ เพราะเหตใุ ด เม่ืออุณหภูมิลดลง ความดันของแก๊สภายในขวดนํ้าพลาสติกจะน้อยกว่าความดัน บรรยากาศ ส่งผลให้ขวดยุบตัวลงจนความดันของแก๊สภายในขวดเท่ากับความดัน บรรยากาศภายนอก การยบุ ตวั ลงของขวดจึงท�ำ ให้ขวดมีลกั ษณะบิดเบย้ี ว 4. แก๊สชนิดหนึ่งมปี ริมาตร 22.4 ลติ ร ที่ STP แก๊สน้ีจะมีปริมาตรเท่าใดท่ี 25 องศาเซลเซียส ถ้าก�ำ หนดให้ความดนั ของแกส๊ คงท่ี จาก V1 = V2 T1 T2 แทนคา่ จะได้ (0 2+22.473L)K = V2 (25 + 273)K V2 = (22.4 L)(298 K) (273 K) = 24.5 L ดังนั้น แ ก๊สนี้จะมปี ริมาตร 24.5 ลติ ร 5. ภาชนะปิดปริมาตรคงท่ีขนาด 20.00 ลิตร สามารถทนแรงดนั ไดส้ ูงสุดเท่ากบั 1.52 × 104 มิลลิเมตรปรอท ถ้านำ�ภาชนะนี้มาบรรจุแก๊สที่มีความดัน 10.00 บรรยากาศ อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซยี ส ภาชนะนจ้ี ะทนอุณหภมู ไิ ด้สงู สุดเทา่ ใดในหนว่ ยองศาเซลเซยี ส จาก P1 = P2 T1 T2 แทนค่าจะได ้ (10.00 × 760) mmHg = 1.52 × 104 mmHg (25 + 273)K T2 T2 = (1.52 ×104 mmHg)(298 K) 7600 mmHg = 596 K สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทที่ 7 | แก๊สและสมบตั ิของแกส๊ เคมี เลม่ 3 26 เปลีย่ นอณุ หภมู ิเป็นองศาเซลเซยี ส T2 = 596 – 273 = 323 °C ดังน้นั ภาชนะนจ้ี ะทนอณุ หภูมไิ ดถ้ ึง 323 องศาเซลเซียส 6. พิจารณาข้อมูลจากการทดลองวัดความดัน และอุณหภูมิของแก๊สชนิดหน่ึงที่บรรจุใน กระบอกสูบซึ่งคงปริมาตรไว้ท่ี 22.4 ลิตร ไดผ้ ลการทดลองดังน้ี การทดลองที่ ความดัน (mmHg) อุณหภูมิ (°C) 1 760 25 2 806 43 3 707 4 6.1 ก ารทดลองนส้ี อดคลอ้ งกับกฎใด เพราะเหตุใด คำ�นวณความสมั พนั ธ์ระหว่างความดนั และอุณหภมู ใิ นหนว่ ยเคลวนิ ดงั ตาราง การทดลองที่ ค่า P T 1 (760 mmHg) = 2.55 (298 K) (806 mmHg) 2 = 2.55 (316 K) (707 mmHg) 3 = 2.55 (277 K) เนอื่ งจากการทดลองนที้ �ำ ทป่ี รมิ าตรและจ�ำ นวนโมลของแกส๊ คงท่ี ซง่ึ จากผลการทดลอง พบว่า อัตราส่วนระหว่างความดันและอุณหภูมิในหน่วยเคลวินคงที่ ดังน้ันการทดลองนี้จึง สอดคลอ้ งกบั กฎของเกย์-ลสู แซก สถาบันสง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 3 บทท่ี 7 | แก๊สและสมบตั ขิ องแก๊ส 27 6.2 ถ ้าทำ�ให้ก้านกระบอกสูบเคลื่อนที่จนแก๊สนี้มีความดัน 1.50 บรรยากาศ ที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซยี ส แกส๊ นจ้ี ะมีปรมิ าตรเปน็ เท่าใด จาก P1V1 = P2V2 T1 T2  จากตารางข้อมูลที่กำ�หนดให้ สามารถใช้ข้อมูลได้จากทุกการทดลอง ในที่นี้จะเลือกใช้การ ทดลองท่ี 1 แทนค่าจะได้ (760 mmHg × 1 atm ) (22.4 L) (1.50 atm)V2 760 mmHg = (25 + 273) K (60 + 273) K V2 = 16.7 L ดงั นัน้ แก๊สนีจ้ ะมีปรมิ าตร 16.7 ลติ ร 6.3 ถ้ากดก้านกระบอกสูบให้มีปริมาตรลดลงคร่ึงหน่ึงของปริมาตรเร่ิมต้น ท่ีอุณหภูมิ 10 องศาเซลเซียส แก๊สนจ้ี ะมคี วามดนั เท่าใด จากตารางข้อมูลที่กำ�หนดให้ สามารถใช้ข้อมูลได้จากทุกการทดลอง ในท่ีน้ีจะเลือกใช้การ ทดลองท่ี 1 ปริมาตรของกระบอกสบู เมือ่ ถูกบบี อดั มปี ริมาตรเท่ากบั 22.4 = 11.2 L 2 จาก P1V1 = P2V2 T1 T2 แทนค่าจะได ้ (760 mmHg × 1 atm = P2 (11.2 L) ) (22.4 L) 760 mmHg (25 + 273) K (10 + 273) K P2 = 1.90 atm ดงั นน้ั แก๊สนจ้ี ะมคี วามดัน 1.90 บรรยากาศ สถาบันส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทที่ 7 | แก๊สและสมบตั ขิ องแก๊ส เคมี เล่ม 3 28 7. เรอื เหาะลำ�หน่งึ จะลอยขึ้นสอู่ ากาศไดเ้ มอ่ื มีแก๊สฮเี ลยี มบรรจุอยู่ 5500 ลิตร ถา้ แกส๊ ฮีเลียม 110 โมล มีปริมาตร 2620 ลิตร จะต้องเติมฮีเลียมอีกก่ีโมลเพื่อทำ�ให้เรือเหาะนี้ลอยได้ ถ้าอณุ หภูมิและความดันขณะเติมคงท่ี จาก V1 = V2 n1 n2 แทนคา่ จะได ้ 2620 L = 5500 L 110 mol n2 n2 = (5500 L)(110 mol) 2620 L = 231 mol จำ�นวนโมล He ทตี่ อ้ งเติม = 231 mol – 110 mol = 121 mol ดงั น้นั ต อ้ งเตมิ แก๊สฮีเลยี มอกี 121 โมล 7.2 กฎแกส๊ อดุ มคติ และความดนั ยอ่ ย 7.2.1 กฎแกส๊ อุดมคติ จุดประสงคก์ ารเรยี นรู้ คำ�นวณปริมาตร ความดัน อุณหภูมิ จำ�นวนโมล หรือมวลของแก๊ส โดยใช้ความสัมพันธ์ตาม กฎแกส๊ อดุ มคติ แนวการจดั การเรียนรู้ 1. ครใู หน้ กั เรยี นพจิ ารณาสมการตามกฎรวมแกส๊ และกฎของอาโวกาโดร จากนนั้ ครใู หน้ กั เรยี น รวมสมการท้ังสองและนำ�เสนอสมการที่ได้ แล้วร่วมกันสรุปความสัมพันธ์ของปริมาตร ความดัน อุณหภูมิ และจำ�นวนโมลของแกส๊ ตามสมการ PV = nRT จากนน้ั ครใู หค้ วามรู้วา่ แกส๊ ใด ๆ ที่มสี มบัติ เปน็ ไปตามสมการนจี้ ดั เปน็ แก๊สอุดมคติ และเรียกสมการนี้วา่ กฎแก๊สอดุ มคติ 2. ครใู ห้นกั เรยี นตอบคำ�ถามชวนคดิ สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 3 บทที่ 7 | แก๊สและสมบตั ขิ องแก๊ส 29 ชวนคิด จากความรเู้ รอ่ื งปรมิ าตรของแกส๊ ท่ี STP จะค�ำ นวณคา่ คงทข่ี องแกส๊ ไดอ้ ยา่ งไร ท่ี STP หรอื ทอ่ี ณุ หภมู ิ 0 °C ความดนั 1 atm แกส๊ 1 mol จะมปี รมิ าตร 22.4 L เมอ่ื น�ำ ขอ้ มลู ดงั กลา่ วแทนคา่ ในสมการกฎแกส๊ อดุ มคติ จะสามารถหาคา่ R ได้ ดงั น้ี จาก PV = nRT R = PV nT แทนคา่ จะได ้ R = (1 atm)(22.4 L) (1 mol)(0 + 273 K) = 0.0821 L • atm • mol-1 • K-1 ดงั นัน้ ค่าคงทข่ี องแก๊สมีคา่ เท่ากับ 0.0821 L  • atm • mol-1  • K-1 ครูให้ความรู้ว่า ตัวเลขค่าคงท่ีของแก๊สขึ้นอยู่กับหน่วยท่ีใช้ โดยยกตัวอย่างค่าคงที่ของแก๊สใน หนว่ ยเอสไอ ตามรายละเอยี ดในหนังสอื เรียน 3. ครูอธิบายการคำ�นวณโดยใช้กฎแก๊สอุดมคติในตัวอย่าง 11–14 จากน้ันให้นักเรียน ตอบคำ�ถามตรวจสอบความเข้าใจ ตรวจสอบความเขา้ ใจ 1. ก ารเติมแก๊สไนโตรเจนในยางรถยนต์ที่มีความจุ 12 ลิตรให้มีความดัน 29.4 ปอนด์ต่อ ตารางนิว้ (psi) ท่ีอุณหภูมิ 27 องศาเซลเซียส ตอ้ งใช้แก๊สไนโตรเจนกกี่ รมั ค�ำ นวณจ�ำ นวนโมลของแก๊สไนโตรเจน จาก PV = nRT n = PV RT สถาบันสง่ เสรมิ การสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 7 | แก๊สและสมบตั ขิ องแก๊ส เคมี เลม่ 3 30 แทนคา่ จะได้ (29.4 psi × 1 atm )(12 L) 14.7 psi n = (0.0821 L • atm/mol • K)(27 + 273 K) = 1.0 mol ค�ำ นวณมวลของ N2 (m) ได้ดังน้ี 28.02 g m = 1.0 mol × 1 mol = 28 g ดงั น้นั ต้องใช้แก๊สไนโตรเจน 28 กรมั 2. ยางรถยนต์เส้นหน่ึงมีปริมาตร 10 ลิตร อัดอากาศจนมีความดัน 32 ปอนด์ต่อตารางน้ิว ที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส เมื่อใช้งานไประยะหนึ่งพบว่า ความดันลดลงเหลือ 28 ปอนด์ต่อตารางน้ิว ท่ีอุณหภูมิเดียวกัน จำ�นวนโมลของอากาศท่ีร่ัวออกจากยางรถยนต์ เปน็ เทา่ ใด เม่อื ก�ำ หนดใหย้ างรถยนตม์ ปี รมิ าตรคงที่ จาก PV = nRT n = PV RT โจทยก์ ำ�หนดให้ T และ V คงที่ จำ�นวนโมลของอากาศทหี่ ายไป = n1 – n2 = P1V – P2V RT RT V = (P1 – P2 ) RT = ((32 – 28 psi) × ( 1 atm )) (10 L) 14.7 psi (0.0821 L • atm/mol • K)(25 + 273 K) = 0.1 mol ดังนนั้ อ ากาศรวั่ ออกจากยางรถยนต์ 0.1 โมล สถาบนั สง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 3 บทที่ 7 | แกส๊ และสมบตั ิของแก๊ส 31 3. ภ าชนะใบหน่ึงมีขนาด 5.0 ลิตร บรรจุแก๊สชนิดหนึ่ง 3.25 กรัม ท่ีความดัน 1.0 บรรยากาศ อุณหภูมิ 27 องศาเซลเซยี ส มวลต่อโมลของแก๊สชนิดนีเ้ ป็นเทา่ ใด จาก PV = nRT n = PV RT แทนคา่ จะได้ (1.0 atm)(5.0 L) n = (0.0821 L • atm/mol • K)(27 + 273 K) = 0.20 mol หามวลต่อโมลของแกส๊ ได้ ดังน้ี 3.25 g มวลตอ่ โมล = 0.20 mol = 16 g/mol ดังน้นั มวลตอ่ โมลของแกส๊ ชนดิ นีเ้ ทา่ กบั 16 กรมั ตอ่ โมล แนวทางการวัดและประเมนิ ผล 1. ความรู้เกี่ยวกบั กฎแก๊สอุดมคติ จากการทำ�แบบฝกึ หดั และการทดสอบ 2. ทกั ษะการใชจ้ �ำ นวน จากการทำ�แบบฝึกหัด 3. จิตวทิ ยาศาสตร์ด้านความรอบคอบ จากการทำ�แบบฝกึ หัด สถาบันส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทท่ี 7 | แก๊สและสมบัติของแก๊ส เคมี เล่ม 3 32 7.2.2 ความดันย่อยของแกส๊ จดุ ประสงคก์ ารเรียนรู้ ค�ำ นวณความดันยอ่ ยหรอื จ�ำ นวนโมลของแก๊สในแก๊สผสม แนวการจัดการเรยี นรู้ 1. ครูยกตัวอย่างแก๊สผสมในธรรมชาติ เช่น อากาศ ซ่ึงประกอบด้วยแก๊สไนโตรเจนและ แก๊สออกซิเจนเป็นหลัก จากนั้นใช้คำ�ถามว่า ความดันของแก๊สไนโตรเจนและแก๊สออกซิเจนเท่ากับ ความดนั บรรยากาศหรอื ไม่ อยา่ งไร 2. ครูให้นักเรียนพิจารณารูป 7.6 แล้วให้อภิปรายร่วมกัน เพ่ือให้ได้ข้อสรุปว่า ความดันของ แก๊สผสมเท่ากับผลรวมของความดันย่อยของแก๊สท่ีเป็นองค์ประกอบตามกฎความดันย่อยของ ดอลตนั พร้อมแสดงสมการกฎความดนั ย่อยของแก๊ส 3. ครูใช้คำ�ถามนำ�ว่า ความดันรวมของแก๊สผสมมีความสัมพันธ์กับจำ�นวนโมลของแก๊สที่เป็น องค์ประกอบอย่างไร จากน้ันใช้สมการกฎแก๊สอุดมคติแสดงให้เห็นว่า เมื่ออุณหภูมิและปริมาตรคงท่ี ความดันของแก๊สผสมจะขึ้นอยู่กับจำ�นวนโมลรวมของแก๊สที่เป็นองค์ประกอบจากน้ันอธิบายวิธีการ คำ�นวณความดนั ของแก๊สผสมโดยใชต้ ัวอย่าง 15 4. ครูใช้คำ�ถามนำ�ว่า ถ้าทราบความดันบรรยากาศจะสามารถหาความดันย่อยของแก๊ส ไนโตรเจนและแกส๊ ออกซเิ จนทเ่ี ป็นองค์ประกอบในอากาศไดอ้ ยา่ งไร 5. ครูอธิบายสมการความสัมพันธ์ระหว่างความดันของแก๊สผสม ความดันย่อย และ เศษส่วนโมลของแกส๊ จากนน้ั อธบิ ายการค�ำ นวณโดยใชต้ ัวอยา่ ง 16 และ 17 6. ครใู หน้ กั เรียนตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ ตรวจสอบความเขา้ ใจ 1. ถ ้าผสมแก๊สไฮโดรเจน (H2) 1.00 กรัม แก๊สฮีเลียม (He) 2.60 กรัม และแก๊สอาร์กอน (Ar) 11.19 กรมั ในภาชนะขนาด 10.0 ลติ ร ทอี่ ณุ หภมู ิ 25 องศาเซลเซยี ส จงค�ำ นวณความดนั รวม ของแกส๊ ผสม คาํ นวณจํานวนโมลรวม จํานวนโมลของ H2 = 1.00 g H2 × 1 mol H2 = 0.495 mol 2.02 g H2 สถาบนั ส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 3 บทท่ี 7 | แกส๊ และสมบตั ิของแก๊ส 33 จำ�นวนโมลของ He = 2.60 g He × 1 mol He = 0.650 mol 4.00 g He จำ�นวนโมลของ Ar = 11.19 g Ar × 1 mol Ar = 0.2801 mol 39.95 g Ar ดงั นัน้ จำ�นวนโมลรวม = 0.495 + 0.650 + 0.2801 = 1.425 mol จาก Ptotal = ntotal RT V แทนคา่ จะได้ Ptotal = (1.425 mol)(0.0821 L • atm/mol • K)(25 + 273K) (10.0 L) = 3.49 atm ดงั นน้ั แก๊สผสมมคี วามดนั รวม 3.49 บรรยากาศ 2. ในถงั อากาศด�ำ นาํ้ จะอดั อากาศผสมทเี่ รยี กวา่ Enriched Air Nitrox (EANx) ซงึ่ ประกอบดว้ ย แก๊สออกซิเจนและแก๊สไนโตรเจนจนมีความดัน 200 บรรยากาศ ท่ีอุณหภูมิ 25 องศา เซลเซียส ถ้า Enriched Air Nitrox ถังหน่ึงมีขนาด 11.5 ลิตรและมีแก๊สออกซิเจนร้อยละ 32 โดยปริมาตร ความดันย่อยของแกส๊ แต่ละชนิดมคี ่าเท่าใด จาก Pi = Xi Ptotal คำ�นวณความดนั ยอ่ ยของ O2 PO₂ = XO₂ Ptotal PO₂ = nO2 Ptotal nO2 + nN2  จากกฎของอาโวกาโดร จ�ำ นวนโมลของแกส๊ แปรผนั ตามปรมิ าตรของแกส๊ ทอ่ี ณุ หภมู แิ ละ ความดนั คงท่ี ดังนน้ั สามารถใชร้ อ้ ยละโดยปริมาตรในการคำ�นวณเศษสว่ นโมลของแกส๊ ได้ สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 7 | แกส๊ และสมบตั ขิ องแกส๊ เคมี เลม่ 3 34 PO₂ = 32 × 200 atm 32 + 68 = 64 atm คำ�นวณความดนั ยอ่ ยของ N2 เนอื่ งจากในถงั มแี ก๊สเพียงสองชนิด ความดันย่อยของ N2 หาได้ดงั น้ี Ptotal = PO₂ + PN₂ PN₂ = Ptotal – PO₂ = 200 atm – 64 atm = 136 atm ดังน้ัน ภายในถังอากาศดำ�นํ้าแก๊สออกซิเจนมีความดัน 64 บรรยากาศ และ แก๊สไนโตรเจนมีความดนั 136 บรรยากาศ 7. ครใู ห้นักเรยี นทำ�แบบฝึกหัด 7.2 เพ่ือทบทวนความรู้ แนวทางการวัดและประเมินผล 1. ความรเู้ กยี่ วกบั ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งความดนั รวมของแกส๊ ผสมและความดนั ของแกส๊ ทเี่ ปน็ องค์ประกอบตามกฎความดันย่อยของดอลตัน และความสัมพันธ์ระหว่างความดันของแก๊สผสมกับ จำ�นวนโมลของแกส๊ องคป์ ระกอบ จากการทำ�แบบฝึกหัด และการทดสอบ 2. ทกั ษะการใช้จำ�นวน จากการทำ�แบบฝกึ หดั 3. จติ วทิ ยาศาสตร์ด้านความรอบคอบ จากการท�ำ แบบฝึกหดั สถาบนั ส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 3 บทที่ 7 | แกส๊ และสมบัตขิ องแก๊ส 35 แบบฝกึ หดั 7.2 1. แก๊สชนิดหน่ึงมีมวลต่อโมลเท่ากับ 48.0 กรัมต่อโมล แก๊สชนิดน้ีท่ีอุณหภูมิ 25 องศา เซลเซยี ส ความดนั 1.0 บรรยากาศ มีความหนาแน่นเท่าใด จาก PV = nRT V = (1 mol)(0.0821 L • atm/mol • K)(25 + 273 K) (1.0 atm) = 24 L ค�ำ นวณความหนาแน่นของแกส๊ จาก d = m V แทนคา่ มวลและปริมาตรของแกส๊ 1 mol d = 48.0 g 24 L = 2.0 g/L ดังนั้น แ ก๊สมีความหนาแนน่ 2.0 กรัมตอ่ ลิตร 2. อากาศท่ีระดับน้ําทะเลท่ีอุณหภูมิ 15 องศาเซลเซียส ความดัน 1.00 บรรยากาศ มี ความหนาแน่นประมาณ 1.2 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร อากาศที่ระดับความสูง 10 กโิ ลเมตร ซง่ึ มอี ณุ หภมู ิ -50 องศาเซลเซยี สและความดนั 0.26 บรรยากาศ มคี วามหนาแนน่ เท่าใด จาก PV = nRT เน่ืองจาก n = m M สถาบันส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทที่ 7 | แก๊สและสมบัติของแกส๊ เคมี เลม่ 3 36 เมื่อ m คือ มวลของอากาศ และ M คือ มวลตอ่ โมลของอากาศ แทนคา่ จะได้ PV = m RT M และเน่ืองจาก PM = m RT V m = d V เมอื่ d แทน ความหนาแน่น ดังน้ัน d = PM RT อัตราส่วนระหว่างความหนาแน่นของอากาศที่ระดับความสูง 10 กิโลเมตร และระดับ น้ําทะเล เป็นดงั น้ี d10 km = P10 km Mอากาศ /RT10 km dระดบั น�้ำ ทะเล P M / RTระดับน�ำ้ ทะเล อากาศระดบั น�้ำ ทะเล d10 km = P T10 km ระดบั น�้ำ ทะเล dระดับน้�ำ ทะเล P Tระดับนำ้�ทะเล 10 km d km = d ระดับนำ�้ ทะเล × P T10 km ระดบั น้ำ�ทะเล 10 P Tระดับนำ�้ ทะเล 10 km = 1.2 kg/m3 × (0.26 atm)(15 + 273 K) (1.00 atm)(-50 + 273 K) = 0.40 kg/m3 ดังน้ัน ความหนาแน่นของอากาศท่ีระดับความสูง 10 กิโลเมตรเท่ากับ 0.40 กิโลกรัม ตอ่ ลกู บาศกเ์ มตร สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี