(คู่มือ) หนังสือเรียนสสวท เพิ่มเติมเคมี4

บทท่ี 10 | กรด-เบส เคมี เล่ม 4 72 อินดเิ คเตอร์ทใ่ี ชค้ อื ฟนี อล์ฟทาลนี ปริมาตรสารละลาย สารละลายมาตรฐาน NaOH CH3COOH (mL) การทดลอง ครั้งที่ ขีดวัด ขดี วัด ปรมิ าตรทใี่ ช้ ปรมิ าตร เรม่ิ ตน้ ปริมาตร (mL) 0.00 เมอ่ื ถึงจุดยตุ ิ 12.00 1 10.00 23.00 10.10 10.10 2 10.00 22.05 10.05 3 10.00 33.05 10.05 เฉลยี่ 10.07 อภปิ รายผลการทดลอง ปริมาตรของสารละลาย NaOH ที่ใช้ในการไทเทรตจนถึงจุดยุติของเมทิลออเรนจ์ แตกตา่ งจากของฟนี อลฟท์ าลนี โดยปรมิ าตรทไี่ ดจ้ ากการใชเ้ มทลิ ออเรนจน์ อ้ ยกวา่ ปรมิ าตรท่ี ไดจ้ ากการใชฟ้ นี อลฟ์ ทาลนี และจากการค�ำ นวณปรมิ าตรของสารละลาย NaOH ทค่ี วรใชท้ �ำ ปฏิกิริยาพอดีกับสารละลาย CH3COOH พบว่า มีค่าใกล้เคียงกับปริมาตรของสารละลาย NaOH ท่ีได้จากการใช้ฟีนอลฟ์ทาลีนเป็นอินดิเคเตอร์ แสดงว่าฟีนอล์ฟทาลีนบอกจุดยุติได้ ใกล้เคียงกับจุดสมมูลมากกว่าเมทิลออเรนจ์ ซึ่งเมื่อพิจารณา pH ของจุดสมมูลพบว่าอยู่ใน ชว่ ง pH การเปล่ยี นสีของฟนี อลฟ์ทาลีน แตอ่ ยเู่ หนอื ชว่ ง pH การเปลย่ี นสีของเมทิลออเรนจ์ ขอ้ มลู เพิ่มเติมส�ำ หรับครู 1. ก ารคำ�นวณปรมิ าตรสารละลาย NaOH ทีจ่ ดุ สมมลู เปน็ ดงั นี้ จากสมการเคมี CH3COOH(aq) + NaOH(aq) CH3COONa(aq) + H2O(l) ปรมิ าตรของ NaOH = 0.100 mol CH3COOH × 10.00 mL CH3COOH soln 1000 mL CH3COOH soln × 1 mol NaOH × 1000 mL NaOH soln 1 mol CH3COOH 0.0999 mol NaOH = 10.0 mL NaOH soln ดงั นน้ั ณ จุดสมมลู ปริมาตรของสารละลาย NaOH ท่ใี ช้เท่ากบั 10.0 มิลลิลิตร สถาบันส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 4 บทท่ี 10 |กรด-เบส 73 2. กราฟการไทเทรตระหวา่ งสารละลาย NaOH และ CH3COOH และชว่ ง pH การเปลยี่ นสี ของเมทลิ ออเรนจ์และฟนี อล์ฟทาลีน ดังแสดง สรุปผลการทดลอง เมทิลออเรนจ์และฟีนอล์ฟทาลีนบอกจุดยุติในการไทเทรตระหว่างสารละลาย CH3COOH กับสารละลาย NaOH ไดแ้ ตกตา่ งกนั ซ่งึ ควรเลือกใชฟ้ นี อลฟ์ ทาลนี เป็น อินดเิ คเตอร์ เนื่องจาก pH ของจุดสมมลู อยใู่ นชว่ ง pH การเปลย่ี นสขี องฟนี อลฟท์ าลนี 7. ครูให้นักเรียนพิจารณารูป 10.14 แล้วใช้คำ�ถามนำ�อภิปรายว่า อินดิเคเตอร์ท้ัง 4 ชนิด เหมาะสมที่จะใช้ในการไทเทรตกรดแก่-เบสแก่หรือไม่ เพราะเหตุใด ซึ่งควรได้ค�ำ ตอบว่า เหมาะสม เพราะช่วง pH การเปลีย่ นสขี องอินดิเคเตอรท์ ้ังสอ่ี ยู่ในชว่ งท่ี pH มีการเปล่ียนแปลงอยา่ งรวดเร็ว ซึ่ง จะท�ำ ให้ได้ปรมิ าตรของสารละลายทใี่ ชใ้ นการไทเทรตใกล้เคยี งกบั ปริมาตร ณ จุดสมมลู สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 10 | กรด-เบส เคมี เล่ม 4 74 ความรู้เพิ่มเตมิ สำ�หรับครู การไทเทรตกรดอ่อนกับเบสออ่ น เชน่ สารละลายกรดแอซตี ิก (CH3COOH) กับสารละลาย แอมโมเนีย (NH3) มีกราฟการไทเทรต ดงั รปู 14 13 12 11 10 9 8 pH 7 6 5 4 3 2 1 0 5 10 15 20 25 30 35 40 ปรมิ าตรสารละลาย NH3 (mL) จากกราฟจะเห็นว่า การเปลีย่ นแปลง pH ระหว่างไทเทรตเพมิ่ ขึ้นทีละนอ้ ย และช่วงที่ pH มีการเปล่ียนแปลงอย่างรวดเร็วนั้นมีความชันน้อย การหาจุดสมมูลจากกราฟการไทเทรตจึง คอ่ นขา้ งยากและไมเ่ ทย่ี ง ซงึ่ สง่ ผลตอ่ การเลอื กอนิ ดเิ คเตอรท์ เ่ี หมาะสมส�ำ หรบั บอกจดุ ยตุ ิ ในทาง ปฏบิ ตั ิ จงึ ไมน่ ิยมทำ�การไทเทรตระหวา่ งกรดอ่อนกับเบสอ่อน 8. ครใู หน้ ักเรียนตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ ตรวจสอบความเขา้ ใจ อินดิเคเตอร์ใดบ้างที่เหมาะสมสำ�หรับใช้ในการไทเทรตระหว่างสารละลายแอมโมเนีย (NH3) กับ สารละลายกรดไฮโดรคลอริก (HCl) โดยพจิ ารณาจากกราฟการไทเทรตในรูป 10.13 และชว่ ง pH การเปลี่ยนสขี องอินดเิ คเตอร์ในรูป 10.14 อนิ ดิเคเตอร์ท่ีเหมาะสมคือ เมทลิ ออเรนจ์และเมทลิ เรด 9. ครูให้นักเรียนทำ�กิจกรรม 10.4 การทดลองหาความเข้มข้นของสารละลายจากการ ไทเทรตกรด-เบส โดยใช้อินดิเคเตอร์บอกจุดยุติ แล้วให้นักเรียนอภิปรายผลการทดลองโดยใช้ ค�ำ ถามท้ายการทดลอง สถาบันสง่ เสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 4 บทที่ 10 |กรด-เบส 75 กิจกรรม 10.4 การทดลองหาความเข้มขน้ ของสารละลายจากการ ไทเทรต กรด-เบส โดยใชอ้ นิ ดิเคเตอรบ์ อกจุดยุติ จุดประสงค์การทดลอง 1. ทดลองเพอ่ื หาความเขม้ ข้นของสารละลายจากการไทเทรตกรด-เบส โดยใช้อนิ ดิเคเตอร์ บอกจดุ ยุติ 2. คำ�นวณความเขม้ ขน้ ของสารละลายตวั อยา่ ง เวลาทีใ่ ช ้ อภิปรายก่อนทำ�การทดลอง 10 นาที ทำ�การทดลอง 30 นาที อภปิ รายหลังท�ำ การทดลอง 10 นาที รวม 50 นาที วัสดุ อุปกรณ์ และสารเคมี รายการ ปริมาณต่อกลุ่ม สารเคมี 1. สารละลายตัวอย่าง A (HCl 0.08 mol/L) หรือ สารละลาย 30 mL ตวั อยา่ ง B (HCl 0.12 mol/L) 100 mL 2. สารละลายมาตรฐานโซเดยี มไฮดรอกไซด์ (NaOH) ใช้ร่วมกัน 0.10 mol/L 3. เมทลิ เรด 1 อัน 4. โบรโมไทมอลบลู 1 อัน 5. ฟีนอล์ฟทาลนี 3 ใบ วสั ดแุ ละอปุ กรณ์ 2 ใบ 1. ปิเปตต์ขนาด 10 mL 1 อัน 2. บิวเรตตข์ นาด 50 mL 1 อัน 3. ขวดรปู กรวยขนาด 100 mL 1 ชุด 4. บกี เกอรข์ นาด 100 mL 1 อัน 5. หลอดหยด 1 ใบ 6. กรวยกรอง 7. ขาต้ังพร้อมทจี่ บั 8. ลกู ยางปิเปตต์ 9. ขวดน้ำ�กลัน่ สถาบันสง่ เสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทที่ 10 | กรด-เบส เคมี เลม่ 4 76 การเตรียมล่วงหน้า 1. เตรียม NaOH 0.10 mol/L ปรมิ าตร 1000 mL ใชว้ ิธีเตรียมเช่นเดยี วกับกจิ กรรม 10.3 หรือสามารถใช้สารละลายทเี่ หลือจากกิจกรรม 10.3 ได้ 2. เตรยี ม HCl 1.2 mol/L ปริมาตร 50 mL เพอ่ื นำ�ไปเจอื จางเป็นสารละลายตวั อยา่ ง A (HCl 0.08 mol/L ปรมิ าตร 250 mL) และสารละลายตวั อยา่ ง B (0.12 mol/L ปรมิ าตร 250 mL) โดยตวง HCl 6.0 mol/L ปรมิ าตร 10 mL ลงในน�้ำ กลน่ั ประมาณ 25 mL แล้วเติมน�้ำ กลัน่ ให้ได้ปรมิ าตร 50 mL 3. เตรียมสารละลายตัวอย่าง A โดยตวง HCl 1.2 mol/L ปริมาตร 17 mL ลงใน น้ำ�กล่ันประมาณ 125 mL แล้วเติมน้ำ�กล่ันให้ได้ปริมาตร 250 mL (สารละลายท่ี เตรยี มสามารถใช้ได้กบั การทดลองของนกั เรยี นประมาณ 8 กลุม่ ) 4. เตรยี มสารละลายตัวอยา่ ง B โดยการตวง HCl 1.2 mol/L ปรมิ าตร 25 mL ลงใน นำ้�กลั่นประมาณ 125 mL แล้วเติมน้ำ�กลั่นให้ได้ปริมาตร 250 mL (สารละลายท่ี เตรยี มสามารถใชไ้ ด้กบั การทดลอง ของนกั เรยี นประมาณ 8 กลุ่ม) ขอ้ เสนอแนะสำ�หรับครู 1. เนื่องจากการทดลองน้เี ปน็ การฝกึ ทักษะ ครูควรให้นักเรยี นทุกคนไดม้ โี อกาสทดลอง ท�ำ การไทเทรต 2. ครคู วรตดิ ฉลากสารละลายตัวอย่าง A หรอื B บนขวดใหช้ ดั เจน 3. ครคู วรบอกความเขม้ ข้นของสารละลายมาตรฐาน NaOH ให้นักเรียนรับทราบกอ่ น การทดลอง สถาบันส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 4 บทที่ 10 |กรด-เบส 77 4. การเปลยี่ นสที จ่ี ดุ ยตุ ขิ องอนิ ดเิ คเตอร์ 3 ชนดิ เปน็ ดงั นี้ อินดิเคเตอร์ เริ่มต้น ที่จุดยุติ โบรโมไทมอลบลู สีเขียว สีเหลอื ง เมทิลเรด สแี ดง สีเหลือง ฟีนอล์ฟทาลนี ไมม่ สี ี สีชมพู กรณใี ช้สารละลายตวั อยา่ ง A ตัวอยา่ งผลทดลอง ช่ือสารละลายตวั อยา่ ง…………A……………………………………………………………………………… อนิ ดิเคเตอร์ทีใ่ ช้ในการไทเทรต………โบรโมไทมอลบลู………………………..………………..…… ความเข้มขน้ ของสารละลายมาตรฐาน NaOH ………0.102 mol/L………………..…………… สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทที่ 10 | กรด-เบส เคมี เลม่ 4 78 สารละลายมาตรฐาน NaOH การทดลอง ครั้งที่ ปริมาตรสารละลาย ขีดวัดปรมิ าตร ขีดวัดปรมิ าตร ปรมิ าตรท่ใี ช้ ตัวอย่าง A (mL) 1 เรม่ิ ตน้ เมอื่ ถึงจุดยตุ ิ (mL) 2 10.00 3 10.00 0.00 7.80 7.80 10.00 8.00 15.70 7.70 17.00 24.70 7.70 เฉล่ีย 7.73 หมายเหตุ หากใชเ้ มทลิ เรดหรอื ฟนี อลฟ์ ทาลนี เปน็ อนิ ดเิ คเตอรก์ จ็ ะใหผ้ ลการทดลองใกลเ้ คยี ง กับเม่ือใชโ้ บรโมไทมอลบลูเปน็ อินดิเคเตอร์ อภิปรายผลการทดลอง ปฏกิ ริ ยิ าระหวา่ ง HCl และ NaOH เขียนแสดงสมการเคมีไดด้ ังน้ี HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O(l) จากการทดลองไทเทรตสารละลายตวั อยา่ ง A ดว้ ยสารละลายมาตรฐาน NaOH โดยใชโ้ บ รโมไทมอลบลูเป็นอินดิเคเตอร์ พบว่าใช้สารละลาย NaOH ปริมาตร 7.73 mL ซ่ึงคำ�นวณ ความเขม้ ขน้ ไดด้ งั น้ี ความเขม้ ข้นของ HCl = 0.102 mol NaOH × 7.73 mL NaOH soln × 1 mol HCl 1000 mL NaOH soln 1 mol NaOH × 1 × 1000 mL HCl soln 10.00 mL HCl soln 1 L HCl soln = 0.0788 mol HCl/L HCl soln สรุปผลการทดลอง เม่ือทำ�การไทเทรตสารละลายตัวอย่าง   A   ซ่ึงเป็นสารละลายกรดไฮโดรคลอริกด้วย สารละลายมาตรฐาน   NaOH   โดยใช้โบรโมไทมอลบลูเป็นอินดิเคเตอร์แล้วคำ�นวณหา ความเขม้ ขน้ พบวา่ ความเขม้ ข้นของสารละลายตัวอย่าง A เทา่ กบั 0.0788 โมลตอ่ ลติ ร สถาบนั ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 4 บทที่ 10 |กรด-เบส 79 กรณใี ช้สารละลายตัวอยา่ ง B ตัวอย่างผลทดลอง ชื่อสารละลายตัวอย่าง…………B………………………………………………………………………… อินดิเคเตอรท์ ี่ใช้ในการไทเทรต………โบรโมไทมอลบล…ู …………….…………………….….. ความเข้มข้นของสารละลายมาตรฐาน NaOH ………0.102 mol/L…………………..…… สารละลาย NaOH การทดลอง ครั้งที่ ปริมาตรสารละลาย ขีดวัดปรมิ าตร ขีดวัดปริมาตร ปรมิ าตร ตัวอย่าง B (mL) NaOH ทใ่ี ช้ 1 เริม่ ตน้ เมือ่ ถึงจดุ ยุติ 2 10.00 (mL) 3 10.00 0.00 12.30 10.00 14.00 26.10 12.30 28.00 40.20 12.10 เฉลย่ี 12.20 12.20 หมายเหตุ หากใชเ้ มทลิ เรดหรอื ฟนี อลฟ์ ทาลนี เปน็ อนิ ดเิ คเตอรก์ จ็ ะใหผ้ ลการทดลองใกลเ้ คยี ง กบั เมื่อใช้โบรโมไทมอลบลูเป็นอนิ ดิเคเตอร์ อภปิ รายผลการทดลอง ปฏิกริ ิยาระหวา่ ง HCl และ NaOH เขียนแสดงสมการเคมีได้ดังน้ี HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O(l) จากการทดลองไทเทรตสารละลายตัวอย่าง B ด้วยสารละลายมาตรฐาน NaOH โดยใช้ โบรโมไทมอลบลเู ปน็ อนิ ดเิ คเตอร์ พบวา่ ใชส้ ารละลาย NaOH ปรมิ าตร 12.20 mL ซง่ึ ค�ำ นวณ ความเขม้ ข้น ไดด้ งั นี้ ความเขม้ ขน้ ของ HCl = 0.102 mol NaOH × 12.20 mL NaOH soln × 1 mol HCl 1000 mL NaOH soln 1 mol NaOH × 1 × 1000 mL HCl soln 10.00 mL HCl soln 1 L HCl soln = 0.124 mol HCl/L HCl soln สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทที่ 10 | กรด-เบส เคมี เล่ม 4 80 สรปุ ผลการทดลอง เมื่อทำ�การไทเทรตสารละลายตัวอย่าง   B   ซึ่งเป็นสารละลายกรดไฮโดรคลอริกด้วย สารละลายมาตรฐาน NaOH โดยใชโ้ บรโมไทมอลบลเู ปน็ อนิ ดิเคเตอร์ แลว้ ค�ำ นวณหา ความเข้มข้นพบว่า ความเข้มข้นของสารละลายตัวอยา่ ง B เทา่ กับ 0.124 โมลตอ่ ลิตร 10. ครใู หน้ กั เรียนทำ�แบบฝกึ หัด 10.7 เพอื่ ทบทวนความรู้ แนวทางการวัดและประเมนิ ผล 1. ความรเู้ ก่ียวกบั วิธกี ารไทเทรต การเลือกใชอ้ นิ ดเิ คเตอรท์ เี่ หมาะสมส�ำ หรบั การไทเทรต และการคำ�นวณปริมาณสารหรือความเข้มข้นของสารละลายกรดหรือเบสจากการไทเทรต จากรายงานการทดลอง การอภปิ ราย การทำ�แบบฝกึ หดั และการทดสอบ 2. ทักษะการทดลอง และการสังเกต จากการสงั เกตพฤติกรรมในการท�ำ การทดลอง และ รายงานการทดลอง 3. ทักษะการจัดกระทำ�และสอ่ื ความหมายข้อมลู จากรายงานการทดลอง 4. ทักษะการใชจ้ ำ�นวน จากรายงานการทดลอง และการท�ำ แบบฝึกหดั 5. ทักษะการคิดอยา่ งมีวจิ ารณญาณและการแก้ปญั หา จากการทำ�การทดลอง 6. ทกั ษะการสือ่ สารสารสนเทศและการรเู้ ทา่ ทนั สอื่ จากการอภิปราย 7. ทกั ษะความรว่ มมอื การทำ�งานเปน็ ทีมและภาวะผนู้ �ำ จากการสังเกตพฤตกิ รรมในการ ท�ำ การทดลอง 8. จติ วิทยาศาสตร์ด้านความใจกว้างและการใช้วิจารณญาณ จากการสงั เกตพฤติกรรมใน การอภปิ ราย 9. จติ วทิ ยาดา้ นความรอบคอบ จากการท�ำ แบบฝกึ หดั สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 4 บทท่ี 10 |กรด-เบส 81 w แบบฝกึ หัด 10.7 1. ในการไทเทรตสารละลายกรดไนทริก (HNO3) ปริมาตร 25.00 มิลลิลิตร พบว่าทำ�ปฏิกิริยา พอดีกับสารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) 0.10 โมลต่อลิตรปริมาตร 20.00 มิลลิลติ ร สารละลายกรดไนทริกมคี วามเข้มขน้ เทา่ ใด จากสมการเคมี HNO3(aq) + KOH(aq) KNO3(aq) + H2O(l) ค�ำ นวณจำ�นวนโมลของ HNO3 จ�ำ นวนโมลของ HNO3 = 0.10 mol KOH × 20.00 mL KOH soln × 1 mol HNO3 1000 mL KOH soln 1 mol KOH = 2.0 × 10-3 mol HNO3 ค�ำ นวณความเขม้ ขน้ ของ HNO3 ความเข้มข้นของ HNO3 = 2.0 ×10-3 mol HNO3 × 1000 mL soln 25.00 mL soln 1 L soln = 0.080 mol HNO3/L soln ดังนัน้ สารละลายกรดไนทริกเขม้ ขน้ 0.080 โมลต่อลิตร 2. ในการทดลองหยดสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) 1.0 โมลตอ่ ลิตร ลงในสารละลาย กรดไฮโดรคลอริก (HCl) 0.0020 โมลต่อลิตร ปริมาตร 100 มิลลิลิตร จงคำ�นวณ ความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออน ขณะใช้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ 1 หยด 4 หยด และ 6 หยด ตามลำ�ดับ (1 มิลลิลิตร เทา่ กับ 20 หยด) คำ�นวณจำ�นวนโมลของ HCl ใน HCl 0.0020 mol/L ปริมาตร 100 mL จำ�นวนโมลของ HCl = 0.0020 mol HCl × 100 mL HCl soln 1000 mL HCl soln = 2.0 × 10-4 mol HCl สถาบนั สง่ เสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 10 | กรด-เบส เคมี เลม่ 4 82 ปฏิกิรยิ าระหว่าง HCl และ NaOH ดังสมการเคมี HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O(l) เมื่อหยด NaOH 1 หยด ค�ำ นวณจำ�นวนโมลของ NaOH ในสารละลาย 1 หยด จ�ำ นวนโมลของ NaOH = 1.0 mol NaOH × 1 หยด NaOH soln × 1 mL NaOH soln 1000 mL NaOH soln 20 หยด NaOH soln = 5.0 × 10-5 mol NaOH จากสมการเคมี HCl ท�ำ ปฏกิ ริ ิยากบั NaOH ดว้ ยจ�ำ นวนโมลท่ีเทา่ กนั ดังนั้น จ�ำ นวนโมลของ HCl ท่ีเหลือ = (2.0 × 10-4) mol – (5.0 × 10-5) mol = 1.5 × 10-4 mol ค�ำ นวณความเข้มขน้ ของ H3O+ ในสารละลายปริมาตร 100 mL ความเข้มขน้ ของ H3O+ = 1.5 ×10-4 mol HCl × 1 mol H3O+ × 1000 mL soln 100 mL soln 1 mol HCl 1 L soln = 1.5 × 10-3 mol H3O+/L soln ดังน้ัน ขณะใช้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ 1 หยด สารละลายมีไฮโดรเนียมไอออน เข้มขน้ 1.5 × 10-3 โมลต่อลิตร เมอ่ื หยด NaOH 4 หยด คำ�นวณจำ�นวนโมลของ NaOH ในสารละลาย 4 หยด จำ�นวนโมลของ NaOH = 1.0 mol NaOH × 4 หยด NaOH  soln × 1 mL NaOH soln 1000 mL NaOH soln 20 หยด NaOH soln = 2.0 × 10-4 mol NaOH เน่ืองจากจำ�นวนโมลของ NaOH ที่เติมลงไป 4 หยด เท่ากบั จ�ำ นวนโมลของ HCl ที่มอี ย ู่ ใน สารละลาย ดังน้ัน ความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออน จึงเท่ากับความเข้มข้นท่ีได้จากการ แตกตวั ของนำ�้ คือ 1.0 × 10-7 โมลตอ่ ลิตร สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 4 บทที่ 10 |กรด-เบส 83 เมอ่ื หยด NaOH 6 หยด ค�ำ นวณจำ�นวนโมลของ NaOH ในสารละลาย 6 หยด จ�ำ นวนโมลของ NaOH = 1.0 mol NaOH × 6หยดNaOHsoln × 1 mL NaOH soln 1000 mL NaOH soln 20 หยด NaOH soln = 3.0 × 10-4 mol NaOH เนือ่ งจากจำ�นวนโมลของ NaOH มากกวา่ จำ�นวนโมลของ HCl ดังนน้ั จำ�นวนโมลของ NaOH ท่ีเหลือ = (3.0 × 10-4) mol – (2.0 × 10-4) mol = 1.0 × 10-4 mol เนอื่ งจาก NaOH 1 mol แตกตัวให้ OH- 1 mol ดังน้ัน ความเข้มขน้ ของ OH- ในสารละลาย ปรมิ าตร 100 mL คำ�นวณได้ดงั น้ี ความเขม้ ขน้ ของ OH- = 1.0 ×10-4 mol NaOH × 1 mol OH- × 1000 mL soln 100 mL soln 1 mol NaOH 1 L soln = 1.0 × 10-3 mol OH-/L soln จาก Kw = [H3O+][OH-] แทนคา่ จะได้ 1.0 × 10-14 = [H3O+] × 1.0 × 10-3 [H3O+] = 1.0 × 10-11 mol/L ดังนั้น ขณะใช้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ 6 หยด สารละลายมไี ฮโดรเนยี มไอออนเขม้ ข้น 1.0 × 10-11 โมลตอ่ ลติ ร 3. ในการไทเทรตสารละลายแอมโมเนีย (NH3) ปริมาตร 25.00 มิลลิลิตร กับสารละลาย กรดไฮโดรคลอริก (HCl) 0.50 โมลต่อลิตร โดยใช้เมทิลเรดเป็นอินดิเคเตอร์ปริมาตร สารละลายกรดไฮโดรคลอริกที่ใช้เท่ากับ 32.40 มิลลิลิตร สารละลายแอมโมเนียมี ความเข้มขน้ รอ้ ยละเท่าใดโดยมวลต่อปริมาตร ปฏิกริ ิยาระหวา่ งสารละลาย NH3 และสารละลาย HCl แสดงดงั สมการเคมี NH3(aq) + HCl(aq) NH4Cl(aq) สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทที่ 10 | กรด-เบส เคมี เลม่ 4 84 ค�ำ นวณจ�ำ นวนโมลของ NH3 จ�ำ นวนโมลของ NH3 = 0.50 mol HCl × 32.40 mL HCl soln × 1 mol NH3 1000 mL HCl soln 1 mol HCl = 1.6 × 10-2 mol NH3 ค�ำ นวณความเขม้ ข้นของ NH3 10-2 mol NH3 × 17.04 g NH3 × 25.00 1 soln × 100% ความเข้มข้นของ NH3 = 1.6 × 1 mol NH3 mL = 1.1 % g NH3/mL soln ดงั น้นั สารละลายแอมโมเนยี เข้มขน้ ร้อยละ 1.1 โดยมวลตอ่ ปรมิ าตร 4. วิตามินซีมีกรดแอสคอร์บิก (C6H8O6) เป็นส่วนประกอบสำ�คัญ กรดน้ีทำ�ปฏิกิริยากับ โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) ดังสมการเคมี C6H8O6(aq) + 2NaOH(aq) Na2C6H6O6(aq) + 2H2O(l) ถ้านำ�วิตามินซีชนิดเม็ดตัวอย่างหน่ึง 0.10 กรัม มาละลายนำ้� แล้วไทเทรตกับสารละลาย โซเดียมไฮดรอกไซด์ 0.020 โมลต่อลิตร พบว่าต้องใช้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ 15.20 มลิ ลิลติ ร วิตามินซีตวั อย่างนีม้ กี รดแอสคอรบ์ กิ ร้อยละโดยมวลเท่าใด ความเขม้ ขน้ ของ C6H8O6 = 0.020 mol NaOH × 15.2 mL NaOH soln × 1 mol C6H8O6 1000 mL NaOH soln 2 mol NaOH × 176.14 g C6H8O6 × 1 × 100% 1 mol C6H8O6 0.10 g Vitamin C = 27 % g C6H8O6/g Vitamin C ดงั นัน้ วิตามนิ ซตี ัวอยา่ งมกี รดแอสคอร์บกิ ร้อยละ 27 โดยมวล 5. พจิ ารณาขอ้ มลู ตอ่ ไปน้ี ชว่ ง pH ที่เปล่ยี นสี สีทีเ่ ปล่ียน 4.2–6.3 แดง–เหลือง อินดเิ คเตอร์ 6.0–7.6 เหลือง–น้�ำ เงิน เมทิลเรด 8.3–10.0 ไม่มีส–ี ชมพู โบรโมไทมอลบลู ฟีนอลฟ์ ทาลนี สถาบันสง่ เสรมิ การสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 4 บทท่ี 10 |กรด-เบส 85 อินดิเคเตอร์ใดบ้างท่ีเหมาะสมสำ�หรับใช้ในการไทเทรตระหว่างสารละลายกรด-เบสที่มี ความเข้มข้นเท่ากันต่อไปน้ี 5.1 HNO₃ และ NH₃ เมทิลเรด 5.2 HF และ NaOH ฟนี อลฟ์ ทาลนี 5.3 HCl และ LiOH เมทลิ เรด โบรโมไทมอลบลู และฟนี อล์ฟทาลีน 6. กราฟของการไทเทรตระหว่างสารละลายกรดมอนอโปรติกสองชนดิ X และ Y ท่มี คี วาม เข้มข้นและปริมาตรเท่ากันกบั สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) เปน็ ดงั รปู 12 10 8 X pH Y 6 4 2 0 4 8 12 16 20 24 ปริมาตร NaOH (mL) 6.1 pH ทีจ่ ดุ สมมูลของการไทเทรตสาร X และ Y มคี ่าเท่าใด pH ทีจ่ ดุ สมมลู ของการไทเทรตสาร X มคี ่าประมาณ 8 pH ที่จดุ สมมูลของการไทเทรตสาร Y มีคา่ ประมาณ 6 6.2 จงเปรยี บเทยี บความแรงของกรด X และ Y ความแรงของกรด Y มากกวา่ กรด X 6.3 ในการไทเทรตสารละลาย X ด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์จะเลือกใช้ อินดิเคเตอร์ใดได้บา้ ง จึงจะบอกจดุ ยตุ ทิ ใ่ี กล้เคยี งกับจดุ สมมลู ในการไทเทรตกรด X ซงึ่ เปน็ กรดออ่ นดว้ ย NaOH ซง่ึ เปน็ เบสแก่ จะไดผ้ ลติ ภณั ฑม์ สี มบตั ิ เป็นเบส เม่ือพิจารณาจากกราฟการไทเทรตพบว่าท่ีจุดสมมูลมี pH ประมาณ 8 จึง ควรเลือกอินดิเคเตอร์ที่มีช่วง pH การเปลี่ยนสีที่ใกล้เคียงกับจุดสมมูล เช่น ฟี นอลเรด(ชว่ ง pH การเปลย่ี นสที ี่ pH 6.8–8.4) ครีซอลเรด (ช่วง pH การเปล่ียนสีที่ pH 7.2–8.8) สถาบนั สง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทที่ 10 | กรด-เบส เคมี เล่ม 4 86 10.8 สารละลายบัฟเฟอร์ จุดประสงค์การเรียนรู้ อธิบายสมบัติ องคป์ ระกอบ และประโยชนข์ องสารละลายบฟั เฟอร์ ความเข้าใจคลาดเคลอ่ื นท่อี าจเกดิ ข้ึน ความเข้าใจคลาดเคลื่อน ความเข้าใจที่ถูกต้อง เมื่อเติมกรดหรือเบสลงไปมาก สารละลาย เมื่อเติมกรดหรือเบสลงไปมาก สารละลาย บฟั เฟอร์ยงั สามารถควบคมุ pH ได้ บัฟเฟอร์ไม่สามารถควบคุม pH ได้เนือ่ งจาก ความเข้มข้นของกรดหรือเบสส่งผลต่อความ เข้มข้นของสารละลายบฟั เฟอร์ สารละลายบัฟเฟอร์เตรียมได้จากการผสม สารละลายบฟั เฟอรส์ ามารถเตรยี มไดจ้ ากการ กรดอ่อนและเกลือของกรดอ่อน หรือเบส ผสมสารละลายกรดและเบสท่ีทำ�ให้ได้สาร อ่อนและเกลือของเบสอ่อนเทา่ นัน้ ผสมทีเ่ ป็นคู่กรด-เบสกนั แนวการจดั การเรยี นรู้ 1. ครูตรวจสอบความรู้โดยใช้คำ�ถามว่า เมื่อเติมกรดหรือเบสลงในน้ำ� จะทำ�ให้ pH ของ สารละลายเปลี่ยนแปลงไปอยา่ งไร ซ่งึ ควรได้คำ�ตอบว่า เม่ือเติมกรด pH จะลดลงต�่ำ กว่า 7 สว่ นเม่อื เตมิ เบส pH จะเพม่ิ ขนึ้ สูงกวา่ 7 จากนน้ั ครใู ช้ค�ำ ถามนำ�ว่า การเตมิ กรดหรือเบสลงในสารละลายผสม ระหวา่ งกรดแอซตี ิกและโซเดียมแอซีเตต จะมีผลตอ่ การเปลยี่ นแปลง pH ของสารละลายเหมอื นหรอื ต่างจากน้�ำ อย่างไร เพ่ือน�ำ เข้าสู่กิจกรรม 10.5 2. ครใู หน้ กั เรยี นท�ำ กจิ กรรม 10.5 การทดลองการเปลยี่ นแปลง pH ของน�้ำ และสารละลายผสม ระหวา่ งกรดแอซตี กิ และโซเดยี มแอซเี ตต แลว้ ใหน้ กั เรยี นอภปิ รายผลการทดลองโดยใชค้ �ำ ถามทา้ ยการ ทดลอง สถาบนั สง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 4 บทท่ี 10 |กรด-เบส 87 กิจกรรม 10.5 การทดลองการเปลย่ี นแปลง pH ของน�ำ้ และสารละลายผสม ระหว่างกรดแอซีติกและโซเดียมแอซีเตต จุดประสงคก์ ารทดลอง 1. ทดลองเพอ่ื ศึกษาการเปล่ยี นแปลง pH ของน�ำ้ และสารละลายผสมระหว่างกรดแอซีตกิ และโซเดียมแอซีเตต 2. เปรียบเทยี บการเปลีย่ นแปลง pH ของน้ำ�และสารละลายผสมระหวา่ งกรดแอซตี กิ และ โซเดยี มแอซีเตต เวลาทใ่ี ช้ อภปิ รายกอ่ นท�ำ การทดลอง 5 นาที นาที ท�ำ การทดลอง 10 นาที นาที อภปิ รายหลงั ทำ�การทดลอง 10 รวม 25 วสั ดุ อปุ กรณ์ และสารเคมี รายการ ปริมาณต่อกลุ่ม สารเคมี 1. น้ำ�กลนั่ 4 mL 2. สารละลายกรดแอซีตกิ (CH3COOH) 0.10 mol/L 2 mL 3. สารละลายโซเดียมแอซเี ตต (CH3COONa) 0.10 mol/L 2 mL 4. ยูนเิ วอรซ์ ลั อินดเิ คเตอร์ 4 หยด 5. สารละลายกรดไฮโดรคลอริก (HCl) 0.10 mol/L 2 หยด 6. สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) 0.10 mol/L 2 หยด วสั ดแุ ละอปุ กรณ์ 1. หลอดทดลองขนาดเลก็ 4 หลอด 2. หลอดหยด 2 อัน 3. กระบอกตวงขนาด 10 mL ใช้ร่วมกัน สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี