Your SlideShare is downloading. ×

เซลล์อิเล็กโทรไลต์

1,143

Published on

0 Comments
7 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total Views
1,143
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
4
Comments
0
Likes
7
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี (Electrochemical reaction) สื่อประกอบการเรียนการสอนวิชา ว๔๐๒๔๔ (เคมี ๔) ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ ๕
  • 2. กลับสู่ หน้ าหลัก เซลล์ อเิ ล็กโทรไลต์ (electrolytic cell) หมายถึง การแยกสารด้ วยกระแสไฟฟาเป็ นกระบวนการหนึ่งซึ่ง ้ เรียกว่ า อิเล็กโทรลิซิส (electrolysis) ซึ่งหมายถึงกระบวนการที่ มีการเปลียน พลังงานไฟฟาเป็ นพลังงานเคมี หรือหมายถึง ่ ้ กระบวนการทีผ่านกระแสไฟฟาเข้ าไปในสารอิเล็กโทรไลต์ แล้ ว ่ ้ เกิดการเปลียนแปลงทางเคมีคอ ปฏิกริยารี ดอกซ์ นั่นเอง อุปกรณ์ ่ ื ิ สาหรับกระบวนการอิเล็กโทรลิซิสเป็ นเซลล์ ไฟฟาเคมี เรียกว่ า ้ เซลล์อเิ ล็กโทรไลต์ VDO
  • 3. กลับสู่ หน้ าหลัก การเปรียบเทียบเซลล์ กลวานิกและเซลล์ อเิ ล็กโทรไลต์ ั เซลล์ กลวานิก ั 1. 2. 3. 4. เปลียนแปลงพลังงานเคมีให้ เป็ น ่ พลังงานไฟฟา ้ ขั้วทีเ่ กิดปฏิกริยาออกซิเดชัน ิ เรียกว่ าแอโนด (ขั้วลบ) ขั้วทีเ่ กิดปฏิกริยารีดกชัน เรียกว่ า ิ ั แคโทด (ขั้วบวก) ศักย์ไฟฟาของเซลล์เป็ นบวก ้ เซลล์อเิ ล็กโทรไลต์ 1. 2. 3. 4. เปลียนแปลงพลังงานไฟฟาให้ เป็ น ่ ้ พลังงานเคมี ขั้วทีเ่ กิดปฏิกริยาออกซิเดชัน ิ เรียกว่ าแอโนด (ขั้วบวก) ขั้วทีเ่ กิดปฏิกริยารีดกชัน เรียกว่ า ิ ั แคโทด (ขั้วลบ) ศักย์ไฟฟาของเซลล์เป็ นลบ ้
  • 4. กลับสู่ หน้ าหลัก ประโยชน์ ของเซลล์ อเิ ล็กโทรไลต์ การแยกสารด้ วยไฟฟา ้ การชุ บโลหะด้ วยไฟฟา ้ การทาแร่ โลหะให้ บริสุทธิ์
  • 5. กลับสู่ หน้ าหลัก การแยกสารด้ วยไฟฟ้ า การแยกสารด้วยกระแสไฟฟ้ า สารอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้แบ่ง ออกเป็ น 2 พวก คือสารที่หลอมเหลวและสารละลาย (มีน้ าด้วย)
  • 6. กลับสู่ หน้ าหลัก 1. การแยกสารทีหลอมเหลวด้ วยกระแสไฟฟา ่ ้ ผลที่ได้ จากการแยกสารเคมีหลอมเหลวด้ วยกระแสไฟฟา ้ จะไม่ มี H2O เข้ าไปเกียวข้ องเหมือนกับสารละลาย ดังนั้น ่ แต่ ละขั้วจะเกิดปฏิกริยาดังนี้ ิ
  • 7. กลับสู่ หน้ าหลัก ตัวอย่ างการแยกสาร NaCl ที่หลอมเหลวด้ วยกระแสไฟฟา ้ Cathode (-) Anode (+) D.C. + + + Cl0 2Cl- → Cl2 + 2e- Na+ Na0 - Na+ + e- → Na ปฏิกริยาทีแคโทด : ิ ่ 2Na+ + e- → 2Na ปฏิกริยาทีแอโนด : ิ ่ 2Cl- → Cl2 + 2eปฏิกริยารวม : ิ 2Na+ + 2Cl- → 2Na + Cl2
  • 8. กลับสู่ หน้ าหลัก 2. การแยกสารละลายด้ วยกระแสไฟฟา ้ การพิจารณาปฏิกริยาทีเ่ กิดแต่ ละขั้ว จะต้ องมี H2O เข้ ามา ิ เกียวข้ องอีกด้ วย โดยทีนาสามารถรับอิเล็กตรอนทีข้วลบ และให้ ่ ่ ้ ่ ั อิเล็กตรอนได้ ที่ข้วบวก ั เกิด H2 สารละลายเป็ นเบส (OH-) ที่ข้วลบ ั 2H2O + 2e- → H2 + 2OH- ; E0 = -0.83 V ที่ข้วบวก ั H2O → 1/2O2 + 2H+ + 2e- ; E0ox = -1.23 V เกิด O2 สารละลายเป็ นกรด (H+)
  • 9. กลับสู่ หน้ าหลัก ตัวอย่ างการแยกสารละลาย Na2SO4 พิจารณาค่ า E0 Na+(aq)+ e- → Na(s) 2H2O(l) + 2e- → H2(g) +2OH-(aq) S2O82-(aq) + 2e- →2SO42-(aq) O2(g) + 4H+(g) + 4e- →2H2O(l) จะพบว่ าปฏิกริยาที่ข้วไฟฟ้ าเป็ นดังนี้ ิ ั E01 = -2.71 V E02 = -0.83 V E03 = +2.01 V E04 = +1.23 V
  • 10. กลับสู่ หน้ าหลัก ที่แคโทด(ขัวไฟฟ้ าทีต่อกับขั้วลบของแบตเตอรี่) ้ ่ Na+และH2O สามารถรับ e- จากขั้วไฟฟาทีต่ออยู่กบขั้วลบของ ้ ่ ั แบตเตอรี่ได้ Na+(aq)+ e- → Na(s) E01 = -2.71 V 2H2O(l) + 2e- → H2(g) +2OH-(aq) E02 = -0.83 V เนื่องจาก E02 ของ H2O มากกว่ า E01 ของ Na+ ดังนั้น H2O จึงรับ e- จากขั้วแบตเตอรี่ได้ ดกว่ าแล้ วเกิดเป็ นก๊ าซ H2อยู่ทข้วแคโทด ี ี่ ั
  • 11. กลับสู่ หน้ าหลัก ที่แอโนด (ขัวไฟฟ้ าทีต่ออย่กบขัวบวกของแบตเตอรี่) ้ ่ ูั ้ SO42- และH2O สามารถให้ e- จากขั้วไฟฟาทีต่ออยู่กบขั้วบวก ้ ่ ั ของแบตเตอรี่ได้ S2O82-(aq) + 2e- →2SO42-(aq) E03 = +2.01 V O2(g) + 4H+(g) + 4e- →2H2O(l) E04 = +1.23 V เนื่องจาก E04 ของ H2O น้ อยกว่ า E03 ของ S2O82- ดังนั้น H2O จึง เสี ย e- ได้ ดกว่ าแล้ วเกิดเป็ นก๊ าซ O2อยู่ทข้วแอโนด ี ี่ ั
  • 12. กลับสู่ หน้ าหลัก สรุปการการแยกสารละลาย Na2SO4 ด้ วยไฟฟ้ า ทีแคโทด 2H2O(l) + 2e- → H2(g) +2OH-(aq) ่ E02 = -0.83 V E04= 1.23 V ที่แอโนด 2H2O(l) → O2(g) + 4H+(g) + 4eปฏิกริยาของเซลล์ ิ 6H2O(l) →2 H2(g) +O2(g) + 2H+(g) + 4OH-(aq) E0cell = E0แคโทด - E0แอโนด = - 0.83 - 1.23 = -2.06 V
  • 13. กลับสู่ หน้ าหลัก การชุบโลหะด้ วยไฟฟา(electroplating) ้ เป็ นกระบวนการทางอิเล็กโทรลิซิสที่ทาให้ ได้ โลหะที่มความสวยงาม มีความ ี คงทนในอุตสาหกรรมจัดว่ าเป็ นกระบวนการปองกันการผุกร่ อนของโลหะ ้ หลักการสาหรับการชุ บโลหะด้ วยไฟฟา ้ 1.ใช้ โลหะทีจะชุ บเป็ นแคโทด ่ 2.จะชุ บด้ วยโลหะใด ใช้ โลหะนั้นเป็ นแอโนด 3.สารละลายอิเล็กโทรไลต์ ต้ องมีไอออนของโลหะที่เป็ นแอโนดตามข้ อ 2 4.ใช้ ไฟฟากระแสตรง และควบคุมศักย์ ไฟฟาของเซลล์ ให้ เหมาะสม ้ ้
  • 14. กลับสู่ หน้ าหลัก ตัวอย่ าง การชุบตะปูเหล็กด้ วยสั งกะสี เมื่อใส่ กระแสไฟฟาเข้ าไปในเซลล์จะมี ้ ปฏิกริยาเกิดทีข้ัวไฟฟา ดังนี้ ิ ่ ้ ที่แอโนด Zn(s) →Zn2+(aq) + 2eที่แคโทด Zn2+(aq) + 2e- → Zn(s) ปฏิกริยารวม ิ Zn(s) + Zn2+(aq) →Zn2+(aq) + Zn(s) หรือ Zn(แอโนด) →Zn(แคโทด)
  • 15. การชุบช้ อนด้ วยเงิน จากรูป การชุบช้อนโลหะด้วยเงิน ต้องใช้ เงินเป็น แอโนด ช้อนโลหะเป็นแคโทด และใช้สารละลายซิล เวอร์ไนเตรตเป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์ ขั้วแอโนด: Ag: Ag(s) Ag(aq) + eขัวแคโทด: ช้อน: ้ Ag (aq) + e- Ag(s)
  • 16. กลับสู่ หน้ าหลัก การทาแร่ โลหะให้ บริสุทธิ์(electrolysis refining) การทาแร่ โลหะบริสุทธิ์ด้วยกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส ใช้ หลักการ เดียวกับการชุบโลหะด้ วยไฟฟา ้ หลักการสาหรับการทาแร่ โลหะให้ บริสุทธิ์ 1. นาแร่ ไว้ ที่แอโนดหรือขั้วบวก 2. นาโลหะบริ สุทธิ์ทแคโทดหรือขั้วลบ ี่ 3. ใช้ สารละลายอิเล็กโทรไลต์ ที่มีไอออนของโลหะนั้น 4. ใช้ ไฟฟากระแสตรง ้
  • 17. กลับสู่ หน้ าหลัก ตัวอย่ าง การทาโลหะทองแดงให้ บริสุทธิ์ Cu ทีไม่ บริสุทธิ์จะเป็ นแอโนด เกิดปฏิกริยาออกซิเดชันได้ Cu2+ ในสารละลาย ่ ิ Cu ทีบริสุทธิ์จะเป็ นแคโทด เกิดปฏิกริยารีดกชันของ Cu2+ ในสารละลาย ่ ิ ั ทีแอโนด (Cu ไม่ บริสุทธิ์) Cu(s) →Cu2+(aq) + 2e่ ทีแคโทด (Cu บริสุทธิ์) Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s) ่ ปฏิกริยารวม ิ Zn(ไม่ บริสุทธิ์) →Zn(บริสุทธิ์)
  • 18. กลับสู่ หน้ าหลัก แบบทดสอบ ข้ อที่ 1. ข้ อที่ 2. ข้ อที่ 3. ข้ อที่ 4. ข้ อที่ 5. ข้ อที่ 6. ข้ อที่ 7. ข้ อที่ 8. ข้ อที่ 9. ข้ อที่ 10.
  • 19. กลับสู่ หน้ าหลัก ข้ อที่ 1. 1.ข้อใดเป็ นปฏิกิริยาออกซิเดชัน ก. ข. ค. ง. แบบทดสอบ
  • 20. กลับสู่ หน้ าหลัก ข้ อที่ 2. 2. ข้ อใดเป็ นปฏิกริยารีดกชัน ิ ั ก. ข. ค. ง. แบบทดสอบ
  • 21. กลับสู่ หน้ าหลัก ข้ อที่ 3. 3. ข้ อใดเป็ นปฏิกริยารีดอกซ์ ิ ็ ก. ข. ค. ง. แบบทดสอบ
  • 22. กลับสู่ หน้ าหลัก แบบทดสอบ ข้ อที่ 4. 4. กาหนดปฏิกริยารีดอกซ์ ดังต่ อไปนี้ ิ สารใดเป็ นตัวรีดวซ์ และสารใดถูกรีดวซ์ ตามลาดับ ิ ิ ก. ข. ค. ง.
  • 23. กลับสู่ หน้ าหลัก แบบทดสอบ ข้ อที่ 5. 5. ทดลองจุ่มลวดแมกนีเซียมลงในสารละลายคอปเปอร์ (II)ซัลเฟต ปรากฏว่ าเกิดการปฏิกริยา แต่ ถ้าจุ่มลวดทองแดงลงในสารละลาย ิ แมกนีเซียมซัลเฟต ไม่ เกิดปฏิกริยา ข้ อสรุปใดต่ อไปนีถูกต้ อง ิ ้ ก. ลวดทองแดงเสี ยอิเล็กตรอนได้ ง่ายกว่ าลวดแมกนีเซียม ข. คอปเปอร์ (II)ไอออนรับอิเล็กตรอนได้ ง่ายกว่ าแมกนีเซียม ไอออน ค. ลวดทองแดงถูกรีดิวซ์ ได้ ยากกว่ าลวดแมกนีเซียม ง. ลวดแมกนีเซียมถูกออกซิไดส์ ได้ ง่ายกว่ าลวดทองแดง
  • 24. กลับสู่ หน้ าหลัก แบบทดสอบ ข้ อที่ 6. 6. Cr(OH)3 + OH- + OCl- → CrO42- + H2O + Cl(สมการยังไม่ ดุล) อัตราส่ วนระหว่ างจานวนโมลของ Cr(OH)3 ต่ อ OCl- มีค่าเท่ าใด ก. 2 : 3 ข. 2 : 5 ค. 3 : 4 ง. 4 : 5
  • 25. กลับสู่ หน้ าหลัก แบบทดสอบ ข้ อที่ 7. 7. กาหนดค่ าศักย์ ไฟฟ้ ามาตรฐาน ปฏิกริยาครึ่งเซลล์ ิ A2 + 2H+ + 2e- → H2A2 B3+ + e- → B2+ C2 + 2e- → 2CD4+ + e- → D3+ ปฏิกริยาใดต่ อไปนีเ้ ป็ นปฏิกริยาทีเ่ กิดขึนได้ เอง ิ ิ ้ ก. 2 B3+ + H2A2 → 2 B2+ + A2 + 2H+ ข. A2 + 2H+ + 2C-→ H2A2 + C2 ค. D4+ + B2+ → B3+ + D3+ ง. 2 B3+ + 2C-→ 2 B2+ + C2 E°(V) +0.68 +0.80 +1.07 +1.45
  • 26. กลับสู่ หน้ าหลัก แบบทดสอบ ข้ อที่ 8. 8. เมื่อนาครึ่งเซลล์ X/ X2+ มาต่ อกับครึ่งเซลล์ Y/ Y2+ ปรากฏว่ าเข็ม โวลต์ มิเตอร์ เบนไปทางครึ่งเซลล์ Y/ Y2+ ข้ อใดสรุ ปถูก ก. X เป็ นขั้วลบ เรียกว่ า แอโนด เกิดปฏิกริยา X2+ + 2e- → X ิ ข. X เป็ นขั้วลบ เรียกว่ า แคโนด เกิดปฏิกริยา X → X2+ + 2eิ ค. Y เป็ นขั้วบวก เรียกว่ า แคโนด เกิดปฏิกริยา Y2+ + 2e- → Y ิ ง. ค่ าศักย์ ไฟฟ้ าครึ่งเซลล์ ของ X/ X2+ มากกว่ า Y/ Y2+
  • 27. กลับสู่ หน้ าหลัก แบบทดสอบ ข้ อที่ 9. 9. ในการชุบช้ อนเหล็กด้ วยโลหะเงิน ข้ อใดสรุปถูกต้ อง ก. ช้ อนเหล็กต่ อกับขั้วลบของแบตเตอรี่เป็ นขั้วแอโนด ข. โลหะเงินบริสุทธิ์เป็ นแอโนด ต่ อกับขั้วบวกของแบตเตอรี่ ค. อาจใช้ ไฟฟากระแสสลับในบ้ านแทนแบตเตอรี่ได้ ้ ง. สารละลายอิเล็กโทรไลต์ ไม่ จาเป็ นต้ องใช้ สารละลาย Ag+
  • 28. กลับสู่ หน้ าหลัก แบบทดสอบ ข้ อที่ 10. 10. จากค่ า E° ทีกาหนดให้ ถ้ าต้ องการแยกสารละลาย XY ด้ วยไฟฟา ข้ อใดสรุ ปไม่ ่ ้ ถูกต้ อง Y2 + 2e- → 2YE° = +0.83 V X+ + e- → X(s) E° = -1.58 V 2H2O + 2e- → H2 + 2OH- E° = -0.83 V O2 + 4H++ 4e- → 2H2O E° = +1.23V ก. เกิด OH- ทีข้ัวแคโทด ่ ข. เกิดก๊าซไฮโดรเจนทีข้ัวแคโทด ่ ค. เกิดก๊ าซออกซิเจนที่ข้วแอโนด ั ง. เกิดก๊าซ Y2 ที่ข้ัวแอโนด
  • 29. กลับสู่ หน้ าหลัก เอกสารอ้ างอิง • • • สุ ธน เสถียรยานนท์. เคมี ม.6 เล่ม 5 ว035. กรุ งเทพฯ : ประสานมิตร,2533. เทพจานง แสงสุ นทร. คู่มือเตรียมสอบ เคมี ม.5 เล่ ม 3. กรุ งเทพฯ : ภูมิบณฑิต, 2521. ั กระทรวงศึกษาธิการ. หนังสื อสาระการเรียนรู้ พนฐานและ ื้ เพิมเติม เคมี เล่ ม 4 ชั้นมัธยมศึกษาปี ที่ 5. กรุ งเทพฯ : โรงพิมพ์ ่ คุรุสภาลาดพร้าว, 2547.

×