เคมีม.61. โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004 ______________________________________เคมี (149)
สมดุลเคมี (Chemical Equilibrium)
สรุปเนื้อหาที่สําคัญเกี่ยวกับสมดุลเคมี
1. สมดุลเคมี จะตองเปนสมดุลแบบไดนามิก หมายถึง เปนสมดุลที่ระบบไมไดหยุดนิ่ง สารในระบบยังมีการ
เปลี่ยนแปลงไปขางหนา และยอนกลับเกิดขึ้นตลอดเวลา สําคัญที่สุดคือ
“อัตราการเปลี่ยนแปลงไปขางหนา = อัตราการเปลี่ยนแปลงยอนกลับ”
2. ภาวะสมดุล จะเกิดขึ้นไดจะตองเกิดในระบบปด (มวลคงที่ พลังงานถายเทสูสิ่งแวดลอมได) และจะตองเปน
ปฏิกิริยาที่ผันกลับได เชน
2Fe3+(aq) + 2I-(aq) 2Fe2+(aq) + I2(aq)
(สีเหลือง) (สีเขียว)
[Co(H2O)6]2+(aq) + 4Cl-(aq)
ดูดความรอน
คายความรอน
[CoCl4]2-(aq) + 6H2O(l)
(สีชมพู) (สีนํ้าเงิน)
Hexaaquocobalt (II) ion Tetrachlorocobaltate (II) ion
[Cu(H2O)6]2+(aq) + 4Cl-(aq)
ดูดความรอน
คายความรอน
[CuCl4]2-(aq) + 6H2O(l)
(สีนํ้าเงิน) (สีเหลือง)
Hexaaquocupper (II) ion Tetrachlorocuprate (II) ion
2. เคมี (150) _____________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004
3. ภาวะสมดุลที่สําคัญมี 3 ประเภทดังนี้
ก. สมดุลระหวางสถานะ เชน
I2(s) การระเหิด
การตกผลึก
I2(g)
ณ ภาวะสมดุล อัตราการระเหิด = อัตราการตกผลึก
Hg(l) การระเหย
การควบแนน
Hg(g)
H2O(l) H2O(g)
ณ ภาวะสมดุล อัตราการระเหย = อัตราการควบแนน
ข. สมดุลในสารละลายอิ่มตัว เชน
I2(s) การละลาย
การตกผลึก
I2(C2H5OH)
ศึกษาโดยการใชสารกัมมันตรังสี 131I
C6H5COOH (s) การละลาย
การตกผลึก
C6H5COOH (aq)
ณ ภาวะสมดุล อัตราการละลาย = อัตราการตกผลึก
ค. สมดุลไดนามิกหรือสมดุลในปฏิกิริยาเคมี เชน
Cu(s) + 2Ag+(aq) Cu2+(s) + 2Ag(s)
(สีนํ้า.เงิน)
ณ ภาวะสมดุล อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปขางหนา = อัตราการเกิดปฏิกิริยายอนกลับ
4. ปฏิกิริยาที่ผันกลับไมได จะไมเกิดสมดุลในปฏิกิริยาเคมี เชน
2Cu2+(aq) + K4[Fe(CN)6](aq) Cu2[Fe(CN)6](s) + 4K+(aq)
Potssium hexacyanoferrate (II) Copper (II) hexacyanoferrate (II)
(ตะกอนสีนํ้าตาลแดง)
Mg2+(aq) + Na2HPO4(aq) + NH3(aq) MgNH4PO4(s) + 2Na+(aq)
แมกนีเซียมแอมโมเนียมฟอสเฟต
(ตะกอนสีขาว)
Mg(s) + Cu2+(aq) Mg2+(aq) + Cu(s)
(สีนํ้าเงิน)
3. โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004 ______________________________________เคมี (151)
Fe3+(aq) + 2HPO4
2-(aq) FePO4(s) + H2PO4
-(aq)
Iron (II) phosphate
(ตะกอนสีขาว)
Fe3+(aq) + 3NaOH(aq) Fe(OH)3(s) + 3Na+(aq)
Iron (II) hydroxide
(ตะกอนสีขาว)
แต Fe3+(aq) + SCN-(aq) FeSCN2+(aq) เปนปฏิกิริยาที่ผันกลับได
(สารละลายสีแดงเขม)
5. ณ ภาวะสมดุลของระบบ สมบัติของระบบจะคงที่ แตระบบที่มีสมบัติคงที่ไมจําเปนตองเขาสูภาวะสมดุลเสมอ
ผลของสมดุลแบบไดนามิก คือ ณ ภาวะสมดุลความเขมขนของสารตั้งตนและผลิตภัณฑมีคา คงที่ เขียนกราฟไดดังนี้
อัตราการเกิดปฏิกิริยา
ภาวะสมดุล (หลังเวลา t)
t0
อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปขางหนา
เวลา
อัตราการเกิดปฏิกิริยายอนกลับ
อัตราการเกิดปฏิกิริยาไปขางหนา = อัตราการเกิดปฏิกิริยายอนกลับ
ความเขมขน
เวลา
ภาวะสมดุล
t
[A]
[B]
A B
ความเขมขน
เวลา
ภาวะสมดุล
[B]
[A]
A B
ความเขมขน
เวลา
ภาวะสมดุล
t
[A] = [B]
A B
ความเขมขน
เวลา
ภาวะสมดุล
t
23 Cl+PCl 5PCl
][PCl5
][Cl2
][PCl3
การเขาสูภาวะสมดุลอาจเกิดจากสารตั้งตนหรือผลิตภัณฑหรือทั้งสารตั้งตนและผลิตภัณฑก็สามารถเขาสูภาวะสมดุลได
4. เคมี (152) _____________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004
6. การทดสอบสารหรือไอออนที่จะตองทราบมีดังนี้
สารหรือไอออน สารที่ใชทดสอบ ผลการทดสอบ สูตรเคมี
I-
I-
I2
Fe2+
Fe3+
Fe3+
Fe3+
Cu2+
Mg2+
-2
4SO
Cl-
-2
3CO
-2
4PO
AgNO3(aq)
Pb(NO3)2(aq)
นํ้าแปง
K3[Fe(CN)6](aq)
SCN-(aq)
-2
4HPO (aq)
OH-(aq)
[Fe(CN) 6]4-(aq)
-2
4HPO (aq) + NH3(aq)
BaCl2(aq)
AgNO3(aq)
เติมกรด
(NH4)2MoO4(aq)
ตะกอนสีเหลือง
ตะกอนสีเหลือง
ตะกอนหรือสารละลายสีนํ้าเงิน
ตะกอนสีนํ้าเงินเขม
สารละลายสีแดงเขม
ตะกอนสีขาว
ตะกอนสีนํ้าตาล
ตะกอนสีนํ้าตาลแดง
ตะกอนสีขาว
ตะกอนสีขาว
ตะกอนสีขาวละลายไดใน NH3(aq)
ไดกาซ CO2
ตะกอนสีเหลือง
AgI(s)
PbI2(s)
-
KFe[Fe(CN)6](s)
FeSCN2+(aq)
FePO4(s)
Fe(OH)3(s)
Cu2[Fe(CN)6](s)
MgNH4PO4(s)
BaSO4(s)
AgCl(s)
CO2(g)
(NH4)3PO4⋅12MoO3(s)
7. กฎของสมดุลเคมี (Law of Chemical equilibrium) กลาววา คาคงที่สมดุล (K) ของปฏิกิริยาหนึ่งๆ จะมี
คาเทากับผลคูณของความเขมขนที่ภาวะสมดุลของสารที่เปนผลิตภัณฑหารดวย ผลคูณของความเขมขนของสารตั้งตน
แตละคายกกําลังเทากับจํานวนโมลของสารที่ทําใหสมการดุล เชน สมการที่ดุลแลวเปน
aA + bB cC + dD
∴ K = ba
dc
[B][A]
[D][C]
⋅
⋅
ในการเขียนคา K นั้นสารที่เปนของแข็งและของเหลวบริสุทธิ์ ปริมาณเปลี่ยนความเขมขนไมเปลี่ยน กําหนดใหมี
activity = 1 เชน (ความเขมขนคงที่ ไมใชความเขมขน = 1)
Al2O3(s) + 3H2(g) 2Al(l) + 3H2O(g)
∴ K = 3
2
3
2
][H
O][H
Cu(s) + 2Ag+(aq) Cu (aq)2+ + 2Ag(s)
∴ K = 2+
+2
][Ag
][Cu
5. โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004 ______________________________________เคมี (153)
* คาคงที่สมดุล (K)
K มาก ผลิตภัณฑมาก
K นอย ผลิตภัณฑนอย
อุณหภูมิเปลี่ยน K เปลี่ยน
แตไมไดบอกวาปฏิกิริยาเกิดเร็วหรือชา
จะบอกใหทราบวาปฏิกิริยานั้นแตกตัวไปขางหนาไดมากนอยเพียงใด
- (พลังงานกอกัมมันต) จะบอกวาปฏิกิริยาเกิดเร็วหรือชา
- สูง ปฏิกิริยาเกิดชา
- ตํ่า ปฏิกิริยาเกิดเร็ว
aE
aE
aE
8. กฎที่นํามาใชเกี่ยวกับคาคงที่สมดุล
1. ถากลับสมการใดคา Kใหม = 1
Kเดิม
2. ถาคูณสมการใดดวย n คา Kใหม = nKเดิม
3. ถาหารสมการใดดวย n คา Kใหม = Kเดิม
n
1
= Kn
เดิม
4. ถานําสมการยอยมารวมกัน คา K ของสมการรวม = ผลคูณของ K สมการยอย
5. ถานําสมการยอยมาลบกัน คา K ของสมการที่ได = ผลหารของ K สมการยอย
6. Kp = Kc(RT)∆n ถา ∆n = 0 แลว Kp = Kc
9. หลักของเลอชาเตอลิเอ (Le Chatelier's principle)
"If a stress is applied to a system at equilibrium, the equilibrium will shift to reduce the stress"
เมื่อระบบอยูในภาวะสมดุลถามีการเปลี่ยนแปลงใดๆ มารบกวนภาวะสมดุลของระบบ ทําใหภาวะสมดุลของ
ระบบเปลี่ยนไป ระบบจะปรับตัวใหเขาสูภาวะสมดุลใหมอีกครั้ง ในการปรับตัวนี้จะปรับตัวในทิศทางที่ทําใหอิทธิพลที่
รบกวนลดลงเหลือนอยที่สุด
10. ปจจัยที่มีผลตอภาวะสมดุลของระบบ คือ ความเขมขน อุณหภูมิ และความดัน สวนคะตะไลตไมมีผลตอ
ภาวะสมดุลของระบบแตทําใหระบบเขาสูภาวะสมดุลเร็วขึ้น เพราะคะตะไลตจะไปเรงทั้งปฏิกิริยาไปขางหนาและยอนกลับ
11. ถาเพิ่มความเขมขนของสารเขาไปในระบบที่ภาวะสมดุล
ระบบจะปรับใหเขาสูภาวะสมดุลใหม โดยลดความเขมขนของสารนั้น แต ณ ภาวะสมดุลใหม ความเขมขน
ของสารที่ถูกเพิ่มขึ้นจะเพิ่มขึ้นกวาสมดุลเดิมเล็กนอย เชน
6. เคมี (154) _____________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004
I (g)2H (g)2 2HI(g)+
ลดลด เพิ่ม
แต ณ ภาวะสมดุลใหม [H ] จะเพิ่มขึ้นกวาสมดุลเดิมเล็กนอย2
[H ]2เพิ่ม
12. ถาลดความเขมขนของสารในระบบที่ภาวะสมดุล ระบบจะปรับใหเขาสูภาวะสมดุลใหม โดยการเพิ่มความ
เขมขนของสารนั้น แต ณ ภาวะสมดุลใหม ความเขมขนของสารที่ถูกลดลงจะตองลดลงกวาสมดุลเดิมเล็กนอย เชน
แต ณ ภาวะสมดุลใหม [H ] จะลดลงกวาสมดุลเดิมเล็กนอย2
H2ดึง ออกจากระบบที่ภาวะสมดุล
I (g)2 2HI( )g+
เพิ่ม ลดเพิ่ม
H (g)2
Note : สมดุลในสารละลายอิ่มตัว การเติมของแข็งลงไปอีก จะไมมีผลตอภาวะสมดุลของระบบ
13. กราฟแสดงการเพิ่ม [H2] เขาไปในระบบ H2(g) + I2(g) 2HI(g) ที่ภาวะสมดุล จะปรับตัวตาม
หลักของเลอชาเตอลิเอ ดังนี้
674 84 สมดุลใหมสมดุลเดิม
[H ]2
[I ]2
[HI] [HI]
[I ]2
[H ]2
ความเขมขน
เวลา
ปรับตามหลักของเลอชาเตอลิเอ
14. ถาเพิ่มอุณหภูมิเขาไปในระบบที่ภาวะสมดุล ระบบจะปรับตัวเพื่อใหเขาสูภาวะสมดุลใหม โดยการลดอุณหภูมิ
โดยอาศัยปฏิกิริยาดูดความรอน ถาลดอุณหภูมิของระบบที่ภาวะสมดุล ระบบจะปรับตัวเพื่อใหเขาสูภาวะสมดุลใหม
โดยการเพิ่มอุณหภูมิ โดยอาศัยปฏิกิริยาคายความรอน เชน
7. โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004 ______________________________________เคมี (155)
C D+A B+ คายความรอน
ดูดความรอน
เพิ่ม T
ลด T
15. ถาปฏิกิริยาไปขางหนาเปนปฏิกิริยาคายความรอน (ปฏิกิริยายอนกลับดูดความรอน)
เพิ่มอุณหภูมิ (T)
ลดอุณหภูมิ (T)
ผลิตภัณฑลด
ผลิตภัณฑเพิ่ม
Kลด
Kเพิ่ม
K
T
1K ∝
T
พลังงาน
การดําเนินไปของปฏิกิริยา
A + B
C + D
tE
rE
pE
aE′
rp EEE -=∆
aE
16. ถาปฏิกิริยาไปขางหนาเปนปฏิกิริยาดูดความรอน (ปฏิกิริยายอนกลับคายความรอน)
เพิ่มอุณหภูมิ (T)
ลดอุณหภูมิ (T)
ผลิตภัณฑเพิ่ม
ผลิตภัณฑลด
Kเพิ่ม
K ลด
K
TK ∝
T
พลังงาน
การดําเนินไปของปฏิกิริยา
P + Q
R + S
tE
rE
pE
aE′
rp EEE -=∆
aE
Note : ถาปฏิกิริยา ∆H = 0 อุณหภูมิไมมีผลตอภาวะสมดุลของระบบ
17. ความดันคิดเฉพาะจํานวนโมลของกาซ ถาจํานวนโมลของกาซทั้งหมดทางซายของสมการ = จํานวนโมลของ
กาซทั้งหมดทางขวาสมการ ความดัน (P) ไมมีผลตอภาวะสมดุลของระบบ แตมีผลตออัตราการเกิดปฏิกิริยา เชน
8. เคมี (156) _____________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004
H (g) + I (g) 2HI(g)2 2
(g)4H+(s)OFeO(g)4H+3Fe(s) 2432
2 mol 2 mol
4 molx 4 molx
18. ถาจํานวนโมลของกาซทั้งหมดทางซายของสมการ ≠ จํานวนโมลของกาซทั้งหมดทางขวาของสมการ
ความดันจะมีผลตอภาวะสมดุลของระบบ โดยระบบจะปรับใหเขาสูภาวะสมดุลใหม ตามหลักของเลอชาเตอลิเอ ดังนี้
(ก) เพิ่ม P : โมลมาก โมลนอย
(ข) ลด P : โมลมาก โมลนอย
เชน
H O(l)2 CO (g)2+
x 1 mol
เพิ่ม P
H CO (aq)2 3
0 mol
ลด P
:
:
PCl (g)3 Cl (g)2+
2 mol
เพิ่ม P
PCl (g)5
1 mol
ลด P
19. ประโยชนของหลักเลอชาเตอลิเอ คือ ใชในอุตสาหกรรม เชน อุตสาหกรรมการผลิตแอมโมเนีย
N (g)2 3H (g)2+
1 + 3 = 4 mol
ลด T
2NH (g)3
2 mol
เพิ่ม P
:
:
+ 92 kJคายความรอน
ดูดความรอน
ดังนั้นการผลิตกาซแอมโมเนียในอุตสาหกรรมจะใชวิธีการลดอุณหภูมิ เพิ่มความดัน ปกติใชอุณหภูมิ 500°C
ความดัน 350 บรรยากาศ โดยมี Fe เปนตัวเรงปฏิกิริยา เรียกวา กระบวนการฮาเบอร (Haber's process)
9. โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004 ______________________________________เคมี (157)
20. หลักการคํานวณเกี่ยวกับสมดุลเคมี
1. เขียนสมการใหถูกตองและทําสมการใหดุล
2. หาความเขมขนของแตละสารที่ภาวะสมดุล ถาหาคา K จะตองทําเปนโมลตอลิตร มีวิธีการหาอยู 3 วิธี
2.1 ถาโจทยบอกปริมาณสารมาใหไมครบทุกสาร ใหตั้ง 3 ขอ
ก. โมลเริ่มตน (โจทย)
ข. โมลเปลี่ยน (สมการ)
- เกิด (+)
- หาย (-)
ค. โมลสมดุล (ก + ข)
2.2 ถาโจทยบอกปริมาณสารมาใหครบทุกสาร ใหตั้ง 4 ขอ
ก. สมดุลเดิม (โจทย)
ข. เติม (+) หรือดึงออก (-)
ค. หลักของเลอชาเตอลิเอ (สมการ)
ง. สมดุลใหม (ก + ข + ค)
2.3 ถาโจทยบอกขอ 2.1 + 2.2 ใหตั้ง 6 ขอ
ก. โมลเริ่มตน (โจทย)
ข. โมลเปลี่ยน (สมการ)
ค. สมดุลเดิม (ก + ข)
ง. เติม (+) หรือดึงออก (-) (โจทย)
จ. หลักของเลอชาเตอลิเอ (สมการ)
ฉ. สมดุลใหม (ค + ง + จ)
3. เขียนคาคงที่สมดุล (K) จากขอ (1) แลวแทนความเขมขนที่ภาวะสมดุลจากขอ (2)
4. แกสมการหาสิ่งที่โจทยตองการโดยใชวิธี
4.1 ถอดกรณฑสอง เชน x2 = 9 ∴ x = 3
4.2 แยกองคประกอบ เชน 4x2 - 9x + 2 = 0 ⇒ (4x - 1)(x - 2) = 0 ∴ x = 0.25 หรือ 2
แลวพิจารณาคาที่เปนไปได
4.3 ทําสมการใหอยูในรูป ax2 + bx + c = 0
∴ x = 2a
4acbb 2
-- ±
แลวพิจารณาคาที่เปนไปได
เกิด (+)
หายไป (-)
10. เคมี (158) _____________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004
แบบทดสอบ
1. คาคงที่สมดุลของปฏิกิริยา H2(g) + I2(g) 2HI(g) มีคา 55.17 ที่อุณหภูมิหนึ่ง ถาเติม H2(g) และ I2(g)
อยางละ 1.00 mol ลงในขวดขนาด 0.50 dm3 ความเขมขนของ H2 และ HI ที่ภาวะสมดุลจะเปนกี่โมลตอ
ลูกบาศกเดซิเมตร
วิธีคิด H2(g) + I2(g) 2HI(g)
1. โมลเริ่ม .......... .......... .......... mol⋅dm-3
2. โมลเปลี่ยน .......... .......... .......... mol⋅dm-3
3. โมลสมดุล .......... .......... .......... mol⋅dm-3
จากสมการ K = ]][I[H
[HI]
22
2
2. แกส A และ B เปนไอโซเมอรกันและเมื่อแกสทั้งสองอยูในภาวะสมดุลจะมีปริมาณของ B เปน 2.5 เทาของ A
ถาที่ภาวะสมดุลดังกลาว ความเขมขนของ B ในภาชนะจุ 1.0 dm3 เทากับ 1.25 mol⋅dm-3 เมื่อเติม A ลงไป 1.5
mol ความเขมขนของ A ที่สมดุลใหมจะมีคาเปนกี่โมลตอลูกบาศกเดซิเมตร
วิธีคิด A B
1. สมดุลเดิม .......... .......... mol⋅dm-3
2. เติม .......... .......... mol⋅dm-3
3. หลักของเอ .......... .......... mol⋅dm-3
4. สมดุลใหม .......... .......... mol⋅dm-3
Kใหม = Kเดิม = [A]
[B]
11. โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004 ______________________________________เคมี (159)
3. แกส H2 ทําปฏิกิริยากับแกส I2 ไดแกส HI เปนผลิตภัณฑ ถาเริ่มตนดวยแกส H2 6 โมล และแกส I2 6 โมล
ในภาชนะขนาด 2 dm3 ที่สมดุล พบวามีแกส I2 เหลืออยู 2 โมล ถารบกวนสมดุลนี้โดยการเติม HI ลงไป 12 โมล
ที่สมดุลใหมจะมีปริมาณ HI กี่โมล
วิธีคิด H2(g) + I2(g) 2HI(g)
1. โมลเริ่ม .......... .......... .......... mol⋅dm-3
2. โมลเปลี่ยน .......... .......... .......... mol⋅dm-3
3. สมดุลเดิม .......... .......... .......... mol⋅dm-3
4. เติม .......... .......... .......... mol⋅dm-3
5. หลักของเอ .......... .......... .......... mol⋅dm-3
6. สมดุลใหม .......... .......... .......... mol⋅dm-3
Kใหม = Kเดิม = ]][I[H
[HI]
22
2
4. คาคงที่สมดุลของปฏิกิริยา 2HI H2 + I2 มีคา 2.0 × 10-2
คาคงที่สมดุลของปฏิกิริยา HI 2
1 H2 + 2
1 I2 มีคาเทาใด
1) 1.0 × 10-2 2) 2.0 × 10-2 3) 1.0 × 10-1 4) 1.4 × 10-1
5. ปฏิกิริยา X เปนปฏิกิริยาดูดพลังงาน สวนปฏิกิริยา Y เปนปฏิกิริยาคายพลังงาน ถาเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของ
การทดลองจะมีผลตออัตราการเกิดปฏิกิริยา (R) และคาคงที่สมดุล (K) ดังขอใด
ปฏิกิริยา อุณหภูมิ R K
1)
2)
3)
4)
X(ดูด)
X(ดูด)
Y(คาย)
Y(คาย)
เพิ่มขึ้น
ลดลง
เพิ่มขึ้น
ลดลง
มากขึ้น
ลดลง
ลดลง
มากขึ้น
มากขึ้น
มากขึ้น
มากขึ้น
ลดลง
12. เคมี (160) _____________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004
6. กําหนดให x + 3y 2z มีคา K1 = a
2y x + z มีคา K2 = b
ถาตองการใหมีคา K3 = 2b
a สมการเคมีที่ถูกตองจะเปนตามขอใด
1) 2x + y z 2) 3x y
3) 7y x + 4z 4) 5y 3z
7. เมื่อปลอยให 0.5 mol ของ A สลายตัวจนอยูในสมดุลกับ B ในภาชนะ 1.0 dm3 ที่ 25°C ตามสมการ
A(g) 2B(g) ถาคาคงที่สมดุลของปฏิกิริยาเทากับ 8 รอยละการสลายตัวของ A เปนเทาใด
วิธีคิด A(g) 2B(g)
1. โมลเริ่ม .......... .......... mol⋅dm-3
2. โมลเปลี่ยน .......... .......... mol⋅dm-3
3. โมลสมดุล .......... .......... mol⋅dm-3
จากสมการ K = [A]
[B]2
8. จากปฏิกิริยาตอไปนี้
ก. 2CO2(g) 2CO(g) + O2(g)
ข. 2NO2(g) 2NO(g) + O2(g)
ค. 2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g)
เมื่อสลายสารตั้งตน 12 g ในภาชนะขนาด 2 dm3 ที่อุณหภูมิหนึ่ง เมื่อระบบเขาสูสมดุล พบวามีออกซิเจน 1.12
dm3 ที่ STP
การเรียงลําดับคาคงที่สมดุลของแตละปฏิกิริยา ขอใดถูก
1) ก < ข < ค 2) ข < ค < ก 3) ค < ก < ข 4) ค < ข < ก
9. จงพิจารณาปฏิกิริยา N2O4(g) + 58.0 kJ 2NO2(g) มีการเปลี่ยนแปลงใดบางที่ทําใหสมดุลเลื่อนไปทางขวา
ก. เติม N2O4 ข. ลด N2O4
ค. ลด NO2 ง. เพิ่มความดันโดยการเติม N2(g)
จ. เพิ่มปริมาตร ฉ. ลดอุณหภูมิ
1) ก., ค. และ ง. 2) ก., ค. และ จ. 3) ค., จ. และ ฉ. 4) ข., ค. และ จ.
13. โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004 ______________________________________เคมี (161)
10. กําหนดให NO2(g) νh NO(g) + O(g) K1 = 6.8 × 10-49
O3(g) + NO(g) NO2(g) + O2(g) K2 = 5.8 × 10-34
คาคงที่สมดุลของปฏิกิริยาตอไปนี้มีคาเทาใด
O2(g) + O(g) O3(g)
1) 2.6 × 1081 2) 8.7 × 1014 3) 1.2 × 10-15 4) 3.9 × 10-82
11. ปฏิกิริยาระหวางแกสคารบอนมอนอกไซดกับไฮโดรเจนเปนดังสมการ
CO(g) + 3H2(g) CH4(g) + H2O(g)
บรรจุแกส CO 1.00 mol และแกส H2 3.00 mol ลงในภาชนะขนาด 10.00 dm3 ที่อุณหภูมิหนึ่ง เมื่อระบบ
เขาสูภาวะสมดุล พบวามีนํ้าเกิดขึ้น 7.2 g จงหาวาที่ภาวะสมดุลมีจํานวนโมลของ CO, H2, CH4 และ H2O รวมกัน
ทั้งหมดเทาใด (มวลอะตอมของ H = 1, C = 12, O = 16)
วิธีคิด CO(g) + 3H2(g) CH4(g) + H2O(g)
1. โมลเริ่มตน .......... .......... .......... .......... mol
2. โมลเปลี่ยน .......... .......... .......... .......... mol
3. โมลสมดุล .......... .......... .......... .......... mol
12. กําหนดขอมูลใหดังนี้
เกลือ Ksp
AgCl 1.0 × 10-10
Ag2CO3 6.3 × 10-12
Ag3PO4 2.0 × 10-21
การละลายของเกลือขอใดถูก
1) Ag2CO3 > AgCl > Ag3PO4 2) Ag3PO4 > Ag2CO3 > AgCl
3) AgCl > Ag2CO3 > Ag3PO4 4) Ag2CO3 > Ag3PO4 > AgCl
13. ปฏิกิริยาที่ภาวะสมดุลในขอใด เมื่อลดความดันแลวปฏิกิริยาจะเลื่อนไปทางซาย
1) HCl(g) + H2O(l) H3O+(aq) + Cl-(aq)
2) 2HI(g) H2(g) + I2 (g)
3) NH4Cl(s) NH3(g) + HCl(g)
4) BiOCl(s) + 2H+(aq) + 2Cl-(aq) BiCl3(aq) + H2O(l)
14. เคมี (162) _____________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004
14. ปฏิกิริยาตอไปนี้อยูที่ภาวะสมดุล
2XY(g) X2(g) + 2Y(s) ; ∆H > O
การเปลี่ยนความดันและอุณหภูมิอยางไร จึงจะทําใหไดผลิตภัณฑเพิ่มขึ้น
อุณหภูมิ ความดัน
1)
2)
3)
4)
เพิ่ม
เพิ่ม
ลด
ลด
เพิ่ม
ลด
เพิ่ม
ลด
15. กําหนดปฏิกิริยาที่ภาวะสมดุลใหดังนี้
Zn2+(aq) + H2S(aq) ZnS(s) + 2H+(aq)
ถาตองการซิงคซัลไฟดมากๆ ควรทําดังนี้
ก. เติม Zn2+ มากๆ ลงไปในระบบ
ข. เพิ่ม pH ของระบบ
ค. ละลาย H2S(g) มากๆ ลงในระบบ
ขอใดถูกตอง
1) ก. และ ข. เทานั้น 2) ก. และ ค. เทานั้น 3) ข. และ ค. เทานั้น 4) ก., ข. และ ค.
16. กําหนดปฏิกิริยาที่ภาวะสมดุลใหดังนี้
[Cu(H2O)4]2+(aq) + 4Cl-(aq) [CuCl4]2-(aq) + 4H2O(l)
(สีนํ้าเงิน) (สีเหลือง)
ถาตองการทําใหสารละลายเปนสีนํ้าเงินอีก ควรทําดังนี้
ก. เติมนํ้า ข. เติมสารละลายซิลเวอรไนเตรต ค. เติมสารละลายโซเดียมคลอไรด
ขอใดถูกตอง
1) ค. เทานั้น 2) ก. และ ข. เทานั้น 3) ก. และ ค. เทานั้น 4) ข. และ ค. เทานั้น
17. ในปฏิกิริยาที่ผันกลับไดตอไปนี้ H2(g) + I2(g) 2HI(g) ถาเริ่มตนปฏิกิริยาดวย H2 2 โมล และ I2 1 โมล
เมื่อปฏิกิริยาเขาสูสภาวะสมดุลจะมี HI เกิดขึ้นกี่โมล
1) 1 2) 2 3) นอยกวา 2 4) มากกวา 2 แตนอยกวา 4
18. ถากรด H2Y มีคาคงที่สมดุลเปน Ka1 = 1.5 × 10-6 และ Ka2 = 1.5 × 10-12 ในสารละลายกรดนี้มีไอออนใด
อยูมากนอยกวากัน ใหเรียงลําดับจากมากไปหานอย
1) HY-, Y2-, H3O+ 2) Y2-, H3O+, HY-
3) H3O+, HY-, Y2- 4) H3O+, Y2-, HY-
15. โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004 ______________________________________เคมี (163)
19. คาคงที่สมดุลของปฏิกิริยา
CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)
มีคาเทากับ 0.022 mol⋅dm-3 ที่ 252°C ถาปริมาตรของระบบลดลงเปนครึ่งหนึ่งของปริมาตรเดิม ความเขมขน
ของ CO2(g) จะเทากับขอใด (mol⋅dm-3)
1) 0.022 2) 0.044 3) 0.011 4) 0.148
20. สมดุล I2(g) + Br2(g) 2IBr(g) มีคาคงที่สมดุล (K) = 256 ที่ 150°C ถาเริ่มตนดวย I2 และ Br2
ปริมาณเทากันในภาชนะปดสนิทที่ 150°C ณ สมดุลมี IBr(g) อยู 4.0 mol⋅dm-3 จงคํานวณหาความเขมขนของ
I2(g) ที่เหลือในหนวย mol⋅dm-3
1) 0.15 2) 0.25 3) 0.30 4) 0.50
เฉลย
1. 3.16 2. 0.93 3. 16 4. 4) 5. 1) 6. 2) 7. 82.80 8. 1) 9. 2) 10. 1)
11. 3.20 12. 1) 13. 1) 14. 1) 15. 4) 16. 2) 17. 3) 18. 3) 19. 1) 20. 2)
16. เคมี (164) _____________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004
กรด-เบส (Acid-Base)
สรุปเนื้อหาที่สําคัญเกี่ยวกับกรด-เบส
1. ทฤษฎีกรด-เบส ของอารเรเนียส
กรด คือ สารที่ละลายนํ้าแลวแตกตัวให H+ หรือ H3O+
HCl + H2O H3O+ + -
Cl
อนุมูลกรด
H2SO4 + 2H2O 2H3O+ + -2
4SO
CH3COOH + H2O CH3COO- + +
OH3 เปนกรด
เปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากสีนํ้าเงินเปนสีแดง แตฟนอลฟทาลีนในกรดไมมีสี
เบส คือ สารที่ละลายนํ้าแลวแตกตัวให OH-
NaOH
OH2 (aq)OH(aq)Na -
+
+
อนุมูลเบส
Ca(OH) 2
OH2 Ca2+(aq) + 2OH- (aq)
NH4OH
OH2 )aq(OH(aq)NH4
-
+
+
เปนเบสเปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากสีแดงเปนสีนํ้าเงินและฟนอลฟทาลีนในเบสจะมีสีชมพูหรือสีแดง
2. สารละลายอิเล็กโตรไลตหรือสารอิเล็กโตรไลต เปนสารที่หลอมเหลวหรือสารละลายจะนําไฟฟาได เนื่องจาก
ไอออนบวกและไอออนลบเคลื่อนที่ได สวนสารที่ไมนําไฟฟา เชน นํ้าบริสุทธิ์ นํ้าเชื่อม ยูเรีย และแอลกอฮอล เปนตน
จัดเปนสารไมใชอิเล็กโตรไลต
3. ทฤษฎีกรด-เบส ของเบรินสเตด-ลาวรี
กรด คือ สารที่ใหโปรตอน (H+) แกสารอื่น (Proton donor)
เบส คือ สารที่รับโปรตอน (H+) จากสารที่มีสมบัติเปนกรด (Proton acceptor)
หรือ Acid1
H+
Base1 ...(1)
Base2
H+
Acid2 ...(2)
Acid1 + Base2 Acid2 + Base1
เรียกวาปฏิกิริยา Protolytic reaction
17. โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004 ______________________________________เคมี (165)
Acid1 - Base1 เปนคูกรด-เบสกัน
Acid2 - Base2 เปนคูกรด-เบสกัน
สารตัวเดียวกันเปนไดทั้งกรดและเบส เรียกวา Amphoteric or Amphiprotic substances
HPO (aq)4
2-
เบส2
H PO (aq)2 4
-
กรด2
NH (aq)4
+ NH (aq)3+ +
กรด1 เบส1
คูเบสของกรด2 คูกรดของเบส2
HCO (aq)3
-
กรด1
CO (aq)3
2-
เบส1
+ H O(l)2 H O3
+
กรด2เบส2
คูกรดของเบส1
คูเบสของกรด1
+
4. ปฏิกิริยาที่กรดทําปฏิกิริยากับเบสไดเกลือกับนํ้า เรียกวา ปฏิกิริยาสะเทิน ซึ่งเปนปฏิกิริยาคายความรอน เชน
HCl + NaOH NaCl + H2O
H2SO4 + 2KOH K2SO4 + 2H2O
HNO3 + NH4OH NH4NO3 + H2O
สมการไอออนิก คือ H O (aq)3
+ + OH (aq)- 2H2O(l)
ปฏิกิริยาการทดลอง Ba(OH)2(aq) + H2SO4(aq) BaSO4(s) + 2H2O(l)
(ตะกอนสีขาว)
เขียนกราฟไดดังนี้
การนําไฟฟา
จุดสะเทินหลอดไฟดับ
หลอดไฟจะหรี่ลง
หลอดไฟจะสวางขึ้น
ปริมาตรกรด + เบส
18. เคมี (166) _____________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004
5. การแตกตัวของกรดออน เชน
CH3COOH(aq) + H2O(l) CH3COO-(aq) + H3O+(aq)
ภาวะสมดุล Ci – x x x mol⋅dm-3
∴ Ka = COOH][CH
]O][HCOO[CH
3
33
+-
= x][C
]O[H
i
2
3
-
+
[H3O+] = x)(CK ia - ...(1)
สูตรนี้ใชหา [H3O+] ของกรดออนมอนอโปรติก เมื่อ Ci = ความเขมขนเริ่มตน (initial concentration)
สามารถนําไปหา pH ได
...(2)
และ ...(3)
6. การแตกตัวของเบสออน เชน
NH3(aq) + H2O(l) +
4NH (aq) + OH-(aq)
ภาวะสมดุล Ci - x x x mol⋅dm-3
∴ Kb = ][NH
]][OH[NH
3
4
-+
= x][C
][OH
i
2
-
-
...(4)
[OH-] = x)(CK ib -
สูตรนี้ใชหา [OH-] ของเบสออนมอนอเบสิก สามารถนําไปหา pH ได
pOH = -log[OH-] ...(5)
pH + pOH = 14
และ รอยละการแตกตัวของเบสออน = [OH ]
Ci
-
× 100 = i
ib
C
x)(CK -
× 100 ...(6)
7. การแตกตัวของนํ้าบริสุทธิ์
H2O(l) + H2O(l) H O (aq)3
+ + OH (aq)-
∴ Kw = [H3O+][OH-] = 1.0 × 10-14 ที่ 25°C
คานี้จะตองจําใหได คา Kw ∝ T (อุณหภูมิที่สูงขึ้น คา Kw จะมากขึ้น)
pH = log[H O ]3
+-
รอยละการแตกตัวของเบสออน = 100C
x)(CK
100C
]O[H
i
ia
i
+
3 ×× =
-
19. โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004 ______________________________________เคมี (167)
8. การแตกตัวของเกลือในนํ้า
เกลือที่เกิดจาก ละลายนํ้าสารละลายมีสมบัติเปน
กรดแก + เบสแก
กรดแก + เบสออน
กรดออน + เบสแก
กลาง
กรด
เบส
9. การไทเทรตกรด-เบส หมายถึง การหาความเขมขนของสารละลายจากสารละลายที่เราทราบความเขมขนแลว
โดยใชอินดิเคเตอรเปนตัวบอกจุดยุติในการไทเทรต หลักการคํานวณจะตองเขียนสมการใหถูกตองและทําสมการใหดุล
แลวจับโมลของกรดและเบส เขาอัตราสวนกัน เชน
aA + bB cC + dD
mol A
mol B = a
b
b mol A = a mol B
bCAVA = aCBVB
10. ในการไทเทรตกรด-เบส จะตองเลือกอินดิเคเตอรที่มีชวง pH ใกลเคียงกับ pH ของเกลือที่เกิดขึ้น ณ
จุดสมมูลของการไทเทรตระหวางสารละลายกรด และสารละลายเบสแตละคูขึ้นอยูกับชนิดของสารละลายกรด และ
สารละลายเบสที่นํามาไทเทรต ดังนี้
1. จุดสมมูลของการไทเทรตระหวางสารละลายกรดแกกับเบสแก ควรมี pH เทากับ 7
2. จุดสมมูลของการไทเทรตระหวางสารละลายกรดแกกับเบสออน ควรมี pH นอยกวา 7
3. จุดสมมูลของการไทเทรตระหวางสารละลายกรดออนกับเบสแก ควรมี pH มากกวา 7
4. จุดสมมูลของการไทเทรตระหวางสารละลายกรดออนกับเบสออน อาจมี pH มาก หรือนอยกวา 7 หรือ
เทากับ 7 ขึ้นอยูกับคา Ka กับ Kb ของกรด และเบสที่ใช
11. ในการไทเทรตระหวางกรดแกกับเบสแก ชวงการเปลี่ยน pH จะกวางมาก ดังนั้นจะเลือกอินดิเคเตอรใดๆ ก็
ไดในการไทเทรต เชน ไทเทรตระหวาง HCl กับ NaOH จะไดกราฟดังนี้
กรด
เบส
กลาง
กรดออน + เบสออน
(K > K )a b
(K < K )a b
(K = K )a b
20. เคมี (168) _____________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004
2
4
6
8
10
12
10 20 30 40 50
A
X O Y
B
ปริมาตร NaOH (cm )3
จุดสมมูล
CK M D
pH
L N
0
หรือ 7
pH
จุดสะเทิน
PH = 7
)HCl(cmปริมาตร 3
12. การไทเทรตระหวางกรดออนกับเบสแก เชน CH3COOH กับ NaOH จุดสมมูลมี pH > 7 ชวงการเปลี่ยน
pH แคบ ดังนั้นจะตองเลือกอินดิเคเตอรที่มีชวง pH > 7
2
4
6
8
10
12
10 20 30 40 50
ปริมาตร NaOH (cm )3
จุดสมมูล
pH
N
L
A
X
C
K
M D
B
O
0
Y
หรือ 7
pH
จุดสะเทิน
7pH >
)COOH(cmCHปริมาตร 3
3
13. การไทเทรตระหวางกรดแกกับเบสออน เชน HCl กับ NH3 จุดสมมูลมี pH < 7 ชวงการเปลี่ยน pH แคบ
ดังนั้นจะตองเลือกอินดิเคเตอรที่มีชวง pH < 7
2
4
6
8
10
12
10 20 30 40 50
ปริมาตร HCl (cm )3
จุดสมมูล
pH
M
K
D
C
X
A
N
L B
Y
0
O หรือ 7
pH
จุดสะเทิน
)(cmNHปริมาตร 3
3
7pH <
21. โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004 ______________________________________เคมี (169)
14. สารละลายบัฟเฟอร (Buffer solution) หมายถึง สารละลายที่ไดจากการผสมระหวางกรดออนกับเกลือของมัน
หรือเบสออนกับเกลือของมัน สารละลายบัฟเฟอรทั่วๆ ไป ประกอบดวยสารหรือไอออนที่เปนคูกรด-เบสกัน หนาที่ของ
สารละลายบัฟเฟอรที่สําคัญ คือ เปนสารละลายที่ใชควบคุมความเปนกรดและเบสของสารละลายไวใหคงที่ หรือเกือบคงที่
เมื่อเติมกรดแกหรือเบสแก ลงไปจํานวนเล็กนอย เชน
สารละลายบัฟเฟอรกรด CH3COOH + CH3COONa
HCOOH + HCOOK
HF + NaF
H2CO3 + KHCO3 หรือ K2CO3
H2
-
4PO + H3PO4
-
3HCO + -2
3CO
สารละลายบัฟเฟอรเบส NH4OH + (NH4)2SO4
NH4OH + NH4Cl
NH3 + +
4NH
C2H5NH2 + +
352 NHHC
15. สรุปสูตรที่ใชคํานวณเกี่ยวกับกรด-เบส
1. pH = -log[H3O+] = log[H3O+]-1 = log 1
[H O ]3
+
2. pOH = -log[OH-] = log[OH-]-1 = log 1
[OH ]-
3. pH + pOH = 14
4. Kw = [H3O+][OH-] = 1.0 × 10-14 at 25°C
5. [H3O+] = 10-pH ...เปด antilog
6. [OH-] = 10-pOH ...เปด antilog
7. กรดแก แตกตัว 100% [H3O+] = [HCl]
[H3O+] = 2[H2SO4]
8. เบสแก แตกตัว 100% [OH-] = [NaOH]
[OH-] = 2[Ba(OH)2]
9. กรดออน ความเขมขนลดลง รอยละการแตกตัวมากขึ้น เมื่อ Ka คงที่
[H3O+] = K (C x)a i -
รอยละการแตกตัว =
[H O ]
C
3
+
i
× 100
22. เคมี (170) _____________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004
10. เบสออนความเขมขนลดลง รอยละการแตกตัวมากขึ้น เมื่อ Kb คงที่
[OH-] = K (C x)b i -
รอยละการแตกตัว = [OH ]
Ci
-
× 100
11. pH ∝ Kb ∝ 1
Ka
เมื่อความเขมขนเทากัน
12. Ka × Kb = Kw เมื่อเปนคูกรด-เบสกัน
13. pH = pKI + log[In ]
[HIn]
-
⇒ HIn + H O2
อินดิเคเตอรรูปกรด
H O3
+ + In-
อินดิเคเตอรรูปเบส
14. pH = pKI ± 1
15. สารละลายบัฟเฟอรกรด pH = pKa + log [Salt]
[Acid]
[Salt]
[Acid] =
K
[H O ]
a
3
+
16. สารละลายบัฟเฟอรเบส pOH = pKb + log [Salt]
[Base]
[Salt]
[Base] =
K
[OH ]
b
-
17. ไอออนบวกเกิดไฮโดรลิซิส [H3O+] =
K (C x)
K
w i
b
-
18. ไอออนลบเกิดไฮโดรลิซิส [OH-] =
K (C x)
K
w i
a
-
19. ไอออนบวกและไอออนลบเกิดไฮโดรลิซิส [H3O+] =
K K
K
w a
b
×
20. ทําสารละลายใหเจือจาง ...C1V1 = C2V2
21. นําสารละลายมาผสมกันโดยไมเกิดปฏิกิริยากัน (CV)หลังผสม = C1V1 + C2V2 + ...
22. สูตรเปลี่ยนรอยละโดยมวล หรือรอยละโดยปริมาตรเปนโมลตอลิตร = % 10 D
มวลโมเลกุล
× = % 10 S
มวลโมเลกุล
×
(D = ความหนาแนน (g/cm3), S = ความถวงจําเพาะ)
23. สูตรเปลี่ยนรอยละโดยมวลตอปริมาตรเปนโมลตอลิตร = % 10
มวลโมเลกุล
×
24. ถาความเขมขนของ [H3O+] หรือ [OH-] อยูระหวาง 10-7 ถึง 10-9 ในการหา pH จะตองรวม [H3O+]
หรือ [OH-] ของนํ้า = 1.0 × 10-7 mol⋅dm-3 ดวย
23. โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004 ______________________________________เคมี (171)
25. ถาเกิดปฏิกิริยากันในการคํา.นวณหา pH จะตองทําดังนี้
1. เขียนสมการใหถูกตองและทําสมการใหดุล
2. หาจํานวนโมลของสารที่เขาทําปฏิกิริยากัน
3. หาจํานวนโมลของสารที่เหลือหรือเกิดในปริมาตรหลังผสม
4. หาความเขมขนของ H3O+ หรือ OH- แลวหา pH หรือ pOH ตามตองการ
แบบทดสอบ
1. เมื่อนําสารละลาย A, B, C และ D ความเขมขนเทากันไปทดสอบการเปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสและความสามารถใน
การนําไฟฟาไดขอมูล ดังนี้
สารละลาย สีกระดาษลิตมัส ความสวางของหลอดไฟ
A
B
C
D
ไมเปลี่ยนสี
แดง-นํ้าเงิน
นํ้าเงิน-แดง
ไมเปลี่ยนสี
สวางมาก
สวางเล็กนอย
สวางมาก
ไมสวางเลย
สารละลาย A, B, C และ D ในขอใดเปนไปได
A B C D
1)
2)
3)
4)
MgCl2
NaCl
KNO3
Na2CO3
NH4OH
NaOH
CH3COOH
NH4Cl
H2SO4
C2H5OH
KOH
H2S
C12H22O11
H2O
NH4CN
CH3OH
2. กรดซัลฟวริกทําปฏิกิริยากับกรดไพโรซัลฟวริก ดังสมการ
H2SO4(aq) + H2S2O7(aq) H3S +
4O (aq) + HS2
-
7O (aq)
โมเลกุลและไอออนคูใดในปฏิกิริยาที่ทําหนาที่เปนกรด
1) H2SO4 และ H3SO4
+ 2) H2SO4 และ H2S2O7
3) H2S2O7 และ HS2O7
- 4) H2S2O7 และ H3SO4
+
24. เคมี (172) _____________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004
3. กําหนดคาคงที่สมดุลการแตกตัวของกรดและเบสใหดังนี้
ก. HNO2 Ka = 4.5 × 10-4
ข. C6H5COOH Ka = 6.5 × 10-5
ค. NH(CH3)2 Kb = 7.4 × 10-4
ง. N2H4 Kb = 9.8 × 10-7
สําหรับสารละลายที่มีความเขมขนเทากัน ขอใดถูก
1) สารละลาย ง. จะมี pH มากที่สุด
2) การแตกตัวของสารละลาย ก. มากกวาสารละลาย ข. ประมาณ 10 เทา
3) สารละลาย ค. และสารละลาย ง. จะเปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากนํ้าเงินเปนแดง
4) สารละลาย ก. ผสมกับสารละลาย ง. ในปริมาตรที่เทากัน สารละลายที่เกิดจากการผสมจะมี pH < 7
4. สารละลาย HCl เขมขน 0.25 mol⋅dm-3 ปริมาตร 20 cm3 ทําปฏิกิริยากับสารละลาย NaOH เขมขน 0.20 mol⋅dm-3
ปริมาตร 30 cm3 เมื่อเกิดปฏิกิริยาอยางสมบูรณแลวสารละลายที่ไดจะมี pH อยูในชวงใด
1) 3-4 2) 7 3) 9-10 4) 11-12
5. ถาใชสารละลายตอไปนี้มีความเขมขนและปริมาตรเทากัน เมื่อผสมกันคูใดไดสารละลายบัฟเฟอรที่มี pH > 7
1) NaOH และ HCOOH 2) NH3 และ NH4Cl
3) Mg(OH)2 และ HNO3 4) CH3COONa และ CH3COOH
6. กําหนดให
สารละลาย ความเขมขน (mol⋅dm-3) ปริมาตร (cm3) รอยละการแตกตัวของกรด
HA
HB
HC
HD
1 × 10-3
1 × 10-2
1 × 10-1
1
20
50
100
250
80
50
40
30
ขอใดถูก
1) NaOH 0.04 โมล ทําปฏิกิริยาพอดีกับสารละลาย HC
2) สารละลาย HB มีปริมาณ H+ นอยกวาในสารละลาย HC
3) สารละลาย HA มี pH = 3
4) กรด HD เปนกรดออนที่สุด
25. โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004 ______________________________________เคมี (173)
7. พิจารณาสีของสารละลาย X เมื่อเติมอินดิเคเตอรชนิดตางๆ ตอไปนี้
อินดิเคเตอร ชวง pH ที่เปลี่ยนสี สีที่เปลี่ยน สีของสารละลาย X
โบรโมฟนอลบลู
ไทมอลบลู
เมทิลออเรนจ
เมทิลเรด
3-4.6
3.2-4.4
4.2-6.3
เหลือง-นํ้าเงิน
แดง-เหลือง
แดง-เหลือง
เขียวอมนํ้าเงิน
สมเหลือง
สมแดง
สารละลาย X ควรมี pH อยูในชวงใด
1) 3-6.3 2) 3.2-4.6 3) 4.2-44 4) 4.2–4.6
8. กําหนดสารละลายบัฟเฟอร A และ B ดังแสดงในตาราง
สารละลายบัฟเฟอร องคประกอบ
A
B
H3PO4/ NaH2PO4
NaH2PO4/Na2HPO4
ก. เมื่อเติม HCl ปริมาณเล็กนอยลงใน A, H+ จาก HCl จะทําปฏิกิริยากับ -
42POH
ข. เมื่อเติม NaOH ปริมาณเล็กนอยลงใน B, OH- จาก NaOH จะทําปฏิกิริยากับ -
42POH
ค. คูเบสของสารละลายบัฟเฟอร A และ B คือ -
42POH และ -2
4HPO ตามลําดับ
ง. คูเบสของสารละลายบัฟเฟอร A และ B คือ H3PO4 และ -
42POH ตามลําดับ
ขอสรุปที่ถูกคือขอใด
1) ก. และ ค. เทานั้น 2) ข. และ ง. เทานั้น 3) ก., ข. และ ค. 4) ก., ข. และ ง.
9. เมื่อสะเทินสารละลาย Ba(OH)2 เขมขน 0.45 mol⋅dm-3 ปริมาตร 40.0 cm3 อยางสมบูรณ ตองใชสารละลาย
กรด H3PO4 20.0 cm3 กรด H3PO4 ที่ใชมีความเขมขนกี่โมลตอลูกบาศกเดซิเมตร
1) 0.60 2) 0.90 3) 1.20 4) 1.35
10. สารละลายขอใดมีคา pH สูงสุด
1) 0.01 M H2SO4 2) 0.02 M CH3COOH 3) 0.1 M HNO3 4) 1 M HCl
11. ปฏิกิริยาในขอใด สารที่พิมพตัวหนาทําหนาที่เปนกรด
1) OH-(aq) + H+(aq) H2O(l)
2) +
4NH (aq) + OH-(aq) NH3(g) + H2O(l)
3) CH2 = CH2(g) + H2(g) CH3CH3(g)
4) CH3COO-(aq) + H2O(l) CH3COOH(aq) + OH-(aq)
26. เคมี (174) _____________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004
12. เมื่อผสม 0.2 M Ba(OH)2 จํานวน 40 cm3 กับ 0.1 M Na2CO3 จํานวน 80 cm3 ปฏิกิริยาเกิดขึ้นตามสมการ
Ba(OH)2(aq) + Na2CO3(aq) BaCO3(s) + 2NaOH(aq)
ผลของสารละลายเปนดังนี้
ก. มีแบเรียมไฮดรอกไซดอยูในสารละลาย
ข. สารละลายเปนดาง
ค. สารละลายมีคารบอเนตไอออน
ง. สารละลายนําไฟฟาได
ขอสรุปใดถูกตอง
1) ง. เทานั้น 2) ก. และ ค. เทานั้น 3) ข. และ ง. เทานั้น 4) ก., ข., ค. และ ง.
13. โซเดียมไฮดรอกไซดทําปฏิกิริยากับกรดไนตริกเปนตามสมการ
HNO3(aq) + NaOH(aq) NaNO3(aq) + H2O(l)
เมื่อผสม 1.0 M HNO3 จํานวน 20 cm3 กับ 0.5 M NaOH จํานวน 30 cm3 สรุปไดดังนี้
ก. pH ของสารละลายผสมมากกวา 7
ข. ถานําสารละลายผสมนี้ไประเหยแหง ทั้งโซเดียมไฮดรอกไซดและโซเดียมไนเตรทจะตกผลึก
ค. ปฏิกิริยานี้จัดเปนปฏิกิริยาสะเทิน
ขอสรุปใดถูกตอง
1) ค. เทานั้น 2) ก. และ ข. เทานั้น 3) ข. และ ค. เทานั้น 4) ก., ข. และ ค.
14. ปฏิกิริยาระหวางเปอรแมงกาเนตไอออนกับไอออรน (II) ไอออน เปนดังนี้
-
4MnO (aq) + 5Fe2+(aq) + 8H+(aq) Mn2+(aq) + 5Fe3+(aq) + 4H2O(l)
การเปลี่ยนแปลงความเขมขนของเปอรแมงกาเนตไอออนเปนดังนี้
0
][MnO4
-
เวลา
ระหวางการดําเนินไปของปฏิกิริยาสรุปไดดังนี้
ก. ความเขมของสีของสารละลายจะลดลง
ข. การนํา.ไฟฟาของสารละลายจะลดลง
ค. ความดันจะลดลง
ง. อัตราการเกิดปฏิกิริยาลดลง
ขอสรุปใดถูกตอง
1) ก. และ ข. เทานั้น 2) ก. และ ง. เทานั้น 3) ค. และ ง. เทานั้น 4) ก., ข. และ ง. เทานั้น
27. โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004 ______________________________________เคมี (175)
15. กําหนดกราฟใหดังนี้
2
4
6
8
10
12
14
volume of acid added
pH
เปนกราฟการไทเทรตตามขอใด
1) กรดแกกับดางแก 2) กรดแกกับดางออน 3) กรดออนกับดางแก 4) กรดออนกับดางออน
16. จากกราฟขอ 15 pH ที่จุดยุติการไทเทรตมีคาเทาใด
1) 0 2) 2 3) 7 4) 12
17. The following table gives the pH ranges of four indicators)
Indicators pH range
methyl orange
methyl red
litmus
phenolphthalein
3.0 - 4.4
4.4 - 6.4
6.0 - 8.0
8.2 - 10.0
2
4
6
8
10
12
14
volume of alkali added
pH
จากกราฟการไทเทรตขางบน ควรเลือกใชอินดิเคเตอร
ก. methyl orange ข. methyl red
ค. litmus ง. phenolphthalein
ขอใดถูกตอง
1) ก. และ ข. เทานั้น 2) ข. และ ค. เทานั้น 3) ค. และ ง. เทานั้น 4) ข., ค. และ ง. เทานั้น
28. เคมี (176) _____________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004
18. จะตองเติมสารละลาย 2 M NaOH กี่ cm3 ลงในสารละลาย NaOH ที่มี pH = 11 จํานวน 200 cm3 จึงทําให
สารละลายใหมที่ไดมี pH = 13
1) 5.13 cm3 2) 6.45 cm3 3) 10.42 cm3 4) 14.43 cm3
19. เมื่อนําสารละลาย HCl เขมขน 0.1 mol ⋅ dm-3 ปริมาตร 45 cm3 มาผสมกับสารละลาย NaOH เขมขน 1.0
mol⋅dm-3 ปริมาตร x cm3 จะไดสารละลายที่มี pH = 12 จงคํานวณหาคา x
1) 5.00 cm3 2) 10.00 cm3 3) 15.00 cm3 4) 20.00 cm3
20. นํ้าสมสายชูตัวอยางมีกรดแอซีติกอยูรอยละ 4.8 โดยมวลตอปริมาตรในการไทเทรตนํ้าสมสายชูกับสารละลาย
โซเดียมไฮดรอกไซด พบวานํ้าสมสายชู 10 cm3 ทําปฏิกิริยาพอดีกับสารละลาย NaOH 20 cm3 จงหาความ
เขมขนของสารละลาย NaOH ในหนวยรอยละโดยมวลตอปริมาตร
1) 1.0 2) 1.6 3) 2.0 4) 2.4
เฉลย
1. 1) 2. 4) 3. 4) 4. 4) 5. 2) 6. 2) 7. 3) 8. 3) 9. 1) 10. 2)
11. 2) 12. 3) 13. 1) 14. 4) 15. 1) 16. 3) 17. 4) 18. 3) 19. 1) 20. 2)
29. โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004 ______________________________________เคมี (177)
ปฏิกิริยาไฟฟาเคมี (Electrochemistry)
สรุปเนื้อหาที่สําคัญเกี่ยวกับปฏิกิริยาไฟฟาเคมีไดดังนี้
1. ปฏิกิริยารีดอกซ (Redox reaction) หมายถึง ปฏิกิริยาที่มีการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชัน จะตองประกอบ
ดวยปฏิกิริยาออกซิเดชันและปฏิกิริยารีดักชัน
สารใดเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน เลขออกซิเดชันเพิ่มขึ้น
ใหอิเล็กตรอน
เปนตัวรีดิวซ
ตัวเองถูกออกซิไดซoxidation reducer oxidized
สารใดเกิดปฏิกิริยารีดักชัน เลขออกซิเดชันลดลง
รับอิเล็กตรอน
เปนตัวออกซิไดซ
ตัวเองถูกรีดิวซreduction oxidizer reducedหลักจํา
หลักจํา
2KMnO +16HCl4
เชน
2KCl+2MnCl +8H O+5Cl2 2 2
ปฏิกิริยารีดักชัน
ปฏิกิริยาออกซิเดชัน
+7 +2
-1 0
...(1)
2. ปฏิกิริยาไมใชรีดอกซ (Non-redox reaction) หมายถึง ปฏิกิริยาที่ไมมีการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชัน
หรือมีแตปฏิกิริยาออกซิเดชันหรือปฏิกิริยารีดักชันเพียงอยางใดอยางหนึ่ง เชน
1. กรด + เบส → เกลือ + นํ้า
H Cl (aq)+ - + Na OH (aq)+ - → Na Cl (aq)+ - + H2O(l)
2. เกลือคารบอเนต + กรด → เกลือ + นํ้า + CO2
CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)
3. เกลือ + เกลือ → เกลือ + เกลือ
AgNO3(aq) + NaCl(aq) → AgCl(s) + NaNO3(aq)
4. เกลือแอมโมเนียม + เบส → เกลือ + นํ้า + NH3
2NH4Cl(aq) + Ca(OH)2(aq) → CaCl2(aq) + 2H2O(l) + 2NH3(g)
30. เคมี (178) _____________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004
3. หลักการทําสมการรีดอกซใหดุลโดยใชเลขออกซิเดชัน
1. หาเลขออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้นของตัวรีดิวซและเลขออกซิเดชันที่ลดลงของตัวออกซิไดส
2. ทําเลขออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้นและลดลงใหเทากันโดยเขียนเลขออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้นไวหนาตัวออกซิไดสและ
เลขออกซิเดชันที่ลดลงไวหนาตัวรีดิวซ นั่นคือ ทําจํานวนอิเล็กตรอนที่ใหและรับใหเทากัน
3. ดุลจํานวนอะตอมของธาตุแตละธาตุและประจุของไอออนทางซายและขวาของสมการใหเทากัน
4. ถาเลขสัมประสิทธิ์แสดงจํานวนโมลของสารทอนใหเปนสัดสวนอยางตํ่าไดก็ใหทอนเปนเลขลงตัวอยางตํ่า
ดวย
ตัวอยาง จงทําสมการรีดอกซตอไปนี้ใหดุล
1.
2+
223
2+5+
3
0
2NO+O4H+)(NOCu38HNO+Cu3
Oxidation
2 3
Reduction
2. 2
5+
3
10
2 O3H+NaClO+5NaCl6NaOH+3Cl
-
Oxidation
5 1
Reduction
0
Cl
0
5Cl
จะเห็นวา Cl2 เปนไดทั้งตัวออกซิไดสและตัวรีดิวซ เรียกปฏิกิริยารีดอกซนี้วา Disproportionation
reaction
3.
1
+
5+
32
0
2
5+
3 5Cl+6H+6IOO3H+3I+5ClO
-
---
Oxidation
6 5
Reduction
53
2×
10
ดังนั้นจํานวนอิเล็กตรอนที่เกี่ยวของตอ 1 โมเลกุลของสารตั้งตนในครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน = 3I2
= 6I = 6 × 5 = 30 ตอ 3I2
= 3
30 = 10 ตอ 1 โมเลกุล I2
31. โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004 ______________________________________เคมี (179)
4. 2
16+
2
4
1+
3
3
O5H+3Cl+2CrO4OH+3ClO+2Cr(OH)
-
----
+
Oxidation
3 2
Reduction
5. 234
3
242
0
242
16+
722 O7H)(SOCr+SO4K+3BrSO7H6KBr+OCrK ++
+-
Oxidation
6 1
Reduction
2×
3
4. ขอเปรียบเทียบระหวางเซลลกัลวานิกกับเซลลอิเล็กโทรไลต
1. สวนประกอบ
เซลลกัลวานิก เซลลอิเล็กโทรไลต
ขั้ว B
(แคโทด)
ขั้ว A
(แอโนด)
A2+A B2+
B
สะพานไอออน
e- e-
e- e-
ขั้ว B
(แคโทด)
ขั้ว A
(แอโนด)
แบตเตอรี่
32. เคมี (180) _____________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004
2. การเกิดปฏิกิริยา
เซลลกัลวานิก เซลลอิเล็กโทรไลต
1. ขั้วที่เสียอิเล็กตรอน (ศักยไฟฟาตํ่า, ขั้ว A)
เรียกวา แอโนด
2. ขั้วที่รับอิเล็กตรอน (ศักยไฟฟาสูง, ขั้ว B)
เกิดปฏิกิริยารีดักชัน เรียกวา แคโทด
3. ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้น ทําใหเกิดกระแสไฟฟา
1. ขั้วที่ตอกับขั้วบวกของแบตเตอรี่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน
เรียกวา แอโนด
2. ขั้วที่ตอกับขั้วลบของแบตเตอรี่เกิดปฏิกิริยารีดักชัน
เรียกวา แคโทด
3. ปฏิกิริยาเคมีจะเกิดขึ้น เมื่อผานกระแสไฟฟาเขาไปในเซลล
5. เซลลกัลวานิก (Galvanic cell)
เซลลไฟฟาเคมีจําแนกไดเปน 2 ประเภท คือ
1. เซลลกัลวานิก เปนเซลลไฟฟาเคมีที่ปฏิกิริยาเคมีทําใหเกิดกระแสไฟฟาเปนปฏิกิริยารีดอกซ ปฏิกิริยา
ออกซิเดชันเปนแอโนด (ขั้วลบ) ปฏิกิริยารีดักชันเปนแคโทด (ขั้วบวก)
2. เซลลอิเล็กโทรไลต เปนเซลลไฟฟาเคมีที่กระแสไฟฟาทําใหเกิดปฏิกิริยาเคมี เปนปฏิกิริยารีดอกซ
ปฏิกิริยาออกซิเดชันเปนแอโนด (ขั้วบวก) ปฏิกิริยารีดักชันเปนแคโทด (ขั้วลบ)
ตัวอยาง Voltaic or Galvanic Cells
(1) Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s) ; E cello = 1.10 V
ElectronsElectrons
VoltmeterMetallic zinc electrode
(5% agar)
ReductionOxidation
K+
Cl-
CathodeAnode- +
Zn2+
Cu2+
CuSO (aq)4ZnSO (aq)4
Zn Zn + 2e2+→ - Cu + 2e Cu2+ - →
Salt bridge
K+
Cl-
Metallic copper electrode
แผนภาพเซลล คือ Zn(s)|Zn (aq)2+ ||Cu2+(aq)|Cu(s)
33. โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004 ______________________________________เคมี (181)
∴ E°cell = E°cathode - E°anode
= E°cu2+|cu - E°Zn|Zn2+
= +0.34 - (-0.76) V
= +1.10 V
(2) Cu(s) + 2Ag+(aq) Cu2+(aq) + 2Ag(s) ; E°cell = 0.46 V
Voltmeter
(5% agar)
Cathode
+
e-
Ag + e Ag(s)+ - →Cu(s) Cu + 2e2+→ -
-
Anode
NO3
-
K+
Salt bridge
Cu(s) Ag(s)
Ag+Cu2+
1 M CuSO4 1 M AgNO3
e-
K+ NO3
-
แผนภาพเซลล คือ Cu(s) Cu (aq)
anode
| |2+
1 244 344 | |Ag (aq) Ag(s)
cathode
+
1 244 344
∴ E°cell = E°cathode - E°anode
= 0.80 - (+0.34) V
= 0.46 V
(3) Zn(s) + 2H+(aq) Zn2+(aq) + H2(g) ; E°cell = 0.763 V
34. เคมี (182) _____________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004
e- e-
Voltmeter
Cl- K+
H (g)2
Zn
+-
Salt bridge
black
Pt
HCl(aq)
Reduction, cathodeOxidation, anode
K+
Zn Zn + 2e2+→ - 2H + 2e H+
2
- →
ZnCl (aq)2
Zn2+
แผนภาพเซลล คือ Zn|Zn2+ (1.0 M)||H+ (1.0 M)|H2 (1 atm)|Pt
∴ E°cell = E°cathode - E°anode
= 0.00 - (-0.763) V
= 0.763 V
(4) H2(g) + Cu2+(aq) 2H+(aq) + Cu(s) ; E°cell = 0.337 V
e-
e-
Voltmeter
Salt bridge
+-
H 2H + 2e2
+→ - Cu + 2e Cu(s)2+ - →
CathodeAnode
K Cl+ -
Cu2+
H+
1 M HCl(aq)
Cl- K+
1 M CuSO (aq)4
(1 atm)
H (g)2
Pt black Cu(s)
35. โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004 ______________________________________เคมี (183)
แผนภาพเซลล คือ Pt|H2(g)|H (aq)+ ||Cu (aq)2+ |Cu(s)
∴ E°cell = E°cathode - E°anode
= +0.337 - (0.00) V
= 0.337 V
THE STANDARD HYDROGEN ELECTRODE (SHE)
H2
1 atm
Pt black
1 M HCl
SHE half-reaction E° (standard electrode potential)
H2 → 2H+ + 2e-
2H+ + 2e- → H2
exactly 0.0000 ... V (SHE as anode)
exactly 0.0000 ... V (SHE as cathode)
6. เซลลอิเล็กโทรไลต (Electrolytic cell)
เมื่อผานกระแสไฟฟาเขาไปในเซลลที่ประกอบดวยขั้วไฟฟา 2 ขั้ว จุมอยูในสารละลายอิเล็กโทรไลต จะทําให
เกิดปฏิกิริยาเคมีขึ้นภายในเซลล เรียกกระบวนการนี้วา อิเล็กโทรลิซิส ตัวอยางเชน การแยกนํ้าดวยกระแสไฟฟา เรียก
เซลลไฟฟาเคมีนี้วา เซลลอิเล็กโทรไลต หลักการของเซลลอิเล็กโทรไลตนําไปใชประโยชนในอุตสาหกรรมตางๆ เชน การ
แยกสารเคมีดวยกระแสไฟฟา การทําโลหะใหบริสุทธิ์
36. เคมี (184) _____________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004
H (g)2 Na+
H+
SO4
OH-
O (g)2
- +
Storage battery
Pt cathode Pt anode
e- e-
2(2H O+2e H (g)+2OH )2 2
- -→ 2H O O (g)+ 4H + 4e2 2
+→ -
2-
รูปการอิเล็กโทรลิซิสสารละลาย Na2SO4 ให H2(g) ที่แคโทด และ O2(g) ที่แอโนด
หลักการชุบโลหะดวยกระแสไฟฟา
1. จัดสิ่งที่ตองการชุบเปนแคโทด
2. ตองการชุบดวยโลหะใด ใชโลหะนั้นเปนแอโนด
3. สารละลายอิเล็กโทรไลตตองมีไอออนของโลหะที่เปนแอโนด
4. ตองใชไฟฟากระแสตรงเพื่อใหอิเล็กตรอนไหลในทิศทางเดียวตลอดเวลา
หลักการชุบโลหะใหไดผิวเรียบและสวยงามขึ้นอยูกับปจจัยตอไปนี้
1. สารละลายอิเล็กโทรไลตตองมีความเขมขนเหมาะสม
2. กระแสไฟฟาที่ใชตองปรับคาความตางศักยใหมีความเหมาะสมตามชนิดและขนาดของชิ้นโลหะที่ตองการชุบ
3. โลหะที่ใชเปนแอโนดตองบริสุทธิ์
4. ไมควรชุบนานเกินไป
Cu anode
Cathode
Object to be plated
solution
Cu2+
+ -
CuSO4
รูปการชุบกําไลดวยทองแดง
37. โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004 ______________________________________เคมี (185)
7. การทําอิเล็กโทรไดอะลิซิสนํ้าทะเล
อิเล็กโทรไดอะลิซิส เปนเซลลไฟฟาเคมีที่ใชแยกไอออนออกจากสารละลาย โดยใหไอออนเคลื่อนที่ผานเยื่อ
บางๆ ไปยังขั้วไฟฟาที่มีประจุตรงขาม ทําใหสารละลายที่อยูระหวางขั้วไฟฟามีความเขมขนของไอออนลดลง หลักการนี้
สามารถนําไปใชแยกโซเดียมไอออนและคลอไรดไอออนออกจากนํ้าทะเลไดและเปนวิธีการผลิตนํ้าจืดจากนํ้าทะเลวิธีหนึ่ง
(ดังรูป)
นํ้าเค็ม นํ้าจืด นํ้าเค็ม
+-
นํ้าเค็ม นํ้าเค็ม นํ้าเค็ม
เยื่อแลกเปลี่ยน
ไอออนบวก
เยื่อแลกเปลี่ยน
ไอออนลบ
M+
A-
8. เซลลเชื้อเพลิง (Fuel cells)
เซลลเชื้อเพลิง เซลลแหง และเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกั่วเปนเซลลไฟฟาเคมีชนิดใด มีหลักการเหมือนหรือ
ตางกันอยางไร
เซลลเชื้อเพลิง : เปนเซลลกัลวานิกชนิดปฐมภูมิใชสารบางชนิดเปนสารตั้งตนผานเขาไปที่แคโทดและแอโนด
ตลอดเวลา เซลลเชื้อเพลิงเปนเซลลที่มีประสิทธิภาพสูง และถาเลือกใชเชื้อเพลิงที่เหมาะสมจะไมกอใหเกิดมลภาวะตอ
สิ่งแวดลอม
เซลลแหง : เปนเซลลกัลวานิกชนิดปฐมภูมิที่มีอิเล็กโทรไลตเปนของแข็ง ทําใหสะดวกในการใชงาน เมื่อใช
ไปนานๆ ความตางศักยระหวางขั้วไฟฟาจะลดลงและไมสามารถนํากลับมาใชใหมไดอีก
เซลลสะสมไฟฟาแบบตะกั่ว : เปนเซลลกัลวานิกชนิดทุติยภูมิมี Pb เปนแอโนด PbO2 เปนแคโทดและใช
สารละลาย H2SO4 เปนอิเล็กโทรไลต ขณะจายไฟทั้ง Pb และ PbO2 จะเปลี่ยนเปน PbSO4 สวนสารละลายกรดซัลฟวริก
จะเจือจางลง เซลลชนิดนี้สามารถนําไปประจุไฟเพื่อเปลี่ยนผลิตภัณฑกลับมาเปนสารตั้งตนไดโดยใชหลักการเซลล
อิเล็กโทรไลต แตตอนจายไฟจะมีหลักการเหมือนเซลลกัลวานิก
H SO2 4
solution
+
-
Pb(s) Pb (aq) +2e2+→ -
Pb (aq)+SO (aq) PbSO (s)2+
4
2
4
- →
Pb plate
PbO plate2
PbO (s) + 4H (aq)+2e Pb (aq)+2H O2
+ 2+
2
- →
Pb (aq)+SO (aq) PbSO (s)2+
4
2
4
- →
(ตะกอนสีขาว)
38. เคมี (186) _____________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004
Pb + PbO2 + 2[2H+ + SO4
2-] discharge
charge
2PbSO4(s) + 2H2O
เซลลเชื้อเพลิงไฮโดรเจน-ออกซิเจนจะเกิดปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูง เมื่อใชเปนเวลานานความเขมขนของสาร
ละลายอิเล็กโทรไลตจะเปลี่ยนแปลงหรือไมอยางไรจงอธิบาย
ปฏิกิริยาที่แอโนดและแคโทดของเซลลเชื้อเพลิงไฮโดรเจน-ออกซิเจนเปนดังนี้
Oxygen inletHydrogen inlet
Porous carbon electrodes
e-
e-
K+
OH-
H O2
The net reaction is obtained from the two half-reactions :
O2 + 2H2O + 4e- 4OH-
2(H2 + 2OH- 2H2O + 2e-)
(cathode)
(anode)
2H2 + O2 2H2O (net cell reaction) E°cell = +1.23 V
เนื่องจากปฏิกิริยาในเซลลเชื้อเพลิงเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูง จึงทําใหนํ้าซึ่งเปนผลิตภัณฑระเหยกลายเปนไอออก
มาจากเซลลได ความเขมขนของสารละลายอิเล็กโทรไลต จึงอาจจะเปลี่ยนแปลงได
THE NICKEL-CADMIUM (NICAD) CELL
(anode)
(cathode)
Cd(s) + 2OH-(aq)
NiO2(s) + 2H2O(l) + 2e-
Cd(OH)2(s) + 2e-
Ni(OH)2(s) + 2OH-(aq)
(overall) Cd(s) + NiO2(s) + 2H2O(l) Cd(OH)2(s) + Ni(OH)2(s)
ถานไฟฉาย เปนเซลลปฐมภูมิที่ไดดัดแปลงใหมีขนาดเล็กจึงสะดวกในการนําไปใช เพราะไมไดใชของเหลวเปน
อิเล็กโทรไลต เซลลประเภทนี้เรียกอีกอยางหนึ่งวา “เซลลแหง” หรือ “เซลลเลอคลังเซ”
39. โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004 ______________________________________เคมี (187)
เมื่อตอถานไฟฉายใหครบวงจร จะเกิดการเปลี่ยนแปลงภายในเซลลดังนี้
แอโนด (-) : Zn(s) Zn2+(aq) + 2e-
(สังกะสี)
+
แคโทด (+): +
42NH (aq) + 2MnO2(s) + 2e- Mn2O3(s) + 2NH3(g) +H2O(l)
(คารบอน)
ปฏิกิริยารีดอกซ
Zn(s) + +
42NH (aq) + 2MnO2(s) Mn2O3(s) + 2NH3(g) + H2O(l)
THE DRY CELL (LECLANCHE CELL)
Paper spacer
Case
-
Moist paste of ZnCl and NH Cl2 4
(Reduction, cathode)
Layer of MnO2
Graphite electrode (+)
(inert)
Zine (-)
(Oxidation, anode)
Zn(s) Zn (aq) + 2e2+→ -
Metal (zinc) bottom
+
2NH + 2e 2NH + H (g)4
+
3 2
- →
กาซ NH3 ที่เกิดขึ้นจะรวมตัวกับ Zn2+ เกิดเปนเตตระแอมมีนซิงค (II) ไอออน : [Zn(NH3)4]2+ และ
ไดอาควาไดแอมมีนซิงค (II) ไอออน [Zn(NH3)2(H2O)2]2+ ทําใหความเขมขนของ Zn2+ เปลี่ยนแปลงนอยมาก
จึงทําใหศักยไฟฟาของเซลลคงที่อยูเปนเวลานานจนกระทั่งสังกะสีเกิดปฏิกิริยาเกือบหมด โดยทั่วไปเซลลปฐมภูมิชนิดนี้
มีศักยไฟฟาประมาณ 1.5 โวลต เมื่อใชไปเปนเวลานานความตางศักยระหวางขั้วจะลดลง จนในที่สุดศักยไฟฟาลดตํ่าลง
จนเกือบเปนศูนยซึ่งเรียกวา ถานหมด
เซลลแอลคาไลน มีสวนประกอบและหลักการเชนเดียวกับถานไฟฉาย แตใชสารละลาย KOH เปน
อิเล็กโทรไลตจึงมีชื่อวาเซลลแอลคาไลน (แอลคาไลนหมายความวามีสมบัติเปนเบส) ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเปนดังนี้
ที่แอโนด : โลหะสังกะสีทําปฏิกิริยากับไฮดรอกไซดไอออนใหอิเล็กตรอนดังสมการ
Zn(s) + 2OH-(aq) ZnO(s) + H2O(l) + 2e-
ที่แคโทด : นํ้าและแมงกานีส (IV) ออกไซดรับอิเล็กตรอนเกิดปฏิกิริยาดังสมการ
2MnO2(s) + H2O(l) + 2e- Mn2O3(s) + 2OH-(aq)
ปฏิกิริยารวม : Zn(s) + 2MnO2(s) ZnO(s) + Mn2O3(s)
40. เคมี (188) _____________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004
เซลลชนิดนี้มีศักยไฟฟาเทากับเซลลแหงแตใหกระแสไฟฟาไดนานกวา เนื่องจากนํ้าและไฮดรอกไซดไอออนที่
เกิดขึ้นในปฏิกิริยาหมุนเวียนกลับไปเปนสารตั้งตนของปฏิกิริยาไดอีก
ฝาครอบแอโนดแผนกั้น
สังกะสี ปลอกโลหะ
MnO , KOH2
รูปสวนประกอบของเซลลแอลคาไลน
เซลลปรอท อาศัยหลักการเดียวกับเซลลแอลคาไลน แตใชเมอรคิวรี (II) ออกไซดแทนแมงกานีส (IV) ออกไซด
ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในเซลลเปนดังนี้
ที่แอโนด : สังกะสีทําปฏิกิริยากับไฮดรอกไซดไอออนใหอิเล็กตรอนดังสมการ
Zn(s) + 2OH-(aq) ZnO(s) + H2O(l) + 2e-
ที่แคโทด : เมอรคิวรี (II) ออกไซดและนํ้ารับอิเล็กตรอนเกิดปฏิกิริยาดังสมการ
HgO(s) + H2O(l) + 2e- Hg(l) + 2OH-(aq)
ปฏิกิริยารวม : Zn(s) + HgO(s) ZnO(s) + Hg(l)
เซลลปรอทใหศักยไฟฟาประมาณ 1.3 โวลต ใหกระแสไฟฟาตํ่า แตมีขอดีที่สามารถใหศักยไฟฟาเกือบคงที่
ตลอดอายุการใชงาน นิยมใชกันมากในเครื่องฟงเสียงสําหรับคนหูพิการ
สารละลาย KOH ในวัสดุดูดซับ
สังกะสี
ปลอกโลหะดานใน
ปลอกโลหะดานนอก HgO
แผนกั้น
รูปสวนประกอบของเซลลปรอท
เซลลเงิน มีสวนประกอบเชนเดียวกับเซลลปรอท แตใชซิลเวอรออกไซดแทนเมอรคิวรี (II) ออกไซด
ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในเซลลเปนดังนี้
41. โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004 ______________________________________เคมี (189)
ที่แอโนด : Zn(s) + 2OH-(aq) ZnO(s) + H2O(l) + 2e-
ที่แคโทด : Ag2O(s) + H2O(l) + 2e- 2Ag(s) + 2OH-(aq)
ปฏิกิริยารวม : Zn(s) + Ag2O(s) ZnO(s) + 2Ag(s)
ฝาครอบแอโนด
ชองระบายกาซ
สังกะสี
แผนกั้นปลอกโลหะ
Ag O2
รูปสวนประกอบของเซลลเงิน
เซลลเงินใหศักยไฟฟาประมาณ 1.5 โวลต มีขนาดเล็กและมีอายุการใชงานไดนานมากแตมีราคาแพง จึงใช
กับอุปกรณหรือเครื่องใชไฟฟาบางชนิด เชน นาฬิกา เครื่องคิดเลข
9. แบตเตอรี่อิเล็กโทรไลตแข็ง
สารจําพวกพอลิเมอรบางชนิด มีสมบัติยอมใหไอออนผานไดดีแตไมยอมใหอิเล็กตรอนผานไดจึงนํามาใชทํา
เปนอิเล็กโทรไลตที่เรียกวา อิเล็กโทรไลตแข็ง และสามารถนํามาประกอบกับขั้วไฟฟาเปนแบตเตอรี่ได โดยมีโลหะลิเทียม
เปนแอโนดและไทเทเนียมไดซัลไฟด (TiS2) เปนแคโทด ดังรูป
แคโทด
อิเล็กโทรไลตแข็ง
แอโนด
Li TiS2
TiS +e2
- TiS2
-
Li+
Li +e+ -Li
ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเปนดังนี้
ที่แอโนด : Li(s) Li+(s) + e-
ที่แคโทด : TiS2(s) + e- TiS (s)2
-
ปฏิกิริยารวม : Li(s) + TiS2(s) Li+(s) + TiS (s)2
-
42. เคมี (190) _____________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004
ศักยไฟฟาของเซลลนี้มีคาประมาณ 2 โวลต เมื่อโลหะลิเทียมใหอิเล็กตรอนแลวจะกลายเปน Li+ ผาน
อิเล็กโทรไลตแข็งไปยังแคโทดซึ่งมี TiS2 ทําหนาที่รับอิเล็กตรอนเกิดเปน TiS2
- จากนั้น TiS2
- จะรวมตัวกับ Li+ เกิด
เปน LiTiS2 อิเล็กโทรไลตแข็งทําหนาที่เปนฉนวนตออิเล็กตรอน จึงทําใหเซลลไฟฟานี้สามารถใชงานไดโดยไมเกิดการ
ลัดวงจร
เซลลไฟฟาชนิดนี้เปนแบบทุติยภูมิ สามารถประจุไฟไดใหมเชนเดียวกับเซลลนิแคดหรือเซลลสะสมไฟฟา
แบบตะกั่ว
10. ตารางสรุปเซลลถานไฟฉาย เซลลแอลคาไลน เซลลปรอทและเซลลเงิน เปนดังนี้
สวนประกอบ
ชนิดของเซลล
แอโนด แคโทด อิเล็กโทรไลต o
เซลล
E การเปลี่ยนแปลง
อิเล็กตรอน
เซลลถานไฟฉาย
เซลลแอลคาไลน
เซลลปรอท
เซลลเงิน
Zn
Zn
Zn
Zn
C, +
4NH , MnO2
C และ MnO2
HgO
Ag2O
H2O, NH4Cl, ZnCl2
สารละลาย KOH
สารละลาย KOH
สารละลาย KOH
1.50
1.50
1.30
1.50
2
2
2
2
แบบทดสอบ
1. ปฏิกิริยาใดตอไปนี้เปนปฏิกิริยารีดอกซ
1) CO2(s) CO2(g)
2) CS2(l) + 3Cl2(g) CCl4(l) + S2Cl2(l)
3) CH3COOH(l) + C2H5OH(l) CH3COOC2H5(l) + H2O(l)
4) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)
2. พิจารณาปฏิกิริยาตอไปนี้
aKIO3 + bKI + cH2SO4 dKI3 + eK2SO4 + fH2O
ขอใดผิด
1) 3a + 4c = 4e + f 2) c = e = f 3) a + b = 3d 4) a + b = d + e
3. กําหนดคาศักยไฟฟามาตรฐานของครึ่งเซลลรีดักชันตอไปนี้
ปฏิกิริยาครึ่งเซลล E°(V)
Cl2(g) + 2e- 2Cl-(aq)
O2(g) + 4H+(aq) + 4e- 2H2O(l)
Ag+(aq) + e- Ag(s)
I2(s) + 2e- 2I-(aq)
+1.36
+1.23
+0.80
+0.54
43. โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004 ______________________________________เคมี (191)
ปฏิกิริยาใดบางที่สามารถเกิดได
ก. Cl2(g) + 2I- 2Cl-(aq) + I2
ข. 2Ag(s) + I2(s) 2AgI(aq)
ค. 2Ag(s) + Cl2(g) 2AgCl(aq)
ง. O2(g) + 4HCl(aq) 2Cl2(g) + 2H2O
1) ก. และ ค. เทานั้น 2) ข. และ ค. เทานั้น 3) ก., ข. และ ค. 4) ข., ค. และ ง.
4. ปฏิกิริยาในขอใดเกิดขึ้นเองได
1) 2Ag(s) + Cu2+(aq) Cu(s) + 2Ag+(aq)
2) Fe(s) + Zn2+(aq) Fe2+(aq) + Zn(s)
3) 2Al(s) + 3Mg2+(aq) 2Al3+(aq) + 3Mg(s)
4) 2Al(s) + 3Zn2+(aq) 2Al3+(aq) + 3Zn(s)
5. พิจารณาเซลลไฟฟาที่ประกอบดวยขั้วไฟฟาตอไปนี้
ก. Fe/Fe2+ (1 M) และ Ni/Ni2+ (1 M)
ข. Pb/Pb2+ (1 M) และ Pt/Cl2 (1 atm)/Cl-(1 M)
ค. Zn/Zn2+ (1 M) และ Pt/O2 (1 atm)/H2O
กําหนดคา E° ดังนี้
ปฏิกิริยา E° (V)
Fe2+(aq) + 2e- Fe(s)
Ni2+(aq) + 2e- Ni(s)
Pb2+(aq) + 2e- Pb(s)
Cl2(g) + 2e- 2Cl-(aq)
Zn2+(aq) + 2e- Zn(s)
2
1 O2(g) + 2H+(aq) + 2e- H2O(l)
-0.44
-0.25
-0.13
+1.36
-0.76
+1.23
เซลลไฟฟาใดมีปฏิกิริยาเกิดขึ้นได และการเรียงลําดับคา o
เซลล
E ขอใดถูก
เซลลไฟฟา ลําดับคา o
เซลล
E
1)
2)
3)
4)
ก. และ ข.
ข. และ ค.
ก., ข. และ ค.
ก., ข. และ ค.
ข > ก > ค
ค > ข > ก
ค > ข > ก
ข > ก > ค
6. เลขออกซิเดชันของ P, S และ Zr ในสารประกอบ 3 ชนิดตอไปนี้เปนเทาใดตามลําดับ
NaNH4HPO4⋅4H2O Na2S2O3⋅5H2O ZrCl2O⋅8H2O
1) +3, +4, +2 2) +5, +2, +4 3) +3, +2, +4 4) +5, +4, +2
44. เคมี (192) _____________________________________ โครงการแบรนดซัมเมอรแคมป 2004
7. โลหะ X สามารถแทนที่ตะกั่วในสารละลายเลด (II) ไนเตรตไดแตไมสามารถแทนที่แมกนีเซียมในสารละลาย
แมกนีเซียมซัลเฟต ขอใดเรียงตัวรีดิวซที่เพิ่มขึ้นไดถูกตอง
1) Pb < X < Mg 2) X < Pb < Mg
3) Mg < X < Pb 4) Mg < Pb < X
8. กําหนดรูปใหดังนี้
A
current
metal X
solution
Pb
34NONH
ถาตองการใหกระแสไฟฟาไหลจากโลหะ X ไปยัง Pb มากที่สุด โลหะ X ควรเปนขอใด
1) Ag 2) Cu 3) Mg 4) Zn
9. กําหนดรูปใหดังนี้
Platinum
electrode
X
Platinum
electrode
Y
solution containing
neutral litmus
3KNO
จะมีการเปลี่ยนแปลงขอใดเกิดขึ้น เมื่อผานกระแสไฟฟาลงในสารละลายโพแทสเซียมไนเตรตตลอดเวลา
1) จะเกิดสีนํ้าเงินรอบๆ อิเล็กโตรด Y
2) สารละลายจะมีความเขมขนมากขึ้น
3) ไนเตรทไอออนจะถูกออกซิไดสที่อิเล็กโตรด X
4) โพแทสเซียมไอออนจะเกิดที่อิเล็กโตรด Y