คู่มือสื่อการ ... - phukhieo.ac.tha4%d9%e8%c1%d7… ·...

คมอสอการสอนวชาเคม จดท าโดยความรวมมอระหวาง ส านกงานคณะกรรมการการศกษาขนพนฐาน และ คณะวทยาศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

หนา 1

ค ำน ำ

คมอการใชสอการสอนวชาเคม จดท าขนเพอเปนแนวทางส าหรบครในการใชสอการสอนวชาเคม

ในระดบมธยมศกษาตอนปลาย ตามหนงสอเรยนรายวชาเพมเตม เคม เลม 4 กลมสาระการเรยนร

วทยาศาสตร ชนมธยมศกษาปท 4- 6 ตามหลกสตรแกนกลางการศกษาขนพนฐาน พทธศกราช 2551 (พมพ

ครงท 1 พ.ศ. 2554) จดท าโดยสถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย กระทรวงศกษาธการ

โดยสอการสอนตอนนเปนบทเรยนเรองไฟฟาเคม ตอน “ เซลลทตยภม : เซลลสะสมไฟฟำแบบตะกว เซลล

นกเกล-แคดเมยมและเซลลโซเดยม-ซลเฟอร ” ซงประกอบดวยเนอหาเกยวกบสวนประกอบและหลกการ

ท างานของ เซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว เซลลนกเกล-แคดเมยมและเซลลโซเดยม-ซลเฟอร ขวไฟฟา สาร

อเลกโทรไลต ปฏกรยาทเกดขนทขวไฟฟา การจายไฟ การประจไฟ คาศกยไฟฟาของเซลล การน าไปใช

ประโยชนในชวตประจ าวน รวมทงสาธตการทดลองสรางเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว

กอนเขาสเนอหาของสอการสอน มแบบทดสอบกอนเรยนเพอทดสอบความรพนฐานทควรร

ส าหรบตอนเรยนน และหลงจบเนอหาของสอการสอนมแบบทดสอบหลงเรยนและแบบฝกหด ซง

แบบทดสอบหลงเรยนเปนการประเมนผลการเรยนรตามวตถประสงค โดยเนนการทดสอบความรและความ

เขาใจของนกเรยน สวนแบบฝกหดนนเปนโจทยทเชอมโยงเนอหาของตอนเรยนนกบความรของตอนเรยน

อนๆ ในบทนและเรองอนๆ ในระดบมธยมศกษาตอนปลาย โดยเพมทกษะการใชความร ความเขาใจ และ

การคดวเคราะหส าหรบแกปญหาโจทย

นอกจากน คมอสอการสอนนยงประกอบดวยเฉลยแบบทดสอบกอนเรยน เฉลยแบบทดสอบหลง

เรยน เฉลยแบบฝกหด ค าอธบายและค าแนะน า เพมเตมของเนอหาในสอการสอน เนอหาเพมเตมหรอ

บทความเสรมและภาคผนวก เพอใหครผสอนสามารถใชคมอสอการสอนนส าหรบประกอบการอธบาย

ใหแกนกเรยนไดเขาใจการใชสอการสอนและเนอหาของสอการสอนมากยงขน

ผเรยบเรยงหวงเปนอยางยงวาสอการสอนและคมอสอการสอนน จะเปนประโยชนแกนกเรยน

ครผสอนและผทเกยวของ ทจะชวยใหการเรยนการสอนมประสทธภาพและประสทธผลและบรรลผลการ

เรยนรตามเปาหมายของวชาเคมในหลกสตรระดบมธยมศกษาตอนปลาย

ผเรยบเรยงคมอสอการสอน

รองศาสตราจารย เทพจ านงค แสงสนทร

ภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย


หนา 2

สำรบญ หนำ

1 จดประสงคการเรยนร 3

2 ผลการเรยนรทคาดหวง 4

3 แบบทดสอบกอนเรยนและเฉลยแบบทดสอบกอนเรยน 5

4 รายละเอยดของเนอหาในสอการสอนพรอมค าอธบายและค าแนะน าเพมเตม 10

5 แบบทดสอบหลงเรยนและเฉลยแบบทดสอบหลงเรยน 48

6 แบบฝกหดและเฉลยแบบฝกหด 51

7 ขอมลอางอง 57

8 ภาคผนวก 58

รายชอสอการสอนวชาเคมทจดท าในป 2555 จ านวน 77 ตอน จากทงหมด 250 ตอน


หนา 3

1. จดประสงคกำรเรยนร

1. อธบายความหมายของเซลลปฐมภม และเซลลทตยภมได

2. อธบายลกษณะสวนประกอบ และหลกการสรางเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกวได

3. สาธตการทดลองสรางเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกวได

4. อธบายปฏกรยาและเขยนสมการทเกดขนทขวไฟฟา ทงการจายไฟและการประจไฟภายในเซลลสะสม

ไฟฟาแบบตะกวได

5. อธบายลกษณะ สวนประกอบ หลกการสรางเซลล และปฏกรยาในเซลลนกเกล-แคดเมยมได

6. อธบายลกษณะ สวนประกอบ หลกการสรางเซลล และปฏกรยาในเซลลโซเดยม-ซลเฟอรได


หนา 4

2. ผลกำรเรยนรทคำดหวง นกเรยนสามารถ

1. อธบายความหมายของเซลลปฐมภมและเซลลทตยภมได

2. อธบายลกษณะและสวนประกอบของเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกวได

3. อธบายลกษณะและสวนประกอบของเซลลนกเกล-แคดเมยมได

4. อธบายลกษณะและสวนประกอบของเซลลโซเดยม-ซลเฟอรได

5. อธบายปฏกรยาและเขยนสมการทเกดขนทขวไฟฟาทงการจายไฟและการประจไฟภายในเซลลสะสม

ไฟฟาแบบตะกวได

6. อธบายปฏกรยาและเขยนสมการทเกดขนทขวไฟฟาทงการจายไฟและการประจไฟภายในเซลลนกเกล-

แคดเมยมได

7. อธบายปฏกรยาและเขยนสมการทเกดขนทขวไฟฟาทงการจายไฟและการประจไฟภายในเซลลโซเดยม-

ซลเฟอรได


9. อธบายความหมายและความส าคญของบทเรยนได

10.ประเมนตนเองเกยวกบความรความเขาใจในเนอหาเฉพาะของตอนเรยนได

11.สามารถน าไปใชรวมกบเนอหาในตอนอนได

12.สบคนขอมลเพมเตมทเกยวของกบเนอหาในตอนเรยนได


หนา 5

3. แบบทดสอบกอนเรยนและเฉลยแบบทดสอบกอนเรยน

แบบทดสอบกอนเรยน จดท าขนเพอใชทดสอบความรเบองตนหรอความรพนฐานของนกเรยน

กอนทจะเขาสบทเรยนตอนนวา มเพยงพอทจะใชเรยนบทเรยนใหมหรอไม ถาผลการทดสอบของนกเรยน

ไดคะแนนนอยหรอไดระดบ “ ปรบปรง ” ครควรแนะน าใหนกเรยนกลบไปทบทวนความรทผานมาแลว

ดวย

แบบทดสอบกอนเรยน เรองไฟฟาเคม ตอน “ เซลลทตยภม : เซลลสะสมไฟฟำแบบตะกว เซลล

นกเกล-แคดเมยมและเซลลโซเดยม-ซลเฟอร ” เปนแบบทดสอบปรนย 4 ตวเลอก มทงหมด 5 ขอ ซงเปลยน

ล าดบทงโจทยและตวเลอกทกครงทเปดสอการสอนขนมาใหม นกเรยนแตละคนอาจไดล าดบโจทยและ

ตวเลอกไมเหมอน นกเรยนตองตอบแบบทดสอบใหถกตองกอน จงจะเปลยนเปนโจทยขอถดไป โดย

หลกเกณฑการใหคะแนนแตละขอ ดงน

ตอบถกในครงแรก ได 4 คะแนน

ตอบถกในครงทสอง ได 2 คะแนน

ตอบถกในครงทสาม ได 1 คะแนน

ตอบถกในครงทส ได 0 คะแนน

ดงนนคะแนนรวมเตม 20 คะแนน และหลงจากท าแบบทดสอบกอนเรยนครบ 5 ขอ จะมกรอบ

ขอความแสดงผลคะแนนรวมทได และผลการประเมนระดบศกยภาพของนกเรยนกอนเรยน ดงน

ถานกเรยนได

17 – 20 คะแนน จดอยในระดบ ดมาก

15 – 16 คะแนน จดอยในระดบ ด

11 – 14 คะแนน จดอยในระดบ พอใช

0 – 10 คะแนน จดอยในระดบ ปรบปรง

แบบทดสอบกอนเรยน 5 ขอ มค าถามและเฉลยค าตอบดงน (ล าดบโจทยและตวเลอกในสอการสอน

อาจตางจากน)

แบบทดสอบกอนเรยนชดนควรใชเวลาประมาณ 5 – 10 นาท

ในกรณทโจทยบางขอมความยากหรอมการค านวณ สามารถใชเวลาเพมขนได

เมอคลกเลอก “ แบบทดสอบกอนเรยน ” ทเมน จะเขาสการทดสอบดงตอไปน


หนา 6

โจทยขอ 1.

ถาแบงเซลลกลวานกตามลกษณะของปฏกรยาทเกดขนภายในเซลล จะไดเปน 2 ประเภท อะไรบาง

ตวเลอก เซลลปฐมภมและเซลลทตยภม

ตวเลอก เซลลถานไฟฉายและเซลลแอลคาไลน

ตวเลอก เซลลโวลตาอกและเซลลความเขมขน

ตวเลอก เซลลแหงและเซลลเปยก

ค ำตอบทถกตอง เซลลปฐมภมและเซลลทตยภม

ค ำอธบำย

เซลลกลวานก แบงตามลกษณะของปฏกรยาทเกดขนภายในเซลลไดสองประเภทคอ เซลลปฐมภม และ เซลลทตยภม โจทยขอ 2.

ก าหนดขอมลใหดงน

PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq) + 2e- PbSO4(s) + 2H2O(l) E๐ = +1.69 V

PbSO4(s) + 2e- Pb(s) + SO42-(aq) E๐ = -0.36 V

คาศกยไฟฟาของเซลลตอไปน มคาเปนกโวลต

Pb(s) + PbO2(s) + 4H+(aq) + 2SO42-(aq) 2PbSO4(s) + 2H2O(l)

ตวเลอก -2.05 V

ตวเลอก 2.05 V

ตวเลอก -1.33 V

ตวเลอก 1.33 V

ค ำตอบทถกตอง 2.05 V


น าสมการ (1) ลบดวยสมการ (2) จะไดปฏกรยาตามตองการ

(1) – (2) : PbO2(s) + 4H+(aq) + SO4

2-(aq) + 2e- - (PbSO4(s) + 2e-) PbSO4(s) + 2H2O(l) – (Pb(s) + SO42-(aq))


หนา 7

Pb(s) + PbO2(s) + 4H+(aq) + 2SO42-(aq) 2PbSO4(s) + 2H2O(l)

E๐ = E๐ (1) - E๐ (2)

= (+1.69) – (-0.36)

= +2.05 V


จากคา E๐ ตอไปน

Ag+(aq) + e- Ag(s) E๐ = + 0.80 V

Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) E๐ = + 0.34 V

Pb2+(aq) + 2e- Pb(s) E๐ = - 0.13 V

Mg2+(aq) + 2e- Mg(s) E๐ = - 2.36 V

ขอใดไมใชปฏกรยาทเกดขนในเซลลกลวานก

ตวเลอก Mg(s) + 2Ag+(aq) Mg2+(aq) + 2Ag(s)

ตวเลอก Pb(s) + Cu2+(aq) Pb2+(aq) + Cu(s)

ตวเลอก 2Ag(s) + Pb2+(aq) 2Ag+(aq) + Pb(s)

ตวเลอก Cu(s) + 2Ag+(aq) Cu2+(aq) + 2Ag(s)

ค ำตอบทถกตอง 2Ag(s) + Pb2+(aq) 2Ag+(aq) + Pb(s)


ปฏกรยาทม Eo เปนบวกจะเปนปฏกรยาของเซลลกลวานก ปฏกรยาทม Eo เปนลบจะเปนปฏกรยาของเซลลอเลกโทรไลตก ตวเลอก 2Ag(s) + Pb2+(aq) 2Ag+(aq) + Pb(s)

เกดจาก (3) – 2(1) : 2Ag(s) + Pb2+(aq) 2Ag+(aq) + Pb(s) Eo = Eo (3) - Eo (1)

= (- 0.13) – (0.80)

= - 0.93 V ม Eo เปนลบจะเปนปฏกรยาของเซลลอเลกโทรไลตก ไมใชปฏกรยาทเกดขนในเซลลกลวานก


หนา 8

ตวเลอก Mg(s) + 2Ag+(aq) Mg2+(aq) + 2Ag(s)

เกดจาก 2(1) – (4) : Mg(s) + 2Ag+(aq) Mg2+(aq) + 2Ag(s) Eo = Eo (1) - Eo (4)

= (+0.80) – (- 1.18)

= +1.98 V ม Eo เปนบวกจะเปนปฏกรยาของเซลลกลวานก

ตวเลอก Pb(s) + Cu2+(aq) Pb2+(aq) + Cu(s)

เกดจาก (2) – (3) : Pb(s) + Cu2+(aq) Pb2+(aq) + Cu(s) Eo = Eo (2) - Eo (3)

= (+0.34) – (- 0.13)


ตวเลอก Cu(s) + 2Ag+(aq) Cu2+(aq) + 2Ag(s)

เกดจาก 2(1) – (2) : Cu(s) + 2Ag+(aq) Cu2+(aq) + 2Ag(s) Eo = Eo (1) - Eo (2)

= (+0.80) – (+0.34)



หนา 9

ค ำตอบทถกตอง โลหะ Cu เปนขวบวก เรยกวำขวแคโทด


ตามลกษณะของเซลล เปนเซลลกลวานก โดยขว Zn เกดปฏกรยาออกซเดชน จงเปนแอโนดหรอขวลบ

Zn Zn2+(aq) + 2e-

และ Cu เกด ปฏกรยารดกชน จงเปนแคโทดหรอขวบวก

Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)


ก าหนดคา Eo และเซลล 2 เซลลดงน

Mg2+(aq) + 2e- Mg(s) E๐ = - 2.36 V

Ni2+(aq) + 2e- Ni(s) E๐ = - 0.24 V

Zn2+(aq) + 2e- Zn(s) E๐ = - 0.76 V

Mn2+(aq) + 2e- Mn(s) E๐ = - 1.18 V

เซลล 1. Ni(s) | Ni2+(aq) || Zn2+(aq) | Zn(s)


หนา 10

เซลล 2. Mg (s) | Mg2+(aq) || Mn2+(aq) | Mn(s)

จากคา Eoและเซลลทก าหนดให ขอความตอไปนขอใดถกตอง

ตวเลอก เซลล 1 เปนเซลลกลวานก เซลล 2 เปนเซลลอเลกโทรไลตก

ตวเลอก เซลล 1 เปนเซลลอเลกโทรไลตก เซลล 2 เปนเซลลกลวานก

ตวเลอก เซลล 1 และเซลล 2 เปนเซลลกลวานก

ตวเลอก เซลล 1 และเซลล 2 เปนเซลลอเลกโทรไลตก

ค ำตอบทถกตอง เซลล 1 เปนเซลลอเลกโทรไลตก เซลล 2 เปนเซลลกลวำนก


ปฏกรยาทม Eo เปนบวกจะเปนปฏกรยาของเซลลกลวานก ปฏกรยาทม Eo เปนลบจะเปนปฏกรยาของเซลลอเลกโทรไลตก

จากเซลล 1.

เกดจาก (3) – (1) : Ni(s) + Zn2+(aq) Ni2+(aq) + Zn(s) Eo = Eo (3) - Eo (1)

= (- 0.76) – (- 0.24)

= - 0.52 V ม Eo เปนลบจะเปนปฏกรยาของเซลลอเลกโทรไลตก จากเซลล 2.

เกดจาก (4) – (1) : Mg(s) + Mn2+(aq) Mg2+(aq) + Mn(s) Eo = Eo (4) - Eo (1)

= (- 1.18) – (- 2.36)

= +1.18 V ม Eo เปนบวกจะเปนปฏกรยาของเซลลกลวานก.


หนา 11

4. รำยละเอยดของเนอหำในสอกำรสอนพรอมค ำอธบำยและค ำแนะน ำเพมเตม การเปดสอการสอนตอนน ตองใชโปรมแกรม Flash Player เชน Adobe Flash Player ซงสามารถดาวนโหลดไดฟรจากอนเทอรเนต

เมอเปดสอการสอน จะปรากฏหนาเมนหลก ดงน

เมอคลกเลอก “ เนอหาบทเรยน ” ทเมน จะมรายละเอยดตาง ๆ ดงตอไปน


หนา 12

ชวงเวลาประมาณ 0.00 นาท

น ำเขำสบทเรยนและชแจงจดประสงคกำรเรยนร

นกเรยนเดนมาทรถของคณคร ซงก าลงตรวจสภาพของแบตเตอรอย

คณครก าลงท าอะไรหรอครบ

ครก าลงตรวจแบตเตอรรถยนตอยนะครบ แบตเตอรรถยนตตองหมนดแล มฉะนนจะเสอมและเสย

งายครบ

ตรวจดแบตเตอรหรอครบ เอ... ผมจ าไดวาวนนเราจะเรยนเรองเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกวซงเปน

จดเรมตนของการศกษาแบตเตอรกนนครบ

ใชแลวครบ แบตเตอรเปนสวนทส าคญอยางหนงของรถ ถาแบตเตอรเสอม ไฟใกลจะหมด จะท าให

สตารทรถไมได ดงนนเราจงตองหมนดแลและตรวจดน ากลนเปนระยะ ๆ ในชวโมงเรยนวนน เราจะเรยน

เรองเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกวซงเปนจดเรมตนของการเรยนแบตเตอรแบบตาง ๆ นกเรยนไดเหน

แบตเตอรของจรงไปแลว รสกสนใจไหมครบ ถาอยากรวาแบตเตอรท ามาจากอะไร เดยวเราเขาหองเรยนกน

และครจะสาธตการทดลองเกยวกบเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกวอยางงาย ๆ ใหด

ท าไมคณครไมใหพวกเราท ากนเองลคะ


หนา 13

เนองจากมนคอนขางอนตราย มทงกรด H2SO4 และโลหะตะกว ซงเปนอนตรายทงสองชนด ส าหรบ

กรด พวกเราเรยนกนมาแลว คงยงจ าไดวามนอนตรายอยางไร สวนโลหะตะกวกเปนอนตราย ท าใหสมอง

พการในเดก นอกจากนยงเปนผลตอระบบประสาท ท าใหเกดโรคโลหตจาง และผลเสยอน ๆ อกหลายอยาง

โอโห อนตรายมากขนาดน งนพวกหนกตองระมดระวงใหมากเลยซคะคณคร อกอยางตองไมแอบ

ไปเอาแบตเตอรเกามาแกะท าการทดลองดดวยใชไหมคะ

เขาใจถกตองแลวครบ...เอาเปนวา เดยวเราเขาหองเรยนกนเลยดกวา

สวสดครบนกเรยน วนนเราจะมาเรยนเกยวกบเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกวกน และเราจะไดเหน

ของจรงกนครบ โดยทครจะเปนผสาธตการทดลองใหด แตกอนทเราจะเรยน ครขอถามกอนวาพวกเราทก

คนไดท าแบบทดสอบกอนเรยนกนไปแลวใชไหมครบ การทเราตองทดสอบกอนเรยน กเพอใหประเมน

ตนเองวามความรพนฐานเพยงพอทเราจะเรยนตอกนหรอยง เชน ขวไฟฟาตาง ๆ ปฏกรยาออกซเดชนและ

รดกชนทขวไฟฟา ศกยไฟฟาของเซลลเปนตน

ถามความรพนฐานไมดพอ อาจจะท าใหไมเขาใจในเรองทเรยนตอไป ดงนนใครทไดคะแนนนอย กควร

กลบไปทบทวนความรพนฐานเพมเตมดวยนะครบ และกลบมาท าแบบทดสอบใหมอกครง

เมอทกคนเขาใจพนฐานกนดแลว เรามาเรมตนเรยนกนเลยนะครบ วนนเราจะพดถงเซลลสะสม

ไฟฟาแบบตาง ๆ 3 ชนด คอ

เซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว

เซลลนกเกล-แคดเมยม และ

เซลลโซเดยม-ซลเฟอร


หนา 14

ในชวงแรก เราจะมาดจดประสงคการเรยนรกนกอนครบ

จดประสงคกำรเรยนร

1. อธบายความหมายของเซลลปฐมภมและเซลลทตยภมได

2. อธบายลกษณะสวนประกอบ และหลกการสรางเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกวได


4. อธบายปฏกรยา และเขยนสมการทเกดขนทขวไฟฟาทงการจายไฟ และการประจไฟภายในเซลล

สะสมไฟฟาแบบตะกวได

5. อธบายลกษณะ สวนประกอบ หลกการสรางเซลล และปฏกรยาในเซลลนกเกล-แคดเมยมได

6. อธบายลกษณะ สวนประกอบ หลกการสรางเซลล และปฏกรยาในเซลลโซเดยม-ซลเฟอรได


ทบทวนเซลลกลวำนก


หนา 15

เมอทกคนเขาใจจดประสงคของการเรยนรในวนนแลว เราจะมาเรมตนเรยนกนเลยนะครบ ล าดบ

แรกเลย เรามาทบทวนเกยวกบเซลลกลวานกกนกอน

เซลลกลวานก เปนเซลลไฟฟาเคมชนดหนง ซงมหลกการท างานคอใหสารในเซลลเกดปฏกรยาเคม

แลวท าใหมกระแสไฟฟาเกดขน โดยทวไป เซลลกลวานกประกอบดวยสองครงเซลล แตละครงเซลลม

โลหะซงเปนขวไฟฟาจมอยในสารละลายของไอออนของโลหะนน ซงในแตละครงเซลลกจะมคาศกยไฟฟา

เฉพาะตวอกดวย

ดงนนเมอเราตองการทราบคาศกยไฟฟาของครงเซลลใดกสามารถเขาไปดไดทตารางคาศกยไฟฟามาตรฐาน

ของแตละครงเซลลรดกชน ซงจะชวยใหเราสามารถเปรยบเทยบความสามารถในการเปนตวรดวซหรอตว

ออกซไดสได และสามารถน ามาใชเพอค านวณคาศกยไฟฟามาตรฐานของเซลล และยงสามารถใชในการ

ท านายปฏกรยาวาเกดไดจรงหรอไมอกดวย

นกเรยนจ าไดไหมวา ถาเราแบงเซลลกลวานกตามลกษณะของปฏกรยาทเกดขนภายในเซลล เราจะ

แบงไดเปนกประเภทครบ

สองประเภทคะ

1. เซลลปฐมภม

2. เซลลทตยภม

เซลลปฐมภม คอ เซลลกลวานกทใชแลวหมดไป เนองจากเปนเซลลทมปฏกรยาเคมเกดขนภายใน

เซลลอยางสมบรณและไมสามารถเปลยนผลตภณฑกลบมาเปนสารตงตนอก เชน ถานไฟฉายหรอเซลลแหง

เซลลแอลคาไลน เซลลเงนและเซลลปรอท

http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B9%82%E0%B8%A5%E0%B8%AB%E0%B8%B0


หนา 16

ถานไฟฉาย เซลลแอลคาไลน

เซลลปรอท เซลลเงน

สวนเรองทเราจะศกษากนอยางละเอยดในตอนน จะเปนในสวนของเซลลทตยภม เซลลประเภทน

เปนเซลลกลวานกทสามารถน ากลบมาใชใหมได ซงเปนเซลลทสามารถท าใหเกดปฏกรยายอนกลบโดยการ

ประจไฟหรออดไฟ จงน ากลบมาใชใหมไดอก เชน เซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว เซลลนกเกล – แคดเมยม

และเซลลโซเดยม– ซลเฟอร เปนตน


หนา 17


เซลลสะสมไฟฟำแบบตะกว

ในบทเรยนน เราจะศกษาเซลลทตยภมทง 3 ชนดนอยางละเอยด โดยเฉพาะเซลลสะสมไฟฟาแบบ

ตะกว

เซลลสะสมไฟฟาแบบตะกวซงน ามาท าเปนแบตเตอรรนนทกคนกคงทราบดอยแลววาถกน ามาใช

เปนแหลงพลงงานในรถยนตและรถจกรยานยนตนนเอง

เซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว เปนเซลลกลวานกประเภทเซลลทตยภม เซลลชนดนปฏกรยาในเซลล

สามารถเกดยอนกลบได


หนา 18

กลาวคอเมอจายไฟหรอใชไฟไปแลว สามารถน ามาประจไฟใหมและน ากลบมาใชใหม และเมอใชไฟหมดก

สามารถน ามาประจไฟใหมสลบกนไป เซลลชนดนแตละเซลลประกอบดวย ขวแอโนดซงคอแผนตะกวและ

ขวแคโทด ซงคอเลดโฟรออกไซด ทมสตรเปน PbO2(s) สารนมชอสามญเรยกวา เลดไดออกไซด ซงตอไปน

ครจะเรยกชอสามญตลอดการทดลอง โดย PbO2(s) จะเคลอบอยทผวของแผนตะกว มสารละลายอเลกโทร

ไลตเปนกรด H2SO4 เขมขนรอยละ 30 ถง 38 โดยมวล

นกเรยนสนใจเซลลชนดนกนไหมครบ ถาสนใจครจะอธบายหลกการสรางเซลล การจายไฟและ

การประจไฟอยางละเอยดครบ

เพอใหนกเรยนเขาใจเกยวกบเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกวมากขน ครจะสาธตการทดลองเกยวกบ

เซลลชนดนใหนกเรยนดนะครบ กอนอน เรามาดจดประสงคของการทดลองกนกอน ซงม 3 ขอ คอ

1. อธบายหลกการสรางเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกวได

2. อธบายกระบวนการประจไฟและการจายไฟในเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกวได

3. เขยนสมการแสดงปฏกรยาทเกดขนทงหมดในกระบวนการประจไฟและการจายไฟในเซลล

สะสมไฟฟาแบบตะกวได

อปกรณและสำรเคม

เมอทราบจดประสงคของการทดลองแลว เราจะมาเรมตนดวยการเตรยมอปกรณและสารเคมทตอง

ใชทงหมดกนกอนครบ


หนา 19

อปกรณทเราตองใช ไดแก

-โวลตมเตอร

- แบตเตอรขนาด 6 โวลต ในทนใชถานไฟฉาย 1.5 โวลต 4 กอน ใสในกระบะถานไฟฉาย

- สายไฟส าเรจ ชนดมปลายขางหนงตอกบโวลตมเตอร และปลายอกขางหนงตอกบคลปปากจระเข

จ านวน 2 เสน

- บกเกอรขนาด 100 ลกบาศกเซนตเมตร

- กระบอกตวง ขนาด 50 ลกบาศกเซนตเมตร

- กระดาษทราย


หนา 20

นอกจากอปกรณดงกลาวแลว ยงมสารเคมทตองใชไดแก

-สารละลายกรดซลฟวรก 0.5 โมลตอลกบาศกเซนตเมตร

- แผนตะกว ขนาดเลก

กอนเรมการทดลอง เราจะใชกระดาษทรายขดแผนตะกวใหสะอาดกอน สงเกตแผนตะกวการ

ทดลองไว ในขณะทดลองใหสงเกตการเปลยนแปลงทแผนตะกวทงสองแผนและสงเกตตวเลขของโวลต

มเตอรทกขนตอน พรอมกบบนทกการเปลยนแปลง

นอกจากน ในการทดลองควรใสหนากากปองกนอนตรายจากแกสพษ คอ SO2 และไอของกรด

H2SO4 หามสดดมแกสทเกดขนขณะการทดลองนะครบ


สำธตกำรทดลอง

กำรใชไฟครงแรก เมอสรางเสรจใหม ๆ


หนา 21

เมอถงขนตอนนแลว เราจะมาเรมสาธตการทดลองกนครบ ขนแรกจะเปนการใชไฟครงแรก โดยท

ยงไมไดประจไฟ

วธกำรทดลอง

เรมตน ใชกระบอกตวง ตวงสารละลายกรด H2SO4 ประมาณ 50 cm3 ใสลงในบกเกอรทเตรยมไว

จากนนน าแผนตะกวทเตรยมไวมาพบปลายประมาณ 1 cm แลวจมแผนตะกวทง 2 แผนลงในสารละลาย

กรด โดยใหปลายแผนตะกวทพบไว เกาะกบขางบกเกอร

ตอปลายแผนตะกวทง 2 แผนเขากบโวลตมเตอรดวยสายไฟส าเรจใหครบวงจรไฟฟา สงเกตการเปลยน

แปลงทโวลตมเตอรและทแผนตะกวทง 2 แผน

ในชวงแรกน เราจะยงไมพดถงผลการทดลอง แตจะทดลองไปเรอย ๆ จนครบทกขนตอน ให

นกเรยนสงเกตและบนทกการเปลยนแปลงทเกดขนไว หลงจากทดลองครบทงหมดแลว เราจงจะมาสรปผล

การทดลองและรวมกนอภปรายผลการทดลอง ครจงขอใหนกเรยนดการทดลองตอไปเรอย ๆ กอนนะครบ


หนา 22


กำรประจไฟครงแรก

เรามาดขนตอนตอไปเลยนะครบ ขนตอนนเปนการประจไฟครงแรก น าโวลตมเตอรออก แลวน า

กระบะถานไฟฉาย 6 โวลตตอเขาไปแทนทใหครบวงจร


หนา 23

เมอเวลาผานไปประมาณ 5-10นาท สงเกตการเปลยนแปลงทขวไฟฟา A และ B และฟองแกสทเกดขน


กำรใชไฟครงท 2

ขนตอนตอไป คอการใชไฟครงท 2 หลงจากประจไฟครงแรกแลว

หลงจากเวลาผานไประยะหนง น ากระบะถานไฟฉายออกจากวงจร แลวน าโวลตมเตอรตอกลบเขา

ไปในวงจรใหมเหมอนการใชไฟครงแรก แตครงนจดวาเปนการตอวงจรการใชไฟครงท2 ใหสงเกตวา

ขนตอนนจะเหมอนการทดลองครงแรก แตขวไฟฟาจะแตกตางกน เมอตอวงจรเสรจแลว ใหสงเกตการ

เปลยนแปลงซงจะแตกตางจากครงแรก โดยเฉพาะทโวลตมเตอรและขวไฟฟาทงสอง


หนา 24

กำรประจไฟครงท 2

ขนตอนตอไปคอการประจไฟครงทสอง

จากขนตอนทผานมา เกดการใชไฟจนใกลจะหมด จะเหนจากโวลตมเตอรไมมการเปลยนแปลงแลว

หรอชทเลขศนยแลว

ใหน าโวลตมเตอรออกจากวงจร และน ากระบะถานไฟฉาย 6 โวลต ตอเขากบวงจรไฟฟาใหม คอน าไปประจ

ไฟใหม จดวาเปนครงทสองส าหรบการตอวงจรดวยกระบะถานไฟฉาย หลงจากเวลาผานไป สงเกตการ

เปลยนแปลงทเกดขน โดยเฉพาะทขวไฟฟาทง2 เปรยบกบกอนหนาน


หนา 25

กำรใชไฟครงท 3

ขนตอนตอไปคอการใชไฟอกครงซงเปนครงท 3 น ากระบะถานไฟฉายออกจากวงจร แลวน าโวลต

มเตอรตอกลบเขาไปแทนทอกครง จดวาเปนการตอวงจรดวยโวลตมเตอรครงท 3

สงเกตการเปลยนแปลง โดยเฉพาะทโวลตมเตอร และลกษณะของขวไฟฟาทง 2 ขว เปรยบเทยบกบ

การทดลองกอนหนาน

กำรสรปและอภปรำยผลกำรทดลอง

หลงจากทดลองเสรจแลว เราจะมาสรปและอภปรายผลการทดลองกน เรมตงแตการใชไฟครงแรก

เมอสรางเซลลขนใหม (กอนประจไฟ)

กำรทดลอง กำรเปลยนแปลงทสงเกตได

1. การใชไฟครงแรก (กอนประจไฟ)

จม Pb ทง 2 แผนลงในสารละลายกรด ตอปลาย

แผน Pb ทง 2 เขากบโวลตมเตอรดวยสายไฟ

ส าเรจ ใหครบวงจรไฟฟา

1. เขมของโวลตมเตอรไมเบน ไมมการ

เปลยนแปลงเกดขน ทงในสารละลาย

และขวไฟฟา


หนา 26

ตอนนเปนการใชไฟครงแรก หลงจากสรางเซลลเสรจ เมอตอใหครบวงจร นกเรยนเหนเหมอนกน

หมดใชไหมครบวาไมมการเปลยนแปลงเกดขนทโวลตมเตอรและขวไฟฟา และไมมฟองแกส นกเรยน

อธบายไดไหมวาเพราะเหตใด

การทจมแผนตะกว 2 แผน ลงในสารละลายกรด แลวตอใหครบวงจร ปรากฏวาไมมการเปลยน

แปลงเกดขน โวลตมเตอรชท 0 V แสดงวาไมมกระแสไฟฟาไหลในวงจร ทเปนเชนน กเพราะเปนการสราง

เซลลทมขวไฟฟาแอโนดและแคโทด เปนโลหะชนดเดยวกน มศกยไฟฟาเทากน จมอยในสารละลายชนด

เดยวกน จงไมมความตางศกยของเซลล การทจะมกระแสไฟฟาเกดขน ตองใชขวไฟฟาทมศกยไฟฟาตางกน


หนา 27

ตอไปเปนผลการทดลองตอนท 2 ซงเปนการประจไฟครงแรก

ตอนทสอง เปนการประจไฟครงแรกใหกบเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว


2. การประจไฟครงแรก

น าโวลตมเตอรออก แลวน ากระบะถานไฟฉาย 6 โวลต

ตอเขาไปแทนทใหครบวงจร

2.

ทแผนตะกว A ซงตอกบข วบวกของ

แบตเตอร มฟองแกสเกดขน และมสารส

น าตาลด าเกาะทแผน A

ทแผนตะกว B ซงตอกบข วลบของ

แบตเตอร มฟองแกสเกดขน แตแผนตะกว

B ไมเปลยนแปลง


หนา 28

ผลการทดลองคอ ทแผนตะกว A มแกสเกดขนและมสารสน าตาลด าเกาะอย ทแผนตะกว B มแกส

เกดขน แตแผนตะกวไมเปลยนแปลง นกเรยน สงสยหรอไมวา ท าไมผลการทดลองจงเปนเชนน สารสด าและแกสคออะไร เกดขนไดอยางไร ถาสนใจ ครจะอธบายใหฟงครบ

ในการใชไฟครงแรกไมมการเปลยนแปลง ไมมกระแสไฟฟาไหลในวงจร เพราะเปนเซลลทม

ขวไฟฟาชนดเดยวกน เราจงเรมท าการทดลองใหม เพอท าใหเซลล เปลยนเปนเซลลใหมทมขวไฟฟาตาง

ชนดกน เปนเซลลกลวานกซงกท าไดโดยอเลกโทรลซส นนคอเราน าเซลลเดมตอเขากบแหลงก าเนดไฟฟา

หรอกระบะถานไฟฉายทมถานสกอนหรอ 6 โวลตนนเอง ดงวงจร

การท าอเลกโทรลซส จะท าใหผวของตะกวเปลยนเปนสารอนทมศกยไฟฟาตางกน

เมอครบวงจรไฟฟา จงเกดอเลกโทรลซส แผนตะกว A จะเปลยนเปนแผนตะกวทมสารสน าตาลด า

มาเคลอบ ซงอกซกครเราจะทราบวาคอสารใด พรอมกนนกยงมฟองแกสเกดขนทขวไฟฟานดวย แตทแผน

ตะกว B จะเหมอนเดม เพยงแตมฟองแกสเกดขนเทานน ซงอกซกครเราจะทราบวาคอแกสใด


หนา 29

จากลกษณะของเซลลอเลกโทรไลตก ขวตะกว A จะเปนขวบวก เพราะตอกบขวบวกของแบตเตอร

ขวตะกว B เปนขวลบเพราะตอกบขวลบของแบตเตอร ทงขว A และ B คอตะกว มสารละลาย H2SO4 เปน

อเลกโทรไลต เมออยในน าจะแตกตวออกเปนไอออน 2 ชนด คอ H+ หรอ H3O+ และ SO4

2- ไอออน ดงสมการ

H2SO4(aq) 2H+(aq) + SO42-(aq)

เมอตอใหครบวงจรไฟฟา จงเกดการเปลยนแปลงขนทขวไฟฟาดงน อเลกตรอนออกจากขวลบของ

แบตเตอรลงมายงขวตะกว B จงเกดปฏกรยารดกชนทขวตะกว B ดงนนตะกว B จงเปนแคโทดหรอขวลบ

ในสารละลายม H+ไอออน และน าเปนตวรบอเลกตรอน ซงมศกยไฟฟาตางกน

2H+(aq) + 2e_ H2(g) Eo = 0.00 V

2H2O(l) + 2e_ H2(g) + 2OH-(aq) Eo = - 0.83 V

เนองจาก Eo ของ H+ ไอออนมากกวาน า ท าให H+ ไอออนเขาไปรบอเลกตรอนทขวตะกว B เกดเปน

แกสไฮโดรเจน เราจงเหนฟองแกสเกดขนทขวตะกว B นกเรยนคงจะเขาใจแลวนะครบวาฟองแกสทเกดขน

ทขว B คอแกสใด และเพราะเหตใดจงเกดขนได

ปฏกรยารดกชนในเซลล จงเปนดงน

2H+(aq) + 2e_ H2(g) Eo = 0.00 V

ฟองแกส

เนองจากแกสไฮโดรเจน ไมท าปฏกรยากบโลหะตะกว ขว B ซงเปนแผนตะกวจงไมเปลยนแปลง

Pb(s) + H2(g) ไมเกดปฏกรยา

ส าหรบขวตะกว A ซงเปนแอโนด จะเกดปฏกรยาออกซเดชน ในสารละลายม SO42- ไอออนและน า

ซงมคา Eo แบบออกซเดชน ดงน

2H2O(l) 4H+(aq) + O2(g) + 4e_ EOox = - 1.23 V

2SO42-(aq) S2O8

2-(aq) + 2e_ EOox = - 2.01 V

เนองจาก Eo แบบออกซเดชนของน ามากกวา SO42- ไอออน น าจงใหอเลกตรอนไดดกวา ทขวตะกว

A จงเกดปฏกรยาออกซเดชนของน า ไดแกสออกซเจน

2H2O(l) 4H+(aq) + O2(g) + 4e_ EOox = - 1.23 V

ฟองแกส

นกเรยนคงเขาใจแลวนะครบวา ฟองแกสทเกดขนรอบ ๆ ขว A คอออกซเจน และทราบวาเกดได

อยางไร แตปฏกรยาทขวไฟฟาไมไดหยดแคน เพราะแกสออกซเจนไปท าปฏกรยาหรอไปออกซไดสแผน


หนา 30

ตะกว A ใหกลายเปน PbO2(s) ซงเปนสารสน าตาลด า สารนจะเคลอบอยบนแผนตะกว A ท าใหแผนโลหะ

ตะกว A กลายเปนขวไฟฟาชนดใหมทมศกยไฟฟาแตกตางจากขว A เดม

O2(g) + Pb(s) PbO2(s)

สน าตาลด า

ตอนนนกเรยนคงตอบไดแลวนะครบวา สารสน าตาลด าทเกดขนทขวแอโนด A คอสารใด และ

เกดขนไดอยางไร

ปฏกรยารวมทขวตะกว A (แอโนด) จงเปน

2H2O(l) + Pb(s) PbO2(s) + 4H+(aq) + 4e_

สน าตาลด า

น าใหอเลกตรอนทขวตะกว A ซงอเลกตรอนจะไหลขนไปสขวบวกของแบตเตอร ท าใหครบวงจรไฟฟา


หนา 31

การเปลยนแปลงทงหมดท าใหไดขวไฟฟาชนดใหมเปน PbO2(s) ทขว A เรยกวาการประจไฟครงแรก หลง

การเปลยนแปลงจะไดเปนเซลลกลวานกทมขวไฟฟาทแตกตางกน มศกยไฟฟาของเซลล และพรอมน าไปใช

งานได

กำรจำยไฟครงท 2 หรอเปนกำรจำยไฟครงแรกหลงจำกประจไฟในเซลลสะสมไฟฟำแบบตะกว

ครจะอธบายผลการทดลองขนตอไป ซงเรยกวา การจายไฟครงแรกหลงจากประจไฟ ขนตอนนเรา

น ากระบะถานไฟฉายออก แลวน าโวลตมเตอรเขาไปตอแทน

กำรทดลอง (ภำพจรง) กำรเปลยนแปลงทสงเกตได

3. การใชไฟครงท 2 (หลงการประจไฟครงแรก)

น ากระบะถานไฟฉายออก แลวน าโวลตมเตอรเขาไป

ตอแทน

3. โวลตมเตอรจะแสดงศกยไฟฟามากทสด

และคอย ๆ ลดลงเรอย ๆ จนเกอบเปน 0 V

ทแผนตะกว A สารสน าตาลด าจะหายไป

เปลยนเปนสารสขาวมาเกาะแทน และมฟอง

แกสเกดขน


หนา 32

ครงนนกเรยนจะแปลกใจ เพราะผลทเกดขนจะแตกตางกน โวลตมเตอรจะแสดงคาศกยไฟฟาสงสด

ในตอนแรกและจะคอย ๆ ลดลงเรอย ๆ ในทสดกจะเปนศนย นกเรยนจะตอบไดไหมครบวาเปนเพราะอะไร

นอกจากนยงพบอกวา ทขวแอโนดหรอขว A สารสน าตาลด าจะคอย ๆ หายไป แลวเกดเปนสารสขาวมาเกาะ

แทนท อยางไรกตามสารสขาวทเกดขนเกดนอยมากจนสงเกตไมเหน แตทสงเกตไดชดเจนคอสารสน าตาล

ด าหายไป นกเรยนทราบไหมวาสารสขาวคอสารใด เกดขนไดอยางไร

ส าหรบทขวแคโทดหรอขวตะกว B กจะมสารสขาวมาเกาะอยเชนเดยวกน นกเรยนทราบไหมวา

สารสขาวคอสารใด เกดขนไดอยางไรและเปนสารชนดเดยวกบทเกดทขว A หรอไม เราจะมาอภปรายผล

การทดลองรวมกนครบ

เมอเราประจไฟเสรจแลว จะไดเปนเซลลกลวานก ทม 2 ขวไฟฟาทแตกตางกน จงมความตางศกย

ของเซลล เมอตอใหครบวงจร จงมกระแสไฟฟาเกดขนและมศกยไฟฟาประมาณ 2 โวลต เนองจากการ

จายไฟของเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว เปนลกษณะของเซลลกลวานก แตละครงเซลลกจะมศกยไฟฟา

ประจ าตว

PbSO4(s) + 2e_ Pb(s) + SO42-(aq) Eo = -0.36 V

PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq) + 2e_ PbSO4(s) +2H2O(l) Eo = 1.69 V

จากคา Eo จะเหนไดวา สมการแรกมคา Eo นอยกวา สมการทสอง ดงนนจงเกดปฏกรยาออกซเดชน

ในสมการแรก และเกดปฏกรยารดกชนในสมการทสอง ขว A ซงม PbO2(s) และมคา Eo มากกวา จงเปนขว

ทเกดปฏกรยารดกชน มการรบอเลกตรอนเกดขน ขว A จงเปนแคโทดหรอขวบวก โดยมผลตภณฑทเกดขน

คอ PbSO4(s) ซงเปนสารสขาวและเกาะทขวไฟฟา ท าใหขว A เปลยนเปนขว PbSO4(s)

ทแผนตะกว B จะมสารสขาวมาเกาะ และม

ฟองแกสเกดขน


หนา 33

ขว A (PbO2) เปนแคโทดหรอขวบวก เกดปฏกรยารดกชน

PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq) + 2e_ PbSO4(s) + 2H2O(l) Eo = 1.69 V

สารสน าตาลด า สารสขาว

นกเรยนคงจะเขาใจแลวนะครบวาสารสขาวคอสารใดและเกดขนไดอยางไร

ในขณะเดยวกน ขว B ซงเปนขวตะกว มคา Eo นอยกวา จะเกดปฏกรยาออกซเดชน ใหอเลกตรอน

ท าใหขวตะกว B เปนแอโนดหรอขวลบ เกดปฏกรยาดงสมการ

ขวตะกว B เปนแอโนดหรอขวลบ เกดปฏกรยาออกซเดชน

Pb(s) + SO42-(aq) PbSO4(s) + 2e_ Eo

ox = 0.36 V

สารสขาว

โดยขวตะกว B จะท าปฏกรยากบ SO42- ไอออนในสารละลาย ไดเปน PbSO4(s) สขาว ซงเปนสารชนด

เดยวกบทขว A ท าใหขวตะกว B เปลยนเปนขว PbSO4(s) เหมอนขว A

ดงนน นกเรยนคงจะตอบไดแลวนะครบวาสารสขาวทเกดบนขว B คอสารชนดเดยวกบทเกดขน

บนขว A

นกเรยนชวยกนสรปปฏกรยาการจายไฟหรอการใชไฟใหครฟงซครบ

ทขวแอโนด Pb เปลยนเปน PbSO4 ทขวแคโทด PbO2 เปลยนเปน PbSO4 ปฏกรยาของเซลล คอ Pb และ PbO2 ตางกเปลยนเปน PbSO4


หนา 34

เขยนปฏกรยาไดดงนครบ แอโนด (ขว Pb) : Pb(s) + SO4

2-(aq) PbSO4(s) + 2e_ Eoox = 0.36 V

แคโทด (ขว PbO2) : PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq) + 2e_ PbSO4(s) + 2H2O(l) Eo = 1.69 V

ปฏกรยารวม : PbO2(s) + Pb(s) + 4H+(aq) + 2SO42-(aq) 2PbSO4(s) + 2H2O(l)

Eo = 2.05 V


ค ำนวณศกยไฟฟำของเซลล ตอไปเราจะมาค านวณศกยไฟฟาของเซลลกน ซงเปนการค านวณทไมยาก นกเรยนกเคยเรยนวธ

ค านวณมาแลว คนไหนค านวณไดบางครบ

หนค านวณไดคะ ค านวณจากความสมพนธทวา ศกยไฟฟาของเซลลเทากบศกยไฟฟาของขว

แคโทด ลบดวยศกยไฟฟาของขวแอโนด

Eocell = Eo

cathode - Eo

anode

จากคา Eo

PbSO4(s) + 2e_ Pb(s) + SO42-(aq) Eo = -0.36 V

PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq) + 2e_ PbSO4(s) + 2H2O(l) Eo = 1.69 V

Eo ของสมการแรกนอยกวาสมการสอง ดงนน Eo ของสมการแรกเปน Eoanode และ E

o ของสมการ

สองเปน Eocathode

เมอแทนคาศกยไฟฟาของขวแคโทดและแอโนดแบบรดกชนเปน 1.69 และ - 0.36 โวลต ตามล าดบ

จะไดศกยไฟฟาของเซลลเปน 2.05 โวลต

Eocell = Eo

cathode + Eoanode

= 1.69 V – (-0.36 V)

= 2.05 V

กลาวคอ เซลลสะสมไฟฟาแบบตะกวแตละเซลลจะมศกยไฟฟาประมาณ 2 โวลต ถาน าเซลลชนดน

หลาย ๆ เซลลมาตออนกรมกน จะไดศกยไฟฟาของเซลลเพมขน เชนน า 6 เซลลมาตออนกรม จะได

แบตเตอรรถยนตทมศกยไฟฟา 12 โวลต


หนา 35

ในการจายไฟ นกเรยนจะเหนจากมเตอรไดวาศกยไฟฟาของเซลลจะคอย ๆ ลดลง

นกเรยนมาลองชวยกนคดดกวา วาเกดจากสาเหตใด ท าไมศกยไฟฟาจงไมคงท

ถานกเรยนลองยอนกลบไปดเรองปจจยของความเขมขนทมตอศกยไฟฟา ตามสมการของเนนสต

(Nernst’s equation) นกเรยนคงตอบไดวาเปนเพราะความเขมขนของกรดลดลง จงท าใหศกยไฟฟาลดลง

นนเอง

สมการของเนนสต

[ ]

[ ]

จากปฏกรยารวมของเซลล

PbO2(s) + Pb(s) + 4H+(aq) + 2SO42-(aq) → 2PbSO4(s) + 2H2O(l)

เมอดจากปฏกรยารวมของเซลลแลว จะเหนวาทง H+(aq) และ SO42-(aq) ไอออนถกใชไป ความ

เขมขนจงลดลง ศกยไฟฟาของเซลลจงคอย ๆ ลดลง คาศกยไฟฟาทอานจากมเตอรจงคอย ๆ ลดลง นอกจาก

น ในขณะจายไฟ ทงขว A และ B ในเซลลจะมสารสขาวชนดเดยวกนคอ PbSO4(s) ซงไมละลายน ามาเกาะท

ขวไฟฟา และเกดมากขนเรอย ๆ จนในทสดกกลายเปนขวไฟฟา PbSO4(s) เหมอนกน ท าใหขวไฟฟาทงสอง

มศกยไฟฟาเทากน ศกยไฟฟาของเซลลจงเปนศนยโวลต ท าใหเซลลไมสามารถจายไฟไดอกตอไป เรยกวา

ไฟหมด ตองน ามาประจไฟใหม จงจะน ามาใชไดอก ส าหรบการประจไฟใหม กคอขนตอนของการทดลอง

ตอไปนนเองครบ


หนา 36

นกเรยนจะเหนไดวาเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกวมหลายขนตอนและคอนขางยงยาก ดงนนตอง

คอย ๆ ท าความเขาใจ แคการประจไฟครงแรกและการใชไฟครงแรก กสลบซบซอนพอสมควร มสมการท

เกยวของหลายสมการ เซลลสะสมไฟฟาแบบตะกวสามารถประจไฟไดหลายครงและสามารถใชไฟไดหลาย

ครง

การประจไฟครงท 2, 3, 4, . . . เรอย ๆ ไป จะเหมอนกนหรอไม จะเหมอนกบการประจไฟครงแรกหรอไม

การจายไฟครงท 2, 3, 4, . . . เรอย ๆ ไป จะเหมอนกนหรอไม จะเหมอนกบการจายไฟครงแรกหรอไม

และการประจไฟกบการจายไฟ จะมสวนเกยวของกนหรอไม และสามารถท าซ า ๆ กนไดกครง เดยวเราจะ

หาค าตอบกนครบ เรามาดการประจไฟครงท 2 กนดกวาครบ


4. การประจไฟครงท 2 4. ทแผนPbSO4 (A) สารสขาวจะหายไป เกด

เปนสารสน าตาลด าอกครงหนง

ทแผนPbSO4 (B) สารสขาวจะหายไป เกด

เปนแผนตะกวอกครงหนง


หนา 37

เมอจายไฟจนหมด เราจะน าเซลลมาประจไฟใหม ในทนคอการประจไฟครงท 2 ซงคอการทดลอง

ตามวงจรในรป

ในการทดลองน เราน าโวลตมเตอรออก แลวน ากระบะถานไฟฉายตอเขาไปแทน น าขว B ตอกบ

ขวลบของแบตเตอร น าขว A ตอกบขวบวกของแบตเตอร

นกเรยนจะสงเกตเหนไดวา ทขว A สารสขาวจะหายไป เกดเปนสารสน าตาลด าแทน ซงเปน

ลกษณะเดยวกนกบกอนการจายไฟ ทขว B กเชนเดยวกน สารสขาวจะหายไป เหลอแตแผนตะกว

นกเรยนจะอธบายการเปลยนแปลงนอยางไรครบ

น าโวลตมเตอรออก แลวน ากระบะถานไฟฉายตอ

เขาไปแทน

น าขว B ตอกบขวลบของแบตเตอร

น าขว Aตอกบขวบวกของแบตเตอร


หนา 38

ทขว A สารสขาวคอ PbSO4(s) จะหายไป เพราะเกดปฏกรยาออกซเดชนใหอเลกตรอน กลายเปน

สารสน าตาลด าของ PbO2(s)

ขว A จงเปนขวแอโนด ในทนคอขวลบ

ขว A (PbSO4) : แอโนด (ขวลบ)

PbSO4(s) + 2H2O(l) PbO2(s) + SO42-(aq) + 4H+(aq) + 2e_

สารสขาว สารสน าตาลด า

ถกตองครบ... ปฏกรยาทเกดขนคอปฏกรยายอนกลบของการจายไฟนนเอง

การประจไฟครงท 2 (แอโนด) : PbSO4(s) + 2H2O(l) PbO2(s) + SO42-(aq) + 4H+(aq) + 2e_

สารสขาว สารสน าตาลด า

การจายไฟครงท 2 (แคโทด) : PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq) + 2e_ PbSO4(s) + 2H2O(l)


ในขณะทขว B ซงกเปนขว PbSO4(s) เหมอนกน สารสขาวจะหายไป เพราะ PbSO4(s) รบ

อเลกตรอน กลายเปนโลหะตะกว ดงนน ขว B จงเปนแคโทด ในทนคอขวบวก

ขว B (PbSO4) : แคโทด (ขวบวก)

PbSO4(s) + 2e_ Pb(s) + SO42-(aq)

สารสขาว โลหะ

ปฏกรยาทเกดขนคอปฏกรยายอนกลบของการจายไฟเชนเดยวกนครบ การประจไฟครงท 2 (แคโทด) : PbSO4(s) + 2e_ Pb(s) + SO4

2-(aq)


หนา 39

สารสขาว โลหะ

การจายไฟครงท 2 (แอโนด) : Pb(s) + SO42-(aq) PbSO4(s) + 2e_

โลหะ สารสขาว

ถงตอนนนกเรยนคงเขาใจแลวนะครบวา การประจไฟกบการจายไฟ สมพนธกนอยางไร เมอ

เขยนปฏกรยารวมของการประจไฟครงท 2 จะไดดงน 2PbSO4(s) + 2H2O(l) Pb(s) + PbO2(s) + 4H+(aq) + 2SO4

2-(aq)

ขวไฟฟาจะเปลยนเปนขวตะกว และ PbO2(s) ตอนนจะไดเซลลทพรอมใชงานอกครง

สรปกำรประจไฟครงท 2

แอโนด(PbSO4) : PbSO4(s) + 2H2O(l) PbO2(s) + SO42-(aq) + 4H+(aq) + 2e_

แคโทด(PbSO4) : PbSO4(s) + 2e_ Pb(s) + SO42-(aq)

ปฏกรยารวม : 2PbSO4(s) + 2H2O(l) Pb(s) +PbO2(s) + 4H+(aq) + 2SO42-(aq)


หนา 40

ขนตอนสดทายทเราทดลองคอ การจายไฟครงท 3 ซงทกคนจะเหนไดวา มการเปลยนแปลง

เกดขนเหมอนกบการจายไฟครงท 2 ซงโวลตมเตอรจะแสดงวามกระแสไฟฟาไหลในเซลล

ทขว B(Pb) หรอขวแอโนดหรอขวลบ โลหะตะกวจะใหอเลกตรอน เกดเปน Pb2+(aq)ไอออน ซงท า

ปฏกรยากบกรด H2SO4 ไดเปนสารสขาวของ PbSO4

ขว B (Pb) : แอโนด (ขวลบ)

Pb(s) + SO42-(aq) PbSO4(s) + 2e_

สารสขาว

ในขณะทขว A (PbO2) จะเปนขวแคโทดหรอขวบวก โดย PbO2(s) ซงเปนสารสน าตาลด า จะรบ

อเลกตรอน เกดเปน PbSO4 ดงสมการ


5. การใชไฟครงท 3

5. ศกยไฟฟาคอย ๆ ลดลงอก จนถงเลขศนย

ทแผน A สารสน าตาลด าจะหายไป เกดเปน

สารสขาวมาเกาะแทน

ทแผน B จะมสารสขาวมาเกาะ

ผลการทดลองจะเหมอนการใชไฟครงท 2


หนา 41

ขว A (PbO2) : แคโทด (ขวบวก)

PbO2(s) + SO42-(aq) + 4H+(aq) + 2e_ PbSO4(s) + 2H2O(l)


สรปกำรจำยไฟครงท 3

แอโนด (ขว Pb) : Pb(s) + SO42-(aq) PbSO4(s) + 2e_

แคโทด (ขว PbO2) : PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq) + 2e_ PbSO4(s) + 2H2O(l)

ปฏกรยารวม : PbO2(s) + Pb(s) + 4H+(aq) + 2SO42-(aq) 2PbSO4(s) + 2H2O(l)

ถงตอนนครขอสรปใหนกเรยนทก ๆ คนทราบดงน

การประจไฟ จะเกดปฏกรยายอนกลบของการจายไฟ

การประจไฟทกครงยกเวนครงแรก จะเกดปฏกรยาเหมอนกน ท าใหขวไฟฟาทงสองเกดสารตางชนดกน

หรอเกดเปนขวไฟฟาทแตกตางกน

การจายไฟทกครงจะเกดปฏกรยาเหมอนกน ท าใหขวไฟฟาทงสองเกดสารชนดเดยวกน หรอเกดเปน

ขวไฟฟาชนดเดยวกน

เอาละ ถงตอนน นกเรยนคงจะเขาใจหลกการสรางเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว ปฏกรยาทเกดขนในเซลล

ทงการประจไฟและการจายไฟแลวนะครบ ตอนนครอยากจะถามนกเรยนอกค าถามหนงครบ เซลลสะสม

ไฟฟาแบบตะกวแตละเซลลหรอแบตเตอรแตละอน จะสามารถประจไฟหรอจายไฟไดกครง และจะทราบ

ไดอยางไร


หนา 42

ถาหากไมทราบครจะเฉลยใหฟงดงนครบ

เซลลแตละเซลลจะใชไดกครงหรอจะใชไดนานเทาใด อาจจะตอบยากครบ แตครไดอธบายไวแลว

ใชไหมครบวา เซลลประเภทนเมอจายไฟหมดหรอเกอบหมด สามารถน ามาประจไฟไดใหม และใชได

สลบกนไปไดหลายครง เมอเกดปฏกรยาในการจายไฟ ตะกวจะเปลยนเปน PbSO4 ทขวไฟฟา ซง PbSO4

บางสวนจะหลดออกจากแผนตะกว ตกอยทกนภาชนะ ท าใหแผนตะกวสกกรอนไปเรอย ๆ และเสอม

สภาพลงในทสด ท าใหไมสามารถน ากลบมาใชงานไดอก ในทางปฏบต เราจะมองไมเหนลกษณะของแผน

ตะกวในแบตเตอร และมองไมเหนปรมาณของ PbSO4 ทตกอยกนภาชนะ การตรวจสภาพแบตเตอรจงใชวธ

ทางออม โดยวดจากความเขมขนของสารละลายกรดซลฟวรกทใชเปนอเลกโทรไลต ปกตใชความเขมขน

รอยละ 30 ถง 38 โดยมวล ซงสอดคลองกบความถวงจ าเพาะประมาณ 1.25-1.30 ดงนนถาวดความถวง

จ าเพาะของสารละลายกรด แลวพบวามความถวงจ าเพาะต ากวา 1.24 กควรจะน าไปประจไฟใหมได

สดทายเปนตารางสรปเกยวกบการเกดปฏกรยาทงหมดภายในเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว ถา

นกเรยนพอมเวลากลองท าความเขาใจและทบทวนดนะครบ ส าหรบในวนนพวกเรากไดทราบถงกลไกการ

ท างานและปฏกรยาทเกดขนในเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกวไปแลว ตอไปเราจะมาเรยนตวอยางเซลลทตย

ภมชนดอน ๆ กนบางนะครบ


หนา 43


เซลลนกเกล-แคดเมยม

เซลลทตยภมชนดตอมา คอ เซลลนกเกล-แคดเมยมหรอเซลลนแคด ซงมโลหะแคดเมยมเปน

ขวแอโนด และใชสารประกอบของนกเกล ฉาบบนโลหะนกเกลเปนขวแคโทด สวนสารละลายอเลกโทร

ไลตจะใชโพแทสเซยมไฮดรอกไซดซงเปนสารละลายเบส

ขณะทเซลลนจายไฟจะเกดปฏกรยาดงน


หนา 44

โลหะแคดเมยมจะเกดปฏกรยาออกซเดชนใหอเลกตรอน ไดเปนแคดเมยมไอออนทมประจสอง

บวก (Cd2+) ซงจะท าปฏกรยากบไฮดรอกไซดไอออน (OH-) ทมาจากเบส เกดเปนนกเกลไฮดรอกไซด

(Ni(OH)2) โลหะแคดเมยมจงเปนขวแอโนด หรอขวลบ

ขวแอโนด (Cd) หรอขวลบ

Cd(s) + 2OH-(aq) Cd(OH)2(s) + 2e_

ในขณะทขวแคโทด สารประกอบของนกเกลจะเกดปฏกรยารดกชน รบอเลกตรอน ไดเปนนกเกลไฮดรอก

ไซด (Ni(OH)2)

ขวแคโทด (NiO(OH)) หรอขวบวก

2NiO(OH)(s) + 2H2O(l) + 2e_ 2Ni(OH)2(s) + 2OH-(aq)

เมอรวมกนจะไดเปนปฏกรยาของเซลลดงน

ปฏกรยารวม

Cd(s) + 2NiO(OH)(s) + 2H2O(l) Cd(OH)2(s) + 2Ni(OH)2(s)

เซลลนแคดนจะใหศกยไฟฟาประมาณ 1.4 โวลต เมอใชงานไปเรอย ๆ ศกยไฟฟากจะลดลงจนใน

ทสดกจะไมสามารถน ามาใชงานได ตองน าไปประจไฟใหมเหมอนอยางเชนเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว

โดยปฏกรยาทเกดขนในการประจไฟกจะเปนปฏกรยายอนกลบกบปฏกรยาการจายไฟ

สรปปฏกรยำกำรจำยไฟของเซลลนกเกล-แคดเมยม

แอโนด (Cd) หรอขวลบ : Cd(s) + 2OH-(aq) Cd(OH)2(s) + 2e_

แคโทด (NiO(OH)) หรอขวบวก : 2NiO(OH)(s) + 2H2O(l) + 2e_ 2Ni(OH)2(s) + 2OH-(aq)

ปฏกรยารวม : Cd(s) + 2NiO(OH)(s) + 2H2O(l) Cd(OH)2(s) + 2Ni(OH)2(s)

สรปปฏกรยำกำรประจไฟของเซลลนกเกล-แคดเมยม

แคโทด (ขวลบ) : Cd(OH)2(s) + 2e_ Cd(s) + 2OH-(aq)

ขวแอโนด (ขวบวก) : 2Ni(OH)2(s) + 2OH-(aq) 2NiO(OH)(s) + 2H2O(l) + 2e_

ปฏกรยารวม : Cd(OH)2(s) + 2Ni(OH)2(s) Cd(s) + 2NiO(OH)(s) + 2H2O(l)


หนา 45

นกเรยนทราบไหมครบวาเซลลนกเกล-แคดเมยม น าไปใชประโยชนอยางไร

หนทราบคะคณคร... เซลลนกเกล-แคดเมยม ใชในเครองคดเลข กลองถายรป และเครองเลเซอร

ชนดไรสายคะซงการทนยมน ามาใชกบอปกรณพวกน เพราะวามนมขนาดเลก แลวกสามารถใชไดนาน แต

เซลลนกมขอเสยนะคะ เพราะวาเมอเซลลนเสอมสภาพลง ขนตอนการก าจดจะเปนปญหามาก เนองจาก

แคดเมยมเปนโลหะทเปนพษคะ

ขอด มขนาดเลกและใชงานไดนาน

ขอเสย มปญหามากในก าจดและแคดเมยมเปนโลหะทเปนพษ

ชวงเวลาประมาณ 31.46 นาท เซลลโซเดยม-ซลเฟอร

มาดตวอยางสดทายของเซลลทตยภมกน ซงกคอเซลลโซเดยม-ซลเฟอร เซลลนจะใชโซเดยมเหลว

เปนแอโนด และใชก ามะถนเหลวเปนแคโทด ในก ามะถนเหลวจะผสมผงแกรไฟตลงไปดวยเพอชวยเพม

ประสทธภาพการน าไฟฟา สวนสารละลายอเลกโทรไลตจะเปนพวกบตาอะลมนา ซงเปนของผสมของ

ออกไซดของโลหะ เชน อะลมเนยม แมกนเซยม โซเดยม ทยอมใหโซเดยมไอออน (Na+) เคลอนทผานได

โดยระหวางขวไฟฟาจะมเซรามกสคนอย ซงเซรามกสนจะมรพรนเลก ๆ เพอให Na+ ไอออนเคลอนทผาน

ไปได


หนา 46

ลกษณะของเซลลโซเดยม-ซลเฟอร เปนดงน

เมอน าไปใชงาน จะเกดปฏกรยาการจายไฟในเซลลโซเดยม-ซลเฟอร ดงน

ทขวแอโนดหรอขวลบ เกดปฏกรยาออกซเดชน โดยโลหะโซเดยมจะใหอเลกตรอนกลายเปน Na+

ไอออน

แอโนด (ขวลบ) : 2Na(l) 2Na+(l) + 2e_

ในขณะทขวแคโทดหรอขวบวก เกดปฏกรยารดกชน โดยซลเฟอรจะรบอเลกตรอนกลายเปน

ซลไฟดไอออน (S2-)

แคโทด :

S8(l) + 2e_ nS2-(l)

และไปรวมกบ Na+ ไอออน กลายเปนโซเดยมซลไฟดในปฏกรยารวม

ปฏกรยารวม : 2Na(l) + nS8(l) Na2Sn(l)

ส าหรบเซลลโซเดยม-ซลเฟอร จะใหศกยไฟฟาประมาณ 2.1 โวลต และเมอใชไฟฟาหมด ก

สามารถน ากลบมาประจไฟใหมได โดยปฏกรยาทเกดขนจะเปนปฏกรยายอนกลบของการใชไฟ เซลลชนด

น จะสามารถใชงานไดนานกวาเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว แตจะตองมการควบคมอณหภมของเซลลให

อยในชวง 350° C เพอใหสารตงตนและผลตภณฑคงอยในสภาพของเหลว

สรปปฏกรยำกำรจำยไฟของเซลลโซเดยม-ซลเฟอร

แอโนด (ขวลบ) : 2Na(l) 2Na+(l) + 2e_

แคโทด (ขวบวก) :

S8(l) + 2e_ nS2-(l)

ปฏกรยารวม : 2Na(l) +

S8(l) Na2Sn(l)


หนา 47

สรปปฏกรยำกำรประจไฟของเซลลโซเดยม-ซลเฟอร

แอโนด (ขวบวก) : nS2-(l)

S8(l) + 2e_

แคโทด (ขวลบ) : 2Na+(l) + 2e_ 2Na(l)

ปฏกรยารวม : Na2Sn(l) 2Na(l) +

nS8(l)

เปนอยางไรกนบางครบ พอจะเขาใจในเนอหาของเซลลทตยภมบางรปลาว เพอเปนการตรวจสอบ

วานกเรยนเขาใจหรอไม ครจะใหท าแบบทดสอบหลงเรยนและแบบฝกหดทายตอนเรยนกนนะครบ


หนา 48

5. แบบทดสอบหลงเรยนและเฉลยแบบทดสอบหลงเรยน

แบบทดสอบหลงเรยนเปนการประเมนผลการเรยนรตามวตถประสงค โดยเนนการทดสอบความรและความเขาใจของนกเรยน

แบบทดสอบหลงเรยน เรองไฟฟาเคม ตอน “ เซลลทตยภม : เซลลสะสมไฟฟำแบบตะกว เซลลนกเกล-แคดเมยมและเซลลโซเดยม-ซลเฟอร ” เปนแบบทดสอบปรนย 4 ตวเลอก มทงหมด 5 ขอ ซงเปลยนล าดบทงโจทยและตวเลอกทกครงทเปดสอการสอนขนมาใหม นกเรยนแตละคนอาจไดล าดบโจทยและตวเลอกไมเหมอนกน นกเรยนตองตอบแบบทดสอบใหถกตองกอนจงจะเปลยนเปนโจทยขอถดไป เกณฑการใหคะแนนและผลการประเมนระดบศกยภาพของนกเรยนหลงเรยน ท านองเดยวกบแบบทดสอบกอนเรยน ดงน ตอบถกในครงแรก ได 4 คะแนน

ตอบถกในครงทสอง ได 2 คะแนน ตอบถกในครงทสาม ได 1 คะแนน ตอบถกในครงทส ได 0 คะแนน

ดงนนคะแนนรวมเตม 20 คะแนน และหลงจากท าแบบทดสอบหลงเรยนครบ 5 ขอ จะมกรอบขอความแสดงผลคะแนนรวมทได และผลการประเมนระดบศกยภาพของนกเรยนกอนเรยน ดงน

ถานกเรยนได

17 – 20 คะแนน จดอยในระดบ ดมาก 15 – 16 คะแนน จดอยในระดบ ด 11 – 14 คะแนน จดอยในระดบ พอใช 0 – 10 คะแนน จดอยในระดบ ปรบปรง ถาผลการทดสอบของนกเรยนไดคะแนนนอยหรอไดระดบ “ ปรบปรง ” ครควรแนะน าใหนกเรยนกลบไปทบทวนบทเรยนอกครง

แบบทดสอบหลงเรยน 5 ขอ มค าถามและเฉลยค าตอบดงน (ล าดบโจทยและตวเลอกในสอการสอนอาจตางจากน)

แบบทดสอบหลงเรยนชดนควรใชเวลาประมาณ 5 – 10 นาท

ในกรณทโจทยบางขอมความยากหรอมการค านวณ สามารถใชเวลาเพมขนได เมอคลกเลอก “ แบบทดสอบหลงเรยน ” จากเมน จะเขาสการทดสอบดงตอไปน


หนา 49

โจทยขอ 1. ในเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว เมอประจไฟครงแรกจะมแกสเกดขนคอแกสใด

ตวเลอก H2 และ O2

ตวเลอก H2 และ SO2

ตวเลอก H2 ชนดเดยว

ตวเลอก O2 ชนดเดยว

ค ำตอบทถกตอง H2 และ O2 ค ำอธบำย ปฏกรยาการประจไฟครงแรกในเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกวเปนดงน

แคโทด : 2H+(aq) + 2e_ H2(g) แอโนด : 2H2O(l) 4H+(aq) + O2(g) + 4e_

O2(g) + Pb(s) PbO2(s)

2H2O(l) + Pb(s) PbO2(s) + 4H+(aq) + 4e_

แกสเกดขนคอแกส H2(g) และ O2(g)


ขอใดไมใชปฏกรยาทเกดขนในการประจไฟครงท 2 ในเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว

ตวเลอก PbSO4(s) + 2e_ Pb(s) + SO42-(aq)

ตวเลอก PbSO4(s) + 2H2O(l) PbO2(s) + SO42-(aq) + 4H+(aq) + 2e_

ตวเลอก Pb(s) + 2H2O(l) PbO2(s) + 2H2(g)

ตวเลอก 2PbSO4(s) + 2H2O(l) PbO2(s) + Pb(s) + 4H+(aq) + 2SO42-(aq)

ค ำตอบทถกตอง Pb(s) + 2H2O(l) PbO2(s) + 2H2(g)


ปฏกรยาการประจไฟครงท 2 ในเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกวเปนดงน

แคโทด : PbSO4(s) + 2e_ Pb(s) + SO42-(aq)


หนา 50

แอโนด : PbSO4(s) + 2H2O(l) PbO2(s) + SO42-(aq) + 4H+(aq) + 2e_

ปฏกรยารวม : 2PbSO4(s) + 2H2O(l) Pb(s) +PbO2(s) + 4H+(aq) + 2SO42-(aq)


ในเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว ในการจายไฟตงแตครงท 2 เปนตนไป จะไดผลตภณฑชนดใด

ตวเลอก จะได PbSO4 ทงทแอโนดและแคโทด

ตวเลอก จะได PbO2 ทงทแอโนดและแคโทด

ตวเลอก จะได PbSO4 ทแอโนดและ PbO2 ทแคโทด

ตวเลอก จะได PbSO4 ทแคโทดและ PbO2 ทแอโนด

ค ำตอบทถกตอง จะได PbSO4 ทงทแอโนดและแคโทด


การจายไฟตงแตครงท 2 ในเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว จะได PbSO4 ทงทแอโนดและแคโทด แคโทด : PbO2(s) + SO4

2-(aq) + 4H+(aq) + 2e_ PbSO4(s) + 2H2O(l) แอโนด : Pb(s) + SO4

2-(aq) PbSO4(s) + 2e_ โจทยขอ 4.

สารสน าตาลด า หรอ PbO2ในเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว เกดขนในขนตอนใด

ตวเลอก เกดขนเฉพาะในขนตอนของการประจไฟทกครง

ตวเลอก เกดขนเฉพาะในขนตอนของการจายไฟทกครง

ตวเลอก เกดขนทงในขนตอนของการประจไฟและการจายไฟ

ตวเลอก เกดขนในขนตอนของการประจไฟและการจายไฟบางครง

ค ำตอบทถกตอง เกดขนเฉพาะในขนตอนของการประจไฟทกครง


สารสน าตาลด า หรอ PbO2ในเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว เกดขนในขนตอนของการประจไฟทกครง


หนา 51

การประจไฟครงแรก แอโนด : 2H2O(l) + Pb(s) PbO2(s) + 4H+(aq)

การประจไฟครงท 2 แอโนด : PbSO4(s) + 2H2O(l) PbO2(s) + SO4

2-(aq) + 4H+(aq) + 2e_ โจทยขอ 5. ขอใดไมใชปฏกรยาทเกดขน ในการจายไฟของเซลลนกเกล-แคดเมยม

ตวเลอก Cd(s) + 2OH-(aq) Cd(OH)2(s) + 2e_

ตวเลอก 2NiO(OH)(s) + 2H2O(l) + 2e_ 2Ni(OH)2(s) + 2OH-(aq)

ตวเลอก Cd(s) + 2NiO(OH)(s) + 2H2O(l) Cd(OH)2(s) + 2Ni(OH)2(s)

ค ำตอบทถกตอง Ni(s) + 2OH-(aq) Ni(OH)2(s) + 2e_ ค ำอธบำย การจายไฟของเซลลนกเกล-แคดเมยมมปฏกรยาทเกดขนดงน

แคโทด : 2NiO(OH)(s) + 2H2O(l) + 2e_ 2Ni(OH)2(s) + 2OH-(aq) แอโนด : Cd(s) + 2OH-(aq) Cd(OH)2(s) + 2e_

ปฏกรยารวม : Cd(s) + 2NiO(OH)(s) + 2H2O(l) Cd(OH)2(s) + 2Ni(OH)2(s)


หนา 52

6. แบบฝกหดและเฉลยแบบฝกหด

หลงจากท าแบบทดสอบหลงเรยนเสรจแลวซงจะใชเวลาทงหมดตงแตเรมท าแบบทดสอบกอนเรยน

จนถงแบบทดสอบหลงเรยนประมาณ 50 นาทหรอประมาณ 1 คาบ ขนตอนตอไปคอการท าแบบฝกหด (ทาย

ตอนเรยน) ซงจดวาเปนการเรยนนอกเวลา เนองจากจะตองใชเวลานาน ดงนนจงถอวาเปนการจบตอนเรยน

ไมมการท าแบบฝกหด (ทายตอนเรยน) ตอเนองไป ตองออกนอกระบบไปกอน แลวจงกลบเขาระบบใหม

และเลอกแบบฝกหดโดยตรงจากเมน อยางไรกตามถามเวลาเหลออยบาง อาจจะท าแบบฝกหดบางสวนกอน

และท าสวนทเหลอนอกเวลา อาจท าเปนการบาน

แบบฝกหดเปนโจทยอตนยทเชอมโยงเนอหาของตอนเรยนนกบความรของตอนเรยนอน ๆ ในบทน

และเรองอน ๆ ในระดบมธยมศกษาตอนปลาย โดยเพมทกษะการใชความร ความเขาใจและการคดวเคราะห

ส าหรบแกปญหาโจทย

แบบฝกหดในสอการสอนเรองไฟฟาเคม ตอน “ เซลลทตยภม : เซลลสะสมไฟฟำแบบตะกว เซลล

นกเกล-แคดเมยมและ เซลลโซเดยม-ซลเฟอร ” มทงหมด 5 ขอ มค าถามและเฉลยค าตอบดงน


หนา 53

แบบฝกหดขอ 1.

จงบอกขอแตกตางและทเหมอนกนของการประจไฟครงแรกกบครงท 2 ในเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว

และเขยนสมการแสดงปฏกรยาทเกดขนทขวไฟฟา

ค ำตอบและค ำอธบำย

เปรยบเทยบเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว

การประจไฟครงแรก การประจไฟครงท 2

ก. ขวบวก Pb PbSO4

ข. ขวลบ Pb PbSO4

ค. ขวแคโทด Pb PbSO4

ง. ขวแอโนด Pb PbSO4

จ. ปฏกรยาทแคโทด 2H+(aq) + 2e_ H2(g) PbSO4(s) + 2e_ Pb(s) + SO42-

(aq)

ฉ. ปฏกรยาทแอโนด 2H2O(l) + Pb(s) PbO2(s) +

4H+(aq) + 4e_

PbSO4(s) + 2H2O(l) PbO2(s)

+ SO42-(aq) + 4H+(aq) + 2e_

ช. ปฏกรยารวมของเซลล 2H2O(l) + Pb(s) PbO2(s) +

2H2(g)

2PbSO4(s) + 2H2O(l) Pb(s)

+PbO2(s) + 4H+(aq) + 2SO42-(aq)


ในเซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว ทงขนตอนประจไฟและขนตอนจายไฟ

ก. อธบายขวไฟฟาใหถกตอง ขวใดเปนขวบวก ขวลบ แอโนดและแคโทด โดยเฉพาะในขนตอนของ

การประจไฟ ตอขวไฟฟาของเซลลเขากบขวไฟฟาของกระบะถานไฟฉาย หรอแหลงก าเนดไฟฟาอยางไร

ข. เขยนสมการแสดงปฏกรยาทเกดขนทขวไฟฟาและปฏกรยารวม


หนา 54


การประจไฟ(ยกเวนครงแรก) ขนตอนจายไฟ

ก. ขวบวก PbSO4 PbO2

ข. ขวลบ PbSO4 Pb

ค. ขวแคโทด PbSO4 PbO2

ง. ขวแอโนด PbSO4 Pb

จ. ปฏกรยาทแคโทด PbSO4(s) + 2e_ Pb(s) + SO42-

(aq)

PbO2(s) + SO42-(aq) + 4H+(aq) +

2e_ PbSO4(s) + 2H2O(l)

ฉ. ปฏกรยาทแอโนด PbSO4(s) + 2H2O(l) PbO2(s)

+ SO42-(aq) + 4H+(aq) + 2e_

Pb(s) + SO42-(aq) PbSO4(s) +

2e_

ช. ปฏกรยารวมของเซลล 2PbSO4(s) + 2H2O(l) Pb(s)

+PbO2(s) + 4H+(aq) + 2SO42-(aq)

PbO2(s) + Pb(s) + 4H+(aq) +

2SO42-(aq) 2PbSO4(s) +

2H2O(l)

ในขนตอนของการประจไฟ ใหตอขวบวก (แอโนด) ของเซลลเขากบขวไฟฟาบวกของกระบะ

ถานไฟฉายและตอขวลบ (แคโทด) ของเซลลเขากบขวไฟฟาลบของกระบะถานไฟฉาย


เมอใชแบตเตอรไปนาน ๆ เซลลจะเสอมลง และไมสามารถน ากลบมาประจไฟไดอก เพราะเหตใด มวธการ

ตรวจสอบเซลลแบตเตอรหรอไม อยางไร


เมอเกดปฏกรยาในการจายไฟ ตะกวจะเปลยนเปน PbSO4 เกาะทขวไฟฟา ซง PbSO4 บางสวนจะ

หลดออกจากแผนตะกว ตกอยทกนภาชนะ ท าใหแผนตะกวสกกรอนไปเรอย ๆ และเสอมสภาพลงในทสด

ท าใหไมสามารถน ากลบมาใชงานไดอก ในทางปฏบต เราจะมองไมเหนลกษณะของแผนตะกวใน

แบตเตอร และมองไมเหนปรมาณของ PbSO4 ทตกอยกนภาชนะ การตรวจสภาพแบตเตอรจงใชวธทางออม

โดยวดจากความเขมขนของสารละลายกรด H2SO4 ทใชเปนอเลกโทรไลต ปกตใชความเขมขน รอยละ 30

ถง 38 โดยมวล ซงสอดคลองกบความถวงจ าเพาะประมาณ 1.25-1.30 ดงนนถาวดความถวงจ าเพาะของ

สารละลายกรด แลวพบวามความถวงจ าเพาะต ากวา 1.24 กควรจะน าไปประจไฟใหมได


หนา 55


ในเซลลสะสมไฟฟา 2 ชนดคอ

ก. เซลลนกเกล-แคดเมยม

ข. เซลลโซเดยม-ซลเฟอร

จงอธบายขวไฟฟาใหถกตอง ทงขวบวก ขวลบ แอโนด และแคโทด พรอมกบเขยนสมการแสดงปฏกรยา

เกดขนทขวไฟฟา


ในกรณจายไฟ เปนดงน

เซลลนกเกล-แคดเมยม เซลลโซเดยม-ซลเฟอร

ก. ขวบวก (แคโทด) NiO(OH) ฉาบบน Ni S8(l)

ข. ขวลบ (แอโนด) Cd Na(l)

ค. ขวแคโทด (ขวบวก) NiO(OH) ฉาบบน Ni S8(l)

ง. ขวแอโนด (ขวลบ) Cd Na(l)

จ. ปฏกรยาทแคโทด 2NiO(OH)(s) + 2H2O(l) + 2e_

2Ni(OH)2(s) + 2OH-(aq)

S8(l) + 2e_nS2-(l)

ฉ. ปฏกรยาทแอโนด Cd(s) + 2OH-(aq)

Cd(OH)2(s) + 2e_

2Na(l) 2Na+(l) + 2e_

ช. ปฏกรยารวมของเซลล Cd(s) + 2NiO(OH)(s) + 2H2O(l)

Cd(OH)2(s) + 2Ni(OH)2(s)

2Na(l) +

S8(l) Na2Sn(l)


เซลลสะสมไฟฟาแบบตะกวและเซลลนกเกล-แคดเมยม ในกระบวนการจายไฟ เปรยบเทยบกนไดอยางไร

ตามหวขอตอไปน

ก. ขวบวก

ข. ขวลบ


หนา 56

ค. ขวแคโทด

ง. ขวแอโนด

จ. ปฏกรยาทแคโทด

ฉ. ปฏกรยาทแอโนด

ช. ปฏกรยารวมของเซลล

ซ. ศกยไฟฟาเรมตน

ฌ. การน าไปใชประโยชน

ญ. ขอด และขอเสย


เซลลสะสมไฟฟาแบบตะกวและเซลลนกเกล-แคดเมยม ในกระบวนการจายไฟ เปรยบเทยบกนไดดงน

เซลลสะสมไฟฟาแบบตะกว เซลลนกเกล-แคดเมยม

ก. ขวบวก (แคโทด) PbO2 NiO(OH) ฉาบบน Ni

ข. ขวลบ (แอโนด) Pb Cd

ค. ขวแคโทด (ขวบวก) PbO2 NiO(OH) ฉาบบน Ni

ง. ขวแอโนด (ขวลบ) Pb Cd

จ. ปฏกรยาทแคโทด PbO2(s) + SO42-(aq) + 4H+(aq) +

2e_ PbSO4(s) + 2H2O(l) 2NiO(OH)(s) + 2H2O(l) + 2e_ 2Ni(OH)2(s) + 2OH-(aq)

ฉ. ปฏกรยาทแอโนด Pb(s) + SO42-(aq) PbSO4(s) +

2e_

Cd(s) + 2OH-(aq) Cd(OH)2(s) + 2e_

ช. ปฏกรยารวมของเซลล PbO2(s) + Pb(s) + 4H+(aq) + 2SO4

2-(aq) 2PbSO4(s) + 2H2O(l)

Cd(s) + 2NiO(OH)(s) + 2H2O(l) Cd(OH)2(s) + 2Ni(OH)2(s)

ซ. ศกยไฟฟาเรมตน 2.0 V 1.4 V

ฌ. การน าไปใชประโยชน ใชในรถยนต จกรยานยนต ฯ ใชในเครองคดเลข กลองถายรป เครองเลเซอรชนดไรสาย ฯ

ญ. ขอด และขอเสย ขอด : มขนาดเลกและใชงานไดนาน ขอเสย : มปญหามากในก าจด และตะกวเปนโลหะทเปนพษ

ขอด : มขนาดเลกและใชงานไดนาน ขอเสย : มปญหามากในก าจด และแคดเมยมเปนโลหะทเปนพษ


หนา 57

7. เอกสำรอำงอง

1. สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย คมอครสาระการเรยนรพนฐานและเพมเตม วชาเคม

เลม 4 พมพครงท 1 กรงเทพฯ โรงพมพครสภา ลาดพราว 2548.

2. สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย หนงสอเรยนสาระการเรยนรพนฐานและเพมเตม

วชาเคม เลม 4 พมพครงท 3 กรงเทพฯ โรงพมพครสภาลาดพราว 2549.

3. Silberberg, M.S. Chemistry : The Molecular Nature of Matter and Change. 4th ed. ; McGraw-Hill,

2006.

4. Atkins, P.W. and Jones, L.L. Chemistry: Molecules, Matter and Change. 3rd ed. ; New York : W.H.

Freeman and Company, 1997.

5. Chang, R. Chemistry : 9th ed. ; McGraw-Hill International Edition, 2007.

6. Hill, J.W. and Petrucci, R.H. General Chemistry : An Integrated Approach. 2nd ed. ; New Jersey :

Prentice-Hall Inc., 2000.

คู่มือสื่อการ ... - phukhieo.ac.tha4%d9%e8%c1%d7… ·...

Documents