ชุดที่ 8...

ชดกจกรรมการเรยนรหนวยการเรยนรไฟฟาเคม

นางสาวปราญชล นนทะวน ต าแหนง คร วทยฐานะ ครช านาญการ

โรงเรยนสตรสรเกศ อ าเภอเมอง จงหวดศรสะเกษส านกงานเขตพนทการศกษามธยมศกษา เขต 28

ชดท 8

REDOX

GALVANIC CELL

ELECTROLYTIC CELL

เรอง การกดกรอนของโลหะและการปองกนรายวชาเคม ว33221 ชนมธยมศกษาปท 6

หนวยการเรยนร : ไฟฟาเคม ชดท 8 การกดกรอนของโลหะและการปองกน

Electrochemistry

ก

ค าน า

ชดกจกรรมการเรยนร หนวยการเรยนร เรอง ไฟฟาเคม ชดท 8 การกดกรอนของโลหะและการปองกน ชนมธยมศกษาปท 6 ชดน จดท าตามสาระและมาตรฐานการเรยนร กลมสาระการเรยนรวทยาศาสตร สาระท 3 สารและสมบตของสาร เมอนกเรยนไดศกษาชดกจกรรม การเรยนร ชดนแลว จะชวยเสรมสรางความร ทกษะ/กระบวนการและยงปลกฝงคณลกษณะท พงประสงคทดใหกบนกเรยน เปนการจดการเรยนการสอนทเนนผเรยนเปนส าคญ นกเรยนสามารถศกษาเนอหาและประเมนผลการเรยนไดดวยตนเองตามขนตอนทก าหนดไว ไดเรยนรตามความสามารถของแตละบคคล สงเสรมการพฒนาศกยภาพของนกเรยนเปนรายบคคล และสามารถน าไปใชประโยชนในชวตประจ าวนไดเปนอยางด

ผจดท าหวงเปนอยางวา ชดกจกรรมการเรยนรชดน จะเปนประโยชนตอการจดการเรยนการสอนไดเปนอยางด และขอขอบคณผเชยวชาญทกทานทชวยตรวจสอบคณภาพของชดการเรยนชดน ตลอดจนขอบใจนกเรยนทเปนกลมตวอยางทกคน ในการรวมกนพฒนาชดการเรยนนดวยความตงใจ


Electrochemistry

ข

ชดกจกรรมการเรยนร รายวชาเคม (ไฟฟาเคม ธาตและสารประกอบในอตสาหกรรม ) รหสวชา ว33221 ส าหรบนกเรยนชนมธยมศกษาปท 6 หนวยการเรยนร เรอง ไฟฟาเคม ชดท 8 การกดกรอนของโลหะและการปองกน ชดกจกรรมการเรยนรชดนจดท าขนโดยก าหนดเนอหาและวตถประสงค ตามหลกสตรกลมสาระการเรยนรวทยาศาสตร ระดบชนมธยมศกษาปท 4 - 6 มความมงหวงเพอใหนกเรยนไดศกษาคนควา ท าความเขาใจ ฝกปฏบตกจกรรม เปนการเพมพนความรและทกษะทางวชาการใหนกเรยนมความสามารถในการอาน คด วเคราะห เขยนสอความและมความรความเขาใจเกยวกบไฟฟาเคม การจดท าชดกจกรรมการเรยนรในหนวยการเรยนร เรอง ไฟฟาเคม ไดมการจดท า ปรบปรง แกไขและพฒนา มาโดยตลอด มทงหมด 8 ชด จ านวน 8 เลม ดงน

ชดท 1 ปฏกรยารดอกซ เวลา 3 ชวโมง ชดท 2 การดลสมการรดอกซ เวลา 3 ชวโมง ชดท 3 เซลลกลวานก เวลา 4 ชวโมง ชดท 4 ประเภทของเซลลกลวานก เวลา 3 ชวโมง ชดท 5 การแยกสารละลายดวยไฟฟา เวลา 3 ชวโมง ชดท 6 การชบโลหะดวยกระแสไฟฟา เวลา 3 ชวโมง ชดท 7 การท าโลหะใหบรสทธ เวลา 2 ชวโมง ชดท 8 การกดกรอนของโลหะและการปองกน เวลา 3 ชวโมง

ผจดท าหวงเปนอยางยงวา ชดกจกรรมการเรยนรชดนจะมประโยชน ส าหรบการจดการเรยนการสอนของครและนกเรยน เปนสอการเรยนการสอนทครผสอนสามารถใชประกอบกบคมอการใชชดกจกรรมการเรยนร หนวยการเรยนร เรอง ไฟฟาเคม ชนมธยมศกษาปท 6 เพอพฒนาทกษะกระบวนการเรยนรตาง ๆ ทางวทยาศาสตรของนกเรยนใหมประสทธภาพสงผลใหนกเรยนมผลสมฤทธทางการเรยนสงขนตอไป ปราญชล นนทะวน

ค าชแจง


Electrochemistry

ค

หนา

ค าน า ................................................................................................................................................................. ก

ค าชแจง ..............................................................................................................................................................ข

สารบญ .............................................................................................................................................................. ค

ค าชแจงส าหรบคร .............................................................................................................................................. ง

ค าชแจงส าหรบนกเรยน .....................................................................................................................................ฉ

ชดการเรยนรท 8 การกดกรอนของโลหะและการปองกน .................................................................................. 1

บตรค าสง ........................................................................................................................................................... 3

แบบทดสอบกอนเรยน ....................................................................................................................................... 4

กระดาษค าตอบแบบทดสอบกอนเรยน .............................................................................................................. 7

บตรค าถามท 8.1 เรอง การเปลยนแปลงของโลหะในธรรมชาต ........................................................................ 8

บตรค าถามท 8.2 เรอง ลวงร ท านาย ................................................................................................................ 9

บตรกจกรรมท 8.1 เรอง บทปฏบตการ เรอง ปจจยในการกดกรอนของโลหะเหลก ...................................... 10

บตรเนอหาท 8.1 เรอง การปองกนการกดกรอนของโลหะ ............................................................................. 14

บตรฝกเสรมทกษะท 8.1 เรอง กจกรรมความรสการน าไปใช ......................................................................... 17

บตรค าถามท 8.3 เรอง รวบรวมความรสประเมนผล ...................................................................................... 19

แบบทดสอบหลงเรยน ..................................................................................................................................... 20

กระดาษค าตอบแบบทดสอบหลงเรยน............................................................................................................ 23

เฉลยแนวค าตอบ ............................................................................................................................................. 24

เฉลยค าตอบแบบทดสอบกอนเรยน................................................................................................... 25

เฉลยบตรค าถามท 8.1 ..................................................................................................................... 26

เฉลยบตรค าถามท 8.2 ..................................................................................................................... 27

เฉลยบตรกจกรรมท 8.1 ................................................................................................................... 28

เฉลยบตรฝกเสรมทกษะท 8.1 ........................................................................................................... 31

เฉลยบตรค าถามท 8.3 ..................................................................................................................... 33

เฉลยค าตอบแบบทดสอบหลงเรยน ................................................................................................... 34

บรรณานกรม ..................................................................................................................................... 35

สารบญ


Electrochemistry

ง

ชดกจกรรมการเรยนร ชดท 8 เรอง การกดกรอนของโลหะและการปองกน จดเปนชดกจกรรม การเรยนรทเนนใหนกเรยนไดศกษาหาความรดวยตนเอง โดยการแบงนกเรยนออกเปนกลม และใหศกษาและท ากจกรรมกลม ครเปนเพยงผเตรยมการสอน เตรยมชนเรยน เตรยมสอและอปกรณ พรอมทงเปนพเลยงคอยดแลและใหการชวยเหลอเมอนกเรยนเกดปญหา ซงครจะตองปฏบตรายละเอยด ดงน

1. จดชนเรยนใหเปนแบบกลม กลมละ 5 – 6 คน คละนกเรยนเกง กลาง และออน 2. ครตองศกษาเนอหาและกจกรรมของชดกจกรรมการเรยนรอยางละเอยด 3. เตรยมสอและอปกรณ สารเคมส าหรบท าการทดลอง ไวใหเรยบรอย 4. ชแจงขนตอนการท ากจกรรมในชดกจกรรมการเรยนรใหนกเรยนเขาใจอยางชดเจน 5. การด าเนนการจดกจกรรมการเรยนรแบบสบเสาะหาความร ดงน

1) ทดสอบกอนเรยน เพอวดความรพนฐานของนกเรยน และตรวจค าตอบไดจากบตรเฉลยแบบทดสอบกอนเรยน

2) ขนเราความสนใจ (engagement) โดยครใหนกเรยนแตละคนดภาพชดท 1 และภาพชดท 2 ในบตรค าถามท 8.1

เรอง การเปลยนแปลงของโลหะในธรรมชาต รวมกนอภปรายและตอบค าถามจากบตรค าถาม จากนนครแจงหวขอเรองทจะสอนและจดประสงคในการเรยนรใหเรยนทราบ

3) ขนส ารวจและคนหา (exploration) ใหนกเรยนตอบค าถามในบตรค าถามท 8.2 เรอง ลวงร ท านาย โดยครใหนกเรยน

ดภาพการออกแบบการทดลอง เรอง ปจจยในการเกดสนมเหลก แลวท านายผลการทดลองลวงหนา

ใหนกเรยนท าการทดลองตามขนตอนในบตรกจกรรมท 8.1 บทปฏบตการ เรอง ปจจยในการเกดการกดกรอนของโลหะเหลก (ครจะตองเตรยมอปกรณและสารเคมในการทดลองใหกบนกเรยน) และนกเรยนสามารถสบคนขอมลทเกยวของกบการกดกรอนของโลหะเพมเตมได

4) ขนอธบายและลงขอสรป (explanation) ใหนกเรยนตอบค าถามทายการทดลอง และสรปผลการทดลองจากบทปฏบตการ

เรอง ปจจยในการเกดการกดกรอนของโลหะเหลก ครสมนกเรยนตวแทนจากกลมตาง ๆ มาน าเสนอผลการทดลองหนาชนเรยน

ค าชแจงส าหรบคร


Electrochemistry

จ

5) ขนขยายความร (elaboration) ใหนกเรยนศกษาบตรความรท 8.1 เรองการปองกนการกดกรอนของโลหะ ใหนกเรยนท าแบบฝกหดในบตรฝกเสรมทกษะท 8.1 เรอง กจกรรมความรสการ

น าไปใช 6) ขนประเมนผล (evaluation)

ใหนกเรยนตอบค าถามในบตรค าถามท 8.3 เรอง สรปและประเมนผล 7) ทดสอบหลงเรยน เพอประเมนความรของนกเรยนหลงการใชชดกจกรรมการเรยนร และ

ตรวจค าตอบไดจากบตรเฉลยแบบทดสอบหลงเรยน ถานกเรยนคนใดไดคะแนนต าและ ไมผานเกณฑจะตองเรยนซอมเสรมตอไป

6. ในขณะทนกเรยนก าลงท ากจกรรม ครสงเกตและประเมนพฤตกรรมการเรยนรของนกเรยนอยางใกลชด หากนกเรยนมปญหาควรเขาไปแกไขเปนรายบคคลหรอรายกลม

7. หลงท ากจกรรมการเรยนรครบทกขนตอน ครควรแจงใหนกเรยนทกกลมเกบอปกรณการเรยนร ใหเรยบรอย


Electrochemistry

ฉ

นกเรยนศกษา สาระและมาตรฐานการเรยนร ขอบขายเนอหา สาระส าคญ ผลการเรยนร จดประสงคการเรยนรและสมรรถนะส าคญ

ใหนกเรยนศกษาบตรค าสง และท ากจกรรมตามบตรค าสง

ใหนกเรยนทดแบบทดสอบกอนเรยน ชดท 8 เรอง การกดกรอนของโลหะและการปองกน จ านวน 10 ขอ เมอท าเสรจแลว สงกระดาษค าตอบใหคณครตรวจ

นกเรยนควรท ากจกรรมทกขนตอนดวยความตงใจ ไมแอบดเฉลยกอน

เมอนกเรยนตอบค าถาม/ท ากจกรรม/ท าแบบฝกเสรมทกษะ เสรจเรยบรอยในทกขนตอนแลว สามารถตรวจค าตอบไดจากบตรเฉลย

หากนกเรยนเกดค าถามหรอขอสงสยใด ๆ ในระหวางการท ากจกรรมใหปรกษาครผสอนไดทนท

เมอนกเรยนศกษาและท ากจกรรมครบทกขนแลว ใหนกเรยนท าแบบทดสอบหลงเรยน จ านวน 10 ขอ และสามารถตรวจค าตอบไดในบตรเฉลยแบบทดสอบหลงเรยน

ค าชแจงส าหรบนกเรยน


Electrochemistry

1

สาระและมาตรฐานการเรยนร สาระท 3 สารและสมบตของสาร

มาตรฐาน ว 3.2 เขาใจหลกการและธรรมชาตของการเปลยนแปลงสถานะของสาร การเกดสารละลาย การเกดปฏกรยา มกระบวนการสบเสาะหาความรและจตวทยาศาสตร สอสารสงทเรยนร และน าความรไปใชประโยชน

สาระท 8 ธรรมชาตของวทยาศาสตรและเทคโนโลย มาตรฐาน ว 8.1 ใชกระบวนการทางวทยาศาสตรและจตวทยาศาสตรในการสบเสาะ

หาความรการแกปญหา รวาปรากฏการณทางธรรมชาตทเกดขนสวนใหญมรปแบบทแนนอนสามารถอธบายและตรวจสอบไดภายใตขอมลและเครองมอทมอยในชวงเวลานน ๆ เขาใจวาวทยาศาสตร เทคโนโลย สงคมและสงแวดลอมมความเกยวของสมพนธกน

สาระการเรยนร 1. การผกรอนของโลหะ 2. การปองกนการผกรอนของโลหะ

สาระส าคญ การกดกรอนของโลหะ (Corrosion) คอ การทโลหะท าปฏกรยากบสารตาง ๆ ในสงแวดลอมรอบ ๆ โลหะ แลวท าใหโลหะนนเปลยนสภาพเปนไอออน หรอกลายเปนสารประกอบออกไซด/สารประกอบ ไฮดรอกไซด ซงอาจเกดขนไดจากหลาย ๆ สภาวะ เชน เมอโลหะอยในสภาวะความเปนกรด ความเคม หรออยใกลกบโลหะทเสยอเลกตรอนยาก เปนตน การเกดสนมเกดจากโลหะเหลกเสยอเลกตรอนใหแกน าและออกซเจน เกดเปน Fe(OH)2 ซงถกออกซเจนและน าในอากาศออกซไดซไปเปน Fe(OH)3(s) และเปลยนไปเปน Fe2O3.nH2O สของสนมนนอาจ มสทแตกตางกนขนอยกบ จ านวนของน า (nH2O) ในผลกแตแหงซงอาจไมเทากน การปองกนการกดกรอนของโลหะท าไดโดยการปองกนไมใหผวโลหะสมผสสารเคมหรอน าและออกซเจนในอากาศ โดยวธการตาง ๆ ดงน

1. การเคลอบผวโลหะ สามารถเคลอบไดโดย การทาส การชบน ามน หรอการเคลอบดวยพลาสตก 2. การชบ เปนการชบผวโลหะดวยโลหะอกชนดหนง โลหะทนยมน ามาใชชบจะเปนโลหะทถกกดกรอน

ไดยาก เชน นกเกล ทองแดง ดบก เงน โครเมยม เปนตน 3. การท าเปนโลหะผสม โดยการน าโลหะตงแต 2 ชนดขนไปมาหลอมรวมกน ท าใหทนตอการกดกรอน 4. วธแคโทดก เปนการปองกนการกดกรอนโดยน าโลหะทมคา E0

red ต าหรอตวรดวซทดกวาไปพนไว กบโลหะทตองการไมใหเกดสนม โลหะทมคา E0

red ต าจะเปนแอโนด และโลหะทไมตองการใหเกดสนมม E0

red สงกจะเปนแคโทด

ชดท 8 การกดกรอนของโลหะและการปองกน เวลาเรยน 3 ชวโมง


Electrochemistry

2

5. วธอะโนไดซ เปนการเปลยนผวหนาของโลหะใหกลายเปนโลหะออกไซด โลหะทนยมใช เชน อะลมเนยม โครเมยม ดบก สงกะส โดยกระแสไฟฟา 12 V ซงโลหะออกไซดทเกดขนจะทนการกดกรอนมากกวาโลหะปกต ออกไซดของโลหะเหลานจะเคลอบผวของโลหะไมใหเกดการกดกรอนตอไป

6. การรมด า เปนการปองกนการกดกรอนและเพมความสวยงามใหแกชนโลหะ เชน ปน ดาบ โดยใหเหลกไปท าปฏกรยากบสารเคมเฉพาะ เปลยนผวหนาเหลกใหกลายเปน FeO(OH) วธการนสามารถใชกบโลหะอน ๆ ได เชน ทองแดง ทองเหลอง อะลมเนยม เงน และสแตนเลส เปนตน

7. การเคลอบผวโลหะ

ผลการเรยนร 1. อธบายสาเหตหรอภาวะทท าใหโลหะเกดการกดกรอนพรอมทงเขยนสมการแสดงปฏกรยาได 2. อธบายวธการปองกนการกดกรอนของโลหะโดยวธอะโนไดซ การรมด า วธแคโทดก การเคลอบผวดวย

พลาสตก สหรอน ามน และการชบโลหะได

จดประสงคการเรยนร 1. ดานความร ความเขาใจ (K)

1. อธบายความหมายของการกดกรอนโลหะได 2. อธบายสภาวะทท าใหโลหะเกดการกดกรอนได 3. อธบายวธการปองกนการกดกรอนของโลหะได

2. ดานทกษะ/กระบวนการ (P) 1. ท าการทดลองเพอศกษาปจจยทท าใหเกดการกดกรอนของโลหะ 2. เขยนสมการการเกดปฏกรยาการกดกรอนของโลหะได 3. ระบไดวาสารใดท าหนาทเปนตวรบอเลกตรอนและตวใหอเลกตรอน 4. สบคนขอมลการเกดสนมของเหลกได 5. น าเสนอผลการทดลอง เรอง ปจจยทท าใหเกดการกดกรอนของโลหะ

3. ดานคณลกษณะอนพงประสงค (A) 1. มความมงมน สนใจในการเรยน และมการวางแผนการท างานอยางเปนระบบ 2. มความสามคคในกลม 3. มวนยในการท ากจกรรมอยางมสตเสรจตามเวลาทก าหนด 4. มความซอสตยในการท ากจกรรม 5. มจตสาธารณะแลกเปลยนเรยนรกบเพอน 6. มจตวทยาศาสตร


Electrochemistry

3

บตรค าสง

ค าชแจง ใหนกเรยนปฏบตตามค าสงดงน

1. ท าแบบทดสอบกอนเรยน (10 นาท) 2. ขนเราความสนใจ (10 นาท)

บตรค าถามท 8.1 เรอง การเปลยนแปลงของโลหะในธรรมชาต

3. ขนส ารวจและคนหา (60 นาท) บตรค าถามท 8.2 เรอง ลวงร ท านาย บตรกจกรรมท 8.1 บทปฏบตการ เรอง ปจจยในการเกด

การกดกรอนของโลหะ 4. ขนอธบายและลงขอสรป (30 นาท)

ตอบค าถามทายการทดลองและสรปผลการทดลอง เรอง ปจจยในการเกดการกดกรอนของโลหะ

5. ขนขยายความร (50 นาท) บตรเนอหาท 8.1 เรอง การปองกนการกดกรอนของโลหะ บตรฝกเสรมทกษะ เรอง กจกรรมความรสการน าไปใช

6. ขนประเมน (10 นาท) บตรค าถามท 8.3 เรอง สรปและประเมนผล

7. ท าแบบทดสอบหลงเรยน (10 นาท)


Electrochemistry

4

แบบทดสอบกอนเรยน รายวชาไฟฟาเคม ธาตและสารประกอบในอตสาหกรรม ว33221 ชนมธยมศกษาปท 6

ขอสอบจ านวน 10 ขอ เวลาในการสอบ 10 นาท

1. แบบทดสอบกอนเรยนชดท 8 การกดกรอนของโลหะและการปองกน เปนแบบทดสอบ แบบปรนย 4 ตวเลอก จ านวน 10 ขอ เวลา 10 นาท

2. ใหนกเรยนท าเครองหมายกากบาท () ลงในกระดาษค าตอบ

1. สภาวะใดทเหลกจะถกกดกรอนไดเรวทสด ก. มน าและอากาศ ข. มอากาศและสารละลาย NaOH ค. มน า อากาศ และลวดทองแดงผกตดอย ง. มน า ออกซเจน และลวดแมกนเซยมผกตดอย

2. สถานการณในขอใดถกตองเกยวกบการกดกรอนของโลหะ เมอโลหะคหนงอยดวยกน โลหะชนท 1 โลหะชนท 2 โลหะทถกกดกรอน ก. Fe Sn Sn ข. Al Sn Al ค. Fe Cr Fe ง. Al Cr Cr

3. การเกดสนมจะเกดชาลงมากทสด เมอมโลหะใดตออยกบตะปเหลก ก. โลหะแมกนเซยม ข. โลหะทองแดง ค. โลหะสงกะส ง. โลหะเงน

จงใชขอมลตอไปนในการตอบค าถาม ขอ 4 - 5 ในการศกษาการผกรอนของโลหะ โดยตดตามการเปลยนแปลงทเกดขนกบโลหะในหลอดทดลองท

บรรจน า แลวน ามาทดสอบดวย K3Fe(CN)6 และฟนอลฟทาลน มผลการทดลองดงน ก าหนดให Fe2+ + 2e- Fe ; E0

red = -0.44 V A3+ + 3e- A ; E0

red = -1.66 V B2+ + 2e- B ; E0

red = -2.37 V C2+ + 2e- C ; E0

red = -0.25 V D2+ + 2e- Fe ; E0

red = +0.34 V

ค าชแจง


Electrochemistry

5

ตะปพนดวยโลหะ A

ตะปพนดวยโลหะ B

ตะปพนดวยโลหะ C ตะปพนดวยโลหะ D

ผลการทดสอบกบฟนอลฟทาลน รอบ ๆ ตะปมส

ชมพจาง ๆ รอบ ๆ ตะปม

สชมพเขม รอบ ๆ ตะปมส

ชมพจาง ๆ รอบ ๆ ตะปมส

ชมพเขม ผลการทดสอบกบ K3Fe(CN)6

ไมเปลยนส ไมเปลยนส มสเขยวแกมสน าเงนเลกนอย

มสเขยวเขมแกม สน าเงนเขม

4. จากการทดลอง ขอสรปใดถกตอง ก. โลหะ B ท าใหตะปเหลกเสยอเลกตรอนไดงายขน ข. สชมพทเกดขนมาจาก OH- ทเกดในปฏกรยาออกซเดชน ค. ในทกสภาวะ ตะปเหลกเกดสนมทงหมดเนองจากน าและอากาศ ง. เกดสนมเหลกทตะปพนดวยโลหะ D มากกวา ตะปพนดวยโลหะ C

5. โลหะ C จะเกดการกดกรอน เมอตอเขากบโลหะใด ก. ตอโลหะ C กบโลหะ A ข. ตอโลหะ C กบโลหะ B ค. ตอโลหะ C กบโลหะ Fe ง. ตอโลหะ C กบโลหะ D

6. จากการทดสอบตะปเหลกดงตอไปน I II III IV

ตะปในหลอดใดจะเปนสนม

ก. หลอดท I ข. หลอดท II ค. หลอดท III ง. หลอดท IV

7. ขอใดไมถอวาเปนการปองกนการกดกรอนของโลหะ ก. การรมด าอาวธปน ข. ทาสน ามนทประตเหลกหนาบาน ค. การชะโลมน ามนตะปกอนตตะปลงในเนอไม ง. การขดคราบด าหมนออกจากชดสรอยเครองเงน

สารดดความชน

ส าล

เตมน ากลนจนเตมขวด

อากาศ

น าประปา


ตะปทา วาสลน


Electrochemistry

6

8. การปองกนการกดกรอนของโลหะ วธใดทตองผานกระบวนการอเลกโทรไลซส ก. วธรมด า ข. วธแคโทดก ค. การเคลอบพลาสตก ง. การชบโลหะดวยไฟฟา

9. ขอใดถกตองทสด ในการฝงลวดแมกนเซยมไวใหสมผสกบทอเหลกบรรจน ามนทใตดน เพอลดการกดกรอนของทอ

ก. ลวดแมกนเซยมเปนตวออกซไดซ ข. ลวดแมกนเซยมเปนตวรบอเลกตรอนจากทอเหลก ค. ลวดแมกนเซยมเปนตวสงผานอเลกตรอนไปยงทอเหลก ง. ลวดแมกนเซยมเปนตวปองกนมใหทอเหลกสมผสกบความชนโดยตรง

10. สงกะสแผนเรยบใชท ารางน าฝนมการผลตจากแผนเหลกเคลอบสงกะส และกระปองน าผลไมทท าจากเหลกเคลอบดวยอะลมเนยม ผลตภณฑชนดใดจะเกดสนมเรวกวากนเมออยในสภาะทสมผสอากาศและความชน

ก. กระปองน าผลไม ข. สงกะสแผนเรยบ ค. เกดสนมพรอมกน เพราะเปนเหลกเหมอนกน ง. ไมเกดสนมทง 2 ชนด เพราะมการปองกนการกดกรอน


Electrochemistry

7

น าคะแนนมาเทยบกบเกณฑไดดงน

ถานกเรยนท าได 0 - 4 คะแนน อยในเกณฑ ไมผาน ถานกเรยนท าได 5 - 6 คะแนน อยในเกณฑ พอใช ถานกเรยนท าได 7 - 8 คะแนน อยในเกณฑ ด ถานกเรยนท าได 9 - 10 คะแนน อยในเกณฑ ดมาก

ขอ ก ข ค ง 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

กระดาษค าตอบ .........แบบทดสอบกอนเรยน

ชอ – นามสกล ..............................................................................ชน..................เลขท...............

10

คะแนนทได


Electrochemistry

8

1. จงใชขอมลจากภาพทก าหนดใหตอไปน ตอบค าถามใหถกตองสมบรณ

ภาพชดท 1

ภาพท 1 นอต ทมา : http://pantip.com/topic/32232515

ภาพท 2 นอต ทมา : https://malanggun.blogspot .com/2016_02_01_archive.html


ภาพท 3 โซรถจกรยานยนต ทมา : http://pantip.com/topic/32386287


1) จากภาพชดท 1 กบ ภาพชดท 2 มความสมพนธกนอยางไร

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2) ขอมลจากภาพท 2 และ ภาพท 4 เกดการเปลยนแปลงทเหมอนหรอแตกตางกนอยางไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3) ขอมลจากภาพท 2 และ ภาพท 4 นกเรยนคดวามสาเหตมาจากอะไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

4) ขอมลจากภาพท 2 และ ภาพท 4 นกเรยนคดวามวธการแกไขหรอปองกนไดหรอไม จงยกตวอยาง ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………


Electrochemistry

9

ขนท านาย (Predict)

1. นกเรยนดภาพท 5 ภาพการออกแบบการทดลอง แลวตอบค าถาม ดงตอไปน

การทดลอง A B C D E F G H

อากาศ

น ากลน ตะปพนลวด Cu

น ากลน ตะปพนลวด Mg

น าตมทเยนแลว

น าเกลอ (NaCl)

น ามะนาว

น ากลน


ภาพท 8.5 การทดลอง เรอง ปจจยในการเกดสนมเหลก

1.1 จากภาพท 5 การทดลอง เรอง ปจจยในการเกดสนมเหลก นกเรยนคดวาการทดลอง A – G จะเกดการเปลยนแปลงหรอไมอยางไร ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...

1.2 ถานกเรยนเปนผท าการทดลอง นกเรยนคดวาระบบใดทจะเกดสนมเหลกมากทสด และระบบใดเกดสนมเหลกนอยทสด เพราะอะไร ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...

1.3 ถานกเรยนเปนผท าการทดลองและเพมระยะเวลาในการทดลอง เชน จาก 1 วน เปน 3 วน นกเรยนคดวาการทดลอง A –G จะมการเปลยนแปลงอยางไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

1.4 จากการทดลอง A – G นกเรยนคดวาปจจยใดบางทท าใหเกดสนมเหลก ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….….

น ามน


Electrochemistry

10

ขนสงเกต (Observe)

ชอ...........................................................เลขท.......... ชอ...........................................................เลขท.......... ชอ...........................................................เลขท.......... ชอ...........................................................เลขท.......... ชอ...........................................................เลขท.......... ชอ...........................................................เลขท..........

กลมท ........................ ชนมธยมศกษาปท.........................

1. ระบสภาวะทท าใหโลหะเหลกเกดการกดกรอนได 2. อธบายกระบวนการถายโอนอเลกตรอน และเขยนสมการการเกดปฏกรยาของการกดกรอนของโลหะ

พรอมทงบอกตวรดวซ และออกซไดซได 3. เพอศกษาการปองกนการกดกรอนของโลหะได

การกดกรอน (Corrosion) คอ ปฏกรยารดอกซทเกดขนกบโลหะ โดยโลหะจะท าปฏกรยากบสารบางชนดในสงแวดลอมแลวเปลยนเปนสารทไมตองการ ทอณหภมหองโลหะเกอบทกชนดสามารถเกดกระบวนการออกซเดชนไดในอากาศ หากไมมการยบยงกระบวนการเกดปฏกรยาออกซ เดชนกจะท าใหโลหะเกดความเสยหาย (มลนธ สอวน, 2555 : 329) การกดกรอนของเหลก หรอการเกดสนมเหลก ซงเปนกระบวนการไฟฟาเคมตามธรรมชาต ทมคาศกยไฟฟารดกชนมาตรฐานของ Fe2+(aq) เปนบวกนอยกวาการรดวซของ O2(g) ดงนน Fe(s) จะถกออกซไดสไดดวย O2(g) ดงสมการ

Cathode : O2(g) + 2H2O(l) + 4e- 4OH-(aq) Anode : Fe(s) Fe2+ (aq) + 2e- Redox : 2Fe(s) + O2(g) + 2H2O(l) 2Fe2+(aq) + 4OH-(aq)

Fe2+(aq) และ OH-(aq) เกดปฏกรยาได Fe(OH)2(s) ดงสมการ Fe2+(aq) + 2OH-(aq) Fe(OH)2(s) Fe(OH)2(s) ทเกดขนท าปฏกรยากบน าและออกซเจนในอากาศ ได Fe(OH)3 ดงสมการ

4Fe(OH)2(s) + O2(g) + 2H2O(l) 4Fe(OH)3(aq)

บตรกจกรรมท 8.1 บทปฏบตการทดลอง เรอง ปจจยในการเกดการกดกรอนของโลหะเหลก

หลกการและทฤษฎ

จดประสงคการทดลอง

สมาชกในกลม


Electrochemistry

11

Fe(OH)3 ทเกดขนนจะเปลยนเปน Fe2O3 ทมน าอยในผลกอยในโมเลกล โดยมสตรทวไป คอ

Fe2O3.nH2O(s) ทเรยกวาสนมเหลก (สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย, 2556 ; 71) เนองจากการเกดสนมเหลก เปนปฏกรยาทเกดขนเองตามธรรมชาตอยางชา ๆ เราจงสามารถตรวจสอบการเกดสนมเหลก (ศรลกษณ ผลวฒนะ และประดบ นาคแกว, 2553 : 125) ได 2 วธ ดงน สารละลาย Ferroxyl (K3Fe(CN)6 + ฟนอลฟทาลน)

1. การตรวจสอบสนมเหลกโดยการใชฟนอลฟทาลน การตรวจสอบสนมเหลกโดยการใชฟนอลฟทาลน เปนการทดสอบเบองตนใชฟนอลฟทาลนในการหา

วาม OH- เกดขนหรอไม ในกรณทม OH- เกดขน เมอหยดฟนอลฟทาลนจะเกดสมวงแดง แสดงวาโลหะเสยอเลกตรอนใหแก H2O และ O2 แสดงวาเรมเกดสนมแลว

2. การตรวจสอบสนมเหลกโดยใชสารละลาย K3Fe(CN)6 การตรวจสอบสนมเหลกโดยใชสารละลาย K3Fe(CN)6 เปนการทดสอบหา Fe2+ ในกรณทเหลก

เปลยนไปเปน Fe2+ เมอหยด K3Fe(CN)6 จะเกดตะกอนสน าเงนของโพแทสเซยมไอรออน (II) เฮกซะไซยาโนเฟอเรต (III) (KFe[Fe(CN)6])

ในการทดสอบวาโลหะเกดสนมเหลก จะตองเกดการเปลยนแปลงตอบสนองทง สมวงแดงทเกดจากฟนอลฟทาลน และสน าเงนทเกดจาก K3Fe(CN)6 จงจะถอวาเกดสนมเหลก

ก าหนดคา E0red ของโลหะทเกยวของและน า ดงน

Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) E0red = +0.34 V

Fe2+(aq) + 2e- Fe(s) E0red = -0.44 V

Mg2+(aq) + 2e- Mg(s) E0red = -2.37 V

Na+(aq) + e- Na(s) E0red = -2.71 V

O2(g) + 4H+(aq) + 4e- 2H2O(l) E0red = +1.23 V

2H2O(l) + 2e- H2(g) + 2OH-(aq) E0red = -0.83 V

1. หลอดทดลองขนาดเลก 8 หลอด 2. จกยาง 1 อน 3. ทวางหลอดทดลอง 1 อน 4. ตะป ขนาด 5 cm 8 ตว 5. กระดาษทราย 1 แผน 6. น ากลน 7. น าตมเดอด ทเยนแลว 8. ลวดทองแดง 15 cm 1 เสน 9. สารละลาย NaCl 10. น ามนพช 11. ลวดแมกนเซยม 2.5 cm 1 เสน 12. สารดดความชน (SiO2) 13. ชอนตกสาร 1 อน 14. กระบอกตวง 1 อน 15. น ามะนาว 16. ปากคบ 1 อน 17. สารละลาย Ferroxyl 18. หลอดหยด 2 อน

อปกรณและสารเคมตอ 1 กลม


Electrochemistry

12

1. น าหลอดทดลองขนาดเลก จ านวน 8 หลอด จกยาง จ านวน 1 อน และตะป ขนาด 3.5 cm จ านวน 8 ตว ขดตะปใหสะอาดดวยกระดาษทราย แลวจดชดอปกรณดงน การทดลอง A ใสตะปทขดผวสะอาด ลงในหลอดทดลอง การทดลอง B ใสตะปทพนดวยลวดทองแดงลงในหลอดทดลอง เตมน ากลน 5 ml การทดลอง C ใสตะปทพนดวยลวดแมกนเซยมลงในหลอดทดลอง เตมน ากลน 5 ml การทดลอง D ใสตะปลงในหลอดทดลอง เตมน าตมทเยนแลว 4 ml และเตมน ามนพช 1 ml การทดลอง E ใสตะปลงในหลอดทดลอง เตมสารละลาย NaCl เขมขน 1 mol/dm3 5 ml การทดลอง F ใสตะปลงในหลอดทดลอง เตมน ามะนาว 5 ml การทดลอง G ใสตะปลงในหลอดทดลอง เตมน ากลน 5 ml ปดดวยจกยาง การทดลอง H ใสตะปลงในหลอดทดลอง เตมสารดดความชน 1 ชอนเบอร 2 ปดดวยจกยาง

2. เกบการทดลองนไว 1 วน สงเกตการเปลยนแปลง

3. เตม Ferroxyl (aq) ลงในหลอดทดลองขนาดเลก 9 หลอด หลอดละ 5 ml แลวน าตะปเหลกในขอท 1 การทดลอง A – H หยอนลงใน Ferroxyl (aq) ทเตรยมไว สงเกตการเปลยนแปลงและบนทกผล

การทดลอง ผลการเปลยนแปลงทสงเกตได

สงเกตดวยตาเปลา สารละลาย Ferroxyl

A

B

C

D

E

F

G

H

วธการทดลอง

ตารางบนทกผลการทดลอง


Electrochemistry

13

ขนอธบาย (Explain)

1. การกดกรอนของโลหะเหลกเกดขนไดอยางไร ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...

2. ปจจยทท าใหตะปเหลกเกดการกดกรอนเรวกวาภาวะปกต เพราะอะไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3. จงเขยนสมการการกดกรอนของตะปเหลกกบลวดทองแดง พรอมทงบอกตวรดวซและออกซไดซ ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

4. คา E0 มความสมพนธอยางไรกบการกดกรอนของตะปเหลก ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

5. สงใดทชวยปองกนไมใหตะปเหลกเกดการกดกรอน เพราะอะไร

................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ตอบค าถามทายการทดลอง

สรปและอภปรายผลการทดลอง


Electrochemistry

14

โลหะในธรรมชาตเกดการกดกรอนหรอเกดสนม ซงเปนสงทสามารถพบเหนไดโดยทวไปในชวตประจ าวน โดยเฉพาะกบวสดอปกรณ เครองมอ เครองใช หรอสงกอสรางทท าดวยโลหะหรอมโลหะเปนสวนประกอบ เมอโลหะเกดการกดกรอนหรอกดสนมกอใหเกดการสญเสยทางเศรษฐกจและสนเปลองทรพยากรเพมมากขน

การปองกนการกดกรอนของโลหะท าไดโดยการปองกนไมใหผวโลหะสมผสกบสารเคมหรอน าและออกซเจนในอากาศ โดยวธการตาง ๆ ดงน 1. การเคลอบผวโลหะ สามารถเคลอบไดโดย การทาส การชบน ามน หรอ การเคลอบดวยพลาสตก

ภาพท 6 การทาสเคลอบผวโลหะ

ภาพท 7 การใชพลาสตกเคลอบผวโลหะ

2. การชบโลหะ เปนการชบผวโลหะดวยโลหะอกชนดหนง โลหะทนยมน ามาใชท าโลหะส าหรบชบทผวดานนอกจะเปนโลหะทถกกดกรอนไดยาก เชน นกเกล ทองแดง ดบก เงน โครเมยม เปนตน

ภาพท 8 การชบโลหะ

3. การท าเปนโลหะผสม โดยการน าโลหะตงแต 2 ชนดขนไปมาหลอมรวมกน ท าใหทนตอการกดกรอน เชน อลลอยด (Alloy)

การปองกนการกดกรอนของโลหะ


Electrochemistry

15

4. วธแคโทดก เปนการปองกนการกดกรอนโดยน าโลหะทมคา E0

red ต าหรอตวรดวซทดกวาไปพนไว ใกล ๆ โลหะทไมตองการใหเกดสนม โลหะทมคา E0

red ต าจะเปนแอโนด และโลหะทไมตองการใหเกดสนมม E0

red สงกจะเปนแคโทด

ภาพท 8 การแคโทดกเหลกดวยแมกนเซยม

ทมา : https://prezi.com/xop4xk5w3sml/cathodic-protection/ (สบคนวนท 17 มนาคม 2558)

5. วธอะโนไดซ เปนการเปลยนผวหนาของโลหะใหกลายเปนโลหะออกไซด โดยใช โลหะ เชน อะลมเนยม โครเมยม ดบก สงกะส ดวยกระแสไฟฟา 12 V โดยโลหะออกไซดทเกดขนจะตองทนการกดกรอนมากกวาโลหะปกต ออกไซดของโลหะเหลานจะเคลอบผวของโลหะไมให เกดการกดกรอนตอไป ดงตวอยางเชน การอะโนไดซอะลมเนยม

1) เตรยมชนงานโดยขดชนงานใหสะอาด แลวลางไขมน ลางน าและเชดใหแหง กรณชนงานเปน Al(s) ใช NaOH(aq) ในการลางไขมน และเตรยมผวใหสะอาด ดงสมการ

2Al(s) + 2NaOH(aq) + 6H2O(l) 2NaAl(OH)4(aq) + 3H2(g) 2) น าแผนอะลมเนยมไปท าอะโนไดซในสารละลายกรดซลฟวรก (H2SO4) + กรดออกซาลก

น ากลน + กรดออกซาลก (H2C2O4) + H2SO4

H2 (g) O2 (g)

Al (s) Al (s)

https://prezi.com/xop4xk5w3sml/cathodic-protection/%20(


Electrochemistry

16

ทแอโนดจะเกด O2(g) ซง O2(g) ทเกดขนจะไปท าปฏกรยากบ Al ได Al2O3 และ Al2O3 จบผว Al แนน มรพรนเลก ๆ จบสยอมโลหะไดด สวนทแผนแคโทด จะเกด H2(g) ซงไมท าปฏกรยากบ Al

Cathode : 2H+(aq) + 2e- H2(g) Anode : 2Al(s) + 3H2O(l) Al2O3(s) + 6H+(aq) + 6e- Redox : 2Al(s) + 3H2O(l) Al2O3(s) + 3H2(g)

3) สามารถน าแผนอะลมเนยมทผานการอะโนไดซแลวไปยอมสโลหะไดทอณหภม 50 – 60 C ประมาณ 10 - 20 นาท

ภาพท 10 ผลตภณฑจากการอะโนไดซ

6. การรมด า เปนการปองกนการกดกรอนและเพมความสวยงามใหแกชนโลหะ เชน ปน ดาบ โดยใหเหลกไปท าปฏกรยากบสารเคมเฉพาะ เปลยนผวหนาเหลกใหกลายเปน FeO(OH) วธการนสามารถใชกบโลหะอน ๆ ได เชน ทองแดง ทองเหลอง อะลมเนยม เงน และสแตนเลส เปนตน โดยมขนตอนดงน

1) เตรยมชนงานโดยขดผวดวยกระดาษทรายชนดละเอยด ลางไขมนดวยไตรคลอโรเอทลน

หรอ Na3PO4 แลวลางดวยน าสะอาด 2) น าไปตมกบสารละลายทม NaOH 375 g + NaNO3 125 g ในสารละลาย 1 dm3

Fe(s) จะท าปฏกรยาแลวไดเปน FeO(OH)(s) ทมสน าตาลด า เรยกวา เซปดโอโครไซด (Cepidiocrocite) ซงไมเกดสนมหรอกดกรอน

7. การทาผวโลหะดวยสารยบยงการผกรอน เชน เคลอบดวยเกลอโครเมต ท าใหเกด FeCrO4 เคลอบผวเหลก เกลอบวทลลามน ซงอยในรป (CuHg)3NH+ นยมเตมลงไปในหมอน ารถยนต จะท าใหเกดฟลมบาง ๆ ปดผวเหลกทใชท าหมอน า

น ากลน + NaOH +NaNO3 ชนโลหะ


Electrochemistry

17

1. ใหนกเรยนเลอกวธการปองกนการกดกรอนของโลหะจากกรอบดานลางใหถกตองสอดคลองกบภาพชนงาน มาเตมลงในบอลลนดานหนาภาพ

การรมด า แคโทดก อะโนไดซ การชบโลหะ การทาส การเคลอบพลาสตก

………………….

..

………………….

..

………………….

..

………………….

..

………………….

..

………………….

..

………………….

..

………………….

..

………………….

..

………………….

..

………………….

..

………………….

..


Electrochemistry

18

2. จงตอบค าถามตอไปน พรอมใหเหตผลประกอบ

เมอ นายโชต ตองการลอมรวลวดหนามทดนขนาด 10 ไร แตลวดหนามทน ามาลอมรวเปนลวดหนามทผลตขนจากเหลก ท าใหเกดสนมไดงาย นายโชต จงตองการทจะลดการเกดสนมเหลกโดยการน าโลหะไปพนกบลวดหนาม ใหสามารถใชงานโดยไมเกดสนมนาน 1 ป และ นายโชตควรจะเลอกโลหะชนดใด จงจะเหมาะสมและใชตนทนนอยทสด ขอมลประกอบการตดสนใจของนายโชต มดงน

โลหะ อตราการกดกรอนเมอตอกบลวดเหลก (กรม/เดอน)

ราคาโลหะ (บาท/กรม)

เหลก 300 5 เงน 2 x 10-6 135 สงกะส 12.5 12 นกเกล 1 x 10-5 32 โครเมยม 4.2 25

ก าหนดใหคาศกยไฟฟามาตรฐานรดกชน ดงน Ag+(aq) + e- Ag(s) E0

red = +0.80 V Ni2+(aq) + 2e- Ni(s) E0

red = -0.28 V Fe2+(aq) + 2e- Fe(s) E0

red = -0.44 V Cr3+(aq) + 3e- Cr(s) E0

red = -0.74 V Zn2+(aq) + 2e- Zn(s) E0

red = -0.76 V นายโชตควรจะเลอกโลหะชนดใด จงจะเหมาะสมและใชตนทนนอยทสด เพราะอะไรจงอธบาย ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………


Electrochemistry

19

1. จงเขยนแผนผงความคด (mind mapping) สรป เรอง การกดกรอนของโลหะและการปองกน

2. จงท าเครองหมาย หนาขอความทถกตอง และท าเครองหมาย หนาขอความทผด

.................. 1. 2Fe(s) + O2(g) 2FeO(s) เปนปฏกรยาแสดงการเกดสนมเหลกในธรรมชาต

.................. 2. เมอน าโลหะ X ไปตอกบโลหะ Y โดยท Y มคา E0red ต ากวาโลหะ X โลหะทเกด

การกดกรอน คอ โลหะ Y .................. 3. ตะปทจมอยในสารละลาย CuSO4 จะเกดสนมเรวกวาตะปทจมอยในน า .................. 4. วธการรมด าเปนเซลลอเลกโทรไลตก .................. 5. สารละลายอเลกโทรไลตทใชในการรมด า คอ H2O + NaOH + NH3 .................. 6. สารทมสน าตาลด าในการรมด ามชอวา Cepidiocrocite .................. 7. การอะโนไดซเปนเซลลอเลกโทรไลตก .................. 8. เมอน าโลหะอะลมเนยมไปท าอะโนไดซ แผนอะลมเนยมทขวแอโนดจะเกด Al2O3(s) .................. 9. การท าอะโนไดซไมสามารถยอมสโลหะได เนองจาก Al2O3(s) ไมจบกบส .................. 10. การใชลวดแมกนเซยมพนรอบตะป เปนการปองกนการกดกรอนดวยวธแคโทดก


Electrochemistry

20

แบบทดสอบหลงเรยน รายวชาไฟฟาเคม ธาตและสารประกอบในอตสาหกรรม ว33221 ชนมธยมศกษาปท 6

ขอสอบจ านวน 10 ขอ เวลาในการสอบ 10 นาท

1. แบบทดสอบหลงเรยนชดท 8 การกดกรอนของโลหะและการปองกน เปนแบบทดสอบแบบปรนย 4 ตวเลอก จ านวน 10 ขอ เวลา 10 นาท

2. ใหนกเรยนท าเครองหมายกากบาท () ลงในกระดาษค าตอบ

1. การเกดสนมจะเกดชาลงมากทสด เมอมโลหะใดตออยกบตะปเหลก ก. โลหะแมกนเซยม ข. โลหะทองแดง ค. โลหะสงกะส ง. โลหะเงน

2. สถานการณในขอใดถกตองเกยวกบการกดกรอนของโลหะ เมอโลหะคหนงอยดวยกน โลหะชนท 1 โลหะชนท 2 โลหะทถกกดกรอน ก. Fe Sn Sn ข. Al Sn Al ค. Fe Cr Fe ง. Al Cr Cr

3. สภาวะใดทเหลกจะถกกดกรอนไดเรวทสด ก. มน าและอากาศ ข. มอากาศและสารละลาย NaOH ค. มน า อากาศ และลวดทองแดงผกตดอย ง. มน า ออกซเจน และลวดแมกนเซยมผกตดอย

4. ขอใดถกตองทสด ในการฝงลวดแมกนเซยมไวใหสมผสกบทอเหลกบรรจน ามนทใตดน เพอลดการกดกรอนของทอ

ก. ลวดแมกนเซยมเปนตวออกซไดซ ข. ลวดแมกนเซยมเปนตวรบอเลกตรอนจากทอเหลก ค. ลวดแมกนเซยมเปนตวสงผานอเลกตรอนไปยงทอเหลก ง. ลวดแมกนเซยมเปนตวปองกนมใหทอเหลกสมผสกบความชนโดยตรง

ค าชแจง


Electrochemistry

21

5. ขอใดไมถอวาเปนการปองกนการกดกรอนของโลหะ ก. การรมด าอาวธปน ข. ทาสน ามนทประตเหลกหนาบาน ค. การชะโลมน ามนตะปกอนตตะปลงในเนอไม ง. การขดคราบด าหมนออกจากชดสรอยเครองเงน

6. จากการทดสอบตะปเหลกดงตอไปน I II III IV

ตะปในหลอดใดจะเปนสนม

ก. หลอดท I ข. หลอดท II ค. หลอดท III ง. หลอดท IV

7. การปองกนการกดกรอนของโลหะ วธใดทตองผานกระบวนการอเลกโทรไลซส ก. วธรมด า ข. วธแคโทดก ค. การเคลอบพลาสตก ง. การชบโลหะดวยไฟฟา

8. สงกะสแผนเรยบใชท ารางน าฝนมการผลตจากแผนเหลกเคลอบสงกะส และกระปองน าผลไมทท าจากเหลกเคลอบดวยอะลมเนยม ผลตภณฑชนดใดจะเกดสนมเรวกวากนเมออยในสภาะทสมผสอากาศและความชน

ก. กระปองน าผลไม ข. สงกะสแผนเรยบ ค. เกดสนมพรอมกน เพราะเปนเหลกเหมอนกน ง. ไมเกดสนมทง 2 ชนด เพราะมการปองกนการกดกรอน

จงใชขอมลตอไปนในการตอบค าถาม ขอ 9 - 10

ในการศกษาการผกรอนของโลหะ โดยตดตามการเปลยนแปลงทเกดขนกบโลหะในหลอดทดลองทบรรจน า แลวน ามาทดสอบดวย K3Fe(CN)6 และฟนอลฟทาลน มผลการทดลองดงน


ส าล


อากาศ

น าประปา


ตะปทา วาสลน


Electrochemistry

22

ก าหนดให Fe2+ + 2e- Fe ; E0

red = -0.44 V A3+ + 3e- A ; E0

red = -1.66 V B2+ + 2e- B ; E0

red = -2.37 V C2+ + 2e- C ; E0

red = -0.25 V D2+ + 2e- Fe ; E0

red = +0.34 V ตะปพนดวยโลหะ A

ตะปพนดวยโลหะ B

ตะปพนดวยโลหะ C ตะปพนดวยโลหะ D

ผลการทดสอบกบฟนอลฟทาลน รอบ ๆ ตะปมส

ชมพจาง ๆ รอบ ๆ ตะปม

สชมพเขม รอบ ๆ ตะปมส

ชมพจาง ๆ รอบ ๆ ตะปมส

ชมพเขม ผลการทดสอบกบ K3Fe(CN)6

ไมเปลยนส ไมเปลยนส มสเขยวแกมสน าเงนเลกนอย

มสเขยวเขมแกม สน าเงนเขม

9. โลหะ C จะเกดการกดกรอน เมอตอเขากบโลหะใด ก. ตอโลหะ C กบโลหะ A ข. ตอโลหะ C กบโลหะ B ค. ตอโลหะ C กบโลหะ Fe ง. ตอโลหะ C กบโลหะ D

10. จากการทดลอง ขอสรปใดถกตอง ก. โลหะ B ท าใหตะปเหลกเสยอเลกตรอนไดงายขน ข. สชมพทเกดขนมาจาก OH- ทเกดในปฏกรยาออกซเดชน ค. ในทกสภาวะ ตะปเหลกเกดสนมทงหมดเนองจากน าและอากาศ ง. เกดสนมเหลกทตะปพนดวยโลหะ D มากกวา ตะปพนดวยโลหะ C


Electrochemistry

23

น าคะแนนมาเทยบกบเกณฑไดดงน

ถานกเรยนท าได 0 - 4 คะแนน อยในเกณฑ ไมผาน ถานกเรยนท าได 5 - 6 คะแนน อยในเกณฑ พอใช ถานกเรยนท าได 7 - 8 คะแนน อยในเกณฑ ด ถานกเรยนท าได 9 - 10 คะแนน อยในเกณฑ ดมาก

ขอ ก ข ค ง 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

กระดาษค าตอบ .........แบบทดสอบหลงเรยน

ชอ – นามสกล ..............................................................................ชน..................เลขท...............

10

คะแนนทได


Electrochemistry

24

เฉลยแนวค าตอบ


Electrochemistry

25

ขอ ก ข ค ง

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

เฉลยแบบทดสอบ .........กอนเรยน


Electrochemistry

26

1. จงใชขอมลจากภาพทก าหนดใหตอไปน ตอบค าถามใหถกตองสมบรณ


ภาพท 1 นอต ทมา : http://pantip.com/topic/32232515

ภาพท 2 นอต ทมา : https://malanggun.blogspot .com/2016_02_01_archive.html




1) จากภาพชดท 1 กบ ภาพชดท 2 มความสมพนธกนอยางไร

ภาพชดท 1 และภาพชดท 2 เปนภาพแสดงการเปลยนแปลงของโลหะกอนการใชงานและหลงการใชงานจนเกดเปนสนมเหลก

2) ขอมลจากภาพท 2 และ ภาพท 4 เกดการเปลยนแปลงทเหมอนหรอแตกตางกนอยางไร เหมอนกน คอ ทง 2 ภาพ แสดงใหเหนวาโลหะสามารถเกดการกดกรอน (สนม) ได

3) ขอมลจากภาพท 2 และ ภาพท 4 นกเรยนคดวามสาเหตมาจากอะไร (1) น าและความชนในอากาศ (2) บรเวณทมความเคมหรอมเกลอในปรมาณสง (3) บรเวณทมสภาพความเปนกรด

4) ขอมลจากภาพท 2 และ ภาพท 4 นกเรยนคดวามวธการแกไขหรอปองกนไดหรอไม จงยกตวอยาง สามารถแกไขได เชน ภาพท 2, 4 อาจใชน ามนหลอลนหรอทาจารบ


Electrochemistry

27

1. นกเรยนดภาพท 5 ภาพการออกแบบการทดลอง แลวตอบค าถาม ดงตอไปน

การทดลอง A B C D E F G H

อากาศ

น ากลน ตะปพนลวด Cu

น ากลน ตะปพนลวด Mg

น าตมทเยนแลว

น าเกลอ (NaCl)

น ามะนาว

น ากลน


ภาพท 5 การทดลอง เรอง ปจจยในการเกดการกดกรอนของโลหะเหลก

1.1 จากภาพท 5 การทดลอง เรอง ปจจยในการเกดการกดกรอนของโลหะเหลก นกเรยนคดวาการทดลอง A – G จะเกดการเปลยนแปลงหรอไมอยางไร เกดการเปลยนแปลง คอ การทดลอง A, B, E, F และ G เกดการกดกรอนของโลหะเหลก การทดลอง C เกดการกดกรอนของโลหะ Mg และ การทดลอง D และ H ไมเกดการเปลยนแปลงของโลหะเหลก

1.2 ถานกเรยนเปนผท าการทดลอง นกเรยนคดวาระบบใดทจะเกดการกดกรอนของโลหะเหลกมากทสด และระบบใดเกดการกดกรอนของโลหะเหลกนอยทสด เพราะอะไร เกดการกดกรอนมากทสด คอ การทดลอง F เพราะน ามะนาวมคณสมบตเปนกรด จงท าใหเกด การกดกรอนของโลหะเหลกสง และเกดการกดกรอนนอยทสด คอ การทดลอง A เพราะตะปสมผสกบน าและ O2 ในอากาศ จงท าใหเกดการกดกรอน (สนม เปนปฏกรยาทเกดขนอยางชา ๆ ในธรรมชาต)

1.3 ถานกเรยนเปนผท าการทดลองและเพมระยะเวลาในการทดลอง เชน จาก 1 วน เปน 3 วน นกเรยนคดวาการทดลอง A – H จะมการเปลยนแปลงอยางไร ปรมาณการกดกรอนของโลหะจะเพมมากขน

1.4 จากการทดลอง A – H นกเรยนคดวาปจจยใดบางทท าใหเกดสนมเหลก 1. การทโลหะเหลกสมผสกบน าและ O2 ในอากาศ โดยตรง 2. อยในสภาวะทเปนกรด 3. อยในสภาวะทมเกลอหรอมความเคม 4. อยกบโลหะทมคา E0

red สงเสยอเลกตรอนยาก

น ามน


Electrochemistry

28



A

ไมพบการเปลยนแปลงในการกดกรอนหรอเกดสนม

สของสารละลายเปลยนจากสเหลองเปนสเหลองแกมเขยวในบรเวณปลายแหลมของตะป

B

เกดตะกอนสน าตาลแดงบรเวณกนหลอดทดลอง

สของสารละลายเปลยนจากสเหลองเปนสเขยวออน ๆ และมสเขยวเขมมากบรเวณปลายตะป

C

สารละลายใสไมมส มฟองอากาศเกดขนในบรเวณ Mg(s) และรอบ ๆ หลอดทดลอง ลวด Mg กรอน

เลกนอย

สารละลายเปลยนจากสเหลองเปนสชมพทบรเวณลวด Mg และส

ชมพเขมขนเรอย ๆ จนทงหลอดเปลยนเปนสชมพแดง

D

ไมพบการเปลยนแปลงในการกดกรอนหรอเกดสนม

สของสารละลายไมเปลยนส

บทปฏบตการทดลอง เรอง ปจจยในการเกดการกดกรอนของโลหะเหลก

ตารางบนทกผลการทดลอง


Electrochemistry

29



E

เกดตะกอนสน าตาลแดงบรเวณกนหลอดทดลอง และบรเวณกานตะปมจดสน าตาลแดง

สารละลายเปลยนจากสเหลองเปนสเขยวเขม และตะปเปลยนเปนสด า แสดงใหเหนการกดกรอน

F

สของน ามะนาวจางลง ตะปไมเกดการเปลยนแปลง

สารละลายเปลยนจากสเหลองเปนสเขยวเขมแกมน าเงน และตะปเปลยนเปนสด า แสดงใหเหนการกดกรอน

G

เกดตะกอนสน าตาลแดงทบรเวณกนหลอดทดลอง หวตะปมรอยสสมแดงเกดขนเลกนอย

สของสารละลายเปลยนจากสเหลองเปนสเขยวออน ๆ ตะปเปลยนเปนสด า

H

ตะปไมเปลยนแปลง

สของสารละลายไมเปลยนส

1. การกดกรอนของโลหะเหลกเกดขนไดอยางไร เกดจาการทโลหะเหลก Fe(S) เสยอเลกตรอนไปเปน Fe2+(aq)

2. ปจจยทท าใหตะปเหลกเกดการกดกรอนเรวกวาภาวะปกต เพราะอะไร 1. สภาวะความเปนกรด 2. สภาวะของการเปนเกลอ เชน NaCl 3. เมอตอกบโลหะทเสยอเลกตรอนยาก มคา E0

red ทสงกวาเหลก

ตอบค าถามทายการทดลอง


Electrochemistry

30

3. จงเขยนสมการการกดกรอนของตะปเหลกกบลวดทองแดง พรอมทงบอกตวรดวซและออกซไดซ Fe(s) + Cu2+(aq) Fe2+(aq) + Cu(s) ตวรดวซ คอ Fe(s) ตวออกซไดซ คอ Cu2+(aq)

4. คา E0 มความสมพนธอยางไรกบการกดกรอนของตะปเหลก โลหะทมคา E0

red สง เปนโลหะทเสยอเลกตรอนยากไมเกดการกดกรอน สวนโลหะทมคา E0

red ต า เปนโลหะทเสยอเลกตรอนงายจงเกดการกดกรอนไดด 5. สงใดทชวยปองกนไมใหตะปเหลกเกดการกดกรอน เพราะอะไร

1. น ามนพช เพราะน ามนพชมกรดไขมนชนดไมอมตวอยในโครงสราง เมอน ามนพชสมผสกบอากาศ O2(g) ในอากาศจะจบกบต าแหนงพนธะคของกรดไขมนไมอมตวจงชวยไมให H2O(l) สามารถรวมกบ O2(g) ในอากาศได ตะปเหลกจงไมเกดการกดกรอน 2. สารดดความชน Silica jel (SiO2) เพราะสารดดความชนจะดดเอาไอน าทมอยในอากาศเอาไว ท าใหโลหะไมเกดการกดกรอนหรอเกดสนมเหลก

จากผลการทดลอง การเปลยนสของสารละลาย Ferroxyl จากสเหลองเปลยนเปนสเขยวหรอสน าเงนเปนการเปลยนแปลงทแสดงถงการกดกรอนของเหลก จาก Fe(S) Fe2+(aq) ถาสารละลายเปลยนจากสเหลองเปนสชมพแดง แสดงวา H2O(l) และ O2(g) ในอากาศ มการรบอเลกตรอนเกดการเปลยนแปลงจาก H2O(l) + O2(g) OH-(aq) การทดลองทแสดงถงการทโลหะเหลกเกดการกดกรอน คอ การทดลอง A , B , E , F และ G และปจจยทท าใหเกดการกดกรอนของโลหะเหลก คอ 1. เมอสมผสกบโลหะทเสยอเลกตรอนยาก มคา E0

red สง 2. เมอสมผสกบกรด 3. เมอสมผสกบเกลอของสารประกอบไอออนก เชน NaCl และ 4. เมอสมผสกบน าและออกซเจนในอากาศ สามารถเขยนสมการไดดงน 1. Fe(s) + Cu2+(aq) Fe2+(aq) + Cu(s) ตวรดวซคอ Fe(s) ตวออกซไดซคอ Cu2+(aq) 2. Fe(s) + 2H+(aq) Fe2+(aq) + H2(g) ตวรดวซคอ Fe(s) ตวออกซไดซคอ 2H+(aq) 3. 2Fe(s) + O2(g) + 2H2O(l) 2Fe2+(aq) + 4OH-(aq) ตวรดวซคอ Fe(s) ตวออกซไดซคอ O2(g) การทดลองทโลหะเหลกไมเกดการกดกรอน คอ การทดลอง C (โลหะเหลกพนอยกบลวดแมกนเซยม ลวดแมกนเซยมมคา E0

red ต ากวาเหลก เหลกจงไมเกดการกดกรอน การทดลอง D (ใชน ามนปองกนไมใหน าสมผสกบออกซเจนในอากาศ และการทดลอง H เตมสารดดความชนเปนการลดความชนในอากาศท าใหโลหะเหลกไมเกดการกดกรอน

สรปและอภปรายผลการทดลอง


Electrochemistry

31

1. ใหนกเรยนเลอกวธการปองกนการกดกรอนของโลหะจากกรอบดานลางใหถกตองสอดคลองกบภาพชนงาน มาเตมลงในบอลลนดานหนาภาพ

การรมด า แคโทดก อะโนไดซ การชบโลหะ การทาส เคลอบพลาสตก

การทาส การชบโลหะ

การรมด า

เคลอบพลาสตก

การชบโลหะ


อะโนไดซ เคลอบพลาสตก

อะโนไดซ


การชบโลหะ

แคโทดก


Electrochemistry

32

2. จงตอบค าถามตอไปน พรอมใหเหตผลประกอบ

เมอ นายโชต ตองการลอมรวลวดหนามทดนขนาด 10 ไร แตลวดหนามทน ามาลอมรวเปนลวดหนามทผลตขนจากเหลก ท าใหเกดสนมไดงาย นายโชต จงตองการทจะลดการเกดสนมเหลกโดยการน าโลหะไปพนกบลวดหนาม ใหสามารถใชงานโดยไมเกดสนมนาน 1 ป และ นายโชตควรจะเลอกโลหะชนดใด จงจะเหมาะสมและใชตนทนนอยทสด ขอมลประกอบการตดสนใจของนายโชต มดงน

โลหะ อตราการกดกรอนเมอตอกบลวดเหลก (กรม/เดอน)

ราคาโลหะ (บาท/กรม)

เหลก 300 5 เงน 2 x 10-6 135 สงกะส 12.5 12 นกเกล 1 x 10-5 32 โครเมยม 4.2 25

ก าหนดใหคาศกยไฟฟามาตรฐานรดกชน ดงน Ag+(aq) + e- Ag(s) E0

red = +0.80 V Ni2+(aq) + 2e- Ni(s) E0

red = -0.28 V Fe2+(aq) + 2e- Fe(s) E0

red = -0.44 V Cr3+(aq) + 3e- Cr(s) E0

red = -0.74 V Zn2+(aq) + 2e- Zn(s) E0

red = -0.76 V นายโชตควรจะเลอกโลหะชนดใด จงจะเหมาะสมและใชตนทนนอยทสด เพราะอะไรจงอธบาย นายโชต ควรเลอกโลหะโครเมยม เพราะ .

1. โลหะทไมควรเลอกใช คอ โลหะเงนและโลหะนกเกล เพราะโลหะทง 2 ชนด มคาศกยไฟฟา E0

red ทสงกวาโลหะเหลกทผลตลวดหนาม หากใชโลหะ 2 ชนดนเคลอบลวดหนามจะท าใหลวดหนามเกดการกดกรอนหรอเกดสนมงายมากขน

2. โลหะทชวยลดการกดกรอนของสนม คอ โลหะสงกะส กบ โลหะโครเมยม เพราะโลหะ 2 ชนดน มศกยไฟฟา E0

red ทต ากวาโลหะเหลกทผลตลวดหนาม หากเคลอบลวดหนามดวยโลหะ 2 ชนดน จะชวยลดการกดกรอนของลวดหนามได . ค านวณราคาตนทการกดกรอนตอ 1 ป . สงกะส มอตราการกดกรอน 12.5 g/เดอน x 12 เดอน = 150 g/ป . ราคา 12 บาท/g ใน 1 ป กดกรอน 150 g x 12บาท = 1,800 บาท โครเมยม มอตราการกดกรอน 4.2 g/เดอน x 12 เดอน = 50.4 g/ป . ราคา 25 บาท/g ใน 1 ป กดกรอน 50.4 g x 25 บาท = 1,260 บาท ด


Electrochemistry

33

1. จงเขยนแผนผงความคด (mind mapping) สรป เรอง การกดกรอนของโลหะและการปองกน

2. จงท าเครองหมาย หนาขอความทถกตอง และท าเครองหมาย หนาขอความทผด ………………..1. 2Fe(s) + O2(g) 2FeO(s) เปนปฏกรยาแสดงการเกดสนม

เหลกใน ธรรมชาต ………………..2. เมอน าโลหะ X ไปตอไวกบโลหะ Y โดยท Y มคา E0

red ต ากวาโลหะ X โลหะทเกด การกดกรอน คอ โลหะ Y ………………..3. ตะปทจมอยในสารละลาย CuSO4 จะเกดสนมเรวกวาตะปทจมอยในน า ………………..4. วธการรมด าเปนเซลลอเลกโทรไลตก ………………..5. สารละลายอเลกโทรไลตทใชในการรมด า คอ H2O + NaOH + NH3 ………………..6. สารทมสน าตาลด าในการรมด ามชอวา Cepidiocrocite ………………..7. การอะโนไดซเปนเซลลอเลกโทรไลตก ………………..8. เมอน าโลหะอะลมเนยมไปท าอะโนไดซ แผนอะลมเนยมทขวแอโนดจะเกด Al2O3 …………….…..9. การท าอะโนไดซไมสามารถยอมสโลหะได เนองจาก Al2O3 (s) ไมจบกบส ………………..10. การใชลวดแมกนเซยมพนรอบตะป เปนการปองกนการกดกรอนดวยวธแคโทดก

การกดกรอนของโลหะและการปองกน

การเกดสนมเหลกเกดจาก 2Fe + O2 + H2O Fe(OH)2

4Fe(OH)2 +O2 +2H2O 4Fe(OH)3

ภาวะการเกดสนม 1. สมผสกบตวออกซไดซทด เชน กรด 2. สมผสกบเกลอไอออนก เชน NaCl 3. สมผสกบโลหะทเสยอเลกตรอนยาก

การกดกรอนของโลหะ

การปองกนการกดกรอนของโลหะ

การเคลอบพลาสตก การชบดวยน ามน

การทาส การท าโลหะผสม

การใชสารดดความชนไมใหสมผสกบ O2 + H2O

วธแคโทดก น าโลหะไปตอกบโลหะทเสยอเลกตรอนงายกวา

การรมด า เปนการเคลอบโดยน าไปตมกบ NaOH +NaNO3

ชบโลหะ ชบดวยโลหะทเสยอเลกตรอนยาก

อะโนไดซ ท าใหเกดออกไซดเคลอบทผวโลหะขวแอโนด โดยใช H2C2O4 + H2SO4


Electrochemistry

34

ขอ ก ข ค ง

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

เฉลยแบบทดสอบ .........หลงเรยน


Electrochemistry

35

กรกช บญนคม. หวใจเคม 2 CORE – BASIC CHEMISTRY. กรงเทพมหานคร : โรงพมพสามลดา, 2556 มลนธ สอวน. เคม 3 (แกส เทอรโมไดนามกส สมดลเคม ไฟฟาเคม จลนศาสตรเคม). พมพครงท 4.

กรงเทพมหานคร : บรษทดานสทธาการพมพ จ ากด, 2555 สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย กระทรวงศกษาธการ. หนงสอเรยน รายวชาเพมเตม

เคม เลม 4 ชนมธยมศกษาปท 4 – 6. พมพครงท 3. กรงเทพมหานคร : โรงพมพ สกสค. ลาดพราว, 2556

สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย (สสวท.). การวดผลประเมนผลวทยาศาสตร. กรงเทพมหานคร : ซเอดยเคชน, 2555

ศรลกษณ ผลวฒนะ และประดบ นาคแกว. หนงสอเรยนเคม ชนมธยมศกษาปท 6 ภาคเรยนท 1. กรงเทพมหานคร : ส านกพมพแมค จ ากด, 2553

Burnyang. 2557. โซรถ ตอนเราหมนลอแลวลองใชนวดนโซด แลวมนตง-หยอน ไมเทากน เกดจากอะไรครบ.(ออนไลน). แหลงทมา : http://pantip.com/topic/32386287. [สบคนวนท 17 ม.ค. 2558]

CR7 Fanclub. 2557.นอตกนคลายใชงานอยางไรครบ. (ออนไลน). แหลงทมา : http://pantip.com/topic/32232515. [สบคนวนท 17 ม.ค. 2558]

Print of intuch. 2559. โซขนสนมแบบนตองเปลยนหรอยงครบ. (ออนไลน). แหลงทมา : http://pantip.com/topic/35221866. (สบคนวนท 2 ม.ย. 2559)

tachalermsak . 2559.ประโยชนของเบยรทคณอาจไมรจก. (ออนไลน). แหลงทมา : https://malanggun.blogspot.com/2016_02_01_archive.html. [สบคนวนท 17 ม.ค. 2559]

Yannick Pfisterer. 2559. Cathodic Protection. (ออนไลน). แหลงทมา : https://prezi.com/xop4xk5w3sml/cathodic-protection/.[สบคนวนท 5 ม.ค. 2559]

บรรณานกรม

https://plus.google.com/100901124580896715607

https://prezi.com/user/8rw1mhzatyob/

ชุดที่ 8...

Documents