10. ����ӡô HCN ����դ�� Ka=4.9 * 10-10 �� 5.4 g �����ӡ��蹨����������»���ҵ� 2 �Ե� ��ҡ��Һ��ҡô���ᵡ��������������� ก. 0.005 11. ����������դ����繡ô�ҡ����ش ก. �������¡ô���ä���ԡ����� 10-5 ���/�Ե� 12. ������������·���� pH = 5 �ӹǹ 10 cm3 �Ҽ���������� 100 cm3 �����������·���դ�� pH ���� ก. 10 13. �������¢ͧ�������¢� 0.10 ���/�Ե� �� pH ��ҡѺ 11 �ʴ���� ก. pOH = 3 14. �������������¡ô���ä���ԡ 1.0 ��ŵ���Ե� �ӹǹ 2 �١��ȡ�ૹ������ŧ㹹�� 200 �١��ȡ�ૹ������ ���������������� ���� pH ���� ก. 1 15. �������ª�Դ˹���դ�������鹢ͧ�δ�͡䫴���� 1.0 * 10-6 ���/�Ե� �������¹���� pH ��ҡѺ����� ก. 6 16. �������·���դ����������ҡѹ�ͧ���͵�ͻ���㹢��㴷���դ��������ҡ����ش (Ka �ͧ�ô��� 25 0C HClO2=1.1 x 10-2 CH3COONa = 1.8 x 10-5 HF = 6.8 x 10-4 HCN = 4.8 x 10-10) ก. HClO2 17. ���ͷء���㹢��㴷�����������¹������ ����ö����¹�բͧ��д���Ե��ʨҡ�չ�ӧԹ����ᴧ ก. NH4NO3 , NaHSO4 18. ��ҡ������¹�բͧ�Թ������� A E 㹪�ǧ pH ��ҧ��繴ѧ��� ����´�Թ�����������ҹ��ŧ��������� 4 ��Դ �š�÷��ͧ�������١��ͧ
ง. NaCl (0.1 mol / dm3) B , ��� C , ���� 19.���ش���Թ�ͧ�����õ�����ҧ���������������¡Ѻ�ô�������ԡ(HClO4)���������·���դس���ѵ��� ก. ��ҧ 20. 㹡����õ�����ҧ�������¡ô�ͫյԡ �����������������δ�͡䫴�����Ͷ֧�ش�ص� �����������«�� pH ��ҡѺ���� ก. ��ҡѺ 7 21. 㹡����õ�������¡ô�ͫյԡ����� 0.1 ��� / �Ե� �Ѻ��������������δ�͡䫴� ������Ũҡ��÷��ͧ�ѧ��� ��������������δ�͡䫴� �դ������������ ก. 0.12 ��� / �Ե� 22.��ԡ����� NaOH + CH3COOH CH3COONa + H2O �繻�ԡ����Ҫ�Դ� ก. �͡��പѹ � �Ѵѡ�ѹ 23. �е�ͧ����������� NaOH ����� 0.1mol/dm3 ŧ������������� HNO3 ����� 0.1 mol/dm3 �ӹǹ 25 cm3 ����������������� pH 3 �ʹ� 6. การระบคุ วามเปน็ กรด-เบสของสารละลายเกลือไดจ้ ากค่า Ka หรอื Kb ของไอออนทเี่ กิดปฏกิ ริ ยิ าไฮโดรลิซิส ขอ้ ใดตอ่ ไปน้ถี ูกตอ้ ง 7. สารละลายกรดชนดิ หนึ่ง มีความเข้มข้นของไฮโดรเนยี มไอออนเทา่ กับ 2 x 10-2 โมลตอ่ ลิตร สารละลาย นมี้ ี pH เทา่ ใด ก. 1.6 ข. 1.7 ค. 1.8 ง. 1.9 8. ปฏกิ ิรยิ าเคมีระหว่างสารละลายกรดและเบสทพี่ อดีกนั เรยี กวา่ อะไร ก. ปฏกิ ริ ิยาสะเทิน ข. ปฏกิ ริ ยิ ารดี ักชนั ค. ปฏิกริ ยิ าไฮโดรลิซิส ง. ปฏิกริ ิยาออกซเิ ดชัน 9. สารคูใ่ ดต่อไปน้ีเปน็ กรดแกแ่ ละเบสออ่ น ก. HBr และ LiOH ข. HNO2 และ NaOH ก. จุดทีส่ ารละลายกรดและเบสทาปฏกิ ริ ิยากนั พอดี ข. จดุ ทข่ี ณะไทเทรตสารละลายกรดเบสท่มี ีอินดิเคเตอร์อยูใ่ นสารละลายเปลยี่ นสี ค. กระบวนการหาปริมาณสารที่ทาปฏิกิริยาพอดีกัน โดยการเตมิ สารละลายชนดิ หน่ึงลงในสารละลาย อีกชนดิ หน่ึงจนเกดิ ปฏิกริ ยิ าสมบรู ณ์ ง. ไมม่ ีขอ้ ใดถูก 4 แบบทดสอบกอ่ นเรยี น 11. สารละลาย HCl 20 ml นามาไทเทรตกบั สารละลายมาตรฐาน NaOH 0.4 M 40 ml ความเขม้ ข้น ของสารละลาย HCl ทใี่ ช้ในการไทเทรตมีคา่ เทา่ ใด ก. 0.7 M ข. 0.8 M ค. 0.9 M ง. 0.10 M 12. ขอ้ ใดไมใ่ ชห่ ลักในการไทเทรต ก. เลอื กอินดิเคเตอรท์ ี่เหมาะสมในการไทเทรต ข. จดั เตรียมอุปกรณ์ เชน่ ขวดรปู กรวย ปิเปต บวิ เรต ค. ไมจ่ าเป็นตอ้ งทราบสมบัติความเป็นกรดเบส ง. ต้องมสี ารละลายมาตรฐานท่ที ราบความเขม้ ขน้ แน่นอน 13. สารละลายบัฟเฟอร์หมายถึงข้อใด ก. สารละลายกรด ข. สารละลายเบส ค. สารละลายมาตรฐาน ง. สารท่ีสามารถควบคุม pH ได้ 14. บฟั เฟอร์ของ CH3COOH คือขอ้ ใด 15. ขอ้ ใดคอื การแก้ปญั หาดินเปร้ียว ก. เผาหนา้ ดนิ ข. เพ่มิ น้าลงในดิน ค. เผาหนา้ ดนิ ไถกลบหน้าดินใหม่ ง. โรยผงแคลเซยี มคารบ์ อเนต (CaCO3) 5 กระดาษคาตอบแบบทดสอบกอ่ นเรยี น เรื่อง กรด - เบส ขอ้ ก ข ค ง 1 6 ใบความร้ทู ่ี 1 เรอื่ ง ทฤษฎีกรด-เบส ทฤษฎกี รด-เบสอาร์เรเนียส ในปี พ.ศ. 2430 อารเ์ รเนยี ส, สวันเต เอากสุ ต์ (Arrhenius, Svante Augus) และสตู รเคมีของสารที่แสดง กรด สมการทว่ั ไป ไฮโดรเจนไอออน (H+) ไมไ่ ด้อยู่เปน็ อิสระในน้า แตจ่ ะรวมตวั กับน้าเกิดเป็นไฮโดรเนยี มไอออน (H3O+) HA(aq) + H2O(l) A-(aq) + H3O+(aq) 7 ทฤษฎีกรด-เบสเบรนิ สเตด-ลาวรี ทฤษฎีกรด-เบสเบรนิ สเตด-ลาวรี ในปี พ.ศ. 2466 เบรินสเตด, โยฮนั เนส นิโคเลาส์ (Bransted, Johannes HCl(g) + NH3(g) NH4CI(s) ทฤษฎกี รด-เบสลวิ อสิ ในปี พ.ศ. 2466 ลวิ อิส, กิลเบริ ต์ นิวตัน (Lewis, Gilbert Newton) ไดเ้ สนอทฤษฎกี รด-เบสลวิ อิส NH3(g) + BF3(g) H3N : BF3 ในปฏิกิรยิ าน้ี NH3 ใช้คอู่ เิ ลก็ ตรอนคโู่ ดดเด่ียวในการเกดิ พันธะเคมีร่วมกับ BF3 8 ใบงานท่ี 1 เรื่องทฤษฎกี รด-เบส ผลการเรียนรู้ ระบุและอธบิ ายว่าสารเปน็ กรดหรือเบสโดยใช้ทฤษฎขี องอารเ์ รเนยี ส เบรินสเตด-ลาวรี และลวิ อิส คาช้ีแจง : ให้นักเรยี นตอบคาถามต่อไปน้ีใหถ้ กู ต้อง 1. ทฤษฎกี รดเบสอาร์เรเนยี สให้นยิ ามของกรดและเบสวา่ อย่างไร เบส คอื สารทล่ี ะลายนา้ แลว้ แตกตวั ใหไ้ ฮดรอกไซด์ไอออน (OH-) 2. จงเขียนสมการการแตกตวั ของกรดและเบสตามทฤษฎกี รด-เบสอาร์เรเนียสอยา่ งละ 2 สมการ ตอบ ตวั อยา่ งกรด HCl(aq) H+(aq) + Cl-(aq) สมการเคมี กรด/เบส 9 4. ทฤษฎีกรดเบสเบรนิ สเตด-ลาวรใี ห้นิยามของกรดและเบสวา่ อยา่ งไร เบส คือ สารท่รี ับโปรตอน 5.1 CH3COOH(aq) + OH-(aq) ⇌ CH3COO-(aq) + H2O(l) OH- เปน็ เบส เพราะรับ H+ จาก CH3COOH 5.2 H2PO4-(aq) + OH-(aq) ⇌ HPO42-(aq) + H2O(l) OH- เปน็ เบส เพราะรบั H+ จาก H2PO4- 5.3 H2PO4-(aq) + H3O+(aq) ⇌ H3PO4(aq) + H2O(l) H2PO4- เปน็ เบส เพราะรับ H+ จาก H3O+ 5.4 HCN(aq) + OH-(aq) ⇌ CN-(aq) + H2O(l) OH- เป็นเบส เพราะรบั H+ จาก HCN 10 6. ทฤษฎีกรดเบสลวิ อิสให้นยิ ามของกรดและเบสว่าอยา่ งไร เบส คือ สารทีใ่ หค้ ู่อิเล็กตรอน 7.1 O2-(aq) + CO2(aq) ⇌ CO32-(aq) 7.2 Fe3+(aq) + 6H2O(aq) ⇌ Fe(H2O)63+(aq) 7.3 Ag+(aq) + 2NH3(aq) ⇌ Ag(NH3)22+(aq) 7.4 Fe3+(aq) + 6CN-(aq) ⇌ Fe(CN)63-(aq) 11 ใบความร้ทู ่ี 2 เรือ่ ง เรือ่ ง คูก่ รด-เบส คกู่ รด-เบส ตามทฤษฎีกรด-เบสของเบรินสเตด-ลาวรี เม่อื สารทาปฏกิ ิรยิ ากันจะมีการถ่ายโอนโปรตอนให้กัน สารต้ังต้นชนิด คกู่ รด-เบส HF(aq) + H2O(l) ⇌ F -(aq) + H3O+(aq) กรด เบส เบส กรด คกู่ รด-เบส ในปฏิกริ ยิ าไปข้างหน้า HF เป็นกรดเพราะให้โปรตอนกับน้า เกิดเป็น F - โดยจะเรียก F - ว่าเป็นคู่เบสของ คกู่ รด-เบส CH3CเOบOส-(aq) + Hก2รOด(l) ⇌ CH3COOH(aq) + OH-(aq) คู่กรด-เบส คกู่ รด-เบส NH3(g) + H2O(l) ⇌ NH4+(aq) + OH-(aq) คู่กรด-เบส 12 ความรู้เพมิ่ เติม กรดมอนอโปรตกิ (monoprotic acid) คอื กรดท่ีแตกตวั ให้ 1 โปรตอนต่อโมเลกุล เช่น HF HCOOH สมการสารบางชนิดสามารถให้หรือรับโปรตอนได้มากกว่า 1 โปรตอนต่อ 1 โมเลกุล ในแต่ละขั้น คู่กรด-เบส H3PO4(aq) + H2O(l) ⇌ H2PO4-(aq) + H3O+(aq) กรด เบส เบส กรด คกู่ รด-เบส คู่กรด-เบส H2PO4-(aq) + H2O(l) ⇌ HPO42-(aq) + H3O+(aq) กรด เบส เบส กรด คกู่ รด-เบส ค่กู รด-เบส HPO42-(aq) + H2O(l) ⇌ PO43-(aq) + H3O+(aq) กรด เบส เบส กรด คูก่ รด-เบส 13 ซลั ไฟดไ์ อออน (S2-) รับโปรตอนจากนา้ ได้ 2 โปรตอน การระบุคู่กรด-เบสในแต่ละขน้ั แสดงดงั สมการเคมี คู่กรด-เบส S2-(aq) + H2O(l) ⇌ HS-(aq) + OH-(aq) เบส กรด กรด เบส คู่กรด-เบส คู่กรด-เบส HS-(aq) + H2O(l) ⇌ H2S(aq) + OH-(aq) เบส กรด กรด เบส คกู่ รด-เบส จากปฏกิ ริ ยิ าท่กี ลา่ วมาข้างตน้ จะเห็นว่าสารท่ีเป็นคกู่ รด-เบสกันจะมีโปรตอนต่างกัน 1 โปรตอน จากปฏกิ ิริยาเคมีของ H3PO4 และ S2- ในนา้ จะเห็นวา่ สารบางชนิด เช่น H2PO4- HS- สามารถ 14 ใบงานที่ 2 เรื่อง ค่กู รด-เบส ผลการเรียนรู้ ระบุค่กู รดเบส ตามทฤษฎีของเบรินสเตด-ลาวรี คาชีแ้ จง : ใหน้ ักเรยี นตอบคาถามต่อไปนีใ้ หถ้ กู ต้อง 1. จงระบุคูก่ รด-เบสของสารในปฏิกิริยาต่อไปน้ี ตอบ1.11.1 HHNNOO33((aaqq)) ++ HH22OO((l)l) คกู่ รHดH3-3OOเ+บ+((สaaqq)) ++ NNOO33-- คกู่ รด-เบส 1.2 HN2-(aq) + H2O(l) NคH่กู 3ร(ดa-qเ)บส+ OH-(aq) NเHบ3ส(aq) + OH-(aq) HN2-(aq) + H2O(l) คกู่ รด-เบส 1.3 HCOOH(aq) + H2O(l) ⇌ HCOO-(aq) + H3O+(aq) ตอบ คกู่ รด-เบส HCOOH(aq) + Hเ2บOส(l) ⇌ HCOO-(aq) + Hก3รOด+(aq) คกู่ รด-เบส ตอบ คู่กรด-เบส เCบHส3NH2(g) + Hกร2ดO(l) ⇌ กCรHด3NH3+(aq) + OH-(aq) คู่กรด-เบส 2. จากตัวอยา่ งปฏกิ ิริยาการแตกตวั ของ H3PO4 และ S2- ในน้า จงระบุค่กู รดและค่เู บสของสารต่อไปน้ี คู่กรด สาร คู่เบส 3. จงระบคุ ู่เบสทีก่ าหนดให้ กรด คเู่ บส 16 4. จงระบุคู่กรดทกี่ าหนดให้ เบส คกู่ รด HSO4- ค่เู บส ไดไฮโดรเจนฟอสเฟสไอออน HS- S2- 17 ใบความรู้ที่ 3 เรอ่ื ง การแตกตัวของกรดและเบส การแตกตวั ของกรดแกแ่ ละเบสแก่ เนอ่ื งจากกรดแก่และเบสแก่เป็นอเิ ล็กโทรไลต์แกท่ ่ีแตกตวั เป็นไอออนได้มากหรือแตกตัวเปน็ ไอออนไดอ้ ย่างสมบรู ณ์ HX(aq) H+(aq) + X-(aq) หรอื ตัวอยา่ งการแตกตัวเปน็ ไอออนของกรดแก่ เช่น สารละลายกรดไฮโดรคลอรกิ (HCI) ความเขม้ ขน้ (mol/L) HCl(aq) H+(aq) + CI-(aq) เบสแก่ (BOH) สามารถแตกตัวเปน็ ไอออนในนา้ ไดม้ ากจนถอื ว่าสมบูรณเ์ ช่นเดยี วกบั กรดแก่ ในสารละลายจะมี BOH B+(aq) + OH-(aq) ตวั อย่างการแตกตัวเป็นไอออนของเบสแก่ เช่น สารละลายโซเดยี มไฮดรอกไซด์ (NaOH) 0.1 mol/L ความเข้มขน้ (mol/L) NaOH(aq) Na+(aq) + OH-(aq) 18 กรดแก่ เบสแก่ HCl HBr HI LiOH NaOH KOH เน่ืองจากกรดแก่และเบสแก่แตกตัวเป็นไอออนในน้าได้มากจนถือว่าสมบูรณ์ จึงสามารถคานวณ ตัวอยา่ งที่ 1 ถ้าต้องการสารละลายที่มีความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน (H+) และโบรไมด์ไอออน (Br-) ชนิดละ 0.60 โมลตอ่ ลิตร จะตอ้ งใช้แก๊สไฮโดรเจนโบรไมด์ (HBr) กโ่ี มล ละลายในน้าจนได้สารละลาย ปริมาตร 2.0 ลิตร วิธีทา เมอ่ื นา HBr ซ่งึ เป็นกรดแกม่ าละลายในนา้ จะแตกตวั เป็นไอออนไดส้ มบรู ณ์ ดังสมการเคมี HBr(g) + H2O(l) Br-(aq) + H3O+(aq) เข้มข้นเริ่มต้นของแก๊ส HBr จะเท่ากับ 0.60 mol/L ด้วย จานวนโมลของ HBr ในสารละลาย 2 L คานวนได้ดงั นี้ 0.60 mol HBr = 1.2 mol HBr 19 ตวั อยา่ งท่ี 2 สารละลายสตรอนเซยี มไฮดรอกไซด์ (Sr(OH)2 ปริมาตร 0.40 ลติ ร มีความเข้มข้นของไฮดรอกไซด์ไอออน (OH-) วธิ ีทา คานวณจานวนโมลของ Sr2+ และ OH- Sr(OH)2 แตกตวั ให้ Sr2+ และ OH- ดงั นี้ นั่นคอื ในสารละลายปรมิ าตร 0.40 ลิตร มี Sr(OH)2 0.20 โมล ความเข้มขน้ ของ Sr2+ = 0.2 mol Sr2+ = 0.10 mol Sr2+/L ดังนั้น ในสารละลายปริมาตร 2.00 ลิตร มีความเข้มข้นของสตรอนเชียมไอออน 0.10 โมล ต่อลิตร และไฮดรอกไซด์ไอออน 0.20 โมลตอ่ ลติ ร 20 การแตกตวั ของกรดออ่ น HA(aq) ⇌ A-(aq) + H+(aq) หรอื ตัวอย่างท่ี 3 จงคานวณรอ้ ยละการแตกตวั ของกรด HF วิธที า สมการเคมแี สดงการแตกตัวของ HF เป็นดังน้ี =HF(0a0q.0).52+mmHol2o/lO/L(Ll) ⇌ F-(aq) + H3O+(aq) =4 ดังน้ัน กรดไฮโดรฟลอู อรกิ แตกตวั ร้อยละ 4 เนอ่ื งจากการแตกตวั ของกรดอ่อนในนา้ มีสมดลุ เกดิ ข้ึน จึงมีคา่ คงทีส่ มดลุ ที่เรียกว่า คา่ คงทีก่ ารแตกตัวของกรด (acid dissociation Constant; Ka ) ดังนี้ HA(aq) + H2O(l) ⇌ A-(aq) + H3O+(aq) Ka = [A−][H3O+] ค่าคงท่กี ารแตกตัวของกรดบอกใหท้ ราบว่ากรดน้นั แตกตวั ไดม้ ากหรือน้อยเพยี งใด โดยกรด ทม่ี คี ่า Ka 21 ตวั อยา่ งที่ 4 สารละลายกรดแอซีตกิ (CH3COOH) 0.50 โมลตอ่ ลิตร มไี ฮโดรเนยี มไอออน (H3O+) เข้มข้น เท่าใด CH3COOH(aq) + H2O(l) ⇌ CH3COO-(aq) + H3O+(aq) ความเข้มขน้ (mol/L) CH3COOH(aq) + H2O(l) ⇌ CH3COO-(aq) + H3O+(aq) แทนคา่ x 1.80 x 10-5) - 1.80 x Ka = [CH3COO−][H3O+] แทนค่า a = 1 b x 1=.80−xb±102-b5a2แ−ละ4acc = 9.0 x 10-6 x = 1.80 x 10−5 ± (1.80 x 10−5)2−4(1)(9.0 x 10−6) 22 จากการคานวณข้างต้นจะเห็นว่าความเข้มข้นของ H3O+ (3.0 x 10-3 mol/L) น้อยมาก เม่ือเทียบกับความเข้มข้น ค่า x ท่ีได้จากการคานวณโดยวิธีการประมาณน้ีมีค่าเท่ากับค่า x ที่คานวณโดยตรงท่ีไม่มีการ ประมาณค่า ซึ่งการ คานวณเก่ียวกับการแตกตัวของกรดอ่อนท่ีมีความเข้มข้นเริ่มต้นของกรด (C) มากกว่าค่าคงท่ีการแตกตัว (K) 1000 เทา่ (>1000) นิยมใชว้ ิธีการประมาณนี้ การแตกตวั ของเบสออ่ น NH3(aq) + H2O(l) ⇌ NH4+(aq) + OH-(aq) Kb = [NH4+][OH−] ในทานองเดียวกับกรดอ่อน ค่า Kb สามารถใช้เปรียบเทียบความแรงของเบสอ่อน โดยเบส ตารางแสดงค่าคงที่การแตกตัวของเบสบางชนิด ที่อณุ หภูมิ 25 °C เบส สมการเคมี Kb 23 นอกจากนค้ี า่ Kb และรอ้ ยละการแตกตัวยงั ใช้คานวณความเข้มข้นของ OH- ในสารละลาย เบสออ่ นได้ ดังตวั อยา่ ง ตัวอยา่ งที่ 5 สารละลายแอมโมเนยี (NH3) 0.20 โมลตอ่ ลติ ร มรี อ้ ยละการแตกตวั เท่าใด สมการเคมแี สดงการแตกตวั ของ NH3 เปน็ ดังนี้ กาหนดให้ ∆[NH3] = -x mol/L ซ่งึ นาไปคานวณความเข้มข้นที่สมดลุ ได้ ดังตาราง ความเขม้ ขน้ (mol/L) NH3(aq) + H2O(l) ⇌ NH4+(aq) + OH-(aq) 0.20 - x - x x Kb = [NH4+][OH−] แทนค่า 1.80 x 10-5 = x (x) ขัน้ ท่ี 2 คานวณรอ้ ยละการแตกตวั ของ NH3 = 0.95 ดังน้ัน รอ้ ยละการแตกตัวของแอมโมเนยี เท่ากับ 0.95 ค่าคงทก่ี ารแตกตวั ของกรดและเบสเปน็ ค่าเฉพาะท่ไี มข่ ้นึ กับความเขม้ ข้นซึ่งใช้ใน การเปรียบเทียบความแรงของกรดและเบสได้ในขณะที่ร้อยละการแตกตัวของกรดและเบส เปล่ียนแปลงตามความเขม้ ข้น 24 ใบงานท่ี 3 เรื่อง การแตกตัวของกรดและเบส ผลการเรียนรู้ คานวณและเปรียบเทยี บความสามารถในการแตกตัวหรอื ความแรงของกรดและเบส คาชีแ้ จง : ให้นกั เรียนตอบคาถามตอ่ ไปนีใ้ หถ้ ูกตอ้ ง 1. ระบุว่าสารละลายที่กาหนดให้ต่อไปนี้ NH3 , Ca(OH)2 , N2H4 , HNO3 , HF , Mg(OH)2 , HI , KOH , HF HNO2 HCN เป็นกรดอ่อน 2. สารละลายกรดไฮโดรไอโอดกิ (HI) ปรมิ าตร 500 mL มไี อโอไดดไ์ อออน (I-) เข้มขน้ 0.2 โมลตอ่ ลิตร HI(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + I-(aq) ดังนั้น สารละลายกรดไฮโดรไอโอดิกมีไฮโดรเนียมไอออน 0.1 โมล 3. ถ้าต้องการเตรียมสารละลายโพแทสเซยี มไฮดรอกไซด์ (KOH) ทมี่ ีความเขม้ ข้นของไฮดรอกไซดไ์ อออน (OH-) ใน สารละลายเทา่ กบั 0.50 โมลต่อลติ ร ปรมิ าตร 250.00 มลิ ลิลิตร จะต้องใช้โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์กก่ี รัม ตอบ สมการเคมีแสดงการแตกตัวเป็นไอออนของสารละลาย KOH ซงึ่ เป็นเบสแก่ เป็นดังน้ี คานวณมวลของ KOH ท่ีต้องใช้ = 7.0 g KOH ดังนน้ั ตอ้ งใช้โพแทสเซียมไฮดรอกไซดม์ วล 7.0 กรัม 25 4. สารละลายกรดไฮโดรฟลอู อรกิ (HF) 2.0 โมลตอ่ ลติ ร แตกตวั ใหไ้ ฮโดรเนยี มไอออน HF(aq) + H20O.(2aq)mol/⇌L F-(aq) + H3O+(aq) =4 ดงั น้ัน กรดไฮโดรฟลอู อริกแตกตัวไดร้ ้อยละ 4 5. จงเขียนสมการการแตกตวั ของกรดออ่ นและค่าคงท่กี ารแตกตวั ของกรด ตอบ HA(aq) + H[2AO−(]l[)H3O+⇌] A-(aq) + H3O+(aq) 6. กาหนดค่า Ka ของกรดออ่ น 4 ชนดิ ทีม่ คี วามเข้มข้นเร่ิมตน้ 0.05 โมลตอ่ ลติ ร เทา่ กันที่อณุ หภูมิ 25 องศา กรด Ka จงเรียงลาดบั ความแรงของกรดอ่อนท้ัง 4 ชนิด จากมากไปน้อย 26 7. กาหนดค่า Kb ของเบสดอ่อน 4 ชนดิ ทีม่ คี วามเขม้ ขน้ เรม่ิ ตน้ 0.05 โมลต่อลติ ร เท่ากันทอี่ ุณหภูมิ 25 องศา กรด Ka จงเรยี งลาดับความแรงของเบสอ่อนทั้ง 4 ชนดิ จากน้อยไปมาก > CN- > PO43- 8. สารละลายกรดไฮโดรคลอรกิ เข้มข้น 0.5 โมลตอ่ ลติ ร ปรมิ าตร 250 มิลลลิ ติ รจะมีไฮโดรเนยี มไอออนอยูก่ ี่โมล ตอบ สมการเคมีแสดงการแตกตวั เป็นไอออนของสารละลาย HCl สารละลายปริมาตร 1000 mL มี HCl อยู่ 0.5 mol 27 9. สารละลายกรดแอซติ กิ เขม้ ขน้ 0.2 โมลต่อลติ ร จะมีไฮโดรนียมไอออนเขม้ ข้นก่ีโมลตอ่ ลติ ร กาหนดค่า CH3COOH(aq) + H2O(l) ⇌ CH3COO-(aq) + H3O+(aq) ความเข้มข้น (mol/L) CH3COOH(aq) + H2O(l) ⇌ CH3COO-(aq) + H3O+(aq) แทนค่า Ka = [C(Hx3[)CC(OHxO3)−CO][OHH3]O+] 28 ใบความรทู้ ี่ 4 เรอ่ื ง สมบตั กิ รด-เบสของเกลือ สมบัติกรด-เบสของเกลอื เม่ือเกลือลายน้า ไอออนบวกหรือไอออนลบของเกลือบางชนิดสามารถทาปฏิกิริยากับน้าได้โดยอาจให้หรือรับ ความเป็นกรด-เบสของสารละลายเกลืออธิบายได้โดยอาศัยค่า Ka และ Kb ของไอออนที่ได้จากการแตกตัว แอมโมเนียมไนเทรต (NH4NO3) เมือ่ ละลายน้าจะแตกตัวเปน็ NH4+ และ NO3- ดงั สมการเคมี NH4NO3(s) NH4+(aq) + NO3-(aq) NO3- ไม่สามารถรับโปรตอนจากน้าเปลี่ยนเป็น HNO3 ได้ เนื่องจาก HNO3 เป็น กรดแก่ ส่วน NH4+(aq) + H2O(l) ⇌ NH3(aq) + H3O+ (aq) Ka = 5.56 x 10-10 สารละลาย NH4NO3 จึงเปน็ กรด โซเดยี มไฮโดรเจนคารบ์ อเนต (NaHCO3) เมือ่ ละลายน้าจะแตกตวั เป็น Na+ และ HCO3- ดังสมการเคมี NaHCO3(s) Na+(aq) + HCO3-(aq) 29 แอมโมเนียมแอซเี ตต (CH3COONH4) เม่อื ละลายนา้ จะแตกตัวเปน็ NH4+ และ CH3COO- ดังสมการเคมี CH3COONH4(s) NH4+ (aq) + CH3COO- (aq) NH4+ เป็นคู่กรดของ NH3 ซ่ึงเป็นเบสอ่อน NH4+ จึงให้โปรตอนกับน้าได้ H3O+ ส่วน CH3COO- เป็นคู่เบสของ เมอ่ื พจิ ารณาค่าคงทกี่ ารแตกตวั ของปฏิกิรยิ าไฮโดรลิซิสทงั้ สองจะเห็นว่าคา่ Ka ของ NH4+ เท่ากบั Kb ของ จากตัวอย่างข้างต้นไอออนท่ีสามารถให้หรือรับโปรตอนจากน้าเป็นไอออนท่ีเป็นคู่กรด-เบสของกรดอ่อนหรือ 1. Ka > Kb สารละลายมสี มบัตเิ ปน็ กรด 30 ใบงานท่ี 4 เรอื่ ง สมบตั ิกรด-เบสของเกลอื ผลการเรียนรู้ เขียนปฏิกิรยิ าไฮโดรลิซสิ ของเกลอื และระบุความเป็นกรดเบสของสารละลายเกลือ คาชแี้ จง :ผลใหกา้นรกั เเรรยี ยี นนรตู้ อบคาถามต่อไปนีใ้ ห้ถูกตอ้ ง 1. จงอธิบายเกยี่ วกับปฏิกิรยิ าไฮโดรลิซสิ 2. จงเขยี นสมการแสดงปฏิกิรยิ าไฮโดรลิซสิ ของเกลือที่กาหนดให้ต่อไปนี้ 2.1 NaCN 2.2 NH4Cl NH4Cl(aq) NH4+(aq) + Cl-(aq) CH3COOK(aq) CH3COO-(aq) + K+(aq) ไม่เกดิ ปฏิกริ ิยา 2.5 KCN 31 ใบความรูท้ ่ี 5 เรื่อง pH ของสารละลายกรดและเบส pH ของสารละลายกรดและเบส ความเข้มข้นของ H3O+ ในสารละลายมีหลายค่าต้ังแต่เข้มข้นมากจนถึงเข้มข้นน้อย เช่น 10 mol/L pH = -log [H3O+] ความรู้เพิ่มเติม สัญลักษณ์ p หมายถึงการแปลงค่าให้อยู่ในรูป p-Scale ซ่ึงเป็นค่าลบของลอการิทึม ฐานสิบของ การคานวณเกยี่ วกบั pH และ pOH ของสารละลาย จากท่ีทราบแล้วว่าน้ามีความเข้มข้นของ H3O+ และ OH- เท่ากันคือ 1.0 x 10-7 mol/L ดังน้ัน pH pH = -log [H3O+] เนือ่ งจากนา้ มสี มบตั เิ ป็นกลาง ดงั นนั้ สารละลายทเี่ ปน็ กลางจงึ มี pH เท่ากบั 7.00 pOH = -log [OH-] Kw = [H3O+][OH-] -log (1.0 x 10-14) = pH + pOH 32 โดยทั่วไปการระบคุ วามเป็นกรด-เบสนิยมใชค้ า่ pH มากกวา่ pOH สารละลายท่ีพบในชวี ิต ประจาวนั อาจมี รูป แสดง คา่ pH ของสารละลายทพ่ี บในชีวิตประวัน ตวั อย่างท่ี 1 สารละลายกรดแอซีตกิ (CH3COOH) 0.50 โมลตอ่ ลติ ร มคี ่า pH เท่าใด pH = -log [H3O+] ดังนน้ั สารละลายกรดแอซีติกมี pH เท่ากบั 2.52 33 ตัวอย่างที่ 2 สารละลายของยาลดกรดในกระเพาะอาหาร pH 10.00 มคี วามเขม้ ขน้ ของไฮดรอกไซดไ์ อออน (OH-) เปน็ เท่าใด pH + pOH = 14.00 pOH = 14.00 - 10.00 ดงั นั้น สารละลายของยาลดกรดในกระเพาะอาหาร มี pOH 4.00 pOH = -log [OH-] [OH-] = 1.0 x 10-4 mol/L ตวั อย่างท่ี 3 สารละลาย A B และ C มีความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออน (H3O+) และไฮดรอกไซด์ไอออน (OH-) สารละลาย A : [H3O+] = 2.0 x 10-2 mol/L สารละลาย A มี H3O+2.0 x 10 mol/L นาไปคานวณ pH จากสมการ ดังนั้น สารละลาย A มี pH เทา่ กับ 1.70 และเปน็ กรด 34 คานวณ pH ของสารละลาย B คานวณ pH ของสารละลาย C เมือ่ เปรยี บเทยี บ pH สารละลายทั้งสามชนดิ pH ของสารละลาย A < สารละลาย C < สารละลาย B การวดั pH ในสารละลายกรดและเบส การตรวจสอบความเป็นกรด-เบสของสารละลายสามารถทาได้หลายวิธี เช่น สังเกตการเปล่ียนสีของ (ก) หยดยนู ิเวอรซ์ ลั อินดเิ คเตอรแ์ ละเทียบสี (ข) อ่านคา่ จากพีเอชมิเตอร์ นอกจากกระดาษลิตมัส และยูนิเวอร์ซัลอินดิเคเตอรแ์ ล้ว ยงั มีสารอีกหลายชนิดที่มีสีในรูป และรูปเบสแตกต่าง กัน ซึ่งสามารถนามาใช้เป็นอินดิเคเตอร์แสดงการเปล่ียนสีตาม pH ได้ โดย เหล่านี้เป็นกรดอ่อนหรือเบสอ่อนท่ีมี โครงสร้างซับซ้อน จึงนิยมเขียนแทนด้วยสูตรโมเลกุลในรูปก เป็น HIn และในรูปเบสเป็น In ซึ่งท้ังสองรูปน้ีอยู่ใน สมดุลทม่ี นี า้ เปน็ ตวั ทาละลาย ดงั สมการเคมี HIn(aq) + H2O(l) ⇌ H3O+(aq) + In-(aq) KIn = H3O+ [In−] จากสมการข้างต้นแสดงว่า ความเข้มข้นของ H3O+ หรือ pH ของสารละลาย มีผลต่ออัตราส่วน ความเข้มข้น ดงั นนั้ เมอ่ื แทนคา่ [[IHnI−n]] = 10 และค่า [[IHnI−n]] = 0.1 จะได้ชว่ ง pH การเปลยี่ นสีของอินดิเคเตอร์ โบรโมไทมอลบลูมีค่า KIn = 1 x 10-7 จะมีช่วง pH การเปลี่ยนสีประมาณ 6.0-8.0 ซ่ึงใกล้เคียงกับ 36 เนื่องจากรูป HIn ของโบรโมไทมอลบลู มีสีเหลือง และรูป In- มีสีน้าเงิน ดังนั้นเม่ือหยดโบรโมไทมอลบลู . รูปแสดง สขี องโบรโมไทมอลบลูเมือ่ อยู่ในสารละลาย pH ต่าง ๆ ก็สามารถสังเกตการเปล่ยี นสีไดอ้ ยา่ งชัดเจนอนิ ดิเคเตอรแ์ ตล่ ะชนิด และชว่ ง pH การเปล่ยี นสีแสดง ดงั รปู . รูปแสดง สขี องอินดเิ คเตอรบ์ างชนดิ และช่วง pH การเปล่ียนสี 37 ใบงานท่ี 5 เรอ่ื ง pH ของสารละลายกรดและเบสลอื ผลการเรียนรู้ คานวณค่า pH ความเข้มขน้ ของไฮโดรเนยี มไอออนหรอื ไฮดรอกไซด์ไอออนของสารละลายกรดและเบส คาช้ีแจง : ให้นักเรยี นตอบคาถามตอ่ ไปน้ใี ห้ถกู ต้อง 1. สารละลายกรดไฮโดรคลอรกิ เขม้ ข้น 0.5 โมลตอ่ ลิตร จะมี pH เท่าใด (กาหนดให้ log 5 = 0.69) ตอบ pH = -log [H3O+] 2. จงหาค่า pH ของสารละลายที่มคี วามเข้มขน้ ของไฮโดรเนียมไอออน (H3O+) เท่ากับ 1 x 10 -11 และ 6 x 10-4 ตอบ pH = -log [H3O+] pH = -log [H3O+ = -log1 + 11log10 = -log6 + 4log10 = 11 + 0 = 4 – 0.78 = 11 = 3.22 3. สารละลายกรดท่มี คี วามเขม้ ข้นของไฮโดรเนยี มไอออน (H3O+) 2.0 x 10-7 โมลต่อลติ รมี pH เท่าไร ตอบ pH = -log [H3O+] 38 4. สารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) เข้มข้น 0.05 โมลต่อลิตร จะมี pH เทา่ ใด (กาหนดให้ log 2 = 0.30) = -log2 + 13log10 = 13 - 0.30 = 12.70 ตอบ สารละลายมี pH = 4 แสดงวา่ มี pOH = 14 – 4 = 10 6. สารละลายเบสอ่อนเขม้ ข้น 0.1 โมลต่อลิตร แตกตัวเป็นไอออนไดร้ ้อยละ 0.5 จะมี pH เท่าใด (กาหนดให้ log 5 = 0.699) = -log5 + 4log10 = -0.699 – 4 = 3.301 pH = 14 – pOH = 14 – 3.301 = 10.699 7. สารละลายโซเดยี มไฮดรอกไซด์ (NaOH) มี pH เทา่ กบั 8 สารละลายน้ีจะมีไฮดรอกไซดไ์ อออน (OH-) 6 = -log[OH-] 8. สารละลายกรด HX เข้มขน้ 0.01 โมลตอ่ ลิตร แตกตวั เป็นไอออนได้รอ้ ยละ 3 จะมี pH เทา่ ใด (กาหนดให้ log 3 = 0.47) 3 mol/L = 3 x 10-4 mol/L = -log3 + 4log10 = 4 - 0.477 = 3.523 9. สารละลายของยาลดกรดในกระเพาะอาหาร pH 11 มีความเข้มข้นของไฮดรอกไซด์ไอออนเท่าใด ตอบ คานวณ pOH ของสารละลายยาลดกรดในกระเพาะอาหาร คานวณความเขม้ ขน้ ของ OH- ดังนนั้ สารละลายน้มี ีของไฮดรอกไซดไ์ อออนเขม้ ขน้ 1 x 10-4 40 12. สารละลาย A B และ C เมอื่ นาไปหยดดว้ ยอินดเิ คเตอร์ 4 ชนดิ ใหส้ ีทป่ี รากฎดังตาราง อินดเิ คเตอร์ ช่วง pH สีทปี่ รากฎ เมทิลออเรนจ์ 3.2 – 4.4 สม้ เหลือง เหลอื ง เมทลิ เรด 4.2 – 6.3 ส้ม เหลือง เหลอื ง ฟีนอลเรด 6.8 – 8.4 เหลอื ง สม้ แดง ฟีนอล์ฟทาลีน 8.3 10.0 ไมม่ สี ี ไม่มีสี ชมพู 12.1 สารละลายแตล่ ะชนิดมชี ว่ ง pH เท่าใด ตอบ สารละลาย A มคี า่ pH อยใู่ นชว่ ง 4.2 – 4.4 12.2 สารละลายใดเปน็ กรด 41 ใบความรู้ที่ 6 เรือ่ ง ปฏิกิรยิ าเคมีระหวา่ งกรดและเบส ปฏิกริ ยิ าเคมรี ะหว่างกรดและเบส ปฏิกิริยาเคมีระหว่างสารละลายกรดและเบสท่ีพอดีกัน เรียกว่า ปฏิกิริยาสะเทิน (neutralization reaction) หรือ H3O+(aq) + OH-(aq) 2H2O(l) ปฏกิ ิรยิ าระหวา่ งกรดแกก่ บั เบสแก่ เม่อื นาสารละลายกรดไฮโดรคลอริก (HCI) และสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) มาทาปฏิกิริยากัน เขยี น สมการเคมไี ด้ดังนี้ HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O(l) ผลติ ภณั ฑ์เกลอื ทเ่ี กิดขึน้ คอื โซเดยี มคลอไรด์ (NaCl) ซงึ่ มสี มบัติเปน็ กลาง ปฏกิ ริ ยิ าระหวา่ งกรดอ่อนกบั เบสแก่ ปฏกิ ริ ยิ าระหวา่ งสารละลายกรดแอซีตกิ (CH3COOH) และสารละลายโซเดยี มไฮดรอกไซด์ (NaOH) เขียนสมการ CH3COOH(aq) + NaOH(aq) CH3COONa(aq) + H2O(l) ปฏิกริ ยิ าระหว่างกรดแก่กบั เบสออ่ น ปฏกิ ริ ิยาระหว่างสารละลายกรดไฮโดรคลอริก (HCI) และสารละลายแอมโมเนยี (NH3) เขียนสมการเคมไี ด้ดังนี้ ผลิตภณั ฑเ์ กลือที่เกิดข้นึ คือ แอมโมเนยี มคลอไรด์ (NH4CI) ซ่งึ มีสมบตั ิเปน็ กรด 42 ใบงานที่ 6 เรื่อง ปฏิกริ ิยาเคมีระหวา่ งกรดและเบส ผลการเรียนรู้ เขยี นสมการเคมแี สดงปฏกิ ริ ิยาสะเทนิ และระบคุ วามเป็นกรด-เบสของสารละลายหลังการสะเทิน คาชแี้ จง : ให้นกั เรยี นตอบคาถามต่อไปนีใ้ หถ้ ูกต้อง 1. จงอธิบายเก่ยี วกบั ปฏกิ ิรยิ าสะเทิน 2. จงเขียนสมการแสดงปฏิกริ ิยาระหว่างกรดกับเบสทก่ี าหนดให้ตอ่ ไปนี้ 2.1 HCl กบั KOH 2.2 H2SO4 กบั Ca(OH)2 2.3 CH3COOH กับ NaOH 2.4 HNO3 กบั Ba(OH)2 2.5 HBr กบั Al(OH)3 AlBr3(aq) + 3H2O(l) 43 ใบความรูท้ ่ี 7 เร่ือง การไทเทรตกรด-เบส การไทเทรตกรด-เบส ปฏิกิรยิ าสะเทนิ ระหวา่ งกรดและเบสสามารถนามาใช้หาความเข้มข้นของสารละลายที่ไม่ทราบความเข้มข้น โดยใช้ จุดสมมลู ของการไทเทรตกรด-เบส คือจุดที่จานวนโมลของไฮโดรเจนไอออน (H+) พอดีกับ จานวนโมล 44 การไทเทรตกรดแกก่ บั เบสแก่ รปู แสดง กราฟการไทเทรตระหวา่ ง HCl กับ NaOH จากกราฟการไทเทรต HCl เริ่มต้นมี pH 1 เมื่อเติม NaOH มีผลทาให้ pH ของสารละลาย ค่อย ๆ เพ่ิมขึ้นจนถึงบรเิ วณท่ี pH ของสารละลายเพม่ิ ขึน้ อย่างรวดเร็วและเร่ิมคงที่ที่ pH > 12 โดยจุดสมมูลที่ได้จาก กราฟการไทเทรตคือจุดกึ่งกลางของบริเวณท่ี pH เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ในท่ีนี้คือ pH = 7 สอดคล้องกับความเป็น กลางของสารละลายผลิตภัณฑ์เกลือ NaCl เม่ือลากเส้นตรงจากจุด สมมูลลงมาตัดแกน X จะทาให้ทราบปริมาตรของ NaOH ที่ทาปฏิกิริยาพอดีกับ HCl ซึ่งในกราฟน้ีคือ 10.00 มิลลิลิตร ซ่ึงสามารถใช้ปริมาตรนี้ในการคานวณความ |