แผนการจัดการเรียนรู้

198

แผนกำรจัดกำรเรยี นรทู้ ี่ 21 ภำคเรียนท่ี 2/2564
ช้นั มัธยมศึกษำปีท่ี 5
กลมุ่ สำระกำรเรียนรู้วิทยำศำสตร์และเทคโนโลยี
รำยวิชำเพิ่มเตมิ เคมี 4 เวลำ 30 ช่วั โมง
เวลำ 3 ช่วั โมง
หนว่ ยกำรเรียนรทู้ ่ี 1 เคมไี ฟฟ้ำ
เร่ือง กำรกัดกร่อนของโลหะและกำรปอ้ งกัน (กำรชบุ โลหะ)
ครผู สู้ อน นำงสำวชนิดำ แก่นท้ำว

1. สำระกำรเรยี นรแู้ ละผลกำรเรียนรู้

สำระท่ี 5 สำระเคมี
เข้าใจการเขียนและการดุลสมการเคมี ปริมาณสัมพันธ์ในปฏิกิริยาเคมี อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

สมดุลในปฏิกิริยาเคมี สมบัติและปฏิกิริยาของกรด-เบส ปฏิกิริยารีดอกซ์และเซลล์เคมีไฟฟ้า รวมท้ังการนา

ความรูไ้ ปใชป้ ระโยชน์
ผลกำรเรียนรู้

ทดลองชบุ โลหะและแยกสารเคมีด้วยกระแส ไฟฟา้ และอธิบายหลกั การทางเคมไี ฟฟ้าทใ่ี ช้ ในการชุบ
โลหะ การแยกสารเคมดี ้วยกระแส ไฟฟ้า การทาโลหะใหบ้ ริสุทธ์แิ ละการปอ้ งกัน การกัดกร่อนของโลหะ

2. สำระสำคัญ/ควำมคดิ รวบยอด
เซลล์อิเล็กโทรลิติกสามารถนาไปใช้ประโยชน์ได้ทั้งในชีวิตประจาวัน และในอุตสาหกรรมหลาย

ประเภท เชน่ การชุบโลหะ การแยกสารเคมีด้วยกระแสไฟฟ้า การทาโลหะให้บริสทุ ธิ์ การปอ้ งกันการกัดกรอ่ น
ของโลหะ

3. จุดประสงค์กำรเรยี นรู้
3.1 ดำ้ นควำมรู้ (K)

1. นกั เรียนสามารถอธิบายภาวะทท่ี าใหโ้ ลหะเกดิ การผกุ ร่อนได้
2. นักเรยี นสามารถบอกวธิ กี ารปอ้ งกนั การกดั กร่อนของโลหะได้
3. นักเรยี นสามารถอธิบายหลักการชุบโลหะโดยใชเ้ ซลล์อิเล็กโทรลิตกิ ได้

3.2 ดำ้ นทกั ษะ/กระบวนกำรคดิ (P)
1. นักเรียนสามารถทดลองการชุบโลหะโดยใช้เซลล์อิเล็กโทรลติ ิกได้

3.3 ด้ำนคุณลกั ษณะอนั พึงประสงค์ (A)
1. นกั เรียนมีความรบั ผิดชอบต่องานท่ไี ด้รับมอบหมาย
2. นักเรยี นสามารถทางานร่วมกับผู้อื่นได้

4. สำระกำรเรยี นรู้
เคร่ืองมือเคร่ืองใช้ วัสดุอุปกรณ์ต่าง ๆ หรือสิ่งก่อสร้างที่ทาด้วยโลหะหรือมีโลหะเป็นส่วนประกอบ

เมื่อใช้งานไประยะหนึ่งมักพบปัญหาการผุกร่อนหรือเกิดสนิม ซ่ึงกระบวนการเหล่าน้ีเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา
รีดอกซ์ โดยโลหะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันกับแก๊สออกซิเจน เกิดปฏิกิริยารีดักชันได้เป็นออกไซด์ของโลหะท่ี

หลุดลอ่ นจากผวิ โลหะได้งา่ ย

199

การเคลือบผิวของวัสดุด้วยโลหะหรือกำรชุบโลหะ (electroplating) เพ่ือป้องกันการเกิดสนิมหรือ
ตกแต่งพ้ืนวสั ดุให้สวยงาม ทาได้โดยการผา่ นกระแสไฟฟา้ ไปยงั วัสดุทต่ี ้องการชุบทีจ่ ุม่ อยู่ในสารละลายอเิ ล็กโทร
ไลต์

5. สมรรถนะสำคัญของผู้เรยี น
1. ความสามารถในการสือ่ สาร
2. ความสามารถในการคิด

6. คุณลักษณะอนั พงึ ประสงค์
1. ใฝ่เรยี นรู้
2. มคี วามรบั ผิดชอบ

7. กำรจัดกิจกรรมกำรเรียนรู้
7.1 ขัน้ สรำ้ งควำมสนใจ (Engagement)
1. นกั เรียนสงั เกตภาพอปุ กรณเ์ ครอ่ื งมอื เคร่อื งใช้ ทค่ี รนู ามาเปน็ ตวั อย่าง ดังนี้

2. นกั เรยี นตอบคาถามท่ีได้จากรปู ภาพ โดยครูใช้คาถามดงั นี้
1) ให้นักเรียนอธิบายความแตกต่างของรูปทั้งสอง พร้อมบอกสาเหตุที่ทาให้ทั้งสองภาพมีความ
แตกต่างกัน (แนวคาตอบ: เคร่อื งมอื เครื่องใช้ วสั ดุอปุ กรณ์ต่าง ๆ หรือส่งิ ก่อสรา้ งที่ทาดว้ ยโลหะ
หรอื มโี ลหะเปน็ สว่ นประกอบ เมื่อใช้งานไประยะหน่งึ มกั พบปัญหาการผกุ รอ่ นหรือเกดิ สนิม)

7.2 ขัน้ สำรวจและคน้ หำ (Exploration)
1. นกั เรยี นศกึ ษากระบวนการกัดกร่อนหรือเกิดสนมิ
เคร่ืองมือเคร่ืองใช้ วัสดุอุปกรณ์ต่าง ๆ หรือสิ่งก่อสร้างที่ทาด้วยโลหะหรือมีโลหะเป็นส่วนประกอบ

เมื่อใช้งานไประยะหนึ่งมักพบปัญหาการผุกร่อนหรือเกิดสนิม เช่น สนิมเหล็ก สนิมทองแดง หลังคาสังกะสีผุ
กรอ่ น ซงึ่ กระบวนการเหลา่ นีเ้ กยี่ วข้องกับปฏิกิริยารีดอกซ์ โดยโลหะเกดิ ปฏกิ ริ ิยาออกซิเดชนั กับแก๊สออกซิเจน
เกดิ ปฏิกิรยิ ารีดกั ชันได้เป็นออกไซดข์ องโลหะทีห่ ลุดล่อนจากผวิ โลหะไดง้ ่าย เช่น การเกดิ สนมิ เหล็ก เกิดจากผิว
ของเหล็กสัมผัสและเกดิ ปฏิกิริยากับแก๊สออกซิเจนและนา้ ซ่ึงในกระบวนการนี้ จะเกิดจาก Fe ให้อิเล็กตรอน
กบั O2 เกดิ เป็น Fe2+ ดงั สมการเคมี

ปฏกิ ริ ิยาออกซเิ ดชัน : 2Fe(s) → 2Fe2+(aq) + 4e-

200
ปฏกิ ิริยารดี ักชัน : O2(g) + 2H2O(l) + 4e- → 4OH-(aq)
ปฏิกริ ยิ ารวม : 2Fe(s) + O2(g) + 2H2O(l) → 2Fe2+(aq) + 4OH-(aq)
Fe2+(aq) และ OH-(aq) เกดิ ปฏกิ ริ ิยาได้ Fe(OH)2 ท่ไี มล่ ะลายน้า แต่สามารถทาปฏิกิรยิ ากบั น้าและออกซิเจน
ในอากาศต่อไปได้ Fe(OH)3 และเปลี่ยนไปเป็น Fe2O3 ท่ีมีโมเลกุลของน้าอยู่ในโครงผลึก ซึ่งมีสูตรทั่วไปเป็น
Fe2O3 ∙nH2O และเรียกวา่ สนมิ เหลก็ ดังรูป

2. นักเรยี นศึกษาการเกดิ สนมิ เหลก็ ในธรรมชาติทีเ่ ก่ียวข้องกับแกส๊ คารบ์ อนไดออกไซด์

นอกจากน้ีในธรรมชาติยังพบว่าแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ในอากาศยังเป็นปัจจัยเสริมท่ีทาให้
เกิดสนมิ เหล็ก เน่ืองจากแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ละลายน้าแลว้ เกิดเป็นกรดคาร์บอนิก (H2CO3) ซ่งึ แตกตัวให้
H+ ทาให้ O2 เกดิ ปฏกิ ริ ิยารีดักชันในสภาวะกรด ดงั สมการ

ปฏกิ ิริยาออกซเิ ดชนั : 2Fe(s) → 2Fe2+(aq) + 4e-
ปฏกิ ริ ิยารีดักชัน : O2(g) + 4H+(aq) + 4e- → 2H2O(l)
ปฏิกิริยารวม : 2Fe(s) + O2(g) + 4H+(aq) → 2Fe2+(aq) + 2H2O(l)

3. นักเรียนทาแบบตรวจสอบความเข้าใจ โดยมคี าถามดังนี้
คานวณค่าศักยไ์ ฟฟ้ามาตรฐานของปฏกิ ริ ยิ ารีดอกซ์ทีใ่ ห้ Fe2+ ในกระบวนการเกดิ สนิมเหลก็

1) ในภาวะท่เี ป็นกลาง
2Fe(s) + O2(g) + 2H2O(l) → 2Fe2+(aq) + 4OH-
คานวณคา่ ศกั ยไ์ ฟฟา้ มาตรฐานของปฏิกิรยิ ารดี อกซ์ไดด้ ังน้ี
E0cell = 0.40 – (-0.40)
= 0.84 V

2) ในภาวะทีเ่ ป็นกรด
2Fe(s) + O2(g) + 4H+(aq) → 2Fe2+(aq) + 2H2O(l)
คานวณค่าศักยไ์ ฟฟา้ มาตรฐานของปฏิกิริยารีดอกซ์ได้ดังนี้
E0cell = 1.23 – (-0.44)
= 1.67 V

3. นักเรยี นศกึ ษาการชุบโลหะ

การเคลือบผิวของวัสดุด้วยโลหะหรือการชุบโลหะ (electroplating) เพ่ือป้องกันการเกิดสนิมหรือ

ตกแต่งพ้นื วสั ดุใหส้ วยงาม ทาไดโ้ ดยการผ่านกระแสไฟฟ้าไปยังวสั ดุท่ตี ้องการชบุ ท่ีจุ่มอยใู่ นสารละลายอเิ ล็กโทร

ไลต์

4. นกั เรยี นศกึ ษากจิ กรรม 11.4 การทดลองชบุ เหล็กดว้ ยสงั กะสี (หรือศกึ ษาจากวดี โิ อตัวอย่าง

https://www.youtube.com/watch?v=V0Tk1078efs)

201

5. นักเรียนรบั อุปกรณ์การทดลอง และทาการทดลอง โดยครเู ปน็ ผคู้ อยให้คาปรึกษา

7.3 ขน้ั อธบิ ำยและลงข้อสรปุ (Explanation)

1. นกั เรียนสรปุ ผลการทดลอง

ตัวอย่ำงผลกำรทดลอง

โลหะ ผลกำรสงั เกต

แผน่ สงั กะสี แผ่นสังกะสีส่วนท่ีจุ่มอยู่ในสารละลายกร่อน
สงั เกตเหน็ ผิวขรขุ ระเลก็ นอ้ ย

ขณะท่อี ย่ใู นสารละลายจะเห็นว่าท่ีของแข็งมา

ตะปูเหลก็ เกาะที่ผิวตะปูเหล็ก เม่ือนาตะปูเหล็กออกมา
วางบนกระจกนาฬิกาและตั้งไว้ให้แห้ง พบว่า

มีสารสเี ทาเงินเกาะท่ีตะปูเหล็ก

2. นกั เรียนตอบคาถามทา้ ยการทดลอง

1) ขั้วไฟฟา้ ใดเปน็ แอโนดและข้วั ไฟฟ้าใดเปน็ แคโทด

2) เขียนสมการเคมแี สดงปฏิกริ ิยาท่เี กดิ ขนึ้ ที่ขั้วไฟฟ้าทงั้ สอง

3) โลหะทีต่ ้องการชบุ และโลหะทใ่ี ช้ชบุ ควรต่อกับขว้ั ไฟฟา้ ใดตามลาดับ

4) ความเข้มข้นของสารละลายอเิ ลก็ โทรไลตเ์ ปลยี่ นแปลงหรอื ไม่ เพราะเหตใุ ด

3. นกั เรยี นสรุปข้ันตอนการชุบโลหะด้วยไฟฟ้าเป็นหลักการได้ดังน้ี

1. ต่อวัตถุท่ีต้องการชุบกับข้ัวลบของแบตเตอรี่ และให้โลหะทีใ่ ชช้ บุ ตอ่ กบั ขั้วบวกของแบตเตอรี่

ซง่ึ ทาให้วตั ถุที่ต้องการชุบเปน็ แคโทด และโลหะท่ใี ช้ชบุ เปน็ แอโนด

2. สารละลายอิเลก็ โทรไลต์ต้องมไี อออนของโลหะที่ใช้ชบุ

3. ใชไ้ ฟฟา้ กระแสตรงเพอ่ื ใหป้ ฏิกิรยิ าดาเนนิ ไปในทิศทางเดยี ว

7.4 ข้นั ขยำยควำมรู้ (Elaboration)

1. นักเรยี นบอกวธิ ีการปอ้ งกันการกัดกร่อนของโลหะ

นอกจากน้ปี ฏกิ ิริยารีดอกซ์ยังเกดิ ไดง้ า่ ยขึน้ ในภาวะทม่ี อี ิเลก็ โทรไลต์ ดงั น้นั เหล็กท่อี ยบู่ ริเวณชายทะเล

จงึ เกดิ สนมิ ได้เร็ว นอกจากเหล็กแลว้ ยังมีโลหะบางชนิดท่ีสามารถเกิดการผุกร่อนหรือเกิดสนมิ ได้เมื่อสัมผัสกับ

แกส๊ ออกซิเจนและความช้นื วธิ กี ารปอ้ งกันการกัดกลอนของโลหะสามารถทาได้ดงั น้ี

1) เคลอื บผวิ ของโลหะด้วยสารที่ปอ้ งกนั การสมั ผสั กบั แก๊สออกซิเจนและน้า เช่น นา้ มัน สพี ลาสติก

2) ทาใหโ้ ลหะมีภาวะเป็นแคโทดหรอื คล้ายแคโทด โดยพนั โลหะที่ไม่ต้องการให้เกิดสนิมด้วยโลหะที่มี

ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของครึ่งเซลล์รีดักชันต่ากว่า หรือต่อเข้ากับขั้วลบของแหล่งกาเนิดไฟฟ้า

กระแสตรงใหท้ าหนา้ ที่เป็นแอโนด จงึ ใหอ้ เิ ล็กตรอนแทนโลหะท่ีไมต่ ้องการให้เกิดสนมิ

3) ชุบโลหะหรือผสมด้วยโลหะชนิดอื่น ที่เมื่อเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันแล้วทาให้เกิดเป็นสารประกอบ

ออกไซด์ท่ียึดติดผิวโลหะได้แน่นไม่หลุดล่อน เช่น การชุบเหล็กด้วยโครเมียม ดีบุก หรือนิกเกิล หรือการทา

เหลก็ กล้าไรส้ นมิ ด้วยการผสมเหลก็ กับธาตชุ นดิ อืน่

2. นกั เรยี นทาแบบตรวจสอบความเข้าใจ โดยมคี าถามดังน้ี

การปอ้ งกนั การเกดิ สนมิ ของทอ่ เหล็กท่ีฝง่ั ไว้ใต้ดินโดยใชโ้ ลหะแมกนีเซียม ดังรูป

202

จงเขียนปฏิกริ ยิ าออกซิเดชนั และปฏิกิรยิ ารดี ักชนั ท่ีเกิดขึน้
ปฏิกริ ิยาออกซเิ ดชัน : 2Mg(s) → 2Mg2+(aq) + 4e-
ปฏกิ ิริยารีดกั ชนั : O2(g) + 4H+(aq) + 4e- → 2H2O(l)
7.5 ขั้นประเมนิ (Evaluation)
1. นกั เรียนทาแบบตรวจสอบความรรู้ ะหว่างเรียน
2. นักเรียนทากิจกรรม 11.4 การทดลองชุบเหลก็ ดว้ ยสงั กะสี

8. ส่ือ/แหลง่ กำรเรียนรู้

1. หนังสือเรยี นรายวิชาเพ่มิ เตมิ วทิ ยาศาสตร์ เคมี 4
2. แบบบนั ทกึ ผลการทดลอง
3. อุปกรณก์ ารทดลอง

9. กำรวดั ผลและประเมินผล

จดุ ประสงค์ วิธีกำรวดั /เครือ่ งมือวดั เกณฑ์กำรประเมนิ

1. ด้ำนควำมรู้ (K) - การตอบคาถาม - ขอ้ คาถาม - ได้คะแนนรอ้ ยละ
1. นักเรียนสามารถอธิบายภาวะท่ี - แบบตรวจสอบ 70 ขนึ้ ไป
ในช้นั เรียน ความเข้าใจ
ทาใหโ้ ลหะเกดิ การผกุ รอ่ นได้ - แบบตรวจสอบ
2. นักเรียนสามารถบอกวิธีการ ความเขา้ ใจ - แบบบันทึกผลการ
ทดลอง
ปอ้ งกนั การกดั กรอ่ นของโลหะได้ - แบบบันทึกผล
3. นกั เรยี นสามารถอธิบายหลักการ การทดลอง

ชุบโลหะโดยใชเ้ ซลล์อเิ ลก็ โทรลติ กิ ได้

2. ด้ำนทักษะ/กระบวนกำรคิด (P) - แบบบันทึกผล - แบบบันทึกผลการ - ได้คะแนนรอ้ ยละ
การทดลอง ทดลอง 70 ขน้ึ ไป
1. นักเรียนสามารถทดลองการชุบ
โลหะโดยใชเ้ ซลลอ์ ิเลก็ โทรลติ กิ ได้

3. ด้ำนคณุ ลกั ษณะอนั พึงประสงค์

(A) - แ บ บ ป ร ะ เ มิ น
คุ ณ ลั ก ษ ณ ะ อั น พึ ง
1. นักเรียนมีความรับผิดชอบต่องาน - การสงั เกต - ไดค้ ะแนนในระดับ
ทไ่ี ด้รบั มอบหมาย ประสงค์ 3 (ดี) ข้ึนไป

2. นักเรียนสามารถทางานร่วมกับ

ผู้อ่ืนได้

203

10. บนั ทกึ หลังกำรสอน
ผลการเรียนรู้
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
................................................................................................................................................................

ปัญหาและอุปสรรค
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
................................................................................................................................................................

ข้อเสนอแนะ/แนวทางแกไ้ ข
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
................................................................................................................................................................

ลงชอื่ ……………………………………………….
(นางสาวชนิดา แกน่ ทา้ ว)
ครูผสู้ อน

204

ควำมคดิ เห็น / ข้อเสนอแนะของครูพ่ีเลีย้ ง
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ลงช่อื ……………………………………………….
(นางสพุ ิณยา วงษอ์ ุบล)
ครพู ีเ่ ลย้ี ง

ควำมคดิ เห็น / ข้อเสนอแนะของหัวหน้ำกลุ่มสำระกำรเรียนรู้วทิ ยำศำสตร์
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ลงช่ือ……………………………………………….
(นางสิริลกั ษณ์ ทองสะอาด)

หัวหนา้ กลุม่ สาระการเรียนรู้วทิ ยาศาสตร์
และเทคโนโลยี

ควำมคิดเหน็ / ข้อเสนอแนะของผู้อำนวยกำรสถำนศึกษำ
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ลงชอ่ื ……………………………………………….
()
ผู้อานวยการสถานศกึ ษา

205

กจิ กรรม 11.4 กำรทดลองชุบเหล็กด้วยสังกะสี

จดุ ประสงค์กำรทดลอง
1. ทดลองชบุ เหล็กดว้ ยสังกะสีโดยใชห้ ลักการของเซลล์อเิ ลก็ โทรลติ ิก
2. อธิบายหลกั การชุบโลหะดว้ ยไฟฟ้า

วสั ดุ อปุ กรณ์ และสำรเคมี 2. ตะปูหรือวสั ดทุ ี่ทาจากเหล็กยาว 2.5 cm
4. กระดาษทรายขนาด 3 cm × 3 cm
1. สารละลายซงิ คซ์ ัลเฟต (ZnSO4) 0.1 mol/L 6. แบตเตอรขี่ นาด 1.5 V
3. แผน่ สังกะสีขนาด 1 cm × 2.5 cm 8. กระจกนาฬกิ า
5. บีกเกอร์ขนาด 50 mL 10. กระดาษเยื่อ
7. สายไฟทีต่ อ่ กบั คลิปปากจระเข้สดี าและสีแดง
9. เทปใส

วิธกี ำรทดลอง
1. ใช้กระดาษทรายขัดตะปูเหลก็ และแผน่ สงั กะสี ใช้กระดาษเยอ่ื เช็ดเศษโลหะทีเ่ หลอื จากการขัดออก

2. เติม ZnSO4 ปริมาตร 20 mL ลงในบกี เกอร์
3. ต่อแผ่นสงั กะสเี ขา้ กับข้วั บวกและต่อตะปเู ข้ากับขว้ั ลบของแบตเตอรี่ แล้วจุ่มโลหะทั้งสองลงใน

สารละลาย ดงั รูป สังเกตการณ์เปล่ียนแปลงเป็นเวลา 5 นาที

4. นาตะปูและแผน่ สงั กะสีออกจากสายไฟและวางบนกระจกนาฬิกา ต้งั ไวใ้ หแ้ ห้งหรอื ประมาณ 10
นาที สังเกตการเปลยี่ นแปลง

206

ทำนำยผลกำรทดลอง
1. นกั เรยี นคิดวา่ ขั้วไฟฟ้าใดทาหนา้ เป็นขั้วแอโนดและข้ัวแคโทด
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
2. นักเรยี นคิดวา่ เม่ือทากจิ กรรมเสรจ็ เรยี บรอ้ ยแล้ว ความเข้มข้นของสารละลายอเิ ล็กโทรไลตจ์ ะเปลี่ยนแปลง
หรือไม่
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
3. เขยี นสมการเคมีแสดงปฏิกริ ิยาท่ีเกดิ ข้ึน
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

บนั ทึกผลกำรทดลอง ผลกำรสงั เกต
โลหะ ………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
แผน่ สงั กะสี ………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
ตะปเู หลก็ ………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….

อภิปรำยและสรุปผลกำรทดลอง
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

207

คำถำมท้ำยกำรทดลอง
1. ขว้ั ไฟฟ้าใดเป็นแอโนดและข้วั ไฟฟ้าใดเปน็ แคโทด
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
2. เขียนสมการเคมีแสดงปฏกิ ริ ิยาท่ีเกดิ ขึน้ ที่ข้ัวไฟฟา้ ทั้งสอง
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
3. โลหะท่ตี ้องการชบุ และทีใ่ ช้ชุบควรต่อกับขั้วไฟฟ้าใดตามลาดับ
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
4. ความเข้มขน้ ของสารละลายอิเล็กโทรไลต์เปล่ยี นแปลงหรอื ไมอ่ ย่างไร
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

208

แผนกำรจัดกำรเรียนรู้ที่ 22 ภำคเรยี นที่ 2/2564
ชัน้ มัธยมศึกษำปที ี่ 5
กล่มุ สำระกำรเรยี นรู้วิทยำศำสตร์และเทคโนโลยี
รำยวชิ ำเพิ่มเติม เคมี 4 เวลำ 30 ชว่ั โมง
เวลำ 3 ช่ัวโมง
หนว่ ยกำรเรยี นรทู้ ่ี 1 เคมีไฟฟ้ำ
เรือ่ ง กำรกดั กร่อนของโลหะและกำรป้องกนั (กำรแยกสลำยด้วยไฟฟ้ำ)
ครูผ้สู อน นำงสำวชนดิ ำ แกน่ ทำ้ ว

1. สำระกำรเรียนร้แู ละผลกำรเรียนรู้

สำระท่ี 5 สำระเคมี
เข้าใจการเขียนและการดุลสมการเคมี ปริมาณสัมพันธ์ในปฏิกิริยาเคมี อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

สมดุลในปฏิกิริยาเคมี สมบัติและปฏิกิริยาของกรด-เบส ปฏิกิริยารีดอกซ์และเซลล์เคมีไฟฟ้า รวมทั้งการนา

ความรไู้ ปใช้ประโยชน์
ผลกำรเรยี นรู้

ทดลองชุบโลหะและแยกสารเคมีดว้ ยกระแส ไฟฟา้ และอธบิ ายหลกั การทางเคมไี ฟฟ้าท่ใี ช้ ในการชุบ
โลหะ การแยกสารเคมดี ้วยกระแส ไฟฟ้า การทาโลหะให้บริสุทธิ์และการป้องกัน การกดั กร่อนของโลหะ

2. สำระสำคัญ/ควำมคิดรวบยอด
เซลล์อิเล็กโทรลิติกสามารถนาไปใช้ประโยชน์ได้ท้ังในชีวิตประจาวัน และในอุตสาหกรรมหลาย

ประเภท เชน่ การชุบโลหะ การแยกสารเคมดี ้วยกระแสไฟฟา้ การทาโลหะให้บริสุทธ์ิ การป้องกนั การกดั กร่อน
ของโลหะ

3. จุดประสงค์กำรเรียนรู้
3.1 ดำ้ นควำมรู้ (K)

1. นกั เรียนสามารถอธบิ ายหลกั การแยกสลายสารเคมีดว้ ยไฟฟา้ ได้
2. นักเรียนสามารถอธิบายหลกั การทาโลหะให้บริสุทธ์ไิ ด้
3.2 ดำ้ นทกั ษะ/กระบวนกำรคดิ (P)

1. นกั เรียนสามารถทดลองการแยกสลายสารเคมีดว้ ยไฟฟ้าได้
3.3 ดำ้ นคุณลกั ษณะอนั พึงประสงค์ (A)

1. นกั เรียนมคี วามรบั ผิดชอบตอ่ งานท่ไี ดร้ บั มอบหมาย
2. นักเรยี นสามารถทางานรว่ มกับผ้อู ื่นได้

4. สำระกำรเรียนรู้
เคร่ืองมือเครื่องใช้ วัสดุอุปกรณ์ต่าง ๆ หรือส่ิงก่อสร้างที่ทาด้วยโลหะหรือมีโลหะเป็นส่วนประกอบ

เม่ือใช้งานไประยะหนึ่งมักพบปัญหาการผุกร่อนหรือเกิดสนิม ซึ่งกระบวนการเหล่าน้ีเก่ียวข้องกับปฏิกิริยา
รีดอกซ์ โดยโลหะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันกับแก๊สออกซิเจน เกิดปฏิกิริยารีดักชันได้เป็นออกไซด์ของโลหะที่
หลุดล่อนจากผวิ โลหะไดง้ ่าย

209

การเคลือบผิวของวัสดุด้วยโลหะหรือกำรชุบโลหะ (electroplating) เพ่ือป้องกันการเกิดสนิมหรอื ต
กแต่งพืน้ วัสดุให้สวยงาม ทาไดโ้ ดยการผ่านกระแสไฟฟ้าไปยงั วัสดุท่ีตอ้ งการชุบท่จี ุ่มอยู่ในสารละลายอเิ ล็กโทร
ไลต์

5. สมรรถนะสำคญั ของผเู้ รียน
1. ความสามารถในการสือ่ สาร
2. ความสามารถในการคิด

6. คณุ ลกั ษณะอันพึงประสงค์
1. ใฝ่เรียนรู้
2. มีความรับผิดชอบ

7. กำรจัดกิจกรรมกำรเรยี นรู้
7.1 ขัน้ สรำ้ งควำมสนใจ (Engagement)
1. นกั เรียนทบทวนความรู้กอ่ นเรยี น โดยการใช้คาถามดงั น้ี
1) ถ้าใช้ไฟฟ้ากระแสสลับแทนไฟฟ้ากระแสตรง จะสามารถชุบโลหะได้หรือไม่ เพราะเหตุใด (แนว
คาตอบ: ไม่ได้ เพราะการใช้ไฟฟ้ากระแสสลับทาให้ขั้วไฟฟ้าท่ีต่อกับวัตถุท่ีต้องการชุบสลับไปมา
ระหวา่ งแคโทดกับแอโนด จึงเกดิ ท้ังปฏกิ ิรยิ าออกซเิ ดชนั และปฏิกิริยารีดักชันบนวตั ถดุ ังกลา่ ว)
2) ถ้าต้องการชุบกลอนประตูเหล็กด้วยโครเมียมจะทาอย่างไร (แนวคาตอบ: ต่อกลอนประตูเหลก็
กับข้วั ลบ (แคโทด) ของแบตเตอรี่ และตอ่ แผน่ โลหะโครเมยี มกับข้วั บวก (แอโนด) ของแบตเตอรี่
ใชส้ ารละลาย Cr3+ เปน็ อิเลก็ โทรไลต)์

7.2 ขั้นสำรวจและคน้ หำ (Exploration)
1. นักเรยี นศึกษาการแยกสลายดว้ ยไฟฟ้า
กระบวนการที่เกิดข้ึนในเซลล์อิเล็กโทรลิติกท่ีทาให้ได้สารใหม่ เรียกว่า กำรแยกสลำยด้วยไฟฟ้ำ

หรอื อิเลก็ โทรลิซสิ (electrolysis) ซง่ึ นามาใชป้ ระโยชน์ในอตุ สาหกรรมเพือ่ ผลติ สารเคมที ตี่ ้องการ
2. นกั เรียนศกึ ษาตวั อยา่ งการแยกสลายสารดว้ ยไฟฟา้

210

กำรแยกสลำยโซเดยี มคลอไรด์หลอมเหลวด้วยไฟฟำ้

โลหะโซเดียมและแก๊สคลอรีนสามารถเตรียมข้ึนโดยการผ่านกระแสไฟฟ้าให้แก่โซเดียมคลอไรด์

หลอมเหลว ซึง่ เกดิ ปฏกิ ิริยารดี กั ชันและออกซเิ ดชนั ทีข่ วั้ ไฟฟา้ ดังสมการตอ่ ไปน้ี

แคโทด โซเดียมไอออนเกิดปฏิกริ ยิ ารีดกั ชนั ดงั สมการ
2Na+(l) + 2e- → 2Na(s)

แอโนด คลอไรด์ไอออนเกิดปฏิกิรยิ าออกซิเดชันดังสมการ
2Cl-(l) → Cl2(g) + 2e-
ปฏิกิรยิ ารวม
2Na+(l) + 2Cl-(l) → Cl2(g) + 2Na(s)
E0cell = E0cathode - Ea0node
= -2.71 – 1.36

= -4.07 V

โลหะโซเดียมและแก๊สคลอรีนเป็นสารที่ว่องไวต่อปฏิกิริยาเคมีมาก จึงไม่สามารถเตรียมได้จาก

กระบวนการถลงุ แรท่ ใี่ ช้ทั่วไปกบั ธาตุบางชนิด

3. นักเรียนทาแบบตรวจสอบความเข้าใจ โดยมคี าถามดงั นี้

1) ขั้วไฟฟา้ ใดเกิดโลหะโซเดียมและข้ัวโลหะใดเกดิ แกส๊ คลอรีน

(เน่ืองจากเป็นเซลลอ์ เิ ล็กโทรลติ กิ ดังนัน้ ขว้ั บวกจึงเกดิ ปฏิกิริยาออกซเิ ดชนั ใหแ้ ก๊สคลอรนี ส่วน

ข้ัวลบจงึ เกดิ ปฏิกริ ยิ ารดี กั ชันให้โลหะโซเดียม)

2) การผลิตโลหะโซเดียมและแก๊สคลอรีน จากโซเดียมคลอไรด์หลอมเหลว ต้องใช้แหล่งกาเนิด

ไฟฟา้ ท่มี ีอีเอ็มเอฟมากกวา่ เทา่ ใด

(4.07 โวลต์)

4. นกั เรยี นศกึ ษาการทดลองการแยกสลายสารละลายด้วยไฟฟา้ กจิ กรรม 11.5 การทดลองแยกสลาย

สารละลายโพแทสเซยี มไอโอไดด์ดว้ ยไฟฟ้า (https://www.youtube.com/watch?v=kCfmWblBJjE)

5. นักเรยี นรีบอุปกรณก์ ารทดลอง ทาการทดลอง พรอ้ มบนั ทกึ ผล

7.3 ขนั้ อธบิ ำยและลงข้อสรุป (Explanation)

1. นกั เรยี นสรปุ ผลการทดลองทไ่ี ดจ้ ากกิจกรรม

ตัวอยำ่ งผลกำรทดลอง

ข้วั ไฟฟ้ำ ผลกำรสังเกต

ข้ัวบวก (แอโนด) สารละลายมสี เี หลือง-น้าตาลเกิดขน้ึ

ขั้วลบ (แคโทด) มีฟองแก๊สเกดิ ขึ้น สารละลายมีสีชมพู

สรปุ ผลกำรทดลอง

การแยกสลายสารละลายโพแทสซียมไอโอไดด์ด้วยไฟฟา้ ทาให้เกิดไอโอดีนที่แอโนดเกิดแก๊ส

ไฮโดรเจนและไฮดรอกไซด์ไอออนที่แคโทด โดยมีปฏกิ ิริยารีดอกซ์ ดงั สมการ
2H2O(l) + 2I-(aq) → H2(g) + 2OH-(aq) + I2(s)
มคี ่าศักยไ์ ฟฟ้าของเซลล์เทา่ กบั -1.36 โวลต์

2. นกั เรียนตอบคาถามท้ายการทดลอง โดยมคี าถามดงั นี้

1) KI มสี ารใดที่สามารถเกิดปฏิกิริยาออกซเิ ดชันและรดี กั ชันไดบ้ า้ ง

2) เม่ือผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปใน KI ทขี่ ้ัวบวกและขัว้ ลบมีสารใดเกิดข้นึ ทราบไดอ้ ยา่ งไร

211

3) สมการเคมีของปฏิกิริยาท่ีแคโทดและแอโนดเป็นอย่างไร สอดคล้องกับค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐาน
รดี ักชนั หรือไม่ อย่างไร

4) เขียนสมการเคมีของปฏิกิริยารีดอกซ์ที่เกิดข้ึนและต้องใช้แหล่งกาเนิดไฟฟ้าท่ีมีอีเอ็มเอฟ
มากกว่าเทา่ ใดเพอ่ื ทาใหเ้ กดิ ปฏิกริ ิยา

3. นักเรียนศกึ ษาการแยกสลายดว้ ยไฟฟา้ ของสารละลายไอออนกิ อนื่ ๆ ในน้าเพิ่มเตมิ ในหนงั สือเรียน
7.4 ข้นั ขยำยควำมรู้ (Elaboration)

1. นักเรยี นศึกษาการทาโลหะให้บริสุทธ์โิ ดยใชเ้ ซลล์อิเล็กโทรลิตกิ
กำรทำโลหะให้บริสุทธโิ์ ดยใช้เซลลอ์ ิเล็กโทรลติ กิ
หลักการของเซลล์อิเล็กโทรลิติกสามารถนามาใช้ในการทาโลหะให้มีความบริสุทธ์ิสงู ขนึ้ เชน่ ทองแดง
ที่ได้จากการถลุงสินแร่โดยท่ัวไปมีความบริสุทธ์ิไม่เกินรอ้ ยละ 99 โดยมากมีโลหะชนิดอ่ืนเจือปน เช่น สังกะสี
เหล็ก เงิน ทอง ทาให้สมบัติบางประการของทองแดงด้อยลง เช่น นาไฟฟ้า นาความร้อน ทนต่อการกัดกร่อน
ไดไ้ มด่ ี อย่างไรก็ตามสามารถทาใหท้ องแดงมีความบรสิ ุทธ์ถิ งึ รอ้ ยละ 99.95 ได้ดงั น้ี
ให้ชิ้นทองแดงท่ีไม่บริสุทธิ์ต่อเข้ากับข้ัวบวกและชิ้นทองแดงที่บริสุทธ์ิต่อเข้ากับขั้วลบของแบตเตอร่ี
ชิ้นโลหะทงั้ สองจุม่ อยใู่ นสารละลาย CuSO4 เมือ่ ผ่านกระแสไฟฟ้าตรงทีม่ ีศักย์ไฟฟ้าทเ่ี หมาะสมเขา้ ไป Cu2+ ใน
สารละลายจะรับอิเล็กตรอนจากขั้วลบเกิดเป็นทองแดงเกาะท่ีขั้วทองแดงบริสุทธิ์เพิ่มมากขึ้น ขณะเดียวกันที่
ขั้วบวก Cu และโลหะเจือปนชนิดอ่ืน เช่น Fe Zn ซึ่งให้อิเล็กตรอนได้ง่ายกว่า Cu จะเปลี่ยนเป็น Fe2+ และ
Zn2+ ลงสู่สารละลาย แต่ Fe2+ และ Zn2+ จะไม่เปลี่ยนกลับไปเป็น Fe และ Zn ที่ข้ัวลบเนื่องจากรับ
อิเล็กตรอนได้ไม่ดีเท่า Cu2+ ส่วน Ag Au และ Pt ซึ่งเป็นตัวรีดิวซ์ที่ไม่ดีเท่ากับ Cu จะค่อย ๆ หลุดออกจาก
ขัว้ บวกและตกอยทู่ ่ีก้นภาชนะในรูปของโลหะ ทาให้ทีข่ ัว้ ลบมีการสะสมของโลหะ Cu บรสิ ทุ ธิ์ทีม่ ีขนาดใหญ่ข้ึน
เรือ่ ย ๆ
2. นักเรียนทาแบบฝกึ หดั 11.7
7.5 ขั้นประเมนิ (Evaluation)
1. นักเรยี นทากิจกรรม 11.5 การทดลองแยกสลายสารละลายโพแทสเซยี มไอโอไดด์ดว้ ยไฟฟ้า
2. นกั เรยี นทาแบบฝึกหัด 11.7

8. สอ่ื /แหล่งกำรเรียนรู้
1. หนังสอื เรยี นรายวิชาเพิ่มเตมิ วิทยาศาสตร์ เคมี 4
2. แบบบันทึกผลการทดลอง
3. อุปกรณ์การทดลอง

212

9. กำรวัดผลและประเมนิ ผล

จุดประสงค์ วธิ กี ำรวัด/เคร่อื งมือวัด เกณฑ์กำรประเมนิ

1. ด้ำนควำมรู้ (K) - การตอบคาถาม - ข้อคาถาม - ได้คะแนนรอ้ ยละ
1. นักเรยี นสามารถอธิบายหลกั การ ในชน้ั เรยี น - แบบบันทึกผลการ 70 ข้ึนไป

แยกสลายสารเคมีดว้ ยไฟฟา้ ได้ - แบบบันทึกผล ทดลอง
2. นกั เรยี นสามารถอธิบายหลกั การ การทดลอง - แบบฝกึ หัด 11.7
- แบบฝกึ หัด 11.7
ทาโลหะให้บรสิ ทุ ธิ์ได้

2. ด้ำนทกั ษะ/กระบวนกำรคดิ (P) - แบบบันทึกผล - แบบบันทึกผลการ - ได้คะแนนรอ้ ยละ
การทดลอง ทดลอง 70 ข้ึนไป
1. นักเรียนสามารถทดลองการ
แยกสลายสารเคมดี ้วยไฟฟา้ ได้

3. ด้ำนคุณลักษณะอนั พงึ ประสงค์

(A) - แ บ บ ป ร ะ เ มิ น
คุ ณ ลั ก ษ ณ ะ อั น พึ ง
1. นักเรียนมีความรับผิดชอบต่องาน - การสงั เกต ประสงค์ - ไดค้ ะแนนในระดับ
ที่ไดร้ บั มอบหมาย 3 (ดี) ขนึ้ ไป

2. นักเรียนสามารถทางานร่วมกับ

ผู้อื่นได้

213

10. บันทึกหลังกำรสอน
ผลการเรยี นรู้
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
................................................................................................................................................................

ปัญหาและอุปสรรค
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
................................................................................................................................................................

ขอ้ เสนอแนะ/แนวทางแกไ้ ข
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
................................................................................................................................................................

ลงชื่อ……………………………………………….
(นางสาวชนดิ า แก่นท้าว)
ครผู ู้สอน

214

ควำมคดิ เห็น / ข้อเสนอแนะของครูพ่ีเลีย้ ง
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ลงชื่อ……………………………………………….
(นางสพุ ิณยา วงษ์อบุ ล)
ครพู ี่เล้ยี ง

ควำมคิดเห็น / ขอ้ เสนอแนะของหัวหน้ำกลุ่มสำระกำรเรียนรู้วทิ ยำศำสตร์
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ลงชอ่ื ……………………………………………….
(นางสริ ิลักษณ์ ทองสะอาด)

หัวหนา้ กลมุ่ สาระการเรียนรู้วทิ ยาศาสตร์
และเทคโนโลยี

ควำมคิดเหน็ / ขอ้ เสนอแนะของผู้อำนวยกำรสถำนศกึ ษำ
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ลงชือ่ ……………………………………………….
()
ผูอ้ านวยการสถานศกึ ษา

215

กจิ กรรม 11.5 กำรทดลองแยกสลำยสำรละลำยโพแทสเซียมไอโอไดด์ด้วยไฟฟำ้

จดุ ประสงค์กำรทดลอง
1. ทดลองแยกสลายสารละลายโพแทสเซียมไอโอไดด์ดว้ ยไฟฟ้าโดยใชห้ ลกั การของเซลลอ์ เิ ลก็ โทรลิติก
2. ระบแุ อโนดและแคโทด
3. เขยี นสมการรีดอกซแ์ สดงปฏิกริ ยิ าที่เกดิ ขน้ึ และคานวณศักย์ไฟฟ้าของเซลล์

วสั ดุ อุปกรณ์ และสำรเคมี 2. สารละลายฟีนอล์ฟทาลีน
1. สารละลายโพแทสเซียมไอโอไดด์ 1.0 mol/L 4. เข็มหมดุ
3. แบตเตอรขี่ นาด 9 V
5. กระจกนาฬิกาหรือจานเพาะเช้อื 6. หลอดหยดพรอ้ มจุกยาง
7. สายไฟทต่ี ่อกับคลปิ ปากจระเข้ (สีแดง สีดา) 8. กระดาษสขี าว

วิธีกำรทดลอง
1. หยด KI จานวน 20 หยด ลงในกระจกนาฬิกาหรอื จานเพาะเช้อื ทวี่ างอยบู่ นกระดาษสขี าว

2. หยดฟนี อลฟ์ ทาลนี 3 หยด ลงใน KI แล้วปลอ่ ยให้สารผสมกันโดยไมต่ ้องคน
3. ต่อสายไฟกบั เขม็ หมดุ และต่อเข้ากับแบตเตอร่ี จากนน้ั จุม่ เข็มหมดุ ทั้งสองลงในสารละลายพร้อมกัน

สังเกตการเปลี่ยนแปลง

บนั ทึกผลกำรทดลอง ผลการสังเกต
ขว้ั ไฟฟ้า

ข้ัวบวก (แอโนด)
ขั้วลบ (แคโทด)

สรุปผลกำรทดลอง

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

คำถำมทำ้ ยกำรทดลอง
1. KI มสี ารใดทีส่ ามารถเกดิ ปฏกิ ิรยิ าออกซิเดชนั และรดี ักชันไดบ้ า้ ง

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

..............................................................................................................................................................................
2. เมื่อผา่ นกระแสไฟฟ้าเขา้ ไปใน KI ที่ข้ัวบวกและข้วั ลบมสี ารใดเกดิ ข้นึ ทราบได้อย่างไร

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

216

3. สมการเคมีของปฏกิ ริ ิยาท่ีแคโทดและแอโนดเปน็ อยา่ งไร สอดคลอ้ งกับคา่ ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานรีดกั ชัน
ในตาราง 11.3 หรอื ไม่ อยา่ งไร

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

4. เขยี นสมการเคมีของปฏิกริ ิยารดี อกซ์ทเี่ กิดข้ึนและตอ้ งใชแ่ หล่งกาเนดิ ไฟทม่ี ีอเี อม็ เอฟมากกว่าเท่าใด
เพอ่ื ให้เกิดปฏิกริ ิยา

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

217

แผนกำรจัดกำรเรยี นรู้ที่ 23 ภำคเรยี นท่ี 2/2564
ชัน้ มธั ยมศึกษำปที ี่ 5
กลุม่ สำระกำรเรยี นรวู้ ิทยำศำสตรแ์ ละเทคโนโลยี
รำยวชิ ำเพ่มิ เติม เคมี 4 เวลำ 30 ช่ัวโมง
เวลำ 2 ชว่ั โมง
หนว่ ยกำรเรยี นรทู้ ่ี 1 เคมีไฟฟ้ำ
เรื่อง เทคโนโลยที เ่ี ก่ียวข้องกบั เคมีไฟฟ้ำ
ครูผู้สอน นำงสำวชนดิ ำ แกน่ ท้ำว

1. สำระกำรเรยี นรแู้ ละผลกำรเรียนรู้

สำระที่ 5 สำระเคมี
เข้าใจการเขียนและการดุลสมการเคมี ปริมาณสัมพันธ์ในปฏิกิริยาเคมี อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

สมดุลในปฏิกิริยาเคมี สมบัติและปฏิกิริยาของกรด-เบส ปฏิกิริยารีดอกซ์และเซลล์เคมีไฟฟ้า รวมท้ังการนา

ความรู้ไปใช้ประโยชน์
ผลกำรเรียนรู้

สืบค้นข้อมูลและนาเสนอตัวอย่างความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีท่ีเก่ียวข้องกับเซลล์เคมีไฟฟ้าใน
ชีวิตประจาวนั

2. สำระสำคัญ/ควำมคิดรวบยอด
ปฏิกิริยาเคมีหลายปฏิกิริยาท่ีพบในชีวิตประจาวันเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์เช่น ปฏิกิริยาการเผาไหม้

ปฏกิ ริ ยิ าในเซลล์เคมีไฟฟ้า ซง่ึ ความรเู้ รือ่ งเซลล์เคมไี ฟฟา้ และความก้าวหนา้ ทางเทคโนโลยีท่ีเกยี่ วขอ้ งกบั เซลล์
เคมไี ฟฟ้า นาไปสนู่ วตั กรรมดา้ นพลงั งานท่ีเปน็ มติ รตอ่ สง่ิ แวดลอ้ ม

3. จุดประสงค์กำรเรยี นรู้
3.1 ดำ้ นควำมรู้ (K)

1. นักเรียนสามารถยกตวั อยา่ งความกา้ วหนา้ ทางเทคโนโลยที เ่ี ก่ยี วข้องกบั เซลลเ์ คมีไฟฟ้าได้
3.2 ดำ้ นทกั ษะ/กระบวนกำรคิด (P)

1. นักเรยี นสามารถสืบค้นข้อมูลเทคโนโลยที ่ีเกย่ี วข้องกับเซลล์เคมีไฟฟ้าได้

3.3 ดำ้ นคณุ ลักษณะอนั พงึ ประสงค์ (A)
1. นกั เรยี นมคี วามรบั ผิดชอบตอ่ งานท่ีได้รบั มอบหมาย

4. สำระกำรเรยี นรู้
สารท่ีเกดิ ปฏกิ ิริยารีดอกซ์ ขว้ั ไฟฟ้า อเิ ลก็ โทรไลต์

5. สมรรถนะสำคัญของผูเ้ รียน

1. ความสามารถในการส่อื สาร
2. ความสามารถในการคิด

6. คุณลกั ษณะอันพงึ ประสงค์
1. ใฝ่เรียนรู้

218

2. มคี วามรบั ผดิ ชอบ

7. กำรจัดกจิ กรรมกำรเรยี นรู้
7.1 ขน้ั สรำ้ งควำมสนใจ (Engagement)
1. นกั เรียนทบทวนความรู้เกย่ี วกบั เซลลเ์ คมีไฟฟ้า โดยครใู ช้คาถามดังน้ี
- ความหมายของเซลลก์ ลั วานกิ
- ความหมายของเซลล์อเิ ล็กโทรลติ กิ
- ยกตัวอย่างประโยชน์ท่ไี ด้จากเซลลเ์ คมไี ฟฟา้
7.2 ขน้ั สำรวจและคน้ หำ (Exploration)
1. นกั เรยี นศึกษาเทคโนโลยที ี่เกี่ยวข้องกับเซลล์เคมีไฟฟา้ โดยครยู กตัวอย่างเปน็ สารทเี่ กิดปฏกิ ิริยารี

ดอกซ์ ขัว้ ไฟฟา้ และอิเลก็ โทรไลต์ ดงั น้ี
สำรท่เี กดิ ปฏิกริ ิยำรีดอกซ์
การเปลี่ยนชนิดของสารที่เกิดปฏิกิริยารีดอกซ์ในเซลล์เคมีไฟฟ้าสามารถทาให้ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์

เปลี่ยนแปลงไปได้ดังที่ศึกษามาแล้ว นอกจากน้ีสารบางชนิดท่ีเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์เม่ือมีการดูดกลืนพลังงาน
แสงอาจนามาใชเ้ ป็นส่วนประกอบในเซลลแ์ สงอาทิตย์ (solar cell) ได้ เชน่ ซลิ ิคอน (Si) ท่ีเจือดว้ ยธาตุหมู่ IIIA
หรือ VA ซึ่งเป็นสารรับแสงในเซลล์แสงอาทิตย์ที่นยิ มใช้ในปัจจุบัน นอกจากน้ียังมีการใช้สารอนิ ทรปี ระเภทสี
ย้อมบางชนิดเป็นสารรับแสงเพ่ือทาให้เกิดปฏิกิริยารีดอกซ์และเรียกเซลล์แสงอาทิตย์ประเภทน้ีว่าเซลล์
แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมไวแสง (dye sensitized solar cell) ในปัจจุบันมีการพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ท่ีใช้รับ
แสงประเภทต่าง ๆ เพือ่ เพ่มิ ประสทิ ธิภาพในการเปล่ียนพลังงานแสงอาทติ ยใ์ ห้เป็นพลังงานไฟฟา้ ยดื อายกุ ารใช้
งาน และมรี าคาถกู ลง

ขว้ั ไฟฟ้ำ
การปรับเปลี่ยนข้ัวไฟฟ้าสามารถทาให้สมบัติการนาไฟฟ้าหรือการเกิดปฏิกิริยารีดอก ซ์บนข้ัวไฟฟ้า
เปลี่ยนแปลง ซ่ึงในปัจจุบันได้มีการศึกษาและพัฒนาขั้วไฟฟ้าให้มีสมบัติท่ีพึงประสงค์สาหรับการประยุกต์ใช้
เซลลเ์ คมีไฟฟ้าประเภทตา่ ง ๆ มากยงิ่ ข้นึ เช่น

 การเพิ่มรพู รนุ ของข้วั ไฟฟ้าเพ่อื เพิ่มสมบตั กิ ารนาไฟฟา้ และพ้นื ท่ีผวิ ในการเกดิ ปฏกิ ิรยิ ารดี อกซ์

 การเปล่ียนชนิดสารประกอบของลิเทียมในขั้วไฟฟ้าของลิเทียมไอออนแบตเตอรี่ เช่น LiCoO2 ให้
พลังงานตอ่ มวลสงู แต่ค่อนขา้ งอนั ตรายในขณะที่ LiFePO4 LiMn2O4 LiMnO3 ใหพ้ ลังงานตอ่ มวลต่า
กว่า แต่มีอายุการใช้งานนานกว่าและปลอดภัยกว่า จึงนิยมใช้ในอุปกรณ์ไฟฟ้าทางการแพทย์
บา้ นเรือน และยานพาหนะ

 การใช้แกรฟีน (graphene) ซ่ึงเป็นรูปแบบหน่ึงของผลึกคาร์บอนเป็นขั้วไฟฟ้า เนื่องจากแกรฟนี เปน็
วัสดุท่ีนาไฟฟ้า นาความร้อน โปร่งแสง และมีความหนาเพียง 1 ชั้นอะตอม จึงได้รับความสนใจท่ีจะ
นามาพัฒนาให้เป็นขั้วไฟฟ้าสาหรับเซลล์แสงอาทิตย์ แบตเตอรี่ อุปกรณ์ตรวจวัดและอุปกรณ์ไฟฟ้า
อื่น ๆ ทต่ี ้องการประสิทธิภาพสูงหรอื มีขนาดเลก็

 การเคลือบขั้วไฟฟา้ ด้วยเอนไซม์หรอื สารเคมีบางชนดิ เพ่ือทาให้ข้ัวไฟฟ้าเกิดปฏกิ ิรยิ ารีดอกซ์จาเพาะ
กับสารเพยี งบางชนิดมากย่ิงขึน้ ในอุปกรณ์ตรวจวัดปรมิ าณสารท่ีสนใจ เช่น เครื่องตรวจวดั น้าตาลใน
เลอื ด

219

อิเล็กโทรไลต์
อิเล็กโทรไลต์ส่วนใหญท่ ีไ่ ด้ศึกษามามกั เป็นสารละลายทม่ี ีสถานะเปน็ ของเหลวทาใหอ้ ปุ กรณ์ไฟฟ้าบาง
ประเภทมีอายุการใช้งานสั้น เนื่องจากการรั่วไหลของตัวทาละลาย ดังน้ันจึงมีการพัฒนาอิเล็กโทรไลต์ที่มี
สถานะเป็นของแขง็ (solid electrolyte) เช่น อิเลก็ โทรไลต์ของแข็งในแบตเตอร่ลี ิเทียมไอออน ซงึ่ นอกจากทา
ให้แบตเตอร่ีมีอายุการใช้งานนานข้ึนแล้ว ยังทาให้แบตเตอรี่มีน้าหนักเบาลงสามารถประจุไฟได้เร็วข้ึนและมี
ความปลอดภัยมากข้นึ เน่ืองจากไมม่ ีตัวทาละลายอนิ ทรีย์ท่ีไวไฟ
2. นักเรยี นศกึ ษากิจกรรม 11.6 สบื ค้นขอ้ มูลเทคโนโลยีเกย่ี วข้องกับเซลล์เคมไี ฟฟ้า
3. นกั เรยี นรับอุปกรณ์ กระดาษปรู๊ฟ ปากกาเคมี
4. นักเรียนทากจิ กรรมการสืบคน้ ข้อมลู
7.3 ขนั้ อธบิ ำยและลงขอ้ สรปุ (Explanation)
1. นักเรียนนาเสนอผลการสบื คน้ ขอ้ มลู หนา้ ชนั้ เรยี น
ตัวอย่ำงกำรสืบคน้ ข้อมูล
แบตเตอรี่อิเลก็ โทรไลต์ของแขง็
เป็นเซลล์สะสมไฟฟ้าท่ีใช้อิเล็กโทรไลต์ท่ีมีลักษณะเป็นของแข็ง เช่น พอลิเมอร์อิเล็กโทรไลต์ ซึ่งเป็น
พอลิเมอร์ท่ีนาไฟฟ้าได้และยอมให้ไอออนเคลื่อนที่ผ่านได้ดี ตัวอย่าง แบตเตอรี่อิเล็กโทรไลต์ของแข็ง เช่น
แบตเตอรี่ที่ใช้โลหะลิเทียมเป็นแอโนดและไทเทเนียมไดซัลไฟล์เป็นแคโทด โดยมีพอลิเมอร์อิเล็กโทรไลต์เป็น
อเิ ลก็ โทรไลตด์ ังรูป

โลหะหรือเทียมให้อิเล็กตรอนแล้วกลายไปเป็น Li+ ผ่านอิเล็กโทรไลต์ของแข็งไปยังแคโทดซ่ึงมี TiS2
ทาหนา้ ทรี่ บั อิเล็กตรอนเกิดเปน็ TiS2-

ปฏกิ ริ ยิ าทเ่ี กิดขึ้นเป็นดงั นี้
แอโนด : Li(s) → Li+ (ในอิเลก็ โทรไลตแ์ ขง็ ) + e-
แคโทด : TiS2(s) + e- → TiS-2(s)
ปฏิกริ ยิ ารวม : Li(s) + TiS2(s) → Li+ (ในอิเลก็ โทรไลตแ์ ขง็ ) + TiS-2(s)
เซลล์ชนดิ นใี้ ห้อีเอ็มเอฟประมาณ 3 โวลต์ เปน็ เซลลท์ ตุ ยิ ภมู ิ จงึ สามารถประจไุ ด้เช่นเดียวกับแบตเตอร่ี
ตะกั่ว ปัจจุบันมีการนาแบตเตอร่ีชนิดน้ีไปใช้กับรถยนต์ซ่ึงมีข้อดี คือ ไม่ต้องเติมน้ากลั่น แต่ราคายังแพงเม่ือ
เปรียบเทยี บกบั แบตเตอร่ีตะกวั่
แบตเตอร่อี ำกำศ
ปัจจุบันในรถยนต์ไฟฟ้าจะเก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ในแบตเตอรี่ซ่ึงเป็นเซลล์ทุติยภูมิ โดยแบตเตอร่ีใน
ปัจจบุ ันยงั คงมนี ้าหนักมากเม่อื เทยี บกบั พลังงานท่ใี ห้ทาให้รถยนตไ์ ฟฟ้ายงั มีขดี ความสามารถที่จากัด ดงั นั้นจงึ มี
การพัฒนาแบบแบตเตอรี่ให้ได้ปริมาณพลังงานไฟฟ้าจากหน่ึงหน่วยมวลของวัสดุที่ใช้ทาปฏิกิริยามีมากขึ้น

220

แบตเตอรี่อากาศเปน็ ตวั อยา่ งหนึ่งของพฒั นาการท่ีใช้ออกซเิ จนในอากาศเปน็ ตัวออกซไิ ดซ์ดังกล่าวและใช้โลหะ
เชน่ สังกะสหี รืออะลมู ิเนียมเปน็ ตัวรีดิวซ์ และอาจใช้สารละลาย NaOH เข้มขน้ เป็นอิเล็กโทรไลต์

สาหรับแบตเตอรี่อะลมู เิ นียม-อากาศท่ใี ชโ้ ลหะอะลมู ิเนยี มเป็นแอโนด เมื่อต่อเซลล์โลหะอะลูมเิ นยี มจะ
เกดิ ปฏกิ ริ ิยาออกซิเดชันได้ Al3+ ซ่ึงรวมตวั กับ OH- ในอิเลก็ โทรไลต์เกดิ เปน็ ไอออนเชิงซ้อน [Al(OH)4]- ส่วนที่
แคโทดซึ่งใช้แท่งคาร์บอนเป็นขั้วไฟฟ้าแก๊สออกซิเจนเกิดปฏิกิริยารีดักชันได้ OH- ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นภายใน
เซลลเ์ ปน็ ดงั นี้

แอโนด : 4Al(s) + 16OH-(aq) → 4[Al(OH)4]-(aq) + 12e-
แคโทด : 3O2(g) + 6H2O(l) + 12e- → 12OH-
ปฏกิ ริ ยิ ารวม : 4Al(s) + 4OH-(aq) + 3O2(g) + 6H2O(l) → 4[Al(OH)4]-(aq)
ในขณะใช้งาน [Al(OH)4]-(aq) ทเี่ กิดขึ้นในแบตเตอรจ่ี ะเปล่ียนไปเปน็ Al(OH)3 เคลอื บโลหะอลูมเิ นยี ม
ดังน้ันหลังจากใช้งานในรถยนต์ได้ระยะทางประมาณ 200 กิโลเมตร ต้องมีการกาจัด Al(OH)3 ซ่ึงเป็น
ฉนวนไฟฟ้าออกไป นอกจากน้ียังได้มีการพัฒนาแบตเตอรขี่ ึ้นใหม่อีกรูปแบบหนง่ึ คือแบตเตอรสี่ ังกะสี-อากาศ
ซึง่ มีแผนภาพดงั รปู

ปฏิกิริยาท่ีเกดิ ขน้ึ ภายในเซลลเ์ ปน็ ดังนี้
แอโนด : 2Zn(s) → 2Zn2+(aq) + 4e-
แคโทด : O2(g) + 2H2O(l) + 4e- → 4OH-
ปฏกิ ริ ยิ ารวม : 2Zn(s) + O2(g) + 2H2O(l) → 2Zn2+(aq) + 4OH-

เม่อื นาแบตเตอร่ีไปประจุ แก๊สออกซเิ จนทีเ่ กดิ ขึน้ จากปฏิกิริยายอ้ นกลบั จะถูกปลอ่ ยออกจากแบตเตอรี่
สว่ นซงิ ค์ออกไซด์จะถูกรีดิวซ์ไปเปน็ สังกะสี

แบตเตอร่สี งั กะสี-อากาศมีข้อดีคอื มีอายุการเก็บรักษานาน ใหศ้ ักย์ไฟฟ้าคงท่ี สาหรับการประยุกต์ใช้
งานนิยมนามาใชก้ ับอปุ กรณช์ ่วยฟงั

กำรทำอิเล็กโทรไดอะซิสนำ้ ทะเล
อิเล็กโทรไดอะซิสเป็นเซลล์อิเล็กโทรลิติกท่ีแยกไอออนออกจากสารละลาย และให้ไอออนเคล่ือนท่ี
ผ่านเย่ือแลกเปล่ียนไอออน ซ่ึงเป็นเยื่อบาง ๆ ไปยังขั้วไฟฟ้าท่ีมีประจุตรงกนั ข้าม สารละลายจึงมคี วามเขม้ ขน้
ของไอออนลดลง หลกั การน้นี าไปใชผ้ ลติ นา้ จืดจากนา้ ทะเลไดอ้ กี วธิ ีหนึง่ ดังรปู

221

เมื่อผ่านน้าทะเลเข้าไปในช่อง B ไอออนบวกในน้าทะเล เช่น Na+ Mg2+ ที่ผ่านเข้าทางช่อง B จะ
เคลอ่ื นทผี่ า่ นเยอื่ แลกเปลย่ี นไอออนบวกไปยังข้ัวลบทอ่ี ยทู่ างชอ่ ง A สว่ นไอออนลบ เช่น Cl- SO42- จะเคล่ือนท่ี
ผ่านเยอ่ื แลกเปลีย่ นไอออนลบไปยงั ขั้วบวกซง่ึ อย่ทู างชอ่ ง C ดงั น้ัน นา้ ทไี่ หลออกทางชอ่ ง B จงึ มีไอออนน้อยลง
น้าทไี่ หลออกทางช่อง B จึงเป็นน้าจืด

7.4 ขัน้ ขยำยควำมรู้ (Elaboration)

1. นักเรียนรว่ มกันสรุปบทเรียน
2. นกั เรยี นทาแบบฝกึ ทา้ ยบทในหนงั สือเรยี น

7.5 ขนั้ ประเมิน (Evaluation)
1. นกั เรียนทากิจกรรม 11.6 สบื คน้ ข้อมลู เทคโนโลยที ีเ่ กยี่ วข้องกับเซลลเ์ คมีไฟฟ้า
2. นักเรยี นทาแบบฝึกท้ายบท

8. สอ่ื /แหล่งกำรเรยี นรู้
1. หนังสอื เรียนรายวชิ าเพม่ิ เติมวิทยาศาสตร์ เคมี 4
2. อปุ กรณก์ ารทดลอง

9. กำรวัดผลและประเมินผล วิธกี ำรวดั /เครื่องมอื วดั เกณฑก์ ำรประเมิน

จุดประสงค์ - การตอบคาถาม

1. ดำ้ นควำมรู้ (K) ในชน้ั เรยี น - ข้อคาถาม - ได้คะแนนรอ้ ยละ
1. นักเรียนสามารถยกตัวอย่าง
- แบบฝึกหัดท้าย - แบบฝกึ หัดท้ายบท 70 ข้ึนไป
ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยที ี่
เก่ียวข้องกับเซลลเ์ คมีไฟฟา้ ได้ บท

2. ดำ้ นทกั ษะ/กระบวนกำรคิด (P) - ผลการสืบค้น - ผ ล ก า ร สื บ ค้ น - ได้คะแนนร้อยละ
1. นกั เรยี นสามารถสืบคน้
ข้อมลู ขอ้ มูล 70 ขึ้นไป
ขอ้ มลู เทคโนโลยีทเี่ กี่ยวขอ้ งกบั เซลล์
เคมไี ฟฟา้ ได้

3. ดำ้ นคุณลกั ษณะอันพงึ ประสงค์ - แ บ บ ป ร ะ เ มิ น - ได้คะแนนในระดบั
(A) คุ ณ ลั ก ษ ณ ะ อั น พึ ง 3 (ด)ี ขน้ึ ไป

1. นักเรียนมีความรับผิดชอบต่อ - การสังเกต ประสงค์
งานทไี่ ด้รับมอบหมาย

222

10. บนั ทกึ หลงั กำรสอน
ผลการเรียนรู้
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
................................................................................................................................................................

ปญั หาและอปุ สรรค
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
................................................................................................................................................................

ข้อเสนอแนะ/แนวทางแก้ไข
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
................................................................................................................................................................

ลงช่ือ……………………………………………….
(นางสาวชนดิ า แก่นทา้ ว)
ครูผู้สอน

223

ควำมคิดเห็น / ขอ้ เสนอแนะของครูพี่เลีย้ ง
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ลงช่อื ……………………………………………….
(นางสพุ ณิ ยา วงษ์อบุ ล)
ครูพเ่ี ลย้ี ง

ควำมคดิ เห็น / ขอ้ เสนอแนะของหวั หน้ำกลุม่ สำระกำรเรียนรวู้ ทิ ยำศำสตร์
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ลงชื่อ……………………………………………….
(นางสริ ิลกั ษณ์ ทองสะอาด)

หวั หน้ากลุ่มสาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์
และเทคโนโลยี

ควำมคิดเห็น / ขอ้ เสนอแนะของผูอ้ ำนวยกำรสถำนศกึ ษำ
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ลงชื่อ……………………………………………….
()
ผูอ้ านวยการสถานศกึ ษา

224

เอกสำรอ้ำงองิ

กรมวิชาการ. (2545). คู่มือกำรจัดกำรเรียนรู้กลุ่มสำระกำรเรียนรู้วิทยำศำสตร์ . กรุงเทพฯ:
องคก์ ารรบั สง่ สินคา้ และพัสดุภัณฑ์.

กระทรวงศึกษาธิการ. (2551). หลักสูตรแกนกลำงกำรศึกษำขนั้ พื้นฐำน พุทธศักรำช 2551. กรุงเทพฯ: โรง
พิมพช์ ุมนมุ สหกรณ์การเกษตรแหง่ ประเทศไทย.

กรมวิชาการกระทรวงศกึ ษาธิการ.(2560). หนงั สอื เรียนรำยวิชำเพม่ิ เติมวิทยำศำสตร์ เคมี ชั้นมธั ยมศึกษำปี
ท่ี 5 เลม่ 3. พิมพค์ รงั้ ท่ี 2. กรงุ เทพฯ : โรงพิมพแ์ หง่ จฬุ าลงกรณ์มหาวทิ ยาลัย.

ส ถ า บั น ส่ ง เ ส ริ ม ก า ร ส อ น วิ ท ย า ศ า ส ต ร์ แ ล ะ เ ท ค โ น โ ล ยี . ( 2546). ก ำ ร จั ด ส ำ ร ะ ก ำ ร เ รี ย น รู้
กล่มุ วิทยำศำสตร์ หลกั สูตรกำรศึกษำขั้นพ้นื ฐำน. กรงุ เทพฯ: สสวท

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. (2560). คู่มือกำรใช้หลักสูตรรำยวิชำเพ่ิมเติม
วิทยำศำสตร์ กลุ่มสำระวิทยำศำสตร์และเทคโนโลยี.

1