8. สื่อ/แหล่งการเรียนรู้ 1. หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ เคมี 4 2. แบบฝึกหัด 11.6 9. การวัดผลและประเมินผล จุดประสงค์ วิธีการวัด/เครื่องมือวัด เกณฑ์การประเมิน 1. ด้านความรู้ (K) 1. นักเรียนสามารถอธิบาย ความหมายของเซลล์ปฐมภูมิและเซลล์ ทุติยภูมิได้ 2. นักเรียนสามารถอธิบายหลักการ ทำงานของเซลล์ปฐมภูมิและเซลล์ทุติย ภูมิได้ - การตอบคำถาม ในชั้นเรียน -แบบฝึกหัด11.6 - แบบตรวจสอบ ความเข้าใจ - ข้อคำถาม - แบบฝึกหัด 11.6 - แบบตรวจสอ บ ความเข้าใจ - ได้คะแนนร้อยละ 70 ขึ้นไป 2. ด้านทักษะ/กระบวนการคิด (P) 1. นักเรียนสามารถเขียนสมการเคมี แสดงปฏิกิริยาของเซลล์ปฐมภูมิและ เซลล์ทุติยภูมิได้ - ตรวจใบงาน - แบบตรวจสอบ ความเข้าใจ - แบบฝึกหัด 11.6 - แบบตรวจสอ บ ความเข้าใจ - ได้คะแนนร้อยละ 70 ขึ้นไป 3. ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ (A) 1. นักเรียนสามารถทำงานร่วมกับ ผู้อื่นได้ และรับผิดชอบต่องานที่ได้รับ มอบหมาย - การสังเกต - แ บ บ ป ร ะ เ มิ น คุณลักษณะอันพึง ประสงค์ - ได้คะแนนในระดับ 3 (ดี) ขึ้นไป
10. บันทึกหลังการสอน ผลการเรียนรู้ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ................................................................................................................................................................ ปัญหาและอุปสรรค ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ข้อเสนอแนะ/แนวทางแก้ไข ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ลงชื่อ………………………………………………. (นางสาวประภัสสร ยุบุญไชย) ครูผู้สอน
ความคิดเห็น / ข้อเสนอแนะของครูพี่เลี้ยง ได้ทำการตรวจสอบแผนการจัดการเรียนรู้แล้วมีความคิดเห็นดังนี้ 1. เป็นแผนการจัดการเรียนรู้ที่ ดีมาก ดี พอใช้ 2. การจัดกิจกรรมได้นำเอากระบวนการเรียนรู้ เน้นหลักการผู้เรียนเป็นสำคัญมาใช้ในการจัดการเรียนการสอนได้อย่างเหมาะสม ยังไม่มีการเน้นผู้เรียนเป็นสำคัญ ควรปรับปรุง/พัฒนาต่อไป 3. เป็นแผนการจัดการเรียนรู้ที่ นำไปใช้ได้จริง ควรปรับปรุงก่อนนำไปใช้ 4. ข้อเสนอแนะอื่นๆ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ลงชื่อ………………………………………………. (นางสาวพจณี กุลชาติ) ครูพี่เลี้ยง ความคิดเห็น / ข้อเสนอแนะของหัวหน้ากลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ได้ทำการตรวจสอบแผนการจัดการเรียนรู้แล้วมีความคิดเห็นดังนี้ 1. เป็นแผนการจัดการเรียนรู้ที่ ดีมาก ดี พอใช้ 2. การจัดกิจกรรมได้นำเอากระบวนการเรียนรู้ เน้นหลักการผู้เรียนเป็นสำคัญมาใช้ในการจัดการเรียนการสอนได้อย่างเหมาะสม ยังไม่มีการเน้นผู้เรียนเป็นสำคัญ ควรปรับปรุง/พัฒนาต่อไป 3. เป็นแผนการจัดการเรียนรู้ที่ นำไปใช้ได้จริง ควรปรับปรุงก่อนนำไปใช้ 4. ข้อเสนอแนะอื่นๆ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ลงชื่อ………………………………………………. (นางฐปนี แก้วมะ) หัวหน้ากลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี
ความคิดเห็น / ข้อเสนอแนะของหัวหน้าฝ่ายบริหารวิชาการ อนุญาต นำไปใช้ในการจัดกิจกรรมการเรียนการสอนได้ ควรปรับปรุง ข้อเสนอแนะเพิ่มเติม ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ลงชื่อ………………………………………………. (นางสมฤดี แสนเภา) หัวหน้าฝ่ายบริหารวิชาการ
แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 21 กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ภาคเรียนที่ 1/2566 รายวิชาเพิ่มเติม เคมี 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 หน่วยการเรียนรู้ที่ 1 เคมีไฟฟ้า เวลา 30 ชั่วโมง เรื่อง การกัดกร่อนของโลหะและการป้องกัน (การชุบโลหะ) เวลา 3 ชั่วโมง ครูผู้สอน นางสาวประภัสสร ยุบุญไชย 1. สาระการเรียนรู้และผลการเรียนรู้ สาระที่ 5 สาระเคมี เข้าใจการเขียนและการดุลสมการเคมี ปริมาณสัมพันธ์ในปฏิกิริยาเคมี อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี สมดุลในปฏิกิริยาเคมี สมบัติและปฏิกิริยาของกรด-เบส ปฏิกิริยารีดอกซ์และเซลล์เคมีไฟฟ้า รวมทั้งการนำ ความรู้ไปใช้ประโยชน์ ผลการเรียนรู้ ทดลองชุบโลหะและแยกสารเคมีด้วยกระแส ไฟฟ้า และอธิบายหลักการทางเคมีไฟฟ้าที่ใช้ในการชุบ โลหะ การแยกสารเคมีด้วยกระแส ไฟฟ้า การทำโลหะให้บริสุทธิ์และการป้องกัน การกัดกร่อนของโลหะ 2. สาระสำคัญ/ความคิดรวบยอด เซลล์อิเล็กโทรลิติกสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ทั้งในชีวิตประจำวัน และในอุตสาหกรรมหลาย ประเภท เช่น การชุบโลหะ การแยกสารเคมีด้วยกระแสไฟฟ้า การทำโลหะให้บริสุทธิ์ การป้องกันการกัดกร่อน ของโลหะ 3. จุดประสงค์การเรียนรู้ 1. นักเรียนสามารถอธิบายภาวะที่ทำให้โลหะเกิดการผุกร่อนได้(K) 2. นักเรียนสามารถบอกวิธีการป้องกันการกัดกร่อนของโลหะได้(K) 3. นักเรียนสามารถอธิบายหลักการชุบโลหะโดยใช้เซลล์อิเล็กโทรลิติกได้(K) 4. นักเรียนสามารถทดลองการชุบโลหะโดยใช้เซลล์อิเล็กโทรลิติกได้(P) 5. นักเรียนมีความรับผิดชอบต่องานที่ได้รับมอบหมายและสามารถทำงานร่วมกับผู้อื่นได้(A) 4. สาระการเรียนรู้ เครื่องมือเครื่องใช้วัสดุอุปกรณ์ต่าง ๆ หรือสิ่งก่อสร้างที่ทำด้วยโลหะหรือมีโลหะเป็นส่วนประกอบ เมื่อใช้งานไประยะหนึ่งมักพบปัญหาการผุกร่อนหรือเกิดสนิม ซึ่งกระบวนการเหล่านี้เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา รีดอกซ์ โดยโลหะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันกับแก๊สออกซิเจน เกิดปฏิกิริยารีดักชันได้เป็นออกไซด์ของโลหะที่ หลุดล่อนจากผิวโลหะได้ง่าย
การเคลือบผิวของวัสดุด้วยโลหะหรือการชุบโลหะ (electroplating) เพื่อป้องกันการเกิดสนิมหรือ ตกแต่งพื้นวัสดุให้สวยงาม ทำได้โดยการผ่านกระแสไฟฟ้าไปยังวัสดุที่ต้องการชุบที่จุ่มอยู่ในสารละลายอิเล็กโทร ไลต์ 5. สมรรถนะสำคัญของผู้เรียน 1. ความสามารถในการสื่อสาร 2. ความสามารถในการคิด 6. คุณลักษณะอันพึงประสงค์ 1. ใฝ่เรียนรู้ 2. มีความรับผิดชอบ 7. การจัดกิจกรรมการเรียนรู้ ขั้นสร้างความสนใจ (Engagement) 1. ครูกระตุ้นความสนใจโดยการให้นักเรียนสังเกตภาพอุปกรณ์เครื่องมือ เครื่องใช้ ที่ครูนำมาเป็น ตัวอย่างและตอบคำถาม ดังนี้ 1) ให้นักเรียนอธิบายความแตกต่างของรูปทั้งสอง พร้อมบอกสาเหตุที่ทำให้ทั้งสองภาพมีความ แตกต่างกัน (แนวคำตอบ: เครื่องมือเครื่องใช้ วัสดุอุปกรณ์ต่าง ๆ หรือสิ่งก่อสร้างที่ทำด้วยโลหะหรือมีโลหะเป็น ส่วนประกอบ เมื่อใช้งานไประยะหนึ่งมักพบปัญหาการผุกร่อนหรือเกิดสนิม) ขั้นสำรวจและค้นหา (Exploration) 1. นักเรียนศึกษากระบวนการกัดกร่อนหรือเกิดสนิม เครื่องมือเครื่องใช้ วัสดุอุปกรณ์ต่าง ๆ หรือ สิ่งก่อสร้างที่ทำด้วยโลหะหรือมีโลหะเป็นส่วนประกอบ เมื่อใช้งานไประยะหนึ่งมักพบปัญหาการผุกร่อนหรือ เกิดสนิม เช่น สนิมเหล็ก สนิมทองแดง หลังคาสังกะสีผุกร่อน ซึ่งกระบวนการเหล่านี้เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยารี ดอกซ์ โดยโลหะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันกับแก๊สออกซิเจน เกิดปฏิกิริยารีดักชันได้เป็นออกไซด์ของโลหะที่หลุด
ล่อนจากผิวโลหะได้ง่าย เช่น การเกิดสนิมเหล็ก เกิดจากผิวของเหล็กสัมผัสและเกิดปฏิกิริยากับแก๊สออกซิเจน และน้ำ ซึ่งในกระบวนการนี้ จะเกิดจาก Fe ให้อิเล็กตรอนกับ O2 เกิดเป็น Fe2+ ดังสมการเคมี ปฏิกิริยาออกซิเดชัน : 2Fe(s) → 2Fe2+(aq) + 4e - ปฏิกิริยารีดักชัน : O2 (g) + 2H2O(l) + 4e - → 4OH- (aq) ปฏิกิริยารวม : 2Fe(s) + O2 (g) + 2H2O(l) → 2Fe2+(aq) + 4OH- (aq) Fe2+(aq) และ OH- (aq) เกิดปฏิกิริยาได้ Fe(OH)2 ที่ไม่ละลายน้ำ แต่สามารถทำปฏิกิริยากับน้ำและออกซิเจน ในอากาศต่อไปได้ Fe(OH)3 และเปลี่ยนไปเป็น Fe2O3 ที่มีโมเลกุลของน้ำอยู่ในโครงผลึก ซึ่งมีสูตรทั่วไปเป็น Fe2O3 ∙nH2O และเรียกว่าสนิมเหล็ก ดังรูป 2. นักเรียนศึกษาการเกิดสนิมเหล็กในธรรมชาติที่เกี่ยวข้องกับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ นอกจากนี้ในธรรมชาติยังพบว่าแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 ) ในอากาศยังเป็นปัจจัยเสริมที่ทำให้เกิดสนิม เหล็ก เนื่องจากแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ละลายน้ำแล้วเกิดเป็นกรดคาร์บอนิก (H2 CO3 ) ซึ่งแตกตัวให้ H + ทำให้ O2 เกิดปฏิกิริยารีดักชันในสภาวะกรด ดังสมการ ปฏิกิริยาออกซิเดชัน : 2Fe(s) → 2Fe2+(aq) + 4e - ปฏิกิริยารีดักชัน : O2 (g) + 4H + (aq) + 4e - → 2H2O(l) ปฏิกิริยารวม : 2Fe(s) + O2 (g) + 4H + (aq) → 2Fe2+(aq) + 2H2O(l) 3. นักเรียนทำแบบตรวจสอบความเข้าใจ โดยมีคำถามดังนี้ คำนวณค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของปฏิกิริยารีดอกซ์ที่ให้ Fe2+ ในกระบวนการเกิดสนิมเหล็ก 1) ในภาวะที่เป็นกลาง 2Fe(s) + O2 (g) + 2H2O(l) → 2Fe2+(aq) + 4OHคำนวณค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของปฏิกิริยารีดอกซ์ได้ดังนี้ Ecell 0 = 0.40 – (-0.40) = 0.84 V 2) ในภาวะที่เป็นกรด 2Fe(s) + O2 (g) + 4H + (aq) → 2Fe2+(aq) + 2H2O(l) คำนวณค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของปฏิกิริยารีดอกซ์ได้ดังนี้ Ecell 0 = 1.23 – (-0.44) = 1.67 V
3. นักเรียนศึกษาการชุบโลหะ การเคลือบผิวของวัสดุด้วยโลหะหรือการชุบโลหะ (electroplating) เพื่อป้องกันการเกิดสนิมหรือตกแต่งพื้นวัสดุให้สวยงาม ทำได้โดยการผ่านกระแสไฟฟ้าไปยังวัสดุที่ต้องการชุบที่ จุ่มอยู่ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ 4. นักเรียนศึกษากิจกรรม 11.4 การทดลองชุบเหล็กด้วยสังกะสี (หรือศึกษาจากวีดิโอตัวอย่าง https://www.youtube.com/watch?v=V0Tk1078efs) 5. นักเรียนรับอุปกรณ์การทดลองที่ครูเตรียมไว้ให้และทำการทดลอง โดยครูเป็นผู้คอยแนะนำและให้ คำปรึกษา ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป (Explanation) 1. นักเรียนสรุปผลการทดลอง ตัวอย่างผลการทดลอง โลหะ ผลการสังเกต แผ่นสังกะสี แผ่นสังกะสีส่วนที่จุ่มอยู่ในสารละลายกร่อน สังเกตเห็นผิวขรุขระเล็กน้อย ตะปูเหล็ก ขณะที่อยู่ในสารละลายจะเห็นว่าที่ของแข็งมา เกาะที่ผิวตะปูเหล็ก เมื่อนำตะปูเหล็กออกมา วางบนกระจกนาฬิกาและตั้งไว้ให้แห้ง พบว่า มีสารสีเทาเงินเกาะที่ตะปูเหล็ก 2. นักเรียนตอบคำถามท้ายการทดลอง 1) ขั้วไฟฟ้าใดเป็นแอโนดและขั้วไฟฟ้าใดเป็นแคโทด 2) เขียนสมการเคมีแสดงปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นที่ขั้วไฟฟ้าทั้งสอง 3) โลหะที่ต้องการชุบและโลหะที่ใช้ชุบควรต่อกับขั้วไฟฟ้าใดตามลำดับ 4) ความเข้มข้นของสารละลายอิเล็กโทรไลต์เปลี่ยนแปลงหรือไม่ เพราะเหตุใด 3. นักเรียนสรุปขั้นตอนการชุบโลหะด้วยไฟฟ้าเป็นหลักการได้ดังนี้ 1) ต่อวัตถุที่ต้องการชุบกับขั้วลบของแบตเตอรี่ และให้โลหะที่ใช้ชุบต่อกับขั้วบวกของแบตเตอรี่ ซึ่งทำ ให้วัตถุที่ต้องการชุบเป็นแคโทด และโลหะที่ใช้ชุบเป็นแอโนด 2) สารละลายอิเล็กโทรไลต์ต้องมีไอออนของโลหะที่ใช้ชุบ 3) ใช้ไฟฟ้ากระแสตรงเพื่อให้ปฏิกิริยาดำเนินไปในทิศทางเดียว ขั้นขยายความรู้ (Elaboration) 1. ครูให้นักเรียนบอกวิธีการป้องกันการกัดกร่อนของโลหะ นอกจากนี้ปฏิกิริยารีดอกซ์ยังเกิดได้ง่ายขึ้น ในภาวะที่มีอิเล็กโทรไลต์ ดังนั้นเหล็กที่อยู่บริเวณชายทะเลจึงเกิดสนิมได้เร็ว นอกจากเหล็กแล้วยังมีโลหะบาง ชนิดที่สามารถเกิดการผุกร่อนหรือเกิดสนิมได้เมื่อสัมผัสกับแก๊สออกซิเจนและความชื้น วิธีการป้องกันการกัด กลอนของโลหะสามารถทำได้ดังนี้ 1) เคลือบผิวของโลหะด้วยสารที่ป้องกันการสัมผัสกับแก๊สออกซิเจนและน้ำ เช่น น้ำมัน สีพลาสติก
2) ทำให้โลหะมีภาวะเป็นแคโทดหรือคล้ายแคโทด โดยพันโลหะที่ไม่ต้องการให้เกิดสนิมด้วยโลหะที่มี ศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของครึ่งเซลล์รีดักชันต่ำกว่า หรือต่อเข้ากับขั้วลบของแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงให้ทำ หน้าที่เป็นแอโนด จึงให้อิเล็กตรอนแทนโลหะที่ไม่ต้องการให้เกิดสนิม 3) ชุบโลหะหรือผสมด้วยโลหะชนิดอื่น ที่เมื่อเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันแล้วทำให้เกิดเป็นสารประกอบ ออกไซด์ที่ยึดติดผิวโลหะได้แน่นไม่หลุดล่อน เช่น การชุบเหล็กด้วยโครเมียม ดีบุก หรือนิกเกิล หรือการทำ เหล็กกล้าไร้สนิมด้วยการผสมเหล็กกับธาตุชนิดอื่น 2. นักเรียนทำแบบตรวจสอบความเข้าใจ โดยมีคำถามดังนี้ การป้องกันการเกิดสนิมของท่อเหล็กที่ฝั่งไว้ใต้ดินโดยใช้โลหะแมกนีเซียม ดังรูป จงเขียนปฏิกิริยาออกซิเดชันและปฏิกิริยารีดักชันที่เกิดขึ้น ปฏิกิริยาออกซิเดชัน : 2Mg(s) → 2Mg2+(aq) + 4e - ปฏิกิริยารีดักชัน : O2 (g) + 4H + (aq) + 4e - → 2H2O(l) ขั้นประเมิน (Evaluation) 1. นักเรียนทำแบบตรวจสอบความรู้ระหว่างเรียน 2. นักเรียนทำกิจกรรม 11.4 การทดลองชุบเหล็กด้วยสังกะสี 8. สื่อ/แหล่งการเรียนรู้ 1. หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ เคมี 4 2. แบบบันทึกผลการทดลอง 3. อุปกรณ์การทดลอง
9. การวัดผลและประเมินผล จุดประสงค์ วิธีการวัด/เครื่องมือวัด เกณฑ์การประเมิน 1. ด้านความรู้ (K) 1. นักเรียนสามารถอธิบาย ภาวะที่ทำให้โลหะเกิดการผุกร่อนได้ 2. นักเรียนสามารถบอกวิธีการ ป้องกันการกัดกร่อนของโลหะได้ 3. นักเรียนสามารถอธิบาย หลักการชุบโลหะโดยใช้เซลล์อิเล็กโทรลิ ติกได้ - การตอบ คำถามในชั้น เรียน - แบบ ตรวจสอบความ เข้าใจ - แบบบันทึกผล การทดลอง - ข้อคำถาม - แบบตรวจสอบ ความเข้าใจ - แบบบันทึกผลการ ทดลอง - ได้คะแนนร้อยละ 70 ขึ้นไป 2. ด้านทักษะ/กระบวนการคิด (P) 1. นักเรียนสามารถทดลองการ ชุบโลหะโดยใช้เซลล์อิเล็กโทรลิติกได้ - แบบบันทึกผล การทดลอง - แบบบันทึกผลการ ทดลอง - ได้คะแนนร้อยละ 70 ขึ้นไป 3. ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ (A) 1. นักเรียนมีความรับผิดชอบต่อ งานที่ได้รับมอบหมาย 2. นักเรียนสามารถทำงาน ร่วมกับผู้อื่นได้ - การสังเกต - แบบประเมิน คุณลักษณะอันพึง ประสงค์ - ได้คะแนนในระดับ 3 (ดี) ขึ้นไป
10. บันทึกหลังการสอน ผลการเรียนรู้ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ................................................................................................................................................................ ปัญหาและอุปสรรค ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ข้อเสนอแนะ/แนวทางแก้ไข ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ลงชื่อ………………………………………………. (นางสาวประภัสสร ยุบุญไชย) ครูผู้สอน
ความคิดเห็น / ข้อเสนอแนะของครูพี่เลี้ยง ได้ทำการตรวจสอบแผนการจัดการเรียนรู้แล้วมีความคิดเห็นดังนี้ 1. เป็นแผนการจัดการเรียนรู้ที่ ดีมาก ดี พอใช้ 2. การจัดกิจกรรมได้นำเอากระบวนการเรียนรู้ เน้นหลักการผู้เรียนเป็นสำคัญมาใช้ในการจัดการเรียนการสอนได้อย่างเหมาะสม ยังไม่มีการเน้นผู้เรียนเป็นสำคัญ ควรปรับปรุง/พัฒนาต่อไป 3. เป็นแผนการจัดการเรียนรู้ที่ นำไปใช้ได้จริง ควรปรับปรุงก่อนนำไปใช้ 4. ข้อเสนอแนะอื่นๆ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ลงชื่อ………………………………………………. (นางสาวพจณี กุลชาติ) ครูพี่เลี้ยง ความคิดเห็น / ข้อเสนอแนะของหัวหน้ากลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ได้ทำการตรวจสอบแผนการจัดการเรียนรู้แล้วมีความคิดเห็นดังนี้ 1. เป็นแผนการจัดการเรียนรู้ที่ ดีมาก ดี พอใช้ 2. การจัดกิจกรรมได้นำเอากระบวนการเรียนรู้ เน้นหลักการผู้เรียนเป็นสำคัญมาใช้ในการจัดการเรียนการสอนได้อย่างเหมาะสม ยังไม่มีการเน้นผู้เรียนเป็นสำคัญ ควรปรับปรุง/พัฒนาต่อไป 3. เป็นแผนการจัดการเรียนรู้ที่ นำไปใช้ได้จริง ควรปรับปรุงก่อนนำไปใช้ 4. ข้อเสนอแนะอื่นๆ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ลงชื่อ………………………………………………. (นางฐปนี แก้วมะ) หัวหน้ากลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี
ความคิดเห็น / ข้อเสนอแนะของหัวหน้าฝ่ายบริหารวิชาการ อนุญาต นำไปใช้ในการจัดกิจกรรมการเรียนการสอนได้ ควรปรับปรุง ข้อเสนอแนะเพิ่มเติม ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ลงชื่อ………………………………………………. (นางสมฤดี แสนเภา) หัวหน้าฝ่ายบริหารวิชาการ
แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 22 กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ภาคเรียนที่ 1/2566 รายวิชาเพิ่มเติม เคมี 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 หน่วยการเรียนรู้ที่ 1 เคมีไฟฟ้า เวลา 30 ชั่วโมง เรื่อง การกัดกร่อนของโลหะและการป้องกัน (การแยกสลายด้วยไฟฟ้า) เวลา 3 ชั่วโมง ครูผู้สอน นางสาวประภัสสร ยุบุญไชย 1. สาระการเรียนรู้และผลการเรียนรู้ สาระที่ 5 สาระเคมี เข้าใจการเขียนและการดุลสมการเคมี ปริมาณสัมพันธ์ในปฏิกิริยาเคมี อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี สมดุลในปฏิกิริยาเคมี สมบัติและปฏิกิริยาของกรด-เบส ปฏิกิริยารีดอกซ์และเซลล์เคมีไฟฟ้า รวมทั้งการนำ ความรู้ไปใช้ประโยชน์ ผลการเรียนรู้ ทดลองชุบโลหะและแยกสารเคมีด้วยกระแส ไฟฟ้า และอธิบายหลักการทางเคมีไฟฟ้าที่ใช้ในการชุบ โลหะ การแยกสารเคมีด้วยกระแส ไฟฟ้า การทำโลหะให้บริสุทธิ์และการป้องกัน การกัดกร่อนของโลหะ 2. สาระสำคัญ/ความคิดรวบยอด เซลล์อิเล็กโทรลิติกสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ทั้งในชีวิตประจำวัน และในอุตสาหกรรมหลาย ประเภท เช่น การชุบโลหะ การแยกสารเคมีด้วยกระแสไฟฟ้า การทำโลหะให้บริสุทธิ์ การป้องกันการกัดกร่อน ของโลหะ 3. จุดประสงค์การเรียนรู้ 1. นักเรียนสามารถอธิบายหลักการแยกสลายสารเคมีด้วยไฟฟ้าได้(K) 2. นักเรียนสามารถอธิบายหลักการทำโลหะให้บริสุทธิ์ได้(K) 3. นักเรียนสามารถทดลองการแยกสลายสารเคมีด้วยไฟฟ้าได้(P) 4. นักเรียนมีความรับผิดชอบต่องานที่ได้รับมอบหมายและสามารถทำงานร่วมกับผู้อื่นได้(A) 4. สาระการเรียนรู้ เครื่องมือเครื่องใช้วัสดุอุปกรณ์ต่าง ๆ หรือสิ่งก่อสร้างที่ทำด้วยโลหะหรือมีโลหะเป็นส่วนประกอบ เมื่อใช้งานไประยะหนึ่งมักพบปัญหาการผุกร่อนหรือเกิดสนิม ซึ่งกระบวนการเหล่านี้เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา รีดอกซ์ โดยโลหะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันกับแก๊สออกซิเจน เกิดปฏิกิริยารีดักชันได้เป็นออกไซด์ของโลหะที่ หลุดล่อนจากผิวโลหะได้ง่าย
การเคลือบผิวของวัสดุด้วยโลหะหรือการชุบโลหะ (electroplating) เพื่อป้องกันการเกิดสนิมหรือ ตกแต่งพื้นวัสดุให้สวยงาม ทำได้โดยการผ่านกระแสไฟฟ้าไปยังวัสดุที่ต้องการชุบที่จุ่มอยู่ในสารละลายอิเล็กโทร ไลต์ 5. สมรรถนะสำคัญของผู้เรียน 1. ความสามารถในการสื่อสาร 2. ความสามารถในการคิด 6. คุณลักษณะอันพึงประสงค์ 1. ใฝ่เรียนรู้ 2. มีความรับผิดชอบ 7. การจัดกิจกรรมการเรียนรู้ ขั้นสร้างความสนใจ (Engagement) 1. ครูกระตุ้นความสนใจนักเรียนโดยใช้คำถาม และเพื่อทบทวนความรู้ 1) ถ้าใช้ไฟฟ้ากระแสสลับแทนไฟฟ้ากระแสตรง จะสามารถชุบโลหะได้หรือไม่ เพราะเหตุใด (แนว คำตอบ: ไม่ได้ เพราะการใช้ไฟฟ้ากระแสสลับทำให้ขั้วไฟฟ้าที่ต่อกับวัตถุที่ต้องการชุบสลับไปมาระหว่างแคโทด กับแอโนด จึงเกิดทั้งปฏิกิริยาออกซิเดชันและปฏิกิริยารีดักชันบนวัตถุดังกล่าว) 2) ถ้าต้องการชุบกลอนประตูเหล็กด้วยโครเมียมจะทำอย่างไร (แนวคำตอบ: ต่อกลอนประตูเหล็กกับ ขั้วลบ (แคโทด) ของแบตเตอรี่ และต่อแผ่นโลหะโครเมียมกับขั้วบวก (แอโนด) ของแบตเตอรี่ ใช้สารละลาย Cr3+ เป็นอิเล็กโทรไลต์)
ขั้นสำรวจและค้นหา (Exploration) 1. นักเรียนศึกษาการแยกสลายด้วยไฟฟ้า กระบวนการที่เกิดขึ้นในเซลล์อิเล็กโทรลิติกที่ทำให้ได้สาร ใหม่ เรียกว่า การแยกสลายด้วยไฟฟ้า หรือ อิเล็กโทรลิซิส (electrolysis) ซึ่งนำมาใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรม เพื่อผลิตสารเคมีที่ต้องการ 2. ครูให้นักเรียนศึกษาตัวอย่างการแยกสลายสารด้วยไฟฟ้า การแยกสลายโซเดียมคลอไรด์หลอมเหลวด้วยไฟฟ้า โลหะโซเดียมและแก๊สคลอรีนสามารถเตรียมขึ้น โดยการผ่านกระแสไฟฟ้าให้แก่โซเดียมคลอไรด์หลอมเหลว ซึ่งเกิดปฏิกิริยารีดักชันและออกซิเดชันที่ขั้วไฟฟ้า ดังสมการต่อไปนี้ แคโทด โซเดียมไอออนเกิดปฏิกิริยารีดักชันดังสมการ 2Na+ (l) + 2e - → 2Na(s) แอโนด คลอไรด์ไอออนเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันดังสมการ 2Cl- (l) → Cl2 (g) + 2e - ปฏิกิริยารวม 2Na+ (l) + 2Cl- (l) → Cl2 (g) + 2Na(s) Ecell 0 = Ecathode 0 - Eanode 0 = -2.71 – 1.36 = -4.07 V โลหะโซเดียมและแก๊สคลอรีนเป็นสารที่ว่องไวต่อปฏิกิริยาเคมีมาก จึงไม่สามารถเตรียมได้จาก กระบวนการถลุงแร่ที่ใช้ทั่วไปกับธาตุบางชนิด 3. นักเรียนทำแบบตรวจสอบความเข้าใจ โดยมีคำถามดังนี้ 1) ขั้วไฟฟ้าใดเกิดโลหะโซเดียมและขั้วโลหะใดเกิดแก๊สคลอรีน (เนื่องจากเป็นเซลล์อิเล็กโทรลิติก ดังนั้น ขั้วบวกจึงเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันให้แก๊สคลอรีน ส่วนขั้วลบจึงเกิดปฏิกิริยารีดักชันให้โลหะโซเดียม) 2) การผลิตโลหะโซเดียมและแก๊สคลอรีน จากโซเดียมคลอไรด์หลอมเหลว ต้องใช้แหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่ มีอีเอ็มเอฟมากกว่าเท่าใด (4.07 โวลต์) 4. นักเรียนศึกษาการทดลองการแยกสลายสารละลายด้วยไฟฟ้า กิจกรรม 11.5 การทดลองแยกสลาย สารละลายโพแทสเซียมไอโอไดด์ด้วยไฟฟ้า (https://www.youtube.com/watch?v=kCfmWblBJjE) 5. นักเรียนรีบอุปกรณ์การทดลอง ทำการทดลอง พร้อมบันทึกผล ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป (Explanation) 1. นักเรียนสรุปผลการทดลองที่ได้จากกิจกรรม ตัวอย่างผลการทดลอง ขั้วไฟฟ้า ผลการสังเกต ขั้วบวก (แอโนด) สารละลายมีสีเหลือง-น้ำตาลเกิดขึ้น ขั้วลบ (แคโทด) มีฟองแก๊สเกิดขึ้น สารละลายมีสีชมพู
สรุปผลการทดลอง การแยกสลายสารละลายโพแทสซียมไอโอไดด์ด้วยไฟฟ้าทำให้เกิดไอโอดีนที่แอโนดเกิดแก๊สไฮโดรเจน และไฮดรอกไซด์ไอออนที่แคโทด โดยมีปฏิกิริยารีดอกซ์ ดังสมการ 2H2O(l) + 2I - (aq) → H2 (g) + 2OH- (aq) + I 2 (s) มีค่าศักย์ไฟฟ้าของเซลล์เท่ากับ -1.36 โวลต์ 2. นักเรียนตอบคำถามท้ายการทดลอง โดยมีคำถามดังนี้ 1) KI มีสารใดที่สามารถเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันและรีดักชันได้บ้าง 2) เมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปใน KI ที่ขั้วบวกและขั้วลบมีสารใดเกิดขึ้น ทราบได้อย่างไร 3) สมการเคมีของปฏิกิริยาที่แคโทดและแอโนดเป็นอย่างไร สอดคล้องกับค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐาน รีดักชันหรือไม่ อย่างไร 4) เขียนสมการเคมีของปฏิกิริยารีดอกซ์ที่เกิดขึ้นและต้องใช้แหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่มีอีเอ็มเอฟมากกว่า เท่าใดเพื่อทำให้เกิดปฏิกิริยา 3. นักเรียนศึกษาการแยกสลายด้วยไฟฟ้าของสารละลายไอออนิกอื่น ๆ ในน้ำเพิ่มเติมในหนังสือเรียน ขั้นขยายความรู้ (Elaboration) 1. นักเรียนศึกษาการทำโลหะให้บริสุทธิ์โดยใช้เซลล์อิเล็กโทรลิติก การทำโลหะให้บริสุทธิ์โดยใช้เซลล์อิเล็กโทรลิติก หลักการของเซลล์อิเล็กโทรลิติกสามารถนำมาใช้ในการทำโลหะให้มีความบริสุทธิ์สูงขึ้น เช่น ทองแดง ที่ได้จากการถลุงสินแร่โดยทั่วไปมีความบริสุทธิ์ไม่เกินร้อยละ 99 โดยมากมีโลหะชนิดอื่นเจือปน เช่น สังกะสี เหล็ก เงิน ทอง ทำให้สมบัติบางประการของทองแดงด้อยลง เช่น นำไฟฟ้า นำความร้อน ทนต่อการกัดกร่อน ได้ไม่ดี อย่างไรก็ตามสามารถทำให้ทองแดงมีความบริสุทธิ์ถึงร้อยละ 99.95 ได้ดังนี้ ให้ชิ้นทองแดงที่ไม่บริสุทธิ์ต่อเข้ากับขั้วบวกและชิ้นทองแดงที่บริสุทธิ์ต่อเข้ากับขั้วลบของแบตเตอรี่ ชิ้น โลหะทั้งสองจุ่มอยู่ในสารละลาย CuSO4 เมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าตรงที่มีศักย์ไฟฟ้าที่เหมาะสมเข้าไป Cu2+ ใน สารละลายจะรับอิเล็กตรอนจากขั้วลบเกิดเป็นทองแดงเกาะที่ขั้วทองแดงบริสุทธิ์เพิ่มมากขึ้น ขณะเดียวกันที่ ขั้วบวก Cu และโลหะเจือปนชนิดอื่น เช่น Fe Zn ซึ่งให้อิเล็กตรอนได้ง่ายกว่า Cu จะเปลี่ยนเป็น Fe2+ และ Zn2+ ลงสู่สารละลาย แต่ Fe2+ และ Zn2+ จะไม่เปลี่ยนกลับไปเป็น Fe และ Zn ที่ขั้วลบเนื่องจากรับ อิเล็กตรอนได้ไม่ดีเท่า Cu2+ ส่วน Ag Au และ Pt ซึ่งเป็นตัวรีดิวซ์ที่ไม่ดีเท่ากับ Cu จะค่อย ๆ หลุดออกจาก ขั้วบวกและตกอยู่ที่ก้นภาชนะในรูปของโลหะ ทำให้ที่ขั้วลบมีการสะสมของโลหะ Cu บริสุทธิ์ที่มีขนาดใหญ่ขึ้น เรื่อย ๆ 2. นักเรียนทำแบบฝึกหัด 11.7 ขั้นประเมิน (Evaluation) 1. นักเรียนทำกิจกรรม 11.5 การทดลองแยกสลายสารละลายโพแทสเซียมไอโอไดด์ด้วยไฟฟ้า 2. นักเรียนทำแบบฝึกหัด 11.7
8. สื่อ/แหล่งการเรียนรู้ 1. หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ เคมี 4 2. แบบบันทึกผลการทดลอง 3. อุปกรณ์การทดลอง 9. การวัดผลและประเมินผล จุดประสงค์ วิธีการวัด/เครื่องมือวัด เกณฑ์การประเมิน 1. ด้านความรู้ (K) 1. นักเรียนสามารถอธิบายหลักการ แยกสลายสารเคมีด้วยไฟฟ้าได้ 2. นักเรียนสามารถอธิบายหลักการ ทำโลหะให้บริสุทธิ์ได้ - การตอบคำถาม ในชั้นเรียน - แบบบันทึกผล การทดลอง -แบบฝึกหัด 11.7 - ข้อคำถาม - แบบบันทึกผลการ ทดลอง - แบบฝึกหัด 11.7 - ได้คะแนนร้อยละ 70 ขึ้นไป 2. ด้านทักษะ/กระบวนการคิด (P) 1. นักเรียนสามารถทดลองการ แยกสลายสารเคมีด้วยไฟฟ้าได้ - แบบบันทึกผล การทดลอง - แบบบันทึกผลการ ทดลอง - ได้คะแนนร้อยละ 70 ขึ้นไป 3. ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ (A) 1. นักเรียนมีความรับผิดชอบต่องาน ที่ได้รับมอบหมาย 2. นักเรียนสามารถทำงานร่วมกับ ผู้อื่นได้ - การสังเกต - แ บ บ ป ร ะ เ มิ น คุณลักษณะอันพึง ประสงค์ - ได้คะแนนในระดับ 3 (ดี) ขึ้นไป
10. บันทึกหลังการสอน ผลการเรียนรู้ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ................................................................................................................................................................ ปัญหาและอุปสรรค ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ข้อเสนอแนะ/แนวทางแก้ไข ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ลงชื่อ………………………………………………. (นางสาวประภัสสร ยุบุญไชย) ครูผู้สอน
ความคิดเห็น / ข้อเสนอแนะของครูพี่เลี้ยง ได้ทำการตรวจสอบแผนการจัดการเรียนรู้แล้วมีความคิดเห็นดังนี้ 1. เป็นแผนการจัดการเรียนรู้ที่ ดีมาก ดี พอใช้ 2. การจัดกิจกรรมได้นำเอากระบวนการเรียนรู้ เน้นหลักการผู้เรียนเป็นสำคัญมาใช้ในการจัดการเรียนการสอนได้อย่างเหมาะสม ยังไม่มีการเน้นผู้เรียนเป็นสำคัญ ควรปรับปรุง/พัฒนาต่อไป 3. เป็นแผนการจัดการเรียนรู้ที่ นำไปใช้ได้จริง ควรปรับปรุงก่อนนำไปใช้ 4. ข้อเสนอแนะอื่นๆ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ลงชื่อ………………………………………………. (นางสาวพจณี กุลชาติ) ครูพี่เลี้ยง ความคิดเห็น / ข้อเสนอแนะของหัวหน้ากลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ได้ทำการตรวจสอบแผนการจัดการเรียนรู้แล้วมีความคิดเห็นดังนี้ 1. เป็นแผนการจัดการเรียนรู้ที่ ดีมาก ดี พอใช้ 2. การจัดกิจกรรมได้นำเอากระบวนการเรียนรู้ เน้นหลักการผู้เรียนเป็นสำคัญมาใช้ในการจัดการเรียนการสอนได้อย่างเหมาะสม ยังไม่มีการเน้นผู้เรียนเป็นสำคัญ ควรปรับปรุง/พัฒนาต่อไป 3. เป็นแผนการจัดการเรียนรู้ที่ นำไปใช้ได้จริง ควรปรับปรุงก่อนนำไปใช้ 4. ข้อเสนอแนะอื่นๆ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ลงชื่อ………………………………………………. (นางฐปนี แก้วมะ) หัวหน้ากลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี
ความคิดเห็น / ข้อเสนอแนะของหัวหน้าฝ่ายบริหารวิชาการ อนุญาต นำไปใช้ในการจัดกิจกรรมการเรียนการสอนได้ ควรปรับปรุง ข้อเสนอแนะเพิ่มเติม ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ลงชื่อ………………………………………………. (นางสมฤดี แสนเภา) หัวหน้าฝ่ายบริหารวิชาการ
แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 23 กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ภาคเรียนที่ 1/2566 รายวิชาเพิ่มเติม เคมี 4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 หน่วยการเรียนรู้ที่ 1 เคมีไฟฟ้า เวลา 30 ชั่วโมง เรื่อง เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับเคมีไฟฟ้า เวลา 2 ชั่วโมง ครูผู้สอน นางสาวประภัสสร ยุบุญไชย 1. สาระการเรียนรู้และผลการเรียนรู้ สาระที่ 5 สาระเคมี เข้าใจการเขียนและการดุลสมการเคมี ปริมาณสัมพันธ์ในปฏิกิริยาเคมี อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี สมดุลในปฏิกิริยาเคมี สมบัติและปฏิกิริยาของกรด-เบส ปฏิกิริยารีดอกซ์และเซลล์เคมีไฟฟ้า รวมทั้งการนำ ความรู้ไปใช้ประโยชน์ ผลการเรียนรู้ สืบค้นข้อมูลและนำเสนอตัวอย่างความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับเซลล์เคมีไฟฟ้าใน ชีวิตประจำวัน 2. สาระสำคัญ/ความคิดรวบยอด ปฏิกิริยาเคมีหลายปฏิกิริยาที่พบในชีวิตประจำวันเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์เช่น ปฏิกิริยาการเผาไหม้ ปฏิกิริยาในเซลล์เคมีไฟฟ้า ซึ่งความรู้เรื่องเซลล์เคมีไฟฟ้าและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับเซลล์ เคมีไฟฟ้า นำไปสู่นวัตกรรมด้านพลังงานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม 3. จุดประสงค์การเรียนรู้ 1. นักเรียนสามารถยกตัวอย่างความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับเซลล์เคมีไฟฟ้าได้ (K) 2. นักเรียนสามารถสืบค้นข้อมูลเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับเซลล์เคมีไฟฟ้าได้(P) 3. นักเรียนมีความรับผิดชอบต่องานที่ได้รับมอบหมาย (A) 4. สาระการเรียนรู้ สารที่เกิดปฏิกิริยารีดอกซ์ ขั้วไฟฟ้า อิเล็กโทรไลต์ 5. สมรรถนะสำคัญของผู้เรียน 1. ความสามารถในการสื่อสาร 2. ความสามารถในการคิด
6. คุณลักษณะอันพึงประสงค์ 1. ใฝ่เรียนรู้ 2. มีความรับผิดชอบ 7. การจัดกิจกรรมการเรียนรู้ ขั้นสร้างความสนใจ (Engagement) 1. นักเรียนทบทวนความรู้เกี่ยวกับเซลล์เคมีไฟฟ้า โดยครูใช้คำถามดังนี้ - ความหมายของเซลล์กัลวานิก - ความหมายของเซลล์อิเล็กโทรลิติก - ยกตัวอย่างประโยชน์ที่ได้จากเซลล์เคมีไฟฟ้า ขั้นสำรวจและค้นหา (Exploration) 1. นักเรียนศึกษาเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับเซลล์เคมีไฟฟ้า โดยครูยกตัวอย่างเป็น สารที่เกิดปฏิกิริยารี ดอกซ์ ขั้วไฟฟ้า และอิเล็กโทรไลต์ ดังนี้ สารที่เกิดปฏิกิริยารีดอกซ์: การเปลี่ยนชนิดของสารที่เกิดปฏิกิริยารีดอกซ์ในเซลล์เคมีไฟฟ้าสามารถ ทำให้ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์เปลี่ยนแปลงไปได้ดังที่ศึกษามาแล้ว นอกจากนี้สารบางชนิดที่เกิดปฏิกิริยารีดอกซ์เมื่อ มีการดูดกลืนพลังงานแสงอาจนำมาใช้เป็นส่วนประกอบในเซลล์แสงอาทิตย์ (solar cell) ได้ เช่น ซิลิคอน (Si) ที่เจือด้วยธาตุหมู่ IIIAหรือ VA ซึ่งเป็นสารรับแสงในเซลล์แสงอาทิตย์ที่นิยมใช้ในปัจจุบัน นอกจากนี้ยังมีการใช้ สารอินทรีประเภทสีย้อมบางชนิดเป็นสารรับแสงเพื่อทำให้เกิดปฏิกิริยารีดอกซ์และเรียกเซลล์แสงอาทิตย์ ประเภทนี้ว่าเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมไวแสง (dye sensitized solar cell) ในปัจจุบันมีการพัฒนาเซลล์ แสงอาทิตย์ที่ใช้รับแสงประเภทต่าง ๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงาน ไฟฟ้า ยืดอายุการใช้งาน และมีราคาถูกลง ขั้วไฟฟ้า : การปรับเปลี่ยนขั้วไฟฟ้าสามารถทำให้สมบัติการนำไฟฟ้าหรือการเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์บน ขั้วไฟฟ้าเปลี่ยนแปลง ซึ่งในปัจจุบันได้มีการศึกษาและพัฒนาขั้วไฟฟ้าให้มีสมบัติที่พึงประสงค์สำหรับการ ประยุกต์ใช้เซลล์เคมีไฟฟ้าประเภทต่าง ๆ มากยิ่งขึ้น เช่น การเพิ่มรูพรุนของขั้วไฟฟ้าเพื่อเพิ่มสมบัติการนำไฟฟ้าและพื้นที่ผิวในการเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์ การเปลี่ยนชนิดสารประกอบของลิเทียมในขั้วไฟฟ้าของลิเทียมไอออนแบตเตอรี่ เช่น LiCoO2 ให้ พลังงานต่อมวลสูงแต่ค่อนข้างอันตรายในขณะที่ LiFePO4 LiMn2O4 LiMnO3 ให้พลังงานต่อมวลต่ำกว่า แต่ มีอายุการใช้งานนานกว่าและปลอดภัยกว่า จึงนิยมใช้ในอุปกรณ์ไฟฟ้าทางการแพทย์ บ้านเรือน และ ยานพาหนะ การใช้แกรฟีน (graphene) ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของผลึกคาร์บอนเป็นขั้วไฟฟ้า เนื่องจากแกรฟีนเป็น วัสดุที่นำไฟฟ้า นำความร้อน โปร่งแสง และมีความหนาเพียง 1 ชั้นอะตอม จึงได้รับความสนใจที่จะนำมา พัฒนาให้เป็นขั้วไฟฟ้าสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ แบตเตอรี่ อุปกรณ์ตรวจวัดและอุปกรณ์ไฟฟ้า อื่น ๆ ที่ต้องการ ประสิทธิภาพสูงหรือมีขนาดเล็ก
การเคลือบขั้วไฟฟ้าด้วยเอนไซม์หรือสารเคมีบางชนิด เพื่อทำให้ขั้วไฟฟ้าเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์จำเพาะ กับสารเพียงบางชนิดมากยิ่งขึ้น ในอุปกรณ์ตรวจวัดปริมาณสารที่สนใจ เช่น เครื่องตรวจวัดน้ำตาลในเลือด อิเล็กโทรไลต์: อิเล็กโทรไลต์ส่วนใหญ่ที่ได้ศึกษามามักเป็นสารละลายที่มีสถานะเป็นของเหลวทำให้ อุปกรณ์ไฟฟ้าบางประเภทมีอายุการใช้งานสั้น เนื่องจากการรั่วไหลของตัวทำละลาย ดังนั้นจึงมีการพัฒนาอิ เล็กโทรไลต์ที่มีสถานะเป็นของแข็ง (solid electrolyte) เช่น อิเล็กโทรไลต์ของแข็งในแบตเตอรี่ลิเทียมไอออน ซึ่งนอกจากทำให้แบตเตอรี่มีอายุการใช้งานนานขึ้นแล้ว ยังทำให้แบตเตอรี่มีน้ำหนักเบาลงสามารถประจุไฟได้ เร็วขึ้นและมีความปลอดภัยมากขึ้นเนื่องจากไม่มีตัวทำละลายอินทรีย์ที่ไวไฟ 2. นักเรียนศึกษากิจกรรม 11.6 สืบค้นข้อมูลเทคโนโลยีเกี่ยวข้องกับเซลล์เคมีไฟฟ้า 3. นักเรียนรับอุปกรณ์ กระดาษปรู๊ฟ ปากกาเคมี ที่ครูเตรียมให้ 4. นักเรียนทำกิจกรรมการสืบค้นข้อมูล ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป (Explanation) 1. นักเรียนนำเสนอผลการสืบค้นข้อมูลหน้าชั้นเรียน ตัวอย่างการสืบค้นข้อมูล แบตเตอรี่อิเล็กโทรไลต์ของแข็ง เป็นเซลล์สะสมไฟฟ้าที่ใช้อิเล็กโทรไลต์ที่มีลักษณะเป็นของแข็ง เช่น พอลิเมอร์อิเล็กโทรไลต์ ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ที่ นำไฟฟ้าได้และยอมให้ไอออนเคลื่อนที่ผ่านได้ดี ตัวอย่าง แบตเตอรี่อิเล็กโทรไลต์ของแข็ง เช่นแบตเตอรี่ที่ใช้ โลหะลิเทียมเป็นแอโนดและไทเทเนียมไดซัลไฟล์เป็นแคโทด โดยมีพอลิเมอร์อิเล็กโทรไลต์เป็น อิเล็กโทรไลต์ดัง รูป โลหะหรือเทียมให้อิเล็กตรอนแล้วกลายไปเป็น Li+ ผ่านอิเล็กโทรไลต์ของแข็งไปยังแคโทดซึ่งมี TiS2ทำหน้าที่ รับอิเล็กตรอนเกิดเป็น TiS2 - ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเป็นดังนี้ แอโนด : Li(s) → Li+ (ในอิเล็กโทรไลต์แข็ง) + e - แคโทด : TiS2 (s) + e - → TiS2 - (s) ปฏิกิริยารวม : Li(s) + TiS2 (s) → Li+ (ในอิเล็กโทรไลต์แข็ง) + TiS2 - (s)
เซลล์ชนิดนี้ให้อีเอ็มเอฟประมาณ 3 โวลต์ เป็นเซลล์ทุติยภูมิ จึงสามารถประจุได้เช่นเดียวกับแบตเตอรี่ ตะกั่ว ปัจจุบันมีการนำแบตเตอรี่ชนิดนี้ไปใช้กับรถยนต์ซึ่งมีข้อดี คือ ไม่ต้องเติมน้ำกลั่น แต่ราคายังแพงเมื่อ เปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ตะกั่ว แบตเตอรี่อากาศ : ปัจจุบันในรถยนต์ไฟฟ้าจะเก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ในแบตเตอรี่ซึ่งเป็นเซลล์ทุติยภูมิ โดยแบตเตอรี่ในปัจจุบันยังคงมีน้ำหนักมากเมื่อเทียบกับพลังงานที่ให้ทำให้รถยนต์ไฟฟ้ายังมีขีดความสามารถที่ จำกัด ดังนั้นจึงมีการพัฒนาแบบแบตเตอรี่ให้ได้ปริมาณพลังงานไฟฟ้าจากหนึ่งหน่วยมวลของวัสดุที่ใช้ทำ ปฏิกิริยามีมากขึ้นแบตเตอรี่อากาศเป็นตัวอย่างหนึ่งของพัฒนาการที่ใช้ออกซิเจนในอากาศเป็นตัวออกซิไดซ์ ดังกล่าวและใช้โลหะเช่น สังกะสีหรืออะลูมิเนียมเป็นตัวรีดิวซ์ และอาจใช้สารละลาย NaOH เข้มข้นเป็นอิเล็ก โทรไลต์ สำหรับแบตเตอรี่อะลูมิเนียม-อากาศที่ใช้โลหะอะลูมิเนียมเป็นแอโนด เมื่อต่อเซลล์โลหะอะลูมิเนียมจะ เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันได้ Al3+ ซึ่งรวมตัวกับ OHในอิเล็กโทรไลต์เกิดเป็นไอออนเชิงซ้อน [Al(OH)4 ] - ส่วนที่ แคโทดซึ่งใช้แท่งคาร์บอนเป็นขั้วไฟฟ้าแก๊สออกซิเจนเกิดปฏิกิริยารีดักชันได้ OHปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นภายใน เซลล์เป็นดังนี้ แอโนด : 4Al(s) + 16OH- (aq) → 4[Al(OH)4 ] - (aq) + 12e - แคโทด : 3O2 (g) + 6H2O(l) + 12e - → 12OHปฏิกิริยารวม : 4Al(s) + 4OH- (aq) + 3O2 (g) + 6H2O(l) → 4[Al(OH)4 ] - (aq) ในขณะใช้งาน [Al(OH)4 ] - (aq) ที่เกิดขึ้นในแบตเตอรี่จะเปลี่ยนไปเป็น Al(OH)3 เคลือบโลหะอลูมิเนียม ดังนั้นหลังจากใช้งานในรถยนต์ได้ระยะทางประมาณ 200 กิโลเมตร ต้องมีการกำจัด Al(OH)3 ซึ่งเป็น ฉนวนไฟฟ้าออกไป นอกจากนี้ยังได้มีการพัฒนาแบตเตอรี่ขึ้นใหม่อีกรูปแบบหนึ่งคือแบตเตอรี่สังกะสี-อากาศ ซึ่งมีแผนภาพดังรูป ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นภายในเซลล์เป็นดังนี้ แอโนด : 2Zn(s) → 2Zn2+(aq) + 4e - แคโทด : O2 (g) + 2H2O(l) + 4e - → 4OHปฏิกิริยารวม : 2Zn(s) + O2 (g) + 2H2O(l) → 2Zn2+(aq) + 4OH-
เมื่อนำแบตเตอรี่ไปประจุ แก๊สออกซิเจนที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาย้อนกลับจะถูกปล่อยออกจากแบตเตอรี่ ส่วนซิงค์ออกไซด์จะถูกรีดิวซ์ไปเป็นสังกะสี แบตเตอรี่สังกะสี-อากาศมีข้อดีคือ มีอายุการเก็บรักษานาน ให้ศักย์ไฟฟ้าคงที่ สำหรับการประยุกต์ใช้งานนิยม นำมาใช้กับอุปกรณ์ช่วยฟัง การทำอิเล็กโทรไดอะซิสน้ำทะเล : อิเล็กโทรไดอะซิสเป็นเซลล์อิเล็กโทรลิติกที่แยกไอออนออกจาก สารละลาย และให้ไอออนเคลื่อนที่ผ่านเยื่อแลกเปลี่ยนไอออน ซึ่งเป็นเยื่อบาง ๆ ไปยังขั้วไฟฟ้าที่มีประจุตรงกัน ข้าม สารละลายจึงมีความเข้มข้นของไอออนลดลง หลักการนี้นำไปใช้ผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลได้อีกวิธีหนึ่งดังรูป เมื่อผ่านน้ำทะเลเข้าไปในช่อง B ไอออนบวกในน้ำทะเล เช่น Na+ Mg2+ ที่ผ่านเข้าทางช่อง B จะ เคลื่อนที่ผ่านเยื่อแลกเปลี่ยนไอออนบวกไปยังขั้วลบที่อยู่ทางช่อง A ส่วนไอออนลบ เช่น ClSO4 2- จะเคลื่อนที่ ผ่านเยื่อแลกเปลี่ยนไอออนลบไปยังขั้วบวกซึ่งอยู่ทางช่อง C ดังนั้น น้ำที่ไหลออกทางช่อง B จึงมีไอออนน้อยลง น้ำที่ไหลออกทางช่อง B จึงเป็นน้ำจืด ขั้นขยายความรู้ (Elaboration) 1. นักเรียนร่วมกันสรุปบทเรียน 2. นักเรียนทำแบบฝึกท้ายบทในหนังสือเรียน ขั้นประเมิน (Evaluation) 1. นักเรียนทำกิจกรรม 11.6 สืบค้นข้อมูลเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับเซลล์เคมีไฟฟ้า 2. นักเรียนทำแบบฝึกท้ายบท 8. สื่อ/แหล่งการเรียนรู้ 1. หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ เคมี 4 2. อุปกรณ์การทดลอง
9. การวัดผลและประเมินผล จุดประสงค์ วิธีการวัด/เครื่องมือวัด เกณฑ์การประเมิน 1. ด้านความรู้ (K) 1. นักเรียนสามารถยกตัวอย่าง ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่ เกี่ยวข้องกับเซลล์เคมีไฟฟ้าได้ - การตอบคำถาม ในชั้นเรียน - แบบฝึกหัดท้าย บท - ข้อคำถาม - แบบฝึกหัดท้ายบท - ได้คะแนนร้อยละ 70 ขึ้นไป 2. ด้านทักษะ/กระบวนการคิด (P) 1. นักเรียนสามารถสืบค้น ข้อมูลเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับเซลล์ เคมีไฟฟ้าได้ - ผลการสืบค้น ข้อมูล - ผ ล ก า ร ส ื บ ค้ น ข้อมูล - ได้คะแนนร้อยละ 70 ขึ้นไป 3. ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ (A) 1. นักเรียนมีความรับผิดชอบต่อ งานที่ได้รับมอบหมาย - การสังเกต - แ บ บ ป ร ะ เ มิ น คุณลักษณะอันพึง ประสงค์ - ได้คะแนนในระดับ 3 (ดี) ขึ้นไป
10. บันทึกหลังการสอน ผลการเรียนรู้ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ................................................................................................................................................................ ปัญหาและอุปสรรค ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ข้อเสนอแนะ/แนวทางแก้ไข ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ลงชื่อ………………………………………………. (นางสาวประภัสสร ยุบุญไชย) ครูผู้สอน
ความคิดเห็น / ข้อเสนอแนะของครูพี่เลี้ยง ได้ทำการตรวจสอบแผนการจัดการเรียนรู้แล้วมีความคิดเห็นดังนี้ 1. เป็นแผนการจัดการเรียนรู้ที่ ดีมาก ดี พอใช้ 2. การจัดกิจกรรมได้นำเอากระบวนการเรียนรู้ เน้นหลักการผู้เรียนเป็นสำคัญมาใช้ในการจัดการเรียนการสอนได้อย่างเหมาะสม ยังไม่มีการเน้นผู้เรียนเป็นสำคัญ ควรปรับปรุง/พัฒนาต่อไป 3. เป็นแผนการจัดการเรียนรู้ที่ นำไปใช้ได้จริง ควรปรับปรุงก่อนนำไปใช้ 4. ข้อเสนอแนะอื่นๆ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ลงชื่อ………………………………………………. (นางสาวพจณี กุลชาติ) ครูพี่เลี้ยง ความคิดเห็น / ข้อเสนอแนะของหัวหน้ากลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ได้ทำการตรวจสอบแผนการจัดการเรียนรู้แล้วมีความคิดเห็นดังนี้ 1. เป็นแผนการจัดการเรียนรู้ที่ ดีมาก ดี พอใช้ 2. การจัดกิจกรรมได้นำเอากระบวนการเรียนรู้ เน้นหลักการผู้เรียนเป็นสำคัญมาใช้ในการจัดการเรียนการสอนได้อย่างเหมาะสม ยังไม่มีการเน้นผู้เรียนเป็นสำคัญ ควรปรับปรุง/พัฒนาต่อไป 3. เป็นแผนการจัดการเรียนรู้ที่ นำไปใช้ได้จริง ควรปรับปรุงก่อนนำไปใช้ 4. ข้อเสนอแนะอื่นๆ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ลงชื่อ………………………………………………. (นางฐปนี แก้วมะ) หัวหน้ากลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี
ความคิดเห็น / ข้อเสนอแนะของหัวหน้าฝ่ายบริหารวิชาการ อนุญาต นำไปใช้ในการจัดกิจกรรมการเรียนการสอนได้ ควรปรับปรุง ข้อเสนอแนะเพิ่มเติม ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ลงชื่อ………………………………………………. (นางสมฤดี แสนเภา) หัวหน้าฝ่ายบริหารวิชาการ