ตัวอย่างการเขียนวางแผนการทดลอง Lab3

---------------ตวั อย่างการเขยี นวางแผนการทดลอง-----------
1. การทดลองท่ี 3
ผลของอุณหภมู ิตอ่ อัตราการเกิดปฏกิ ริ ิยา
(Effect of Temperature on The Rate of Reaction)

2.วันทที่ าการทดลอง...........................................................

3.วัตถุประสงคก์ ารเรียนรู้ เพอื่ ใหน้ ิสิตสามารถ
1. วดั อตั ราการเกดิ ปฏิกิรยิ า (Rate of reaction) ท่ีอณุ หภมู ิต่างกนั 2 อณุ หภมู ิได้

2. ใชส้ มการอารเ์ รเนียส (Arrhenius Equation) เพ่ือคานวณหาค่าพลงั งานกระตนุ้ (Activated energy, Ea ) ของ
ปฏิกิรยิ าได้

4. อุปกรณใ์ นการทดลอง

1. ขวดรูปกรวย (Wide-month conical flask) ขนาด 1 L จานวน 2 ขวด

2. เครอื่ งกวนสารระบบแม่เหลก็ (magnetic stirrer) จานวน 1 เครอื่ ง

3. เทอรโ์ มมิเตอร์ (Thermometer) จานวน 2 อนั

4. บิวเรต (Burette) ขนาด 10 mL พรอ้ มชดุ ขาตงั้ จานวน 1 อนั

5. กระบอกตวง (Measuring cylinder) ขนาด 50 mL จานวน 1 อนั

6. หลอดทดลอง (Test-tube)

7. ปิเปต (Pipette) ขนาด 10 mL จานวน 1 อนั

8. ขวดปรบั ปรมิ าตร (Volumetric flask) ขนาด 100 mL จานวน 1 ขวด

9. นาฬกิ าจบั เวลา (Stop clock) จานวน 1 เครอ่ื ง

10. อา่ งนา้ แข็ง (Ice bath) จานวน 1 อนั

11. แมเ่ หลก็ คนสาร (Magnetic stirrer) จานวน 1 อนั

12. บีกเกอร์ (Beaker)

13. กระจกนาฬกิ าสาหรบั ช่งั สาร จานวน 1 อนั

5. สารเคมี

1. กรดซลั ฟิวรกิ เขม้ ขน้ (conc. Sulfuric acid, H2SO4)
2. สารละลายไฮโดรเจนเปอรอ์ อกไซด์ (Hydrogen peroxide, H2O2) เขม้ ขน้ 2% v/v
3. สารละลายโซเดียมไธโอซลั เฟต (Sodium thiosulphate, Na2S2O3) เขม้ ขน้ 0.2 M
4. นา้ แปง้ (Starch solution)

5. สารละลายโพแทสเซยี มไอโอไดด์ (Potassium iodide, KI)

6. นา้ กล่นั

ดร. จกั รีสทิ ธิ์ จินดาวงศ:์ 242111 Physical Chemistry and Applications 1

6.วธิ กี ารทดลอง
1. ละลาย KI 2.00 g ดว้ ยนา้ กล่นั 500 mL แลว้ เทใส่ wide conical flask ขนาด 1 L

2. ผสม H2SO4 conc. ปรมิ าณ 3 mL ใสล่ งในนา้ ปรมิ าตร 27 mL ใสใ่ น beaker ตงั้ รอไว้

3. เตรยี ม 2% H2O2 ปรมิ าณ 100 mL แลว้ นามา 20 mL ใสใ่ น test tube จากนนั้ นาไปแช่เย็นในอา่ งนา้ แขง็

4. เตรยี ม 0.2 M Na2S2O3 ใน burette ขนาด 10 mL
5. เม่ืออณุ หภมู ขิ องสารละลาย KI ในข้อ 1 คงท่ี ท่ีอณุ หภมู หิ อ้ ง (T1)
6. เทสารขอ้ 3 ลงในสารขอ้ 1 แลว้ หยดนา้ แป้ ง 2-3 หยด สงั เกตสขี องสารละลายหลงั จากหยดนา้ แปง้ จากนนั้
เปิดให้ stirrer ทางาน

7. เท H2O2 ลงในสารข้อ 6 พรอ้ มปลอ่ ย Na2S2O3 ท่ีเตรียมไวใ้ น burette 3 mL แลว้ เรม่ิ จบั เวลาทนั ที

ดร. จกั รีสทิ ธิ์ จินดาวงศ:์ 242111 Physical Chemistry and Applications 2

8. บนั ทกึ เวลาท่ีสารละลายเรม่ิ มสี ี (สงั เกตสขี องสารละลายท่ีได)้ พรอ้ มกบั ปลอ่ ย Na2S2O3 ทนั ทีอกี 3 mL แลว้
สงั เกตการณเ์ ปล่ยี นแปลงสลี ะลายท่ีได้ (สีของสารละลายจะจางหายไป) บนั ทกึ เวลาท่ีสีของสารละลายเรม่ิ กลบั มาอกี ครงั้

พรอ้ มกบั ปลอ่ ย Na2S2O3 อกี 3 mL จนครบ 9 mL บนั ทกึ เวลาท่ีใช้ และวดั อณุ หภมู อิ กี ครงั้
9. ทาการทดลองเหมอื นเดมิ โดยใช้ 0.2 M Na2S2O3 และทาท่ีอณุ หภมู ิประมาณ 2 ๐C
**********************************************************************************************************

วิธกี ารทดลอง สรุปเป็ นแผนภาพได้ 2 ขั้นตอน ดังนี้
ข้นั ตอนท่ี 1 การเตรียมสารละลาย
(1) เตรียมสารละลาย KI

(2) เตรียมสารละลาย H2SO4 3
(3) เตรียมสารละลาย 2% H2O2

ดร. จกั รีสทิ ธิ์ จินดาวงศ:์ 242111 Physical Chemistry and Applications

ข้นั ตอนที่ 2 การวัดอ้ตราเร็วของปฏกิ ิริยา

ดร. จกั รีสิทธิ์ จินดาวงศ:์ 242111 Physical Chemistry and Applications 4

ปฏกิ ิรยิ าทเี่ กย่ี วขอ้ ง คือ
(1) ขน้ั ตอนท่ี 1 แสดงปฏกิ ิริยาการเกิด I−(aq) ดังปฏกิ ริ ยิ าขา้ งล่างนี้

KI(aq) + H2SO4 (aq) + starch solution → K+ (aq) + I− (aq) + H+ (aq) + SO42− (aq) + starch solution

(2) ข้ันตอนที่ 2 แสดงปฏกิ ริ ยิ าการเกิด I2(aq) มีกลไก (mechanism) ประกอบด้วย 5 ขน้ั ตอน ดงั นี้

H2O2 (aq) + K+ (aq) + I− (aq) + H+ (aq) + SO42− (aq) + starch solution:

(1) I− (aq) + H − O − O − H(aq) ⎯k⎯1→ H − O − I(aq) + − O − H(aq) ...(slow) RDS

(2) I− (aq) + H − O − I(aq) ⎯k⎯2 → I2 (aq) + − O − H(aq) ...(fast)
...(fast)
(3) H+ (aq) + −O − H(aq) ⎯k⎯3→ H − O − H(aq)

(4) H+ (aq) + H − O − O − H(aq) k4 H − O − OH + (aq) ...(fast)
k−4 2

(5) I− (aq) + H − O − OH + (aq) ⎯k⎯5 → H − O − I(aq) + H − O − H(aq) ...(fast)
2
⎯k⎯6 →
(6) H − O − I(aq) + − O − H(aq) I− (aq) + H − O − O − H(aq) ...(fast)*

2H+ (aq) + 2I− (aq) + H2O2 (aq) ⎯⎯→ I2 (aq) + 2H2O(aq)

ในข้นั ตอนนี้ มีการเตมิ นา้ แป้ง (starch solution) ทาหน้าทเ่ี ป็ นอนิ ดเิ คเตอร์ จะไดป้ ฏกิ ริ ิยา คือ

I2 (aq) + starch solution ⎯⎯→ I2 − starch
(blue)

(3) ขั้นตอนที่ 3 แสดงปฏกิ ริ ยิ าทเ่ี กิดขนึ้ เม่ือมีการเตมิ Na2S2O3 เกิดปฏกิ ิรยิ า ดังนี้

I2 − starch + Na2S2O3(aq) ⎯⎯→ NaI(aq) + Na2S4O6 (aq) + starch

(dark blue) (colorless)

หรือเขียนแบบย่อ คือ

I2 (aq) + 2S2O32− (aq) ⎯⎯→ 2I− (aq) + S4O62− (aq)

แผนภาพปฏกิ ิริยา Iodine-Clock Reaction

ดร. จกั รสี ิทธิ์ จินดาวงศ:์ 242111 Physical Chemistry and Applications 5

รายงานผลการทดลอง
เรื่อง การหาพลังงานกระตุน้ ของปฏกิ ริ ิยาโบรไมดแ์ ละโบรเมตไอออนในสารละลายกรด
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ทาการทดลองวันท.่ี ............เดอื น........................................พ.ศ. .................. เวลา..............................
Sec. ………… กลุ่มท.่ี ............
ผู้ร่วมทาการทดลอง
1. ……………………………………………….รหสั นิสติ ........................สาขา........................................
2. ……………………………………………….รหสั นิสติ ........................สาขา........................................
3. ……………………………………………….รหสั นิสิต........................สาขา........................................
4. ……………………………………………….รหสั นิสติ ........................สาขา........................................
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
7.การบนั ทกึ ผลการทดลอง
1. อณุ หภมู ิหอ้ งขณะทาการทดลอง = …………………… 0C

ตารางบันทกึ ผลการทดลอง

Temperature KI (aq) H2SO4 (aq) Starch H2O2 Na2S2O3 (aq) Time Rate
(oC) (……. M) Constant (k)
No. (……… M) solution 2 %v/v 2.0 M colorless to blue
(mL) (s-1)
(mL) (drops) (mL) (mL) (s)

1 RT 500 30 4 20 3

3

3

average

22 500 30 4 20 3

3

3

average

ดร. จกั รีสิทธิ์ จินดาวงศ:์ 242111 Physical Chemistry and Applications 6

คาถาม (Questions)
1. จงคานวณหาคานวณหาความเขม้ ขน้ เร่ิมตน้ ของ HI, H2O2, Na2S2O3 ท่ีใชใ้ นการทดลองแตล่ ะครงั้
2. จงหาคา่ Ea ของปฏกิ ิรยิ านี้
3. จากผลการทดลองจดั เป็นปฏกิ ริ ยิ าอนั ดบั ใด จงอธิบาย

4. ค่าคงท่ีอตั รากบั อณุ หภมู มิ ีความสมั พนั ธก์ นั อยา่ งไร จงอธิบาย

5. เพราะเหตใุ ด ในปฏิกิรยิ านีค้ า่ คงท่ีอตั ราจงึ มีคา่ เทา่ กบั สว่ นกลบั ของเวลาท่ีใชใ้ นการเกิดปฏกิ ริ ยิ า

6. เพราะเหตใุ ด ปฏิกิรยิ านีจ้ งึ เรยี กวา่ Iodine-Clock Reaction จงอธิบาย

ดร. จกั รสี ทิ ธิ์ จินดาวงศ:์ 242111 Physical Chemistry and Applications 7

เอกสารอ้างอิง (References)

[1] Christine L. Copper, and Edward Koubek. A Kinetics Experiment To Demonstrate the Role of
a Catalyst in a Chemical Reaction: A Versatile Exercise for General or Physical Chemistry
Students. J. Chem. Educ., 1998, 75 (1), 87-89.

[2] Prem D. Sattsangi. A Microscale Approach to Chemical Kinetics in the General Chemistry
Laboratory: The Potassium Iodide Hydrogen Peroxide Iodine-Clock Reaction. J. Chem. Educ.,
2011, 88, 184-188.

[3] J.M. Carraher, Sarah M. Curry, and Jean-Philippe Tessonnier. Kinetics, Reaction Orders, Rate
Laws, and Their Relation to Mechanisms: A Hands-On Introduction for High School Students
Using Portable Spectrophotometry. J. Chem. Educ., 2016, 93 (1), 172–174.

[4] Physical Chemistry Laboratory SCCH 338, Department of Chemistry, Faculty of Science, Mahidol University,
2000. 27-30.

ดร. จกั รีสทิ ธิ์ จินดาวงศ:์ 242111 Physical Chemistry and Applications 8