โรงเรยี นอทุ ยั แกส๊ และสมบตั ขิ องแกส๊ เคมี 3 กลุ่มสาระการเรียนรู้ แกส๊ และสมบตั ขิ องแกส๊ ผลการเรียนรู้ 1) อธบิ ายความสมั พนั ธแ์ ละคานวณปริมาตร ความดนั หรืออุณหภูมิของแกส๊ ทภ่ี าวะต่าง ๆ ตาม 2) คานวณปรมิ าตร ความดัน หรืออณุ หภูมขิ องแกส๊ ท่ภี าวะตา่ ง ๆ ตามกฎรวมแกส๊ ของอาโวกาโดร และกฎแกส๊ อดุ มคติ ของแกส๊ โดยใช้กฎการแพร่ผา่ นของเกรแฮม ของแกส๊ ในการอธิบายปรากฏการณ์ หรือแกป้ ัญหาในชวี ิตประจาวนั และในอตุ สาหกรรม ตรวจสอบความรู้กอ่ นเรียน แก๊สและสมบัตขิ องแกส๊ ใสเ่ คร่ืองหมาย หน้าข้อความที่ถกู ตอ้ ง และ 1. แก๊สและของเหลว เปล่ยี นแปลงรปู ร่างตามภาชนะทบ่ี รรจุ แต่แตกตา่ ง 2. ความดนั ของอากาศทรี่ ะดับนาทะเลมีคา่ เทา่ กบั 1 บรรยากาศ 3. แกส๊ A 1.0 โมล ผสมกับแก๊ส B 4.0 โมล เศษสว่ นโมลของแก๊ส A เท่ากบั 0.25 4. ที่ STP แกส๊ ตา่ งชนดิ กันมีปรมิ าตรเทา่ กนั เมือ่ มมี วลเทา่ กัน ตรวจสอบความร้กู อ่ นเรียน แกส๊ และสมบตั ขิ องแกส๊ ใสเ่ ครอื่ งหมาย หนา้ ขอ้ ความที่ถกู ตอ้ ง และ 5. แกส๊ ฮเี ลียม 2.00 กรมั มีจานวนโมลเทา่ กับแกส๊ ออกซเิ จน 16.00 กรมั 6. แก๊สคารบ์ อนไดออกไซด์ 44.01 กรมั มีปริมาตร 22.4 ลติ รท่ี STP 7. จากสมการ 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g) แสดงวา่ แก๊สไฮโดรเจน 10 มิลลกิ รัม 8. จากสมการ 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g) แสดงวา่ ทคี่
วามดนั และอณุ หภูมคิ งทแี่ ก๊ส แกส๊ และสมบตั ขิ องแกส๊ สมบัติของแก๊ส 1. โมเลกลุ อยู่หา่ งกนั มาก ที่บรรจุ และของเหลว แกส๊ และสมบตั ขิ องแก๊ส อนภุ าคของแกส๊ ชนผนงั ภาชนะทาให้เกดิ แรง ความดัน (Pressure) หนว่ ยในระบบ SI = ปาสคัล (pascal; Pa) = 760 mmHg ความร้เู พิ่มเติม แก๊สและสมบัตขิ องแกส๊ บารอมิเตอร์ (Barometer) อปุ กรณว์ ัดความดนั บรรยากาศ ความรู้เพิ่มเติม แกส๊ และสมบตั ขิ องแก๊ส มานอมเิ ตอร์ (manometer) อุปกรณ์วัดความดันแกส๊ Pgas = Patm Pgas = Patm + h Pgas = Patm - h หน่วยท่ี 7 หัวข้อย่อย 1 แก๊สและสมบตั ขิ องแกส๊ ความสมั พนั ธ์ระหว่างปริมาตร P แก๊สและสมบัติของแกส๊ กิจกรรม 7.1 การทดลองศึกษาความสมั พันธ์ระหว่าง ความดันและปริมาตรของอากาศ P&V จดุ ประสงคก์ ารทดลอง วัสดุและอุปกรณ์ • ทดลองและอธิบาย • กระบอกฉดี ยาพลาสติก วธิ ีทดลอง กิจกรรม 7.1 การทดลองศกึ ษาความสมั พนั ธ์ แก๊สและสมบัติของแกส๊ แกส๊ และสมบัตขิ องแก๊ส กจิ
กรรม 7.1 การทดลองศกึ ษาความสมั พนั ธร์ ะหว่าง คาถามทา้ ยการทดลอง 1 อุณหภูมแิ ละจานวนโมลของอากาศภายในกระบอกฉดี ยา ก่อนและหลังการ 2 ความดนั ของอากาศในกระบอกฉดี ยาเมอ่ื เริ่มทาการทดลองมีคา่ เทา่ กบั 3 เม่ือกดก้านกระบอกฉดี ยาจนปริมาตรของอากาศเปน็ 5.0 mL ความดันของอากาศ 4 เม่อื ดงึ
ก้านกระบอกฉีดยาจนปรมิ าตรของอากาศเป็น 20.0 mL ความดันของอากาศ แกส๊ และสมบัตขิ องแก๊ส จากการทดลองพบว่า ปริมาตรของแกส๊ (V) มคี วามสัมพันธก์ บั ความดนั ของแกส๊ (P) • อนุภาคแก๊สมีขนาดเลก็ และอยู่หา่ งกันมาก ปรมิ าตรภาชนะ) ความดันของแก๊สลดลง แก๊สและสมบตั ขิ องแกส๊ จากการทดลองพบว่า ปริมาตรของแกส๊ (V) มคี วามสัมพนั ธก์ บั ความดันของแก๊ส (P) รอเบิรต์ บอยล์ กฎของบอยล์ • ไดท้ าการทดลองความสัมพันธ์ V ∝ 1 • โดยทม่ี ี อณุ หภมู แิ ละจานวนโมลคงที่ ท่ี 2 สถาวะ ปรมิ าตรแปรผกผนั กับความดัน P1V1 = P2V2 P = ความดันของแกส๊ ใด ๆ โจทย์ข้อท่ี 1 แก๊สและสมบัติของแกส๊ ความสมั พนั ธ์ระหวา่ งความดนั และปรมิ าตรของอากาศ แกส๊ ชนิดหนง่ึ บรรจอุ ยู่ในภาชนะขนาด 100 ลูกบาศกเ์ ซนติเมตร ทคี่ วามดัน 1 บรรยากาศ ณ วธิ ที า P1V1 = P2V2 = 0.50 atm ดังนนั แกส๊ นีมคี วามดนั 0.50 บรรยากาศ โจทยข์ อ้ ท่ี 2 แกส๊ และสมบตั ขิ องแกส๊ ความสัมพันธร์ ะหวา่ งความดนั และปรมิ าตรของอากาศ แก๊สชนดิ หน่งึ บรรจุอย่ใู นกระบอกสูบขนาด 2.0 ลิตร ท่ีความดัน 1.5 บรรยากาศ เมอ่ื อัด วธิ ีทา P1V1 = P2V2 mmHg x 1 matmmHg) V2 แทนคา่ จะได้ V2 = (1.5 atm)(2.0 L) ดังนัน แกส๊ มปี รมิ าตร 1.5 ลิตร ตรวจสอบความเข้าใจ 7.1.1. แก๊สและสมบตั ิของแกส๊ ความสมั พันธ์ระหวา่ งความดนั และปรมิ าตรของอากาศ 1. ในการทดลองวดั ปรมิ าตรของอากาศในหลอดรปู ตัวเจ (J) เมื่อเรม่ิ ตน้ อากาศในหลอดรปู 20 มิลลลิ ิตร แกส๊ และสมบตั ขิ องแกส๊ หน่วยท่ี 7 หัวข้อยอ่ ย 2 T ความสมั พนั ธร์ ะหว่างปรมิ าตร Let’s go V กจิ กรรม 7.2 แก๊สและสมบัตขิ องแก๊ส V&T การทดลองศึกษาความสัมพนั ธ์ระหว่าง จดุ ประสงค์การทดลอง วสั ดแุ ละอปุ กรณ์ • ทดลองและอธบิ าย • นา • บกี เกอร์ (500 mL) วธิ ที
ดลอง กิจกรรม 7.2 การทดลองศกึ ษาความสมั พนั ธ์ แก๊สและสมบัตขิ องแกส๊ แกส๊ และสมบตั ิของแก๊ส กจิ กรรม 7.2 การทดลองศกึ ษาความสมั พันธร์ ะหว่าง คาถามท้ายการทดลอง 1 จานวนโมลและความดันของ 2 เมอ่ื วางขวดพลาสติกลงใน แกส๊ และสมบัตขิ องแกส๊ จากการทดลองพบวา่ ปริมาตรของแก๊ส (V) และอุณหภูมิ (T) • เมื่ออุณหภูมิเพมิ่ ขึน อนภุ าคแก๊สเคลือ่ นทเ่ี ร็วขึน ความดนั ของแกส๊ เพ่มิ ขึน (แก๊สขยายตัว) เกดิ ขนึ จะทาใหป้ รมิ าตรของภาชนะเพม่ิ ขนึ T --> P --> V แก๊สและสมบตั ิของแกส๊ จากการทดลองพบว่า ปริมาตรของแกส๊ (V) และอณุ หภมู ิ (T) มคี วามสมั พนั ธก์ ัน กฎของชาร์ล เม่ือมีแก๊ส 2 สภาวะ • ความสมั พนั ธร์ ะหว่างปรมิ าตรและ V1 = V2 • โดยทีม่ ี ความดันและจานวนโมลคงท่ี V1 และ V2 = ปรมิ าตรของแก๊สสภาวะที่ 1 และ 2 V∝T โจทยข์ ้อท่ี 1 แกส๊ และสมบตั ขิ องแกส๊ ความสมั พนั ธ์ระหวา่ งปรมิ าตรและอุณหภมู ิของอากาศ แกส๊ ไนโตรเจน (N2) ในกระบอกสูบปิด ปริมาตร 250 มิลลิลติ ร ทีอ่ ุณหภูมิ 373 เคลวิน เม่ือทา วธิ ที า V1 V2 = 183 mL ดังนัน แก๊สมีปริมาตร 183 มิลลิลติ ร โจทย์ขอ้ ท่ี 2 แก๊สและสมบตั ิของแก๊ส ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งปรมิ าตรและอณุ หภูมิของอากาศ แก๊สชนิดหนงึ่ มีความดัน 1 บรรยากาศ อณุ หภูมิ 2 องศาเซลเซยี ส บรรจไุ วใ้ นภาชนะทย่ี ืดหยนุ่ วธิ ที า V1 V2 = 354 K = 354-273 = 81๐C ดังนนั แก๊สมีอุณหภมู ิ 81 องศาเซลเซยี ส ตรวจสอบความเข้าใจ แก๊สและสมบตั ขิ องแกส๊ ความสัมพันธ์ระหว่างความดนั และปรมิ าตรของอากาศ 1. ถา้ ต้องการให้แกส๊ ไฮโดรเจน (H2) ท่ีอณุ หภมู ิ 27 องศาเซลเซยี ส มปี รมิ าตรลดลง 2. ถา้ บรรจุแก๊สฮีเลยี มในลูกโป่ง 10.0 ลติ ร ทีอ่ ณุ หภูมิ 27 องศาเซลเซียส แลว้ นาลูกโป่งนี 1. ตอบ -123 องศาเซลเซียส แกส๊ และสมบัติของแก๊ส หนว่ ยท่ี 7 หัวขอ้ ย่อย 3 ความสมั พันธ์ระหวา่ งความดนั Let’s go TP แกส๊ และสมบตั ขิ องแกส๊ ความสัมพันธ์ระหว่างความดันและอณุ หภมู ขิ องแก๊ส จะเกิดอะไรขึน หากนากระป๋องสเปรย์ซง่ึ มี • กระปอ๋ งสเปรย์มอี ณุ หภมู ิสูงขึน แก๊สและสมบัติของแก๊ส ความดัน (P) และอณุ หภูมิ (T) • เมื่ออุณหภมู ิเพิม่ ขึน อนุภาคแก๊สเคลือ่ นทเ่ี รว็ ขนึ ความดันของแกส๊ เพิ่มขนึ แก๊สและสมบัตขิ องแกส๊ ความสมั พันธ์ระหวา่ งความดนั และอุณหภูมขิ องแก๊ส กฎของเกย์ - ลูสแซก • ความสมั พันธร์ ะหว่างความดนั และ เมอ่ื มีแก๊ส 2 สภาวะ หนว่ ยที่ 7 หัวข้อย่อย 3 แกส๊ และสมบัตขิ องแกส๊ ความสัมพนั ธ์ระหว่างปรมิ าตร P แก๊สและสมบัตขิ องแกส๊ ความสัมพันธ์ระหวา่ งปรมิ าตร ความดนั และอณุ หภมู ิของแกส๊ กฎรวมแก๊ส เป็นการรวม กฎรวมแก๊ส กฎของบอยล์ V ∝ 1 PV = คา่ คงที่ V∝T กฎของเกย์ – ลสู แซก P ∝ T 2 สภาวะ P1 และ P2 = ความดนั ของแก๊สสภาวะที่ 1 และ 2 P1V1 = P2V2 ตวั อยา่ ง 7 แก๊สและสมบัตขิ องแกส๊ ความสมั พันธร์ ะหว่างปริมาตร ความดนั และอุณหภูมิของแกส๊ ลกู โป่งบรรจแุ ก๊สฮีเลียมปรมิ าตร 30 ลิตร ทค่ี วามดนั 1.5 บรรยากาศ ณ อุณหภมู ิ 40 องศา STP : อุณหภูมิและความดนั มาตรฐาน : 273 เคลวิน และความดัน 1 บรรยากาศ วิธที า P1V1 = P2V2 V2 = (1.5 atm)(30 L)(273 K) ดังนนั ลกู โป่งจะมีปริมาตร 39 ลติ รท่ี STP ตวั อยา่ ง 8 แก๊สและสมบตั ขิ องแก๊ส ความสมั พันธร์ ะหวา่ งปรมิ าตร ความดัน และอุณหภมู ขิ องแกส๊ แกส๊ ชนิดหน่งึ มปี ริมาตร 1000 ลูกบาศกเ์ ซนตเิ มตร ทค่ี วามดัน 1.00 บรรยากาศ อณุ หภูมิ 0 วธิ ที า P1V1 Kma(t9mm00Hgm)==mHP(9g2T0)V2(0121m5m0cHmTg23))((1217530Kc)m3) = 372 K = 372 -273 = 99 ดงั นัน อณุ หภูมขิ องแก๊สเปลีย่ นแปลงไป 99 องศาเซลเซียส ตรวจสอบความเข้าใจ แกส๊ และสมบัตขิ องแก๊ส ความสมั พันธ์ระหวา่ งปรมิ าตร ความดนั และอณุ หภมู ขิ องแกส๊ 1. เมอ่ื ปลอ่
ยลูกโปง่ ทม่ี ปี รมิ าตร 6.0 ลิตร ความดัน 1 บรรยากาศ และอณุ หภูมิ 27 องศา ลูกโป่งจะมปี รมิ าตร 10 ลติ ร บทท่ี 7 หัวข้อที่ 7.1.5 แกส๊ และสมบัตขิ องแกส๊ ความสัมพนั ธ์ระหว่างปรมิ าตร n Let’s go กจิ กรรม 7.4 แกส๊ และสมบตั ขิ องแกส๊ V&n การทดลองศกึ ษาความสัมพนั ธร์ ะหวา่ ง จดุ ประสงคก์ ารทดลอง วสั ดุและอปุ กรณแ์ ละสารเคมี แก๊สและสมบัติของแก๊ส กิจกรรม 7.4 การทดลองศึกษาความสมั พนั ธ์ระหวา่ ง วสั ดแุ ละอปุ กรณ์ละสารเคมี • โซเดียมไฮโดรเจนคารบ์ อเนต (NaHCO3) วธิ ที ดลอง กิจกรรม 7.4 การทดลองศกึ ษาความสมั พนั ธ์ แกส๊ และสมบัติของแกส๊ แกส๊ และสมบัตขิ องแกส๊ กิจกรรม 7.4 การทดลองศกึ ษาความสัมพันธร์ ะหว่าง คาถามทา้ ยการทดลอง 1 สมการเคมีของปฏกิ ิรยิ าระหว่าง NaHCO3 และ HCl เปน็ อย่างไร 2
จานวนโมลของแก๊สทีเ่ กิดขึนในลูกโปง่ แตล่ ะหมายเลขเท่ากนั 3 ความสมั พันธร์ ะหวา่ งปรมิ าตรและจานวนโมลของแกส๊ เปน็ อยา่ งไร แกส๊ และสมบัติของแกส๊ จากการทดลองพบว่า จานวนโมลและปริมาตรของแกส๊ มคี วามสัมพนั ธก์ นั กฎของอาโวกาโดร เมอื่ มแี ก๊ส 2 สภาวะ • ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งปรมิ าตรและ V1 V2 • ความดนั และอุณหภูมิคงที่ • ปรมิ าตรแปรผันตรงกบั จานวนโมล V1 และ V2 = ปริมาตรของแกส๊ สภาวะท่ี 1 และ
2 ตวั อยา่ งที่ 9 แกส๊ และสมบัติของแกส๊ ความสัมพนั ธ์ระหว่างปริมาตรและอุณหภูมิของอากาศ เมือ่ บรรจแุ ก๊สฮีเลียม 2.0 โมล ในลกู โปง่ จะทาใหล้ ูกโปง่ มปี รมิ าตร 50 ลิตร ถา้ บรรจแุ ก๊สฮีเลยี ม วธิ ที า V1 V2 = 6.0 mol ดังนัน ลกู โป่งนีจะมแี กส๊ ฮีเลียมบรรจอุ ยู่ 6.0 โมล ตัวอย่างที่ 10 แกส๊ และสมบัติของแก๊ส ความสัมพันธร์ ะหว่างปริมาตรและอุณหภูมิของอากาศ ห่วงยางปรมิ าตร 5.0 ลิตร มีแกส๊ ไนโตรเจน (N2) บรรจอุ ยู่ 0.35 โมล เม่อื เตมิ แกส๊ ไนโตรเจนจน วธิ ที า V1 V2 = 10 L ดงั นัน ห่วงยางมีปริมาตร 10 ลติ ร ตรวจสอบความเขา้ ใจ 7.1.5 แกส๊ และสมบตั ิของแก๊ส ความสัมพันธ์ระหวา่ งความดนั และปรมิ าตรของอากาศ 1. เม่อื บรรจุแก๊สอาร์กอนจานวน 2.0 โมลในกระบอกสูบที่มีก้านกระบอกสูบเคลื่อนท่ีได้ ปรมิ าตรของแกส๊ ในกระบอกสบู เปน็ 4.5 ลติ ร แก๊สและสมบัตขิ องแก๊ส PV 7.2 = nRT กฎแก๊สอุดมคติ แก๊สและสมบตั ิของแกส๊ แก๊สอุดมคติ เป็นแกส๊ ทมี่ ีสมบตั เิ ป็นไปตามกฎรวมแก๊สและกฎอาโวกาโดร กฎรวมแก๊ส PV = คา่ คงที่ V = ค่าคงท่ี x T กฎอาโวกาโด V = คา่ คงท่ี V = ค่าคงท่ี x n PV = nRT R คือคา่ คงท่ขี องแกส๊ แก๊สและสมบัตขิ องแกส๊ คา่ R มดี ังนี การใชค้ า่ R ตัวอยา่ งที่ 11 แก๊สและสมบัติของแก๊ส กฎแกส๊ อดุ มคติ บรรจแุ กส๊ ออกซเิ จน 0.885 กิโลกรมั ไวใ้ นถังเหลก็ กลา้ ซง่ึ มปี รมิ าตร 438 ลิตร วิธที า จาก PV = nRT = 1.52 atm ดงั นนั แก๊สออกซเิ จนมีความดนั 1.52 บรรยากาศ ท่ีอุณหภมู ิ 21 องศาเซลเซียส ตวั อย่างท่ี 12 แก๊สและสมบัติของแกส๊ กฎแก๊สอุดมคติ ถงั แกส๊ มีเทนปรมิ าตร 3.20 x 105 ลิตร บรรจแุ ก๊สท่ีความดนั 150 บรรยากาศ อุณหภูมิ 45 วธิ ีทา จาก PV = nRT n = 1.84 x 106 mol 16.05 g 1 kg m = 2.95 x 104 kg ดังนนั ในถังแก๊สนีมีแกส๊ มีเทนอยู่ 2.95 x 104 กโิ ลกรัม ตัวอยา่ งที่ 13 แกส๊ และสมบตั ขิ องแกส๊ กฎแกส๊ อุดมคติ แก๊สออกซเิ จน 1.0 โมล ท่ีอุณหภมู ิ 62 องศาเซลเซียส ความดัน 3.45 บรรยากาศ มคี วาม วธิ ที า จาก PV = nRT ความหนาแนน่ ของ O2 d = = d = 4.0 g/L ดังนัน แก๊สออกซิเจนมคี วามหนาแน่น 4.0 กรัมตอ่ ลติ ร |
กิจกรรม 7.4 การทดลองศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตรและจํานวนโมลของแก๊ส
ลิขสิทธิ์ © 2024 th.cemle Inc.
