ปัจจัยอัตรา by Hestia Vesta John

ใบความรู้ที่ 4 เรื่อง ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี วิชาเคมีเพิ่มเติม 2 (ว 32222 )

ชัน้ มัธยมศึกษาปีที่ 5

ผู้สอน ครูหวานใจ โบบทอง

ชื่อ…………………………………….สกุล.....................................................ชั้น.....................เลขที่................... อัตราการเกิดปฏิกิริยาช้าหรือเร็วขึ้นอยู่กับปัจจัยดังต่อไปนี้ 1.ธรรมชาติของสารตั้งตัน 2.ความเข้มข้นของสารตั้งต้น 3.พื้นที่ผิวของสารตั้งตัน 4.อุณหภูมิ 5.ตัวเร่งปฏิกิริยา

ธรรมชาติของสารตั้งต้น ปฏิกิริยาเคมีโดยทั่วๆ ไป จะมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่แตกต่างกัน มีตั้งแต่ช้ามากจนสังเกตไม่ได้ ถึง เกิดขึ้นได้ทันที บางปฏิกิริยาอาจจะเกิดเร็วมากถึงหนึ่งในล้านวินาที เช่น การระเบิดของดินปืน ปฏิกิริยาจานวน มากเกิดขึนเร็ว เช่น ปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบสจะได้เกลือและน้าทันที หรือปฏิกิริยาระหว่างสารละลาย AgNO3 กับ NaCl จะได้ตะกอนขาว AgCl ทันที NaOH + HCl → NaCl + H2O AgNO3 + NaCl → AgCl + NaNO3 ปฏิกิริยาบางชนิดอาจจะเกิดช้ามากจนไม่เห็นการเปลี่ยนแปลงในขณะทดลอง อาจจะต้องใช้เวลาเป็นวัน เดือน หรือเป็นปี จึงจะเห็นการเปลี่ยนแปลงนั้น เช่น การเน่าเปื่อยของซากพืช ซากสัตว์ การเกิดสนิมของโลหะ ต่างๆ เป็นต้น สารที่มีอันยรูปกันมักจะทาปฏิกิริยากันได้เร็วไม่เท่ากันเช่น ฟอสฟอรัสขาวกับฟอสฟอรัสแดง ที่ อุณหภูมิห้องฟอสฟอรัสขาวจะลุกติดไฟในอากาศได้ทันที แต่ฟอสฟอรัสแดงไม่เกิดปฏิกิริยาทั้งนี้เพราะ โครงสร้างของฟอสฟอรัสขาวนั้นเป็น P4 ลักษณะเป็นโมเลกุลเดี่ยวๆ แต่ฟอสฟอรัสแดงมีโครงสร้างที่ต่อกัน เป็นแนวยาว

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 1

ดังนั้นฟอสฟอรัสขาวจึงเกิดปฏิกิริยาได้ง่ายกว่า เพราะไม่ต้องมีการทาลายพันธะมากเท่ากับฟอสฟอรัส แดง โดยทั่วๆ ไป การเกิดปฏิกิริยาเคมีจะมีการสลายพันธะและสร้างพันธะในเวลาเดียวกัน ปฏิกิริยาจะเกิดเร็ว หรือช้า มักจะเกี่ยวข้องกับขั้นตอนของการสลายพันธะเหล่านี้ ถ้าสลายง่ายมักจะเกิดได้เร็ว เป็นต้น สรุป 1 ปฏิกิริยาที่สารตั้งต้นอยู่ในรูปของไอออนมักจะเกิดได้เร็วกว่าในรูปโมเลกุล 2 สารที่ทาปฏิกิริยากันเป็นสารไอออนิกทั้งคู่จะเกิดปฏิกิริยาเร็วกว่าสารที่เป็นโควาเลนต์ 3 สารที่ทาปฏิกิริยาเป็นก๊าซทั้งคู่ จะทาปฏิกิริยาได้เร็วกว่าปฏิกิริยาที่สารอยู่ในสถานะต่างกัน เช่น 1 5Fe2+ + MnO4- + 8H+ → Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O เกิดเร็ว 2 2H2 + O2 → 2H2O เกิดช้า 3 Ag+ + Cl AgCl(s) (สารไอออนิก) 3 โลหะหมู่ 1 + H2O รุนแรง 4 โลหะมีตระกูล + H2O 5 P (ขาวหรือเหลือง) + อากาศ ลุกติดไฟในอากาศที่ 350C 6 P(แดง) + อากาศ

2. ความเข้มข้นของสารกับอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

ความเข้มข้นมีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีเกือบทุกปฏิกิริยา ยกเว้นบางปฏิกิริยา เช่น ปฏิกิริยาการ กาจัดแอลกอฮอล์ในกระแสเลือดการเกิดปฏิกิริยาจะขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารใดทราบได้จากการทดลอง การเพิ่มความเข้มข้นของสารตั้งต้นก็คือการเพิ่มอนุภาคของสารตั้งต้นให้มากขึ้น เมื่อสารตั้งต้นมี อนุภาคมากขึ้น อนุภาคเหล่านั้นก็มีการชนกันบ่อยครั้งขึ้น และมีการถ่ายเทพลังงานให้แก่กันบ่อยครั้งขึ้น โอกาสที่อนุภาคเหล่านั้นจะมีพลังงานเท่ากับหรือมากกว่าพลังงานกระตุ้นก็มีมากขึ้นด้วย จึงทาให้อนุภาค เหล่านั้นเกิดปฏิกิริยาเร็วขึ้นและมากขึ้นกว่าเดิม สรุป ถ้าเพิ่มความเข้มข้นของสารตั้งต้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะเพิ่มขึ้น เนื่องจาก จานวนอนุภาคที่มี E ≥ Ea มีมากขึ้น

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 2

กฎอัตรา(Law of Mass Action)

กฎอัตรา(Law of Mass Action) เป็นความสัมพันธ์ของอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีกับความเข้มข้นของสารตั้งต้นเขียนเป็นสมการ คณิตศาสตร์ ได้ดังนี้ ปฏิกิริยา aA + bB cC + dD rate  [A]m[B]n rate = k[A]m[B]n _____________(1) rate (R) = อัตราการเกิดปฏิกิริยา k = ค่าคงที่ของอัตราการเกิดปฏิกิริยา (Specific reaction rate constant m,n = เลขชี้กาลังของความเข้มข้นอาจเป็นเลขจานวนเต็มบวกหรือลบหรือ เศษส่วนก็ได้ ซึ่ง m และ n นี้หาได้จากการทดลองเท่านั้น ยกเว้น 2 กรณีคือ 1 ปฏิกิริยาเกิดขั้นเดียว 3X + 2Y 4Z ขั้นเดียว เมื่อทราบว่าปฏิกิริยาเกิดขั้นเดียว สามารถนาตัวเลขสัมประสิทธิ์บอกจานวนโมลเป็นค่า m และ n และ สามารถเขียนกฏอัตราได้ดังนี้ R = K[X3][Y]2

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 3

2 ปฏิกิริยาเกิดหลายขั้นตอน ทราบขั้นช้า A + 2B 2C + 4D เร็ว 2C + 4D E + 2F ช้า A + 2B E + 2F รวม เมื่อทราบขั้นช้า สามารถนาตัวเลขสัมประสิทธิ์บอกจานวนโมลของขั้นช้ามา เป็นค่า m และ n และ สามารถเขียนกฏอัตราได้ดังนี้ R = K[C]2[D]4 นอกเหนือจาก 2 กรณีดังกล่าวข้างต้น ค่า m และ n จะต้องหาจากการทดลอง จากกฎอัตราทั่วไป R = K[A]m[B]n ถ้า m และ n มีค่ามากกว่าศูนย์ แสดงวาอัตราการเกิดปฏิกิริยา ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของ A และ B นั่นคือถ้าเพิ่มความเข้มข้นของ สารตั้งต้นใด อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะเพิ่มขึ้น และถ้าลดความ เข้มข้นของสารตั้งต้นใดอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีก็จะลดลง

Imporstant

ผลบวกของ m และ n เรียกว่าอันดับของปฏิกิริยา ( Order of Reaction ) เช่นถ้า n = 0 และ m = 0 เรียกว่าปฏิกิริยาอันดับศูนย์ หมายความว่าการเปลี่ยนแปลงความ เข้มข้น ของสารตั้งต้น ไม่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยา เขียนกฎอัตราได้เป็น R = K[A]0[B]0 R = K ถ้า n = 0 และ m = 1 ผลบวกเป็น 1 เรียกว่าปฏิกิริยาอันดับหนึ่ง ( First Order of Reaction ) เขียนกฎอัตราได้เป็น R = K[A]0[B]1 R = K[B]1 ถ้า n = 1 และ m = 1 ผลบวกเป็น 1 เรียกว่าปฏิกิริยาอันดับสอง ( Second Order of Reaction ) เขียนกฎอัตราได้เป็น R = K[A]1[B]1

ค่าคงที่ของอัตราการเกิดปฏิกิริยา(rate constant) จากสมการ (1) k = rate/[A]m[B]n ค่าคงที่ของอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเปลี่ยน ถ้าอุณหภูมิเปลี่ยนไป K มีคามากแสดงว่าปฏิกิริยาเกิดได้ดี

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 4

การหาค่า m และ n จากการทดลอง หาค่า m ; เมื่อต้องการหาว่า สารตั้งต้น A มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาอย่างไร จะต้องเลือกการทดลอง ที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่เหลือในที่นี้คือ [B] คงที่ 2 การทดลอง หาค่า n ; เมื่อต้องการหาว่า สารตั้งต้น B มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาอย่างไร จะต้องเลือกการทดลอง ที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่เหลือในที่นี้คือ [A] คงที่ 2 การทดลอง แทนค่า m , n ลงในการทดลองใดการทดลองหนึ่ง สามารถหาค่า K ได้ ถ้าสารตั้งต้นมีมากกว่าสองตัว เมื่อต้องการหาอันดับของ หมายเหตุ ปฏิกิริยาที่คิดจากสารตั้งต้นตัวใดตัวหนึ่ง จะต้องเลือกการ ทดลอง ทดลองที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่เหลือทุกตัวคงที่ 2 การทดลอง

ตัวอย่างการคานวณหาค่า n,m กฎอัตราและค่าคงที่ของอัตรา 1 จากปฏิกิริยา 2NO(g) + O2 (g) → ซึ่งเกิดที่ 250C มีข้อมูลดังต่อไปนี้

2NO2 (g)

จงหา 1. ค่า n (2) 2. ค่า m (1) 3. กฎอัตรา 4. K (7 .0 x 103) 1 จงคานวณหาอัตราเริ่ิมต้นของการเกิด NO2 ถ้าความเข้มข้นเริ่มต้นของ NO = 0.04 mol /dm3 และความ เข้มข้นเริ่มต้นของ O2 = 0.015 mol dm3 ((7 .0 x 103) กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 5

.................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................... 3

ปฏิกิริยาระหว่าง NO2 กับ HCl ในสถานะแก็สเป็นไปตามสมการ NO2(g) + 2HCl(g) NO(g) + CL2(g) + H2O(g) ข้อมูลจากตารางการทดลองเป็นดังนี้ (ความดันเปรียบเทียบได้กับความเข้มข้น) การทดลองที่ ความดันเริมต้นของ NO2 ความดันเริมต้นของ HCl อัตราเริ่มต้นการเกิดปฏิกิริยา PNO2 (atm) PHCl (atm) (atm/s) 1 0.53 0.53 0.062 2 1.06 0.53 0.248 3 0.53 1.06 0.062 4 1.59 0.53 X 5 y 1.59 3.52 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

จงเขียนกฎอัตรา จงหาอันดับรวมของปฏิกิริยา จงหาค่า K ขงหาอัตราการลดความดันของ HCl ในการทดลองที่ 3 จงคานวณค่า X ในการทดลองที่ 4 และค่า y ในการทดลองที่ 5

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 6

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

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 7

แบบฝึกหัดอีกแล้วครับ 1 ให้เขียนกฎอัตราของปฏิกิริยาต่อไปนี้ 1.1 2A + B 3D + X เกิดช้า X + 2B C เกิดเร็ว ................................................................................................................................ 1.2 A + 2B C + 2D + Y เกิดช้า Y+ A+B D เกิดเร็ว ................................................................................................................................. 1.3 2A C + 2D + Q เกิดช้า Q + 3B D เกิดเร็ว ................................................................................................................................. 2 จงเขียนกฎอัตราเร็วทั่วๆ ไปของปฏิกิริยาต่อไปนี้ 2.1 S2O32- (aq) + 2H+ (aq)  H2O (l) + SO2 (g) + S(s) .................................................................................................................................. 2.2 2MnO4- (aq) + 5C2O42- (aq) + 16H+ (aq)  2Mn2+ (aq) + 2H2O (l) + 10CO2 (g) .................................................................................................................................. 2.3 2H2O2 (aq)  2H2O (l) + O2 (g) .................................................................................................................................. 2.4 H2O (g) + CO (g)  H2 (g) + CO2 (g) ................................................................................................................................... 3 จากกฎอัตราเร็วของปฏิกิริยาต่อไปนี้ สารใดบ้างที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยา และสารใดมีผลมากกว่ากัน 3.1. ปฏิกิริยา 2A + B  C กฎอัตราเร็ว R = k[A] [B] ................................................................................................................................... 3.2 ปฏิกิริยา X + 2Y  Z กฎอัตราเร็ว R = k ................................................................................................................................... 3.3 ปฏิกิริยา P + 2Q  X กฎอัตราเร็ว R = k[P] [Q]2 ................................................................................................................................... 3.4. ปฏิกิริยา A + 2B + P  2X + Y กฎอัตราเร็ว R = k[A] [B] ....................................................................................................................................... กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 8

4 จากการศึกษาอัตราการเกิดปฏิกิริยาดังสมการ 2H2(g) + 2NO(g)

2H2O(g) + N2(g)

ทาการทดลองโดยเปลี่ยนความเข้มข้นของสารตั้งต้นทีละสารโดยอีกสารคงที่แล้วหาอัตราการ เกิดปฏิกิริยาทุกครั้ง ได้ผลดังนี้ ความเข้มข้นสารตั้งต้น(mol/l) อัตราการ การทดลองที่ เกิดปฏิกิริยา [H2] [NO] (mol/l.s) 1 0.09 0.01 0.063 2 0.09 0.02 0.250 3 0.09 0.03 0.560 4 0.01 0.06 0.250 5 0.02 0.06 0.500 6 0.03 0.06 0.750 จงหากฎอัตราจากการทดลองนี้ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ . กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 9

5 จากสมการ 2NO(g) + H2(g) การทดลองที่ 1 2 3

N2O(g) + H2O(g)

ความเข้มข้นสารตั้งต้น(mol/l) [H2] [NO]

อัตราการเกิดปฏิกิริยา(mol/l.s)

2.2x10-3 2.2x10-3

6.4x10-3 12.8x10-3

2.6x10-5 1.0x10-4

4.5x10-3

6.4x10-3

5.1x10-5

ก . หากฎของอัตราและค่าคงที่ของการเกิดปฏิกิริยาของ NO ( ตอบ 1.85) ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ข . อัตราการเกิดปฏิกิริยานี้ขึ้นกับความเข้มข้นของสารใดมากกว่า ตอบ …………………………………………………………………………… 6 จงหากฎอัตราของปฏิกิริยา A + 1/2B2 C [A](mol/dm3) [B2] ](mol/dm3) อัตราการเกิด C ](mol/dm3 .S) 0.1 0.1 1.35 x 10 -5 0.1 0.2 2.70 x 10 -5 0.2 0.2 10.80 x 10 - 5 (คาตอบ m = 2 n = 1) ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 10

.7 จากปฏิกิริยา X + Y [X] [Y]

Z เวลาในการเกิด ปฏิกิริยา(s) 4 2 5

[Z] (mol/dm3)

อัตราการเกิด Z (mol/dm3) ............................... ................................ ..............................

4 2 3.6 4 2 3.6 8 4 3.6 จงใช้ข้อมูลในตางตอบคาถามต่อไปนี้ 7.1 จงหากฎอัตรา 7.2 จงหาค่า K 7.3 ถ้าเพิ่ม [X] เป็นสองเท่า เพิ่ม [Y] อีก 3 เท่า อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเป็นกี่เท่าของสมการเดิม ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 11

8 จากปฏิกิริยา NH4+(aq) + NO2-(aq) N2(g) + 2H2O (l) ได้ผลการทดลองดังตาราง การทดลอง [NH4+] [NO2-) อัตราการเกิดปฏิกิริยา(mol/dm3.s) 1 0.01 0.2 5.4 x 10-7 2 0.02 0.2 X 3 0.04 0.2 21.6 x 10-7 4 0.04 0.4 43.2 x 10 -7 จากข้อมูล X ควรมีค่าใด ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ .................................................................................................................................................

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 12

พื้นที่ผิวของสารตั้งต้นกับอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

ถ้าสารนั้นเป็นสารละลาย พิจารณาพื้นที่ผิวจาก ความเข้มข้น ไม่ขึ้นกับปริมาตรของสารละลาย

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 13

ยกตัวอย่างปฏิกิริยาที่ขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิวเพิ่มเติม เช่น 1.............................................................................................................. 2.................................................................................................................. 3................................................................................................................... 4.................................................................................................................... 5.....................................................................................................................

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 14

แบบทดสอบ เรื่อง ความเข้มข้นของสาร, พื้นที่ผิวของสารกับอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

1. จากการทดลองใส่ชิ้นโลหะสังกะสีลงในกรด HCl เข้มข้น 2 mol/dm3 พบว่าอัตราการเกิดก๊าซถึง จุดสูงสุดใน ระยะเวลาอันสั้น แล้วก็ลดลง อัตราการเกิดก๊าซลดลงเพราะ 1) เมื่อปฏิกิริยาดาเนินไป ความเข้มข้นของกรดลดลง 2) เมื่อปฏิกิริยาดาเนินไป ชิ้นโลหะสังกะสีเล็กลง 3) ปฏิกิริยานี้ เป็นปฏิกิริยาคายพลังงาน จากข้อสรุปข้อใดถูกต้อง ก. ข้อ 1) และ 2) ข. ข้อ 1) และ 3) ค. ข้อ 2) และ 3) ง. ทั้งข้อ 1), 2) และ 3) 2. การเพิ่มความเข้มข้นของสารตั้งต้น มีผลทาให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาสูงขึ้น เพราะเหตุใด ก. จานวนอนุภาคของสารตั้งต้นเพิ่มมากขึ้น จึงมีโอกาสชนกันได้มากขึ้น ข. จานวนอนุภาคของสารตั้งต้นเพิ่มมากขึ้น ทาให้พื้นที่ผิวของสารตั้งต้นเพิ่มขึ้น ค. จานวนอนุภาคของสารตั้งต้นเพิ่มมากขึ้น ทาให้อนุภาคของสารตั้งต้นชนกันแรงขึ้น ง. จานวนอนุภาคของสารตั้งต้นเพิ่มมากขึ้น ทาให้พลังงานก่อกัมมันต์ลดลง 3. สาหรับปฏิกิริยา 2NO(g) + O2(g) 2NO2 (g) พบว่าอัตราการเกิดก๊าซ NO2 เขียนความสัมพันธ์แสดง 2 ได้ดังนี้ อัตราการเกิด NO2 = k[NO] [O2] ถ้าเราเพิ่มความเข้มข้นของสารตั้งต้นทุกชนิดจาก 0.1 mol/dm3เป็น 0.3 mol/dm3 อัตราการเกิดก๊าซ NO2 จะเป็นอย่างไร ก. เท่าเดิม ค. เพิม่ ขึ้น 9 เท่า

ข. ลดลง 9 เท่า ง. เพิ่มขึ้น 27 เท่า

4. การทดลองในข้อใดต่อไปนี้ มีอัตราการเกิดปฏิกิริยาสูงที่สุดที่อุณหภูมิเดียวกัน ก. ใส่แมกนีเซียมผง 1 g ลงในกรด HCl 0.1 mol/dm3 จานวน 100 cm3 ข. ใส่แมกนีเซียมผง 1 g ลงในกรด HCl 0.2 mol/dm3 จานวน 50 cm3 ค. ใส่แผ่นแมกนีเซียม 1 g ลงในกรด HCl 0.1 mol/dm3 จานวน 100 cm3 ง. ใส่แผ่นแมกนีเซียม 1 g ลงในกรด HCl 0.2 mol/dm3 จานวน 100 cm3 กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 15

5. สาร A และ สาร B ทาปฏิกิริยากันได้ผลดังตาราง ความเข้มข้นของ A (M)

ความเข้มข้นของ B (M)

เวลาที่ใช้ในการเกิดปฏิกิริยา(วินาที)

0.15 0.15 28 0.30 0.30 12 0.15 0.30 12 0.30 0.15 28 จากผลการทดลองนี้ ข้อสรุปใดถูกต้อง ก ความเข้มข้นของสาร B ไม่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยา ข เมื่อเพิ่มความเข้มข้นของสาร A อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้น ค เมื่อเพิ่มความเข้มข้นของสาร B อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้น ง ความเข้มข้นของสาร A และ สาร B มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยา 6 . การทดลองในข้อใดมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาสูงสุด ที่อุณหภูมิเดียวกัน ก ใส่โลหะแมกนีเซียม 1 ชิ้น หนัก 1 กรัม ลงในกรด HCl 0.1 mol/dm3 ข ใส่โลหะแมกนีเซียม 4 ชิ้น หนักชิ้นละ 0.25 กรัม ลงในกรด HCl 0.2 mol/dm3 ค ใส่โลหะแมกนีเซียมบดละเอียด หนัก 1 กรัม ลงในกรด HCl 0.1 mol/dm3 ง ใส่โลหะแมกนีเซียมบดละเอียด หนัก 1 กรัม ลงในกรด HCl 0.2 mol/dm3 7. ใส่โลหะ Zn รูปทรงกลมลงในกรด HCl 0.1 mol/dm3 25 cm3 จะต้องเพิ่มสิ่งใดเป็นสองเท่า อัตราการเกิดปฏิกิริยาจึงจะเพิ่มมากที่สุด ก. ปริมาตรของกรด HCl ข. ปริมาตรของ Zn ค. ความเข้มข้นของ HCl ง. พื้นที่ผิวของ Zn 8. จากข้อมูลต่อไปนี้ 1 ถ่านไม้เผาไหม้ในก๊าซออกซิเจนได้เร็วกว่าในอากาศ 2 น้าตาลทรายละลายในกาแฟร้อนได้เร็วกว่ากาแฟเย็น 3 น้าตาลก้อนละลายน้าได้ช้ากว่าน้าตาลทราย เมื่อมีมวลเท่ากัน 4 ที่ความดันสูงก๊าซเกิดปฏิกิริยาได้มากกว่าที่ความดันต่า เมื่ออุณหภูมิคงที่ ข้อใดแสดงถึงผลของพื้นที่ผิวที่มีต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยา ก . ข้อ 1 และ 2 ข. ข้อ 2 และ 3 ค . ข้อ 1 และ 3 ง. ข้อ 2 และ 4 กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 16

9. เมื่อใส่สารละลายกรด HCl 1 mol/dm3 จานวน 50 cm3 ลงในหินปูนชิ้นเล็ก ๆ จะมีก๊าซ CO2 เกิดขึ้น การเปลี่ยนแปลงในข้อใดที่ไม่ทาให้อัตราของปฏิกิริยาเริ่มต้นเพิ่มขึ้น ก ใช้กรด HCl 1 mol/dm3 100 cm3 ข ใช้กรด HCl 2 mol/dm3 50 cm3 ค ใช้กรด HCl 2.5 mol/dm3 25 cm3 ง บดหินปูนให้เป็นผงละเอียด 10 ปฏิกิริยาระหว่างของแข็งและสารละลายชนิดหนึ่งซึ่งสารมารถเกิดขึ้นได้ตลอดเวลา ถ้าต้องการทาให้ อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นมากที่สุดจะต้องทาให้มีการเปลี่ยนแปลงอย่างไร ก เพิ่มปริมาตรของสารละลาย ข เพิ่มความดัน ค ลดขนาดของของแข็ง ง ถูกทั้ง ก และ ค 11 ถ้าเผาผงเหล็กในบรรยากาศของออกซิเจนจะลุกไหม้ทันที แต่ถ้าใช้ตะปูเหล็กแทนปฏิกิริยา จะดาเนิน ไปช้ากว่ามาก ทั้งนี้เพราะ ก ผงเหล็กมีพื้นที่ผิวมากกว่าตะปูเหล็ก ข ผงเหล็กมีพลังงานจลน์มากกว่าตะปูเหล็ก ค ตะปูเหล็กมีพื้นที่ผิวมากกว่าผงเหล็ก ง ตะปูเหล็กมีพลังงานกระตุ้นสูงกว่าผงเหล็ก

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 17

ผลของอุณหภูมิต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี ปฏิกิริยาเคมีจานวนมากมีอัตราการเกิดต่าที่อุณหภูมิห้อง แต่เมื่อทาให้อุณหภูมิสูงขึ้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว จนบางครั้งอาจเกิดการระเบิดได้ โดยทั่วไปแล้ว อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้น 2 – 3 เท่า เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น 100C เช่น การทอดจะทาให้เสียคุณค่าทางอาหาร มากกว่าการต้ม เป็นต้น ปฏิกิริยาอื่นๆ เพิ่มเติม เช่น 1.ปฏิกิริยาระหว่างลวดแมกนีเซียม ( หรือฝอยเหล็ก) กับ O2 ในอากาศ ซึ่งจะได้เป็นแมกนีเซียม ออกไซด์ ตามสมการ 2 Mg + O2 → 2MgO + พลังงาน ที่อุณหภูมิห้อง ปฏิกิริยาจะเกิดช้ามาก แต่ถ้าเพิ่มอุณหภูมิให้แก่ปฏิกิริยา โดยการนา ลวด Mg เผาโดยตรงในเปลวไฟ จะพบว่าปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นทันที่ได้ เป็น MgO และจะเกิดต่อเนื่องกันไป ถึงแม้ว่าจะนาลวด Mg ออกจากเปลวไปแล้วก็ตาม Mg จะติดไปเช่นนี้เนื่องจาก Mg รวมกัน O2 จะคายความ ร้อย ออกมาจานวนหนึ่ง ความร้อยที่คายออกมานี้จะช่วยให้ปฏิกิริยาดาเนินต่อไปได้ เอง

2. ปฏิกิริยาระหว่าง H2 กับ O2 ได้เป็น H 2O ตามสมการ 2H 2 + O 2 → 2H 2 O ปฏิกิริยานี้มีพลังงานก่อกัมมันต์หรือพลังงานกระตุ้นค่อนข้างสูง ทาให้ปฏิกิริยาเกิดยาก การเพิ่มห้องจึงไม่ เกิดปฏิกิริยา แต่ถ้าเพิ่มอุณหภูมิให้แก่ระบบโดยการจุดไฟเผาก๊าซผสม H 2 + O 2 จะพบว่าเกิดปฏิกิริยาได้ H 2 O ทันที

นักเรียนยกตัวอย่างเพิ่มเติม 2 ปฏิกิริยา 3.............................................................................................................................. ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... 4.

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 18

จากตัวอย่างแสดงให้เห็นว่า อุณหภุมิมีผลโดยตรงต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยา อุณหภูมิทา ให้เกิดปฏิกิริยาได้เร็วขึ้น ในแง่ของทฏษฎีการชนกันของโมเลกุลสามารถอธิบายผลของ อุณหภูมิได้ดังนี้ 1 การเพิ่มอุณหภูมิทาให้อนุภาค มีความเร็วมากขึ้น ซึ่งโอกาสชนกันย่อมมากขึ้น 2 การเพิ่มอุณหภูมิทาให้จานวนอนุภาคของสารที่มีพลังงานจลน์สูงมีค่าเท่ากับหรือมากกว่าพลังงานก่อกัม มันต์เพิ่มขึ้น

Imporstant

การเพิ่มความเร็วให้แก่อนุภาคไม่ใช่สาเหตุสาคัญของการ

เพิ่มอัตราของปฏิกิริยา การเพิ่มความเร็วทาให้จานวนครั้ง ของการชนเพิ่มขึ้นแต่ไม่มากถึงกับทาให้ปฏิกิริยาเร็วขึ้นเป็นสองเท่า การที่อัตรา ของปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่านั้น เนื่องจากโมเลกุลที่มีพลังงานสูงพอที่จะทาให้การ ชนแล้วมีพลังงานเท่ากับหรือมากกว่าพลังงานก่อกัมมันต์ เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าหรือมากกว่าสองเท่า (กฤษณา ชุติมา, 2538: 211-215)

พิจารณาจากกราฟการกระจายพลังงานจลน์ของโมเลกุลของก๊าซ ที่อุณหภูมิที่ต่างกัน

การกระจายพลังงานจลน์ของโมเลกุลของก๊าซที่อุณหภูมิที่ต่างกัน

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 19

จากกราฟจะเห็นได้ว่า พื้นที่ใต้กราฟทางด้านขวาของ Ea (ส่วนที่แรกเงา) ณ อุณหภูมิ T1 มีค่าน้อยกว่าพื้นที่ของอุณหภูมิ T2 แสดงที่อุณหภูมิ T1 จานวนโมเลกุลที่มีพลังงานสูง มีน้อยกว่าที่อุณหภูมิ T2 โดยทั่วๆไป โมเลกุลที่มีพลังงานสูงๆ (มากกว่าหรือเท่ากับพลังงาน กระตุ้น) เมื่อชนกันจะทาให้เกิดปฏิกิริยาได้ดังนั้นที่อุณหภูมิ T1 จึงเกิดปฏิกิริยาช้ากว่าที่อุณหภูมิ T2 ดังนั้นการเพิ่มอุณหภูมิทาให้ปฏิกิริยาเกิดเร็วขึ้น ก็เพราะว่าการเพิ่มอุณหภูมิเป็นการเพิ่มจานวนโมเลกุลที่ มีพลังงานสูงๆ ให้มากขึ้น โมเลกุลที่เพิ่มขึ้นเหล่านี้เมื่อชนกันจะทาให้ปฏิกิริยาเกิดเร็วขึ้นได้

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 20

แบบฝึกหัดเรื่อง อุณหภูมิกับอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี คาชี้แจง ให้นักเรียนตอบคาถามต่อไปนี้ให้ถูกต้องชัดเจน 1. การบูดเนาของอาหารเกิดจากอะไร……………………………………………………………… 2. การเก็บอาหารไว้ในตู้เย็น ทาไมจึงป้องกันการบูดเน่าได้ ……………………………………….. 3 อุณหภูมิมีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาอย่างไร เพราะเหตุใด…………………………………… ………………………………………………..……………………………………………………. 5. จากการคานวณพบว่าเมื่อเพิ่มอุณหภูมิ 10 ๐C อัตราการชนของโมเลกุลเพิ่ม 1/100 เท่า แต่จากการทดลอง พบว่าเมื่อเพิ่มอุณหภูมิ10๐Cอัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่ม2-3เท่าเพราะเหตุใด ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… 6. ให้นักเรียนเขียนกราฟแสดงการกระจายพลังงานจลน์ของโมเลกุลของก๊าซที่อุณหภูมิสูงกับ ที่อุณหภูมิต่า จานวนโมเลกุลของก๊าซ

พลังงานจล น์

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 21

แบบทดสอบ เรื่อง อุณหภูมิกับอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี 1. จากปฏิกิริยา AgNO3(aq) + HCl(aq) AgCl(s) + HNO3(aq) การทดลองในข้อใดทาให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาสูงขึ้น 1) เพิ่มพื้นที่ผิวของ AgCl 2) เพิ่มความเข้มข้นของ AgNO3 และ HCl 3) เพิ่มอุณหภูมิสารละลาย AgNO3 และ HCl ให้สูงขึ้น ก. 1) และ 2) ข. 1) และ 3) ค. 2) และ 3) ง. 1) , 2) และ 3) 2. ปฏิกิริยาระหว่างเหล็กกับออกซิเจนที่อุณหภูมิห้องเกิดได้ช้า แต่ถ้าเผาเหล็กให้ร้อนจัดก่อนแล้ว ผ่านก๊าซออกซิเจนลงไปพบว่า เกิดปฏิกิริยาอย่างรวดเร็ว เป็นเพราะเหตุใด ก. ที่อุณหภูมิสูงจานวนอนุภาคที่ชนกันมีมากขึ้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาจึงเพิ่มขึ้น ข. โลหะขยายตัวเมื่อได้รับความร้อนทาให้พื้นที่ผิวเพิ่มขึ้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาจึงเพิ่มขึ้น ค. พลังงานก่อกัมมันต์ลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ทาให้อนุภาคที่มีพลังงานสูงพอที่จะเกิด ปฏิกิริยามีมากขึ้น ง. จานวนอนุภาคที่มีพลังงานสูงกว่าพลังงานก่อกัมมันต์มีมากขึ้นและชนกันมากขึ้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาจึงสูงขึ้น 3.ข้อความเกี่ยวกับผลของอุณหภูมิต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีข้อใดไม่ถูกต้อง ก. การเพิ่มอุณหภูมิเป็นการเพิ่มพลังงานจลน์ของอนุภาค ข. เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นทุก ๆ 10 ๐C อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเร็วขึ้น 10 เท่าของอัตราเดิม ค. การเพิ่มอุณหภูมิทาให้อนุภาคชนกันแรงและชนกันบ่อยครั้งเกิดพลังงานสูงถึง พลังงานก่อกัมมันต์ได้ง่าย ง. การลดอุณหภูมิทาให้พลังงานจลน์ของอนุภาคลดลง อนุภาคเคลื่อนที่ช้ามีโอกาส ชนกันน้อยปฏิกิริยาจึงเกิดช้า

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 22

4. กราฟแสดงการกระจายพลังงานของโมเลกุล ดังรูป จานวนโมเลกุล T1 T2

พลังงาน Ea ข้อใดถูกต้องเมื่อนาสาร A มาทาปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ T1 และ T2 ก พลังงานก่อกัมมันต์ที่อุณหภูมิ T1 สูงกว่าที่อุณหภูมิ T2 ข อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ T2 สูงกว่าที่อุณหภูมิ T1 ค อัตราการชนของอนุภาคที่อุณหภูมิ T1 มากกว่าที่อุณหภูมิ T2 ง จานวนอนุภาคที่มีพลังงานสูงกว่า Ea ที่อุณหภูมิ T1 สูงกว่าที่อุณหภูมิ T2 5. จากปฏิกิริยา 2HCl(aq) + Na2S2O3(aq) 2NaCl(aq) + H2O(l) + SO2(aq) + S(s) พิจารณาข้อความต่อไปนี้ 1) ถ้าเพิ่มอุณหภูมิของระบบอัตราการลดลงของ HCl จะสูงขึ้น 2) ถ้าเพิ่มความเข้มข้นของNa2S2O3 อัตราการเกิด S จะเท่าเดิม 3) ถ้าลดปริมาตรของภาชนะลงครึ่งหนึ่งอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะลดลง ข้อความใดถูกต้อง ก. 1) ข. 2) ค. 3) ง. 1) และ 3)

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 23

ตัวเร่งและตัวหน่วง ตัวเร่งปฏิกริ ยิ า ( catalyst) หมายถึง สารที่ช่วยเร่งให้อัตราการเกิดปฏิกิริยา เคมีเพิ่มขึ้น โดย จะมีส่วนร่วมหรือไม่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมีด้วยก็ได้ แต่เมื่อสิ้นสุดลงแล้วจะกลับคืนเป็น สารเดิม เช่น การเผาโพแทสเซียมคลอเรต(KClO3 ) จะได้โพแทสเซียมคลอไรด์(KCl) และก๊าซออกซิเจน(O 2) ดังนี้ 2KClO 3 (s) MnO 2 → 2KCl(s) + 3O 2 ปฏิกิริยาจะเกิดเร็วขึ้น ถ้าเติมตัวเร่งปฏิกิริยาคือ MnO2 ตัวเร่งปฏิกิริยาแบ่งเป็น 2 ชนิด คือ 1 homogeneous catalyst คือตัวเร่งปฏิกิริยาที่อยู่ในวัฏภาคเดียวกับสารตั้งต้น เช่น การเติม สารละลายแมงกานิส (II) ซัลเฟตลงในสารละลายโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต กับสารละลายกรดออกซาลิก (H2C2O4) ปฏิกิริยา การไฮโดรไลซิส เอทิลอะซิเตด โดยใช้กรดแก่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา H+(dil) CH 3 COOCH 2 CH 3 (l) + H 2O(l) → CH 3 COOH(l) + CH 3 CH 2 OH(l) การสลายตัวของ N 2 O(g) โดยใช้ก๊าซ Cl 2 เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา 2N 2 O(g) → 2N 2(g) + O 2(g) 2 heterogeneous catalyst คือตัวเร่งปฏิกิริยาที่อยู่คนละวัฏภาคกับสารตั้งต้น โดยทั่วไปโมเลกุลของ สารตั้งต้นจะถูกดูดซับ ( adsorbed) ไว้บนผิวของตัวเร่งปฏิกิริยาแล้วปฏิกิริยาจะเกิดที่ผิว เช่น ก๊าซ H2 ถูกดูด ซับไว้ที่ผิวของโลหะ pt, Pd , Ni หรือโลหะอื่นในปฏิกิริยาการเติม H2 ดังสมการ

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 24

2.1 อีกตัวอย่างหนึ่งของตัวเร่งปฏิกิริยาเนื้อผสม ได้แก่ปฏิกิริยาระหว่าง H2 กับ O 2 โดยมี Pt เป็นตัวเร่ง ปฏิกิริยาลักษณะของการเกิดปฏิกิริยาจะเหมือนกับกรณี H2 กับ C 2 H 4

ปฏิกิริยา 2H2 + O2 →

2H 2 O เมื่อมี Pt เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

ขั้นแรก(ก) ไฮโดรเจนโมเลกุลจะแตกตัวออกกลายเป็นอะตอมเกาะที่ผิวของ Pt ขั้นที่สอง(ข) ออกซิเจนโมเลกุลจะเข้ามารับไฮโดรเจนอะตอมจากผิวของ Pt กลายเป็นไอน้า ขั้นที่สาม(ค) ทาให้ผิวของ Pt พร้อมที่จะรับอะตอมไฮโดรเจนอีก เกิดการเปลี่ยนแปลงต่อเนื่องกันไป ร่างกายเรามีเอนไซม์ที่ทาหน้าที่เป็น heterogeneous catalyst คล้ายกับผิวของแข็ง เพราะมีโมเลกุล ขนาดใหญ่ เอนไซม์จะดูดซับโมเลกุลของสารที่ต้องการแยกสลาย เช่น อะไมเลสในน้าลาย ย่อยแป้งให้เป็น น้าตาล เป็นต้น

ลักษณะสาคัญของตัวเร่งปฏิกิริยา 1. ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เติมลงไปในปฏิกิริยาจะมีส่วนร่วมในการเกิดปฏิกิริยาด้วย

ระหว่าง

เช่นปฏิกริ ยิ าระหว่างก๊าซ SO2 กับก๊าซ O2 ใช้ NO เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ดังนี้ 2SO2(g) + O2(g) → NO(g) 2SO3(g) ก๊าซ NO เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา จะมีส่วนร่วมในการเกิดปฏิกิริยา ดังนี้ (1)….. NO(g) + O2(g) → 2NO2(g) (2)….. 2NO2(g) + 2SO2(g) → 2SO3(g) + 2NO(g) (1) + (2)

2SO2(g) + O2(g) → NO(g) + 2SO3(g)

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 25

2. ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เติมลงในปฏิกิริยามักใช้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น ถ้าใช้มากเกินไปตัวเร่งปฏิกิริยา อาจจะกลายเป็นสารตั้งต้นสารหนึ่งเข้าทาปฏิกิริยาด้วยก็ได้ทาให้ปฏิกิริยาเปลี่ยนไปจากเดิม 3. ตัวเร่งปฏิกิริยาจะกลับคืนมาอย่างเดิมเมื่อปฏิกิริยายุติ โดยมีมวลคงที่ และอาจจะมีสมบัติทาง กายภาพที่เปลี่ยนไป เช่น สี ขนาด และรูปร่าง เป็นต้น ตัวอย่าง การเผา KClO3 โดยมี MnO2 เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา MnO4 2KClO3(s) 2KCl(s) + 3O2 (g) ปฏิกิริยาตอนเริ่มต้นใส่ MnO2 ลักษณะเป็นก้อนเล็ก ๆ เมื่อปฏิกิริยาสื้นสุดจะได้ MnO2 ปริมาณ เท่าเดิมแต่จะมีลกั ษณะเป็นผงละเอียด แสดงว่ามีการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ แต่ไม่มกี าร เปลี่ยนแปลงทางเคมี

4. ในปฏิกิริยาที่เป็นก๊าซหมด ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นของแข็งจะทาให้ปฏิกิริยาเกิดเร็วขึ้นโดยจะทา หน้าที่ ดูดซับโมเลกุลของของสารตั้งต้นไว้ที่ผิวจานวนมากมายเพื่อให้โมเลกุลของก๊าซ ที่เป็นสารตั้งต้นมี โอกาสชนกันง่ายและบ่อยขึ้น เช่น ปฏิกิริยา C 2H 4(g) + H 2(g) C 2H 6(g)

ผิวตัวเร่งปฏิกิริยา(โลหะ M) โมเลกุลของ C 2H 4 และ H2 ซึ่งอยู่ในสถานะก๊าซ ถูดซับไว้ที่ผิว(surface) ของตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็น ของแข็ง(ในที่นี้โลหะนิกเกิล) ก๊าซ H2 ถูกดูดแล้วแตกออกเป็นอะตอม และ H อะตอมสร้างพันธะโลหะ (M) ที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นพันธะ M-H และ H อะตอมที่ติดอยู่บนโลหะ M สามารถเลื่อนไปมาได้ Hอะตอมนี้ถูกเลื่อนไปด้านที่มีโมเลกุล C 2H 4 ที่ถูกดูดซับอยู่ที่ด้านว่องไว(active site)(.)

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 26

ผิวตัวเร่งปฏิกิริยา (โลหะ M) พันธะ C-H ถูกเกิดขึ้นระหว่างโมเลกุล C 2H 4 และอะตอม H เกิดเป็นหมู่เอทิล (C 2H 5 -) แต่ก็ยังถูกดูด ติดอยู่กับผิวของโลหะที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา H อีกอะตอมหนึ่งจะแพร่เคลื่อนไปอีกด้านหนึ่งของ active site ของหมู่ C 2 H 5 -

ผิวตัวเร่งปฏิกิริยา(โลหะ M) เมื่อ H อีกอะตอมยึดกับหมู่ C 2H 5- เกิดโมเลกุล C 2H 6 และโมเลกุลที่เกิดขึ้นนี้มีพันธะ C-H เต็ม จึงหลุด ออกจากผิวของโลหะที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาได้ ผลของตัวเร่งปฏิกิริยาต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

1 ตัวเร่งปฏิกิริยาช่วยทาให้พลังงานก่อกัมมันต์ลดลง โดยที่ตัวเร่งปฏิกิริยา อาจจะมีส่วน ร่วมในการ เกิดปฏิกิริยาโดยตรงหรือโดยอ้อม ก็ได้ เช่น ก. ปฏิกิริยาการสลายตัวของ A เป็น C โดยมี X เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา X A→

ถ้า X เพียงแต่เข้าไปรวมกับ A เพื่อจัดโครงสร้างของ A ให้เหมาะสมแก่การเกิดปฏิกิริยาโดยไม่ได้ ทาให้เกิดเส้นทางใหม่ ปฏิกิริยาอาจจะเกิดเพียงขั้นตอนเดียว เขียนเป็นกราฟได้ดังนี้ กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 27

เปรียบเทียบการเปลี่ยนแปลงพลังงานระหว่างมีและไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยา E1 = พลังงานก่อกัมมันต์ของปฏิกิริยาเมื่อไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยา E2 = พลังงานก่อกัมมันต์ของปฏิกิริยาเมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา E = พลังงานของปฏิกิริยา จะเห็นได้ว่า 1. พลังงานก่อกัมมันต์ของปฏิกิริยาที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาจะต่ากว่าที่ไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยา จึงทาให้ปฏิกิริยาเกิด ได้เร็วขึ้น 2. พลังงานของปฏิกิริยามีค่าคงที่เท่าเดิม ไม่ว่าจะใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาหรือไม่ก็ตาม ทั้งนี้ เพราะตัวเร่งปฏิกิริยาเพียงทาให้ปฏิกิริยาก่อกัมมันต์ลดลงเท่านั้น ไม่ได้ทาให้พลังงานของสารตั้งต้นและ ผลิตภัณฑ์ เปลี่ยนแปลง ตัวอย่างต่อไป ข. ปฏิกิริยาการสลายตัวของ B ไปเป็น X โดยมี M เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา B

M มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาโดยตรงทาให้ปฏิกิริยาดาเนินไปตามเส้นทางใหม่ มีหลายขั้นย่อย และ แต่ละขั้นย่อยมีพลังงานกระตุ้นต่ากว่าเดิม ตัวอย่างกลไกของปฏิกิริยา B+M→

เกิดช้า

BM → X + M

เกิดเร็ว

ปฏิกิริยารวม B + M → X + M จะเห็นได้ว่า M เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เริ่มต้นใช้เท่าใด เมื่อปฏิกิริยาสิ้นสุดจะได้กลับคืนมาเท่านั้น เขียนใหม่ได้เป็น

B →

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 28

เปรียบเทียบกับกรณีไม่ใส่ตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งเกิดเพียงขั้นตอนเดียว และมีพลังงานกระตุ้นสูงเขียนกราฟ จะได้ดังนี้

การดาเนินไปของปฏิกิริยา การเปลี่ยนแปลงพลังงานเมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา E1 = พลังงานก่อกัมมันต์เมื่อไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยา E2 = พลังงานก่อกัมมันต์เมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยาของขั้นแรก E3 = พลังงานก่อกัมมันต์เมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยาของขั้นที่สอง จะเห็นได้ว่า E2 > E3 เนื่องจากขั้นแรกของปฏิกิริยาที่มีตัวเร่งของปฏิกิริยาเกิดช้ากว่าขั้นที่ 2 พลังงาน ก่อกัมมันต์จึงสูงกว่า ในกรณีนี้ E2 คือพลังงานก่อกัมมันต์ของปฏิกิริยาเมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา จะเห็นได้ว่าเมื่อมีตัวเร่ง ปฏิกิริยา พลังงานก่อกัมมันต์จะลดลงเสมอ การที่พลังงานก่อกัมมันต์ลดดลง ทาให้ระบบมีจานวน โมเลกุลที่มีพลังงานสูงๆมากขึ้น จึงชนกันแล้วเกิดปฏิกิริยาได้ง่ายขึ้น

โปรดติดตามหน้าต่อไปนะคะ เหลืออีก 1 เรื่องค่ะ

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 29

ตัวขัดขวางปฏิกิริยา(ตัวหน่วงปฏิกิริยา) ตัวขัดขวางปฏิกิริยา(Inhibitor) คือ สารที่เติมลงไปในปฏิกิริยาแล้ว ทาให้ ปฏิกิริยาเกิดช้าลงและทาให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาลดลง และเมื่อสิ้นสุดปฏิกิริยาแล้วสารนั้นจะกลับคืนมา เหมือนเดิม และมีมวลคงที่ แต่สมบัติทางกายภาพอาจจะเปลี่ยน เช่น ขนาด รูปร่าง ได้แก่ ปฏิกิริยาการ สลาย H2O2 จะเกิดช้าถ้าเติมฟอสเฟส(PO4 3- ) เป็นตัวขัดขวางปฏิกิริยาไม่ให้เกิด H 2 O และ O 2 เร็ว ดังนี้ PO 43H 2 O 2 (l) → H2O(l) + 1/2O2(g) การเติมโซเดียมเบนโซเอต(C 6H 5COONa) ลงในอาหารสาเร็จรูป เพื่อป้องกันการบูดเน่าของอาหาร แสดงว่าโซเดียมเบนโซเอต เป็นตัวขัดขวางปฏิกิริยา

ผลของตัวหน่วงปฏิกิริยาต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

สารเคมีทีทาให้ปฏิกิริยาเคมีเกิดช้าลง เรียกว่า ตัวหน่วงปฏิกิริยา ตัวหน่วงปฏิกิริยาไปทาให้ปฏิกิริยา เกิดช้าลงเพราะไปเพิ่มค่าพลังงานก่อกัมมันต์

Ea1 คือ พลังงานก่อกัมมันต์ของปฏิกิริยาที่ไม่ตัวหน่วงปฏิกิริยา Ea 2 คือ พลังงานก่อกัมมันต์ของปฏิกิริยาที่มีตัวหน่วงปฏิกิริยา กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 30

แบบฝึกหัด เรื่องตัวเร่งและตัวหน่วง

1. ตัวหน่วงปฏิกิริยา(retarder) คือ ………………………………………………………….………. 2. ตัวเร่งปฏิกิริยา(catalyst) คือ ……………………………………………………………………... 3. ตัวเร่งปฏิกิริยามีการทางานอย่างไร ………………………………………………………………. 4. ในร่างกายคนเรามีเอนไซม์หลายชนิดได้แก่อะไรบ้างและทาหน้าที่อะไร ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………...................................................................... 5. ในปฏิกิริยาเดียวกันเมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีกับไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยาเคมี มีสิ่งใดเหมือนกันบ้าง และมีสิ่งใดต่างกันบ้าง เขียนกราฟประกอบ…………………………………………………… พลังงาน

การดาเนินไปของปฏิกิริยา 6. ตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีทาให้ปฏิกิริยาเคมี เกิดได้เร็วขึ้นเพราะเหตุใด………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… 7. ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี มีอะไรบ้าง อย่างไร 7.1 ………………………………………………………………………………………… 7.2 ………………………………………………………………………………………… 7.3 …………………………………………………………………………………………… 7.4 ……………………………………………………………………………………………

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 31

แบบทดสอบ เรื่อง ตัวเร่งและตัวหน่วงปฏิกิริยาเคมี 1 จากรูปต่อไปนี้ พลังงาน

สารตั้งต้น

ผลิตภัณฑ์ การดาเนินไปของปฏิกริ ยิ า

ข้อความใดต่อไปนี้ถูกต้องที่สุด ก. เพิ่มอุณหภูมิทาให้ค่า b มีค่าลดลง ค. เติมตัวเร่งทาให้ค่า a มีค่าลดลง

ข. เพิ่มอุณหภูมิทาให้ค่า a มีค่าลดลง ง. เติมตัวเร่งทาให้ค่า a + b มีค่าลดลง

2. ถ้ากราฟระหว่างพลังงานและการดาเนินไปของปฏิกิริยา เป็นดังนี้ พลังงาน ไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยา มีตัวเร่งปฏิกิริยา XY X+Y

การดาเนินไปของปฏิกิริยา

จากปฏิกิริยา X + Y XY ข้อสรุปต่อไปนี้ ข้อใดไม่ถูกต้อง ก. ปฏิกิริยานี้เป็นประเภทดูดความร้อน ข. ตัวเร่งปฏิกิริยาทาให้เกิดขั้นย่อย 2 ขั้น ค. พลังงานก่อกัมมันต์ของปฏิกิริยาที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาคือพลังงานก่อกัมมันต์ของขั้นย่อยที่ 2 ง. ตัวเร่งปฏิกิริยาทาให้ปฏิกิริยาเกิดเร็วขึ้น เพราะมีกลไกของปฏิกิริยาเปลี่ยนแปลงไป

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 32

พลังงาน

การดาเนินไปของปฏิกิริยา ถ้ามีการเติมตัวเร่งลงในปฏิกิริยา ค่าพลังงานในข้อใดถูกต้อง พลังงาน พลังงานที่ Ea ผลิตภัณฑ์ เปลี่ยนแปลง ก. น้อยกว่า X Z Y ข. น้อยกว่า X X+Y น้อยกว่า Y ค. น้อยกว่า X+Y มากกว่า Z มากกว่า Y ง. น้อยกว่า X+Y+Z Z Y 4. หน้าที่ของตัวเร่งปฏิกิริยาคือข้อใด ก. ลดพลังงานก่อกัมมันต์ของปฏิกิริยา ข. เพิ่มพลังงานให้กับโมเลกุลของระบบ ค. ช่วยเพิ่มจานวนครั้งของการชนกันของโมเลกุลของสารตั้งต้น ง. ลดความแตกต่างระหว่างพลังงานของสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์ 5. ข้อความใดต่อไปนีไ้ ม่ถูกต้อง ก. ปฏิกิริยาที่มีตัวเร่งเกิดได้เร็วกว่าปฏิกิริยาที่ไม่มีตัวเร่ง ข. ปฏิกิริยาที่มีตัวเร่งจะมีพลังงานก่อกัมมันต์ต่ากว่าปฏิกิริยาที่ไม่มีตัวเร่ง ค. ปฏิกิริยาที่มีตัวเร่ง เมื่อปฏิกิริยาสิ้นสุดลง ตัวเร่งยังคงมีปริมาณและสมบัติเหมือนเดิม ง. ผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยาที่มีตัวเร่งจะมีพลังงานต่ากว่าผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยา ทีไ่ ม่มตี วั เร่ง

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 33

ข้อสอบท้ายบทเรื่องอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี 1

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 34

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 35

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 36

9 ข้อความใดถูกต้องสาหรับอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี ก โมเลกุลมีพลังงานจลน์สูงกว่าค่าพลังงานกระตุ้นเมื่อชนกันแล้วจะเกิดเป็นผลผลิตทุกครั้ง ข บางปฏิกิริยาความเข้มข้นของสารตั้งต้นไม่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยา ค อัตราการเกิดปฏิกิริยาคืออัตราการชนของโมเลกุลสารตั้งต้น ง อัตราการเกิดปฏิกิริยาของปฏิกิริยาดูดความร้อนจะช้าลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 37

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 38

12 พลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยา A+B ----> 2C คือ 250 kg/mol และ พลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยา 2C---->A+B คือ 220 kg/mol ดังนั้นปฏิกิริยาของ A+B---->2C เป็นปฏิกิริยา 1 ดูดความร้อน 30 kg/mol 2 คายความร้อน 30 kg/mol 3 ดูดความร้อน 250 kg/mol 4 คายความร้อน 250 kg/mol 13 จากปฏกิริยาเคมี 2A + B ---> 1/2 C + D อัตราการเกิดปฏิกิริยานี้เท่ากับข้อใด 1 อัตราการลดลงของ A = 4 เท่าของอัตราการเกิดของ C 2 อัตราการลดลงของ B = 2 เท่าของอัตราการลดลงของ A 3 อัตราการลดของ B = 1/2 เท่าของอัตราการเกิดของ C 4 อัตราการลดลงของ A = อัตราการเกิดของ D 14 ปฏิกิริยาเติมก๊าซไฮโดรเจนแก่สารอินทรีย์แทบจะไม่เกิดขึ้นเลย ถ้าไม่เติมผงนิกเกิลลงไปในปฏิกิริยา และ เมื่อ สิ้นสุดปฏิกิริยาแล้วจะได้นิกเกิลเหมือนเดิม ผงนิกเกิลมีผลต่อปฏิกิริยาอย่างไร 1 ลดพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยา 2 เพิ่มความสามารถในการผสมเป็นเนื้อเดียวกันของสารที่ทาปฏิกิริยา 3 เพิ่มพลังงานจลน์ให้แก่โมเลกุลของสารตั้งต้น 4 ทาให้ความเข้มข้นของสารตั้งต้นเพิ่มขึ้น จึงมีการชนกันมากขึ้น 15. เมื่อนาสารละลายแอมโมเนียมาใส่ในขวดรูปชมพู่ เขย่าเล็กน้อย แล้วนาลวดพลาตินัมที่อุ่นให้ร้อนหย่อนลง ไปในขวดเหนือระดับของเหลว พบว่าลวดพลาตินัมร้อนแดงขึ้น ข้อสรุปผลการทดลองนี้ข้อใดถูกต้อง ก แอมโมเนียถูกออกซิไดส์โดยออกซิเจนในอากาศ ข ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อน ค ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน ง ลวดพลาตินัมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา 1 ก และ ง 2 ก, ค และ ง 3 ก และ ข 4 ก, ข และ ง 16 Catalyst ไม่มีผลต่อข้อใดต่อไปนี้ 1 วิธีดาเนินไปของปฏิกิริยา 2 ค่าความร้อนที่ดูดหรือคายของปฏิกิริยา 3 ค่า Ea ของปฏิกิริยา 4 อัตราการเกิดปฏิกิริยา 17 ปฏิกิริยา A ------> B มี Ea ไปข้างหน้า = 150 ย้อนกลับ = 120 จงหา H ของปฏิกิริยา B -------> A และเป็นดูดหรือคายความร้อน 1 H = 270 ดูดความร้อน 2 H = 270 คายความร้อน 3 H = 30 คายความร้อน 4 H = 30 ดูดความร้อน กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 39

18 . ปฏิกิริยา A + 2B ---------> D เกิดจากปฏิกิริยา 2 ขั้น ขั้นที่ 1 A + B ----------> C มีค่า Ea = 50 ขั้นที่ 2 C + B ----------> D มีค่า Ea = 30 ขั้นใดจะเป็นขั้นกาหนดอัตราเร็วของปฏิกิริยา เพราะอะไร 1 A + B ----------> C เพราะปฏิกิริยานี้เกิดช้า จึงเป็นขั้นกาหนดอัตราเร็วของปฏิกิริยา 2 C + B ----------> D เพราะปฏิกิริยานี้เกิดเร็ว จึงเป็นขั้นกาหนดอัตราเร็วของปฏิกิริยา 3 C + B ----------> D เพราะปฏิกิริยานี้เกิดช้า จึงเป็นขั้นกาหนดอัตราเร็วของปฏิกิริยา 4 A + B ----------> C เพราะปฏิกิริยานี้เกิดเร็ว จึงเป็นขั้นกาหนดอัตราเร็วของปฏิกิริยา 19 คาตอบที่ดีที่สุดสาหรับการอธิบายว่า เมื่ออุณหภูมิของระบบสูงขึ้นเล็กน้อยอัตราการเกิดปฏิกิริยา มักเพิ่มขึ้น อย่างรวดเร็วคือข้อใด 1 พลังงานจลน์ของโมเลกุลเพิ่มขึ้น 2 พลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น 3 จานวนครั้งของการชนเพิ่มขึ้น 4 สัดส่วนของโมเลกุลที่มีพลังงานมากกว่าหรือเท่ากับพลังงานกระตุ้นมีมากขึ้น 20 ปฏิกิริยาหนึ่งสามารถหา Rate ของปฏิกิริยาได้จาก 1/2 เท่าของ Rate A ที่ลดลงหรือ 3 เท่าของ Rate B ที่ ลดลงหรือ 2 เท่าของ Rate C ที่เกิดขึ้น จงหาปฏิกิริยาที่เกิด 1 2A ----> 1/3B + 1/2C 2 1/2A ----> 3B + 2C 3 1/2A + 2B ----> 3C 4 1/2A + 3B ----> 2C 21 . กลไกของปฏิกิริยา Oxidation จาก ได้จากปฏิกิริยา 2 ขั้น คะตะไลท์ของปฏิกิริยานี้คือข้อใด V3+ + Fe3+ V4+ + Fe2+ ได้จากปฏิกิริยา 2 ขั้นตอน V3+ + Cu2+ V4+ + Cu+.............................(1) Cu+ + Fe3+ Cu2+ + Fe2+..........................(2) 1 Cu2+

2 Fe2+

3 Fe3+

4 V4+

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 40

22 จากภาพต่อไปนี้ สารใดคือสารมัธยันต์และสารเชิงซ้อนถูกกระตุ้นตามลาดับ

1 สาร Q และสาร R 3 สาร A และสาร S

2 สาร C และสาร R 4 สาร B และสาร C

23. ปัจจัยใดต่อไปนี้มีผลทาให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาลดลง 1.การเพิ่มปริมาณสารตั้งต้น 2.การลดอุณหภูมิและ ความดัน 3.การเติมเอนไซม์ 4.การใช้สารลักษณะที่เป็นก้อนแทนสารที่เป็นผง 1 1 และ 2 2 2 และ 3 3 3 และ 4 4 2 และ 4 24 จากปฏิกิริยา CaCO3 (s) + 2HCl (aq) CaCl2(aq) + H2O (l) + CO2(g) เมื่อเพิ่มอุณหภูมิของระบบพลังงานก่อกัมมันต์จะเปลี่ยนแปลงอย่างไร 1 เพิ่มขึ้น 2 คงที่ 3 ลดลง 4 ต้องทราบว่าเป็นปฏิกิริยาดูดหรือคายพลังงานจึงจะพิจารณาได้ 25 การใช้เหล็กในปฏิกิริยากระบวนการผลิตแอมโมเนียจากก๊าซไนโตรเจน และไฮโดรเจนนั้นสามารถทาให้ได้ อัตราการเกิดปฏิกิริยาสูงขึ้น เนื่องจากเหตุใด 1 เหล็กช่วยดูดซับก๊าซแอมโมเนียที่เกิดขึ้น ทาให้ปฏิกิริยาเกิดการเปลี่ยนแปลงไปทางด้านผลิตภัณฑ์ มากขึ้น 2 เหล็กช่วยตรึงไนโตรเจนเพิ่มเติมจากอากาศเข้ามาร่วมเกิดปฏิกิริยา 3 เหล็กทาให้พลังงานก่อกัมมันต์ของปฏิกิริยานี้ต่าลง 4 เหล็กทาให้อุณหภูมิของระบบสูงขึ้น และเพิ่มความสามารถในการผสมเป็นเนื้อเดียวของไนโตรเจน กับไฮโดรเจน

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 41

26 ปฏิกิริยาระหว่างผงเหล็กกับออกซิเจนในอากาศเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน การเปลี่ยนแปลงในข้าใด ต่อไปนี้ ควรทาให้ปฏิกิริยาดังกล่าว เกิดขึ้นเร็ว 1 ลดสัดส่วนของแก๊สไนโตรเจนต่อแก๊สออกซิเจนในอากาศ 2 เพิ่มขนาดอนุภาคของผงเหล็ก 3 ลดอุณหภูมิของผงเหล็ก 4 ผสมสังกะสีลงในผงเหล็ก 27 ตามทฤษฏีการชนกันของโมเลกุลและทฤษฎีจลน์ของแก๊ส ข้อใดที่เป็นขั้นกาหนดอัตราเร็วของปฏิกิริยารวม 1 ปฏิกิริยาขั้นตอนย่อยที่ดาเนินไปช้าที่สุด 2 ปฏิกิริยาขั้นตอนย่อยที่ดาเนินไปเร็วที่สุด 3 ปฏิกิริยาขั้นตอนย่อยขั้นแรก 4 ปฏิกิริยาขั้นตอนย่อยขั้นสุดท้าย 28 แฟกเตอร์ที่มีอิทธิพลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีคือ 1 ความเข้มข้นของสารละลาย ความดัน ตัวคะตะเลส พันธะโควาเลนต์ 2 พันธะโควาเลนต์ อุณหภูมิ ความเข้มข้นของสารละลาย ความดัน 3 อุณหภูมิ ความเข้มข้นของสารละลาย พื้นที่ผิว ตัวคะตะเลส 4 อุณหภูมิ พันธะโควาเลนต์ พื้นที่ผิว ตัวคะตะเลส 29 ปัจจัยที่สาคัญที่เป็นตัวกาหนดว่าทาไมธรรมชาติของสารตั้งต้นจึงมีอิทธิพลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี 1 ความแตกต่างของขนาดโมเลกุลความแตกต่างของขนาดโมเลกุล 2 ความแตกต่างของพันธะที่เกี่ยวข้องในการเกิดปฏิกิริยา 3 ความแตกต่างของมวลโมเลกุล 4 ความแตกต่างระหว่างพลังงานของสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์ 30 การกระทาใดไม่มีผลต่ออัตรการเกิดปฏิกิริยาเคมี 1 การนาเนื้อหมูแช่ในช่องแช่แข็ง 2 ใช้แคลเซียมคาร์ไบด์ช่วยในการบ่มมะม่วง 3 การเคี้ยวยาลดกรดชนิดเม็ดให้ละเอียดก่อนกลืน 4 การเปลี่ยนขนาดภาชนะที่บรรจุสารละลายที่ทาปฏิกิริยา 31 ใส่แท่งโลหะสังกะสีรูปทรงกลม 1 cm3 ลงในกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น 0.1 ถ้าเพิ่มสิ่งต่อไปนี้เป็น 2 เท่า อะไรจะทาให้อัตราเร็วของการเกิดแก๊ส มากขึ้น 1 พื้นที่ผิวของ Zn 2 ปริมาตรของ Zn 3 ปริมาตรของ HCl 4 ความเข้มข้นของ HCl

20 cm3 แล้วเขย่าเบาๆ

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 42

32 ข้อใดเป็นเหตุผลที่ถูกต้องที่สุดเพื่อแสดงว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขี้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น 1 โมเลกุลของสารตั้งต้นชนกันมากขึ้น 2 จะทาให้ความดันเพิ่มขึ้น 3 ทาให้พลังงานกระตุ้นเพิ่มขึ้น 4 โมเลกุลบางส่วนมีพลังงานสูงเกิดขึ้น 33 คาตอบที่ดีที่สุดสาหรับอธิบายว่า เมื่ออุณหภูมิของระบบเพิ่มขึ้นเล็กน้อยอัตรการเกิดปฏิกิริยามักเพิ่มขึ้นอย่าง รวดเร็วคือข้อใด 1 จานวนครั้งของการชนมากขึ้น 2 พลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลเพิ่มขึ้น 3 สัดส่วนของโมเลกุลที่มีพลังงานกมากกว่าหรือเท่ากับพลังงานกระตุ้นมีมากขึ้น 4 พลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยามีมากขึ้น 34 หน้าที่ตัวเร่งของปฏิกิริยาคือข้อใด 1 ลดความแตกต่างระหว่างพลังงานของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ 2 เพิ่มพลังงานให้กับโมเลกุลของระบบ 3 ลดพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยา 4 ช่วยเพิ่มจานวนครั้งของการชนกันของโมเลกุลของสารตั้งต้น 35 ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นของแข็ง สามารถเพิ่มอัตราเร็วของปฏิกิริยาระกว่างแก๊สได้ดังนี้ I ดูดซับโมเลกุลของ สารตั้งต้นไว้บนผิว II ทาให้พลังงานพันธะในโมเลกุลของสารตั้งต้นมีค่าลดลง III ทาให้พลังงานกระตุ้นของ ปฏิกิริยามีค่าลดลง IV ทาให้โมเลกุลของสารตั้งต้นมีพลังงานเฉลี่ยสูงขึ้น ข้อความข้างต้นนี้ข้อความใด ถูกต้อง 1 I , II และ III เท่านั้น 2 I และ II เท่านั้น 3 II และ IV 4 IV เท่านั้น 36 สาร X สามารถสลายตัวได้ดังสมการ 3X 5Y + 6Y เมื่อวัดความเข้มข้นของสาร X ในขณะที่เกิดปฏิกิริยาการ สลายตัว พบว่า ได้ข้อมูลดังตารางต่อไปนี้ เวลา (นาที) [X] mol/dm3 ที่เวลา 5 นาที จะมีสาร Y เข้มข้นกี่โมล/ ลูกบาศก์เดซิเมตร 0.00 1.00 1 0.15 2 0.25 5.00 0.85 3 0.85 4 1.42 10.00 0.75 15.00 0.70 20.00 0.67

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 43

37 ถ้าพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยาทั้งสองต่อไปนี้มีค่าเท่ากัน NH3(g) + HCl (g) NH4Cl(s) .................... (1) N(CH3)3 (g) + HCl (g) NH(CH3)3Cl(s) ................. (2) อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่500C ของปฏิกิริยาทั้งสองเปรียบเทียบกันเป็นอย่างไร เพราะเหตุใด 1 อัตราของทั้งสองปฏิกิริยาเท่ากัน เพราะNH3 และ N(CH3)3 มีพลังงานจลน์เฉลี่ยเท่ากัน 2 อัตราของปฏิกิริยา (1) สูงกว่าของ (2) เพราะ NH3 เป็นโมเลกุลเล็ก จึงมีความเร็วในการวิ่งเข้าชน มากกว่า N(CH3)3 3 อัตราของปฏิกิริยา (2) สูงกว่าของ (1) เพราะ N(CH3)3 เป็นโมเลกุลใหญ่ทาให้มีพื้นที่ผิวชนกันได้ มากกว่า 4 อัตราของปฏิกิริยา (2) สูงกว่าของ (1) เพราะ NH(CH3)3Cl ผลิตภัณฑ์ เสถียรมากกว่า NH4Cl 38 ปฏิกิริยา A + B C มีผลการทดลองดังนี้ ความเข้มข้น (mol/L) การ ทดลองที่ A B 1 0.01 0.01 2 0.01 0.02 3 0.03 0,02

อัตราเร็วของปฏิกิริยา (mol/L) 2.0 4.0 12.0

ถ้ากาหนดให้ r = อัตราเร็วของปฏิกิริยา k = ค่าคงที่ [A] = ความเข้มข้น และ [B] = ความเข้มข้นของ B อัตราเร็วของปฏิกิริยานี้เขียนได้อย่างไร 1 r = k[A] 2 r = k[B] 3 r = k[A][B]2 4 r = k[A][B]

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 44

กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี เขตพื้นที่การศึกษาชลบุรี เขต 1 หน้า 45