Boom-Tutor
เข้าสู่ระบบEN
IGCSE Chemistry

Electrolysis IGCSE Chemistry: Molten vs Aqueous ดูขั้ว Anode / Cathode ยังไงไม่ให้หลง

electrolysis คือบทที่เด็กจำสลับบ่อย ว่าเมื่อไหร่ได้โลหะ เมื่อไหร่ได้ H₂ เมื่อไหร่ได้ O₂ หรือฮาโลเจน บทความนี้สรุปเป็นกฎชุดเดียวที่ใช้ได้ทุกข้อ ให้ลองสลับ electrolyte ในเซลล์จำลองแล้วดูไอออนวิ่งเข้าขั้วเอง พร้อมตาราง half-equation และคำที่เขียนแล้วเสียคะแนน

สรุปสั้นๆ

จำ 3 ประโยค: PANIC (Positive is Anode, Negative Is Cathode) · ไอออนบวกวิ่งไปแคโทด ไอออนลบวิ่งไปแอโนด · OIL RIG (Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain) แคโทดรับอิเล็กตรอนจึงเป็น reduction แอโนดเสียอิเล็กตรอนจึงเป็น oxidation

ถ้าสารหลอมเหลว (molten) ได้โลหะที่แคโทดและอโลหะที่แอโนดเสมอ ถ้าเป็นสารละลายน้ำ (aqueous) มี H⁺ กับ OH⁻ จากน้ำมาแข่งด้วย ต้องใช้กฎเลือกไอออนในตารางถัดไป

ฝั่ง Edexcel 4CH1 เรื่องนี้อยู่ข้อ 1.55C–1.60C (C = เฉพาะ Chemistry ไม่อยู่ใน Double Award) เนื้อหาตรงกับ 0620 เกือบทั้งหมด

Molten vs Aqueous: กฎเลือกไอออน

ตารางนี้คือกฎทั้งหมดที่ต้องใช้ ข้อสอบ Extended ชอบให้ทำนายผลของ halide ที่ไม่เคยเห็น เช่น KBr(aq) เข้มข้น ซึ่งตอบได้จากตารางนี้ทันที: K ว่องไวกว่า H จึงได้ H₂ ที่แคโทด และ Br⁻ เข้มข้นจึงได้ Br₂ ที่แอโนด

แตะแถวเพื่อไฮไลต์

  • ไอออนที่มีในเซลล์

    Molten (หลอมเหลว)2 ชนิด จากสารนั้นเท่านั้น เช่น Pb²⁺ กับ Br⁻

    Aqueous (สารละลายน้ำ)ไอออนจากสาร + H⁺ กับ OH⁻ จากน้ำ แข่งกันถูก discharge

  • แคโทด (−) ได้

    Molten (หลอมเหลว)โลหะเสมอ

    Aqueous (สารละลายน้ำ)โลหะ ถ้าว่องไวน้อยกว่าไฮโดรเจน (Cu, Ag) · H₂ ถ้าว่องไวกว่า (K, Na, Ca, Mg, Al, Zn, Fe)

  • แอโนด (+) ได้

    Molten (หลอมเหลว)อโลหะเสมอ (ฮาโลเจน หรือ O₂ จาก oxide)

    Aqueous (สารละลายน้ำ)ฮาโลเจน ถ้าเป็น halide เข้มข้น · O₂ ถ้าเจือจาง หรือไอออนลบเป็น SO₄²⁻ / NO₃⁻ (ไม่ถูก discharge)

  • ตัวอย่าง

    Molten (หลอมเหลว)PbBr₂ → Pb + Br₂ · Al₂O₃ (ใน cryolite) → Al + O₂

    Aqueous (สารละลายน้ำ)NaCl เข้มข้น → H₂ + Cl₂ · CuSO₄ → Cu + O₂

กฎแคโทดใช้ลำดับความว่องไว (reactivity series) ที่เรียนในบทโลหะ: K Na Ca Mg Al (C) Zn Fe H Cu Ag Au

ลองเอง: สลับ electrolyte แล้วดูไอออนวิ่ง

กดปิดสวิตช์แล้วดูว่าไอออนบวกทุกตัววิ่งไปแคโทด ไอออนลบทุกตัววิ่งไปแอโนด แต่ที่แต่ละขั้วมีไอออนชนิดเดียวที่ถูก discharge (ขอบหนา) ตัวที่เหลือเด้งกลับเป็น spectator ลองเทียบ NaCl เข้มข้นกับเจือจาง และ CuSO₄ ขั้ว graphite กับขั้วทองแดง

ในสารละลายน้ำมี H⁺ กับ OH⁻ จากน้ำอยู่ด้วย ไอออนที่มีขอบหนา = ตัวที่ถูก discharge
แคโทด (−) · ได้
—
แอโนด (+) · ได้
—

กฎ: ไอออน + ทุกตัววิ่งไปแคโทด ไอออน − ทุกตัววิ่งไปแอโนด แต่ที่ขั้วมีเพียงตัวเดียวถูก discharge ตัวที่เหลือเด้งกลับ (spectator)

ที่แคโทด ถ้าโลหะว่องไวกว่าไฮโดรเจน (K Na Ca Mg Al Zn Fe) จะได้ H₂ จากน้ำแทนโลหะ ถ้าว่องไวน้อยกว่า (Cu Ag) ได้โลหะเกาะขั้ว ที่แอโนด ถ้าเป็น halide เข้มข้นได้ฮาโลเจน ไม่อย่างนั้น OH⁻ จากน้ำถูก discharge ได้ O₂ ไอออนที่เหลือเป็น spectator ถ้าขั้วเป็นทองแดง แอโนดละลายเองแทน ลองสลับ 6 เซลล์แล้วดูว่าใครถูก discharge

ผลที่ขั้วและ half-equation ของทุกเซลล์ที่ออกสอบ

ตารางนี้รวม 7 เซลล์ที่ออกบ่อย พร้อมผลิตภัณฑ์ ionic half-equation และสิ่งที่เห็นไว้ในที่เดียว เวลาเขียน half-equation ให้ประจุ 2 ข้างเท่ากัน อิเล็กตรอนอยู่ฝั่งซ้ายที่แคโทด และอยู่ฝั่งขวาที่แอโนด

แตะแถวเพื่อไฮไลต์

  • PbBr₂ หลอมเหลว (graphite) · Core

    แคโทด (−)Pb · Pb²⁺ + 2e⁻ → Pb

    แอโนด (+)Br₂ · 2Br⁻ → Br₂ + 2e⁻

    สิ่งที่เห็นตะกั่วสีเทาเงินใต้แคโทด · ไอสีน้ำตาลแดงที่แอโนด

  • NaCl(aq) เข้มข้น (graphite) · Core

    แคโทด (−)H₂ · 2H⁺ + 2e⁻ → H₂

    แอโนด (+)Cl₂ · 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻

    สิ่งที่เห็นฟองไม่มีสีที่แคโทด · แก๊สเขียวอ่อนที่แอโนด ฟอกสีลิตมัสชื้น · เหลือ NaOH ในสารละลาย

  • NaCl(aq) เจือจาง (graphite) · Extended

    แคโทด (−)H₂ · 2H⁺ + 2e⁻ → H₂

    แอโนด (+)O₂ · 4OH⁻ → O₂ + 2H₂O + 4e⁻

    สิ่งที่เห็นฟองไม่มีสีทั้ง 2 ขั้ว · แก๊สที่แอโนดทำให้ไม้ขีดที่ดับแล้วลุกใหม่

  • H₂SO₄(aq) เจือจาง (graphite/Pt) · Core

    แคโทด (−)H₂ · 2H⁺ + 2e⁻ → H₂

    แอโนด (+)O₂ · 4OH⁻ → O₂ + 2H₂O + 4e⁻

    สิ่งที่เห็นฟองทั้ง 2 ขั้ว · H₂ ปริมาตรเป็น 2 เท่าของ O₂

  • CuSO₄(aq) (graphite) · Extended

    แคโทด (−)Cu · Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu

    แอโนด (+)O₂ · 4OH⁻ → O₂ + 2H₂O + 4e⁻

    สิ่งที่เห็นทองแดงสีน้ำตาลแดงเกาะแคโทด · ฟองที่แอโนด · สีฟ้าจางลง

  • CuSO₄(aq) (ขั้วทองแดง) · Extended

    แคโทด (−)Cu · Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu

    แอโนด (+)Cu²⁺ · Cu → Cu²⁺ + 2e⁻

    สิ่งที่เห็นแคโทดหนักขึ้น · แอโนดเบาลง ไม่มีฟอง · สีฟ้าคงเดิม

  • Al₂O₃ ละลายใน cryolite หลอมเหลว (carbon) · Extended

    แคโทด (−)Al · Al³⁺ + 3e⁻ → Al

    แอโนด (+)O₂ · 2O²⁻ → O₂ + 4e⁻

    สิ่งที่เห็นอะลูมิเนียมหลอมเหลวที่ก้นเซลล์ · O₂ ทำปฏิกิริยากับแอโนดคาร์บอนเป็น CO₂ แอโนดจึงต้องเปลี่ยนบ่อย

Core: บอกชื่อผลิตภัณฑ์และสิ่งที่เห็น · Extended: เขียน ionic half-equation ด้วย (0620 4.1.11) ที่แคโทดรับอิเล็กตรอน = reduction · ที่แอโนดเสียอิเล็กตรอน = oxidation

ชุบโลหะ ทำทองแดงบริสุทธิ์ และสกัดอะลูมิเนียม

งานจริงของ electrolysis ที่ข้อสอบถามบ่อยใช้กฎเดียวกันทั้งหมด สิ่งที่ต้องจำคืออะไรเป็นแคโทด อะไรเป็นแอโนด และ electrolyte คืออะไร

แตะแถวเพื่อไฮไลต์

  • ชุบโลหะ (electroplating)

    แคโทด (−)วัตถุที่จะชุบ

    แอโนด (+)โลหะที่ใช้ชุบ เช่น Ag, Ni, Cu

    Electrolyteสารละลายเกลือของโลหะที่ใช้ชุบ

    จุดที่ข้อสอบถามชุบเพื่อให้สวยขึ้นและทนการกัดกร่อน (improve appearance and resistance to corrosion)

  • ทำทองแดงให้บริสุทธิ์

    แคโทด (−)ทองแดงบริสุทธิ์ (หนาขึ้น)

    แอโนด (+)ทองแดงไม่บริสุทธิ์ (ละลายไป)

    ElectrolyteCuSO₄(aq)

    จุดที่ข้อสอบถามสิ่งเจือปนตกเป็นตะกอนใต้แอโนด สีฟ้าคงเดิม

  • สกัดอะลูมิเนียม

    แคโทด (−)ผนังคาร์บอน ได้ Al

    แอโนด (+)คาร์บอน ได้ O₂

    ElectrolyteAl₂O₃ ละลายใน cryolite หลอมเหลว

    จุดที่ข้อสอบถามcryolite ลดจุดหลอมเหลว ประหยัดพลังงาน · แอโนดถูกเผาเป็น CO₂ ต้องเปลี่ยนบ่อย

  • น้ำเกลือเข้มข้น (brine)

    แคโทด (−)ได้ H₂

    แอโนด (+)ได้ Cl₂

    ElectrolyteNaCl(aq) เข้มข้น

    จุดที่ข้อสอบถามได้ 3 ผลิตภัณฑ์: H₂, Cl₂ และ NaOH ที่เหลือในสารละลาย

คำที่เขียนแล้วเสียคะแนน

ส่วนใหญ่ไม่ได้เสียคะแนนเพราะไม่รู้ แต่เพราะใช้คำผิด ที่เจอบ่อยที่สุดคือเขียนว่าอิเล็กตรอนวิ่งผ่าน electrolyte ที่ถูกคือไอออนเคลื่อนที่ใน electrolyte ส่วนอิเล็กตรอนวิ่งในสายไฟ (external circuit)

ถ้าโจทย์ขึ้นต้นด้วย Explain ดูวิธีเขียนให้ครบทุกจุดให้คะแนนได้ที่วลีที่ผู้ตรวจรอในคำถาม Explain

แตะแถวเพื่อไฮไลต์

  • ประจุเคลื่อนที่ในเซลล์ (Extended)

    เขียนแบบนี้เสียคะแนนelectrons move through the electrolyte

    เขียนแบบนี้ได้คะแนนions move through the electrolyte; electrons move through the external circuit

  • อะไรวิ่งเข้าขั้ว

    เขียนแบบนี้เสียคะแนนatoms / sodium moves to the cathode

    เขียนแบบนี้ได้คะแนนpositive ions (cations) move to the cathode; negative ions (anions) move to the anode

  • ทำไมของแข็งไอออนิกไม่นำไฟฟ้า

    เขียนแบบนี้เสียคะแนนthere are no free electrons

    เขียนแบบนี้ได้คะแนนthe ions cannot move in the solid; they are free to move when molten or in solution

  • แคโทดของ NaCl(aq)

    เขียนแบบนี้เสียคะแนนsodium is formed

    เขียนแบบนี้ได้คะแนนhydrogen is formed, because sodium is more reactive than hydrogen

  • ชื่อแก๊สที่แอโนด

    เขียนแบบนี้เสียคะแนนCl (or 'chloride gas')

    เขียนแบบนี้ได้คะแนนchlorine, Cl₂

  • half-equation ที่แอโนด

    เขียนแบบนี้เสียคะแนน2Cl⁻ + 2e⁻ → Cl₂

    เขียนแบบนี้ได้คะแนน2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻ (electrons lost = oxidation)

  • โจทย์ถามสิ่งที่เห็น

    เขียนแบบนี้เสียคะแนนchlorine is produced

    เขียนแบบนี้ได้คะแนนbubbles of pale green gas at the anode

  • ชุบโลหะ

    เขียนแบบนี้เสียคะแนนthe object is the anode

    เขียนแบบนี้ได้คะแนนthe object is the cathode, the plating metal is the anode, and the electrolyte contains ions of the plating metal

สีเขียว = ประโยคที่เขียนลงข้อสอบได้เลย ถ้อยคำเป็นแนว mark scheme ของ 0620 ที่เราสรุปไว้ ไม่ใช่ mark scheme ที่ตีพิมพ์

Boom-Tutor ช่วยตรงไหน

บทที่ 4 ของคอร์ส (Electrochemistry) มี 6 สถานีบนจอ: เซลล์และไอออน · ผลิตภัณฑ์ที่ขั้ว · การชุบโลหะ · CuSO₄ กับขั้ว 2 ชนิด · halide และ half-equations · เซลล์เชื้อเพลิง เด็กต่อเซลล์ ดูผลเอง แล้วตอบคำถามแบบข้อสอบต่อทันที

คอร์สเรียนเอง IGCSE Chemistry 4,900 บาท จ่ายครั้งเดียว ใช้ได้ถึงรอบสอบ แพลตฟอร์มคาดว่าเปิดประมาณเดือนธันวาคม 2569

ลองเล่น: IGCSE Chemistry ทั้ง 12 บท แบบ interactive ในหน้าเดียว

เริ่มจากเช็กพื้นฐานเคมีฟรี 20 นาที

ติดตรงไหนที่ AI อธิบายแล้วยังไม่เข้าใจ นัดเรียนกับ Boom ได้

ดูคอร์ส IGCSE Chemistry ออนไลน์