實驗 九 秒錶反應 動畫 秒錶反應.

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1 實驗 九 秒錶反應 動畫 秒錶反應

2 想一想 當跑大隊接力時，我們為何測時間來決定勝負？ 因為可從計時中推測速度。
想一想，由熟悉的化學反應現象中，有哪些方法可以用來測反應速率呢?

3 可觀察速率快慢的方法 導電度 測量沉澱量 氣泡生成速率 pH 儀
圖片來源 下方圖片：龍騰課本 氣泡生成速率 pH 儀 圖片來源

4 反應速率的測定 顏 色 N2O4(g)（無）→ 2NO2(g)（紅棕色） ⇒測 NO2 顏色的變化 壓力 或 體積
反應式 顏　色 N2O4(g)（無）→ 2NO2(g)（紅棕色） ⇒測 NO2 顏色的變化 壓力 或 體積 CaCO3(s) → CaO(s)＋CO2(g) N2(g)＋3H2(g) → 2NH3(g) 沉　澱 AgNO3(aq)＋NaCl(aq)→NaNO3(aq)＋AgCl(s)（白） ⇒測 AgCl(s) 沉澱量變化

5 反應速率的測定 CH3COOH(l)＋C2H5OH(l) → pH 值 CH3COOC2H5(l)＋H2O(l)
反應式 pH 值 CH3COOH(l)＋C2H5OH(l) → CH3COOC2H5(l)＋H2O(l) 導電度 反應前、後若離子濃度改變，可測溶液導電度的變化 例Ba(OH)2(aq)＋H2CO3(aq) → BaCO3(s)＋2H2O(l) 氣　泡 在液相反應中，若能產生氣體，可觀察氣泡產生的快慢判斷反應速率

6 實驗目的 使用反應顯色的時間來觀測溶液中碘酸鉀與亞硫酸氫鈉的反應速率 探討濃度與溫度對反應速率的影響 實驗目的&原理

7 實驗原理 1. 碘酸根離子先和亞硫酸氫根離子反應： IO3＿ (aq)+ 3HSO3＿(aq) → I ＿(aq) + 3SO42＋(aq) + 3H＋(aq) 2. 剩下的碘酸根離子在和生成的碘離子反應： IO3＿ (aq) + 5I ＿(aq) + 6H＋(aq)→ 3I 2(s) + 3H2O(l)

8 實驗原理 3. 若是溶液中沒有亞硫酸氫根離子，則碘與澱粉產生深藍色物質。
4. 若是溶液中仍有亞硫酸氫根離子，則碘被還原生成碘離子深藍色消失。 　 I 2(s) + HSO3-(aq) + H2O(l) → 2I - (aq) + SO42＋(aq) + 3H＋(aq)

9 實驗原理 產生深藍色物質的條件： 注意事項： 此實驗溫度不可超過40℃，因為溫度太高，碘－澱粉錯合物不穩定，深藍色可能消失。

10 實驗器材 名稱 每組 試管 12支 計時工具(碼錶) 1 個 試管架 1個 標籤紙 適量 量筒（10 mL） 2 個 攜帶型本生燈 1 座
1組 鐵架、鐵環、 陶瓷纖維網 1 組 燒杯（500 mL） 燒杯（100 mL） 溫度計（-10～110℃） 1支 實驗器材 & 試藥

11 實驗試藥 名稱 每組 冰塊 適量 A溶液：0.02 M碘酸鉀(KIO3)溶液 80 mL
B溶液：0.004 M亞硫酸氫鈉(NaHSO3)的酸 性溶液（含澱粉指示劑與稀硫酸） 100 mL

12 試藥配法 A溶液：取碘酸鉀4.28克加水配成1升。 B溶液：取焦亞硫酸鈉0.38克及60毫升2%澱粉溶液， 加入5毫升1 M 硫酸後，加水稀釋成1升。 (附註：所加入的1 M 硫酸用量可視實驗情況適當調整) 2%澱粉溶液：取2克澱粉加水10毫升，攪拌後再加入 80毫升沸水並攪拌均勻，待冷卻後加水 使最後體積為100毫升。

13 Part I 實驗步驟 Part I 濃度對反應速率的影響 1. 調節使A 、B兩種溶液的溫度與室溫相同，並記錄 溫度。
2. 利用下表配製不同濃度的A1～A5 溶液各10 mL。 編號 A溶液 (mL) 蒸餾水(mL) A1 10 A2 8 2 A3 6 4 A4 A5 實驗步驟 1

14 Part I 實驗步驟 3. 將A1(10 mL) 和 B(10 mL)同時倒入燒杯，觀察並記 錄溶液顏色變藍瞬間所經過的時間。
4. 依次將溶液A2、A3、A4、A5分別與10 mL B溶液 混合反應，測定與記錄反應時間。

15 Part II 實驗步驟 Part II 溫度對反應速率的影響 1. 以分度吸量管及安全吸球分別吸
取 A 溶液及 B溶液各10 mL至試管中。 2. 利用水浴，靜置數分鐘，使兩試管 內溶液與100 mL空燒杯的溫度相同。 實驗步驟 2

16 集中回收以還原劑（如剩餘的亞硫酸氫鈉溶液）處理。
廢棄物處理 名稱 類別 處理方法 碘酸鉀(KIO3)溶液 無機物 集中回收以還原劑（如剩餘的亞硫酸氫鈉溶液）處理。 亞硫酸氫鈉(NaHSO3)的酸性溶液（含澱粉指示劑與稀硫酸） 集中回收用來處理碘酸鉀(KIO3)溶液。

17 問題與思考 1.本實驗何者為限量試劑？ 亞硫酸氫鈉。

18 問題與思考 2.本實驗的反應速率以亞硫酸氫鈉的消耗速率表 示，其原因為何？ 因為其為限量試劑，便於計算出反應速率。

19 問題與思考 3. 在溫度效應的實驗步驟中，溫度為何不宜高於 40℃？
溫度超過40℃可能使碘-澱粉的深藍色錯合物發生分 解，造成深藍色出現時間的異常。

20 問題與思考 4. 根據KIO3(aq)的體積莫耳濃度與反應時間的作圖結 果，討論濃度與反應時間的關係。
濃度愈高時反應時間愈短，且從作圖可以看出對 [IO3-]而言，反應為一級反應。

21 問題與思考 5. 根據反應溫度與反應時間的作圖結果，討論溫度 與反應時間的關係。 溫度愈高時反應時間愈短。

22 問題與思考 6. 參考本實驗的主要反應式，若要自行改變所加入
的A、B兩溶液體積，且必須使實驗中的A、B兩 溶液混合後產生深藍色的現象，則碘酸鉀與亞硫 酸氫鈉兩種反應物的莫耳數應遵循何種比例關係？ 碘酸鉀的莫耳數須超過亞硫酸氫鈉莫耳數的 。

23 動動腦 由秒錶反應想想看： (1)由原有的實驗設計中，得知影響的因素有 哪些？ (2)此外，還有哪些因素會影響到反應速率的 　 快慢？

24 動動腦 (1)溫度、反應物濃度： 溫度高或是濃度濃會讓反應速率加快 (2)硫酸的濃度： 酸的濃度愈大，則反應速率愈快 鹼 酸

25 動動手(一) 在2013年遠哲科學趣味競賽—關鍵時刻 透過溶液的濃度及催化劑的多寡，控制反應所需 的時間，同學不妨動手試試。
透過溶液的濃度及催化劑的多寡，控制反應所需 的時間，同學不妨動手試試。 遠哲科學趣味競賽網站： 催化劑原理示意圖

26 以 Windows Media Player 播放
動動手(二) 以 Windows Media Player 播放 大象牙膏—探討催化劑對反應速率快慢的影響

27 大象牙膏原理 實驗中使用的過氧化氫（H2O2）水溶液，俗稱雙氧水，在自然情況下會隨著時間而慢慢分解成水和氧氣。
透過添加催化劑－碘化鉀（KI），使雙氧水分解速率加快，而快速產生大量的小氣泡，如火山爆發。

28 大象牙膏原理 1.利用碘化鉀催化過氧化氫的分解反應涉及兩 反應。
補充資料 1.利用碘化鉀催化過氧化氫的分解反應涉及兩 反應。 2.兩反應之反應式如[1]和[2]所示，過氧化 氫分解的總反應如反應式[3]所示： H2O2(aq) + I−(aq) → H2O(l) + IO−(aq) [1] H2O2(aq) + IO−(aq) → H2O(l) + O2(g) + I−(aq) [2] 總反應：2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g) [3]

29 大象牙膏器材 過氧化氫（雙氧水）、 碘化鉀、量筒 洗碗精、燒杯 水、盤子、攪拌棒

30 大象牙膏步驟 1.製作A溶液： 量取50毫升雙氧水、30毫升洗碗精倒入燒杯 中，充分攪拌。 2.製作B溶液：
量取50毫升雙氧水、30毫升洗碗精倒入燒杯 中，充分攪拌。 2.製作B溶液： 量取20毫升水倒入燒杯中，加入0.5克碘化鉀 充分攪拌。 3.將量筒置於盤子內，並於量筒中倒入溶液A 4.再將溶液B迅速倒入量筒中。 小心反應會放出大量熱氣! 參考資料：

31 動動腦 冒出白色的泡沫是什麼呢? 原理是什麼? 氧氣。 雙氧水分解：2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g)

32 動動腦 碘化鉀的用途是什麼? 有沒有其他物質可以取代? 催化劑，使反應慢的反應加速其分解。替代物質可以是二氧化錳、氧化銅。

33 第2章目錄 結束放映