✔ 最佳答案
要解答疑問,首先要認識這實驗。
在反應混合物中,除了作為反應物的過氧化氫溶液、碘化鉀(或碘化鈉)溶液、稀酸(稀硫酸或稀鹽酸)外,還加入小量而定量的硫代硫酸鈉溶液,以及小量的澱粉。
碘鐘反應的目的,是利用過氧化氫與碘離子的氧化還原反應去製造碘溶液,從而研究該反應的速率。
H2O2(aq) + 2I^-(aq) + 2H^+(aq) → I2(aq)+ 2H2O(l) ...... (*)
反應的速率 R = k [H2O2]^m [I^-]^n
碘難溶於水,但會與過量的碘離子生成深棕色的三碘離子,增加其溶解度。
I2(aq) + I⁻(aq) ⇌ I3⁻(aq)
所形成的碘會與澱粉生成深藍色的錯合物。
硫代硫酸鈉對反應 (*) 的反應速率沒有影響。硫代硫酸鈉的功用,是移除在反應 (*) 中所生成的碘。因為碘被移除,所以澱粉不會轉色。
2S2O3^2-(aq) + I2(aq) → S4O6^2-(aq)+ 2I^-(aq)
但所加入的硫代硫酸鈉是小量的。當所有硫代硫酸根離子用完後,所生成的游離的碘便會使碘粉變成深藍色。
但硫代硫酸鈉亦是定量的,所以每次出現深藍色,便代表有一定數量的碘生成。而變深藍色所需時間愈長,反應速愈慢,故此可用 1/t 表示反應速率。
變一例子說明:
忽略溶液的稀釋效應,假設所加入的硫代硫酸鈉可移除 0.02 莫耳的碘。
無論是否加入硫代硫酸鈉,反應 (*) 需時 30 秒去生成 0.02 莫耳的碘。
若不加入硫代硫酸鈉,30 秒內生成 0.02 莫耳的碘,所生成的碘由開始一直使澱粉變成深藍色,深藍色愈來愈深。
若加入硫代硫酸鈉,30 秒內同樣生成 0.02 莫耳的碘,但所生成的碘一直被硫代硫酸鈉所移除,不會使澱粉變色,所以在這 30 秒內反應混合物保持無色。30 秒後,由於硫化硫酸鈉已經用完,其後所形成的碘沒有被移除,可令澱粉變深藍,所以反應混合物在第 30 秒突然變成深藍色。
由上例可知:
硫代硫酸鈉並沒有參與過氧化氫與碘離子的反應,所以並不會該反應的影響反應速率,所以不會影響速率常數 k。
理論上,在固定溫度下,速率常數 k 是一個常數,不會受加入硫代硫酸鈉所影響。