• 50 mL 錐形瓶(烘乾備用) 10 個

T-19 碘鐘實驗-反應級數與活化之測定

預報放各組桌上，助教簽章 實驗結報交至講桌

領取專用器材：

• 50 mL 錐形瓶(烘乾備用) 10 個

• 安全吸球 1 個

• 10 mL 刻度吸量管 2 支

• 溫度計 1 支

• 軟木塞 6 個

• 保麗龍湯杯 1 個

• 碼錶 1 個（助理助教發收）

• 攪拌子 1 個（助理助教發收）

目的

• 以限量硫代硫酸根(S

O

)與碘分子(I

)的氧化還原 反應當測量工具

測定過硫酸根(S

O

)與碘離子(I

)反應之速率

• 以 積分作圖法決定反應級數及速率常數

• 改變反應溫度以測定 活化能

• 催化劑 對反應速率之影響

速率定律式 速率定律式

積分後 直線作圖 斜

率 截距 零級

反應 [A] = -kt + [A]_o

[A] vs. t -k

反應

ln[A] = -kt + ln[A]

ln[A] vs. t -k

二級

反應

1/[A] vs. t k

rate d[A]

dt k

 



rate d[A]

dt k[A]²

  

rate d[A]

dt k[A]

 



1

[A] kt 1

[A]

 

積分作圖法 （graphical method）

對一個單反應物之反應： A P

持續測定反應物濃度[A]

隨時間 t 之變化

S ₂ O ₈ ^2- 濃度隨時間變化之測定原理

• S ₂ O ₈ ^2- + 2I ^- → 2SO ₄ ^2- + I ₂

反應速率式

反應速率極 快，前式生 成的I₂立刻被 用掉產生I^-

限量之計時劑，與碘分子反應

2S ₂ O ₃ ^2- + I ₂ → 2I ^- + S ₄ O ₆ ^2-

澱粉指示劑變色

澱粉指示劑

I ^- + I ₂ → I ₃ ^-

限量之S₂

O

S ₂ O ₈ ^2- 濃度隨時間變化之測定原理

• S

O

+ 2I

→ 2SO

+ I

2S

O

+ I

→ 2I

+ S

O

I

+ I

→ I

+ starch → dark blue, t

限量之計時劑

實驗欲測其 反應速率式

[S ₂ O ₃ ^2- ] ＝2 [S ₂ O ₈ ^2- ]

反應變色時（t），S

O

用完

 計算反應物 S

O

之消耗量

 計算變色時 t，溶液中所餘 [S O

] 濃度

6

積分作圖法－實驗設計

體積/mL

編號 2％澱粉

1.0 M

NaI

0.20 M

Na₂S₂O₃ H₂O

0.15 M K

S

O

1 1.0

5.0

5.0

2 1.0

5.0

5.0

3 1.0

5.0

5.0

4 1.0

5.0

5.0

5 1.0

5.0

5.0

6 1.0

5.0

5.0

•總溶液體積均相同，18 mL

•每次試驗反應物（NaI, K₂

S

O

•限量計時劑Na₂

S

O

•NaI濃度高，假設反應過程中濃度不變

•僅探討K₂

S

O

實驗流程

I. 積分作圖法

Rate = k [S

O

]

II. 活化能測定

III. 催化劑影響

T lnA 1 R

= E

ln(k) 

 

依表19-2 準確量取

starch、NaI、Na₂S₂O₃、 蒸餾水於瓶中

洗淨烘乾冷卻 10個50 mL錐 形瓶

量測溶液溫度 加5.0 mL K₂S₂O₈ 開始計時

塞上軟木塞

持續搖盪錐形瓶 以混合溶液

觀察記錄溶 液出現藍黑 色時間（t）

實驗流程

積分作圖法

積分作圖法

• 6 個洗淨、烘乾放冷之50 mL錐形瓶

• 依下表所示用量，準確量取試劑於錐形瓶中

編號 2 %澱粉

(mL)

1.0 M NaI (mL)

0.20 M Na 2S2O3

(mL)

蒸餾水 (mL)

1 1.00 5.00 5.50 1.50

2 1.00 5.00 4.50 2.50

3 1.00 5.00 3.50 3.50

4 1.00 5.00 2.50 4.50

5* 1.00 5.00 1.50 5.50

6 1.00 5.00 0.50 6.50

以定量液體分注器量取 以刻度吸量管量取

最後加入 5.0 mL 0.15

M 過硫酸鉀 反應即開始

積分作圖法

• 以定量液體分注器準確量取5.0 mL 之0.15 M K₂

S

O

開始計時

• 軟木塞塞住瓶口，持續搖瓶使溶液 混合均勻

• 溶液一變色，即停止計時，記錄變 色時間

• 重覆步驟，將K₂S₂O_8(aq)加於2、

3、4、5、6號錐形瓶，測定反應呈 色時間（可每隔一分鐘加一瓶，同 時反應）

活化能之測定

• 準備2個錐形瓶，依編號5之試劑取量



溫度達平衡 測量錐瓶內 溶液溫度

加入5.0 mL之

0.15 M K

S

O

測記變色時間



一瓶放於保麗 龍湯杯中，加 入多量冰與少 許水，冰浴之

2%澱粉 1.0 M NaI 0.20 M Na₂S₂O₃ 蒸餾水 1.0 mL 5.0 mL 1.5 mL 5.5 mL

另一瓶放40 ℃ 溫水浴中

12

催化劑與反應速率

與積分作圖法第5號錐形瓶之變色時間比較

催化劑為倒數第二個加入，太早加入，Cu²⁺會與NaI 反應產生I₂，使澱粉指示劑馬上呈現藍色

2%澱粉 1.0 M NaI 0.20 M Na₂S₂O₃ 蒸餾水 1.0 mL 5.0 mL 1.5 mL 5.5 mL

• 準備1個錐形瓶，依編號5之試劑取量

加5.0 mL 0.15 M K₂

S

O



CuSO



積分作圖法結果計算

Na₂S₂O₃ mmol

用掉S₂O₈^2-

mmol 剩餘[S₂O₈^2-] ln[S₂O₈^2-] 1/[S₂O₈^2-]

#1 5.5*0.2=1.1 1.1/2 = 0.55

(0.15*5-0.55)/18 =

0.0111 -4.50 90.0

#2 4.5*0.2=0.9 0.9/2 = 0.45

(0.15*5-0.45)/18 =

0.0166 -4.09 60.0

#3 3.5*0.2=0.7 0.7/2 = 0.35

(0.15*5-0.35)/18 =

0.0222 -3.81 45.0

#4 2.5*0.2=0.5 0.5/2 = 0.25

(0.15*5-0.25)/18 =

0.0277 -3.58 36.0

#5 1.5*0.2=0.3 0.3/2 = 0.15

(0.15*5-0.15)/18 =

0.0333 -3.40 30.0

#6 0.5*0.2=0.1 0.1/2 = 0.05

(0.15*5-0.05)/18 =

0.0388 -3.25 25.7

14

積分作圖法結果

y = -4E-05x + 0.0385 R² = 0.965

0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040 0.045

0 200 400 600 800

反應時間（s）

過硫酸鉀濃度（M）

y = -0.002x - 3.1581 R² = 0.9983

-5 -4.5 -4 -3.5 -3

0 200 400 600 800

反應時間（s）

ln[S2O82-]

y = 0.1039x + 16.575 R² = 0.9698

0 20 40 60 80 100

0 200 400 600 800

反應時間(s)

1/[S2O82-]

由R²1，直線最佳 判斷反應級數

斜率，得知 k

（k = 2.0 x 10^-3）

y = -5824.7x + 14.597 R² = 0.9994

-8.00 -6.00 -4.00 -2.00 0.00

0.00320 0.00330 0.00340 0.00350 0.00360 0.00370

1/T

ln(1/ t)

lnc T lnA

1 R

= E Δt )

ln( 1 

  

活化能之作圖: ln(1/t) vs. 1/T

由阿瑞尼斯方程式推導得

實驗注意事項

• 錐形瓶應於烘箱烘乾放冷後使用，不應用紙 擦乾

• 計時應統一由K ₂ S ₂ O ₈ 溶液一加入即開始；整 個實驗計時的方式需一致

• 積分作圖法實驗可以每隔一分鐘滴加一瓶，

同時計時；第一瓶約需10分鐘變色

• 冰水浴需有大量之冰以維持全程於定溫(超過 10分鐘，冰水浴時錐形瓶內外平衡較慢，需 等待長一點間以達到平衡

• 測量錐形瓶內溶液溫度，非測量冰浴之溫度