第二組

(1)

第二組

組員：0023B001 薛丞恩

、0023B034 李育辰

(2)

(一) 初期反應速率法 1、反應時間測定

No

0.2M NaI (mL)

0.2M NaCl (mL)

0.005M Na²S²O³

(mL)

2%

澱粉 (mL)

0.1M K²SO⁴ (mL)

0.1M K²S²O⁸

(mL)

反應時間 (Δt)

(sec)

1 2 2 1 1 2 2 88

2 2 2 1 1 0 4 40

3 4 0 1 1 2 2 44

2、計算各反應的起始濃度及試驗 1、2、3 的初速率：

Rate=

^−Δ[S²^O⁸

2−]

∆t

=

⁻

1

2∆[S₂O₃²⁻]

∆t

No 混和液中反應物起始濃度（Ｍ）平均時間

∆t(sec)

反應速率 Rate(M/sec)

[S

₂

O

₃²⁻

] [S

₂

O

₈²⁻

] [I

⁻

]

1 5× 10⁻⁴ 2× 10⁻² 4× 10⁻² 88 2.84× 10⁻⁶ 2 5× 10⁻⁴ 4× 10⁻² 4× 10⁻² 40 6.25× 10⁻⁶ 3 5× 10⁻⁴ 2× 10⁻² 2 × 10⁻² 44 5.68× 10⁻⁶ 濃度算式：

[S

₂

O

₃²⁻

]=

^C^M_V^×V

t

=

(0.005)×(10⁻³)

10×10⁻³

=5× 10

⁻⁴

[S

₂

O

₈²⁻

]=

^C^M^×V

Vt

=

(0.1)×(2×10⁻³)

10×10⁻³

=2× 10

⁻²

[I

⁻

]=

^C^M^×V

Vt

=

(0.2)×(4×10⁻³)

10×10⁻³

=4× 10

⁻²

2、3 同上依次計算

3、計算相對於S₂O₈²⁻和I⁻的反應級數 m 與 n。

R₂

R₁

=2

^m

=

^k[S_k[S²^O⁸²⁻^]^m^[I⁻^]ⁿ

2O₈²⁻]^m[I⁻]ⁿ

=

^k[4x10_k[2x10⁻²₋₂^]_]^m_m^[4x10_[4x10⁻²₋₂^]_]ⁿ_n

=2.19993

→m=1.14 R₃

=2

ⁿ

=

^k[S²^O⁸²⁻2−^]^m^[I⁻^]ⁿ

=

^k[2x10⁻²^]^m^[8x10⁻²^]ⁿ

=2

(3)

→n=1

4、計算本實驗之速率常數。

由速率定義是知：R¹=k[S²O⁸^2-]^m[I^-]ⁿ

→2.84× 10⁻⁶=k[2x10⁻²]^1.14[4x10⁻²]¹ →k=6.08× 10⁻³

5、正確的速率定義式。

Rate= 6.08× 10⁻³ [S²O⁸^2-]^1.14[I^-]¹

6、自行設計實驗之取量

預定變色時間：55.48；實測變色時間：44.50

試劑預定取量(ml) 試劑預定取量(ml)

2%澱粉 1 0.005M Na²S²O³ 1 0.2M NaI 2 0.1M K²S²O⁸ 3 0.2M NaCl 2 0.1M K²SO⁴ 1

預設時間：

-

1

2[S₂O₃²⁻]

∆t₄

=

6.08× 10⁻³

[S

²

O

⁸^2-

]

^1.14

[I

^-

]

→ ∆t

₄

= 55.48

(二) 積分作圖法

1、反應時間測定：

No

2%

澱粉 (mL)

1M NaI (mL)

0.2M Na²S²O³ (mL)

蒸餾水 (mL)

0.15M K²S²O⁸

(mL)

反應時間 (Δt)

(sec)

1 1 5 5.5 1.5 5 882

2 1 5 4.5 2.5 5 618

3 1 5 3.5 3.5 5 469

4 1 5 2.5 4.5 5 323

5 1 5 1.5 5.5 5 168

6 1 5 0.5 6.5 5 50

(4)

2、實驗結果：

編號

S₂O₃²⁻

最初 (mole)

S₂O₈²⁻

最初 (mole)

S₂O₈²⁻

剩下 (mole)

[S₂O₈²⁻]

(M) ln[S₂O₈²⁻] 1 [S₂O₈²⁻] 1 1.1x10^-3 7.5x10^-4 2x10^-4 1.1x10^-2 -4.51 90.90 2 9x10^-4 7.5x10^-4 3x10^-4 1.7x10^-2 -4.07 58.82 3 7x10^-4 7.5x10^-4 4x10^-4 2.2x10^-2 -3.81 45.45 4 5x10^-4 7.5x10^-4 5x10^-4 2.8x10^-2 -3.58 35.71 5 3x10^-4 7.5x10^-4 6x10^-4 3.3x10^-2 -3.41 30.30 6 1x10^-4 7.5x10^-4 7x10^-4 3.9x10^-2 -3.24 25.64 各項計算：

S₂O₃²⁻最初(mole)= C_M× V=( 0.2 )x( 5.5 x10^-3 ) = 1.1x10^-3 S₂O₈²⁻最初(mole)= C_M× V= ( 0.15 )x( 5 x10^-3 ) =7.5 x10^-3

S₂O₈²⁻剩下(mole)= S₂O₈²⁻最初(mole)

-

^[S²^O₂³²⁻^]

=7.5x10

^-4

-

^1.1x10⁻³

2

=2x10

^-⁴

[S₂O₈²⁻] =^S²^O⁸²⁻^剩下(mole)_V

t =^2x10

−4

18×10⁻³=1.1x10^-2 ln[S2O₈²⁻]=ln[0.011]= -4.509

1

[S₂O₈²⁻]

=

¹

ln[0.011]

=90.909

2、3、4、5、6 以此類推 3、作圖

0.011 0.017

0.022 0.028

0.033

0.039

y = -3E-05x + 0.0391

R² = 0.9839

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045

0 200 400 600 800 1000

[S

2

O

82-

]

時間(t)

零級反應

數列1 線性(數列1)

(5)

3、由 3 之結果判斷：

此反應級數：一級反應速率常數：0.0015 R²值：0.9943

* R²值愈接近 1 愈準確

(三) 實驗心得與分工：

碘鐘實驗主要是利用 S²O⁸^2-與 I^- 反應，生成 I²，而生成的 I²，會立即被 S²O³^2- -4.509860006

-4.074541935 -3.816712826

-3.575550769 -3.411247718

-3.244193633

y = -0.0015x - 3.1346 R² = 0.9943

-5 -4.5 -4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0

0 200 400 600 800 1000

ln [S

2

O

82-

]

時間(t)

一級反應

90.90909091

58.82352941 45.45454545

35.71428571 30.3030303

25.64102564

y = 0.0769x + 15.622 R² = 0.9396

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 200 400 600 800 1000

[S

2

O

82-

]

時間(t)

二級反應

(6)

話雖如此，但這項實驗並不若滴定實驗一般，可以藉由調整滴定速率的快慢來更方便的觀察變色的時間，只能夠緊盯著攪拌器去捕捉反應完成的那一瞬、因此事先預估反應的大概時間便非常重要。

除了反應時間的捕捉，所加入反應物的濃度不高，其取量對數據的精確於是非常重要，容器必須確實的烘乾而沒有水分殘留---讓我們充分見識到了網路上流行的都市傳說”實驗室烘乾箱的七大神祕”:

一、烘乾箱的溫度不可能超過一百度 C 二、烘乾箱內的器皿永遠少於全班總使用量三、你的器皿會越烘越濕

四、烘乾箱會改變標籤的字跡五、烘乾箱的溫度能使器皿改變外貌六、若器皿口朝上會有積水出現

七、用烘乾箱是要收稅的放入十個只能拿回五個

囈!化學實驗室果真如戰場，實驗操作須謹慎小心、防護裝備須穿整戴齊以保安全，甚至連使用烘乾箱，也萬不能忘”兵貴神速”之理啊!

首次實驗運用電腦作圖，是十分讓人感到新鮮的一件事，因為不熟悉，花費了比想像中還要久的時間，尤其是數學公式的輸入，超級的麻煩，不過正因為如此，

讓我留下了深刻的印象，由於是花費許多心血完成的作業，雖然不怎麼精美，但卻使人得到一種好好完成一件工作的充實感，這次的實驗實在讓人受益良多。

工作細目：

加藥品：丞恩計時：育辰

雜務：育辰&丞恩藥品清點：育辰

作圖：丞恩紀錄：育辰&丞恩

結報文字：丞恩排版：丞恩