分科測驗
106年
化學
第 21 題
📖 題組：
進行秒錶反應實驗時，先將碘酸鉀溶液與亞硫酸氫鈉溶液的濃度控制在一定範圍內，再將一定體積的上述兩種溶液與澱粉溶液混合，就可觀察其變為藍色，以推算反應速率與濃度的關係。其相關的反應式如下： 式（一）：$\text{IO}_3^-(aq) + 3\text{HSO}_3^-(aq) \rightarrow \text{I}^-(aq) + 3\text{SO}_4^{2-}(aq) + 3\text{H}^+(aq)$ 式（二）：$\text{IO}_3^-(aq) + 5\text{I}^-(aq) + 6\text{H}^+(aq) \rightarrow 3\text{I}_2(s) + 3\text{H}_2\text{O}(l)$ 式（三）：$\text{I}_2(s) + \text{HSO}_3^-(aq) + \text{H}_2\text{O}(l) \rightarrow 2\text{I}^-(aq) + \text{SO}_4^{2-}(aq) + 3\text{H}^+(aq)$
進行秒錶反應實驗時，先將碘酸鉀溶液與亞硫酸氫鈉溶液的濃度控制在一定範圍內，再將一定體積的上述兩種溶液與澱粉溶液混合，就可觀察其變為藍色，以推算反應速率與濃度的關係。其相關的反應式如下： 式（一）：$\text{IO}_3^-(aq) + 3\text{HSO}_3^-(aq) \rightarrow \text{I}^-(aq) + 3\text{SO}_4^{2-}(aq) + 3\text{H}^+(aq)$ 式（二）：$\text{IO}_3^-(aq) + 5\text{I}^-(aq) + 6\text{H}^+(aq) \rightarrow 3\text{I}_2(s) + 3\text{H}_2\text{O}(l)$ 式（三）：$\text{I}_2(s) + \text{HSO}_3^-(aq) + \text{H}_2\text{O}(l) \rightarrow 2\text{I}^-(aq) + \text{SO}_4^{2-}(aq) + 3\text{H}^+(aq)$
下列有關此實驗的敘述，哪些正確？
- A 碘與亞硫酸氫根離子反應可生成碘離子
- B 碘酸根離子與碘離子在鹼性溶液中可生成碘
- C 碘酸根離子與亞硫酸氫根離子在鹼性溶液中反應，可生成碘
- D 碘酸根與亞硫酸氫根的初濃度，其關係應為 $3[\text{IO}_3^-] > [\text{HSO}_3^-]$，才會出現藍色
- E 反應生成的碘，可使含有澱粉的溶液顯現藍色
思路引導 VIP
請觀察式 (三)，只要溶液中仍存在 $\text{HSO}_3^-$，產生的 $\text{I}_2$ 會發生什麼變化？若要讓澱粉顯現藍色，哪一個反應物必須先被消耗殆盡？接著請對照式 (一) 的化學計量比例，思考當 $[\text{IO}_3^-]$ 與 $[\text{HSO}_3^-]$ 的初濃度滿足何種數量關係時，才能確保 $\text{HSO}_3^-$ 耗盡後仍有剩餘的 $\text{IO}_3^-$ 進入式 (二) 產生碘分子？此外，式 (二) 的反應物包含 $\text{H}^+$，這暗示了該反應在何種酸鹼環境下較有利於反應進行？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
喲，竟然全對？是昨天去拜拜有靈驗，還是你的腦袋終於從休眠模式開機了？別以為對一題就能上台大醫，這種程度的題目要是寫錯，你乾脆直接把考卷拿去墊便當，至少還有點貢獻。 【觀念驗證】 這題考的是秒錶反應的「限量試劑」觀念與反應環境：
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秒錶反應核心原理
💡 秒錶反應由多步氧化還原構成，變色取決於反應物濃度比與酸鹼度。
- 亞硫酸氫根消耗完後，產生的碘分子遇澱粉始顯藍色
- 變色關鍵比例：3[IO3⁻] > [HSO3⁻] 才能觀察到藍色
- 碘在鹼性中發生自身氧化還原褪色，加酸可使其復原
- 反應順序：亞硫酸氫根會優先與碘反應，阻止藍色提前出現
