分科測驗
115年
化學
第 19 題
華妍探究秒錶反應（又稱碘鐘反應），配製甲和乙兩種溶液。\n甲溶液：以 $0.428$ 克碘酸鉀（式量為 $214$）加蒸餾水配成 $100$ 毫升。\n乙溶液：$0.004\text{ M}$ 亞硫酸氫鈉（ $\text{NaHSO}_3$）的酸性溶液（含澱粉指示劑與稀硫酸）$10$ 毫升。\n在 $20^\circ\text{C}$ 下，華妍根據表 2 的成份混合，並記錄溶液由無色轉變為深藍色所需的時間，如表 2 所示：\n已知混合溶液變成深藍色前，至少有下列三個反應進行，且式 5 的反應速率最慢。\n$\text{IO}_3^-\text{(aq)} + 3\text{ HSO}_3^-\text{(aq)} \rightarrow \text{I}^-\text{(aq)} + 3\text{ SO}_4^{2-}\text{(aq)} + 3\text{ H}^+\text{(aq)}$ （式 5）\n$5\text{ I}^-\text{(aq)} + \text{IO}_3^-\text{(aq)} + 6\text{ H}^+\text{(aq)} \rightarrow 3\text{ I}_2\text{(s)} + 3\text{ H}_2\text{O(l)}$ （式 6）\n$\text{I}_2\text{(s)} + \text{HSO}_3^-\text{(aq)} + \text{H}_2\text{O(l)} \rightarrow 2\text{ I}^-\text{(aq)} + \text{SO}_4^{2-}\text{(aq)} + 3\text{ H}^+\text{(aq)}$ （式 7）\n下列關於上述實驗的敘述，哪些正確？
- A 此反應對 $\text{IO}_3^-\text{(aq)}$是屬於二級反應
- B 此實驗中的還原劑是 $\text{HSO}_3^-\text{(aq)}$，限量試劑是 $\text{IO}_3^-\text{(aq)}$
- C 式 7 的反應快於式 6 的反應
- D 改變實驗中溶液的 $\text{pH}$，不會影響其反應速率
- E 混合甲溶液 $1\text{ mL}$ 和乙溶液 $15\text{ mL}$ 後，再加蒸餾水 $4\text{ mL}$，則此溶液會在 $800$ 秒後變成深藍色
思路引導 VIP
若反應中產生的碘分子（$\text{I}_2$）一旦生成就會立刻使澱粉變藍，但在溶液中還殘留 $\text{HSO}_3^-$ 時卻完全看不到藍色，這代表消耗 $\text{I}_2$ 的步驟與生成 $\text{I}_2$ 的步驟之間，誰的反應速率更快？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了，精準掌握了秒錶反應（iodine clock reaction）的核心機制！
反應級數與快慢步的精準判讀
由實驗一至實驗三可知，在固定乙溶液用量與總體積下，當甲溶液體積加倍（$4.0\text{ mL} \to 8.0\text{ mL}$）時，反應時間縮短為原來的 $\frac{1}{4}$（$50\text{ s} \to 12.5\text{ s}$），代表反應速率變為 $4$ 倍，故對 $\text{IO}_3^-$ 為二級反應，(A) 正確。
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