（高校化学2レポート）律速段階について

高校のレポートについてなんですけど
亜硫酸ナトリウム（NaHSO3）（0,1パーセントのデンプンを含む）とヨウ素酸カリウム(KIO3)の反応を用いて反応の速さについてのレポートなんですが、
2IO3+5HSO3→I2+5SO4+3H+H2Oで多段階反応になっていて
IO3+3HSO3→I+3SO4+3H
I2+HSO3+H2O→2I+3H+SO4
のどちらかが律速段階なんですけどそれすらもわかりません・・・
１）濃度および温度ち速さの関係を説明せよ
２）どうような速度式になるか
３）反応構成について説明せよ
４）反応構成から10倍に薄めるとどうなるか
この上の上手な説明方法を教えてください。よろしくお願いします。

No.2 ベストアンサー 回答者： w-palace 回答日時： 2007/09/20 22:48

行きがかり上、補足します。

まず、３式の順序をかえるべきでしょう。
ヨウ素(I2)が生成する前に、ヨウ素がヨウ化物イオンに戻る反応が起こるのは具合が悪いですからね。便宜上(1)～(3)の番号をつけ、その順に反応が進むと考えます。
(1) IO3(-)＋ 3HSO3(-) → I(-) + 3SO4(2-) + 3H(+)
(2) 5I(-) + IO3(-) 6H(+) →　3I2 + 3H2O
(3) I2 + HSO3(-) + H2O → 2I(-) + 3H(+) + SO4(2-)

現実問題として、実験結果のみから完璧に説明することは困難だと思いますが、以下のように考えると良いでしょう。
ヨウ素-デンプン反応による着色が見られるのは、ヨウ素(I2)の量がある程度増えたときである。
その発色が現れるまでに時間がかかるのは、(1)(2)で生じたI2が(3)によってすみやかにI-へと還元されるからである。これは、I2を生じる反応よりもI2がI-に還元される反応の方がはるかに速いということを意味します。
このことから、(3)は律速段階ではないことを意味します。つまり、(2)が選択肢に入っていないのであれば(1)が律速段階であるということになります。

ヨウ素-デンプン反応による着色に時間を要することのついての説明に戻ります。上記のように、(3)の反応が進む限りは、I2の濃度は上がらないので着色は起こりません。しかし、(3)が進まなくなれば着色が見られるはずです。そうなるのはどういう場合かといえば、(3)における還元剤であるNaHSO3がなくなったときです。つまり、はじめに加えたNaHSO3が全て反応してしまったときです。

B液を10倍に薄めると反応しなかった理由というのは、NaHSO3が完全に消費される前に、B液に含まれている酸化剤であるNaIO3が全て消費されてしまうからです。こうなってしまえば、それ以上NaHSO3は消費されず、その時点でI2の発生も起こりませんので、いつまで待ってもI2は生じないということです。

この反応は「時計反応」として有名です。たとえば、「ヨウ素酸 亜硫酸 デンプン」などのキーワードで検索すると多くのヒットがあります。

この回答へのお礼

詳しい説明ありがとうございます。
おかげでレポートが完成しました。
本当に助かりました。ありがとうございました。

お礼日時：2007/09/21 00:29

No.1 回答者： w-palace 回答日時： 2007/09/20 14:15

反応式がおかしいんじゃないですか。

それと、イオンの場合には電荷も書きましょう。
その辺りが正しくなければ話が始まりません。

取りあえずの回答として、
第２段階が律速であれば、第１段階の生成物がたまってくるはずです。
第１段階が律速であればそうはならないはずです。
レポートというからにはその実験を行ったのでしょうか。
実験のレポートは実験結果を踏まえて書くものです。実験結果を書かなければ、踏まえようがないですよね。

この回答への補足

申し分けありません。説明不足でした。
2IO3(-)　＋ 5HSO3(-)　→　I2 + 5SO4(2-)　+ 3H(+)　＋H2Oで多段階反応になっていて
IO3(-)＋ 3HSO3(-) → I(-) + 3SO4(2-) + 3H(+)
I2 + HSO3(-) + H2O → 2I(-) + 3H(+) + SO4(2-)
5I(-) + IO3(-) 6H(+) →　3I2 + 3H2O
　
実験１　濃度による影響
A液とB液を混ぜる　接触した瞬間から時間を計る、その時間から反応するまでの時間を反応時間とする
A液0.02mol/l NaHSO3(0.1パーセントデンプン含む)
B液0.05mol/l KIO3

で結果は濃度が濃いほど反応時間は短いということがわかりました

実験２は温度による影響で温度が高ければ高いほど反応は速かった

B液を10倍に薄めると反応しなかった

３）反応構成について説明せよ
　（なぜ、数秒経った後に瞬間的に着色したのか　）

すいませんがよろしくお願いします

補足日時：2007/09/20 17:14