反應速率通常用起始速率法測定，即測量反應物混合後瞬間的反應速率。對於用傳統方法確定的較慢的反應，可以通過對最初幾秒或幾分鐘的反應速率求取平均值來估算起始速率。
過硫酸根離子（S2O82-）在室溫下以緩慢的速率氧化碘離子，如 (1)：
2I- + 2S2O82- I2 + 2SO42- (1)
該反應的速率可表示為各反應物或生成物濃度變化的函數，如下所示：
(2)
(2) 其中，第壹項表示反應速率等於壹定時間內 S2O82- 的減少量。由於(1)指出每兩個碘離子與壹個 S2O82- 發生作用，(2)中的第二個等號表示反應速率與碘離子之間的關系，其他等號可以從這壹關系中推斷出來。
速率定律是反應速率與反應物之間關系的數學表達式。在上述反應中，反應速率與碘離子和過硫酸根離子的濃度有關，因此假定：
R=k[I-]m[S2O82-]n (3)
k ：速率常數
m, n ：反應級數
該反應的速率是通過所謂的 "時鐘 "反應確定的。"反應。這種反應使用快速反應（或快速反應的組合）來發出信號（通常使用顏色指示劑），表示消耗了特定數量的反應物（在本例中為 S2O32-）。這類反應類似於生命時鐘，因此被稱為 "時鐘反應"。該反應的 "時鐘 "基於以下事實：
1.S2O32- 和 I2 之間的反應快速而完全。
I2 + 2S2O32- 2I- + S4O62- (4)
2.在碘指示劑（澱粉）存在的情況下，會產生極少量的 I2，溶液立即呈現非常深的藍黑色。
所以碘化物與S2O82-反應時，開始時加入已知少量的S2O32-和澱粉指示劑，反應進行時有I2生成，但I2立即與S2O32-作用生成I-，並不使澱粉顯色，當少量的S2O32-消耗完後，再生成碘分子，使溶液中的澱粉立即顯出藍黑色。
從反應開始到溶液色差為 t 時，消耗了 1 摩爾 S2O32-，還消耗了 0.5 摩爾碘分子和 0.5 摩爾 S2O82-；即 S2O82-的量變化為起始濃度 S2O32-的壹半，溶液的顏色變為藍色。因此，反應速率可表示為：
(5)
碘和 S2O82- 的速率常數 k 和反應步數的計算與反應速率和反應濃度有關。實驗計算方法是用相對速率代替起始反應速率，在其他濃度固定的情況下，只改變其中壹個因素，按比例去掉相同的因素，求出 m 和 n 的值。將 m 值和 n 值代入反應方程式，即可求得反應速率常數。
反應速率常數與溫度有關，由阿倫尼烏斯經驗公式可知二者的定量關系，並可進壹步求出反應的活化能 Ea。
或
反應的對數 k 與 1/T 的關系應是壹條直線，根據直線的斜率可計算出活化能。
已知：3I[-]+S2O8[2-]===I3[-]+2SO4[2-] 反應速率可以用 I3[-] 和澱粉出現藍色的時間 t 來測量
t 越小，速率越快
20° C 時的實驗如下：
1 2 3 4 5
c(I[-]) 0.040 0.080 0.080 0.160 0.120
c(S2O8[2-]) 0.040 0.040 0.080 0.020 0.040
t 88 44 22 44 ?
3I[-] S2O8[2-]
0.040 ② 0.040 88
0.080 ① 0.040 ③ 44
0.080 0.080 ④ 22
0.160 ⑥ 0.020 ⑤ 44
0.120 0.040
①/②= 2 44/88=1/2
④/③=2 22/44=1/2
⑥/①× ⑤/③=1 44/44=1
由此可以得出它們之間的關系 0.120/①×0.040/ ③=3/2 T5=44×2/3=88/3~29.3 第二段：碘鐘實驗（壹）--反應水平與初始反應速率法
臺灣大學化學系：《壹般化學實驗》第十二版，臺灣大學出版中心：臺灣，中華民國，1997。保留所有權利。轉載請征得同意，如有遺漏，敬請指正。臺灣大學化學系助理教授魏靜儀，2007年2月12日。
目的：以初始反應速度法測定過乙酸自由基（S2O82-）與碘自由基（I-）反應的反應水平和反應速度。實驗技能：移液管的使用和反應速率的測定。三、原題：（壹）反應速率與反應水平化學反應速率是用單位時間內反應物或生成物的濃度來表示的，以aA+bB→cC的反應為例：
反應速率（rate）=
d[A] d[B] d[C] = = = a dt b dt c dt
(1)
反應速率與反應物濃度之間的關系可用壹個公式表示，叫做反應物濃度與反應速率的關系式。反應速率與反應物濃度之間的關系可以用壹個數學公式來表示，叫做速率
定律：速率=k[A]m[B]n (2) k 是速率常數（rate constant），在固定溫度下保持不變。對於反應物 A，反應水平為 m；對於反應物 B，反應水平為 n；總反應水平是這兩個水平之和，即 m+n。反應水平可以是整數、分數或負數，不是由平衡方程組決定，而是由反應機理決定，並通過實驗測量。在本實驗中，采用了初始反應速率法來確定反應速率。(初始反應速率法用於確定亞硝酸過氧化物（S2O82-）與碘（I-）的反應速率（式 3）（式 4）。如公式 5 所示，在反應溶液中加入壹定量的滄海酸（S2O32-）作為計時器，與反應產物之壹的碘分子（I2）發生作用，從而確定反應速率。S2O32- 和 I2 之間的反應速度非常快，可以在混合的瞬間完成，因此式 3 中產生的 I2 可以瞬間被 S2O32- 清除，I- 可以再次產生。事實上，可以認為 S2O32- 存在，I2 就會存在，壹旦 S2O32- 消耗，I2 與 I- 形成 I3-，I3- 又會加入到反應溶液中原有的澱粉指示劑中形成黑顏色的混合物；記住這個黑顏色的時間（Δt），並利用 S2O32- 及其與 S2O82- 的化學計量學關系（式 6），可以看出 S2O32- 與 S2O82- 的化學計量學關系（式 7）。6），可以看出這段時間
E19-1
這是壹個非常快速和迅速的反應，它可以在混合的瞬間完成，因此公式 3 中產生的 I2 可以瞬間被 S2O32- 清除，重新產生 I-。E19-1
在此期間，S2O82- 的濃度會發生變化，平均速度的測量結果如式 7 所示。
S2O82- + 2I → 2SO42- + I2
-
(3) (4) (5) (6)
rate = k[S2O82-]m[I-]n 2S2O3 + I2 → 2I + S4O6
Δ[S2O3 ] = 2Δ[S2O8 ] Δ[S 2 O8 2 ] 速率 = = Δt （三）初始反應速率法
222-
222
2-
1 2 Δ[S 2 O 3 ] 2 Δt
(7)
初始反應速率法是改變反應物初始濃度的系統試驗、
(7)
初始反應速率法是壹種系統的試驗方法，即改變反應物的初始濃度，而將反應的其他條件保持在壹個固定的水平上，以找出濃度變化對初始反應速率的影響。初始反應速率通常是通過測量反應物混合物開始時很短時間內反應物或生成物的濃度變化來確定的，作為初始反應速率的近似值，如式 8 所示。8.
初始反應速率=
Δ[A] Δ[B] Δ[C] = = = b Δt c Δt a Δt
(8)
實驗分幾個階段增加 S2O82- 和 I- 的初始濃度。
在該實驗中，S2O82- 和 I- 的起始濃度增加了 2 倍，其他條件保持不變，如表 1 所示。試驗 1、試驗 2 和試驗 3 的初始速度分別用 r1、r2 和
r3 表示，通過比較初始速度確定反應水平 m 和 n，如式 9 和 10 所示：
r2 k( 2[S 2 O 8 ]1 ) m ([I ]1 ) n = = = 2m 2 m n r1 k ([S 2 O 8 ]1 ) ([I ]1 ) r3 k([S 2 O 8 ]1 ) m ( 2[I ]1 ) r3 k([S 2 O 8 ]1 ) m (2[I ]1 ) r3 k([S 2 O 8 ]1 ) m ([S 2 O 8 ]1 ) m (2[I ])1 ) r3k([S 2 O 8 ])1 ) 1 ) m (2[I ]1 ) n = = 2n 2 n m r1 k ([S 2 O 8 ]1 ) ([I ]1 )
2 2
(9) (10)
表 1 初始反應速率法各組試劑的濃度，取 0.20 M 2% 0.0050 M 0.20 M 試驗 NaCl Na2S2O3 NaI 澱粉 數量 （mL） （mL） （mL） （mL） 1 2.0 1.0 1.0 2.0 2 2.0 2.0 1.0 1.0 3 0 1.0 1.0 4.0
0.10 M K2SO4 (mL) 2.0 0 2.0
0.10 M K2S2O8 (mL) 2.0 4.0 2.0
D.儀器和材料：五、藥品：0.20M 碘化鈉（sodium iodide,NaI）、0.10M 過氧化鉀（potassium
persulfate,K2S2O8）、0.20M 氯化鈉（NaCl）、0.10M 硫酸鉀（potassium sulfate,K2SO4）、0.10M硫酸鉀（K2SO4）、0.10M硫酸鉀（K2SO4）、0.10M硫酸鉀（K2SO4）、0.10M硫酸鉀（K2SO4）、2%澱粉溶液、0.0050M硫代硫酸鈉（Na2S2O3）。
E19-2
實驗步驟：將 10 個 50 mL 錐形瓶洗凈晾幹後按表 1 試驗（1）準確取 NaI、NaCl，開始計時並加入壹定的終反應物 K2S2O8
澱粉、Na2S2O3、K2SO4
置於木塞上混合振蕩錐形瓶 20 秒、實驗步驟
操作步驟
實驗步驟如下 步驟
靜置溶液，觀察溶液變黑的時間（Δt）
重復實驗（1），直到顏色變化在 3 秒內。重復測試 (2) 和 (3)。
演示
1.
將 10 個 50 mL 錐形燒瓶洗凈、晾幹、置於室溫並貼上標簽，進行表 1 所示的三個定時測試。
2.
使用定量分液器在錐形瓶中獲得所需的 Na2S2O3、NaI、NaCl 和 2% 澱粉溶液。
使用 5 mL 移液管將所需的 K2SO4 溶液分配到錐形瓶中。
3.
註意：應徹底清洗移液管，然後用少量試劑潤滑，以確保濃度被殘留的水稀釋。
E19-3
4.
用 5 mL 移液管準確取 0.10 M K2S2O8，當加入最後壹種反應物 0.10 M K2S2O8 時，應註意時間，並盡快將試劑加入小瓶中，用軟木塞塞住瓶口，搖動小瓶 20 秒，使溶液混合後靜置。註意：K2S2O8 是最後加入的試劑，應盡快加入並同時計時。每次操作方法應固定，以提高實驗的準確性，搖動時應註意不要濺到溶液！當溶液開始變色時，停止計時並記錄反應時間。(此時溶液中的定時劑 Na2S2O3 用完，I3- 與澱粉指示劑形成黑色錯位）註意：整個溶液應同時突然變色，否則說明溶液未充分混合。
5.
6.
用相同的初始濃度重復上述三次計時試驗。如果在相同的測量條件下，兩次重復測試的變色時間相差超過三秒，則必須重復測試。
7.
計算心動過速方程式中的 m、n 和 k 值。將教師給出的指定變色時間 (Δt)代入所得的心動過速方程式，並設計壹組要采集的樣本。取實際試劑並測量正確的變色時間。註：可通過固定壹種反應物的體積，只改變另壹種反應物的體積來簡化設計。碘鐘交響曲：準備壹組試劑，與其他同學壹起，在交響樂聲中開始反應，觀察各組自行設計的反應試劑，是否能準確配合顏色變化的節奏。
8.
E19-4
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