Über dieses Experiment
Mischen Sie Natron mit einer ausgewählten Menge Essigsäure, während sich der vollständige Versuchsaufbau auf einer Waage befindet. Ein verschlossener Ballon hält das entstehende Kohlendioxid innerhalb der Wiegegrenze zurück. In einem offenen Gefäß kann dieses Material entweichen und den Messwert verändern, obwohl die Gesamtmasse von Versuchsaufbau und Raum erhalten bleibt.
Lernziele
- Legen Sie die Systemgrenze fest, bevor Sie einen Waagenmesswert interpretieren.
- Berücksichtigen Sie gasförmige Produkte als Masse besitzendes Material.
- Vergleichen Sie eine Massenänderung mit der in den Raum transportierten Masse.
Anleitung
- 1Wählen Sie „Geschlossen mit Ballon“ und notieren Sie den anfänglichen Waagenmesswert.
- 2Mischen Sie die Reaktionsstoffe, beobachten Sie die Gasbildung und überprüfen Sie die Massenänderung.
- 3Bereiten Sie den entsprechenden Versuch mit offenem Gefäß vor und vergleichen Sie die Anfangs- und Endmesswerte.
- 4Variieren Sie die Säuremenge, notieren Sie die entwichene Masse und erklären Sie die durch den limitierenden Reaktanden gesetzte Obergrenze.
Das Modell
Annahmen
- Hydrogencarbonat und Essigsäure reagieren im Verhältnis eins zu eins zu Kohlendioxid. Der vorgegebene Reaktionsfortschritt ist 1 minus exp(-0.06t). Die molare Masse des Gases beträgt 44.0095 g/mol.
- Die Anfangsmasse umfasst ein 50-g-Gefäß, 50 g Säurelösung und das ausgewählte Pulver; beim geschlossenen Aufbau kommt außerdem ein 2-g-Ballon hinzu. Vergleichen Sie die Änderungen innerhalb jedes Aufbaus, statt deren unterschiedliche Taragewichte miteinander zu vergleichen.
- Das Gas im geschlossenen Aufbau bleibt bei Umgebungsdruck im gewogenen, flexiblen Auffangbehälter. Im offenen Aufbau entweicht das Gas vollständig. Luftauftrieb, Verdunstung, Spritzer und Drift der Waage werden nicht berücksichtigt. Ein sich tatsächlich aufblasender Ballon kann die scheinbare Masse durch Auftrieb verändern.
Im Unterricht ausprobieren
- Q1Wo ist die fehlende Masse bei der Messung mit dem offenen Gefäß?
- Q2Warum muss der Ballon bei der anfänglichen Wägung des geschlossenen Systems mitgewogen werden?
Häufig gestellte Fragen
Entsteht Gasmasse aus dem Nichts?
Nein. Das Kohlendioxid enthält Atome aus den Ausgangsreaktanten. Die Gasmasse wird aus dem verbleibenden Reaktionsgemisch heraus verlagert.
Würde ein echter Ballon eine vollkommen unveränderte Waagenanzeige ergeben?
Nicht unbedingt. Veränderungen des Luftauftriebs und Einflüsse der Messgeräte sind in diesem idealisierten Massenbilanzmodell nicht berücksichtigt.