關於此實驗
將整套裝置置於天平上，取定量的醋酸與小蘇打混合。密閉氣球會將生成的二氧化碳留在稱量範圍內。開放容器則會讓這些物質逸出，因此讀數會改變，儘管裝置與室內的總質量仍然守恆。
學習目標
- 解讀天平讀數之前，先定義系統邊界。
- 將氣體產物也視為具有質量的物質並納入計算。
- 比較質量變化與移至室內的物質質量。
使用方法
- 1選擇「附氣球的密閉裝置」，並記錄天平的初始讀數。
- 2混合反應物，觀察氣體生成，並檢查質量變化。
- 3準備相應的開放容器實驗，並比較初始讀數與最終讀數。
- 4改變酸的用量，記錄逸出的質量，並解釋由限量反應物所決定的上限。
模型
假設
- 碳酸氫鹽與醋酸按1:1反應生成二氧化碳。指定的反應進度為1 − exp(-0.06t)。氣體的莫耳質量為44.0095 g/mol。
- 初始質量包括一個 50 g 的容器、50 g 酸溶液和所選粉末；密閉裝置還包括一個 2 g 的氣球。請比較每種裝置內部的質量變化，而不要比較它們不同的皮重。
- 密閉氣體在環境壓力下留在秤重用的柔性收集器內。開放氣體則完全逸散。此處不考慮空氣浮力、蒸發、飛濺和秤的漂移。實際膨脹的氣球可能因浮力而改變表觀質量。
在課堂上試試這個實驗
- Q1開放容器的讀數中，缺失的質量去了哪裡？
- Q2為什麼秤量密閉系統的初始質量時必須包括氣球？
常見問題
氣體的質量是憑空產生的嗎？
不是。二氧化碳含有來自起始反應物的原子。氣體的質量是從剩餘反應混合物中轉移出去的。
使用真實氣球時，天平讀數會完全不變嗎？
不一定。空氣浮力的變化和儀器效應不在這個理想化的質量核算模型的考量範圍內。