关于此实验
将气球套在盛有醋的容器上，倒入小苏打，观察收集气体的气球膨胀。改变反应物的用量以确定限量试剂，然后比较柔软和较硬的气球。进行敞口容器实验时，可以看到同样的化学反应产生的气体没有被保留，而是逸散到外部。
学习目标
- 预测碳酸氢盐或乙酸中哪一种的用量会成为限制因素。
- 将气球大小与气体量和压力联系起来，而不仅仅是与气泡数量联系起来。
- 比较被保留的气体与穿过敞开边界逸出的气体。
使用方法
- 1套上气球，倒入默认用量的粉末，并记录最终气体体积。
- 2保持醋的用量不变，增加小苏打，找出气体产量达到平台的点。
- 3固定化学物质的用量，增加气球的硬度，并比较压力与体积。
- 4在新一轮实验中取下气球，重复反应，并检测逸出气体的质量。
模型
假设
- 理想反应方程式为 NaHCO₃ + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O + CO₂。醋的密度为 1 g/mL，所选浓度表示乙酸的质量百分比。
- 在温度固定为 298.15 K 时，气体生成量按照 1 − exp(-0.07t) 趋近于极限量。此处不考虑溶解的 CO₂、乙酸平衡以及温度变化。
- 连接的集气器保留理想 CO₂，其绝对压力为 P = 101.325 kPa + K × 气体体积（升）。这种正线性刚度是用于教学的顺应性定律，并非真实乳胶气球的本构模型。未连接的集气器不保留气体。
在课堂上试试这个实验
- Q1为什么额外添加小苏打后，气球不再变大？
- Q2为什么刚度更大的气球能以更小的体积容纳相同量的气体？
常见问题
气球体积是否等于环境压力下的理想气体体积？
只有在所选刚度为零时才相等。刚度为正时，气体压力更高，体积更小。
为什么敞口容器会损失质量，而安装了气球后却不会？
在开放系统中，二氧化碳会离开被测系统。在封闭系统中，收集器则留在该系统边界内。