把泡沫量出来：小苏打到底放出多少气体
所有人都见过那座火山，但几乎没人真正测过它。用一台厨房秤和一个高身壶，你可以称出跑掉的二氧化碳，再和课本预言的 1:1 反应做对比。
材料
| 材料 | 用量 | 替代方案 |
|---|---|---|
| 小苏打（碳酸氢钠） | 20.0 克，需称量 | 食用小苏打，同一种东西 |
| 白醋，5% 醋酸 | 200 毫升 | 蒸馏白醋；不要用陈醋或香醋 |
| 高身细口壶 | 1 个，至少 1 升 | 量筒，泡沫高度读数更准 |
| 厨房秤 | 1 台，精度 0.1 克 | 0.5 克精度也够读质量差 |
| 直尺 | 1 把 | 卷尺贴着壶壁量 |
| 托盘或有边的烤盘 | 1 个 | 大盘子；泡沫一定会溢出来 |
操作步骤
把壶放在托盘上，倒入 200 毫升白醋，然后把整套装置一起称重并记下数字。
观察要点: 根据玻璃器皿不同，醋加壶加托盘大约读到 700 克。
称出 20.0 克小苏打放在小杯里。
观察要点: 20 克小苏打约等于四平茶匙，按体积约 14 毫升。
一次性把小苏打倒进去并开始计时，不要搅拌。
观察要点: 泡沫在 6 到 9 秒内涨到一升壶的壶口，然后顺着外壁往下淌。
用直尺量出最高泡沫高度，然后等泡沫完全塌掉。
观察要点: 峰值高度很大程度上取决于壶有多窄，而不取决于产生了多少气体。
泡沫完全塌陷、液面静止后，把整套装置再称一次。
观察要点: 质量下降大约 5 克，正好对应离开壶的二氧化碳。
原理
碳酸氢钠和醋酸按 1 比 1 反应：NaHCO3 加 CH3COOH 生成醋酸钠、水和二氧化碳。20 克小苏打是 0.238 摩尔，而 200 毫升 5% 白醋含醋酸约 0.167 摩尔，所以醋是限量试剂。反应因此生成约 0.167 摩尔二氧化碳，室温下大约是 4.1 升气体。你看到的泡泡是这些气体被醋酸钠溶液和少量残余蛋白困住的结果；它们证明的是反应有多快，而不是反应有多少。秤上的失重才是诚实的测量，因为二氧化碳离开壶以后不会再回来。
可以这样理解: 泡沫是小票，不是商品本身。它告诉你这笔交易发生得很快，但你实际买了多少，写在秤上——那才是跑掉的气体总量。
清理与处置
剩下的液体是稀醋酸钠，无害，多冲水倒掉即可。趁残留没干先把托盘冲净，干燥的醋酸钠会结成一层黏膜，之后很难清。还在冒泡时不要封盖。
实验台笔记
靠称量而不是靠猜
这张卡的全部意义在天平。泡沫高度很戏剧化但几乎没有信息量；秤上的读数是无聊的，也是定量的。
Observed / 实测20 克碳酸氢钠配 200 毫升 5% 白醋，整套装置在八分钟内失重 4.6 到 5.6 克，其中绝大多数在前 90 秒内就没了。
为什么最后那一克这么慢
还溶在液体里的气体，必须透过一个基本静止的液面扩散出来。泡沫塌掉后搅一下，尾段气体能在十秒左右释放掉。
Observed / 实测泡沫消失后搅一次，秤的读数会再降 0.4 到 0.8 克。
别把厨房重新刷一遍
值得一试的变体
- 把醋减到 100 毫升，先预测失重再上秤。此时反应由酸限量，理论失重约 2.0 克。
- 用 20 克泡打粉代替小苏打，比较泡沫高度。泡打粉里只有约 30% 是碳酸氢盐，泡沫会小得多。
- 用完全相同剂量的试剂，分别在细口量筒和宽口碗里做同样的反应，比较峰值泡沫高度。
实验台上常被问到的问题
- 你说是 4.1 升气体，为什么失重只有 5 克左右？
- 因为二氧化碳很重。室温下一摩尔重 44 克，0.167 摩尔就是 7.3 克。其中一部分以碳酸氢盐的形式留在液体里，另一部分在泡沫塌掉后缓慢逸出，所以实测值略低于理论值。
- 泡沫越多就说明气体越多吗？
- 不是。泡沫高度取决于气泡大小，而气泡大小取决于容器宽度和醋里的微量蛋白。同样多的反应，细口量筒永远显得泡沫更高。
- 能在密封瓶里做、把气体收集起来吗？
- 可以在瓶口套气球，但密封的硬质瓶会迅速升压。只用耐碳酸饮料的瓶子，绝不要用玻璃瓶，而且气球要小，以免回吸把液体带进去。