【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來自學(xué)。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實的學(xué)酥重新自修以查漏補缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的備注。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學(xué)叢書』其實還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因為6677版保留了很多古早知識，讓我終于搞明白了和老工程師交流時遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險極小，即使出版社再版也只會再版80年代改開版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯的自學(xué)教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』上傳成文字版。??

第六章阿佛加德羅定律

§6-3確定物質(zhì)的分子式

【01】我們早已學(xué)會了元素的單質(zhì)和化合物的分子式的寫法。也懂得了分子式所表示的三種意義——(1)代表物質(zhì)的一個分子；(2)表示組成分子的各種元素的原子數(shù)和它們的重量比；(3)表明物質(zhì)的分子量（第一冊§1-9）【山注，化1-1-09，傳送門CV20291562】。

【02】但分子式是怎樣來的呢？從分子式所表示的三種意義可以知道，確定一種物質(zhì)的分子式，必需知道(1)這種物質(zhì)的分子是由哪些元素組成的；(2)這些元素在分子里所占的重量比是多少；(3)這種物質(zhì)的分子量。

【03】物質(zhì)的組成，可以通過分析化學(xué)的實驗獲得。研究物質(zhì)是由哪些元素組成的化學(xué)，叫做定性分析；進(jìn)一步研究這些組成元素的重量比的化學(xué)，叫做定量分析。所以，確定物質(zhì)分子式的第一、二兩點，便是通過定性和定量分析來解決的，而第三點一一測定物質(zhì)的分子量，就是根據(jù)前面講過的方法，最后，根據(jù)分子量和分析所獲得的物質(zhì)里各元素的重量百分比，算出這一物質(zhì)的分子式。

【04】現(xiàn)在以氨為例來說明這一計算過程。

【05】經(jīng)過定性分析，得知氨是由氮和氫兩種元素組成的。再經(jīng)定量分析，知道它們的百分含量是氮占82.36%，氫占17.64%。

【06】氮和氫的原子量分別是14和1（準(zhǔn)確地說應(yīng)當(dāng)是1.008）。我們可以看作這就是氮和氫每一個原子的重量。既然已經(jīng)知道了一個原子的重量，那末82.36份重的氮和17.64份重的氫中，可以看作含有82.36/14和17.64/1個的原子。所以：

【07】這個1：3所代表的意義，僅僅是表示一個氨分子里氮原子和氫原子的相對個數(shù)比，而氮原子和氫原子的個數(shù)，可能是1:3，2:6，3:9，…，n:3n。因此氨的分子式，可能是NH?，N?H?，N?H?，…，(NH?)n。而NH?只不過是氨的最簡式（也可以叫做實驗式，因為這個式子，是由分析實驗初步導(dǎo)出的結(jié)果）。要確定氨的分子式，還需決定于它的分子量。也就是要知道(NH?)n中的n等于幾？關(guān)于氣態(tài)物質(zhì)分子量的測定方法，我們已經(jīng)在上一節(jié)里學(xué)過了【山注，化3-6-02，傳送門CV21976126】。由實驗得知氨氣的比重是0.76克/升，所以MNH?=22.4×0.76=17。

【08】即氨的分子量等于17，亦就是(NH?)n=17，∴n=17/NH?=17/(14+3×1)=1。

【09】由此可知，氨的最簡式就是氨的分子式，即NH?。

【10】確定分子式還有另一種解法，即從計算分子量開始。仍用前例來說明。

【11】已知氨的分子量為17，它的組成是含氮82.36%，含氫17.64%。

【12】因此在一個氨分子里氮元素的重是：

【13】而氮的原子量是14，∴1個氨分子里含有氮原子=14/14=1（個）。

【14】同樣可以知道，一個氨分子里氫元素的重是：

【15】而氫的原子量是1，∴1個氨分子里含有氫原子=3/1=3（個）∴氨的分子式是NH?。

【16】通過以上的敘述和運算，可見確定物質(zhì)的分子式，必須具備兩個基本數(shù)據(jù)——(1)物質(zhì)的重量組成和(2)物質(zhì)的分子量。計算方法則有兩種，它們的步驟是：

第一法

【17】(ⅰ)以各元素的原子量分別除各元素的重量組成，把所得的商，化成簡單整數(shù)，得到原子個數(shù)之比。

【18】(ⅱ)根據(jù)元素的原子個數(shù)比，寫出物質(zhì)的最簡式。分子式可能是最簡式的n倍。

【19】(ⅲ)求出物質(zhì)的分子量。以最簡式的式量除分子量，所得的商（必然是整數(shù)）就是表示分子式是最簡式的幾倍。

【20】(ⅳ)寫出該物質(zhì)的分子式。

第二法

【21】(ⅰ)求出物質(zhì)的分子量，將分子量乘各元素的重量組成，得出各元素在一個分子中的重量。

【22】(ⅱ)以各元素的原子量分別除各元素在一個分子中的重量，得到在一個分子中各元素的原子個數(shù)。

【23】(ⅲ)寫出該物質(zhì)的分子式。

【24】上面所講的兩種計算方法，第二法從分子量開始直接求出分子式，比較容易理解。在已知重量組成和分子量的情況下，運算也比較方便。但在不知道分子量時計算就不可能。由于到目前為止，還有很多物質(zhì)無法測定它們的分子量，所以第一法是切合實際應(yīng)用的。一般可以運用重量組成，求出最簡式，就把最簡式作為分子式來應(yīng)用。例如淀粉這種物質(zhì)，由分析結(jié)果，知道它含有碳44.43%，氫6.17%，氧49.4%，而它的分子量還無法正確測定。因此我們只能通過第一法來求得它的分子式的最簡式：

【25】即淀粉的最簡式是C?H??O?。由于它的分子量還無法測定，因此用(C?H??O?)n來表示它的分子式。這說明淀粉的分子量，可能是(C?H??O?)的n倍。這種例子，在今后學(xué)習(xí)有機化學(xué)時，將會遇到。

【26】確定物質(zhì)分子式的兩個基本數(shù)據(jù)——物質(zhì)的重量組成和物質(zhì)的分子量，都可以通過實驗獲得。但是由實驗得到的數(shù)據(jù)，有多種多樣的表示法。當(dāng)我們遇到一個問題時，首先要區(qū)別哪些數(shù)據(jù)表示的是物質(zhì)組成，哪些數(shù)據(jù)可以利用來推求物質(zhì)的分子量。然后用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行運算，才能獲得正確的答案。為了便于理解起見，現(xiàn)在就以一種物質(zhì)為例，用多種不同的數(shù)據(jù)表示，再舉幾個例題演算。

1、以多種形式表示物質(zhì)的重量組成的例

【27】物質(zhì)的重量組成，在分析化學(xué)里，總是采用“%”來表示的，但是除“%”之外，還可以有多種不同的表示法。實際上這些表示的形式，歸根結(jié)蒂，都能從而求出“%”或原子個數(shù)比。

例1.某氣態(tài)物質(zhì)的分子量等于16：

(ⅰ)它的組成是，C占75%，H占25%；或

(ⅱ)它的組成C和H的重量比是3：1；或

(ⅲ)1.6克這種物質(zhì)完全燃燒后，得CO?0.1克分子和水3.6克；或

(ⅳ)0.1克分子這種物質(zhì)完全燃燒后，得CO?4.4克和水0.2克分子；

求它的分子式。

【解】從上面表示重量組成的各種數(shù)據(jù)，可求出分子中碳和氫的原子個數(shù)比。

(ⅰ)C:H=75/12:25/1=6.25:25=1:4

(ⅱ)C:H=3/12:1/1=0.25:1=1:4

(ⅲ)0.1克分子的CO?中含有0.1克原子的碳，1克原子的碳重12克，

∴0.1克分子CO?中含C=0.1×12=1.2克。

3.6克的H?O中含H=3.6×2H/H?O=3.6×2/18=0.4克。

該物質(zhì)的重=1.2+0.4=1.6克，可見這種物質(zhì)分子中只含有C和H兩種元素，它們的原子個數(shù)比是：C:H=1.2/12:0.4/1=0.1:0.4=1:4

(iv)4.4克的CO?中含

C=4.4×C/CO?=4.4×12/44=1.2克

0.2GM的H?O中含H=0.2×2=0.4克。

這種物質(zhì)0.1GM的重量=0.1×16=1.6克，所以這種物質(zhì)分子中也只含有C和H兩種元素，它們的原子個數(shù)比是：C:H=1.2/12:0.4/1=0.1:0.4=1:4

從以上四種不同數(shù)據(jù)所得到的C和H原子個數(shù)的比都是1:4，所以這種物質(zhì)的最簡式是CH?。分子式可能是(CH?)n。已知該物質(zhì)的分子量M=16，即M=(CH?)n=16，n=M/CH?=16/16=1

∴該物質(zhì)的分子式是CH?。

2、以多種形式表示物質(zhì)分子量的例

【28】物質(zhì)的分子量，也有多種表示法，最后都可以得到相同的結(jié)果。

例2.某氣態(tài)物質(zhì)的百分組成是含C:75%，H:25%。它的分子量可采用下列六種表示方法：

(ⅰ)分子量等于16；或

(ⅱ)它跟相同狀況下同體積氫氣的重量比是8；或

(ⅲ)它跟相同狀況下同體積空氣的重量比是0.5517；或

(ⅳ)它的比重是0.7143克/升；或

(ⅴ)這種氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下112毫升重0.08克；或

(ⅵ)這種氣體在溫度15℃，壓強75厘米時，187.1毫升重0.143克；

求它的分子式。

【解】

從這六種不同的數(shù)據(jù)中所求得的分子量，都是16。

已知該物質(zhì)的重量組成是C75%，H25%，

∴C:H=75/12:25/1=6.25:25=1:4

該物質(zhì)的最簡式是CH?，分子式可能是(CH?)n，已知該物質(zhì)的分子量是16，

即M=(CH?)n=16，n=M/CH?=16/16=1

∴該物質(zhì)的分子式就是CH?。

3、物質(zhì)的分子量及重量組成表示在同一數(shù)據(jù)中的例

例3.某氣態(tài)物質(zhì)0.1克分子重1.6克，完全燃燒后生成0.1克分子的CO?和0.2克分子的H?O。求其分子式。

【解】先求該物質(zhì)的重量組成：

0.1克分子的CO?中含0.1克原子的C，重0.1×12=1.2克。

0.2克分子的H?O中含0.2×2克原子的H，重0.2×2×1=0.4克。

該物質(zhì)的重=1.2+0.4=1.6克。

∴這種物質(zhì)分子中只含有C和H兩種元素，它們的重量比是1.2:0.4。

再求它分子中的原子個數(shù)比：

C:H=1.2/12:0.4/1=0.1:0.4=1:4

故得該物質(zhì)的最簡式是CH?。分子式可能是(CH?)n。

再求該物質(zhì)的分子量：

已知該物質(zhì)0.1GM=1.6克

∴1GM=1.6×10=16克，M=16

∵n=M/CH?=16/16=1

∴該物質(zhì)的分子式是CH?。

習(xí)題6-3

1、已知三氧化硫分子里，硫和氧的重量比是2:3。求它們的百分組成?！?strong>S:40%，O:60%】

2、分別求出硫化氫H?S，五氧化二磷P?O?的百分組成?！?strong>H:5.88%，S:94.12%，P:43.66%，O:56.34%】

3、根據(jù)下列各物質(zhì)的百分組成，求它們的實驗式：

(1)Ca:29.41%，S:23.53%，O:47.06%。【(1)CaSO?】

(2)Na:57.5%，O:40.0%，H:2.5%?！?2)NaOH】

4、某物質(zhì)的百分組成是含碳92.3%，氫7.7%。它的分子量是26，求其分子式?！?strong>C?H?】

5、某化合物的百分組成是含鉀26.5%，鉻35.4%，氧38.1%，分子量等于294，求該化合物的分子式?！?strong>K?Cr?O?】

6、某氣態(tài)物質(zhì)含氮46.67%，含氧53.33%。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，.該氣體112毫升重0.15克。求其分子式?！?strong>NO】

7、某氣態(tài)物質(zhì)含氮30.44%，含氧69.56%。在溫度15℃，壓強756毫米時該氣體106毫升重0.4108克。求其分子式?！?strong>N?O?】

8、一種磷和氫的化合物完全燃燒后，生成0.05克分子的P?O?和1.8克的水。在溫度27℃和壓強750毫米時，這種化合物557毫升重1.473克。求這種化合物的分子式。[提示：從P?O?和水的克分子數(shù)找出P和H的克原子數(shù)，即得它們的原子個數(shù)比]【P?H?】

9、某氣態(tài)物質(zhì)1.3克，在溫度15℃，壓強752毫米下，占有1.181升的體積。當(dāng)它完全燃燒后，生成4.4克的CO?和0.05克分子的水。求該物質(zhì)的分子式?！?strong>C?H?】