【种花家务·化学】1-1-09分子式，分子量及有关计算——『数理化自学丛书66版』

2022-12-06 16:17 作者:山嵓 0人读过 | 我要投稿

【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的注解。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。

第一章、物质和物质的变化，分子和原子

§1-9分子式，分子量及有关计算

分子式的意义和写法

【01】我们知道，物质的分子是由原子组成的，原子可以用元素符号来表示。因此，利用元素符号，也可以表示物质的分子组成。

【02】用元素符号来表明物质分子组成的式子叫做分子式。

【03】根据定组成定律，每一种纯净物质都有固定不变的组成。因此，表示每一种物质组成的分子式，也只能有一个。这就是说，纯净物质的分子式，也是固定不变的。

【04】单质的分子是由同种原子组成的。某些单质的分子是由单个原子组成的，例如氦气、氖气等惰性气体（见§2-1），叫做单原子分子。很显然，这些物质的分子，实质上就是单个原子。因此，这一类单质的分子式，就是构成这种分子的原子的元素符号。例如：

【05】氦原子的元素符号是He，氦气的分子式也是He；

【06】氖原子的元素符号是Ne，氖气的分子式也是Ne；等等。

【07】另一些单质的分子是由2个相同的原子组成的，例如，氧气的分子是由2个氧原子组成，氮气的分子是由2个氮原子组成，氢气的分子是由2个氢原子组成，等等。这些分子叫做双原子分子。书写这类单质的分子式时，要在组成这种单质的元素符号的右下角，注上一个较小的“2”字（表示这种单质的每一个分子里含有2个原子）。例如：

氧气的分子式的 $O_%7B2%7D%20%20$ （读作02）；

氮气的分子式是 $N_%7B2%7D%20%20$ （读作N2）；

氢气的分子式是 $H_%7B2%7D%20%20$ （读作H2）；等等。

【08】还有一些单质的分子，它们是由很多很多个相同的原子组成的，例如许多金属的和某些固体的非金属（如碳、硅等）的分子，这类单质的分子式，现在习惯上用它们的元素符号来代表。例如：

汞的分子式用汞的元素符号Hg来代表；

铁的分子式用铁的元素符号Fe来代表；

碳的分子式用碳的元素符号C来代表；等等。

【09】化合物的分子是由不同种原子组成的。要书写化合物的分子式，首先必须知道化合物的组成，也就是这种化合物含有哪几种元素，以及这种化合物的每一个分子里的每种元素各有多少个原子，知道了这些以后（这可以通过实验方法来测定），就可以依次把这些元素和表明每种元素的原子的数目（表示的方法也是在元素符号的右下角用一个小的数字注明）写出来，这样就得到了这种化合物的分子式。

【10】例如，每个水分子含有2个氢原子和1个氧原子，水的分子式应写成 $H_%7B2%7D%20O$ （读作H2O）；【分子里如果含有某元素只有1个原子的，就不必在元素符号的右下角注“1”字，例如水的分子式不写成 $H_%7B2%7D%20O_%7B1%7D$ 而写成 $H_%7B2%7D%20O$ 。】每个二氧化碳分子含有1个碳原子和2个氧原子，二氧化碳的分子式应写成 $CO_%7B2%7D%20$ （读作C02）；每个硫酸分子含有2个氢原子、1个硫原子和4个氧原子，硫酸的分子式应写成 $H_%7B2%7DSO_%7B4%7D%20$ ，（读作H2S04）；等等。

【11】由此可以看出，分子式首先代表：

（1）某种物质；

（2）某种物质的一个分子。

【12】例如，分子式 $H_%7B2%7DSO_%7B4%7D%20$ ，它代表“硫酸”这种物质和硫酸的1个分子。如果分子式前面添上一个系数，就表示不止一个分子，例如2 $H_%7B2%7D%20O$ 、3 $CO_%7B2%7D%20$ 分别表示2个水分子、3个二氧化碳分子。

【13】其次，分子式还表示该物质的组成，它包含有两方面的意义，即：

（1）表明这种物质是由哪几种元素组成的；

（2）表明在这种物质的1个分子里，含有各种原子的个数，例如，分子式 $H_%7B2%7DSO_%7B4%7D%20$ ，它表示硫酸是由氢、硫、氧三种元素组成的，并且还表示在1个硫酸分子里含有2个氢原子、1个硫原子和4个氧原子。

【14】书写化合物的分子式时，要按照一定的顺序，例如水的分子式一定要写成 $H_%7B2%7D%20O$ ，不能写成 $OH_%7B2%7D%20$ ，虽然这两个式子所表示的水的组成的意义是相同的，但“ $OH_%7B2%7D%20$ ”这样的写法是不符合水分子式的规定写法的，因此也是错误的。关于各类不同化合物分子式的写法，我们将在第五章里详细讨论。

【15】在分子式里，元素符号右下角注的小字不能随便移到元素符号的前面，因为它们代表的意义不同。例如，氧气的分子式 $O_2$ ，它表示每1个氧气分子是由2个氧原子组成的，但20并不是氧气的分子式，它代表2个氧原子，这2个氧原子并没有结合成为氧分子。

山笺|| 化学式小记

（1）化学式的意义

【山】化学式是用元素符号和数字的组合表示物质组成的式子。化学式可以表示物质及物质的组成元素。化学式的书写必须依据现实。纯净物的组成是固定的，因此每种纯净物只用一个化学式表示；混合物没有固定组成，没有化学式。

【山】由原子构成的物质，其化学式既可以表示一种物质，又可以表示一种元素，还可以表示一个原子。

【山】由分子构成的物质，其化学式可以表示物质的一个分子及其分子构成。

【山】由离子构成的物质中，不存在分子，其化学式表示该物质中各元素原子数的最简比。

（2）化学符号意义

【山】化学符号前的数字表示几个该粒子，化学符号右下角的数字表示一个分子中含有几个该原子，化学符号右上角的数字表示一个离子中得失几个电子。

【山】稀有气体和金属单质是由原子直接构成的，因此化学式直接用元素符号表示。

【山】固态非金属单质由于结构复杂，因此也常常直接用元素符号表示。

【山】气态非金属单质多由双原子分子或多原子分子构成，因此元素符号右下角需表明分子所含原子数的数字。

（3）化学式读写

【山】书写化合物的化学式时，若原子个数比是1，则1省略不写，氧化物常把氧写在右方。金属与非金属组成的化合物中，一般金属在左，非金属在右。

【山】单质的读法是直接读，若是气态，再加个气字即可。化合物则读作几某化几某，一般从后往前读。

分子量

【16】我们知道，分子是由原子组成的，分子式既然能表示出物质每个分子里所含各种原子的个数，因此，根据分子式可以算出分子量，方法是把组成这种分子的所有原子的重量（用原子量来表示）都加起来。例如，二氧化碳的分子式是 $CO_2$ ，这表明每一个二氧化碳分子是由1个碳原子和2个氧原子所组成。已知碳的原子量是12，氧的原子量是16，因此，二氧化碳的分子量应为1×12+2×16=44。可见，分子式除了表明前面所讲的几种意义以外，还代表物质的分子量，分子量就是组成这种分子的所有原子的原子量的总和。它和原子量一样，也是没有单位的。

【17】从上面所讲的可以看出，如果已经知道了物质的分子式，我们就可以很方便地计算出它的分子量。但是物质的分子式是怎样知道的呢？关于这个问题，在本丛书化学第三册第六章里将详细介绍。这里只先说明一下，在确定物质分子式时，一般都要先求出分子量。因此，实际情况是：分子量不是由分子式求出，恰恰相反，分子式是由分子量来确定的。而物质的分子量是通过实验来测定的。用实验测定物质分子量的方法，也将在第三册第六章里介绍。

根据化合物分子式的计算

【18】分子式既代表物质的组成，因此，根据分子式可以计算有关物质组成方面的一些问题。

1、由分子式计算各种元素在化合物里的重量比

【19】根据化合物的分子式，可以算出1个分子里各种元素的重量比。例如，二氧化碳的分子式是 $CO_2$ ，它表示在每1个二氧化碳分子里含有1个碳原子和2个氧原子。从碳和氧的原子量可知1个碳原子重12，1个氧原子重16。因此，在1个二氧化碳的分子里，碳元素和氧元素的重量比是：（1×12）:（2×16）=12:32=3:8

【20】因为纯净物质是由同一种分子组成的，1个分子里各种元素的重量比，必然也就是这化合物里各种元素的重量比。因此，在二氧化碳里，碳氧两种元素的重量比也是3:8。

【21】由上面的计算可以看出：在化合物里各种元素的重量比，就是化合物分子里各元素的原子个数和它原子量的乘积的比。

2、由分子式计算化合物里各元素的重量百分比

【22】元素在化合物里的重量百分比就是每100重量单位的化合物里所含该元素的重量单位数，常用符号%来表示。例如，已知在每100克水里，含有氢元素11.12克和氧元素88.88克。氢、氧两元素在水里的重量百分比就分别是11.12%和88.88%。

【23】由化合物的分子量以及化合物分子里所含各元素的重量（=原子个数×原子量），可以求出它们的重量百分比。

【24】例如，根据二氧化碳的分子式，可以求出它的分子量M=1×12+2×16=44，【M在化学上常用作分子量的符号。】

【25】其中，所含碳元素的重量是1×12=12；所含氧元素的重量是2×16=32。

【26】在100分重量的二氧化碳里所含碳元素的重量（假设为x）和氧元素的重量（假设为y），可以通过下面的比例方法求得：

$44%3A100%3D12%3Ax%EF%BC%8Cx%3D%5Cfrac%7B12%7D%7B44%7D%20%C3%97100%3D27.3%EF%BC%9B%5C%5C%0A44%3A100%3D32%3Ay%EF%BC%8Cx%3D%5Cfrac%7B32%7D%7B44%7D%20%C3%97100%3D72.7%E3%80%82$

【27】即碳元素的重量百分比是27.3%，氧元素的重量百分比是72.7%。

【28】在求出碳元素的重量百分比后，氧元素的重量百分比也可由下法求得：

【29】100%-碳元素的重量百分比=100%-27.3%=72.7%。

【30】由上面的计算可以看出：化合物里某元素的重量百分比等于:

$%EF%BC%88%5Cfrac%7B%E5%8C%96%E5%90%88%E7%89%A9%E5%88%86%E5%AD%90%E9%87%8C%E6%9F%90%E5%85%83%E7%B4%A0%E7%9A%84%E5%8E%9F%E5%AD%90%E4%B8%AA%E6%95%B0%C3%97%E5%8E%9F%E5%AD%90%E9%87%8F%7D%7B%E5%8C%96%E5%90%88%E7%89%A9%E7%9A%84%E5%88%86%E5%AD%90%E9%87%8F%7D%20%C3%97100%EF%BC%89%25$ %。

例1.求硫酸（分子式H2SO）里氢、硫、氧三种元素的重量百分比（氢的原子量=1，硫的原子量=32，氧的原子量=16）。

【解】硫酸的分子量=2×1+1×32+4×16=98。

氢元素的重量百分比= $%EF%BC%88%5Cfrac%7B2%C3%971%7D%7B98%7D%20%C3%97100%EF%BC%89$ %=2.04%，

硫元素的重量百分比= $%EF%BC%88%5Cfrac%7B1%C3%9732%7D%7B98%7D%20%C3%97100%EF%BC%89$ %=32.65%，

氧元素的重量百分比= $%EF%BC%88%5Cfrac%7B4%C3%9716%7D%7B98%7D%20%C3%97100%EF%BC%89$ %=65.31%

答：硫酸里氢、硫、氧三种元素的重量百分比分别是2.04%、32.65%和65.31%。

3、由分子式计算一定重量的化合物里所含某元素的重量

【31】在求出化合物里某元素的重量百分比后，就可求出一定重量的化合物里所含该元素的重量，它等于：化合物的重量×某元素的重量百分比，

或，化合物的重量× $%EF%BC%88%5Cfrac%7B%E6%9F%90%E5%85%83%E7%B4%A0%E7%9A%84%E5%8E%9F%E5%AD%90%E4%B8%AA%E6%95%B0%C3%97%E5%8E%9F%E5%AD%90%E9%87%8F%7D%7B%E5%8C%96%E5%90%88%E7%89%A9%E7%9A%84%E5%88%86%E5%AD%90%E9%87%8F%7D%20%C3%97100%EF%BC%89$ %。