【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，彩字是我写的备注。

【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。  

第六章阿佛加德罗定律

§6-3确定物质的分子式

【01】我们早已学会了元素的单质和化合物的分子式的写法。也懂得了分子式所表示的三种意义——(1)代表物质的一个分子；(2)表示组成分子的各种元素的原子数和它们的重量比；(3)表明物质的分子量（第一册§1-9）【山注，化1-1-09，传送门CV20291562】。

【02】但分子式是怎样来的呢？从分子式所表示的三种意义可以知道，确定一种物质的分子式，必需知道(1)这种物质的分子是由哪些元素组成的；(2)这些元素在分子里所占的重量比是多少；(3)这种物质的分子量。

【03】物质的组成，可以通过分析化学的实验获得。研究物质是由哪些元素组成的化学，叫做定性分析；进一步研究这些组成元素的重量比的化学，叫做定量分析。所以，确定物质分子式的第一、二两点，便是通过定性和定量分析来解决的，而第三点一一测定物质的分子量，就是根据前面讲过的方法，最后，根据分子量和分析所获得的物质里各元素的重量百分比，算出这一物质的分子式。

【04】现在以氨为例来说明这一计算过程。

【05】经过定性分析，得知氨是由氮和氢两种元素组成的。再经定量分析，知道它们的百分含量是氮占82.36%，氢占17.64%。

【06】氮和氢的原子量分别是14和1（准确地说应当是1.008）。我们可以看作这就是氮和氢每一个原子的重量。既然已经知道了一个原子的重量，那末82.36份重的氮和17.64份重的氢中，可以看作含有82.36/14和17.64/1个的原子。所以：

【07】这个1：3所代表的意义，仅仅是表示一个氨分子里氮原子和氢原子的相对个数比，而氮原子和氢原子的个数，可能是1:3，2:6，3:9，…，n:3n。因此氨的分子式，可能是NH₃，N₂H₆，N₃H₉，…，(NH₃)n。而NH₃只不过是氨的最简式（也可以叫做实验式，因为这个式子，是由分析实验初步导出的结果）。要确定氨的分子式，还需决定于它的分子量。也就是要知道(NH₃)n中的n等于几？关于气态物质分子量的测定方法，我们已经在上一节里学过了【山注，化3-6-02，传送门CV21976126】。由实验得知氨气的比重是0.76克/升，所以MNH₃=22.4×0.76=17。

【08】即氨的分子量等于17，亦就是(NH₃)n=17，∴n=17/NH₃=17/(14+3×1)=1。

【09】由此可知，氨的最简式就是氨的分子式，即NH₃。

【10】确定分子式还有另一种解法，即从计算分子量开始。仍用前例来说明。

【11】已知氨的分子量为17，它的组成是含氮82.36%，含氢17.64%。

【12】因此在一个氨分子里氮元素的重是：

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

【14】同样可以知道，一个氨分子里氢元素的重是：

【15】而氢的原子量是1，∴1个氨分子里含有氢原子=3/1=3（个）∴氨的分子式是NH₃。

【16】通过以上的叙述和运算，可见确定物质的分子式，必须具备两个基本数据——(1)物质的重量组成和(2)物质的分子量。计算方法则有两种，它们的步骤是：

第一法

【17】(ⅰ)以各元素的原子量分别除各元素的重量组成，把所得的商，化成简单整数，得到原子个数之比。

【18】(ⅱ)根据元素的原子个数比，写出物质的最简式。分子式可能是最简式的n倍。

【19】(ⅲ)求出物质的分子量。以最简式的式量除分子量，所得的商（必然是整数）就是表示分子式是最简式的几倍。

【20】(ⅳ)写出该物质的分子式。

第二法

【21】(ⅰ)求出物质的分子量，将分子量乘各元素的重量组成，得出各元素在一个分子中的重量。

【22】(ⅱ)以各元素的原子量分别除各元素在一个分子中的重量，得到在一个分子中各元素的原子个数。

【23】(ⅲ)写出该物质的分子式。

【24】上面所讲的两种计算方法，第二法从分子量开始直接求出分子式，比较容易理解。在已知重量组成和分子量的情况下，运算也比较方便。但在不知道分子量时计算就不可能。由于到目前为止，还有很多物质无法测定它们的分子量，所以第一法是切合实际应用的。一般可以运用重量组成，求出最简式，就把最简式作为分子式来应用。例如淀粉这种物质，由分析结果，知道它含有碳44.43%，氢6.17%，氧49.4%，而它的分子量还无法正确测定。因此我们只能通过第一法来求得它的分子式的最简式：

【25】即淀粉的最简式是C₆H₁₀O₅。由于它的分子量还无法测定，因此用(C₆H₁₀O₅)n来表示它的分子式。这说明淀粉的分子量，可能是(C₆H₁₀O₅)的n倍。这种例子，在今后学习有机化学时，将会遇到。

【26】确定物质分子式的两个基本数据——物质的重量组成和物质的分子量，都可以通过实验获得。但是由实验得到的数据，有多种多样的表示法。当我们遇到一个问题时，首先要区别哪些数据表示的是物质组成，哪些数据可以利用来推求物质的分子量。然后用这些数据进行运算，才能获得正确的答案。为了便于理解起见，现在就以一种物质为例，用多种不同的数据表示，再举几个例题演算。

1、以多种形式表示物质的重量组成的例

【27】物质的重量组成，在分析化学里，总是采用“%”来表示的，但是除“%”之外，还可以有多种不同的表示法。实际上这些表示的形式，归根结蒂，都能从而求出“%”或原子个数比。

例1.某气态物质的分子量等于16：

(ⅰ)它的组成是，C占75%，H占25%；或

(ⅱ)它的组成C和H的重量比是3：1；或

(ⅲ)1.6克这种物质完全燃烧后，得CO₂0.1克分子和水3.6克；或

(ⅳ)0.1克分子这种物质完全燃烧后，得CO₂4.4克和水0.2克分子；

求它的分子式。

【解】从上面表示重量组成的各种数据，可求出分子中碳和氢的原子个数比。

(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CO₂中含有0.1克原子的碳，1克原子的碳重12克，

∴0.1克分子CO₂中含C=0.1×12=1.2克。

3.6克的H₂O中含H=3.6×2H/H₂O=3.6×2/18=0.4克。

该物质的重=1.2+0.4=1.6克，可见这种物质分子中只含有C和H两种元素，它们的原子个数比是：C:H=1.2/12:0.4/1=0.1:0.4=1:4

(iv)4.4克的CO₂中含

C=4.4×C/CO₂=4.4×12/44=1.2克

0.2GM的H₂O中含H=0.2×2=0.4克。

这种物质0.1GM的重量=0.1×16=1.6克，所以这种物质分子中也只含有C和H两种元素，它们的原子个数比是：C:H=1.2/12:0.4/1=0.1:0.4=1:4

从以上四种不同数据所得到的C和H原子个数的比都是1:4，所以这种物质的最简式是CH₄。分子式可能是(CH₄)n。已知该物质的分子量M=16，即M=(CH₄)n=16，n=M/CH₄=16/16=1

∴该物质的分子式是CH₄。

2、以多种形式表示物质分子量的例

【28】物质的分子量，也有多种表示法，最后都可以得到相同的结果。

例2.某气态物质的百分组成是含C:75%，H:25%。它的分子量可采用下列六种表示方法：

(ⅰ)分子量等于16；或

(ⅱ)它跟相同状况下同体积氢气的重量比是8；或

(ⅲ)它跟相同状况下同体积空气的重量比是0.5517；或

(ⅳ)它的比重是0.7143克/升；或

(ⅴ)这种气体在标准状况下112毫升重0.08克；或

(ⅵ)这种气体在温度15℃，压强75厘米时，187.1毫升重0.143克；

求它的分子式。

【解】

从这六种不同的数据中所求得的分子量，都是16。

已知该物质的重量组成是C75%，H25%，

∴C:H=75/12:25/1=6.25:25=1:4

该物质的最简式是CH₄，分子式可能是(CH₄)n，已知该物质的分子量是16，

即M=(CH₄)n=16，n=M/CH₄=16/16=1

∴该物质的分子式就是CH₄。

3、物质的分子量及重量组成表示在同一数据中的例

例3.某气态物质0.1克分子重1.6克，完全燃烧后生成0.1克分子的CO₂和0.2克分子的H₂O。求其分子式。

【解】先求该物质的重量组成：

0.1克分子的CO₂中含0.1克原子的C，重0.1×12=1.2克。

0.2克分子的H₂O中含0.2×2克原子的H，重0.2×2×1=0.4克。

该物质的重=1.2+0.4=1.6克。

∴这种物质分子中只含有C和H两种元素，它们的重量比是1.2:0.4。

再求它分子中的原子个数比：

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

故得该物质的最简式是CH₄。分子式可能是(CH₄)n。

再求该物质的分子量：

已知该物质0.1GM=1.6克

∴1GM=1.6×10=16克，M=16

∵n=M/CH₄=16/16=1

∴该物质的分子式是CH₄。

习题6-3

1、已知三氧化硫分子里，硫和氧的重量比是2:3。求它们的百分组成。【S:40%，O:60%】

2、分别求出硫化氢H₂S，五氧化二磷P₂O₅的百分组成。【H:5.88%，S:94.12%，P:43.66%，O:56.34%】

3、根据下列各物质的百分组成，求它们的实验式：

(1)Ca:29.41%，S:23.53%，O:47.06%。【(1)CaSO₄】

(2)Na:57.5%，O:40.0%，H:2.5%。【(2)NaOH】

4、某物质的百分组成是含碳92.3%，氢7.7%。它的分子量是26，求其分子式。【C₂H₂】

5、某化合物的百分组成是含钾26.5%，铬35.4%，氧38.1%，分子量等于294，求该化合物的分子式。【K₂Cr₂O₇】

6、某气态物质含氮46.67%，含氧53.33%。在标准状况下，.该气体112毫升重0.15克。求其分子式。【NO】

7、某气态物质含氮30.44%，含氧69.56%。在温度15℃，压强756毫米时该气体106毫升重0.4108克。求其分子式。【N₂O₄】

8、一种磷和氢的化合物完全燃烧后，生成0.05克分子的P₂O₅和1.8克的水。在温度27℃和压强750毫米时，这种化合物557毫升重1.473克。求这种化合物的分子式。[提示：从P₂O₅和水的克分子数找出P和H的克原子数，即得它们的原子个数比]【P₂H₄】

9、某气态物质1.3克，在温度15℃，压强752毫米下，占有1.181升的体积。当它完全燃烧后，生成4.4克的CO₂和0.05克分子的水。求该物质的分子式。【C₂H₂】