如何计算实验式与分子式

实验式题看起来比实际难。每一道都遵循同一个简短的配方，一旦你操练过几次，几乎可以自动作答。

窍门在于把学生常常混在一起的两个概念分开，实验式和分子式，并且清楚知道是哪一条信息给了你哪一个。这份指南把方法一步步列出来，配上你可以跟着走的算例。

两个式子，两种含义

实验式是化合物中各原子最简单的整数比。分子式是一个分子里每种原子的实际数目。

它们常常不一样。葡萄糖的分子式是 C₆H₁₂O₆，但它的实验式是 CH₂O，因为 6 : 12 : 6 化简成 1 : 2 : 1。

乙酸 CH₃COOH 的实验式也是 CH₂O，尽管它的分子式是 C₂H₄O₂。所以实验式告诉你比例；分子式告诉你真正的数目。

你总是先求实验式，如果题目给了相对分子质量，再把它放大成分子式。

求实验式的四步法

每一次都用这套确切的流程：

1. 写下每种元素的质量。 如果给的是百分比，就假设有 100 g 化合物，这样每个百分比就变成以克为单位的质量。如果数据来自实验，直接用测得的质量。
2. 把每个质量除以该元素的相对原子质量，得到原子的摩尔数。
3. 把每个结果都除以其中最小的那个。 这会把比例缩小，让最小的变成 1。
4. 把比例化成整数。 如果某个值还不是整数，比如 1.5，就把每一部分都乘以一个小因子（这里是 2），直到全部变成整数。

整个方法就这些。你可以在实验式里完整练习，并用我们的实验式计算器核对任何答案。

一个由百分比出发的算例

某化合物按质量含 40.0% 碳、6.7% 氢、53.3% 氧。求它的实验式。

• 第 1 步：假设 100 g，于是 40.0 g C、6.7 g H、53.3 g O。
• 第 2 步：除以相对原子质量（C = 12，H = 1，O = 16）。C 的摩尔 = 40.0 ÷ 12 = 3.33；H 的摩尔 = 6.7 ÷ 1 = 6.7；O 的摩尔 = 53.3 ÷ 16 = 3.33。
• 第 3 步：除以最小的 3.33。得到 C : H : O = 1 : 2.01 : 1。
• 第 4 步：这些已经是整数，所以实验式是 CH₂O。

每一道实验式题，无论来自百分比还是质量，都是这同一段四步走。

由实验式到分子式

要再往下走，你需要多一条信息：相对分子质量 Mr。分子式总是实验式的整数倍，你这样求出那个倍数 n：

n = 相对分子质量 ÷ 实验式式量

假设上面那个化合物的 Mr 是 180。CH₂O 的实验式式量是 12 + (2 × 1) + 16 = 30。

于是 n = 180 ÷ 30 = 6，分子式就是 (CH₂O)₆ = C₆H₁₂O₆，葡萄糖。如果 Mr 是 60，那么 n = 60 ÷ 30 = 2，得到 C₂H₄O₂，即乙酸。

同一个实验式，不同的分子，完全由 Mr 决定。你可以在分子式里操练这第二个阶段。

当数据来自实验

SPM 常常给的是真实实验的数字，而不是百分比。一个经典例子是把镁在氧气里燃烧，再称量生成的氧化镁。

如果 2.4 g 镁与 1.6 g 氧结合，那么 Mg 的摩尔 = 2.4 ÷ 24 = 0.1，O 的摩尔 = 1.6 ÷ 16 = 0.1。比例是 1 : 1，所以实验式是 MgO。

方法完全一样；变的只是质量的来源。

要避开的失误

三种错误造成了大多数丢分。第一，除以了错误的相对原子质量，一定要取题目给的元素周期表上的数值，并复核 O = 16，而不是 8。

第二，忘了第 3 步，试图直接从摩尔读出比例。第三，处理非整数比例时出错：像 1.33 这样的值意味着全部乘以 3，1.5 意味着乘以 2，绝不要直接四舍五入，因为四舍五入会改变化合物。

只有对真正的实验误差才四舍五入，例如把 2.01 当作 2。

把这个掌握好，实验式与分子式就会成为卷子里最可预测的一批分数。如果你希望有一位老师帮你检查比例、在四舍五入的坏习惯在考试里害你之前就抓住它，我们与经验丰富的SPM化学老师的在线一对一课堂正好给你这样的反馈，每小时 RM50 起，另有一堂付费的一小时试课。