实验式与分子式

本页只讲一条中四内容标准：实验式与分子式。在这里，摩尔概念被用来从实验数据，质量或百分比组成，去求出化合物的式子，而不是别人直接告诉你。

这是试卷二的热门题，因为它考查整条技能链：相对质量、摩尔与比值都在一道题里，这使它成为 SPM化学 其余部分的极佳准备。

两种式子

• 实验式是化合物里各元素原子的最简整数比。例如葡萄糖的实验式是 CH₂O。
• 分子式是该物质一个分子里各元素原子的实际数目。葡萄糖的分子式是 C₆H₁₂O₆。

分子式总是实验式的整数倍：C₆H₁₂O₆ 就是 (CH₂O) × 6。有些化合物的实验式和分子式相同，水两者都是 H₂O，而对离子化合物我们通常只写实验式（NaCl、MgO），因为没有独立的分子。

求实验式：四个步骤

无论数据如何，方法总是一样的，而且都要经过摩尔：

1. 写出各元素的质量（或百分比）。 若给的是百分比，就假设有 100 g 样品，让百分比变成以克计的质量。
2. 把每个质量除以该元素的 Ar，得到原子的摩尔数。
3. 把每个摩尔值除以其中最小的那个，得到比值。
4. 取最接近的整数，若得到像 1.5 这样的值就成倍放大，并把这个比写成式子。

步骤 2 背后的道理是摩尔概念的核心：原子之比等于原子摩尔之比，而摩尔正是用质量除以 Ar 得来的。

从实验式到分子式

要得到分子式，你还需要一条额外信息：化合物的相对分子质量（Mr）。然后：

1. 算出实验式的式量（把实验式里的 Ar 值相加）。
2. 用给定的 Mr 除以实验式的式量，得到整数 n。
3. 把实验式里每个下标都乘以 n。

例题

题目。 某化合物按质量含 40.0% 碳、6.7% 氢、53.3% 氧。

它的相对分子质量是 180。求它的实验式和分子式。

[Ar：C = 12，H = 1，O = 16]

第一步，假设 100 g，所以质量为 40.0 g C、6.7 g H、53.3 g O。

第二步，各除以 Ar 得摩尔。

• C：40.0 ÷ 12 = 3.33 mol
• H：6.7 ÷ 1 = 6.7 mol
• O：53.3 ÷ 16 = 3.33 mol

第三步，除以最小的（3.33）。

• C：3.33 ÷ 3.33 = 1
• H：6.7 ÷ 3.33 = 2
• O：3.33 ÷ 3.33 = 1

所以实验式是 CH₂O。

第四步，求 n 并放大。 实验式的式量 = 12 + (2 × 1) + 16 = 30。

n = Mr ÷ 实验式式量 = 180 ÷ 30 = 6。把 CH₂O 乘以 6。

答案。 实验式 CH₂O；分子式 C₆H₁₂O₆。

练习题

题目。 在一个实验里，2.4 g 镁与 1.6 g 氧完全化合生成一种氧化物。

求该氧化物的实验式。[Ar：Mg = 24，O = 16]

答案。 Mg 的摩尔 = 2.4 ÷ 24 = 0.1 mol；O 的摩尔 = 1.6 ÷ 16 = 0.1 mol。比值 Mg : O = 0.1 : 0.1 = 1 : 1。实验式是 MgO。

考试提示

把演算排成一张表，元素、质量、÷ Ar、÷ 最小，让每一步都看得见、都拿到方法分。有两个陷阱反复出现。

第一，若比值出来是 1.5（或别的整齐分数），不要把它取整成 2；把每个值都乘以 2 去掉分数（例如 1 : 1.5 变成 2 : 3）。第二，没给 Mr 就绝不写分子式，没有它你只能求到实验式。

定义也要说得利落：实验式是「最简整数比」，分子式是「一个分子里原子的实际数目」。这些正是评分方案要找的原话。

读懂给你的数据

实验式题目有几种伪装，但每一种都归结为一列质量。若假设 100 g 样品，百分比就变成质量。

给出金属质量和其氧化物质量的题目，把氧的质量藏成两者的差，例如 4.0 g 金属生成 5.6 g 氧化物，氧的质量就是 5.6 − 4.0 = 1.6 g。给出所得铜的质量和所用氧化铜质量的还原实验，道理相同。

把自己训练成能从任何描述的情景里提取「各元素的质量」，才是这条标准真正考查的技能；一旦有了这些质量，四步法每次都一样。

摩尔为何让这成为可能

值得停下来想想为什么除以 Ar 行得通。化学式是原子之比，但你无法称量单个原子，你称的是以克计的大量样品。

把每个质量除以该元素的相对原子质量，就把克换成一个与原子数目成正比的数，也就是摩尔。由于每个元素都按它自己的 Ar 缩放，你得到的摩尔值可以直接比较，它们的比就是你要的原子比。

这正是标准 3.2 与 3.3 里「摩尔当桥梁」的同一观念，如今反过来用来揭示式子，干净利落地展示了摩尔对整章有多核心。

本节定位

这是**摩尔概念、化学式与化学方程式一章的内容标准 3.5，把摩尔与相对质量用到真实的实验数据上。到例题里多做几道测定，到常见错误**里复看陷阱。

在我们的在线一对一 SPM化学课上，以英文授课，每小时 RM50 起，我们的老师会教你把比值表排得干净，并教你看出何时该把分数放大而不是取整。

快速回顾

• 实验式 = 原子的最简整数比；分子式 = 每个分子里原子的实际数目。
• 方法：质量（或以 % 当质量）→ ÷ Ar 得摩尔 → ÷ 最小 → 整数比。
• 分子式 = 实验式 × n，其中 n = Mr ÷ 实验式式量。
• 遇到 1.5 的比就放大而非取整；求分子式需要 Mr。