第二節 由化學式計算元素的質量百分比

在化合物中,各種元素是按固定比例相結合的。例如,在食鹽 (\(\ce{NaCl}\)) 中,鈉離子和氯離子的數目比是 \(1:1\)。根據質量、摩爾數和粒子數的關係,我們可以知道:每 \(58.5 \text{ g}\) \(\ce{NaCl}\) 中,含有 \(23.0 \text{ g}\) 鈉元素和 \(35.5 \text{ g}\) 氯元素。

由於質量百分比是一個比值,與化合物的質量多少無關,因此,對於一種特定的化合物,各種元素在該化合物中的質量百分比均是固定的。元素在化合物中的質量百分比,可根據化合物的化學式直接計算。

\[\text{化合物中元素 A 的質量百分比} = \frac{\text{化學式中 A 原子的數目} \times \text{A 的相對原子質量}}{\text{化合物的式量或相對分子質量}} \times 100\%\]
例題

計算五水合硫酸銅(II) (\(\ce{CuSO4.5H2O}\)) 中,銅、氧和結晶水的質量百分比。


題解:

\[\begin{align} M_r(\ce{CuSO4.5H2O}) = & \; 63.5 + 32.1 + 4 \times 16.0 + 5 \times (2 \times 1.0 + 16.0)\\ = & \;249.6 \end{align}\]
  1. \(1\) 個 \(\ce{CuSO4.5H2O}\) 式單位中含有 \(1\) 個 \(\ce{Cu}\),因此,

    \[\begin{align} \text{銅的質量百分比} & = \frac{1 \times 63.5}{249.6} \times 100\% \\ & = 25.4\% \end{align}\]
  2. \(1\) 個 \(\ce{CuSO4.5H2O}\) 式單位中含有 \(9\) 個 \(\ce{O}\),因此,

    \[\begin{align} \text{氧的質量百分比} & = \frac{9 \times 16.0}{249.6} \times 100\% \\ & = 57.7\% \end{align}\]
  3. 將結晶水 (\(\ce{H2O}\)) 視為一個整體,\(1\) 個 \(\ce{CuSO4.5H2O}\) 式單位中含有 \(5\) 個結晶水,因此,

    \[\begin{align} \text{結晶水的質量百分比} & = \frac{5 \times 18.0}{249.6} \times 100\% \\ & = 36.1\% \end{align}\]
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