由於 \(\text{分子式} = (\text{實驗式})_n\),因此,
\[\text{相對分子質量} = n \times \text{實驗式的式量}\]其中,\(n\) 是一個正整數,即 \(n = 1, 2, 3...\)。
根據上述關係,我們可在實驗式的基礎上,得出分子式。其一般步驟如下:
維生素 \(\text{C}\) 的實驗式為 \(\ce{C3H4O3}\),且它的摩爾質量為 \(176 \text{ g mol}^{−1}\)。求維生素 \(\text{C}\) 的分子式。
題解:
維生素 \(\text{C}\) 的摩爾質量為 \(176 \text{ g mol}^{−1}\),即它的相對分子質量是 \(176\)。
\[\begin{align} n &= \frac{\text{相對分子質量}}{\text{實驗式的式量}}\\ &= \frac{176}{3 \times 12.0 + 4 \times 1.0 + 3 \times 16.0}\\ & = 2 \end{align}\]因此,維生素 \(\text{C}\) 的分子式是 \((\ce{C3H4O3})_2\),即 \(\ce{C6H8O6}\)。
\(5.50 \text{ g}\) 某種氣態碳氫化合物完全燃燒後,生成 \(0.375 \text{ mol}\) 二氧化碳和 \(0.500 \text{ mol}\) 水。已知 \(0.454 \text{ mol}\) 該化合物的質量是 \(20.0 \text{ g}\),計算這種碳氫化合物的分子式。
題解:
1. 求出碳化合物的實驗式。
\(\ce{C}\) 的摩爾數 | \(:\) | \(\ce{H}\) 的摩爾數 | |
\(=\) | \(\ce{CO2}\) 的摩爾數 | \(:\) | \(2 \times \ce{H2O}\) 的摩爾數 |
\(=\) | \(0.375 \text{ mol}\) | \(:\) | \((2 \times 0.500 \text{ mol})\) |
\(=\) | \(3\) | \(:\) | \(8\) |
\(\therefore\) 這種碳氫化合物的實驗式是 \(\ce{C3H8}\)。
2. 求出碳化合物的相對分子質量。
\[\begin{align} \text{這種碳氫化合物的摩爾質量} &= \frac{20.0 \text{ g}}{0.454 \text{ mol}}\\ & = 44.0 \text{ g mol}^{−1} \end{align}\]\(\therefore\) 這種碳氫化合物的相對分子質量是 \(44.0\)。
3. 計算 \(n\)。
\[\begin{align} n &= \frac{\text{相對分子質量}}{\text{實驗式的式量}}\\ &= \frac{44.0}{3 \times 12.0 + 8 \times 1.0 }\\ & = 1 \end{align}\]4. 寫出分子式。
因此,這種碳氫化合物的分子式是 \(\ce{C3H8}\)。