第二節 確定分子式

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:

  1. 確定化合物的實驗式。
  2. 找出化合物的相對分子質量或摩爾質量。
  3. 用相對分子質量除以實驗式的式量,得到它們的倍數 \(n\)。
  4. 根據 \(\text{分子式} = (\text{實驗式})_n\),寫出分子式。
例題一

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 \(\ce{C6H8O6}\)。

例題二

\(5.50 \text{ g}\) 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 \(\ce{C3H8}\)。

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