经验式和分子式
化学使我们能够理解构成世界的各种物质的结构。帮助我们理解化合物结构的两个关键概念是经验式和分子式。在本文中，我们将广泛探讨这些概念，了解它们之间的差异，并通过例题练习确定这些公式。
经验式
化合物的经验式是化合物中各元素原子的最简单整数比。它提供了每种元素的相对原子数，但不告诉分子实体中存在的确切原子数。经验式仅基于比例，因此，它不提供关于异构体、结构或化合物中原子实际数量的信息。
确定经验式的步骤
要确定化合物的经验式，请按照以下一般步骤操作：
- 以质量为起点：找出每种元素的质量（以克计）。如果给出了百分比，则将其视为100克样品的质量。
- 将质量转换为摩尔：通过将每种元素的质量除以其原子质量（在周期表中找到）来转换为摩尔。
- 找到最简单的比例：将每个摩尔数除以计算出的最小摩尔数量。
- 调整为整数：如有必要，将比例乘以整数以得到每种元素的整数。
示例：确定经验式
假设我们有一个化合物样品，其中按质量包含40.0%碳、6.7%氢和53.3%氧。
- 将质量百分比转换为克：
C = 40.0, g, H = 6.7, g, O = 53.3, g - 将克转换为摩尔：
碳：
40.0, g div 12.01, g/mol = 3.33, mol氢：6.7, g div 1.008, g/mol = 6.65, mol氧：53.3, g div 16.00, g/mol = 3.33, mol - 通过除以最小摩尔数找到最简单的比例：
碳：
3.33, mol div 3.33, mol = 1氢：6.65, mol div 3.33, mol = 2氧：3.33, mol div 3.33, mol = 1 - 得出经验式：
CH 2 O
分子式
化合物的分子式显示分子中每种元素的确切原子数。与经验式不同，分子式并不总是最简单的比例。经验式可以被视为一个基本单位，可以乘以以匹配分子中的实际原子数。
确定分子式的步骤
可以通过以下步骤确定分子式：
- 确定经验式：首先，使用上述步骤确定经验式。
- 找到经验式质量：计算经验式的摩尔质量。
- 除以摩尔质量：将化合物的摩尔质量除以经验式质量以获得比例。
- 乘以以获得分子式：将整个经验式乘以此比例以获得分子式。
示例：确定分子式
一个化合物的经验式是CH 2 O，其摩尔质量约为180.18 g/mol。
- 计算经验式质量：
C:
12.01, g/mol+ H:(2 times 1.008, g/mol = 2.016, g/mol)+ O:16.00, g/mol=30.03, g/mol - 找到比例：
180.18, g/mol div 30.03, g/mol ≈ 6 - 将经验式乘以比例以获得分子式：
C( 1 × 6)H( 2 × 6)O( 1 × 6) = C 6 H 12 O 6
经验式和分子式的比较
经验式和分子式之间的区别在于它们对化合物组成的表示。经验式提供最简单的比例，而分子式给出了化合物中每种原子的确切计数。让我们通过图示来看看这一点。
练习题
为了进一步理解这些概念，让我们练习一些问题：
问题1
摩尔质量为60 g/mol的物质的经验式为CH 4。找出分子式。
- 确定经验式质量。
C:12.01, g/mol+ H:(4 times 1.008, g/mol = 4.032, g/mol)=16.042, g/mol - 计算比例：
60, g/mol div 16.042, g/mol ≈ 3.74（四舍五入到最近的整数，即4） - 确定分子式：
C 4 H 16
问题2
某化合物按质量含有29.1%氮和70.9%氧，其摩尔质量为92 g/mol。确定经验式和分子式。
- 将质量百分比转换为克：
N = 29.1, g, O = 70.9, g - 将克转换为摩尔：
氮：
29.1, g div 14.01, g/mol = 2.08, mol氧：70.9, g div 16.00, g/mol = 4.43, mol - 通过除以最小摩尔数找到最简单的比例：
氮：
由于2.13不是整数，乘以2以获得整数：2.08, mol div 2.08, mol = 1氧：4.43, mol div 2.08, mol ≈ 2.13氮：
1 times 2 = 2氧：2.13 times 2 = 4.26 ≈ 4 - 经验式：
N 2 O 4 - 计算经验式质量：
N:
(2 times 14.01, g/mol = 28.02, g/mol)+ O:(4 times 16.00, g/mol = 64.00, g/mol)=92.02, g/mol - 确定比值：
92, g/mol div 92.02, g/mol = 1 - 分子式：
N 2 O 4
结论
理解经验式和分子式的概念对于确定化合物的结构至关重要。经验式提供了化合物的简化表示，而分子式揭示了确切的原子数。掌握这些概念需要实践不同的化合物，分析其结构，并计算正确的公式。
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