摩尔质量计算器与化学式分析

由化学式计算摩尔质量、确定质量分数、求实验式和分子式,并在摩尔、克与粒子数之间换算。另见:方程式配平 | 溶液计算。

输入化学式计算摩尔质量。支持括号、结晶水合物 (CuSO4·5H2O) 和方括号。

化学式语法:使用标准记法:H2O、Ca3(PO4)2、CuSO4·5H2O。元素符号区分大小写(Fe,不是 FE)。系数和下标必须是整数。点号 (·) 表示结晶水。
什么是摩尔?

原子和分子一个一个地反应,但没有人能一个一个地数它们。摩尔是化学的计数单位——相当于放大到 6.022×1023 个的“一打”(阿伏伽德罗常量 NA,自 2019 年 SI 修订起为精确定义值)。它的魔术在于:一个碳原子重 12.011 原子质量单位,而一摩尔碳原子重 12.011 克——同样的数字,换了单位。于是摩尔质量 (g/mol) 在天平上的质量和参与反应的粒子数之间即时换算——这正是化学计量的全部业务。

要记住的一条规则:摩尔数的是粒子,不是质量。每种物质一摩尔都含有相同数目的分子——但它们的重量像物质本身一样千差万别。
周期表就是质量目录

周期表中每个元素的格子都标着平均原子质量;按化学式逐一相加就得到摩尔质量。示例 Ca3(PO4)2(磷酸钙)解析为 3 Ca + 2 P + 8 O = 3(40.078) + 2(30.974) + 8(15.999) = 310.174 g/mol,面板还逐项列出每种元素的克贡献。括号把里面的所有原子翻倍,CuSO4·5H2O 中的点在硫酸铜上再叠五个结晶水——同一个解析器全都处理。数清水很关键:CuSO4·5H2O 应为 ≈ 249.7 g/mol,而不是 ≈ 159.6。

质量分数

用摩尔质量去除每种元素的质量贡献,就得到它的质量分数——营养成分表和化肥袋上印的那个数(“P2O5 来源,20% P”)。水是经典示例:每 18.015 g 中 H 贡献 2(1.008) = 2.016 g、O 贡献 15.999 g,所以水按质量是 11.19% 氢、88.81% 氧——提醒我们按原子数的“主要是氢”与按质量相差甚远。

实验式 vs 分子式

实验式是原子的最小整数比(CH2O);分子式是分子中的实际数目(C6H12O6,葡萄糖——同一比例的六份)。燃烧分析给你质量百分数;把它们换成摩尔:示例的 40.00% C、6.71% H、53.29% O 变成 3.330 : 6.657 : 3.331 mol,约简为干净的 1 : 2 : 1——CH2O,实验式量 30.026 g/mol。要从实验式爬到分子式需要摩尔质量:n = 180.16 ÷ 30.026 = 6.000,所以分子是 (CH2O)6。许多物质(水、氨、CO2)本来就处于 n = 1,两个式子相同。

克、摩尔、粒子

摩尔/克/粒子面板一口气走完整个三角形:示例把 18.015 g 水换算成精确的 1.000000 mol 和 6.022×1023 个分子——而且由于每个 H2O 有三个原子,即 1.807×1024 个原子。这个三角形是方程式配平页每道化学计量题和溶液计算页每个摩尔浓度的发动机。

常见误区
  • 一摩尔什么东西都差不多重。摩尔数的是粒子;一摩尔 H2 是 2 g,一摩尔金是 197.0 g——同样的数目,天差地别的质量。
  • 百分数可以直接换算成下标。必须先除以原子质量(换成摩尔)——氢的 6.71% 之所以比氧的 53.29% 贡献更多原子,正因为 H 原子太轻。
  • 分子式总是实验式的放大版。只在 n > 1 时如此。对 H2O 两者相同,分子式面板的 n = 1.000 情形很常见。
  • 原子质量是精确的整数原子质量单位。表列数值是按同位素丰度加权的平均值——氯的 35.45 g/mol 是 35-Cl 和 37-Cl 的混合。

相关工具:元素周期表(本页加总的原子质量来源)、方程式配平(建立在摩尔之上的化学计量)以及 溶液计算(每升摩尔数)。