如何求摩尔质量

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把化学式中每个原子的标准原子质量加起来,总和(单位为 g/mol)就是摩尔质量。

作者 David Choi

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摩尔质量是一摩尔物质的质量,单位是克每摩尔(g/mol)。求法是把化学式中每个原子的标准原子质量加起来。水 H₂O 的摩尔质量是 2 × 1.008 + 15.999 = 18.015 g/mol。

摩尔是一个计数单位,就像「一打」一样。一摩尔等于 6.02214076 × 10²³ 个粒子。摩尔质量回答的是接下来这个实际问题:如果我想要这么多粒子,需要称出多少质量?答案就在周期表上,一次一个元素地查,而化学式会告诉你每种元素要数多少个。

三个步骤

1. 数出化学式中每种元素的个数。下标表示它前面那个原子的数量。括号后面的下标会乘以括号内的所有原子。所以 Ca(OH)₂ 含有 1 个钙、2 个氧和 2 个氢——这个 2 同时作用于括号内的两个原子,而不只是氢。

2. 用每种元素的个数乘以它的原子质量。原子质量就是周期表上元素符号下方的数字。碳是 12.011,氢是 1.008,氧是 15.999。

3. 把所有乘积加起来。总和就是以克每摩尔为单位的摩尔质量。建议在最后一步之前都保留小数,只在最后四舍五入一次。

例题:水,H₂O

两个氢原子和一个氧原子。氢:2 × 1.008 = 2.016。氧:1 × 15.999 = 15.999。加起来:2.016 + 15.999 = 18.015 g/mol。所以一摩尔水大约重 18 克,大概相当于一汤匙的量。

例题:葡萄糖,C₆H₁₂O₆

六个碳、十二个氢、六个氧。碳:6 × 12.011 = 72.066。氢:12 × 1.008 = 12.096。氧:6 × 15.999 = 95.994。加起来是 180.156 g/mol。可以看到碳和氧贡献了几乎全部的质量:氢占了 24 个原子中的 12 个,但质量占比还不到 7%。

例题:氢氧化钙,Ca(OH)₂

括号部分是最容易出错的地方。Ca(OH)₂ 表示 1 个钙加上 2 个 OH 基团,也就是 2 个氧和 2 个氢。钙:40.078。氧:2 × 15.999 = 31.998。氢:2 × 1.008 = 2.016。总计:74.092 g/mol

水合物:CuSO₄·5H₂O 中的那个点

这个点不是乘号,也不是小数点。它表示这种晶体连带着水分子,前面的数字说明有多少个水分子。CuSO₄·5H₂O 表示 1 个硫酸铜单元加上完整的 5 个水分子:159.61 + 5 × 18.015 = 249.68 g/mol。漏掉这些水是实验计算中最常见的错误之一,因为它会让答案偏差超过三分之一。

摩尔质量、分子量、式量

这三个说的其实是同一个数字,只是用法略有不同。分子量(相对分子质量)是相对于碳-12 标准的一个比值,所以没有单位。摩尔质量是同一个数字,但带有克每摩尔的单位。式量是有些老师更喜欢用的说法,用于像 NaCl 这类形成晶格而不是独立分子的物质。水在这三种说法里都是 18.015。

周期表上的数字为什么带小数

因为它们是平均值。氯在自然界中是氯-35 和氯-37 的混合物,所以它的标准原子质量是 35.45——介于两者之间,但和哪一个都不完全相同。这个平均值正是称量大批样品时该用的数字,而这正是摩尔质量的用途。如果你需要的是某一种特定的同位素,可以用平均原子质量计算器看看这个加权是怎么算的。

常见错误

注意大小写:Co 是钴,但 CO 是一氧化碳,两者相差近 14 g/mol。括号后的下标要作用于括号内的所有原子。不要在加总之前把每种元素的原子质量四舍五入成整数,否则误差会累积。另外要记住,下标属于它前面紧邻的那个原子,所以 CH₃COOH 含有两个碳、四个氢和两个氧。

摩尔质量的用途

几乎所有定量化学计算都要用到它。把称出的质量换算成摩尔数,要除以摩尔质量;把摩尔数换算回质量,则要乘以摩尔质量。这就是克换算摩尔的全部原理,也是为什么摩尔质量通常是最先要算出来的东西。

核对你的答案

在下面输入任意化学式,和你自己的计算对照一下。详细拆分会显示每种元素的小计,让你清楚看出差异出在哪里。

摩尔质量

大小写很重要:Co 是钴,CO 是一氧化碳。用 ( )、[ ] 表示分组,用 · 或 * 表示水合物,例如 CuSO4·5H2O。

摩尔质量请输入上方的化学式
每个分子式单元的原子数
元素种类

常见问题

什么是摩尔质量?

一摩尔物质的质量,单位是克每摩尔。一摩尔等于 6.02214076 × 10²³ 个粒子,所以摩尔质量就是粒子数量和你能称出来的质量之间的桥梁。

怎样计算摩尔质量?

数出化学式中每种元素的个数,用个数乘以该元素在周期表上的标准原子质量,再把结果加起来。以 H₂O 为例:2 × 1.008 + 15.999 = 18.015 g/mol。

水的摩尔质量是多少?

18.015 g/mol。两个氢各为 1.008,加上一个氧 15.999。

葡萄糖的摩尔质量是多少?

C₆H₁₂O₆ 的摩尔质量是 180.156 g/mol:6 × 12.011 + 12 × 1.008 + 6 × 15.999。

摩尔质量和分子量是一样的吗?

数值是一样的。分子量是一个没有单位的比值;摩尔质量是同一个数字,加上克每摩尔的单位。式量是常用于像 NaCl 这类离子化合物的说法。

化学式里的括号该怎么处理?

括号后面的下标会乘以括号内的所有原子。Ca(OH)₂ 含有 1 个钙、2 个氧和 2 个氢,摩尔质量为 74.092 g/mol。

CuSO₄·5H₂O 中的点是什么意思?

它表示这是一种水合物:晶体中含有水分子,数字表示有多少个。5 个水分子增加了 5 × 18.015 = 90.08 g/mol,使总质量达到 249.68 g/mol。

为什么摩尔质量会有小数?

原子质量是一种元素在自然界中各同位素按丰度加权后的平均值。氯的平均值是 35.45,因为它是氯-35 和氯-37 的混合物。

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