一份白色粉末，經過分析發現，總重量的43.64％是「磷」，56.36％是「氧」。這個化合物的莫耳重量是283.88g。這個化合物的實驗式和分子式怎麼寫？

化學原理啟迪26

1.         【範例】一份白色粉末，經過分析發現，總重量的43.64％是「磷」，56.36％是「氧」。這個化合物的莫耳重量是283.88g。這個化合物的實驗式和分子式怎麼寫？

2.         【解題】這種化合物100.00g，其中有43.64g是磷，56.36g是氧。如果換算成莫耳，在100.00g化合物中，共有：

43.64g 磷 × 1mol 磷/ 30.97g 磷 ＝ 1.409 mol 磷

56.36g 氧 × 1mol 氧/15.999g氧 = 3.523 mol氧

3.         把這二種原子中，數值最小的莫耳數當分母，去除二個原子，比較它們的數量比例：

1.409/1.409=1磷

3.523/1.409=2.5氧

4.         照以上計算結果，產生化學式PO2.5。但是因為化合物的原子必須是整數的原子，實驗式的原子數必需是整數。所以，我們把二個組成原子都「×2」，就得到實驗式是P2O5。

5.         為得到分子式，我們必須把「實驗式」與「莫耳重量」互相比較。P2O5實驗式的重量是141.94g。

莫耳重量/實驗式重量 = 283.88/141.94 = 2

這個化合物實際分子式每莫耳的重量，是實驗式重量的2倍，所以，要把實驗式「×2」，得到(P2O5)2，或P4O10。

6.         上面的例子，我們透過比較實驗式和莫耳重量，找到分子式。還有另外一種方法，可以得到分子式。

7.         「莫耳重量」和每個組成元素重量的「比例」，可以用來計算，我們想知道的化合物」，1莫耳當中，每一種組成元素的莫耳數。這些元素的莫耳數，可以直接當成化學式中，每個元素的比例數字。

8.         【範例】咖啡因，是咖啡、茶、巧克力和藥物裡面的刺激物；咖啡因分子的重量中，碳的重量是49.48%、氫的重量是5.15％、氮的重量是28.87％，和氧的重量是16.49%。咖啡因的莫耳重量是194.2。咖啡因的分子式是什麼？

9.         【解題】我們首先要判斷清楚，1莫耳咖啡因(194.2g)中，每種元素的重量

(49.48g碳/100.0g咖啡因) × (194.2g/mol)= 96.09g碳/mol咖啡因

(5.15g氫/100.0g咖啡因) × (194.2g/mol)=10.0g氫/mol咖啡因

(28.87g氮/100.0g咖啡因) ×(194.2g/mol)=56.07g氮/mol咖啡因

(16.49g氧/100.0g咖啡因) ×(194.2g/mol)=32.02g氧/mol咖啡因

10.     然後，把每莫耳咖啡因中，各元素的重量，轉換成莫耳數：

碳： (96.09g碳/mol咖啡因) × (1mol碳/12.011g碳)=8.000mol碳/mol咖啡因

氫： (10.0g氫/mol咖啡因) × (1mol氫/1.008g氫)  =9.92mol氫/mol咖啡因

氮： (56.07g氮/mol咖啡因) × (1mol氮/14.01g氮) =4.002mol氮/mol咖啡因

氧： (32.02g氧/mol咖啡因) × (1mol氧/16.00g氧) = 2.001mol氧/mol咖啡因

11.     把以上數值刪減成最接近的整數，就得到咖啡因的化學式：C8H10N4O2。(摘錄Steven S. Zumdahl 的《化學原理Chemical Principles》)

研析心得：

1.         生活中看到的物質白色粉末、或是在咖啡和茶裡面聞到的刺激物，都是一個籠統的表現，藉由分析、歸類、計算的理性程序，我們才能看透物質的內在性質，然後利用這些知識，來改善人類生活品質，這是自然科學的任務。

2.         人文科學，用自然科學的理性程序，將生活中感覺到的各種人類現象，加以歸類、分析、計算，看透人內在的性質，然後利用這些知識，改善人類的生命品質。

3.         雨果：人的肉體，只是一個外表，它把我們的真相隱藏起來，把我們的光明和陰暗面，弄得模糊不清。相貌，不過是一種面具。唯有人的心靈，才是真實的；一般人的錯誤，就在於把外表當作是實際。

4.         世間，有一種比海洋更廣闊的景象，那就是天空；還有一種比天空更廣闊的景象，那就是內心的活動。

5.         人，向自己訴說，向自己講解，向自己叫喊；身外的寂靜，卻依然如故。有一種大聲的喧嘩……，在我們的心裡說話……，心靈的存在，並不因為看不見，而減少其真實性。

6.         人性的光輝現象，是我們內心之中，最壯麗的奇蹟。

7.         人心和岩石一樣，也會有被滴穿的孔。

8.         這是生死存亡勝敗的關鍵時刻，不能戰勝痛苦，就不能保全美德。

9.         無論我們怎樣誠摯、純潔，在我們的良心上面，總有一些小小的、不足為害的謊話，所造成的裂痕。

10.     政客的謊話，足以分裂國土。