例谈确定物质化学式的解题策略，本文主要内容关键词为：化学式论文,物质论文,策略论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
化学式概念有广义和狭义之分。广义的化学式是元素符号、离子符号、电子式、分子式、结构式、结构简式、通式等表示单质和化合物的一切式子的统称；狭义概念的化学式就是指分子式，不过在原子晶体、离子晶体、金属晶体中由于不存在真正意义上的分子，严格来说应称作化学式，只有真正的分子（或分子晶体）才有分子式。现将中学阶段狭义角度中确定物质化学式的常见题型及其对应的解题策略作如下归纳和小结，供同学们在学习中参考。
一、晶体化学式的确定
1.根据晶体结构图推导
例1 石墨能与熔融金属钾作用，形成石墨间隙化合物，K原子填充在石墨各层碳原子中。比较常见的石墨间隙化合物是青铜色的化合物，其化学式可写作
，其平面图形如图1，则x值（）。
图1
A.8B.12C.24D.60
例2 氢气是重要而清洁的能源，要利用氢气做能源，必须安全有效地储存氢气。有报道称某种合金材料有较大的储氢容量，其晶体结构的最小单位如图2所示。则称这种合金的化学式为（）。
晶体是由若干个相同的基本结构单元重复排列而成，此时求化学式，用原子分割法求出每个结构单元中各微粒的数目，算出最简整数比即是化学式。原子分割法：基本结构单元的点、棱、面上的原子被若干个相同的基本结构单元共用，每个基本结构单元只分割到点、棱、面上原子的若干分之一个。
简析 例1中的基本结构单元可看成是如图3所示的三角形，该单元中K原子为6个这样的单元共用，每个单元占有的K原子数：
；C原子在三角形内，不和其他三角形共用，每个单元占有的C原子数为4，C、K原子个数比为
，选A。
例2中的图形即为一个基本单元，用原子分割法可求出每个单元中各原子占有的数目：La：顶点原子12个，每个点
，面上原子2个，每个点
，共：
个；Ni：面上原子6×3=18个，体内原子6个，共：
个。3:15=1:5，选D。
注：若晶体为原子晶体、离子晶体、金属晶体，它们的结构向空间无限伸展，所求的只能是化学式，此时找重复出现的基本结构单元，用原子分割法求解；若给出的是分子的结构图，就不能用上述方法求解，而是直接数分子中各原子的数目，由此写出分子式。
例3 最近发现一种由Ti、C原子构成的气态团簇分子，分子构型如图4所示，则它的化学式为（）。
图4
解析 解该题时容易忽视题中“气态团簇分子”的“分子”二字，而用原子分割法解题，导致错误答案A，解题时只要注意了该点即可，所求化学式即分子式，分子中Ti原子数14个，C原子数13个，答案：C。
2.根据对物质结构的文字叙述推导
例4 化合物X由A、B两种元素组成，在X分子中，每个A原子都与3个B原子直接相连，每个B原子都与2个A原子直接相连。试回答：
(1)X分子中A、B原子数之比为____；
(2)已知每个X分子中有4个A原子，则X的分子式为____；（以A、B表示）
简析 用原子分割法求解，根据题中叙述，可推出该分子存在如图5的基本结构单元，在该单元中，A原子占有数：1，B原子占有数：
，A、 B原子数之比：
，分子式：
。
图5
中每个P与3个O相连，每个O与2个P相连，与本题中A、B原子的连接方式相同，从而得出结论。
3.根据题给信息，通过计算求解
例5 为测定一种复合氧化物组成的磁性粉末材料的组成，称取12.52g样品，将其全部溶于过量稀硝酸后，配成100mL溶液。取其一半，加入过量
溶液，生成白色沉淀，经过滤、洗涤、烘干后得 4.66g固体。在余下的50mL溶液中加入少许KSCN溶液，显红色；如果加入过量NaOH溶液，则生成红褐色沉淀，将沉淀过滤、洗涤、灼烧后得到3.20g固体。(1)计算磁性粉末材料中氧元素的质量分数。
(2)确定该材料的化学式。
简析 首先由题意推出该物质中含有Ba、Fe两种元素，根据题中数据得出两元素的物质的量分别为：0.4mol、0.08mol（注意“取其一半”），再由 12.52g减Ba、Fe两元素的质量，得出O元素的质量为2.56g，求出O元素的物质的量为0.16mol，算出各元素的物质的量之比，写出化学式。
答案：(1)20.5% (2)
二、有机物分子式的确定
1.根据分子结构图、球棍模型或比例模型确定
例6 下列结构图中“●”代表原子序数从1到 10的元素的原子实（原子实是原子除去最外层电子后剩余的部分），小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子，短线代表价键。（示例：
）
根据图示的结构特点，写出对应分子化学式：
A.____；B.____；C.____；D.____。
例7 某期刊封面上有如图6所示的一个分子的球棍模型。
图中“棍”代表单键或双键或三键。不同颜色的球代表不同元素的原子，该模型图可代表一种（）。
A.卤代羧酸B.酯
C.氨基酸 D.醇钠
图6
简析 由结构图、球棍模型、比例模型推导分子式的关键是明确各原子的成键特征、成键数目，常见原子成键数如下：C-4、N-3、O-2、N(Cl)-1，结合图形特点推导。
例6答案：
例7由4个选项可知该物质为有机物，其中必含C原子，C原子在有机物中形成4个共价键，可能出绿色原子为C原子；蓝色原子形成3个共价键为 N原子；红色原子形成2个单键或1个双键为O原子；结合4个选项，白色原子只能为H原子。该物质是
，答案：C。
2.根据各元素的质量分数ω及相对分子质量 Mr确定
方法1：最简式法（适用于有机物所含元素种类较少的情况）：如某有机物含C、H、O三种元素，则
求出原子个数最简整数比，得出最简式，再由Mr求出分子式。
方法2：设n法（适用于有机物所含元素种类较多的情况）：根据某元素X在分子中有ω(X)= n(X)·Ar(X)/Mr，则X的原子个数为n(X)=ω(X)·Mr/Ar(X)同理可求出其他原子的个数。
例8 1924年我国药学家从中药麻黄中提出了麻黄素，并证明麻黄素具有平喘作用。将10g麻黄素完全燃烧可得
，测得麻黄素中含氮8.48%，它的实验式为
，则麻黄素的分子式为（）。
简析 根据题意虽可求出C、H、O、N的质量分数，但若根据质量分数求四种原子个数的最简整数比就相当困难。解此题时可用“设n法”：先假设该物质分子中含有n个N原子，有：8.48%=14n/Mr， Mr=14n/8.48%=165n，当n=1时Mr=165，n=2时Mr=330，最后用选项作验证，只有D符合题意。
3.由反应物与生成物的物质的量或体积关系通过比例法求解
例9 某气态烃1L（标态）跟适量
用电火花点燃，二者恰好完全反应，生成物在101.3kPa、 273℃时体积为xL，冷却到标志时体积为yL，则该烃的分子式为____。
简析 本题中气体体积的条件不同，要化成同一条件下才可用比例法求解，可统一化成 101.3kPa、273℃，此时烃的体积为2L，
的体积为2yL，
的体积为(x-2y)L，根据阿伏伽德罗定律：同温同压下气体体积之比等于物质的量之比，可推出1mol烃燃烧生成
mol，由此可得分子式为
。
4.由有机物的相对分子质量Mr，商余法求解
例10 烃A的蒸汽对
的相对密度为5.07，若A为链烃，其分子式为____，其同分异构体中支链最多的一种异构体的名称是____，若A为环烃，其分子式为____。
简析 商余法解题的步骤是：Mr÷12=x…… y，分子式为
，在此基础上，可用C～12H、
（氧）、
（氧）的式量相等进行替代，可得到多个符合题意的分子式。但替代后所得分子式中H原子数不得超过C原子数的2n+2个。
本题中Mr(A)=5.07×28=142，142÷12=10……22 
，用1个C替换12个H可得另一符合题意的分子式：
答案：，2,2,3,3,4—五甲基戊烷或2,2,3,4,4—五甲基戊烷，。
5.通式法
根据题意先设有机物的分子式，再由题中条件建立方程式（组）解答。
(1)若有机物为烃，如果不知烃的类别可将分子式设为，若知道烃的类别可直接按通式设为
等。
(2)若只知有机物为烃的含氧衍生物，可设分子式为
，若知道烃的衍生物的类别，可设成具体的通式，如饱和一元醇可设为
。
例11 使一定量的液态饱和一元衍生物A，在 101kPa、125℃时完全汽化，跟4.5倍其体积的氧气混合点燃，恰好完全反应生成
，恢复到反应前温度、压强，测得其气体密度比反应前减少了3/14，通过计算，求A可能的分子式和结构简式。
简析 本题可设有机物的分子式为根据燃烧通式和密度减少了3/14，可列出2个方程组：
用不定方程讨论法：令z=1时可解得x=3，y=8，分子式为
；
令z=2时x=4，y=6不符题意，舍去。
6.平均分子式法
例12 常温下，一种烷烃A和一种单烯烃D组成混合气体。已知B分子中碳原子数比A分子的多。(1)将几该混合气体充分燃烧，在同温、同压下得到2.5L 气体。试推断原混合气体中A和 B所有可能的组合及其体积比，将结论填入下表。
(2)120℃时取1L该混合气体与9L 混合，充分燃烧，当恢复到120℃和燃烧前的压强时，体积增大6.25%，试通过计算确定A和B的分子式。
简析 平均分子式是在求解混合物组成中引出的一个概念，与平均相对分子质量类似，它遵循平均值规律。(1)中混合烃的平均分子式为
，根据题意可推断，混合气体只能由碳原子数小于 2.5的烷烃
和碳原子数大于2.5的烯烃
组成。它们有4种可能的组合，根据每一种组合中烷烃和烯烃的碳原子数及平均分子式中的碳原子数，可用十字交叉法确定A和B的体积比。答案见下表：
根据题意有：
解得：y=6.5
即混合物中H原子平均组成为6.5，则混合物中一定有H原子数大于6.5的分子，故一定有 
，可能是②或④组。若是②组，由十字交叉法得：
（不合题意）
所以只能是④组，即A为
。