摩尔质量计算器
根据化学式计算化合物的摩尔质量。
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功能简介
摩尔质量计算器把化学式换算成一摩尔该物质的质量(g/mol),并给出逐元素的贡献与质量占比。输入 H2O、Ca(OH)2 或 K4[ON(SO3)2]2 这类式子都可以,嵌套圆括号、方括号与下标都能正确解析。结果包含总摩尔质量、每种元素的原子数、质量贡献和百分比,可一键复制或导出 CSV。它是化学专业学生、配制实验室以及任何需要在克与摩尔之间换算的人的日常工具。全部计算在浏览器本地完成,无需注册,输入的内容不会离开你的设备。
原理与公式
摩尔质量 M 是一摩尔物质的质量,等于化学式中全部原子质量之和:M 为各元素的 n_i 乘以相对原子质量 A_r,i 再求和,其中 n_i 是该元素在式中的个数。本工具采用 IUPAC 2021 标准相对原子质量,例如 H 1.008、C 12.011、N 14.007、O 15.999、Na 22.99、Cl 35.45、Cu 63.546。解析器是一个递归下降读取器:先去空白,把方括号完全等同圆括号,把元素符号读作「一个大写字母加可选小写字母」,再用闭合括号后的下标去乘整个括号组。因此 Ca(OH)2 展开为 Ca 加两份 (O + H),K4[ON(SO3)2]2 展开为 K4 O14 N2 S4。水合物的点号按乘法处理,CuSO4·5H2O 变成 (CuSO4)(5H2O),五个结晶水全部计入;式首的数字会乘整个式子,所以 2H2O 是两个水而不是一个。由于这些原子量是各元素天然同位素组成的平均值,求和结果带小数,这正是葡萄糖 C6H12O6 得到 180.156 而不是整数 180 的原因。
演算示例
葡萄糖 C6H12O6:碳 6 × 12.011 = 72.066,占总质量的 40.00%;氢 12 × 1.008 = 12.096,占 6.71%;氧 6 × 15.999 = 95.994,占 53.28%。合计 180.156 g/mol。括号组按同样方式缩放,所以氢氧化钙 Ca(OH)2 为 40.078 + 2 × (15.999 + 1.008) = 74.092 g/mol。嵌套括号靠递归而非模式匹配处理,因此肥料 K4[ON(SO3)2]2 展开为 K4 O14 N2 S4 后得到 536.632 g/mol。水合物值得单独算一遍,因为它们常被当作不含水来称量:五水硫酸铜 CuSO4·5H2O 中硫酸铜部分为 63.546 + 32.06 + 4 × 15.999 = 159.602,五个结晶水为 5 × 18.015 = 90.075,合计 249.677 g/mol。展开写法 CuSO4H10O5 得到同样的值,CaCl2·6H2O 则返回 219.068 g/mol。另外两个值得记住的参照:水为 2 × 1.008 + 15.999 = 18.015 g/mol,氯化钠为 22.99 + 35.45 = 58.44 g/mol —— 也就是配制 0.100 M 溶液前需要称量的依据。
适用场景
凡是在克与摩尔之间换算之前都可以先用它:算出目标浓度所需的试剂质量、把百分比配方换算成摩尔浓度,或核对瓶身上印的分子量。最该留意的是水合盐,因为写着水的化学式经常被当成不含水来称量。五水硫酸铜 CuSO4·5H2O 是 249.677 g/mol,而不是无水盐的 159.602 g/mol;若称 159.6 g 蓝色晶体而非 249.7 g,溶液中的铜会偏低约 36%,而操作步骤本身看不出任何异常。水合物点号、星号与间隔号都可以用,展开写法 CuSO4H10O5 以及 H₂O 这类 Unicode 下标同样可以。大小写仍然严格:元素符号必须与周期表一致,所以 na 不是钠,会和其他无法识别的字符一起被列出。当出现「无法识别」提示时,显示的摩尔质量只涵盖已识别的部分,这条警告值得看一眼而不是略过。
常见问题
- 摩尔质量是怎么从化学式算出来的?
- 把每种元素的标准原子量乘以它在式中出现的次数,再全部相加:M = Σ(n × A_r)。葡萄糖 C6H12O6 即 6 × 12.011 + 12 × 1.008 + 6 × 15.999 = 180.156 g/mol。右括号后的下标作用于整个括号组,所以 Ca(OH)2 中 O 与 H 各计两次。
- 摩尔质量和分子量有什么区别?
- 数值相同,单位不同。摩尔质量以 g/mol 表示,对应一摩尔物质;分子量是相对碳-12 原子质量十二分之一的无量纲比值。两者都由同一套平均原子量构成,因此在实际使用中常被混用——葡萄糖的 180.156 既是它的摩尔质量(g/mol),也是它的分子量。
- 带括号和方括号的化学式怎么处理?
- 圆括号和方括号都被当作分组符号,且可以嵌套。解析器读取括号组,乘以右括号后的下标,再把结果交回上层。Ca(OH)2 = Ca + 2 × (O + H) = 74.092 g/mol;K4[ON(SO3)2]2 展开为 K4 O14 N2 S4 = 536.632 g/mol。
- 如何计算水合物,例如 CuSO4·5H2O?
- 点号按乘法解读,CuSO4·5H2O 展开为 (CuSO4)(5H2O),五个结晶水全部计入:硫酸铜部分 63.546 + 32.06 + 4 × 15.999 = 159.602,水部分 5 × 18.015 = 90.075,合计 249.677 g/mol。展开写法 CuSO4H10O5 得到同样的数值。这一点很关键:无水盐只有 159.602 g/mol,把蓝色晶体当作无水盐称量会让摩尔质量低估 36%。结果中其余的小数属正常现象:标准原子量是各元素天然同位素组成的平均值,H 为 1.008、C 为 12.011、O 为 15.999,求和很少是整数。