水的化学式H2O是通过科学实验和理论推导得出的。这一过程可以追溯到18世纪末期，当时科学家们开始深入研究水的组成。

1781年，亨利·卡文迪许（Henry Cavendish）在实验中发现氢气与氧气反应会生成水。他的实验表明，氢气和氧气按照2:1的比例反应时，产生的唯一产物就是水。尽管卡文迪许没有直接提出水的化学式，但他的工作为后续的研究奠定了基础。

1783年，安托万-洛朗·拉瓦锡（Antoine-Laurent Lavoisier）进一步证实了水是由氢和氧组成的，并且提出了“水不是元素而是化合物”的观点。然而，他并没有确定具体的化学式。

直到1800年左右，约翰·道尔顿（John Dalton）提出了原子理论，这使得科学家们能够更准确地描述物质的组成。根据道尔顿的理论，物质由不可分割的原子组成，而不同类型的原子则构成不同的元素。基于这个理论框架，阿莫迪欧·阿伏伽德罗（Amedeo Avogadro）提出了分子的概念，即相同类型的原子可以结合形成分子。这些进展为确定水的化学式提供了理论支持。

最终，在1811年，阿伏伽德罗提出了水的化学式为H2O，这一结论得到了广泛接受。该化学式不仅反映了水由两个氢原子和一个氧原子组成，还揭示了水分子的结构特征。此后，随着分析化学技术的发展，人们通过光谱学等方法验证了这一化学式的正确性。

总之，水的化学式H2O是经过一系列科学实验和理论推导后得出的结论，它代表了水这种化合物的基本组成单元。