题目
下列溶液的浓度均为0.1 mol·L-1,其中离子强度最大的是A. Na3PO4B. NaClC. CaCl2D. NaOHE. Na2CO3
下列溶液的浓度均为0.1 mol·L-1,其中离子强度最大的是
A. Na3PO4
B. NaCl
C. CaCl2
D. NaOH
E. Na2CO3
题目解答
答案
A. Na3PO4
解析
离子强度的计算公式为:
$I = \frac{1}{2} \sum c_i z_i^2$
其中,$c_i$为离子的浓度,$z_i$为离子的电荷数。
解题核心在于:  
- 确定溶质解离后的离子种类及浓度;
- 代入公式计算各离子的总贡献,比较总和大小。
关键点:
- 多价离子的$z_i^2$会显著增大总贡献;
- 离子数目多的溶质(如Na₃PO₄)总贡献更大。
各选项计算过程
A. Na₃PO₄
解离为 $3\text{Na}^+$ 和 $\text{PO}_4^{3-}$:
- $\text{Na}^+$:$c = 0.3 \, \text{mol/L}, \, z = +1$,贡献 $0.3 \cdot 1^2 = 0.3$;
- $\text{PO}_4^{3-}$:$c = 0.1 \, \text{mol/L}, \, z = -3$,贡献 $0.1 \cdot 3^2 = 0.9$;
 总贡献:$\frac{1}{2}(0.3 + 0.9) = 0.6$。
B. NaCl
解离为 $\text{Na}^+$ 和 $\text{Cl}^-$:
- $\text{Na}^+$:$c = 0.1 \, \text{mol/L}, \, z = +1$,贡献 $0.1 \cdot 1^2 = 0.1$;
- $\text{Cl}^-$:$c = 0.1 \, \text{mol/L}, \, z = -1$,贡献 $0.1 \cdot 1^2 = 0.1$;
 总贡献:$\frac{1}{2}(0.1 + 0.1) = 0.1$。
C. CaCl₂
解离为 $\text{Ca}^{2+}$ 和 $2\text{Cl}^-$:
- $\text{Ca}^{2+}$:$c = 0.1 \, \text{mol/L}, \, z = +2$,贡献 $0.1 \cdot 2^2 = 0.4$;
- $\text{Cl}^-$:$c = 0.2 \, \text{mol/L}, \, z = -1$,贡献 $0.2 \cdot 1^2 = 0.2$;
 总贡献:$\frac{1}{2}(0.4 + 0.2) = 0.3$。
D. NaOH
解离为 $\text{Na}^+$ 和 $\text{OH}^-$:
- $\text{Na}^+$:$c = 0.1 \, \text{mol/L}, \, z = +1$,贡献 $0.1 \cdot 1^2 = 0.1$;
- $\text{OH}^-$:$c = 0.1 \, \text{mol/L}, \, z = -1$,贡献 $0.1 \cdot 1^2 = 0.1$;
 总贡献:$\frac{1}{2}(0.1 + 0.1) = 0.1$。
E. Na₂CO₃
解离为 $2\text{Na}^+$ 和 $\text{CO}_3^{2-}$:
- $\text{Na}^+$:$c = 0.2 \, \text{mol/L}, \, z = +1$,贡献 $0.2 \cdot 1^2 = 0.2$;
- $\text{CO}_3^{2-}$:$c = 0.1 \, \text{mol/L}, \, z = -2$,贡献 $0.1 \cdot 2^2 = 0.4$;
 总贡献:$\frac{1}{2}(0.2 + 0.4) = 0.3$。
结论:Na₃PO₄的离子强度最大($I = 0.6$)。