高中化学创新设计人教版必修1鄂全套学案课件第四章第四节第2课时.docx
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高中化学创新设计人教版必修1鄂全套学案课件第四章第四节第2课时
第2课时 硫酸和硝酸的氧化性
学业要求
1.能列举、描述、辨识硫酸的重要物理性质、化学性质及实验现象。
2.能从氧化还原的角度分析浓硫酸的强氧化性。
3.能列举、描述、辨识硝酸的重要物理性质、化学性质及实验现象。
4.能从氧化还原的角度分析浓、稀硝酸的强氧化性。
核心素养对接
1.从氧化还原的角度分析浓硫酸的强氧化性,以提高学生宏观辨识与微观探析的素养水平。
2.通过浓稀硝酸性质的不同培养学生变化观念。
[知识梳理]
知识点一 硫酸
硫酸安全警示牌
警示牌中为什么注明硫酸是腐蚀品,硫酸有什么样的性质,使用时需要注意什么?
请完成下列知识点,你就会明白:
1.稀硫酸——具有酸的通性
(1)电离方程式为H2SO4===2H++SO
。
(2)硫酸具有酸的通性,可与酸碱指示剂作用,也可与活泼金属、碱、碱性氧化物及某些盐反应。
2.浓硫酸的特性
(1)吸水性:
浓硫酸能够吸收气体、液体中的水分子及固体中的结晶水,故常用做干燥剂。
(2)脱水性:
浓硫酸能把有机物中的氧、氢元素按水的组成比脱去,留下黑色的炭。
如向蔗糖中加入浓硫酸时,蔗糖逐渐变黑,体积膨胀,形成疏松多孔的海绵状固体,并放出有刺激性气味的气体。
(3)强氧化性
①与金属的反应:
除Au、Pt以外的绝大多数金属都能与浓硫酸作用,如与铜反应。
实验操作
实验
说明
a.通过可抽动的铜丝来控制反应的发生或停止
b.浸有碱液的棉花团可以吸收多余的SO2,以防止污染环境
实验现象
a.试管中铜丝表面逐渐变黑色
b.试管中的品红溶液逐渐变为无色
c.试管中的紫色石蕊溶液逐渐变为红色
将a试管里的溶液慢慢倒入水中,溶液变为蓝色
实验结论
Cu与浓硫酸反应的化学方程式为
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2+2H2O
②常温下,冷的浓硫酸能使Fe、Al发生钝化,故可用铝槽车运输浓H2SO4。
③与非金属反应
加热时,浓硫酸与木炭反应的化学方程式为
C+2H2SO4(浓)
CO2+2SO2+2H2O。
提醒:
C与浓H2SO4反应,体现了浓H2SO4的强氧化性,Cu与浓H2SO4反应,体现了浓H2SO4的酸性和强氧化性。
知识点二 硝酸
此为硝酸的安全周知卡,硝酸的危险性类别为什么是“腐蚀”,浓、稀硝酸分别有什么样的性质?
请学习下列知识点找到答案:
1.挥发性
硝酸越浓越易挥发。
2.强氧化性
(1)与金属的反应
①除Au、Pt以外的绝大多数金属都能与硝酸反应。
②常温下,冷的浓硝酸能使Fe、Al钝化。
③与铜反应(写出化学方程式)
浓硝酸:
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2+2H2O;
稀硝酸:
3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO+4H2O。
(2)与非金属反应
木炭与浓硝酸反应的化学方程式为C+4HNO3(浓)
CO2+2H2O+4NO2。
(3)王水
①组成:
浓硝酸和浓盐酸的混合物,体积比1∶3。
②性质:
能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。
3.不稳定性
(1)化学方程式:
4HNO3
2H2O+4NO2+O2。
(2)实验室中浓硝酸显黄色的原因:
浓硝酸分解生成的NO2又溶于硝酸所致。
[效果自测]
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)在常温下,浓硫酸和浓硝酸与Fe和Al发生“钝化”,说明常温下浓H2SO4和浓HNO3与Fe和Al都不反应。
( )
(2)浓硫酸具有强氧化性,稀硫酸不具有氧化性。
( )
(3)浓H2SO4具有吸水性,所以浓H2SO4可以干燥H2、CO、NH3、H2S、H2、HBr等气体。
( )
(4)过量的铜与浓硝酸反应有NO生成。
( )
(5)硝酸可与Na2SO3反应制得SO2气体。
( )
(6)浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色。
( )
【参考答案】
(1)×
(2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
2.相同质量的四份铜片,分别置于足量的下列酸中,在一定条件下反应,所得到的气体的物质的量最多的是( )
A.浓硫酸B.稀硫酸
C.浓硝酸D.稀硝酸
【试题解析】稀H2SO4与Cu不反应,无气体放出;Cu与浓H2SO4、浓HNO3、稀HNO3反应时,Cu失去电子数相同,根据电子守恒,元素化合价降低越少,还原产物的物质的量越多,浓H2
O4―→
O2 ↓2,浓H
O3―→
O2 ↓1,稀H
O3―→
O ↓3,所以浓HNO3放出的气体最多。
【参考答案】C
3.回答下列问题。
(1)有时在实验室看到的硝酸显黄色,原因是__________________
__________________________________________________________。
实验室保存硝酸的方法是_____________________________________。
(2)铜与足量浓HNO3反应时,表现酸性的硝酸与作氧化剂的HNO3物质的量之比为________。
(3)铜粉放入稀硫酸溶液中,加热后无明显变化,但加入某盐一段时间后,发现铜粉质量减少,则该盐不可能是________(填字母)。
A.FeCl3B.NaCl
C.KNO3D.Cu(NO3)2
(4)一定量的浓硝酸与足量的铜充分反应,生成气体的成分有________,写出反应的离子方程式:
______________________________________
__________________________________________________________。
向反应后的溶液中加入稀硫酸,如果反应,写出反应的离子方程式:
__________________________________________________________。
(5)从某金属粉末(含有Au、Cu、Ag)中分离出Au,加入的试剂是________________,写出Ag参与反应的化学方程式__________________________________。
(6)往两支分别装有浅绿色的Fe(NO3)2和FeSO4溶液的试管中分别逐滴加入稀盐酸时,溶液的颜色变化应该是
Fe(NO3)2溶液________________________;
FeSO4溶液______________________________。
【参考答案】
(1)久置硝酸显黄色是由于硝酸见光或受热发生了分解,生成的NO2溶于浓硝酸所致 应保存在棕色试剂瓶中,并置于阴凉处
(2)1∶1 (3)B (4)NO2、NO
Cu+4H++2NO
===2NO2↑+2H2O+Cu2+、
3Cu+8H++2NO
===3Cu2++2NO↑+4H2O
3Cu+8H++2NO
===3Cu2++2NO↑+4H2O
(5)稀硝酸 3Ag+4HNO3(稀)===3AgNO3+NO↑+2H2O
(6)浅绿色变棕黄色 不变色
学习任务一 浓H2SO4的特性
【交流讨论】
情景:
很多人使用硫酸的时候不小心,或者是不当的使用硫酸,再或者是不小心触碰到了硫酸,那么就会造成很多的伤害,任何皮肤在接触了这个硫酸的时候都是很容易烧伤的,如果把皮肤烧伤了,那么很有可能会危害到皮肤,导致皮肤出现化脓的现象。
(1)硫酸有浸蚀的作用,那么浓硫酸的急救措施有哪些呢?
提示 马上用干布擦去再用大量的冷水冲洗。
(2)如果浓H2SO4滴到蔗糖上,会出现什么现象?
提示 会使庶糖变黑,体现了脱水性。
(3)如果滴到蓝矾上呢?
提示 蓝矾变成白色粉末,体现了吸水性。
【点拨提升】
1.浓硫酸吸水性和脱水性的区别
由此看出:
二者的根本区别在于物质本身是否存在水分子。
2.浓硫酸强氧化性
(1)本质:
浓硫酸具有强氧化性,是因为H2SO4分子中+6价的硫元素具有很强的得电子能力。
(2)反应规律:
①Fe、Al的钝化,常温下,当Fe、Al遇到浓硫酸时,会与浓硫酸发生反应,表面生成一层致密的氧化物薄膜而出现“钝化”现象。
②常温下与活泼金属反应(铁、铝除外)表现强氧化性和酸性,生成硫酸盐和SO2,硫酸变稀后,生成的气体为H2。
③与不活泼金属和非金属反应的规律
a.反应需要加热,否则不反应。
b.还原产物一般是SO2,一般金属被氧化为高价态的硫酸盐,非金属被氧化为高价态氧化物或含氧酸。
c.浓硫酸与金属反应时,既表现酸性又表现强氧化性,而与非金属反应时,只表现强氧化性。
d.随着反应的进行,浓硫酸浓度变小,一旦变为稀硫酸,反应就停止。
④与具有还原性的化合物反应,如与H2S、HI、HBr、FeCl2等物质反应。
【典例1】 某化学兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应,用如图所示装置进行有关实验。
实验中某同学将ag铜片和12mL18mol·L-1的浓硫酸放入圆底烧瓶中加热,直到反应完毕,最后发现烧瓶中还有一定量的H2SO4和Cu剩余。
请回答:
(1)请写出Cu与浓硫酸反应的化学方程式:
___________________________
__________________________________________________________。
(2)装置E中试管D内盛品红溶液,当C中气体收集满后,D中有可能观察到的现象是__________________________________________________________。
实验装置E中D有可能造成环境污染,试用最简单方法加以解决(实验用品自选)__________________________________________________________。
装置B的作用是储存多余的气体。
当D处有明显现象后,关闭旋塞K,移去酒精灯,但由于余热的作用,A处仍有气体产生,此时B中现象是__________________________________________________________。
B中应放置的液体是________(填字母)。
A.饱和Na2SO3溶液B.酸性KMnO4溶液
C.浓溴水D.饱和NaHSO3溶液
(3)问题讨论:
为什么有一定量的余酸还未能使Cu完全溶解。
你认为原因是__________________________________________________________。
足量下列药品能够用来证明反应结束后的烧瓶中的确有余酸的是________(填字母)。
A.FeB.BaCl2溶液
C.AgD.Na2CO3溶液
(4)实验中该同学向A中反应后溶液中通入一种气体单质,使铜片全部溶解且仅生成硫酸铜溶液,请问该气体单质是__________(填名称),反应的化学方程式是__________________________________________________________
__________________________________________________________。
【试题解析】
(1)Cu与浓H2SO4反应需加热。
(2)SO2能使品红溶液褪色,为防止环境污染,可用的简单方法是用浸有NaOH溶液的棉花团塞在试管口,则SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O。
关闭K,装置内气体压强增大,B广口瓶内液面下降,长颈漏斗内液面上升。
B中的液体应不能与SO2反应,而且要防止SO2的溶解。
A项,Na2SO3+H2O+SO2===2NaHSO3;B项,KMnO4氧化SO2;C项,Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4;D项,SO2难溶于饱和NaHSO3溶液。
应选D。
(3)浓H2SO4浓度降低,变为稀H2SO4,Cu与稀H2SO4不反应。
检验余酸实质是检验H+的存在。
Fe+2H+===Fe2++H2↑,CO
+2H+===H2O+CO2↑,Fe和Na2CO3溶液能证明H+的存在;BaCl2溶液不能证明H2SO4剩余,因为产物CuSO4也能电离出SO
;Ag与H+不反应,不能证明H+的存在。
故选AD。
(4)根据题目要求气体单质应为强氧化剂,且仅生成CuSO4溶液,该氧化剂为O2。
【参考答案】
(1)Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)品红溶液褪色 用浸有NaOH溶液的棉花团塞在试管口 试剂瓶中液面下降,长颈漏斗中液面上升 D
(3)随着H2SO4的消耗,浓H2SO4浓度逐渐变稀,稀硫酸与铜不反应 AD
(4)氧气 2Cu+2H2SO4+O2
2CuSO4+2H2O
【变式训练1】 下列叙述正确的是( )
A.浓硫酸是一种干燥剂,能够干燥氢气、氧气等气体,但不能干燥碱性气体和有较强还原性的HI、H2S等气体
B.浓硫酸与单质碳反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓)
CO2+2SO2↑+2H2O,在此反应中,浓硫酸既表现了强氧化性又表现了酸性
C.把足量铜粉投入到含2molH2SO4的浓硫酸中,加热得到气体体积标准状况下为22.4L
D.常温下能够用铁、铝等容器盛放浓硫酸,是因为浓硫酸与其不反应
【试题解析】A项,浓硫酸具有吸水性,但由于其具有强氧化性和酸性,故不能用来干燥具有还原性的气体和碱性气体(如NH3);B项,浓硫酸与S、C等非金属单质作用时,由于没有盐生成,故只显强氧化性;C项,Cu与浓硫酸反应时,浓硫酸浓度逐渐降低,当反应到一定程度变为稀硫酸时,反应自行停止,故产生的SO2不足22.4L;D项是因为浓硫酸的强氧化性使其钝化。
【参考答案】A
通过浓H2SO4的性质及浓硫酸与稀硫酸性质的对比,以培养学生变化观念与平衡思想。
学习任务二 硝酸的强氧化性
【交流讨论】
情景:
资料一、当硝酸与金属反应时,硝酸被还原的程度取决于酸的浓度和还原剂的强弱。
对于同一还原剂来说,酸越稀,被还原的程度愈大。
资料二、在金属活动性顺序中,位于氢后的金属铜、汞、银等,跟浓硝酸反应时,主要得到二氧化氮;跟稀硝酸反应时,主要得到一氧化氮。
所以说,当硝酸与铜、汞、银等金属反应时,浓硝酸比稀硝酸的氧化性强。
资料三、当活泼金属锌、镁等跟稀硝酸反应时,硝酸浓度不同,还原产物不同;浓硝酸有气体(NO2)产生,而稀硝酸则有铵盐生成。
铁与稀硝酸的反应与上述情况类似。
上图表示铁与不同浓度HNO3反应时的还原产物,从上图中可以看出,当其他条件一致时,如温度、还原剂一致时,在浓硝酸(密度为1.35)中,主要产物是NO2,随着HNO3浓度逐渐下降,产物NO2逐渐减少,而一氧化氮的相对含量逐渐增多。
当密度是1.30时,主要产物是NO,其次是NO2及少量N2O;当密度是1.15时,NO与NH3的相对含量几乎相当;HNO3的密度为1.05时,NH3成为主要的产物。
资料四、Fe、Co、Ni、Al等金属遇到浓硝酸会产生钝化现象。
是因为在常温下,浓硝酸跟这些金属接触,能够使金属表面生成一薄层致密的氧化物保护膜阻止内部金属继续跟硝酸反应。
结合上述四则资料回答下列问题:
1.浓、稀硝酸分别与铜反应时,其还原产物相同吗?
提示 浓HNO3、稀HNO3还原产物不同,前者生成NO2,后者生成NO。
2.硝酸的氧化性与浓度有关吗?
硝酸越浓氧化性越强,还是越稀氧化性越强?
提示 与浓度有关,浓硝酸的氧化性比稀硝酸强。
3.实验:
在分别盛有少量浓、稀硝酸的试管里,分别滴入几滴紫色石蕊试液并加热。
请预测实验现象,并给出解释。
提示 前者溶液先变成红色,过一会红色消失。
后者溶液变成红色,但不消失。
这是由于浓硝酸具有强氧化性,而使红色褪去。
反应出浓硝酸比稀硝酸氧化性强。
【点拨提升】
1.硝酸的强氧化性
HNO3中的+5价氮元素具有很强的得电子能力。
硝酸的浓度越大,反应温度越高,其氧化性越强。
(1)硝酸与金属的反应
①除Au、Pt等少数金属外,硝酸几乎可以氧化所有的金属,如3Ag+4HNO3(稀)===3AgNO3+NO↑+2H2O;
②活泼金属与硝酸反应不生成H2,硝酸的浓度不同,还原产物不同;
③常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化。
(2)硝酸与非金属的反应
①反应规律:
非金属单质+浓硝酸→最高价氧化物或其含氧酸+NO2↑+H2O;
②实例:
C+4HNO3(浓)
CO2↑+4NO2↑+2H2O。
(3)硝酸与还原性化合物的反应
硝酸的强氧化性还表现在可以氧化具有还原性的化合物或离子,如HI、HBr、SO2、Fe2+、FeO、Br-、I-、S2-、SO
等均能被HNO3氧化。
2.硝酸与金属反应的计算
(1)电子守恒法:
硝酸与金属反应属于氧化还原反应,氮原子得到的电子总数等于金属原子失去的电子总数。
(2)原子守恒法:
硝酸与金属反应时,反应前硝酸中的NO
一部分仍以NO
的形式存在,一部分转化为还原产物,这两部分中N的物质的量之和与反应消耗的硝酸中N的物质的量相等。
(3)利用离子方程式计算
硝酸与硫酸混合液跟金属的反应,当金属足量时,不能用硝酸与金属反应的化学方程式计算,应用离子方程式计算,因为生成的硝酸盐中的NO
与硫酸电离出的H+仍能继续与金属反应。
如金属铜与混酸的反应方程式为:
3Cu+8H++2NO
===3Cu2++2NO↑+4H2O。
【典例2】 下列关于硝酸的说法中正确的是( )
A.稀硝酸能与Fe发生反应,浓硝酸不能
B.浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂
C.稀硝酸是弱酸,浓硝酸是强酸
D.稀硝酸与Cu反应生成NO,而浓硝酸与Cu反应生成NO2,稀硝酸得电子更多,故稀硝酸的氧化性大于浓硝酸
【试题解析】A项,加热条件下,浓硝酸也能与Fe发生反应;B项,浓、稀硝酸均具有强氧化性;C项,硝酸属于强酸,与浓度大小无关;D项,硝酸的氧化性强弱与其浓度大小有关,浓硝酸的氧化性大于稀硝酸的氧化性,这与HNO3和Cu反应中HNO3得电子数目多少无关。
【参考答案】B
【变式训练2】 下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是( )
A.使石蕊试液变红
B.与铜反应放出NO气体,生成Cu(NO3)2
C.与Na2CO3反应放出CO2气体,生成NaNO3
D.与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2
【试题解析】A项,HNO3只表现酸性;B项,Cu与稀硝酸反应时,部分起酸的作用生成Cu(NO3)2,部分作氧化剂被还原为NO;C项,2HNO3+Na2CO3===CO2↑+H2O+2NaNO3,HNO3只表现强酸性;D项,HNO3将S氧化为H2SO4,自身被还原为NO2,在该反应中HNO3只表现强氧化性。
【参考答案】B
通过对HNO3随浓度变化氧化性发生变化的学习,以培养学生变化观念与平衡思想。
1.下列关于浓硫酸与稀硫酸的说法,不正确的是( )
A.浓硫酸有脱水性,稀硫酸没有脱水性
B.浓硫酸有氧化性,稀硫酸没有氧化性
C.浓硫酸和稀硫酸都有酸性
D.常温下,浓硫酸和稀硫酸都不能与铜反应
【试题解析】稀H2SO4也有氧化性,能氧化活泼金属,本身被还原成H2。
【参考答案】B
2.下列现象或事实不能用同一原理解释的是( )
A.浓硝酸和氯水用棕色试剂瓶保存
B.硫化钠和亚硫酸钠固体长期暴露在空气中变质
C.常温下铁和铂都不溶于浓硝酸
D.SO2和Na2SO3溶液都能使氯水褪色
【试题解析】浓硝酸和氯水见光都易分解,须存放在棕色瓶中;A不选;硫化钠及亚硫酸钠都具有还原性,易被空气中的氧气氧化而变质,B不选;常温下铁遇浓硝酸,发生钝化;铂的活泼性较弱,不与浓硝酸反应,不能用同一原理解释,C可选;SO2和Na2SO3都具有还原性,都能与氯水发生氧化还原反应使氯水褪色,D不选。
【参考答案】C
3.将SO2通入BaCl2溶液至饱和,未见沉淀生成,继续通入另一种气体,仍无沉淀,则通入的气体可能是( )
A.CO2B.NH3
C.SO3D.Cl2
【试题解析】NH3、SO3、Cl2分别与溶有SO2的水溶液反应生成(NH4)2SO3或H2SO4,再与BaCl2溶液反应生成白色沉淀;而CO2不能与溶有SO2的水溶液反应,也不与BaCl2溶液反应,无沉淀生成。
【参考答案】A
4.相同质量的铜片分别与过量的体积相同的浓硝酸、稀硝酸反应。
二者比较,相等的是( )
①铜片消耗完所需时间 ②反应生成的气体体积(标准状况) ③反应中氧化剂得到的电子总数 ④反应后溶液中铜离子的浓度
A.①③B.②④
C.③④D.只有①
【试题解析】浓硝酸与Cu反应剧烈,所用时间短;因Cu反应后均生成Cu2+,故等质量的Cu失电子数相等,生成n(Cu2+)相等,又溶液体积相同,故c(Cu2+)相等;由电子守恒知Cu→2NO2,3Cu→2NO,故生成气体体积不等。
【参考答案】C
5.将硝酸表现出的性质填在下列各反应操作或现象后:
A.氧化性B.酸性
C.还原性D.不稳定性
(1)久置的浓硝酸变黄色________。
(2)用硝酸浸洗附有银的试管________。
(3)常温下用铁制或铝制容器贮存、运输浓HNO3____________________。
(4)用稀HNO3浸洗久置石灰水试剂瓶上的固体________________。
(5)用Cu和稀HNO3制NO气体________。
(6)浓HNO3中滴入石蕊溶液并微热,石蕊溶液先变红后褪色________。
【试题解析】浓HNO3见光或受热易分解生成NO2,NO2又溶于硝酸中而使其显黄色。
浓硝酸具有强氧化性,常温下使Fe、Al金属钝化,与金属Cu、Ag等都能发生反应。
硝酸具有酸性,与碱、盐、碱性氧化物等反应。
在浓HNO3中滴入石蕊溶液,石蕊溶液先变红,表现出酸性,后褪色,又表现出强氧化性。
【参考答案】
(1)D
(2)AB (3)A (4)B (5)AB (6)AB
[合格练]
1.关于浓H2SO4与Cu反应叙述正确的是( )
A.在反应中,浓H2SO4只表现出氧化性
B.此反应属于复分解反应
C.在反应中,浓H2SO4既表现出氧化性,又表现出酸性
D.每1mol铜参加反应就有2mol浓H2SO4被还原,同时生成2molSO2
【参考答案】C
2.对于硫酸和硝酸的比较中,下列叙述不正确的是( )
A.冷的浓硫酸和浓硝酸都可以用铝、铁制的容器盛装
B.浓硫酸和浓硝酸都具有很强的腐蚀性、脱水性
C.稀硫酸和稀硝酸都具有氧化性
D.硫酸和硝酸都是重要的化工原料
【试题解析】本题考查浓硫酸、稀硫酸、浓硝酸、稀硝酸的化学性质和用途,应注意浓硝酸没有脱水性,但具有挥发性。
【参考答案】B
3.将相同质量的铜分别与过量浓硝酸、稀硝酸反应,下列叙述正确的是( )
A.反应速率:
两者相同
B.消耗硝酸的物质的量:
前者多,后者少
C.反应生成气体的颜色:
前者浅,后者深
D.反应中转移的电子总数:
前者多,后者少
【试题解析】相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应时,浓硝酸参与的反应更剧烈,A错;铜和浓硝酸、稀硝酸反应的方程式分别为①4HNO3(浓)+Cu===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,②8HNO3(稀)+3Cu===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
①产生红棕色气体,②产生无色气体,C错误;由于参加反应的铜的质量相同,且两反应中还原剂都是铜,反应后铜的价态又相同,所以反应中转移的电子总数相等,D错;1molCu和浓硝酸反应消耗4mol硝酸,1molCu和稀硝酸反应消耗
mol硝酸,同质量的铜和过量浓硝酸、稀硝酸反应时,消耗的浓硝酸多,B正确。
【参考答案】B
4.5
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- 高中化学 创新 设计人 必修 全套 课件 第四 课时