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鲁科版必修1第3节 氧化剂和还原剂课堂检测
展开这是一份鲁科版必修1第3节 氧化剂和还原剂课堂检测,共11页。试卷主要包含了选择题,非选择题等内容,欢迎下载使用。
一、选择题(本题共7小题,每小题5分,共35分)
1.(2021·成都高一检测)人体血红蛋白中含有Fe2+,如果误食亚硝酸盐,会使人中毒,因为亚硝酸盐会使Fe2+转变为Fe3+,生成高铁血红蛋白而丧失与O2结合的能力。服用维生素C可缓解亚硝酸盐的中毒,这说明维生素C具有( )
A.酸性 B.碱性 C.氧化性 D.还原性
【解析】选D。服用维生素C可缓解亚硝酸盐的中毒,这说明维生素C能将Fe3+转化为Fe2+,从而表现出还原性,故选D。
2.(2021·曲靖高一检测)下列说法正确的是( )
A.铁在空气中可以燃烧生成它的氧化物
B.铁与氯气反应的产物与二者的量有关
C.铁的氧化物属于金属氧化物,也属于碱性氧化物
D.铁与水蒸气在高温下的反应属于置换反应,故其一定是氧化还原反应
【解析】选D。铁在氧气中可以燃烧,在空气中不能燃烧,故A错误;铁与氯气反应的产物与二者的量无关,只生成氯化铁,故B错误;铁的氧化物属于金属氧化物,但Fe3O4不属于碱性氧化物,故C错误;铁与水蒸气在高温下的反应属于置换反应,有化合价变化,因此其反应一定是氧化还原反应,故D正确。
【补偿训练】
下列反应中不涉及铁元素价态变化的是( )
A.用铁粉投入到CuCl2溶液中
B.铁在氧气中燃烧
C.用铁矿石炼铁
D.氢氧化铁受热分解生成铁红
【解析】选D。铁粉发生反应Fe+Cu2+===Cu+Fe2+,Fe元素价态发生了变化,A项不符合题意;Fe在氧气中燃烧,生成Fe3O4,Fe元素价态发生了变化,B项不符合题意;炼铁时Fe由化合态变为游离态,Fe元素价态发生了变化,C项不符合题意;Fe(OH)3受热分解:2Fe(OH)3 eq \(=====,\s\up7(△)) Fe2O3+3H2O,Fe元素价态没有发生变化,D项符合题意。
3.在一定条件下,下列铁与有关物质的反应,所得产物错误的是( )
【解析】选C。HNO3是强氧化剂,可将Fe氧化成Fe(NO3)3,选项A正确;I2是弱氧化剂,可将Fe氧化成FeI2,选项B正确;Fe与HCl反应生成FeCl2,而不是FeCl3,选项C错误;Fe在O2中燃烧生成Fe3O4,选项D正确。
4.(2021·衡水高一检测)FeSO4溶液中含有杂质CuSO4和Fe2(SO4)3,为除去杂质,提纯FeSO4,应该加入下列哪种物质( )
A.锌粉 B.镁粉 C.铁粉 D.铝粉
【解析】选C。Zn、Mg、Al的金属活动性均强于Fe和Cu,因此Zn、Mg、Al均能置换出Fe和Cu,得不到FeSO4,A、B、D不正确;Fe与CuSO4反应生成FeSO4和Cu,Fe与Fe2(SO4)3反应生成FeSO4,因此加入铁粉可以达到除杂的目的,C正确。
【补偿训练】
实验室配制氯化亚铁溶液时,为了防止其氧化,常加入的物质是( )
A.Zn B.Fe C.Al D.HCl
【解析】选B。Zn虽然可以将铁离子还原,但容易引入杂质离子,A不符合题意;Fe可以把铁离子还原为亚铁离子,即Fe+2Fe3+===3Fe2+,铁的还原性比亚铁离子强,故其可以防止亚铁离子被氧化,B符合题意;Al虽然可以将铁离子还原,但容易引入杂质离子,C不符合题意;HCl不能防止氯化亚铁被氧化,D不符合题意。
5.将Na2O2投入FeCl3溶液中,可观察到的现象是( )
①生成白色沉淀 ②生成红褐色沉淀 ③有气泡产生
④因为Na2O2具有漂白性,所以FeCl3溶液褪色
A.①④ B.②③ C.①③ D.仅②
【解析】选B。Na2O2投入FeCl3溶液中,Na2O2与水反应得到O2和NaOH,NaOH与FeCl3溶液产生红褐色沉淀。可观察到的现象是②③。
6.用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验,下列有关说法正确的是( )
A.实验时,先点燃酒精喷灯再点燃酒精灯
B.装置B中H2O作氧化剂,发生的化学方程式为2Fe+3H2O(g) eq \(=====,\s\up7(高温)) Fe2O3+3H2
C.干燥管中加入的固体干燥剂可以是无水硫酸铜
D.收集反应产生的气体选用装置C
【解析】选D。为防止Fe被空气中氧气氧化,则应先点燃酒精灯使A装置中的水蒸气进入硬质玻璃管后再点燃酒精喷灯,故A错误;装置B中H2O作氧化剂,发生的化学方程式为3Fe+4H2O(g) eq \(=====,\s\up7(高温)) Fe3O4+4H2,故B错误;无水硫酸铜只能检验水蒸气,但不能作干燥剂,干燥管中的干燥剂可以为无水氯化钙等干燥剂,故C错误;由反应3Fe+4H2O(g) eq \(=====,\s\up7(高温)) Fe3O4+4H2可知,生成的气体为氢气,收集氢气应选向下排空气法,则应选择C装置收集氢气,D正确。
7.下列“实验结论”与“实验操作及现象”相符的一组是( )
【解析】选A。向某溶液中加入NaOH溶液,立即产生红褐色沉淀,说明溶液中一定含有Fe3+,故A正确;向某溶液中加入KSCN溶液,溶液变为红色,该溶液中一定含有Fe3+,不能确定是否存在Fe2+,故B错误;向某溶液中加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成,该溶液中可能含有SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4)) 、SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) 、CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) 、Ag+等,故C错误;向某溶液中加入稀盐酸,有无色气体产生,该溶液中可能含有CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) 、SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) 、HCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) 等,故D错误。
二、非选择题(本题共1小题,共10分)
8.(2021·杭州高一检测)生物浸出技术在金属冶炼中应用广泛。嗜热细菌在65~80 ℃酸性水溶液及氧气存在下,能氧化黄铜矿(主要成分CuFeS2)产生硫酸盐,进而生产铜和绿矾,主要流程如下:
(1)分离出矿渣的操作是____________________________。
(2)若试剂b为Fe粉,反应①的化学方程式为____________________。
(3)氢氧化铁与试剂a发生中和反应,试剂a为____________________(填化学式),反应②的化学方程式为______________________________。
(4)最后由硫酸铁溶液获得绿矾晶体的操作步骤依次为加适量铁粉、过滤、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。写出加适量铁粉时发生反应的离子反应方程式_______________。
【解析】黄铜矿粉与硫酸、氧气及嗜热细菌在65~80 ℃时反应生成硫酸铁、硫酸铜的混合液,通过过滤分离矿渣和溶液;硫酸铜加入铁粉生成硫酸亚铁溶液和铜粉;氢氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁,硫酸铁与铁粉反应生成硫酸亚铁溶液,经过一系列操作制备绿矾。
(1)溶液与固体物质分离用过滤的方法;
(2)若试剂b为Fe粉,铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,方程式为CuSO4+Fe===FeSO4+Cu;
(3)氢氧化铁与试剂a发生中和反应生成硫酸铁和水,则试剂a为硫酸;反应的化学方程式为2Fe(OH)3+3H2SO4===Fe2(SO4)3+6H2O;
(4)硫酸铁与铁粉反应生成硫酸亚铁,离子方程式为2Fe3++Fe===3Fe2+。
答案:(1)过滤 (2)CuSO4+Fe===FeSO4+Cu
(3)H2SO4 2Fe(OH)3+3H2SO4===Fe2(SO4)3+6H2O (4)2Fe3++Fe===3Fe2+
应用实践 共35分
一、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分)
9.(2021·蚌埠高一检测)验证Fe3+与Fe2+能够相互转化。
下列分析不合理的是( )
A.解释现象ⅰ的反应 2Fe3++Fe===3Fe2+
B.实验②与③可以调换顺序
C.溶液变红涉及反应Cl2+2Fe2+===2Cl-+2Fe3+
D.比较氧化性:Cl2>Fe3+>Fe2+
【解析】选B。氯化铁能氧化金属铁生成氯化亚铁,方程式为2Fe3++Fe===3Fe2+,A正确;实验②与③不可以调换顺序,否则不能排除铁离子的影响,B错误;溶液变红是因为氯气将亚铁离子氧化为铁离子,所以涉及反应为Cl2+2Fe2+===2Cl-+2Fe3+,C正确;根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知氧化性:Cl2>Fe3+>Fe2+,D正确。
10.某小组同学通过实验研究FeCl3溶液与Cu粉发生的氧化还原反应。实验记录如表,下列说法不正确的是( )
A.实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均发生了反应2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
B.对比实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ说明白色沉淀的产生可能与铜粉的量及溶液的阴离子种类有关
C.实验Ⅱ、Ⅲ中加入蒸馏水后c(Cu2+)相同
D.向实验Ⅲ反应后的溶液中加入饱和NaCl溶液可能出现白色沉淀
【解析】选C。实验Ⅰ:有少量铜粉的试管中加入1 mL 0.1 ml·L-1氯化铁溶液,充分振荡,加2 mL蒸馏水,铜粉消失,溶液黄色变浅,加入蒸馏水后无明显现象,说明铁离子氧化铜单质生成铜离子;实验Ⅱ:有过量铜粉的试管中加入1 mL 0.1 ml·L-1氯化铁溶液,充分振荡,加2 mL蒸馏水,铜粉有余,溶液黄色褪去,铁离子全部和铜反应,加入蒸馏水后生成白色沉淀说明铜被氧化的产物有亚铜离子,生成CuCl白色沉淀;实验Ⅲ:有过量铜粉的试管中加入1 mL 0.05 ml·L-1硫酸铁溶液,充分振荡,加2 mL蒸馏水,铜粉有余,溶液黄色褪去,加入蒸馏水后无白色沉淀,说明铁离子反应完全,生成的溶液中可能含铜离子和亚铜离子;实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液黄色变浅或褪去,均涉及Fe3+被还原,故A正确;对比实验Ⅰ、Ⅱ可知,白色沉淀CuCl的产生与铜粉的量有关,对比实验Ⅱ、Ⅲ可知,白色沉淀CuCl的产生与溶液的阴离子种类有关,故B正确;实验Ⅱ中有氯化亚铜沉淀生成,实验Ⅲ中无氯化亚铜沉淀生成,加入蒸馏水后c(Cu2+)不相同,故C错误;向实验Ⅲ反应后的溶液中加入饱和NaCl溶液,铜、氧化铜与氯化钠反应生成白色CuCl沉淀,故D正确。
11.(2021·滨州高一检测)钛(Ti)常温下与酸、碱均不反应,但高温下能被空气氧化,由钛铁矿(主要成分是FeO和TiO2)提取金属钛的主要工艺流程如图。下列说法错误的是( )
A.步骤Ⅰ中炭作还原剂
B.步骤Ⅱ中未发生氧化还原反应
C.步骤Ⅲ中需在氩气环境中进行,防止金属被空气氧化
D.可用稀硫酸除去金属钛中的少量镁
【解析】选B。步骤Ⅰ为钛铁矿(FeO和TiO2)和炭在高温下发生氧化还原反应,生成铁,二氧化钛和一氧化碳,步骤Ⅱ为二氧化钛与炭,氯气在高温下反应生成四氯化钛和一氧化碳,步骤Ⅲ为四氯化钛和过量镁粉在高温下发生置换反应生成氯化镁和钛。FeO和炭反应生成铁和碳的氧化物,步骤Ⅰ中碳的化合价升高,炭作还原剂,故A正确;步骤Ⅱ中碳单质参加反应生成一氧化碳,氯气被还原成四氯化钛,属于氧化还原反应,故B错误;镁是活泼的金属,钛在高温下能被空气氧化,所以步骤Ⅲ需在氩气环境中进行,防止金属被空气氧化,C正确;钛常温下与酸、碱均不反应,镁与稀硫酸反应,可用稀硫酸除去金属钛中的少量镁,故D正确。
12.(2021·开封高一检测)铁的常见化合物有①FeO;②Fe2O3;③FeS;④Fe(OH)3;⑤NH4Fe(SO4)2·12H2O;⑥FeSO4。将上述物质溶于足量的稀硫酸后进行实验。下列说法不正确的是( )
A.滴加KSCN溶液后无明显现象,滴加新制氯水后显红色的有①③⑥
B.加入铜片,能发生反应的有②④
C.滴加少量酸性KMnO4溶液紫色褪去的有①③⑥
D.滴加KSCN溶液,溶液显红色的有②④⑤
【解析】选B。上述物质与酸反应产生Fe2+的物质有①③⑥,Fe2+具有还原性,能被新制氯水氧化为Fe3+,Fe3+遇KSCN溶液显红色,所以滴加新制氯水后显红色的有①③⑥,A正确;上述物质与酸反应产生Fe3+的物质有②④⑤,Fe3+具有强氧化性,能够与Cu发生反应产生Fe2+、Cu2+,故加入铜片,能发生反应的有②④⑤,B错误;上述物质与酸反应产生Fe2+的物质有①③⑥,Fe2+具有还原性,会被酸性KMnO4溶液氧化而使酸性KMnO4溶液褪色,故滴加少量酸性KMnO4溶液紫色褪去的有①③⑥,C正确;滴加KSCN溶液,溶液显红色,说明溶液中含有Fe3+,能够产生Fe3+的物质有②④⑤,D正确。
13.(2021·常州高一检测)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能的绿色水处理剂。工业上制备高铁酸钾以及高铁酸钾处理污水的部分流程如图所示:
以下说法不正确的是( )
A.过程①中一定发生了氧化还原反应
B.K2FeO4在水中的电离方程式为K2FeO4===2K++Fe6++4O2-
C.污水处理过程中产生Fe(OH)3胶体,使悬浮物聚沉,利用了胶体具有较强吸附能力的特点
D.K2FeO4还可以用于处理废水,如可以把废水中的CN-转化为两种无毒气体,反应中CN-是还原剂
【解析】选B。过程①中,Fe元素的化合价从+2升高到+6,说明该反应是氧化还原反应,A正确;K2FeO4在水中的电离方程式为K2FeO4===2K++FeO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4)) ,B不正确;胶体具有吸附性,可以吸附悬浮于水中的固体小颗粒而使其发生聚沉,C正确;K2FeO4处理废水中的CN-时生成两种无毒气体,根据原子守恒,两种无毒气体应该是N2和CO2,N元素和C元素的化合价均升高,故CN-是还原剂,选项D正确。
二、非选择题(本题共1小题,共15分)
14.(2021·金华高一检测)利用“价-类”二维图研究物质的性质是一种有效的学习方法。铁及其部分化合物的“价-类”二维图如图所示。
(1)X、Y的化学式分别为________、________。
(2)图中只具有还原性的物质是______________(填化学式)。
(3)要证明FeCl2有氧化性,还原性的试剂分别为________、________。
(4)某实验小组设计如下实验探究亚铁盐的性质。
①对实验Ⅱ所得白色沉淀展开研究(已知Fe(HCO3)2在水中不能大量存在):
ⅰ.取Ⅱ中少量白色沉淀,充分洗涤,向其中加入稀硫酸,沉淀完全溶解,产生无色气泡;
ⅱ.向ⅰ所得溶液中滴入KSCN试剂,溶液几乎不变红;
ⅲ.向ⅱ所得溶液中再滴入少量H2O2溶液,溶液立即变为红色。
根据以上现象,实验Ⅱ中生成的白色沉淀的化学式为______________________。
②研究过程中发现实验Ⅱ中白色沉淀在空气中久置最终也变为红褐色。则该沉淀的还原性比实验Ⅰ中所得的Fe(OH)2的还原性________(填“强”或“弱”)。
【解析】 (1)由图可知,X是Fe元素化合价为+3的氧化物,则X是Fe2O3;Y是Fe元素化合价为+2的碱,则Y是Fe(OH)2;
(2)单质Fe为铁元素的最低价态,化合价只能升高,只有还原性;
(3)要证明FeCl2具有氧化性,则需使用还原剂,如锌,铝等还原性较强的金属;要证明FeCl2具有还原性,则需使用氧化剂,如新制氯水、酸性KMnO4溶液等氧化性较强的物质;
(4)①由ⅱ、ⅲ的现象可知该白色沉淀中含+2价铁,结合已知条件Fe(HCO3)2在水中不能大量存在,可推知该白色沉淀是FeCO3;
②FeCO3在空气中久置变为红褐色,证明FeCO3中的Fe从+2价被氧化到+3价,但被氧化所需时间比Fe(OH)2被氧化所需时间长,即FeCO3比Fe(OH)2难被氧化,所以FeCO3的还原性比Fe(OH)2的还原性弱。
答案:(1)Fe2O3 Fe(OH)2 (2)Fe (3)锌(或铝等) 新制氯水(或酸性KMnO4溶液等氧化性较强的物质) (4)①FeCO3 ②弱
迁移创新 共20分
非选择题(本题共1小题,共20分)
15.(2021·天津滨海新区高一检测)某研究小组同学欲探究某袋敞口放置一段时间的名为“硫酸亚铁家庭园艺精品肥料”的花肥的主要成分及相关性质。首先对该花肥的成分进行了如下假设:
a.只含有FeSO4;
b.含有FeSO4和Fe2(SO4)3;
c.只含有Fe2(SO4)3。
将少量花肥粉末溶于水中得到溶液(记为X),进行实验:
(1)作出假设b的依据是________________________(用文字表述)。
(2)该小组同学对实验ⅰ的预期现象是先产生白色沉淀,然后沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,预测产生该现象的依据是________________________、____________________(用化学方程式或离子方程式表示)。
(3)由实验ⅱ可知,花肥中一定含__________________(填化学式)。
结合实验ⅰ、ⅱ,推测实验ⅰ实际现象与预期现象不符的原因可能是_______________(写出1条即可)。
为进一步验证假设,该小组同学进行了实验:
(4)实验ⅳ中Cl2参加反应的离子方程式是______________________。
(5)通过以上实验可知,假设________(填“a”“b”或“c”)成立。
在明确了溶液X的组成后,该小组同学为进一步探究溶液X与锌粉的反应,进行了实验ⅴ。
在操作过程中,发现锌粉漂浮在试管中,影响实验现象的观察,因此未观察到明显现象。该小组同学为确定反应是否发生,查阅资料发现Fe2+遇铁氰化钾溶液产生蓝色沉淀;据此对实验ⅴ进行了改进,进行了实验ⅵ、ⅶ:
(6)由此得出,实验ⅴ中未观察到明显现象,并不意味着未发生反应。写出实验ⅴ中一定发生的反应的离子方程式_____________________。
【解析】 (1)由于FeSO4具有还原性,放置在空气中一段时间后容易被氧气氧化为Fe2(SO4)3。
(2)Fe2+与NaOH溶液反应生成白色沉淀Fe(OH)2,Fe(OH)2易被氧气氧化,最终转化为Fe(OH)3,所以实验ⅰ的预期现象是先产生白色沉淀,然后沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,反应的化学方程式为Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+O2+2H2O===4 Fe(OH)3。
(3)实验ⅱ中溶液显红色,说明溶液中存在Fe3+,因此花肥中肯定有Fe2(SO4)3。由于溶液中存在Fe3+,遇NaOH产生红褐色沉淀,因此观察不到Fe2+与NaOH反应生成沉淀的颜色变化,也可能是Fe2+已全部被氧化为Fe3+,溶液中无Fe2+,因此观察不到预期现象。
(4)实验ⅳ中溶液显红色,且颜色比实验ⅲ中的深,说明Fe3+浓度增加,这是因为溶液中的Fe2+被Cl2氧化为Fe3+,则实验ⅳ中Cl2参加反应的离子方程式是Cl2+2Fe2+===2Cl-+2Fe3+。
(5)根据实验现象可判断,实验ⅲ证明了溶液中有Fe3+;实验ⅳ中加入氯水后溶液颜色变深,说明Fe3+浓度增加,也就是溶液中的Fe2+被氯水氧化为Fe3+,因此证明原溶液中有Fe2+,从而证明溶液中既有Fe3+,也有Fe2+,因此假设b成立。
(6)氧化性Fe3+>Fe2+,加入锌粉后,Fe3+先与Zn反应生成Fe2+和Zn2+,结合实验ⅶ可知实验ⅴ中一定发生的反应是Zn+2Fe3+===Zn2++2Fe2+。
答案:(1)FeSO4具有还原性,放置在空气中一段时间后,容易被氧气氧化为Fe2(SO4)3
(2)Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓ 4 Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 (3)Fe2(SO4)3溶液中存在Fe3+,遇NaOH产生红褐色沉淀,因此观察不到Fe2+与NaOH反应生成沉淀的颜色变化(或Fe2+已全部被氧化为Fe3+,溶液中无Fe2+,因此观察不到预期现象) (4)Cl2+ 2Fe2+===2Cl-+2Fe3+ (5) b (6)Zn+2Fe3+===Zn2++2Fe2+选项
实验操作及现象
实验结论
A
向某溶液中加入NaOH溶液,立即产生红褐色沉淀
该溶液中一定含有Fe3+
B
向某溶液中加入KSCN溶液,溶液变为红色
该溶液中一定含有Fe2+
C
向某溶液中加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成
该溶液中一定含有SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4))
D
向某溶液中加入稀盐酸,有无色气体产生
该溶液中一定含有CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3))
按下列顺序实验
对应现象
①向FeCl3溶液加入少量铁粉
ⅰ.溶液由黄色变为浅绿色
ⅱ.溶液无明显变化
ⅲ.溶液变红
②滴加KSCN溶液
③再滴加几滴氯水
实验
操作
现象
Ⅰ
1.0 mL 0.1 ml·L-1 FeSO4溶液中滴入1.0 mL 0.5 ml·L-1 NaOH溶液
生成白色沉淀,3 min后沉淀基本变为红褐色
Ⅱ
1.0 mL 0.1 ml·L-1
FeSO4溶液中滴入1.0 mL 0.5 ml·L-1
NaHCO3溶液
生成白色沉淀,3 min后沉淀颜色几乎不变
实验序号
实验操作
实验现象
ⅰ
取2 mL溶液X于试管中,加入1 mL 1 ml·L-1 NaOH溶液
产生红褐色沉淀
ⅱ
取2 mL溶液X于试管中,加入1滴KSCN溶液
溶液显红色
实验序号
实验操作
实验现象
ⅲ
取2 mL溶液X于试管中,加入1滴KSCN溶液,再加入1 mL水
溶液显红色
ⅳ
取2 mL溶液X于试管中,加入1滴KSCN溶液,再加入1 mL新制氯水
溶液显红色,且颜色比实验ⅲ中的深
实验序号
实验操作
实验现象
ⅴ
取2 mL溶液X于试管中,加入少量锌粉(m g)
无明显现象
实验序号
实验操作
实验现象
ⅵ
取2 mL溶液X于试管中,加入3滴铁氰化钾溶液
产生蓝色沉淀
ⅶ
取2 mL溶液X于试管中,加入少量锌粉(m g),再加入3滴铁氰化钾溶液
产生蓝色沉淀,且沉淀量比实验ⅵ中的多
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