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文档简介
南京学尔思教育咨询有限公司常州分公司化学组 专题九 气体的制备教学目标1. 要求掌握三种常见气体:O2、H2、CO2的制取原理、发生装置、净化和干燥装置及气体收集装置和尾气处理装置,常见气体制备的操作步骤。2.常见气体的制取、净化和收集是化学实验的主要也是重要组成部分,是学生学好化学实验关键内容。重点1.气体制取装置的选择及制备原理,气体制备的操作步骤,气体净化和干燥装置的选择。2. O2、H2、CO2三种气体制取原理的化学方程式的书写、药品的选择、制取装置的选择及实验操作步骤的确定或排序、气体净化、干燥及收集装置的确定或选择难点通过对三种气体制备时反应物的状态、反应条件的分析解决其他类似情况下气体的制取(如CH4、NH3、H2S等),根据气体发生装置的工作原理进行变形或转换。基础回归氧气、氢气和二氧化碳的实验室制法和收集氧气氢气二氧化碳药品化学反应原理 实验装置(固固加热型) (固液常温型)收集方法检验方法验满方法(或验纯)实验操作步骤注意事项三、气体的净化(干燥)装置(一)常见干燥剂及气体的干燥液态干燥剂固态干燥剂常见干燥剂浓硫酸无水氯化钙碱石灰干燥剂类型酸性干燥剂中性干燥剂碱性干燥剂装置可干燥气体H2、O2、CO2、N2、COH2、O2、CO2、N2、COH2、O2、NH3、N2、CO不可干燥气体NH3NH3HCl、CO2注意事项a进b出(长进短出)a进b出(大进小出)或左进右出a进b出(大进小出)或左进右出(二)气体除杂时的常见吸收剂除气体杂质的原则:用某物质吸收杂质或跟杂质反应,但不能吸收或跟有效成份反应,或者生成新的杂质。吸收剂吸收的杂质气体无水硫酸铜、浓硫酸灼热的铜网NaOH固体、碱石灰灼热的CuONaOH溶液四、气体的收集装置(图5、图6)(一)排水法:难溶或微溶于水且不与水发生化学反应的气体。例如:H2、O2、CO、CH4等。排水法的典型仪器是a,注意导管只能伸入集气瓶内少许,便于导管的取出。(二)排气法:不与空气反应且密度与空气相差较大的气体;又可分为向上排空气法和向下排空气法。用排气法收集气体时,导气管一定要伸入集气瓶底部,把空气尽量排出。为了减少空气扩散,集气瓶口可盖上毛玻璃片(如图b);试管口轻轻塞上一小团疏松的棉花(如图d)向上排空气法:相对分子质量大于29的气体。如O2、CO2等,典型装置是b。向下排空气法:相对分子质量小于29的气体。如H2、CH4、NH3等,典型装置是c。五、尾气处理装置(图7)通常有毒和有污染的尾气必须适当处理。常用经典仪器有: a用于NaOH吸收CO2(气体溶解或反应速度不很快,不易引起倒吸); b用于收集少量气体然后处理;如多余的CO的处理。 c收集极易溶且溶解很快的气体。如NH3等,这种装置可以增大气体与吸收液的接触面积,有利于吸收液体对气体的吸收。由于漏斗容积较大,从而防止吸收液的倒吸。 d用于处理难以吸收(有毒)且可燃的气体。如H2、CO等。典型例题(宋体小4号)例1 某化学兴趣小组利用下图装置探究制取气体的原理、方法及性质。结合装置图,回答下列问题: A B C D E (1)写出图中标号仪器的名称:a ,b 。 (2)用双氧水和二氧化锰制取氧气时,可选用的发生装置是 (填上图字母),可选用C装置收集氧气,其原因是 。 (3)实验室常用氯化铵固体与碱石灰固体共热来制取氨气(NH3),应选择的发生装置是 (填上图字母)。 (4)该小组设计了如下图所示的实验装置,既可用于制取气体,又可用于探究物质性质。 当打开K1、关闭K2时,利用I、装置,可进行的实验是 (填字母)。 a大理石与稀盐酸反应制取二氧化碳 b锌与稀硫酸反应制取氢气当打开K2、关闭K1时,可以利用工、装置制得二氧化碳并验证其性质。实验室制取二氧化碳的化学方程式是 ;若要证明二氧化碳能与水发生反应,应向烧杯的水中加入 。例2 氯气(Cl2)通常情况下为有刺激性气味的黄绿色的有毒气体,密度比空气大,可跟水反应,反应后溶液呈酸性。实验室通常用浓盐酸与二氧化锰共热的方法来制取氯气。实验室制取气体的一套完整装置应包括发生装置、净化装置(包括干燥)、收集装置、尾气处理装置。回答下列问题:(1)制取氯气的发生装置应选用下左图中的 ,写出标号的名称 ;ABCDEFG饱和NaCl 溶液(吸杂质HCl )浓硫酸NaOH 气体发生装置甲乙丙(2)用上右图中的仪器(不一定全部用到)完成氯气的净化(包括干燥)、收集、尾气处理,其正确的连接方法是:A接 接 接F接 接 ;(3)在放入药品之前必须检查 。例3 下图AF是实验室制备某些常见气体的装置示意图。(1) 实验室制备CO2的化学方程式为: 。 可用的发生装置有: (选填上图字母序号)。全品中考网(2) 装置E或F相对于装置C在操作方面的优势为: 。(3)排水法收集与排空气法收集CO2的比较(分别用体积相同的2个集气瓶收集)(4)块状石灰石和适量稀盐酸反应至气泡逸出不明显后,测得其残留液pH等于2。此时 取适量反应后溶液,逐滴滴入碳酸钠溶液,并用pH数字探测仪连续监测,得曲线如下pH为纵坐标,时间s(秒)为横坐标:写出AB段内有关化学方程式 , 。写出BC“平台”段化学方程式 。CD段上升的原因是: 。例4 用下图所示装置的序号回答下列问题(装置可重复使用,尾气处理装置未给出): (1)实验室用氯酸钾与二氧化锰混合加热制取氧气的反应装置是 。过氧化氢(H2O2)溶液与二氧化锰混合时发生如下反应:2H2O2 2H2OO2。利用此反应制取氧气的反应装置应选 和 。(2)检验CO中混有的CO2的装置是 。除去CO中较多的CO2,最好选 装置。(3)水煤气含有CO、H2、CO2、H2O。证明水煤气中含有CO和H2的实验装置连接顺序是 随 堂 自 测1.下面有关气体的制取、收集和检验方法不正确的是全品中考网 A实验室可用甲装置来制取氧气 B乙装置可用来制取、检验二氧化碳C收集氢气可用丙装置 D丁装置可用来收集氧气2.下列各组气体中,可用同一种方法收集,且该方法是组内每种气体的最佳收集方法,这样的一组是()AH2、O2、CO2BH2、CO2、CO CCH4、O2、CO2DH2、CH4、CO3.利用下图所示装置,能完成实验室制取气体的是 A用制取氧气B用制取二氧化碳C用制取氧气D用制取二氧化碳4.右图是老师放置在实验桌上的三瓶无色气体,它们可能是H2 、O2 、CO2。下列关于这三种气体的的鉴别方法中,不正确的是A.根据瓶倒置,可判断瓶存放的是H2B.用带火星的木条放入中,若复燃,则存放的是O2C.用点燃的木条伸入中,若火焰熄灭,则存放的是CO2D.向中加入少量蒸馏水,若变为红色,则存放的是是CO2 5.通过科学学习,你已经掌握了实验室制取气体的有关规律。请结合图中提供的一些实验装置回答问题:资料:氨气(NH3)是一种密度比空气小且极易溶于水的气体,有刺激性气味,水溶液称为氨水。(1)当你选用加热氯化铵和氢氧化钙的固体混合物来制取氨气时,若选择B装置来完成该实验,首先需进行的改动是 ,然后再添加酒精灯进行加热。(2)认为应选择收集氨气的装置最好是 (填序号)。6.某学习小组将“从空气中制取氮气”作为研究课题,以下是他们的实验方案: A B C 图1 图2 方案一: (1)图1中装置B的作用是 ,装置C的作用是 。 方案二: (2)将空气通过图1中A、B装置后,收集于图2的广口瓶中,用图2装置代替装置C进行实验。实验中用红磷而不用木炭的原因是 ; (3)此法得到的氮气不纯,请你分析可能的原因是 ; (4)在工业上,分离空气中的氮气和氧气是利用它们 的不同7.(1)写出带有标号仪器的名称: ; 。全品中考网(2)用锌和稀硫酸制取氢气,应选用的发生装置是 (填序号,下同),收集装置是 。(3)实验室常用稀盐酸和石灰石反应制CO2,该反应的化学方程式 ;植物油水此外,也可用加热碳酸氢钠(NaHCO3)固体(产物为碳酸钠、二氧化碳、水)来制取CO2,该反应的化学方程式 ,若用此法来制取CO2,应选用的发生装置为 ,收集装置为 。(4)右图所示装置可用来测量生成的CO2的体积,其中在水面上放一层植物油的目的是 ,植物油上方原有的空气对实验结果 (填“有”或“无”)明显影响。8.小王要研究空气中二氧化碳浓度变化对植物光合作用强度有无影响, 做了下述实验。可供选用的药品如下:石灰石澄清石灰水稀硫酸浓硫酸盐酸溶液烧碱溶液蒸馏水。 可供选用的仪器如右图所示。 小王设计的实验方案为: (1)制备纯净的二氧化碳气体。 (2)在甲、乙、丙三个相同的广口瓶中分别放入长势、大小均相同的某种植物幼苗和等体积的水,瓶口滴管内装有NaOH浓溶液,再将不同体积的纯净二氧化碳气体充入三个瓶中,充入气体的成分分别是:甲瓶:2000毫升空气;乙瓶:1600毫升空气、400毫升CO2;丙瓶:1400毫升空气、600毫升CO2,三套装置都如右图所示。(3)将三套装置放在同一地点,太阳光照等量时间后,挤压滴管,充分反应后,打开止水夹,观察进入三个瓶中水的体积。(植物呼吸作用的速率变化忽略不计)请回答下列问题:(1)制备纯净的二氧化碳气体所需的仪器和药品是 (仪器名称用仪器下的大写字母表示,内装的药品写序号),将所选仪器按要求连接,各接口从左到右的顺序依次是 (用仪器接口上的小写字母表示)。(2)为小王的实验原理正确吗? 理由是 ,(3)对小王设计的实验略加改变,理论上还可根据 变化,来判定CO2浓度变化对植物光合作用强度有无影响。9.某校化学兴趣小组的同学在阅读资料时发现,18世纪末,法国科学家拉瓦锡曾经做了这样个实验:让水蒸气通过一根烧红的枪管,生成了一种气体。同学们对这个实验很感兴趣:难道红热的铁能与水蒸气反应?生成的气体又是什么?带着这些疑问,他们设计了如右图所示的装置进行探究。(1)已知试管内湿棉花不参加化学反应,它的作用是 ;(2)若干燥从a导管出来的气体,应从 (选填“b”或“c”)端管口通入;(3)对化学变化过程中生成的气体同学们有以下猜想:猜想一:生成的气体可能是氢气 猜想二:生成的气体可能是 。(4)请你对猜想二进行探究:操作方法现象结论10、某化学兴趣小组通过查阅资料得知:固体草酸 (H2C2O42H2O)受热可分解,其化学方程式:H2C2O42H2O CO+CO2+3H2O该课题小组的同学在实验室分别进行了如下实验,请回答下列问题:(1)制取CO气体的发生装置应选用_;(2)若用装置收集CO,则进气口应为_; A Bc(3)若要验证固体草酸 (H2C2O42H2O)受热的分解产物为CO、CO2、H2O,则仪器连接的顺序为_浓硫酸 A B C D E F G H(提示:无水CuSO4遇到水会变成蓝色,NaOH可以吸收CO2且吸收量大于澄清石灰水,生成可溶的Na2CO3,溶液为无色)(4)某同学设计用草酸制取并收集CO的实验,装置如下图,请你评价他的方案。11有一混合气体,可能由H2、CO、CO2中的一种或几种组成。若将混合气体通过下图装置,试回答:(1)图中的装置能测定哪些气体的存在与否?_。(2)写出实验过程中可能发生的化学反应方程式:_。(3)如果要测定上述气体存在与否,需对实验装置作何改进(用文字叙述):_。(4)判定H2O、CO、CO2、H2气体存在的依据是什么?H2O:_;CO:_;CO2:_;12.如图所示装置有多种用途。按要求回答下列问题: (1)洗气:除去H2中的水蒸气,装置内盛装的液体物质是_。 (2)集气:用排空气法收集O2时,气体从装置的_端通入。 (3)检验:证明CO中含CO2,装置内盛装的液体物质是_。 (4)测量气体体积:瓶内先装满水,气体从_端通入,还需要用到的一种仪器是_ (填写仪器名称)。(5)用做安全瓶:将它连接在气体发生装置之后,以防止液体倒吸流入气体发生装置而损坏仪器。此时瓶中无液体,气体从_端通入。 提 优 训 练1. 请根据图回答下列问题。(1)仪器a的名称是 。(2)写出锥形瓶内反应的化学方程式: 。(3)锥形瓶内的反应进行较长时间后,用燃着的火柴放在集气瓶口,火焰仍不熄灭的原因是 。(4)如B图所示,将一瓶二氧化碳气体慢慢倒入放着蜡烛的烧杯中,发现上层蜡烛先熄灭, 试解释原因。 答: 。(5) 实验室一般用向上排空气法收集二氧化碳气体,试问能否用用排水法收集到二氧化碳?请说明理由。(已知:通常状况下1L水大约能溶解1L二氧化碳气体)(6) 答: A B2.通过一年的化学学习,相信你已掌握了实验室制取气体的有关规律,请你结合下列装置完成下列问题:(1)请写出在装置B中放入氯酸钾和二氧化锰混合物加热制取氧气的化学方程式。(2)已知过氧化钠(Na2O2)是一种淡黄色固体,常温下可与水反应生成氢氧化钠和氧气。如果在实验室中用A作气体发生装置,用过氧化钠和水反应来制取一瓶干燥的氧气,所选装置的正确连接顺序是(填写管口字母)_。若只改变A装置中的药品,仍采用已连接的整套装置,还可以用来制取的气体是_。(3)通过上述两种制取氧气的方法所选用发生装置的对比,可总结出选择气体发生装置应考虑的因素有哪些?_(4)装置A和C都可以作为实验室制取氢气的发生装置,A和C相比,具有哪些优点?(答出一条即可)_3.在实验室中,利用右图装置可以制取并收集多种气体(必要时可以加热)。(1)李明同学想利用该装置制取干燥的O2,应对装置作何改进? 。a中发生反应的化学方程式为 ; b中盛放的试剂是 。(2)李明同学还想利用上述实验装置制取H2和CO2,请你对他的方案给予评价:制取的气体a中盛放的试剂b中盛放的试剂评价(回答是否可行;若不可行,说出理由)H2Zn、稀H2SO4浓H2SO4CO2大理石、稀盐酸浓H2SO4 4.某化学兴趣小组在刷洗试管时,用力过猛。造成试管底被穿通,留下圆形小孔。在老师的启发下。兴趣小组变废为宝,将细铜丝揉成小球垫在试管底部,配上带单孔橡皮塞的导管和烧杯,装配了一个在实验室制取气体的装置,如右图所示。(1)若用此装置制取二氧化碳,在试管内的铜丝球上方应盛放块状_ (填药品名称。下同), 发生反应的化学方程式 _;若用此装置制取氢气在试管内的铜丝球上方应盛放_发生反应的化学方程式_。(2)制备气体之前,都必须要捡查装置的气密性。写出你检查该装置气密性的方法:_ _ 。5.化学课上,同学们做了人体呼出的气体使澄清石灰水变浑浊的实验后,对呼出的气体中主要成分及含量非常好奇,设计实验进行探究。【提出问题】呼出的气体中有哪些主要成分,它们的含量是多少?【查阅资料】呼出的气体中仍含有O2。CO2在饱和NaHCO3溶液中的溶解度非常小。【猜想与实验】猜想:呼出的气体中主要成分是N2、O2、CO2、水蒸气等。实验I:验证呼出的气体中含有水蒸气。(1)实验操作如右图所示。(2)观察到的现象为_,根据该现象可以判断呼出的气体中含有水蒸气。 实验II:验证呼出的气体中含有N2、O2、CO2,并测定其含量。同学们在老师的指导下设计了如下图所示装置(B是带刻度的量气装置)。(1)实验记录 实验操作主要实验现象实验结论及解释检查装置的气密性。向装置中加入药品。关闭止水夹af。装置的气密性良好。打开b、c、d,向B中吹入一定量气体后关闭d,并冷却到室温。B中液体进入到A中,B中液体减少500 mL。收集500 mL气体。关闭b,打开a、e、f,用打气筒向A中缓缓充气,直到B中气体刚好全部排出。_,D中液体为475 mL。反应的化学方程式为_。关闭e、f,用凸透镜聚光引燃白磷。白磷燃烧,产生大量白烟,放出大量热。呼出的气体中含有O2。待白磷熄灭并冷却到室温,打开f。_,D中剩余液体为400 mL。呼出的气体中含有N2。(2)数据处理呼出的气体中主要成分的含量N2O2CO2体积/mL体积分数/%同学们经过3次重复实验,确认了呼出气体中的主要成分及其含量。【实验反思】(1)该实验设计依据的N2性质有(填字母序号)。A难溶于水 B不能和NaOH溶液反应 C无色无味的气体 D不能燃烧,也不支持燃烧(2)实验II操作中,若C中气体未完全冷却就打开f并读数,则所测O2的体积分数 (填“偏小”、“不变”或“偏大”)。 6.下面是实验室制取和收集气体的装置,请按要求作答:(1)仪器a的名称是_。(2)用B装置制取气体并能随时停止反应,上部与下部对接应选_(填“b”、“c”)。(3)从装置AD中选择:加热KMnO4制取O2并用排水法收集,应选用图中的_(填字母);实验室制取并收集CO2应选用图中的_(填字母)。(4)用装置E排空气收集H2,气体应从导管的_(填“d”、“e”)端进入;若制取O2用F装置排水收集,请将图F补画完整。(5)右下图为制取H2并还原Fe3O4的微型实验装置,针筒与青霉素瓶组合部分相当于上图装置_ _(填字母);检查此装置气密性的具体操作是_ _,若现象为_ _,则气密性良好。 课 时 作 业 1.用右图装置可以探究二氧化碳的制取和性质。下列关于该实验的叙述正确的是 A 浸有紫色石蕊试液的棉花会变蓝 B 粗铜丝能控制反应的发生和停止 C 产生的二氧化碳可用生石灰干燥D 能验证二氧化碳的密度比空气大 2.根据下列装置图,回答有关问题:浓硫酸 A B C D E F (1)写出装置图中标号仪器的名称: ; 。(2)写出实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳的化学方程式: 并据此选择上图中 (填字母)组装一套制取干燥二氧化碳的装置。 (3)如选用装置A作为制取氧气的发生装置,其化学方程式可以为 3.某研究性学习小组欲利用下列装置进行相关气体制取的探究,请体分析并填空。(1)写出图中标有、仪器的名称: 全品中考网(2)若实验室选用B装置制氧气,则所用的药品是 (3)实验室用锌和稀硫酸制氢气,发生装置可选择 ,收集装置可选择 或F若选用F装置收集氢气,则氢气应从 口通入(填“a”或“b”)。(4)该小组成员查阅资料知道:氯气(Cl2)是一种黄绿色、有刺激性气味的有毒气体;常温下l体积水约能溶解2体积氯气,其水溶液叫氯水(具有挥发性);常温下,Cl2能和NaOH溶液反应。实验室可用固体高锰酸钾与浓盐酸在常温下反应制取Cl2根据上述信息判断实验室制取Cl2的最佳装置组合是下列(I)(IV)中的 。 (I)AD (II)AE (III)AFG (IV)AFH4.结合下列常用实验仪器或装置示意图,回答相关问题:(1)写出下列仪器的名称:A 、D 。(2)用上图ABEH仪器组装一套制取O2,对应的化学方程式为 。若用装满水的F收集O2,气体应该从 (填“a”或“b”)端通入。(3)实验室制二氧化碳的化学方程式为 ;请用上图所示仪器组装一套实验室制取CO2的装置 (填编号)。(4)在家里,你可用 和 (填名称)反应制得CO2。5.根据下列装置图回答问题。写出图中标示仪器的名称: , 。用A装置制取O2的化学方程式为 ,O2可用 法收集(写出一种即可,下同)。该装置还可以用来制取 气体。若按BCDE顺序连接装置,制取O2并进行碳及其氧化物的部分性质实验。正确的接口顺序为abced ,实验中C装置处观察到的现象为 。实验结束,应先撤离g处导管,再熄灭酒精灯。如果先熄灭B、C两处酒精灯,则D中观察到的现象有: ; 。6.实验室制取二氧化碳结合下列实验装置图回答有关问题、仪器a的名称是_。、用大理石和稀盐酸制取二氧化碳,反应的化学方程式是_。二氧化碳的收集方法是_。、符合启普发生原理的装置是_(填编号)。制取二氧化碳后剩余溶液的成分探究(假设二氧化碳已完全放出,杂质不溶于水且不参加反应):甲、乙两同学分析认为剩余溶液中一定含有氯化钙,可能有盐酸。为验证是否含有盐酸,他们采用了不同方法进行实验,得到了相同的结论。查找资料:氯化钙溶液呈中性实验操作实验现象结论甲取样于试管中,滴加_试液试液变红有盐酸乙取样于试管中,逐滴滴加碳酸钠溶液至过量_丙同学取样于试管中,滴加硝酸银溶液,产生白色沉淀,再加入稀硝酸,沉淀不溶解,由此得出和甲、乙一致的结论。甲、乙认为丙的实验设计不合理。理由是_。从剩余溶液中得到尽可能多的氯化钙固体。同学们认为加入稍过量的_(填化学式),经_、蒸发等操作后即可完成。7.下图为供选择的装置,AH为装置代号。根据图示,选择装置代号填空,并回答下列问题。(1)实验室制取二氧化碳气体最好选择下列_组试剂(写编号)。大理石与浓盐酸 石灰石与稀盐酸 碳酸钠与稀硫酸 石灰石与稀硫酸若要制得纯净、干燥的二氧化碳气体,应选择装置是(写装置编号的大写字母)_。其导管口连接顺序为(写接口处编号的小写字母):_接_;_接_;_接_。(2)实验室制取H2并用纯净、干燥的H2还原CuO的实验应采用的装置是(写装置编号的大字母):_。在H2还原CuO的实验中,开始时,应向试管中通入一分钟H2,再用酒精灯给试管加热,这是为了_。反应完成时,应先熄灭酒精,等试管冷却后再停止通入H2,这是为了_。(3)若选用装置A制取氧气,发现装置有三处错误,应如何改正。_,_,_。若用高锰酸钾制取并收集不混有空气的氧气,最好选用装置(写装置编号的大写字母)_作收集装置。用此法收集满氧气后,取走集气瓶,停止加热,应_。 易 错 题 库1.右图是实验室制取氧气的两种发生装置。回答下列问题:来源:学_科_网来源:学*科*网Z*X*X*K乙图中标号的仪器的名称是_;下列反应都能生成氧气,其中不宜用于实验室制取氧气的是_(填序号); A加热氯酸钾和二氧化锰的混合物 B常温下过氧化氢溶液和二氧化锰混合反应 C利用植物光合作用请写出一种实验室制取氧气的化学反应主程式:_;反应类型是_;用排水法收集一瓶氧气,发现不纯,可能的原因是_(答出一点即可);实验室制取下列气体,可以用甲图装置作为发生装置的是_(填序号) A电石(固体)和水在常温下反应制乙炔气体 B浓盐酸和二氧化锰共热制氯气 C浓氨水和碱石灰常温下制氨气2.绿色植物的呼吸作用会产生二氧化碳,小明猜惑:种子的萌发过程可能也会产生二氧化碳,他设计了如图 的实验装置。打开D装置中的阀门,水位下降,空气就会依次进入装置。 A B C D (1)A装置的作用是_。 (2)如果观察到_现象,则小明的猜想是正确的。 (3)请指出D装置的一个优点:_。3.化学是一门以实验为基础的学科,化学所取得的丰硕成果,是与实验的重要作用分不开的。结合下列实验装置图回答问题: A B C D E图1 图2(1)写出图中带标号仪器的名称:。 (2)若实验室对你开放,请从图1中选择合适的装置,制取一种你熟悉的气体。你想制取的气体是,选择的发生装置是 (填序号,下同),选择的收集装置是,选择此收集装置的理由是。(3)装置B虽然操作简便,但无法控制反应速率。请从图2中选取(填序号)取代B中的单孔塞,以达到控制反应速率的目的。4氨气是一种重要的化工原料,在工农业生产
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