2022年人教版必修二第四章第二節(jié)《化學(xué)與資源綜合利用環(huán)境保護》word教案_第1頁
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1、第四章與自然資源的開發(fā)利用第 2 節(jié)資源綜合利用 學(xué)問與技能 1、知道化石燃料是重要的自然資源;環(huán)境愛護(第 1 課時)2、明白化石燃料燃燒對環(huán)境的影響,懂得挑選對環(huán)境污染較小的燃料;3、熟悉化石燃料綜合利用和開發(fā)新能源的重要意義;過程與方法 1、課前同學(xué)對學(xué)習(xí)內(nèi)容進行社會調(diào)查和查閱相關(guān)資料;2、課堂中,通過觀看放錄像,明白化石燃料的存在和利用;3、自主學(xué)習(xí),培育同學(xué)自學(xué)才能;4、通過設(shè)計對化石燃料燃燒產(chǎn)物成分分析的定性定量試驗,使同學(xué)學(xué)會解決物質(zhì)(氣體)檢驗的 一般方法;情感態(tài)度與價值觀1、培育同學(xué)對社會的關(guān)留意識;2、知道學(xué)好化學(xué)等科學(xué)學(xué)問,為愛護環(huán)境,解決能源危機作出奉獻;教學(xué)重點 化石

2、燃料綜合利用和開發(fā)新能源的重要意義;教學(xué)難點化石燃料的綜合利用 教具預(yù)備 多媒體、投影儀、焦炭、氨水、苯、甲苯課時支配1 課時 教學(xué)過程【資料卡片】2022 年一次能源消費構(gòu)成全世界原油煤炭自然氣水電核能36.8% 27.2% 23.7% 6.2% 6.1% 中國22.3% 69.0% 2.5% 5.4% 0.8% 【引入課題】 從表中可以看出,煤、石油、自然氣是當(dāng)今人類使用的主要能源,同時也是重要的化工原料, 如乙烯和苯就是從石油和煤中提取出來的;化石燃料是不行再生能源,其綜合利用越來越受人們的重視;這節(jié)課我們要學(xué)習(xí)探討如何實現(xiàn)化石燃料的綜合利用,提高利用率削減化石燃料燃燒所造成的環(huán)境污染,

3、一. 煤、石油、自然氣的綜合利用:1. 煤的綜合利用:從煤、石油、自然氣獲得基本化工原料;1煤的成分 :煤是又有機物和少量的無機物組成的復(fù)雜混合物;其組成以碳元素為主,仍含有 H、O、N、S 等元素;2煤的綜合利用途徑 :通過煤的干餾、煤的氣化和液化獲得干凈的燃料和多種化工原 料;,煤的干餾: 將煤隔絕空氣加強熱使之分解的過程叫做沒得干餾,也叫煤的焦化;氣體:焦?fàn)t氣:H2、CH 4、C2H4、CO (燃料、化工原料)粗氨水:氨、銨鹽(化肥)液體 粗 苯 :苯、甲苯、二甲苯(炸藥、染料、合成材料)煤干餾的主要產(chǎn)品酚類、奈(染料、農(nóng)藥、合成材料)煤焦油瀝青(筑路材料、制碳素電極)固體 :焦炭(冶金

4、、合成氨造氣、電石、燃料)煤的氣化 :將煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體過程;(主要反應(yīng)是碳和水蒸氣反應(yīng)生成水煤氣等)主要反應(yīng):Cs H 2Og 高溫COg H2g 水煤氣煤的液化直接液化:煤+ H 2 液體燃料催化劑甲醇( CH 3OH )間接液化:煤H 2 CO 2.自然氣的綜合利用(1)氣體燃料的優(yōu)點:氣體燃料與空氣混合充分,簡單完全燃燒, 與固體燃料相比有較高的利用率; 氣體燃料便于管道運輸,且清潔衛(wèi)生;使用便利 (易點燃, 易熄滅) ,(2)自然氣是一種高效、清潔的燃料:隨著我國 “西氣東輸 ”管線的全面貫穿,越來越多的地區(qū)將使用自然氣;2022 年 7 月 4 日前,北京將完成全部煤氣置換自然氣

5、,成為全國第一個全部使用清潔能源的大型城市;廣州市也將在2022 年全部完成自然氣的置換;一個“ 天更藍(lán)、 水更清、 樹更綠、 花更艷”,生活更美好的自然氣時代即將到來;(3)自然氣是一種重要的化工原料,主要用于合成氨和生產(chǎn)甲醇以及合成分子內(nèi)含兩個或多個碳原子的其他有機化合物;3.石油的綜合利用:石油煉制后的產(chǎn)品絕大多數(shù)用作燃料使用,不到10%的石油轉(zhuǎn)化為化工原料;I. 石油的成分 :石油是由多種碳?xì)浠衔铮ㄍ闊N、環(huán)烷烴及少量的芳香烴)組成的混合物;(沒有固定的沸點)原油:未經(jīng)加工的石油叫原油,是一種棕黑色粘稠液體,不能直接使用;.石油的煉制(1)石油的分餾 (物理加工過程) :A.石油分餾的

6、原理:利用各種烴的沸點不同,將石油不斷的加熱-汽化 -冷凝 -液化,把石油分別成不同 沸點范疇 的蒸餾產(chǎn)物(叫做餾分,仍舊是混合物)的過程叫做石油的分餾;B.試驗室蒸餾石油的裝置(如下圖):儀器名稱:溫度計;蒸餾燒瓶;冷凝器;接收器;圖中:是冷水進口;是熱水出口;裝置中要加碎瓷片,以石油氣防止暴沸 ;液化石油氣;C. 石油分餾主要產(chǎn)品汽油、煤油、柴油、重油 等;第 2 頁(共 13 頁)(2)石油的裂化 (化學(xué)加工過程) :在肯定條件下, 將相對分子質(zhì)量較大、沸點較高的烴斷裂為相對分子質(zhì)量較小的烴的過程;主要目的: 提高輕質(zhì)油(汽油、煤油、柴油)的產(chǎn)量,同時得到石油裂化氣;原 反料: 石油分餾

7、產(chǎn)品(重油)應(yīng): 以十六烷的催化裂化反應(yīng)為例: C16H34 催化劑C8H18 C 8H16 加熱、加壓十六烷辛烷辛烯 C催化劑 8H18 C 加熱、加壓辛烷4H10 C 4H8丁烷丁烯催化劑 C4H10 CH 加熱、加壓丁烷4 C 3H6甲烷丙烯C4H10催化劑C2H6C2H4加熱、加壓丁烷乙烷乙烯催化裂化裂化氣(含乙烯、丙烯、甲烷等);主要產(chǎn)品: 重油汽油、煤油、柴油分餾所得汽油(直鎦汽油):烷烴汽油: C5C11的烴的混合物裂化所得汽油:烷烴和不飽和烴(具有烯烴的性質(zhì))(3)石油的裂解 (深度裂化化學(xué)加工過程):采納比催化裂化更高的溫度,使碳碳鍵 斷裂的更完全,;主要目的得到氣態(tài)的不飽和

8、烴;原 料:汽油 主要目的: 制得石油裂解氣,進行三大合成;主要產(chǎn)品:汽油高溫裂解石油裂解氣(含乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯)(4)石油的催化重整 :石油在加熱和催化劑的作用下,可以通過結(jié)構(gòu)的重新調(diào)整,使鏈 狀 烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴(如苯或甲苯等)圖 46 原油的分餾及裂化的產(chǎn)品和用途示意圖清潔燃料煤氣(主):CO 、H 2天然氣(主):CH 4壓縮自然氣(主):甲醇(CNG )液化石油氣(主):烴類(丙烷) LPG 第 4 頁(共 13 頁)二、以煤、石油、自然氣為原料生成合成材料1. 三大合成材料(合成有機高分子)(1)合成 塑料: 聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯;塑料的主要成

9、分:合成樹脂+添加劑(增塑劑、防老化劑等)熱塑性塑料:可以反復(fù)加工,多次使用(聚乙烯聚氯乙烯等)塑料的性能熱固性塑料:一次加工成型,受熱不軟化(酚醛塑料)(2)合成纖維植物纖維:棉花、木材、亞麻(成分:纖維素)自然纖維動物纖維:羊毛、蠶絲(成分:蛋白質(zhì))纖維人造纖維:人造棉、人造絲、人造毛(成分:纖維素)化學(xué)纖維合成纖維:六大綸(滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、維綸、氯綸)(是利用石油、自然氣、煤和農(nóng)副產(chǎn)品為原料制成的)(3)合成橡膠 : 順丁橡膠、氯丁橡膠、丁苯橡膠、硅橡膠等;2.合成有機高分子的反應(yīng):聚合反應(yīng): 在肯定條件下, 由小分子 (單體) 合成高分子 (分子量龐大的化合物)的反應(yīng);聚合反應(yīng)

10、 加成聚合(加聚反應(yīng)) :由單體生成高分子的反應(yīng);縮合聚合(縮聚反應(yīng)) :由單體生成高分子的同時仍有小分子生成,(1)加聚反應(yīng):n CH 2=CH 2 CH3n 由乙烯制聚乙烯:CH2CH2乙烯聚乙烯單體:CH 2=CH2 n 鏈節(jié):CH 2CH2高聚物: CH 2CH 2聚合度:n 第 5 頁(共 13 頁)由丙烯制聚丙烯:n CH 2=CH GH 3 CH2CH n 由甲基丙烯酸甲酯制聚甲基丙烯酸甲酯(有機玻璃):CH 3CH 3n CH2=CH COOCH 3 CH 2CH n COOCH 3(2)縮聚反應(yīng) :制滌綸、尼龍(錦綸) 、醇酸樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂O O GOH + n H

11、O CH2CH2OH n HO C(對苯二甲酸)O (乙二醇)O CGO CH 2CH 2O n + ( 2n1)H 2O 聚酯纖維(滌綸)三、塑料制品的回收和利用1.白色污染: 聚乙烯等固體廢舊塑料很難以降解,隨便丟棄引起土壤和水體的污染;2.治理措施:(1)使用、加強;(2)開發(fā) 的新型塑料:淀粉塑料、乳酸塑料、水溶塑料、光解塑料等;【圖 4-9】塑料制品的回收和利用第 6 頁(共 13 頁)【隨堂練習(xí)】1. 以下說法正確選項-( C )A煤、石油、自然氣是當(dāng)今世界上最重要的三大礦物燃料,是取之不盡的 B煤是由無機物和有機物所組成的復(fù)雜的混合物,主要含有碳和氫兩種元素 C石油主要含有碳和氫

12、兩種元素,同時仍含有少量的硫、氧、氮等元素 D煤和石油都是由古代植物遺體埋在地層下或在地殼中經(jīng)過一系列特別復(fù)雜的變化而 形成的;2. 從地下開采出的最主要的三種礦物燃料中,呈氣態(tài)的燃料是 _自然氣 _,主要成分的化學(xué)式 為 CH4 ;呈液態(tài)的燃料是石油 _,主要含碳 _和 _氫_元素;呈固態(tài)的燃料是 _煤,主要含 碳元素;3. 以下變化是化學(xué)變化的是-( BD)4.A石油蒸餾 B 煤干餾 C 干冰升華 D煤燃燒誤的是下列說法錯- D A、石油中含有 C5一 C11的烷烴,可以通過石油的分餾得到汽油 B、用 C18以上的烷烴的重油經(jīng)過催化裂化可以得到汽油 C、煤是由有機物和無機物組成的復(fù)雜的混合

13、物 D、煤中含有苯和甲苯,可以先用干餾后用分餾的方法把它們分別出來3以下說法中正確選項- B A、將煤加強熱使它分解的過程叫干餾 B、煤經(jīng)過干餾 , 可生產(chǎn)出焦炭、煤焦油、粗氨水、焦?fàn)t氣等 C、石油經(jīng)過減壓分餾 , 可以得到更多的汽油 D石油通過裂化 , 可以獲得汽油、煤油、潤滑油、凡士林和石蠟等 4石油催化裂化的目的是- AD A、把相對分子質(zhì)量大、沸點高的烴斷裂為相對分子質(zhì)量小、沸點低的烴 B、把直鏈烴轉(zhuǎn)化為芳香烴 C、除去含碳雜質(zhì) D、提高汽油的質(zhì)量和產(chǎn)量5有效地利用現(xiàn)有能源和開發(fā)新能源已受到各國的普遍重視;( 1)可用改進汽油組成的方法來改善汽油的燃燒性能;例如,加入 CH 30CCH

14、 33 來生產(chǎn) “ 無鉛汽油” ; CH 30CCH 3;分子中必存在的原子間連接形式有 填寫編號 ( 2)自然氣的燃燒產(chǎn)物無毒、熱值高,而且管道輸送便利,將成為我國西部開發(fā)的重點項目之一;自然氣常和石油伴生,其主要的成分是甲烷 正方形平面結(jié)構(gòu)的理由是 填寫編號 ;其一氯取代物不存在同分異構(gòu)體 其二氯取代物不存在同分異構(gòu)體 它是非極性分子 它的鍵長和鍵角都相等( 3)1980 年我國首次制得一輛燃燒氫氣的汽車,乘員;能說明它是正四周體而非12 人,以 50 km/h 行駛了 40km ;為了有效開展民用氫能源,第一必需制得廉價的氫氣,以下可供開發(fā)又較經(jīng)濟的制氫方法是填寫編號 ;電解水鋅和稀硫酸

15、反應(yīng)光解海水其次,制得純氫氣后仍需要解決的問題是氫氣的輸送和貯存寫出其中一個 ;6.分別寫出由氯乙烯、苯乙烯合成高分子的反應(yīng):第四章與自然資源的開發(fā)利用其次節(jié)資源綜合利用 學(xué)問與技能環(huán)境愛護(第 2 課時)1明白一些燃料燃燒對環(huán)境有不良影響,應(yīng)挑選使用不污染環(huán)境或?qū)Νh(huán)境污染小的燃料2明白在化石燃料中,自然氣是比較清潔的燃料3應(yīng)使用和開發(fā)化石燃料以外的清潔燃料,綜合利用資源和開發(fā)新能源具有重要意義過程與方法 1 、課前同學(xué)對學(xué)習(xí)內(nèi)容進行社會調(diào)查和查閱相關(guān)資料; 2 、課堂中,通過觀看放錄像,明白化石燃料對環(huán)境的不良影響;3、自主學(xué)習(xí),培育同學(xué)自學(xué)才能;4、通過活動探究,通過化石燃料對環(huán)境的影響和

16、新能源的開發(fā),培育同學(xué)歸納才能、比較才能;情感態(tài)度與價值觀 重視試驗和爭論,借此來培育善于合作、勤于摸索、嚴(yán)謹(jǐn)求實、勇于創(chuàng)新實踐的科學(xué)精神,同 時通過燃料對環(huán)境的影響的學(xué)習(xí)來樹立愛護環(huán)境的意識,體會化學(xué)與社會進展的關(guān)系教學(xué)重點 明白一些燃料燃燒對環(huán)境有不良影響,應(yīng)挑選使用不污染環(huán)境或?qū)Νh(huán)境污染小的燃料充分認(rèn) 識愛護環(huán)境的重要意義;教學(xué)難點 開發(fā)使用不污染環(huán)境或?qū)Νh(huán)境污染小的燃料 教具預(yù)備 多媒體課件 課時支配 1 課時教學(xué)過程 新課導(dǎo)入 一、環(huán)境愛護與綠色化學(xué) 1.環(huán)境愛護:(1)環(huán)境問題 :指不合理的開發(fā)和利用自然資源而造成的資源短缺、環(huán)境污染和生態(tài)破壞;(2)環(huán)境污染: 包括大氣污染、水污

17、染、土壤污染、食品污染和噪聲污染等;污 染 源:主要來自化石燃料燃燒和工業(yè)生產(chǎn)的(3)環(huán)境問題的八大公害:酸雨 :pH 小于 5.6 的雨水叫做酸雨;“ 三廢” (廢氣、 廢水、 廢渣) 的排放;主要成因:化石燃料燃燒排放到大氣中的 SO2 NO X ;防 治:轉(zhuǎn)變能源結(jié)構(gòu),硫酸廠的尾氣經(jīng)過處理后再排放;溫室效應(yīng) :大氣中的 CO2 含量增多引起地表面溫度上升;主要成因:含碳燃料燃燒產(chǎn)生的 CO 2 排放到大氣中;防 治:轉(zhuǎn)變能源結(jié)構(gòu),植樹造林;臭氧空洞 :大氣平流層中的臭氧層被破壞引起“ 臭氧空洞”;主要成因:氟氯烴(氟里昂)、 NO 2、NO 在破壞臭氧層中起催化劑作用;防 治:逐步削減、

18、禁止使用氟氯烴;白色污染 :一些塑料制品廢棄物對環(huán)境的污染;主要成因:聚乙烯 等固體廢舊塑料隨便丟棄引起土壤及水的污染;治 理:削減使用加強回收塑料制品開發(fā)可降解塑料(淀粉塑料、水溶性塑料、光解塑料)光化學(xué)煙霧:空氣中的NO 2 在紫外線照耀下,發(fā)生一系列的光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生一種有毒的煙霧;主要成因: NO 2 主要來自石油產(chǎn)品和煤的燃燒產(chǎn)物、汽車尾氣及硝酸廠的廢氣治 理:硝酸廠的廢氣經(jīng)回收處理后再排放加強對汽車尾氣的治理(汽車排氣管上安裝轉(zhuǎn)化器)赤潮(水華) :水體的富養(yǎng)分化污染(水中的藻類超常繁衍,掩蓋在水表面)主要成因:使用含 磷 洗衣粉的污水的排放;不合理的使用化肥;治 理:禁止生產(chǎn)使用含

19、 磷 洗衣粉;城市大氣的鉛污染:含鉛化合物對大氣的污染;主要成因: 使用含 鉛 汽油(汽油中加入抗爆震劑四乙基鉛)的汽車排放的尾氣;治 理:禁止使用含鉛汽油;環(huán)境的新公害:廢舊電池對 水 及 土壤 的污染;主要成因:廢舊電池中含有酸、堿、重金屬鹽(Pb 2+ 、Hg 2、Ni 2+、cd2+) 等污染物,廢舊電池的隨便丟棄引起的污染;治 理:設(shè)立廢舊電池回收站;2.綠色化學(xué) :綠色化學(xué)的核心就是利用化學(xué)原理從源頭上削減和排除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染;原子經(jīng)濟 :根據(jù)綠色化學(xué)的原就,最抱負(fù)的“ 原子經(jīng)濟” 就是反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物;這時原子的利用率為 100% ;(1)開發(fā)綠色反應(yīng),

20、提高原子利用率原子經(jīng)濟性可用原子利用率來衡量,其定義可表示為:原子利用率= 期望產(chǎn)物的總質(zhì)量100% 生成物的總質(zhì)量(2)經(jīng)濟性的反應(yīng)有兩個顯著優(yōu)點:是最大限度地利用了原料;是最大限度地削減了廢物的排放;以乙烯為原料生產(chǎn)環(huán)氧乙烷為例:【方法一】經(jīng)典方法氯代乙醇法,包括以下兩步反應(yīng): CH 2=CH 2 Cl 2 H 2O ClCH 2CH2OH HCl O ClCH 2CH 2OH + Cl 2 +CaOH 2H 2C CH2 CaCl 2 2H2O 總反應(yīng)可表示為:O CH 2=CH2 Cl 2 + C a O H 2H 2C CH2 CaCl 2 H2O 【方法二】現(xiàn)代石油化工:采納銀作催

21、化劑,可以實現(xiàn)一步完成:O 2CH 2=CH 2O2Ag 2H 2C CH2 (1)試運算兩種生產(chǎn)工藝的原子利用率各是多少?【方法一】原子利用率 = m C 2H4O 100% m C 2H4O mCaCl 2mH 2O = 25.43% 【方法二】原子利用率 = 100% (2)舉出其他原子利用率為100%的化學(xué)反應(yīng)類型的實際例子:例如:乙烯的水化反應(yīng)制乙醇:CH2=CH 2 H 2O CH 3CH 2OH 反應(yīng)中,原子利用率 = 100% (3)原子利用率與產(chǎn)率相同嗎?答:不相同;期望產(chǎn)物的總質(zhì)量100% 原子利用率= 生成物的總質(zhì)量產(chǎn)率 = 產(chǎn)品的實際產(chǎn)量(質(zhì)量)100% 產(chǎn)品的理論產(chǎn)量

22、(質(zhì)量)二、化學(xué)與可連續(xù)進展:化學(xué)在資源開發(fā)、資源利用、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境愛護和清潔生產(chǎn)等方面發(fā)揮著重要的作用;資源的開發(fā)和環(huán)境愛護關(guān)系到人類可連續(xù)進展;經(jīng)濟可連續(xù)進展 社會可連續(xù)進展 可連續(xù)進展 資源可連續(xù)進展 環(huán)境可連續(xù)進展 全球可連續(xù)進展【圖 411】 大氣環(huán)境和水環(huán)境監(jiān)測【圖 413】綠色化學(xué)示意圖【課后作業(yè)】1.閱讀下文請回答:20 世紀(jì) 90 歲月初,國際上提出了“預(yù)防污染 ”這一新概念;綠色化學(xué)是“ 預(yù)防污染 ”的根本手段, 它的目標(biāo)是爭論和查找能充分利用的無毒害原材料,最大限度地節(jié)省能源,在化工生產(chǎn)各環(huán)節(jié)都實現(xiàn)凈化和無污染的反應(yīng)途徑;以下各項屬于“ 綠色化學(xué) ” 的是- (CD )

23、A處理廢棄物 B治理污染點 C削減有毒物D杜絕污染源2. 以下有關(guān)污染的表達,正確選項 BD )- A酸雨主要是空氣中的NO,經(jīng)氧化與水反應(yīng)生成HNO 3所形成B破壞臭氧層的主要物質(zhì)是氟氯烴等物質(zhì)C溫室效應(yīng)主要是因空氣中 CO濃度增高造成的D發(fā)電廠排放大量的廢熱入河、海中,會使流徑的水域溶氧量削減;3. 環(huán)境污染已成為人類社會面臨的重大威逼,各種污染數(shù)不勝數(shù);以下名詞與環(huán)境污染無關(guān)的是- B 溫室效應(yīng);赤潮;酸雨;光化學(xué)污染;臭氧空洞;潮汐;大脖子??;富養(yǎng)分化;A B C D4. 工、農(nóng)業(yè)及城市生活污水中含磷;家用洗滌劑是污水中磷的一個重要來源 洗滌劑中含有磷酸鈉;關(guān)于處理污水時要不要除去磷的

24、說法正確的是- C A磷是生物所需的養(yǎng)分元素,不必除去B含磷的污水是很好的肥料,不必除去C含磷污水排到自然水中引起藻類增殖,使水變質(zhì),必需除去D磷對人無毒,除去與否都無關(guān)緊要5. 當(dāng)前我國環(huán)保急待解決的“白色污染”通常指的是- C A金屬冶煉廠的白色煙塵 B石灰窯的白色粉塵C聚乙烯等塑料垃圾 D白色建筑廢料6“ 不粘鍋”是在金屬鍋內(nèi)壁涂上一層聚四氟乙烯而制成的;以下有關(guān)聚四氟乙烯的表達正確的是-AC A. 在聚四氟乙烯中不含有碳碳雙鍵B. 聚四氟乙烯在高溫時易燃燒第 12 頁共 13 頁 C. 聚四氟乙烯分子的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)固,正常使用不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)D. 聚四氟乙烯分子內(nèi)支鏈許多,且相互纏繞,不會污染食物7NO 和 CO 都是汽車尾氣里的有害物質(zhì),它們能緩慢反應(yīng),生成氮氣和二氧化碳;對此是反應(yīng),下列敘述正確的-(CD )A 使用催化劑不轉(zhuǎn)變反應(yīng)速率 C上升溫度能加快反應(yīng)速率B轉(zhuǎn)變溫度對反應(yīng)速率無影響 D使用催化劑能加快反應(yīng)速率8綠色化學(xué)提倡化工生產(chǎn)應(yīng)提高原子利用率;原子利用率表示目標(biāo)產(chǎn)物的質(zhì)量與生成物總 質(zhì) 量 之 比 ; 在 下 列 制 備 環(huán) 氧 乙 烷 的 反

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