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文檔簡介

第3章空氣與生命

第一節(jié)空氣與氧氣你能舉一個生活現(xiàn)象或設(shè)計一個實驗證明空氣的存在嗎?如何用最簡單的實驗器材來收集某地的空氣嗎?討論:你用什么例子說明空氣的存在?一、空氣里有什么?思考:根據(jù)你的生活經(jīng)驗,你能用什么方法空氣中含有水?空氣里究竟有些什么物質(zhì)呢?你的猜測是……氮氣氧氣二氧化碳稀有氣體水蒸汽……檢驗空氣中的一些氣體:氧氣使帶星火的木條復(fù)燃二氧化碳使澄清石灰水變渾濁水自然界中有降雨和降雪的現(xiàn)象空氣中有哪些成分?建立假設(shè):空氣中有氧氣。設(shè)計實驗:實驗現(xiàn)象:結(jié)論:把一根燃燒的木條放入一瓶空氣中木條在空氣中繼續(xù)燃燒木條在氧氣中燃燒得更劇烈空氣中含有氧氣空氣中的氧氣被其它氣體稀釋了把一根燃燒的木條放入一瓶氧氣中(對比)(或空氣中氧氣的成分不純的)空氣中有哪些成分?建立假設(shè):空氣中有二氧化碳。設(shè)計實驗:實驗現(xiàn)象:結(jié)論:用大針筒把空氣壓進(jìn)澄清石灰水中澄清石灰水變渾濁空氣中含有二氧化碳用嘴向澄清石灰水中吹氣(對比)但速度比較慢含量較少

1775年,法國化學(xué)家拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分。他把少量汞放在密閉的容器里連續(xù)加熱12天。發(fā)現(xiàn)有一部分銀白色的液態(tài)汞變成紅色粉末,同時容器里空氣的體積差不多減少了1/5。他研究了剩余4/5體積的氣體,發(fā)現(xiàn)這部分氣體既不能供給呼吸,也不能支持燃燒,他誤認(rèn)為這些氣體全部都是氮氣。

通過這些實驗,拉瓦錫得出了空氣由氧氣和氮氣組成的,其中氧氣約占空氣總體積的1/5的結(jié)論。

空氣成分發(fā)現(xiàn)史空氣的發(fā)現(xiàn)史1、很長一段時間內(nèi)認(rèn)為空氣是一種物質(zhì)組成。2、法國化學(xué)家拉瓦錫通過實驗,最早發(fā)現(xiàn)空氣是由氮氣和氧氣組成。3、

19世紀(jì)末,科學(xué)家們又通過大量實驗發(fā)現(xiàn),空氣里還有稀有氣體、二氧化碳、水蒸汽以及其他雜質(zhì).探究活動:問題;空氣中氧氣的比例大約為多少?思考:利用身邊的材料,設(shè)計實驗測定空氣中氧氣含量?實驗:P71實驗中可以觀察到,紅磷燃燒,產(chǎn)生大量的白煙,放出大量熱;打開彈簧夾后,燒杯中的水沿導(dǎo)氣管進(jìn)入集氣瓶中,至約占集氣瓶內(nèi)空間的1/5

通過實驗得知,空氣中氧氣的體積約占

實驗時紅磷過少會產(chǎn)生什么后果?1/5燃燒匙里要盛入過量的紅磷,紅磷過量,足以使鐘罩中密封的氧氣反應(yīng)完,使測得氧氣的體積更接近空氣中氧氣的實際體積。

實驗時為什么要選用紅磷,用碳行嗎?紅磷燃燒后生成固體五氧化二磷,使集氣瓶中空氣的壓強變小,小于外界大氣壓。在外界大氣壓的作用下,燒杯中的水進(jìn)入集氣瓶。通過實驗得出的結(jié)論是氧氣約占空氣總體積的1/5,而在這個實驗中,為什么有時氣體減少的體積小于1/5呢?導(dǎo)致結(jié)果偏低的原因可能有哪些?(1)紅磷的量不足;(2)瓶內(nèi)氧氣沒有耗盡;(3)裝置漏氣(如塞子未塞緊、燃燒匙與橡皮塞之間有縫隙等),使外界空氣進(jìn)入瓶內(nèi);(4)未冷卻至室溫就打開彈簧夾,使進(jìn)入瓶內(nèi)的水的體積減少。該實驗中有時氣體減少的體積大于1/5,又是為什么呢?

(1)點燃紅磷后,插入燃燒匙時,瓶塞子塞得太慢,使得瓶中空氣受熱膨脹,部分空氣溢出。(2)實驗開始時,沒有夾或沒夾緊止水夾。實驗其它裝置圖空氣的各成分體積組成:(78%)(21%)(0.93%)(0.03%)(0.03%)(1%)空氣的成分(體積分?jǐn)?shù))空氣的組成成分氧

氣二氧化碳氮

氣稀有氣體其他氣體(21%)(78%)水蒸汽及雜質(zhì)(0.04%)(0.93%)(0.03%)體積分?jǐn)?shù)一百份體積的空氣空氣的組成(體積分?jǐn)?shù))氧氣(O2)21%氮氣(N2)78%稀有氣體0.93%二氧化碳0.04%其他氣體雜質(zhì)0.03%稀有氣體是氦、氖、氬、氪、氙等氣體的總稱這些氣體沒有顏色沒有氣味一般不與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),故又叫惰性氣體一般說來,空氣的成分是比較固定的空氣的密度為1.293克/升二、空氣的利用討論:說說氧氣的用途?

過去,人們曾把氧氣叫做“養(yǎng)氣”、這充分說明了氧氣的重要性。在通常情況下,人吸入空氣就可以了,但如潛水、醫(yī)療急救等時,則需要用純氧(或富氧空氣);燃料燃燒離不開氧氣,煉鋼、氣焊以及化工生產(chǎn)和宇宙航行等都要用到氧氣。1、氧氣的用途(1)提供呼吸(2)支持燃燒

氮氣具有廣泛用途,它是制硝酸和化肥的重要原料;由于氮氣的化學(xué)性質(zhì)不活潑,因此常用作保護(hù)氣,如焊接金屬時常用氮作保護(hù)氣,燈泡中充氮以延長使用壽命,食品包裝時充氮以防腐;醫(yī)療上可在液氮冷凍麻醉條件下做手術(shù);超導(dǎo)材料在液氮的低溫環(huán)境下能顯示超導(dǎo)性能。2、氮氣(1)氮是構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的主要元素(2)氮氣是無色無味不活潑的氣體(3)用途:充填燈泡、食品保鮮:制氮肥、炸藥;作冷凍劑討論:二氧化碳對生物有哪些影響?3、二氧化碳的用途固態(tài)干冰作致冷劑;用于滅火;作化工原料(制純堿、尿素、汽水)

在生產(chǎn)和科學(xué)研究中,稀有氣體有廣泛的用途。由于稀有氣體有惰性,因此常用作保護(hù)氣,如焊接金屬時用稀有氣體來隔絕空氣,燈泡中充稀有氣體以使燈泡耐用;稀有氣體在通電時能發(fā)出不同顏色的光,可制成多種用途的電光源,如航標(biāo)燈、強照明燈、閃光燈,霓虹燈等;稀有氣體還可用于激光技術(shù);氦可用于制造低溫環(huán)境;氙可用于醫(yī)療麻醉。4、稀有氣體又叫惰性氣體霓虹燈的顏色氧氣的性質(zhì)1、氧氣的物理性質(zhì)2、氧氣的化學(xué)性質(zhì)3、氧氣的用途1、氧氣的物理性質(zhì)(通常狀態(tài))顏色:無色狀態(tài):氣體無味氣味:水溶性:不易溶于水,1L水只能溶解30ml氧氣

密度:比空氣大,為1.429g/L熔沸點:在-183℃變?yōu)榈{(lán)色液體,-218℃變?yōu)榈{(lán)色固體淡藍(lán)色液氧雪花狀固氧2、氧氣的化學(xué)性質(zhì)①O2的檢驗——帶火星的木條②O2與木炭、硫粉、鐵絲、蠟燭的反應(yīng)【實驗】把帶有火星的木條伸到盛有氧氣的集氣瓶中,觀察木條是否燃燒結(jié)論:

帶火星的木條在氧氣瓶中能夠復(fù)燃,說明氧氣能支持燃燒。

所以,一般我們就用這個方法來檢驗一瓶氣體是否是氧氣。木炭在空氣中和在氧氣中燃燒的現(xiàn)象:在空氣中發(fā)出紅光在氧氣中燃燒發(fā)出白光,產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的氣體[實驗]木炭的燃燒:現(xiàn)象:木炭在氧氣中燃燒發(fā)白光,并生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體結(jié)論:文字表達(dá)式碳+氧氣二氧化碳點燃

CO2CO2【實驗】在燃燒匙里放少量硫,加熱直到燃燒,觀察硫在空氣中和氧氣里燃燒時有什么不同?在空氣中淡藍(lán)色火焰在氧氣中是藍(lán)紫色火焰現(xiàn)象:發(fā)出藍(lán)紫色火焰,放出熱量,并有一種刺激性氣味生成。結(jié)論:文字表達(dá)式硫+氧氣二氧化硫

SO2SO2點燃

討論:木條和硫分別在空氣里燃燒和在氧氣里燃燒的現(xiàn)象不同,這說明了什么?

木條和硫在氧氣中燃燒得更旺,氧氣具有助燃性【實驗】燃燒金屬鐵,另一端裹一根火柴,待火柴快燃盡時,立即把鐵絲伸入氧氣瓶中,請注意在瓶底要鋪一些水或細(xì)沙,觀察現(xiàn)象。現(xiàn)象:鐵絲在氧氣里劇烈燃燒,火星四射,放出大量的熱,生成一種黑色固體。結(jié)論:文字表達(dá)式鐵+氧氣四氧化三鐵點燃FeO2Fe3O4發(fā)出紅光發(fā)出白光持續(xù)燃燒,放熱,產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰,生成刺激性氣味的氣體燃燒,放熱,了出明亮的藍(lán)紫色火焰,生成刺激性氣味的氣體燒成紅熱,離火變冷鐵絲在氧氣里劇烈燃燒,火星四射,放出大量的熱,生成一種黑色固體。[實驗2-4]蠟燭的燃燒:現(xiàn)象:發(fā)出白光,放出熱量,內(nèi)壁有水珠生成,同時生成一種氣體能使澄清石灰水變渾濁。蠟燭+氧氣→二氧化碳+水點燃結(jié)論:以上物質(zhì)燃燒在純氧中進(jìn)行比空氣中進(jìn)行得更旺。是因為在純氧中氧氣的濃度比在空氣中氧氣的含量高,所以可燃物在空氣中燃燒不如在氧氣中燃燒得劇烈。某些在空氣中不能燃燒的物質(zhì),在純氧中卻能燃燒1、氧氣的化學(xué)性質(zhì)比較活潑2、物質(zhì)在空氣中燃燒,實際上是與其中的氧氣燃燒探究為什么燃燒的程度不一樣

問題:學(xué)完氧氣的性質(zhì)后,為加深對所學(xué)知識的認(rèn)識,某同學(xué)設(shè)計了如下實驗,根據(jù)實驗?zāi)隳芑卮鹩嘘P(guān)問題嗎?實驗:(1)用排水法收集兩瓶氧氣(原理是

),正放在桌上備用。(2)取一瓶氧氣,倒立過來后再拿走玻璃片,并立刻把帶火星的木條伸入瓶內(nèi)(如圖A所示),發(fā)現(xiàn)木條復(fù)燃,說明氧氣具有

性。(3)取另一瓶氧氣,按圖B的方式把帶火星的木條伸入瓶內(nèi),木條也復(fù)燃了,且比A中更

說明

。所以盛氧氣瓶應(yīng)瓶口向

放置。

氧氣不易溶于水助燃燃燒更旺氧氣的密度比空氣密度大上探究鐵絲為什么不燃燒

問題:某同學(xué)做細(xì)鐵絲在氧氣中的燃燒實驗時,他把細(xì)鐵絲繞成螺旋狀,一端系在一根鐵絲上,另一端系上一根火柴。點燃火柴后迅速把鐵絲連同火柴一起插入集氣瓶下部(沒有接觸到細(xì)沙,如圖所示),但不見鐵絲燃燒,反復(fù)實驗均未成功。

3、氧氣的用途(利用其化學(xué)性質(zhì))

供給呼吸支持燃燒潛水員太空飛行員焊接和切割金屬用于煉鋼航空火箭課堂練習(xí)設(shè)計1、下列有關(guān)氧氣物理性質(zhì)的敘述中,不正確的是()A.通常狀況下,氧氣是無色無味的氣體.B.相同條件下,氧氣比同體積的空氣稍重.C.氧氣易溶水.D.液態(tài)氧和固態(tài)氧都是無色的.

2、

把燃燒著的木炭、磷分別放入盛有氧氣的集氣瓶中,共同的現(xiàn)象是:()A.發(fā)出白光B.產(chǎn)生藍(lán)色火焰

C.燃燒更加劇烈D.產(chǎn)生大量白煙DC3.要除去密閉容器內(nèi)空氣中的氧氣,不增加其他氣體應(yīng)選擇最佳的物質(zhì)是()A.鐵絲B.紅磷C.木炭D.石蠟4.下列物質(zhì)在氧氣中燃燒時:(1)有無色無味并能使澄清石灰水變渾濁氣體生成的是()(2)發(fā)出耀眼強光的是:()(3)產(chǎn)生濃厚白煙的是()(4)生成兩種物質(zhì)的是()A.木炭B.紅磷C.鎂帶D.石蠟BADCBD氧氣的制取分解過氧化氫(H2O2)[加入二氧化錳(MnO2)]加熱氯酸鉀(KClO3)和二氧化錳(MnO2)的混合物加熱高錳酸鉀(KMnO4)實驗室制取氧氣的方法:步驟一:在常溫下,把帶火星的木條伸入過氧化氫溶液的試管,觀察木條是否復(fù)燃?現(xiàn)象:帶火星的木條不能復(fù)燃,結(jié)論:常溫下過氧化氫溶液分解很慢,放出氧氣少。探究:過氧化氫(H2O2)溶液制取氧氣步驟二:向上述試管中,加入少量二氧化錳,把帶火星的木條伸入試管。觀察發(fā)生的現(xiàn)象?,F(xiàn)象:帶火星的木條復(fù)燃了結(jié)論:常溫下二氧化錳(MnO2)加速了過氧化氫溶液的分解,放出的氧氣使帶火星的木條復(fù)燃。步驟三:反應(yīng)停止后,重新加入過氧化氫溶液,把帶火星的木條伸入試管。觀察發(fā)生的現(xiàn)象?,F(xiàn)象:帶火星的木條復(fù)燃了結(jié)論:二氧化錳(MnO2)仍然在起作用使過氧化氫溶液分解產(chǎn)生氧氣。催化劑:在化學(xué)反應(yīng)里能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率,而本身質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后都沒有發(fā)生變化的物質(zhì)。催化劑的特點一變:化學(xué)反應(yīng)速率變二不變:質(zhì)量不變、化學(xué)性質(zhì)不變過氧化氫水+氧氣二氧化錳H2O2H2O+O2MnO2文字表達(dá)式:符號表達(dá)式:氯酸鉀氯化鉀+氧氣二氧化錳加熱KClO3KCl+O2MnO2加熱文字表達(dá)式符號表達(dá)式探究:加熱氯酸鉀(KClO3)和二氧化錳(MnO2)制取氧氣(1)在上圖所示裝置中,使用了哪些儀器?(2)哪部分是氣體發(fā)生裝置,哪部分是氣體收集裝置?探究:加熱氯酸鉀(KClO3)和二氧化錳(MnO2)制取氧氣討論:過氧化氫制氧氣和氯酸鉀制氧氣的發(fā)生裝置能否相同?反應(yīng)物都是固體,反應(yīng)需要加熱反應(yīng)物是固體和液體的混合物,反應(yīng)不需要加熱固液不加熱型固固加熱型固液不加熱型使用長頸漏斗時,長頸漏斗的末端必須插入液體中,防止生成的氣體從長頸漏斗口逸出,所以必須液封。氣體收集裝置排水法不易溶于水或難溶于水的氣體向上排空氣法密度比空氣大的氣體向下排空氣法密度比空氣小的氣體如何檢驗收集到的是氧氣?將一支帶火星的木條伸進(jìn)集氣瓶內(nèi),若木條復(fù)燃,證明是氧氣。將一支帶火星的木條伸到集氣瓶口,若木條復(fù)燃,證明已集滿。用向上排空氣法收集氧氣,如何驗滿?探究:用高錳酸鉀制氧氣高錳酸鉀錳酸鉀+二氧化錳+氧氣加熱KMnO4K2MnO4+MnO2+O2加熱文字表達(dá)式符號表達(dá)式為什么呢?防止加熱時高錳酸鉀粉末進(jìn)入導(dǎo)管(1)連接裝置,檢查裝置氣密性。實驗步驟是:連接裝置(從左到右,自下而上)檢查氣密性的方法:先將導(dǎo)管一端伸入水中,然后用手緊握試管,觀察導(dǎo)管口有沒有氣泡冒出或冷卻后導(dǎo)管內(nèi)能否形成一段水柱。(1)連接裝置,檢查裝置氣密性。實驗步驟:(2)裝藥品,固定裝置(3)加熱(4)收集氣體(5)先把導(dǎo)管移出水面,后熄滅酒精燈。1、藥品平鋪在試管底部

3、導(dǎo)管伸入試管不能太長實驗中應(yīng)該注意哪些事項?2、鐵夾夾在離試管口1/3處原因:不利于氣體的排出(使藥品受熱均勻)4、試管口略向下傾斜5、用酒精燈的外焰先均勻預(yù)熱,再集中在有藥品的部位集中加熱,6、等有連續(xù)的氣泡產(chǎn)生時再收集原因:防止冷凝水倒流至試管底部,炸裂試管原因:剛加熱時產(chǎn)生的氣泡中混有空氣,這時的氣體不純7、實驗完畢,先撤導(dǎo)管,后移酒精燈8、收集滿的氧氣,應(yīng)正放在桌面上,并用玻璃片蓋上原因:防止試管冷卻后,水槽內(nèi)的水沿導(dǎo)管上升,進(jìn)入試管,使試管炸裂原因:氧氣密度比空氣略大過氧化氫水+氧氣二氧化錳氯酸鉀氯化鉀+氧氣二氧化錳加熱高錳酸鉀錳酸鉀+二氧化錳+氧氣加熱由一種反應(yīng)物生成兩種或兩種以上其他物質(zhì)的反應(yīng)?!耙蛔兌唷盇=B+C+···分解反應(yīng):工業(yè)方法制氧氣——分離液態(tài)空氣方法原理:利用液態(tài)空氣的沸點不同,屬于物理變化。隨堂檢測1.工業(yè)上制取大量氧氣的方法是()(A)加熱氯酸鉀(B)加熱高錳酸鉀(C)分離液態(tài)空氣(D)加熱二氧化錳2.催化劑在化學(xué)反應(yīng)中所起的作用是()(A)加快化學(xué)反應(yīng)速率(B)使生成物質(zhì)量增加(C)改變化學(xué)反應(yīng)速率(D)減慢化學(xué)反應(yīng)速率CC3.實驗室制取氧氣時,裝藥品的大試管口應(yīng)()(A)朝下(B)朝上(C)略向下傾斜(D)略向上傾斜4.實驗室采用排水法收集氧氣時,需將導(dǎo)氣管伸入盛滿水的集氣瓶,這個操作應(yīng)在()(A)加熱固體藥品前(B)與加熱固體藥品同時(C)開始有氣泡放出時(D)氣泡連續(xù)并均勻放出時CD5.某同學(xué)設(shè)計了4種制氧氣的方案:①用氯酸鉀和二氧化錳共熱;②使高錳酸鉀受熱;③用高錳酸鉀和氯酸鉀共熱;④使二氧化錳受熱.判斷這四種方法:A.全正確

B.全不正確

C.①②③正確

D.只有①②正確6.實驗室用氯酸鉀和二氧化錳混合加熱制氧氣,反應(yīng)前后二氧化錳在固體混合物中質(zhì)量分?jǐn)?shù)是:

A、由大到小B、由小到大

C、不變D、無法判斷

CB7.在高錳酸鉀分解制氧氣的反應(yīng)中,二氧化錳是________物。在氯酸鉀與二氧化錳混合加熱制氧氣時,氯酸鉀是________物,二氧化錳是_____,若不加二氧化錳,則氯酸鉀分解反應(yīng)將_____,若將高錳酸鉀加入氯酸鉀,則反應(yīng)______,這是因為________________________。8、三份質(zhì)量相等的氯酸鉀固體。第一份中加入少量二氧化錳,第二份中加入少量高錳酸鉀,第三份不加任何物質(zhì)。給它們分別加熱完全分解,放出氧氣的量:

A、第一份最多B、第二份最多

C、第三份最多D、一樣多

B生成反應(yīng)催化劑很慢很快高錳酸鉀分解產(chǎn)生二氧化錳,加快氯酸鉀的分解9、下圖是實驗室用高錳酸鉀制取和收集氧氣的裝置圖,指出其中的五處錯誤②③④①⑤10.醫(yī)院給病人輸氧時用到類似下圖所示的裝置。關(guān)于該裝置,下列說法不正確的是A.b導(dǎo)管連接供給氧氣的鋼瓶B.b導(dǎo)管連接病人吸氧氣的塑料管C.使用該裝置來觀測是否有氧氣輸出D.使用該裝置用來觀測氧氣輸出的速率abB11.實驗室制取氧氣大致可分為下列步驟:①點燃酒精燈,加熱試管.②檢查裝置的氣密性.③將高錳酸鉀裝入試管,塞入一小團(tuán)棉花,用帶導(dǎo)管的橡皮塞塞緊試管,并把試管固定在鐵架臺上.④用排水法收集氧氣.⑤熄滅酒精燈.⑥將導(dǎo)管從水槽中取出.正確的操作順序為___________________.②③①④⑥⑤④過氧化鈉+二氧化碳

碳酸鈉+氧氣等等.現(xiàn)在潛水員想選擇其中的一種作為潛水艇中氧氣中的來源,你認(rèn)為應(yīng)該選擇哪一個?為什么?(至少要闡明三條不同的理由)制取氧氣的途徑有多種,如①水氫氣+氧氣通電②氯酸鉀氯化鉀+氧氣△③氧化汞汞+氧氣△A__________B_________C__________D_________E___________F_________試管鐵架臺酒精燈導(dǎo)管集氣瓶水槽練習(xí)2、下列反應(yīng)屬于分解反應(yīng)的是()A.B.C.D.硫+氧氣二氧化硫點燃鐵+氧氣四氧化三鐵點燃石蠟+氧氣二氧化碳+水點燃氧化汞汞+氧氣加熱D3、在化學(xué)反應(yīng)中,催化劑()A.質(zhì)量減少B.在化學(xué)反應(yīng)后化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化C.質(zhì)量增加D.能改變化學(xué)反應(yīng)的速率D硫在氧氣中燃燒生成二氧化硫;鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵;碳在氧氣中燃燒生成二氧化碳;水在通電時生成氧氣和氫氣。我們學(xué)過:硫+氧氣點燃

二氧化硫鐵+氧氣點燃

四氧化三鐵碳+氧氣點燃二氧化碳

水通電氧氣+氫氣從反應(yīng)物和生成物的種數(shù)方面來看,這些反應(yīng)有什么相同之處和不同之處?硫+氧氣點燃

二氧化硫鐵+氧氣點燃

四氧化三鐵碳+氧氣點燃二氧化碳

水通電氧氣+氫氣多種反應(yīng)物一種生成物由兩種或兩種以上的物質(zhì)生成一種物質(zhì)的反應(yīng)。由一種物質(zhì)生成兩種或兩種以上物質(zhì)的反應(yīng)。化合反應(yīng)分解反應(yīng)多變一一變多①氫氣+氧氣水②蠟燭+氧氣 二氧化碳+水③水 氫氣+氧氣④二氧化碳+水+氫氧化碳 碳酸氫鈣⑤碳酸氫銨 氨氣+水蒸氣+二氧化碳⑥二氧化碳+氫氧化鈣碳酸鈣+水下列反應(yīng)屬于化合反應(yīng)的是______屬于分解反應(yīng)是______①、④點燃③、⑤點燃通電加熱

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