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第4講氧化還原反應(yīng)的概念和規(guī)律2024高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)高頻考點(diǎn)精講精練課標(biāo)要求核心素養(yǎng)1.認(rèn)識有化合價(jià)變化的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng),了解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移。2.知道常見的氧化劑和還原劑。3.掌握常見氧化還原反應(yīng)的配平和相關(guān)計(jì)算。1.模型認(rèn)知:認(rèn)識“價(jià)態(tài)規(guī)律,強(qiáng)弱規(guī)律,守恒規(guī)律”三大規(guī)律及應(yīng)用的思維模型。2.證據(jù)推理:根據(jù)某些事實(shí)和信息歸納推導(dǎo)氧化性或還原性的強(qiáng)弱問題。3.科學(xué)探究:從氧化還原反應(yīng)的角度設(shè)計(jì)探究方案,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究加深性質(zhì)的理解與深化。目標(biāo)導(dǎo)航氧化還原反應(yīng)及相關(guān)概念考點(diǎn)一1.氧化還原反應(yīng)(1)判斷依據(jù):反應(yīng)前后有元素的
發(fā)生變化。(2)本質(zhì):
(得失或偏移)。化合價(jià)電子轉(zhuǎn)移必備知識2.相關(guān)概念概括為“升失氧、降得還,劑性一致、其他相反”。(1)氧化性是指
的性質(zhì)(或能力);還原性是指
的性質(zhì)(或能力)。(2)氧化性、還原性的強(qiáng)弱取決于得、失電子的
程度,與得、失電子數(shù)目的
無關(guān)。如:Na-e-===Na+,Al-3e-===Al3+,但根據(jù)金屬活動性順序可知,Na比Al活潑,更易失去電子,所以Na的還原性比Al強(qiáng)。得電子失電子難易多少[例]2KMnO4+16HCl(濃)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。上述反應(yīng)中,氧化劑是_________,還原劑是______,氧化產(chǎn)物是____,還原產(chǎn)物是________,KMnO4發(fā)生_______反應(yīng),HCl發(fā)生______反應(yīng),鹽酸表現(xiàn)的性質(zhì)是______性和____性;生成1molCl2時(shí)轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為_________________________,被氧化的HCl的物質(zhì)的量是_____mol。KMnO4HClCl2MnCl2還原氧化還原酸2×6.02×1023(或1.204×1024)23.氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移的表示方法(1)雙線橋法:
①標(biāo)變價(jià),②畫箭頭(反應(yīng)物指向生成物),③標(biāo)得失,④定數(shù)目。用雙線橋法標(biāo)出MnO2與濃鹽酸加熱反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目:
。+2H2O歸納
。(2)單線橋法:箭頭由失電子原子指向得電子原子,線橋上只標(biāo)電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目,不標(biāo)“得”“失”字樣。用單線橋法標(biāo)出銅和濃硝酸反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目:
。+2NO2↑+2H2O歸納
【例2】下列化學(xué)反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移方向、數(shù)目表示正確的是(
)解析:A項(xiàng)中轉(zhuǎn)移電子數(shù)目錯(cuò)誤,應(yīng)為e-;B項(xiàng)中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物均為Cl2,且轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為5e-;C項(xiàng)中用單線橋表示電子轉(zhuǎn)移時(shí)不標(biāo)“得失”。答案:D[歸納提升]轉(zhuǎn)移電子數(shù)的計(jì)算思路
明確元素的變價(jià)→找出所有氧化劑或還原劑的物質(zhì)的量 所有氧化劑或還原劑得或失的電子數(shù)→確定轉(zhuǎn)
4.常見的氧化劑和還原劑(1)常見的氧化劑常見的氧化劑包括某些非金屬單質(zhì)、含有高價(jià)態(tài)元素的化合物、過氧化物等。如:Cl-SO2NO或NO2Mn2+Fe2+或FeCr3+(2)常見的還原劑常見的還原劑包括活潑的金屬單質(zhì)、非金屬陰離子及含低價(jià)態(tài)元素的化合物、低價(jià)金屬陽離子、某些非金屬單質(zhì)及其氫化物等。如:金屬氫化物(如NaH等)、NaBH4也是重要還原劑。Zn2+H2OCO2Fe3+SI2(3)元素化合價(jià)處于中間價(jià)態(tài)的物質(zhì)既有氧化性,又有還原性。如:其中:Fe2+、
主要表現(xiàn)
性,H2O2主要表現(xiàn)
性。FeSH2OFe3+O2還原氧化(4)分析氧化還原反應(yīng),走好關(guān)鍵第一步——正確標(biāo)出元素的化合價(jià)請標(biāo)出下列陌生物質(zhì)中元素化合價(jià)Li2NH:N
,LiNH2:N
,N2H4:N
,Na2S2O3:S
,
:S
,
:C
,HCN:C
、N
,
:B
、H
,CuH:Cu
、H
,MnO(OH):Mn
,F(xiàn)ePO4:Fe
,
:Cr
,K2FeO4:Fe
,LiFePO4:Fe
,CuFeS2:Fe
。-3-3-2+2+6+3+2-3+3-1+1-1+3+3+6+6+2+25.氧化還原反應(yīng)與四種基本反應(yīng)類型的關(guān)系分析下列四個(gè)化學(xué)反應(yīng):A.2Na+2H2O===2NaOH+H2↑B.2HClO2HCl+O2↑C.4NH3+5O2
4NO+6H2OD.4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3其中屬于區(qū)域“1”的是_____(填字母,下同),屬于區(qū)域“2”的是____,屬于區(qū)域“3”的是____,屬于區(qū)域“4”的是_____。DBCA區(qū)域“3”為氧化還原反應(yīng),但不屬于化合、分解和置換反應(yīng)。而A是置換反應(yīng),B是分解反應(yīng),D是化合反應(yīng)。解析易錯(cuò)辨析1.在氧化還原反應(yīng)中,非金屬單質(zhì)不一定是氧化劑(
)2.某元素從游離態(tài)變?yōu)榛蠎B(tài),則該元素一定被還原(
)3.有單質(zhì)參加或生成的化學(xué)反應(yīng)不一定是氧化還原反應(yīng)(
)4.氧化還原反應(yīng)中的反應(yīng)物不是氧化劑就是還原劑(
)5.氧化還原反應(yīng)中有一種元素被氧化時(shí),一定有另一種元素被還原(
)√×√××1.關(guān)于反應(yīng)5K2S2O8+2MnSO4+8H2O===2KMnO4+8H2SO4+4K2SO4的說法不正確的是A.K2S2O8發(fā)生還原反應(yīng)B.KMnO4是氧化產(chǎn)物C.消耗3.6gH2O時(shí),轉(zhuǎn)移0.25mol電子D.氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比是2∶5一、氧化還原反應(yīng)概念的考查√專項(xiàng)突破K2S2O8中O從-1價(jià)降低到-2價(jià),發(fā)生還原反應(yīng),A正確;Mn從MnSO4中的+2價(jià)升高到KMnO4中的+7價(jià),所以KMnO4是氧化產(chǎn)物,B正確;根據(jù)化學(xué)方程式,得關(guān)系式8H2O~10e-,消耗3.6g(0.2mol)H2O時(shí),轉(zhuǎn)移電子0.25mol,C正確;K2S2O8為氧化劑,MnSO4為還原劑,所以氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比是5∶2,D錯(cuò)誤。解析二、雙線橋、單線橋表示法2.氫化鈉(NaH)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。(1)氫化鈉(NaH)中氫元素的化合價(jià)為____。(2)寫出NaH與H2O反應(yīng)的化學(xué)方程式,并用“雙線橋”標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目:________________________,氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為______。(3)在高溫下氫化鈉(NaH)可將四氯化鈦(TiCl4)還原成金屬鈦,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________________________________________。-11∶13.已知NaBH4與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaBH4+2H2O===NaBO2+4H2↑回答下列問題:(1)用“單線橋”標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目:______________________________,氧化劑:______,還原劑:________。(2)若生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48LH2,則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為________。+4H2↑H2ONaBH40.2mol氧化還原反應(yīng)的強(qiáng)弱規(guī)律及價(jià)態(tài)規(guī)律考點(diǎn)二(一)強(qiáng)弱規(guī)律1.氧化性、還原性強(qiáng)弱的比較方法(1)根據(jù)化學(xué)方程式判斷氧化劑(氧化性)+還原劑(還原性)===還原產(chǎn)物+氧化產(chǎn)物氧化性:氧化劑
氧化產(chǎn)物;還原性:還原劑
還原產(chǎn)物。>>必備知識(2)根據(jù)相同條件下產(chǎn)物的價(jià)態(tài)高低判斷>(3)根據(jù)反應(yīng)條件、濃度大小及反應(yīng)的劇烈程度判斷反應(yīng)條件要求越低,濃度越大,反應(yīng)越劇烈,對應(yīng)物質(zhì)的氧化性或還原性越強(qiáng)。1.MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O,2KMnO4+16HCl(濃)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,可判斷氧化性:KMnO4
MnO2。>2.下列各組物質(zhì):①Cu與HNO3溶液②Cu與FeCl3溶液③Zn與H2SO4溶液④Fe與FeCl3溶液⑤Cl2與NaOH溶液⑥Fe與HNO3溶液⑦Fe與H2SO4溶液⑧Na與O2(1)由于濃度不同而發(fā)生不同氧化還原反應(yīng)的是__________(填序號,下同)。(2)由于溫度不同而發(fā)生不同氧化還原反應(yīng)的是__________。(3)氧化還原反應(yīng)不受濃度、溫度影響的是______。①③⑥⑦⑤⑥⑦⑧②④⑥Fe和濃HNO3常溫下鈍化,加熱繼續(xù)反應(yīng),F(xiàn)e和稀HNO3反應(yīng),HNO3被還原成NO。⑦Fe和濃H2SO4常溫下鈍化,加熱繼續(xù)反應(yīng),F(xiàn)e和稀H2SO4反應(yīng)生成FeSO4和H2。解析2.氧化性、還原性強(qiáng)弱的比較規(guī)律(1)氧化性一般規(guī)律:元素非金屬性越強(qiáng),其單質(zhì)的氧化性越強(qiáng);金屬活動性越強(qiáng),對應(yīng)金屬的簡單陽離子氧化性越弱。試比較下列單質(zhì)或離子的氧化性①Cl2、Br2、I2、S答案Cl2>Br2>I2>S②H+、Cu2+、Zn2+、Na+答案Na+<Zn2+<H+<Cu2+(2)還原性一般規(guī)律:元素金屬性越強(qiáng),其單質(zhì)的還原性越強(qiáng);非金屬活動性越強(qiáng),對應(yīng)元素形成的簡單陰離子還原性越弱;電解池中在陽極優(yōu)先放電的微粒還原性較強(qiáng)。試比較下列單質(zhì)或離子的還原性①M(fèi)g、Fe、Cu、Ag答案Mg>Fe>Cu>Ag②Br-、I-、S2-答案Br-<I-<S2-加入的溶液①適量鉍酸 鈉溶液②過量雙氧水③適量淀粉
-KI溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象溶液呈紫紅色
溶液紫紅色消失,產(chǎn)生氣泡溶液緩慢變 成藍(lán)色
【例】已知在光催化材料中,鉍酸鈉(NaBiO3)是一種新型有效的光催化劑,其中鉍(Bi)位于元素周期表中第ⅣA族,以+3價(jià)較為穩(wěn)定,NaBiO3
溶液呈無色?,F(xiàn)取一定量的MnSO4
溶液,向其中依次加入下列溶液,對應(yīng)的現(xiàn)象如表所示:下列結(jié)論錯(cuò)誤的是(
)
A.實(shí)驗(yàn)③說明O2
的氧化性比I2的氧化性強(qiáng)
B.向鉍酸鈉溶液中滴加淀粉-KI溶液,溶液不一定變成藍(lán)色
C.實(shí)驗(yàn)②中每轉(zhuǎn)移2NA
個(gè)電子,會生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4LO2
D.還原性的強(qiáng)弱順序:Bi3+<Mn2+產(chǎn)物的還原性強(qiáng),可知Bi3+
<Mn2+,D正確。
解析:②中加入過量雙氧水,再加入適量淀粉-KI溶液,溶液緩慢變成藍(lán)色,不一定是氧氣氧化的I-,A錯(cuò)誤;向鉍酸鈉溶液中滴加淀粉-
KI溶液,鉍酸鈉能把KI氧化成I2,但有可能進(jìn)一步氧化成IO3
,所以溶液不一定變成藍(lán)色,B正確;根據(jù)得失電子守恒可知,實(shí)驗(yàn)②中每轉(zhuǎn)移2NA
個(gè)電子會生成1mol氧氣,標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣體積為22.4L,C正確;結(jié)合實(shí)驗(yàn)①的現(xiàn)象,NaBiO3
氧化了MnSO4,根據(jù)還原劑的還原性比還原答案:A-[歸納提升](1)熟記常見物質(zhì)氧化性、還原性順序(2)證明物質(zhì)氧化性或還原性的強(qiáng)弱3.先后規(guī)律及應(yīng)用(1)同時(shí)含有幾種還原劑(或氧化劑),發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí),還原性(或氧化性)強(qiáng)的優(yōu)先反應(yīng),即“強(qiáng)者優(yōu)先”,如在FeBr2溶液中通入少量Cl2時(shí),因?yàn)檫€原性:_____>
,所以
先與Cl2反應(yīng)。(2)常見的強(qiáng)弱順序Fe2+Br-Fe2+(二)價(jià)態(tài)規(guī)律1.價(jià)態(tài)歸中規(guī)律思維模型含不同價(jià)態(tài)的同種元素的物質(zhì)間發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí),該元素價(jià)態(tài)的變化一定遵循“高價(jià)+低價(jià)―→中間價(jià)”,而不會出現(xiàn)交叉現(xiàn)象。簡記為“兩相靠,不相交”。例如,不同價(jià)態(tài)的硫之間可以發(fā)生的氧化還原反應(yīng)是注:不會出現(xiàn)⑤中H2S轉(zhuǎn)化為SO2而H2SO4轉(zhuǎn)化為S的情況。2.歧化反應(yīng)規(guī)律思維模型“中間價(jià)―→高價(jià)+低價(jià)”。具有多種價(jià)態(tài)的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可發(fā)生歧化反應(yīng),如:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。3.應(yīng)用(1)判斷同種元素不同價(jià)態(tài)的物質(zhì)間發(fā)生氧化還原反應(yīng)的可能性。如濃H2SO4與SO2不發(fā)生反應(yīng)。(2)根據(jù)化合價(jià)判斷反應(yīng)體系中的氧化劑、還原劑及氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。如對于反應(yīng)6HCl+NaClO3===NaCl+3Cl2↑+3H2O中,氧化劑為NaClO3,還原劑為HCl,氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物都為Cl2。易錯(cuò)辨析1.金屬原子失電子數(shù)越多,金屬的還原性越強(qiáng)(
)2.元素的非金屬性越強(qiáng),其氧化性越強(qiáng),相應(yīng)單質(zhì)越活潑(
)3.強(qiáng)氧化劑與強(qiáng)還原劑混合不一定能發(fā)生氧化還原反應(yīng)(
)4.向濃H2SO4中通入H2S氣體,1mol濃H2SO4轉(zhuǎn)移電子數(shù)可能是6NA,也可能是2NA(
)5.1molKClO3與足量的濃鹽酸反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子數(shù)為6NA(
)6.SO2的還原性較強(qiáng),而濃硫酸具有很強(qiáng)的氧化性,所以濃硫酸不能干燥SO2氣體(
)××√√××一、強(qiáng)弱規(guī)律的應(yīng)用1.鉈(Tl)鹽與氰化鉀(KCN)被列為A級危險(xiǎn)品。已知下列反應(yīng)在一定條件下能夠發(fā)生:①Tl3++2Ag===Tl++2Ag+,②Ag++Fe2+===Ag+Fe3+,③Fe+2Fe3+===3Fe2+,下列離子氧化性比較順序正確的是A.Tl3+>Fe3+>Ag+ B.Fe3+>Ag+>Tl3+C.Tl+>Ag+>Fe2+ D.Tl3+>Ag+>Fe3+√專項(xiàng)突破2.已知I-、Fe2+、SO2、Cl-和H2O2均有還原性,它們在酸性溶液中還原性的強(qiáng)弱順序?yàn)镃l-<Fe2+<H2O2<I-<SO2,則下列反應(yīng)不能發(fā)生的是A.2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++
+4H+B.I2+SO2+2H2O===H2SO4+2HIC.H2O2+H2SO4===SO2↑+O2↑+2H2OD.2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-√A項(xiàng),還原性:SO2>Fe2+,反應(yīng)能發(fā)生;B項(xiàng),還原性:SO2>I-,反應(yīng)能發(fā)生;C項(xiàng),還原性:H2O2<SO2,反應(yīng)不能發(fā)生。解析3.根據(jù)反應(yīng)事實(shí)判斷性質(zhì)的強(qiáng)弱。①向Co2O3固體中滴加濃鹽酸,有黃綠色氣體生成②將氯氣通入碘水中,溶液褪色生成兩種酸(HCl和HIO3)則Cl2、HIO3、Co2O3的氧化性由強(qiáng)到弱的順序:________________;HCl、CoCl2、I2的還原性由強(qiáng)到弱的順序:______________。Co2O3>Cl2>HIO3I2>HCl>CoCl24.實(shí)驗(yàn)室制備高鐵酸鉀(K2FeO4)并探究其性質(zhì)。(1)制備K2FeO4的反應(yīng)為3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH===2K2FeO4+6KCl+8H2O,由此得出氧化性:Cl2_____(填“>”或“<”)。>(2)K2FeO4的性質(zhì)探究:用KOH溶液將紫色K2FeO4固體溶出,得到紫色K2FeO4溶液。取少量該溶液,滴加鹽酸,有Cl2產(chǎn)生。該實(shí)驗(yàn)表明Cl2和
的氧化性強(qiáng)弱關(guān)系與(1)相反,原因是__________________。同一反應(yīng)中,氧化性:氧化劑>氧化產(chǎn)物。溶液的酸堿性不同對比兩個(gè)反應(yīng)的異同,制備反應(yīng)在堿性條件下,性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)是在酸性條件下,氧化性強(qiáng)弱關(guān)系不同說明酸堿性的不同影響氧化性的強(qiáng)弱。解析解析二、價(jià)態(tài)規(guī)律的應(yīng)用5.氯氣跟氫氧化鉀溶液在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng):Cl2+KOH―→KX+KY+H2O(未配平),KX在一定條件下能自身反應(yīng):KX―→KY+KZ(未配平,KY與KZ的物質(zhì)的量之比為1∶3),以上KX、KY、KZ均是含氯元素的一元酸的鉀鹽,由以上條件推知在KX中氯元素的化合價(jià)是A.+1 B.+3C.+5 D.+7√反應(yīng):Cl2+KOH―→KX+KY+H2O是Cl2的歧化反應(yīng),KX、KY中的氯元素分別顯正價(jià)和-1價(jià);由于KX也發(fā)生歧化反應(yīng):KX―→KY+KZ,可斷定KY為KCl,化合價(jià)高低:KZ中Cl>KX中Cl(均為正價(jià))。假設(shè)KX中Cl元素為+a價(jià),KZ中Cl元素的化合價(jià)為+b價(jià),依據(jù)得失電子守恒原理及KX―→KY+3KZ,有a+1=3(b-a),把a(bǔ)=1、a=3、a=5代入上式討論,可知a=5時(shí),b=7符合題意。則KX中Cl元素的化合價(jià)為+5。解析6.K35ClO3晶體與含有H37Cl的濃鹽酸反應(yīng)生成Cl2,化學(xué)方程式為KClO3+6HCl(濃)===KCl+3Cl2↑+3H2O,該反應(yīng)生成氯氣的摩爾質(zhì)量為_____________。73.3g·mol-1解析7.已知G、Q、X、Y、Z均為含氯元素的化合物,在一定條件下有下列轉(zhuǎn)化關(guān)系(未配平):①G―→Q+NaCl②Q+H2OX+H2③Y+NaOH―→G+Q+H2O④Z+NaOH―→Q+X+H2O這五種化合物中Cl元素化合價(jià)由低到高的順序是__________________。G、Y、Q、Z、X由①得出Q中Cl元素價(jià)態(tài)高于G,因?yàn)镚必介于Q和-1價(jià)的氯元素之間,-1價(jià)為氯元素的最低價(jià);將該結(jié)論引用到③,Y介于Q與G之間,故有Q價(jià)態(tài)高于Y,Y價(jià)態(tài)高于G;分析②:H2O中的H元素化合價(jià)降低,則Q中的氯元素轉(zhuǎn)變?yōu)閄中的氯元素,化合價(jià)必升高,則得出X價(jià)態(tài)高于Q;最后分析④:Z介于Q、X之間,則X價(jià)態(tài)高于Z,Z價(jià)態(tài)高于Q。解析真題演練1.(2020·山東,2)下列敘述不涉及氧化還原反應(yīng)的是A.谷物發(fā)酵釀造食醋B.小蘇打用作食品膨松劑C.含氯消毒劑用于環(huán)境消毒D.大氣中NO2參與酸雨形成√谷物發(fā)酵的過程中包含淀粉水解、葡萄糖轉(zhuǎn)化為乙醇、乙醇氧化為乙酸的過程;小蘇打分解的化學(xué)方程式為2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,不是氧化還原反應(yīng);含氯消毒劑有強(qiáng)氧化性,可用于環(huán)境消毒;NO2與水發(fā)生反應(yīng):3NO2+H2O===NO+2HNO3,是氧化還原反應(yīng)。解析2.(2020·北京,3)水與下列物質(zhì)反應(yīng)時(shí),水表現(xiàn)出氧化性的是A.Na
B.Cl2
C.NO2
D.Na2O√2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,H2O中H元素化合價(jià)由+1降為0,得電子被還原,作氧化劑,在反應(yīng)中表現(xiàn)出氧化性,故A符合題意;Cl2+H2O
HCl+HClO、3NO2+H2O===2HNO3+NO,H2O中的元素沒有發(fā)生化合價(jià)的變化,水在反應(yīng)中既不是氧化劑也不是還原劑,既不表現(xiàn)氧化性也不表現(xiàn)還原性,故B、C不符合題意;Na2O+H2O===2NaOH,該反應(yīng)沒有元素化合價(jià)的變化,不是氧化還原反應(yīng),故D不符合題意。解析3.(2022·遼寧,6)鍍鋅鐵釘放入棕色的碘水中,溶液褪色;取出鐵釘后加入少量漂白粉,溶液恢復(fù)棕色;加入CCl4,振蕩,靜置,液體分層。下列說法正確的是A.褪色原因?yàn)镮2被Fe還原
B.液體分層后,上層呈
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