課時(shí)跟蹤檢測(cè)(三十一) 綜合實(shí)驗(yàn)探究_第1頁
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PAGE第9頁共9頁課時(shí)跟蹤檢測(cè)(三十一)綜合實(shí)驗(yàn)探究1.某化學(xué)小組用下列裝置和試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn),探究O2與KI溶液發(fā)生反應(yīng)的條件。 供選試劑:30%H2O2溶液、0.1mol·L-1H2SO4溶液、MnO2固體、KMnO4固體。(1)某小組同學(xué)設(shè)計(jì)甲、乙、丙三組實(shí)驗(yàn),記錄如下,補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)操作現(xiàn)象甲向Ⅰ的錐形瓶中加入________,向Ⅰ的________中加入30%H2O2溶液,連接Ⅰ、Ⅲ,打開活塞Ⅰ中產(chǎn)生無色氣體并伴隨大量白霧;Ⅲ中有氣泡冒出,溶液迅速變藍(lán)乙向Ⅱ中加入KMnO4固體,連接Ⅱ、Ⅲ,點(diǎn)燃酒精燈Ⅲ中有氣泡冒出,溶液不變藍(lán)丙向Ⅱ中加入KMnO4固體,Ⅲ中加入適量0.1mol·L-1H2SO4溶液,連接Ⅱ、Ⅲ,點(diǎn)燃酒精燈Ⅲ中有氣泡冒出,溶液變藍(lán)(2)丙實(shí)驗(yàn)中O2與KI溶液反應(yīng)的離子方程式是_________________________________。(3)對(duì)比乙、丙實(shí)驗(yàn)可知,O2與KI溶液發(fā)生的適宜條件是________________。為進(jìn)一步探究該條件對(duì)反應(yīng)速率的影響,可采取的實(shí)驗(yàn)措施是____________________________。(4)由甲、乙、丙三組實(shí)驗(yàn)推測(cè),甲實(shí)驗(yàn)可能是Ⅰ中的白霧使溶液變藍(lán)。學(xué)生將Ⅰ中產(chǎn)生的氣體直接通入________溶液(填字母),證明了白霧中含有H2O2。A.酸性KMnO4 B.FeCl2C.Na2S D.品紅(5)資料顯示:KI溶液在空氣中久置過程中會(huì)被緩慢氧化:4KI+O2+2H2O=2I2+4KOH。該小組同學(xué)取20mL久置的KI溶液,向其中加入幾滴淀粉溶液,結(jié)果沒有觀察到溶液顏色變藍(lán),他們猜想可能是發(fā)生了反應(yīng)_______________________________(寫離子方程式)造成的,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明他們的猜想是否正確_____________________________________________________________________________________________________。解析:(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,結(jié)合可供選擇的試劑,甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)為雙氧水的分解,需要向Ⅰ的錐形瓶中加入MnO2固體,向Ⅰ的分液漏斗中加入30%H2O2溶液。(2)根據(jù)丙實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象,Ⅲ中有氣泡冒出,溶液變藍(lán),說明O2與KI溶液反應(yīng)生成了碘單質(zhì),反應(yīng)的離子方程式為O2+4I-+4H+=2I2+2H2O。(3)對(duì)比乙、丙實(shí)驗(yàn)可知,淀粉溶液是否變藍(lán)色是溶液的酸堿性不同造成的,因此O2與KI溶液發(fā)生反應(yīng)的適宜條件是酸性環(huán)境。為進(jìn)一步探究該條件對(duì)反應(yīng)速率的影響,可以使用不同濃度的稀硫酸作對(duì)比實(shí)驗(yàn)。(4)A項(xiàng),H2O2具有還原性,O2沒有,若酸性KMnO4溶液褪色,則可以證明白霧中含有H2O2,正確;B項(xiàng),O2和H2O2都能將FeCl2氧化,現(xiàn)象相同,不能證明白霧中含有H2O2,錯(cuò)誤;C項(xiàng),O2和H2O2都能將Na2S氧化,現(xiàn)象相同,不能證明白霧中含有H2O2,錯(cuò)誤;D項(xiàng),O2不能使品紅褪色,H2O2具有強(qiáng)氧化性,能夠?qū)⑵芳t漂白褪色,可以證明白霧中含有H2O2,正確。(5)KI溶液在空氣中久置過程中會(huì)被緩慢氧化:4KI+O2+2H2O=2I2+4KOH,碘可以與生成的KOH反應(yīng),離子方程式為3I2+6OH-=5I-+I(xiàn)Oeq\o\al(-,3)+3H2O,沒有碘單質(zhì),淀粉溶液不會(huì)變藍(lán),I-和IOeq\o\al(-,3)在酸性條件下可以反應(yīng)生成碘單質(zhì),因此在上述未變藍(lán)的溶液中滴入0.1mol·L-1H2SO4溶液,觀察現(xiàn)象,若溶液變藍(lán)則猜想正確,否則錯(cuò)誤。答案:(1)MnO2固體分液漏斗(2)O2+4I-+4H+=2I2+2H2O(3)酸性環(huán)境使用不同濃度的稀硫酸作對(duì)比實(shí)驗(yàn)(4)AD(5)3I2+6OH-=5I-+I(xiàn)Oeq\o\al(-,3)+3H2O在上述未變藍(lán)的溶液中滴入0.1mol·L-1H2SO4溶液,觀察現(xiàn)象,若溶液變藍(lán)則猜想正確,否則錯(cuò)誤2.(2020·全國(guó)卷Ⅰ)為驗(yàn)證不同化合價(jià)鐵的氧化還原能力,利用下列電池裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?;卮鹣铝袉栴}:(1)由FeSO4·7H2O固體配制0.10mol·L-1FeSO4溶液,需要的儀器有藥匙、玻璃棒、________________(從下列圖中選擇,寫出名稱)。(2)電池裝置中,鹽橋連接兩電極電解質(zhì)溶液。鹽橋中陰、陽離子不與溶液中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),并且電遷移率(u∞)應(yīng)盡可能地相近。根據(jù)下表數(shù)據(jù),鹽橋中應(yīng)選擇________作為電解質(zhì)。陽離子u∞×108/(m2·s-1·V-1)陰離子u∞×108/(m2·s-1·V-1)Li+4.07HCOeq\o\al(-,3)4.61Na+5.19NOeq\o\al(-,3)7.40Ca2+6.59Cl-7.91K+7.62SOeq\o\al(2-,4)8.27(3)電流表顯示電子由鐵電極流向石墨電極??芍?,鹽橋中的陽離子進(jìn)入________電極溶液中。(4)電池反應(yīng)一段時(shí)間后,測(cè)得鐵電極溶液中c(Fe2+)增加了0.02mol·L-1。石墨電極上未見Fe析出。可知,石墨電極溶液中c(Fe2+)=__________________。(5)根據(jù)(3)、(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可知石墨電極的電極反應(yīng)式為______________________,鐵電極的電極反應(yīng)式為______________________________。因此,驗(yàn)證了Fe2+氧化性小于____________,還原性小于________________。(6)實(shí)驗(yàn)前需要對(duì)鐵電極表面活化,在FeSO4溶液中加入幾滴Fe2(SO4)3溶液,將鐵電極浸泡一段時(shí)間,鐵電極表面被刻蝕活化。檢驗(yàn)活化反應(yīng)完成的方法是_______________。解析:(1)利用固體配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液時(shí)需要用托盤天平稱量固體,用燒杯溶解固體,用量筒量取蒸餾水。(2)根據(jù)鹽橋中陰、陽離子不能參與反應(yīng)及Fe3++3HCOeq\o\al(-,3)=Fe(OH)3↓+3CO2↑、Ca2++SOeq\o\al(2-,4)=CaSO4↓,可排除HCOeq\o\al(-,3)、Ca2+;再根據(jù)FeSO4溶液顯酸性,而NOeq\o\al(-,3)在酸性溶液中具有氧化性,可排除NOeq\o\al(-,3);最后根據(jù)陰、陽離子的電遷移率應(yīng)盡可能地相近,選擇KCl作鹽橋中電解質(zhì)。(3)電子由負(fù)極流向正極,結(jié)合電子由鐵電極流向石墨電極,可知鐵電極為負(fù)極,石墨電極為正極。鹽橋中的陽離子流向正極(石墨電極)溶液中。(4)由題意知負(fù)極反應(yīng)為Fe-2e-=Fe2+,正極反應(yīng)為Fe3++e-=Fe2+,則鐵電極溶液中c(Fe2+)增加0.02mol·L-1時(shí),石墨電極溶液中c(Fe2+)增加0.04mol·L-1,故此時(shí)石墨電極溶液中c(Fe2+)=0.09mol·L-1。(5)石墨電極的電極反應(yīng)式為Fe3++e-=Fe2+,鐵電極的電極反應(yīng)式為Fe-2e-=Fe2+,故驗(yàn)證了氧化性:Fe3+>Fe2+,還原性:Fe>Fe2+。(6)該活化反應(yīng)為Fe+2Fe3+=3Fe2+,故通過檢驗(yàn)Fe3+可說明活化反應(yīng)是否完成,具體操作為取少量活化后溶液于試管中,滴加幾滴KSCN溶液,若溶液不變血紅色,則說明活化反應(yīng)已完成。答案:(1)燒杯、量筒、托盤天平(2)KCl(3)石墨(4)0.09mol·L-1(5)Fe3++e-=Fe2+Fe-2e-=Fe2+Fe3+Fe(6)取少量溶液,滴入KSCN溶液,不出現(xiàn)血紅色3.某研究小組模擬工業(yè)上以黃鐵礦為原料制備硫酸的第一步反應(yīng):4FeS2+11O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe2O3+8SO2,進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn),并測(cè)定該樣品中FeS2樣品的純度(假設(shè)其他雜質(zhì)不參與反應(yīng))。實(shí)驗(yàn)步驟:稱取研細(xì)的樣品4.000g放入圖甲b裝置中,然后在空氣中進(jìn)行煅燒。為測(cè)定未反應(yīng)的高錳酸鉀的量(假設(shè)其溶液體積保持不變),實(shí)驗(yàn)完成后取出d中溶液10mL置于錐形瓶里,用0.1000mol·L-1草酸(H2C2O4)標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行滴定(已知:5SO2+2KMnO4+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4(1)稱量樣品質(zhì)量________(填“能”或“不能”)用托盤天平,取出d中溶液10mL需要用________準(zhǔn)確量取(填字母)。A.容量瓶B.量筒C.堿式滴定管D.酸式滴定管(2)上述反應(yīng)結(jié)束后,仍需通一段時(shí)間的空氣,其目的是____________________________________________________________________________________________。(3)已知草酸與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)有CO2和Mn2+等物質(zhì)生成,則滴定時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_____________________________________________________________________________________________________________________________________;判斷滴定到達(dá)終點(diǎn)的方法是____________________________________________________________________________________________________________________。(4)已知滴定管初讀數(shù)為0.10mL,末讀數(shù)如圖乙所示,消耗草酸溶液的體積為________mL。下列操作會(huì)導(dǎo)致該樣品中FeS2的純度測(cè)定結(jié)果偏高的是________(填字母)。A.盛標(biāo)準(zhǔn)液的滴定管用蒸餾水洗滌后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗就裝液滴定B.錐形瓶用蒸餾水洗滌后未用待測(cè)液潤(rùn)洗C.讀取標(biāo)準(zhǔn)液體積時(shí),滴定前平視,滴定到終點(diǎn)后俯視D.滴定前滴定管尖嘴處有氣泡未排出,滴定后氣泡消失(5)該樣品中FeS2的純度為________。(6)若用圖丙裝置替代上述實(shí)驗(yàn)裝置d,同樣可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖莀_______(填序號(hào))。解析:將空氣通入濃硫酸中干燥,在b中氧氣和FeS2發(fā)生的反應(yīng)為4FeS2+11O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe2O3+8SO2,然后將氣體通入c中,發(fā)生的反應(yīng)為2Cu+O2eq\o(=,\s\up7(△))2CuO,將剩余氣體通入d中,二氧化硫能被高錳酸鉀溶液氧化生成硫酸。(1)稱量樣品質(zhì)量精確到0.001g,托盤天平只能精確到0.1g,所以不能用托盤天平稱量樣品質(zhì)量;d中溶液呈酸性且具有強(qiáng)氧化性,應(yīng)該用酸式滴定管量取。(2)實(shí)驗(yàn)的目的是測(cè)量FeS2的純度,為使b中生成的二氧化硫全部被d中酸性高錳酸鉀溶液吸收,反應(yīng)結(jié)束后,仍需通一段時(shí)間的空氣。(3)草酸與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)生成CO2和Mn2+等,滴定時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2MnOeq\o\al(-,4)+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O;判斷滴定到達(dá)終點(diǎn)的方法是滴入最后一滴草酸溶液,溶液由紫紅色變?yōu)闊o色,且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原色。(4)末讀數(shù)為15.10mL,依據(jù)滴定管的結(jié)構(gòu),利用初讀數(shù)和末讀數(shù)計(jì)算得到消耗草酸溶液的體積為15.10mL-0.10mL=15.00mL;盛標(biāo)準(zhǔn)液的滴定管用蒸餾水洗滌后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗就裝液滴定,導(dǎo)致草酸濃度降低,則消耗的草酸溶液體積偏大,導(dǎo)致測(cè)出的未與二氧化硫反應(yīng)的高錳酸鉀的物質(zhì)的量偏大,二硫化亞鐵純度偏低,A項(xiàng)錯(cuò)誤;錐形瓶用蒸餾水洗滌后未用待測(cè)液潤(rùn)洗,不影響測(cè)定,B項(xiàng)錯(cuò)誤;讀取標(biāo)準(zhǔn)液體積時(shí),滴定前平視,滴定到終點(diǎn)后俯視,導(dǎo)致測(cè)得消耗的草酸溶液體積偏小,測(cè)出的未與二氧化硫反應(yīng)的高錳酸鉀的物質(zhì)的量偏小,二硫化亞鐵純度偏高,C項(xiàng)正確;滴定前滴定管尖嘴處有氣泡未排出,滴定后氣泡消失,導(dǎo)致測(cè)得消耗的草酸溶液體積偏大,測(cè)出的未與二氧化硫反應(yīng)的高錳酸鉀的物質(zhì)的量偏大,二硫化亞鐵的純度偏低,D項(xiàng)錯(cuò)誤。(5)根據(jù)離子方程式:2MnOeq\o\al(-,4)+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O,100mL溶液中剩余高錳酸鉀的物質(zhì)的量為eq\f(2,5)×0.01500L×0.1000mol·L-1×eq\f(100mL,10mL)=0.006mol,與二氧化硫反應(yīng)的高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0.3000mol·L-1×0.1000L-0.006mol=0.024mol,結(jié)合反應(yīng)5SO2+2KMnO4+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4可得:5FeS2~10SO2~4KMnO454n(FeS2)0.024moleq\f(5,nFeS2)=eq\f(4,0.024mol),解得n(FeS2)=0.03mol,則樣品中FeS2的純度為eq\f(0.03mol×120g·mol-1,4.000g)×100%=90%。(6)①中溶液不能吸收SO2,無法測(cè)定SO2含量;②中溶液吸收二氧化硫并將其氧化,生成硫酸鋇沉淀,可測(cè)定SO2含量,可以替代裝置d;③SO2中混有的N2等不溶于飽和NaHSO3溶液,干擾了二氧化硫體積的測(cè)定。答案:(1)不能D(2)促進(jìn)裝置中的二氧化硫氣體被全部吸收(3)2MnOeq\o\al(-,4)+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O滴入最后一滴草酸溶液,溶液由紫紅色變?yōu)闊o色,且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原色(4)15.00C(5)90%(6)②4.某化學(xué)興趣小組用如圖所示裝置制取氯酸鉀、次氯酸鈉和氯水并進(jìn)行有關(guān)探究實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)Ⅰ:制取氯酸鉀、次氯酸鈉和氯水(1)寫出實(shí)驗(yàn)室利用裝置A制取Cl2的化學(xué)方程式:_____________________________________________________________________________________________。(2)制取實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,取出裝置B中試管,冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌。該實(shí)驗(yàn)操作過程需要的玻璃儀器有膠頭滴管、燒杯、________、________。為提高氯酸鉀和次氯酸鈉的產(chǎn)率,在實(shí)驗(yàn)裝置中還需要改進(jìn)的是______________________________________________。(3)裝置C中反應(yīng)需要在冰水浴中進(jìn)行,其原因是_____________________________________________________________________________________________________。實(shí)驗(yàn)Ⅱ:尾氣處理。實(shí)驗(yàn)小組利用剛吸收過少量SO2的NaOH溶液對(duì)其尾氣進(jìn)行吸收處理。(4)吸收尾氣一段時(shí)間后,吸收液(強(qiáng)堿性)中肯定存在Cl-、OH-和SOeq\o\al(2-,4)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),探究該吸收液中可能存在的其他陰離子(不考慮空氣中CO2的影響)。①提出合理假設(shè)假設(shè)1:只存在SOeq\o\al(2-,3);假設(shè)2:既不存在SOeq\o\al(2-,3),也不存在ClO-;假設(shè)3:_________________________________________________________________。②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)完成下列表格,寫出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)步驟以及預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。限選實(shí)驗(yàn)試劑:3mol·L-1稀H2SO4、1mol·L-1NaOH溶液、0.01mol·L-1酸性KMnO4溶液、淀粉-KI溶液。實(shí)驗(yàn)步驟預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論步驟1:取少量吸收液分置于A、B試管中—步驟2:向A試管中滴加0.01mol·L-1酸性KMnO4溶液ⅰ.若溶液褪色,則假設(shè)1成立ⅱ.若溶液不褪色,則假設(shè)2或3成立步驟3:a.________________________b.________________________c.________________________解析:(1)實(shí)驗(yàn)室用裝置A制取Cl2的原理為二氧化錳和濃鹽酸加熱反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水,其化學(xué)方程式為MnO2+4HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2+Cl2↑+2H2O。(2)制取實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,取出裝置B中試管,冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌。該實(shí)驗(yàn)操作過程需要的玻璃儀器有膠頭滴管、燒杯、漏斗、玻璃棒;由于制取氯氣時(shí)有部分HCl揮發(fā)出來,HCl會(huì)消耗堿溶液,為提高氯酸鉀和次氯酸鈉的產(chǎn)率,氣體進(jìn)入B裝置之前要將HCl除掉,所以應(yīng)在A和B之間添加盛有飽和食鹽水的洗氣裝置。(3)氯氣與氫氧化鈉反應(yīng),低溫下生成次氯酸鈉,溫度較高會(huì)生成氯酸鈉,因此裝置C中反應(yīng)需要在冰水浴中進(jìn)行。(4)①當(dāng)存在ClO-時(shí),溶液中不存在SOeq\o\al(2-,3),因此得到假設(shè)3為只存在ClO-。②步驟2中加入的酸性KMnO4溶液具有強(qiáng)氧化性,則是驗(yàn)證有無亞硫酸根離子,而步驟3主要是驗(yàn)證有無次氯酸根離子,可以加入淀粉-KI溶液,利用次氯酸根離子的氧化性,碘離子被氧化生成單質(zhì)碘而使淀粉變藍(lán)。因此步驟3為向B試管中滴加淀粉-KI溶液,若溶液變藍(lán),則假設(shè)3成立;若溶液不變藍(lán),則溶液中不含ClO-,結(jié)合步驟2中的ⅱ知假設(shè)2成立。答案:(1)MnO2+4HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2+Cl2↑+2H2O(2)漏斗玻璃棒在A和B之間添加盛有飽和食鹽水的洗氣裝置(3)溫度較高會(huì)生成氯酸鈉(4)①只存在ClO-②a.向B試管中滴加淀粉-KI溶液b.若溶液變藍(lán),則假設(shè)3成立c.若溶液不變藍(lán),結(jié)合步驟2中ⅱ,則假設(shè)2成立5.(2021年1月新高考8省聯(lián)考·廣東卷)試劑級(jí)NaCl可用海鹽(含泥沙、海藻、K+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SOeq\o\al(2-,4)等雜質(zhì))為原料制備。制備流程簡(jiǎn)圖如下:海鹽→eq\x(焙炒)→eq\x(溶解)→eq\x(除雜)→濾液→eq\x(操作X)→飽和溶液eq\o(→,\s\up7(通HCl))eq\x(結(jié)晶)→NaCl(1)焙炒海鹽的目的是______________________________________________________。(2)根據(jù)除雜原理,在表中填寫除雜時(shí)依次添加的試劑及其預(yù)期沉淀的離子。實(shí)驗(yàn)步驟試劑預(yù)期沉淀的離子步驟1BaCl2溶液SOeq\o\al(2-,4)步驟2______________________步驟3_________________________(3)操作X為_________________。(4)用如圖所示裝置,以焙炒后的海鹽為原料制備HCl氣體,并通入NaCl飽和溶液中使NaCl結(jié)晶析出。①試劑a為________。相比分液漏斗,選用儀器1的優(yōu)點(diǎn)是__________________________________________________________________________。②對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),將燒瓶中的海鹽磨細(xì)可加快NaCl晶體的析出,其原因是__________________________________________________________________________。(5)已知:CrOeq\o\al(2-,4)+Ba2+=BaCrO4↓(黃色)CrOeq\o\al(2-,4)+3Fe2++8H+=Cr3++3Fe3++4H2O設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)測(cè)定NaCl產(chǎn)品中SOeq\o\al(2-,4)的含量,填寫下列表格。操作現(xiàn)象目的/結(jié)論①稱取樣品m1g,加水溶解,加鹽酸調(diào)至弱酸性,滴加過量c1mol·L-1BaCl2溶液V稍顯渾濁目的:____________。②繼續(xù)滴加過量c2mol·L-1K2CrO4溶液V2mL產(chǎn)生黃色沉淀目的:沉淀過量的Ba2+。③過濾洗滌,滴加少許指示劑于濾液中,用c3mol·L-1FeSO4溶液滴定至終點(diǎn),消耗FeSO4溶液V3mL結(jié)論:SOeq\o\al(2-,4)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________________。(列算式)解析:(1)焙炒海鹽可以除去海藻等有機(jī)雜質(zhì),并使其顆粒變小,加速溶解;(2)根據(jù)分析可知步驟2可以加入NaOH溶液除去Mg2+和Fe3+,步驟3加入Na2CO3除去Ba2+和Ca2+(或步驟2加入Na2CO3除去Ba2+和Ca2+,步驟3可以加入NaOH溶液

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