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文檔簡介
第33講化學平衡移動化學反應的方向
(基礎(chǔ)課)
務復習目標
1.了解化學平衡移動及影響因素。
2.了解化學平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科研中的重要應用。
3.了解化學反應的方向判斷方法。
知識點一化學平衡移動
死普5邨諛梳理
1.化學平衡移動的概念與實質(zhì)
⑴概念
一定條件下條件一定新條件下
平衡破壞
的化學平衡時間曾的新平衡
即平衡移動就是白一個“平衡狀態(tài)一不平衡狀態(tài)一新平衡狀態(tài)”的過
程。
(2)實質(zhì):改變條件引起。正、。逆的變化
①。正>。逆,平衡向正反應方向移動:
②。正逆,反應達到平衡狀態(tài),不發(fā)生平衡移動:
③少正〈。逆,平衡向逆反應方向移動。
即哪個方向速率大,平衡就向哪方向移動。
2.影響化學平衡的外界因素
(1)濃度對平衡的影響
①其他條件不變時,增大反應物濃度,平衡向正反應方向移動,同理減小
反應物濃度,平衡向逆反應方向移動。
②根據(jù)濃度商(0)和平衡常數(shù)判斷平衡移動
a.當。=K時,反應處于平衡狀態(tài);
b.當?!礙時,平衡向逆反應方向移動;
c.當QvK時,平衡向正反應方向移動。
③應用,工業(yè)生產(chǎn)中,適當增大廉價的反應物的濃度,使平衡向正反應方
向移動,提高價格較高原料的轉(zhuǎn)化率,從而降低成本。
(2)壓強對平衡的影響
其他條件不變時,增大壓強會使平衡向氣體體積減小的方向移動,減小壓
強,會使平衡向氣體體積增大的方向移動。
(@?@)(1)改變壓強,對于反應前后氣體體積不變的反應,平衡不移動,
彩正、。遂同倍數(shù)改變。
(2)平衡混合物中都是固體或液體時,改變壓強,平衡不移動。
(3)恒溫恒容條件通“惰性氣體”,各組分濃度不變,。王、不變,平衡不
移動;恒溫恒壓通“惰性氣體”,各組分濃度同倍數(shù)減小(相當于減壓),平衡向
氣體體積增大的方向移動。
(3)溫度對平衡的影響
其他條件不變時,升高溫度,平衡向吸熱方向移動;降低溫度,平衡向放
熱方向移動。
(4)勒?夏特列原理
如果改變影響化學平衡的條件之一(如溫度、壓強,以及參加反應的化學物
質(zhì)的濃度),平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動。如反應N2(g)+
3H2(g)=^2NH3(g)在一定溫度下達到平衡時。例2)=。mol?Lr,壓強為p,在恒
-1
溫下,將容器容積縮小一半,達到平衡時,c'(N2)<2<7mol-L,p'<2po
(?@@)催化劑能夠同等程度的改變正、逆反應速率,對平衡移動沒有影
響,只能改變達到平衡的時間。
3.。一,圖像分析影響化學平衡的因素
某溫度下,在密閉容器中SO2、02、SO3三種氣態(tài)物質(zhì)建立化學平衡后,改
變條件對反應2sO2(g)+C>2(g)=2SO3(g)A"vo的正、逆反應速率的影響如圖
所示:
⑴加催化劑對反應速率影響的圖像是C(填字母,下同),平衡丕移動。
⑵升高溫度對反應速率影響的圖像是A,平衡向逆反應方向移動,
⑶增大反應容器體積對反應速率影響的圖像是D,平衡向逆反應方向移動。
(4)增大()2的濃度對反應速率影響的圖像是B,平衡向正反應方向移動。
(@@@)改變溫度和壓強時,o正、號逆均改變,但改變的程度可能不同。
訓練黑小他___________________
題點?化學平衡移動與轉(zhuǎn)化率判斷
1.(2021?遼寧模擬)某溫度下,在一恒容密閉容器中進行如下兩個反應并達
到平衡:
①2X(g)+Y(g)=Z(s)+2Q(g)AHi<0
②M(g)+N(g)=R(g)+Q(g)AH2>0
下列敘述錯誤的是()
A.加入適量Z,①和②平衡均不移動
B.通入稀有氣體Ar,①平衡正向移動
C.降溫時無法判斷Q濃度的增減
D.通入氣體Y,則N的轉(zhuǎn)化率減小
B[Z為固體,加入適量Z不影響反應①的平衡,而反應②與Z無關(guān),故
加入Z也不影響反應②的平衡,A正確;通入稀有氣體Ar,由于容器容積不變,
故與反應有關(guān)的氣體濃度不發(fā)生改變,反應①的平衡不移動,B錯誤;反應①的
正反應是放熱反應,反應②的正反應是吸熱反應,溫度降低,反應①平衡正向
移動,反應②平衡逆向移動,但兩個反應中反應物的起始濃度未知,故無法判
斷Q濃度的增減,C正確;通入氣體Y,反應①平衡正向移動,Q的濃度增大,
導致反應②平衡逆向移動,則N的轉(zhuǎn)化率減小,D正確。]
2.(2021?煙臺模擬)科研工作者利用無水乙醇催化脫水制備乙烯,有關(guān)反應
在不同溫度下的化學平衡常數(shù)如表所示。下列說法正確的是()
化學平衡常數(shù)
溫度
「口八口,催化劑TTMUCW催化劑
TI.C2H50H(g)=II?2C2H50H(g)
/K
C2H4(g)+H2O(g)C2H50c2H5(g)+H2O(g)
5003.20.80
7007.70.14
90012.30.12
A.升高溫度,反應i的速率加快,反應n的速率減慢
B.通過改變溫度和壓強均能促進反應I而抑制反應n
催化劑
C.降低溫度使C2H50c2H5(g)=^=i2C2H4(g)+%O(g)平衡逆向移動
D.增大c2H50H的濃度,反應I、反應n的轉(zhuǎn)化率均減小
C[升高溫度,反應速率加快,故反應I、n的速率均加快,A錯誤,由
溫度升高,反應I的平衡常數(shù)增大,反應II的平衡常數(shù)減小,可知反應I為吸
熱反應,反應n為放熱反應,若改變溫度為升高溫度,則可使反應n平衡向逆
反應方向移動,反應I向正反應方向移動,即抑制反應n促進反應I;但由于
反應n為反應前后氣體分子數(shù)不變的反應,故改變壓強,反應口平衡不移動,
既不能促進也不能抑制反應口,B錯誤。增大C2H50H的濃度,反應I的轉(zhuǎn)化
率減小,反應n的轉(zhuǎn)化率不變,D錯誤。]
3.在一個密閉容器中充入amolA和~molB,發(fā)生反應oA(g)+
方B(g)=xC(g)+dD(g)AH>0,一段時間后達到平衡,測得各物質(zhì)的濃度。
(1)若體積不變,僅增加c(A),A的轉(zhuǎn)化率將(填“增大”“減小”
或“不變”,下同),B的轉(zhuǎn)化率將,達到新平衡時,。平(A)將,
c平(C)將o
(2)體積不變,再充入amoIA和〃molB,則平衡移動,達到新平衡
時,c平(A)將,c平(C)將o
①若"+6=c+d,則A的轉(zhuǎn)化率將;
②若a+Z>>c+d,則A的轉(zhuǎn)化率將:
③若a+b<c+d,則A的轉(zhuǎn)化率將o
(3)升高溫度,平衡移動,達到新平衡時,。平(A)將,cEC)
將,A的轉(zhuǎn)化率將o
[答案](1)減小增大增大增大
(2)正向增大增大①不變②增大③減小
(3)正向減小增大增大
I題后歸納I
平衡轉(zhuǎn)化率變化的判斷方法
(1)改變溫度或壓強,若平衡正向移動,轉(zhuǎn)化率增大。
⑵兩種或多種反應物的反應,增大某一反應物的濃度,其他反應物的轉(zhuǎn)化
率增大,而自身的減小。
(3)對于分解的可逆反應aA(g)=bB(g)+cC(g),A分解建立平衡后,增大A
的濃度,平衡向正向移動。當a=b+c時,<z(A)不變,°(A)不變;a>h+c時,a(A)
增大,MA)減?。?c時,”(A)減小,0(A)增大。汝(A)表示A的轉(zhuǎn)化率,0(A)
表示A的百分含量。]
題點?勒?夏特列原理與Lt圖像分析
4.(2021?宜昌模擬)下列事實不能用勒夏特列原理解釋的是()
A.使用催化劑可以提高合成氨的產(chǎn)量
B.實驗室制取乙酸乙酯時,將乙酸乙酯不斷蒸出
C.保存FeCL溶液時,加少量稀鹽酸
D.實驗室用排飽和食鹽水的方法收集氯氣
[答案]A
5.在一密閉容器中,反應〃A(g)+力B(s)=cC(g)+如(g)達到平衡后,保持
溫度不變,將容器縮小為原來的一半,當達到新的平衡時,A的濃度是原來的
1.6倍,則下列說法正確的是()
A.平衡向逆反應方向移動
B.avc+d
C.物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率增大
D.物質(zhì)A和C的濃度都增大,且增大的倍數(shù)相同
C[容器縮小為原來的一半,若平衡不移動,則A的濃度應變?yōu)樵瓉淼?
倍;因達到新的平衡時,A的濃度是原來的1?6倍,說明平衡正向移動,C的濃
度是原來的2倍還多,A的轉(zhuǎn)化率增大。]
6.如圖是關(guān)于反應:A2(g)+3B2(g)^2C(g)AHvO的平衡移動圖像,影
響平衡移動的原因是()
崇
溺
弱卜正反應速率
必
/逆反應速率
0時間
A.升高溫度,同時加壓
B.降低溫度,同時減壓
C.增大反應物濃度,同時使用催化劑
D.增大反應物濃度,同時減小生成物濃度
D[D項,增大反應物濃度,同時減小生成物濃度,瞬間正反應速率增大,
逆反應速率減小,平衡向正反應方向移動,圖像符合,故D正確。]
I題后反思I
化學平衡移動的誤區(qū)
(1)平衡移動的結(jié)昊只是減弱了外界條件的變化,而不能消除外界條件的變
化。
(2)不要把。正增大與平衡向正反應方向移動等同起來,只有。正>。逆時,才
使平衡向正反應方向移動。
(3)同等程度地改變反應混合物中各物質(zhì)的濃度時,應視為壓強的影響。
(4)對于縮小體積增大壓強,不管平衡是否移動,各成分的濃度均增大,但
增大的倍數(shù)可能不同也可能相同。
知識點二化學反應的方向
死普5邨諛
1.自發(fā)過程與自發(fā)反應
(1)定義:一定條件下不需要外界作用進行的過程(或反應)稱為自發(fā)過程(或
反應)。
(2)特點
①大多數(shù)放熱反應(A"<0)可以自發(fā)進行。
②大多數(shù)混亂度增大的反應(燧變ASN。)可以自發(fā)進行。
(@@?)自發(fā)反應(過程)指的是在一定條件下有自發(fā)進行的傾向而不一定
發(fā)生,如燃燒反應是自發(fā)反應,但在常溫下不一定燃燒。
2.嫌與爆變
(1)燧:描述體系混亂程度的物理量,符號為S。燧值越大,體系混亂度越大。
(2)燧變:AS=S(反應產(chǎn)物)一S(反應物)。
(3)常見的燧增過程
①同一種物質(zhì)由固態(tài)到液態(tài)再到氣態(tài):S(g)>S(l)>S(s)o
②反應后氣體物質(zhì)的量增加的反應。
③固體參加生成氣體的反應,如C(s)+H2O(g)^CO(g)+H2(g)o
3.化學反應方向的判定
(D判定依據(jù)
烯放熱過程中體系能心降低.具仃力發(fā)
判
進行的傾向?但有些吸熱反應也可以自發(fā)進
據(jù)
行,故始變只是影響反應力響的-種因素
炳體系的混亂度增加(即埔增)?,s>0.反應/自
判
發(fā)進彳j的傾向.(II有些有減的過程也能自發(fā)進
據(jù)
行?故炳變只是影響反應方向的一種因素
復壯,反應正向不能自發(fā)進行
合
判SH-TAS<0.反應達到平衡狀態(tài)
據(jù)
40,反應正向能白發(fā)進行
(2)一般規(guī)律
①A比0,ASM的反應任何溫度下都能自發(fā)進行;②A電0,AS50的反應任
何溫度下都不能自發(fā)迸行;③AH和AS的作用相反,且相差不大時,溫度對反
應的方向起決定性作用。當AHvO,ASvO時,低溫下反應能自發(fā)進行;當AH>0,
AS>0時,高溫下反應能自發(fā)進行。
—訓練”;七襟…
1.下列說法正確的是()
A.冰在室溫下自動融化成水,這是端增的過程
B.能夠自發(fā)進行的反應一定都是放熱反應
C.A〃<0的反應均是自發(fā)進行的反應
D.能夠自發(fā)進行的反應一定都是烯增的過程
I答案]A
2.下列說法不正確的是______(填字母)。
A.水凝結(jié)成冰的過程,AH<0,ASvO
B.NaHCCh在加熱時可以分解的原因是AS>0
C.蔗糖溶解于水過程的ASVO
D.2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)在常溫下能自發(fā)進行,則該反應的
AH>0
E.反應NHKg)+HCl(g)=NH4a(s)在室溫下可自發(fā)進行,則該反應的
\H<0
F.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)室溫下不能自發(fā)進行,說明該反應的AHvO
[答案]CDF
3.(1)汽車燃油不完全燃燒時產(chǎn)生CO,有人設(shè)想按下列反應除去CO:
2co(g)=2C⑸+O2(g)。已知該反應的AH>0,簡述該設(shè)想能否實現(xiàn)的依據(jù):
(2)超音速飛機在平流層飛行時,尾氣中的NO會破壞臭氧層。科學家正在
研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2,化學方程式如下:
2NO(g)+2CO(g)=2CO2(g)+N2(g)。反應能夠自發(fā)進行,則反應的
\H0(填“v”或
[答案](1)該反應是培增、焙減的反應,任何溫度下均不能自發(fā)進行(2)<
微底窗破化一—
化學反應調(diào)控在實際中的應用
一?微點精講.....................
1.工業(yè)合成氨的原理與條件選擇
(1)反應原理
-1
N2(g)+3H2(g)^2NH3(g)AH=-92.4kJ-mol
反應特點:①反應為可逆反應;②正反應為放熱反應;③反應物、生成物
均為氣體,且止反應為氣體物質(zhì)的量減小的反應。
(2)條件選擇
①壓強:10?30MPa的壓強。壓強越高,轉(zhuǎn)化率越大,但對材料設(shè)備的要
求越高,成本越高。
②溫度:400?500°C的溫度。溫度要適宜,既要考慮反應速率又要考慮反
應程度,同時還要考慮催化劑的活性溫度。
③催化劑:使用催化劑可提高反應速率,同時不同的催化劑有不同的活性
和選擇性。常用鐵觸媒作為催化劑。注意為了防止催化劑中毒,原料氣必經(jīng)凈
化,溫度不能過高。
④其他條件:
a.循環(huán)操作----N2、H2循環(huán),提高原料利用率。
b.迅速冷卻NH3——平衡向生成NH3的方向移動。
2.化學反應調(diào)控的一般原則
條件原則
從化學反應速率分析既不能過快,又不能太慢
既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性,又
從化學平衡移動分析
要注意二者影響的矛盾性
①增加易得廉價原料,提高難得高價原料的利用
從原料的利用率分析率,從而降低生產(chǎn)成本
②循環(huán)操作
從實際生產(chǎn)能力分析如設(shè)備承受高溫、高壓能力等
從催化劑的使
注意催化劑的活性對溫度的要求
用活性分析
「學以致用
???????????????????????????????????????????????????
1.在合成氨工業(yè)中,原料氣(N2、%及少量CO、NH3的混合氣)在進入合
成塔前需經(jīng)過銅氨液處理,目的是除去其中的CO,其反應為[CU(NH3)2]++CO
+
+NH3^[CU(NH3)3CO]AH<0O
(1)銅氨液吸收CO適宜的生產(chǎn)條件是________o
(2)吸收CO后的銅氨液經(jīng)過適當處理又可再生,恢復其吸收CO的能力,
可供循環(huán)使用。銅氨液再生適宜的生產(chǎn)條件是_______。
[答案](1)低溫、高壓(2)高溫、低壓
2.在硫酸工業(yè)中,通過下列反應使SO2氧化成SO3:2SO2(g)+
O2(g)=2SO3(g)AA/=-196.6kJ/moL
下表列出了在不同溫度和壓強下,反應達到平衡時S()2的轉(zhuǎn)化率。
平衡時so的轉(zhuǎn)化率/%
溫度/℃2
0.1MPa0.5MPa1MPa5MPa10MPa
45097.598.999.299.699.7
55085.692.994.997.798.3
(1)從理論上分析,為了使二氧化硫盡可能多地轉(zhuǎn)化為三氧化硫,應選擇的
條件是______________________________________________________________。
(2)在實際生產(chǎn)中,選定的溫度為400?500C,原因是_______________
⑶在實際生產(chǎn)中,采用的壓強為常壓,原因是
(4)在實際生產(chǎn)中,通入過量的空氣,原因是
(5)尾氣中的SO2必須回收,原因是
[答案1(1)低溫高壓
(2)保持較高反應速率和反應限度,同時使催化劑的活性最高
(3)常壓下,SO2的轉(zhuǎn)化率己經(jīng)很高,若加壓對設(shè)備動力要求更高,成本增
加
(4)增大02的濃度,提高SO2的轉(zhuǎn)化率
(5)SO2為污染氣體,必須回收
真題驗收?新題預測
真題?驗收
1.(2021?浙江6月選考,T/相同溫度和壓強下,關(guān)于物質(zhì)埔的大小比較,
合理的是()
A.ImolCH4(g)<lmolH2(g)
B.1molHiO(g)<2molHiO(g)
C.1molH2O(S)>1molH2O(1)
D.1molC(s,金剛石)>1molC(s,石墨)
B[CHMg)和H2(g)物質(zhì)的量相同,且均為氣態(tài),CH?g)含有的原子總數(shù)多,
CH£g)的摩爾質(zhì)量大,所以靖值1molCH4(g)>lmolHWg),A錯誤;相同狀態(tài)
的相同物質(zhì),物質(zhì)的量越大,靖值越大,所以焙值1molH2O(g)v2moi出0值),
B正確:等量的相同物質(zhì),端值關(guān)系為S(g)>S⑴>S(s),所以硬值lmolH2O(s)vl
molH2O(1),C錯誤;從金剛石和石墨的結(jié)構(gòu)組成上來看,金剛石的微觀結(jié)構(gòu)更
有序,焙值更低,所以焙值lmolC(s,金剛石)vlmolC(s,石墨),D錯誤。]
2.(2021?海南選擇性考試,T8)制備水煤氣的反應C(s)+H2O(g)^H2(g)+
CO(g)AH>0,下列說法正確的是()
A.該反應ASvO
B.升高溫度,反應速率增大
C.恒溫下,增大總壓,H2O(g)的平衡轉(zhuǎn)化率不變
D.恒溫恒壓下,加入催化劑,平衡常數(shù)增大
B[A項,該反應正向為氣體系數(shù)增加的反應,故為炳增的反應,即AS>0,
錯誤;B項,升高溫度,反應物活化分子百分含量增大,故反應速率增大,正確;
C項,恒溫下,增大壓強,平衡向氣體系數(shù)減小的方向(逆向)移動,故H2O(g)
的平衡轉(zhuǎn)化率減小,錯誤;D項,溫度不變,平衡常數(shù)不變,加入催化劑對平衡
常數(shù)無影響,錯誤。]
3.(2020?浙江7月選考,Ti8)5mL0.1mol-L-1KI溶液與1mL0.1mol-L-1
3+2+
FeCh溶液發(fā)生反應:2Fe(aq)+2r(aq)^^2Fe(aq)+l2(aq),達到平衡。下列
說法不正確的是()
A.加入苯,振蕩,平衡正向移動
B.經(jīng)苯2次萃取分離后,在水溶液中加入KSCN,溶液呈血紅色,表明該
化學反應存在限度
C.加入FeSO4固體,平衡逆向移動
D.該反應的平衡常數(shù)爪=端得
D[碘易溶于苯,加入苯,碘進入苯中,使水溶液中碘的濃度減小,平衡
正向移動,A項正確;如果反應能進行到底,則經(jīng)過苯兩次萃取分離后溶液中不
會有Fe3+,加入KSCN,溶液不會呈血紅色,溶液呈血紅色說明此反應是可逆
反應,有反應限度,B項正確;加入FeSO4固體,二價鐵離子濃度增大,平衡
。2便。2+),0(12)
逆向移動,C項正確;該反應的平衡常數(shù)K=T,e3+,c2;i,),D項錯誤。]
4.(2021?廣東選擇性考試,Ti9節(jié)選)我國力爭于2030年前做到碳達峰,2060
年前實現(xiàn)碳中和。CH&與CCh重整是CO2利用的研究熱點之一。該重整反應體
系主要涉及以下反應:
a)CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)AHi
b)CO2(g)+H2(g)—CO(g)+H2O(g)kHz
c)CH4(g)—C(s)+2H2(g)
d)2CO(g)^CO2(g)+C(s)AH4
e)CO(g)+H2(g)^H2O(g)+C(s)NHs
⑴根據(jù)蓋斯定律,反應a的A”產(chǎn)(寫出一個代數(shù)式即可)。
(2)上述反應體系在一定條件下建立平衡后,下列說法正確的有o
A.增大CO2與CHU的濃度,反應a、b、c的正反應速率都增加
B.移去部分C⑸,反應c、d、e的平衡均向右移動
C.加入反應a的催化劑,可提高CH’的平衡轉(zhuǎn)化率
D.降低反應溫度,反應a?e的正、逆反應速率都減小
[解析](1)由題給反應方程式可知,反應a可由反應c—d或反應b+c—e
得到,故根據(jù)蓋斯定律,AM=AH3-A“4或AHI=AH2+AH3-A//5<>(2)增大
C()2的濃度,反應a、b的正反應速率增加;增大CHU的濃度,反應a、c的正
反應速率增加,A正確。由于C(s)是固體,移去部分C(s),平衡不移動,B錯誤。
催化劑只能改變反應速率,不影響化學平衡移動,則不能提高CH,的平衡轉(zhuǎn)化
率,C錯誤。降低反應溫度,正、逆反應速率均減小,D正確。
[答案](1)A"3—A"4(或A"2+A%-A"5)
(2)AD
i銳催化劑
5.(2020?全國I卷,T28節(jié)選)已知SO2(g)+TO2-----------SO3(g)AH=-98
當SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物質(zhì)的量分數(shù)分別為7.5%、10.5%和82%
時,在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa壓強下,S(h平衡轉(zhuǎn)化率“隨溫度的變化
如圖所示。反應在5.0MPa、550°C時的a=,判斷的依據(jù)是
影響a的因素有______________________________________________________
[答案]0.975該反應氣體分子數(shù)減少,增大壓強,a提高,5.0MPa>2.5
MPa=p2,所以pi=5.0MPa
溫度、壓強和反應物的起始濃度
新題。預測
向容積為2L的真空密閉容器中加入活性炭(足量)和NO,發(fā)生反應:C(s)
+2NO(g)—N2(g)+CO2(g)AH>0,NO和N2的物質(zhì)的量變化如表所示,反應
在7TC、7TC下分別達到平衡時容器的總壓強分別為pikPa、pikPao下列說
法錯誤的是()
溫度/℃TIT2
物質(zhì)的量/mol
05min10min15min20min25min30min
物質(zhì)
NO2.01.160.800.800.500.400.40
N200.420.600.600.750.800.80
A.下,0?10min內(nèi),以NO表示的反應速率D(N0)=0.06m
kPa*min-1
9
B.7TC下,反應的平衡常數(shù)為看
C.第15min后,溫度調(diào)整到,2℃,數(shù)據(jù)變化如表所示,貝!Jp"2
D.若30min時,保持八℃不變,再加入三種氣體物質(zhì)各2moL再次達
到平衡時NO的體積分數(shù)為20%
C[選項中要求使用NO的壓強變化來表示反應速率,可以有兩種解法。
解法1:該反應前后氣體分子數(shù)不變,故0?lOmin內(nèi),容器的總壓強保持不變,
反應進行
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