高考化学冲刺专题综合练习 专题10 综合探究性实验.docx
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高考化学冲刺专题综合练习专题10综合探究性实验
专题10综合探究性实验
1.(14分)某兴趣小组的学生根据活泼金属Mg与CO2发生反应,推测活泼金属钠也能与CO2发生反应,因此实验小组用下列装置进行“钠与二氧化碳反应”的实验探究(尾气处理装置已略去)。
已知:
常温下,CO能使一些化合物中的金属离子还原。
例如:
PdCl2+CO+H2O=Pd↓+CO2+2HCl,反应生成黑色的金属钯,此反应也可用来检测微量CO的存在。
请回答下列问题:
(1)为了使制气装置能“随开随用,随关随停”,上图A处制取CO2气体应选用的装置是(填写“I”、“II”或“III”),其离子方程式是。
装置B和C中应盛放的试剂分别是
,。
(2)观察实验装置图可知Na与CO2反应的条件是,检查装置的气密性完好并装入药品后,在点燃酒精喷灯前,必须进行的操作是,这步操作的目的是。
(3)假设CO2气体为足量,在实验过程中分别产生以下①、②两种不同情况,请分析并回答问题:
①若装置F中溶液无明显变化,装置D中生成两种固体物质,取少量固体生成物与盐酸反应后,有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出,则钠与二氧化碳反应的化学方程式是。
②若装置F中有黑色沉淀生成,装置D中只生成一种固体物质,取少量该固体与盐酸反应后,也有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出,则钠与二氧化碳反应的化学方程式是。
(4)请判断②中D装置生成固体的成分是钠的(填“正盐”或“酸式盐”)。
请用文字简要说明理由。
【答案】
(1)III(1分)CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑(2分)饱和NaHCO3(1分)浓H2SO4(1分)
(2)高温(强热)(1分)打开III中的止水夹(1分)排出该装置中的空气(1分)
(3)①4Na+3CO2
2Na2CO3+C(2分)②2Na+2CO2
Na2CO3+CO(2分)
(4)生成正盐。
因为根据质量守恒定律可知,反应物共有三种元素,没有氢元素,因此不能生成酸式盐。
(或生成正盐因为高温条件下碳酸氢钠不存在。
)(其它合理答案均给分)(2分)
考点:
考查化学实验,实验探究钠与二氧化碳的反应。
2.(15分)某兴趣小组利用下列实验装置进行探究实验。
根据要求回答下列问题:
(1)装置中长颈漏斗的作用有导气、。
(1分)
(2)利用装置C可以证明S02具有漂白性,C中盛放的溶液是;若要证明其漂白作用是可逆的,还需要的操作是。
(3)通过观察D中现象,即可证明S02具有氧化,D中盛放的溶液可以是。
a.NaCl溶液b.酸性KMn04c.FeCl3d.Na2S溶液
(4)研究小组发现B中有白色沉淀生成,若往B中加入过量稀盐酸,沉淀不溶解。
沉淀物的化学式是。
(5)为进一步验证B中产生沉淀的原因,研究小组进行如下两次实验:
实验i:
另取BaCl2溶液,加热煮沸,冷却后加入少量苯(起液封作用),然后再按照上述装置进行实验,结果发现B中沉淀量减少,但仍有轻微浑浊。
实验ii:
用下图装置代替上述实验中的A装置(其他装置不变),连接后往装置F中通入气体X一段时间,再加入70%H2S04溶液,结果B中没有出现浑浊。
①“实验i”中煮沸BaCl2溶液的目的是;
②气体X不可以是(填序号)。
a.CO2b.O3c.N2d.NO2
③B中形成沉淀的原因是(用化学方程式表示):
。
【答案】
(1)防倒吸;
(2)品红溶液;取少量褪色后的溶液于试管中加热;(3)d;(4)BaSO4;
(5)①除去BaCl2溶液中的O2;②bd;
③2SO2+2H2O+O2+2BaCl2=2BaSO4↓+4HCl或2SO2+2H2O+O2=2H2SO4H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl。
【解析】
试题分析:
(1)装置中长颈漏斗的作用除道气外还有防倒吸的作用;
(2)证明SO2具有漂白性,让其通过
品红溶液,品红溶液褪色,证明其具有漂白性,SO2漂白原理,是和有色物质简单结合,受热又恢复到原来
颜色,操作:
取少量褪色后的溶液于试管中加热;(3)证明SO2具有氧化性,化合价降低,a、NaCl溶液不
与二氧化硫反应,错误;b、SO2既有氧化性又有还原性,高锰酸钾具有强氧化性,两者发生氧化还原反应,
但SO2表现还原性,错误;c、Fe3+具有强氧化性,能把SO2转成SO42-,反应方程式:
2Fe3++SO2+2H2O=
2Fe2++4H++SO42-,SO2作的是还原剂,错误;d、S-2价只具有还原性,存在中间价态0价,
SO2+2S2-+4H+=3S↓+2H2O,SO2化合价降低,作氧化剂,正确;(4)B中盛放BaCl2溶液,加入过量稀
盐酸,沉淀不溶解,说明沉淀是BaSO4;(5)①实验B装置中有沉淀生成,SO2溶于水生成H2SO3,H2SO3
可能被溶解在溶液中的O2,把亚硫酸氧化为硫酸,生成BaSO4,因此煮沸BaCl2溶液的目的:
除去BaCl2
溶液中的O2;②根据实验ii,通入气体X一段时间目的是除去装置中的氧气,同时通入的气体不能具有强
的氧化性,O3、NO2具有氧化性,能SO2转变成H2SO4,干扰实验,因此bd符合题意;③根据①的分析,
化学反应方程式为:
2SO2+2H2O+O2+2BaCl2=2BaSO4↓+4HCl或2SO2+2H2O+O2=2H2SO4,
H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl。
考点:
考查实验仪器的作用、SO2性质的检验、除杂等知识。
3.(15分)为了探究乙二酸的不稳定性、弱酸性和还原性,某化学兴趣小组设计了如下实验。
[查阅资料]乙二酸俗称草酸,草酸晶体(H2C2O4·2H2O)在100°C时开始升华,157°C时大量升华并开始分解;草酸蒸气在低温下可冷凝为固体且草酸钙不溶于水,草酸蒸气能使澄清石灰水变浑浊。
I.乙二酸的不稳定性:
根据草酸晶体的组成,猜想其受热分解产物为CO、CO2和H2O。
(1)请用下列装置组成一套探究并验证其产物的实验装置,
请回答下列问题:
①装置的连接顺序为:
A→B→→→F→E→C→G。
②装置中冰水混合物的作用是。
③能证明产物中C0的实验现象是。
④整套装置存在不合理之处为。
Ⅱ.乙二酸的弱酸性:
该小组同学为验证草酸性质需0.1mol·L-1的草酸溶液480ml。
(2)配置该溶液需要草酸晶体g。
(3)为验证草酸具有弱酸性设计了下列实验,其中能达到实验目的是。
A.将草酸晶体溶于含酚酞的NaOH溶液中,溶液褪色
B.测定0.1molL-1草酸溶液的pH
C.将草酸溶液加入Na2CO3溶液中,有CO2放出
D.测定草酸钠溶液的pH
(4)该小组同学将0.1molL-1草酸溶液和0.1molL-1的NaOH等体积混合后,测定反应后溶液呈酸性,则所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序为。
Ⅲ.乙二酸的还原性:
(5)该小组同学向用硫酸酸化的KMnO4溶液中滴入过量的草酸溶液,发现酸性KMnO4溶液褪色,从而判断草酸具有较强的还原性。
该反应的离子方程式为_。
【答案】
(1)①D、G
②除去草酸蒸气,防止干扰实验
③黑色固体变成红色,且澄清石灰水变浑浊
④没
有CO尾气处理装置
(2)6.3(3)B、D(4)c(Na+)>c(HC2O4-)>c(H+)>c(C2O42-)>c(OH-)
(5)2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O
【解析】
试题分析:
Ⅰ
(1)①为了证明草酸受热分解的产物中含有CO2和CO,先将混合气体通入澄清的石灰水检
验二氧化碳,如果澄清的石灰水变浑浊,则证明含有二氧化碳气体,再用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳,再
将洗气后的气体进行干燥,然后将气体再通过黑色的氧化铜装置,一氧化碳和黑色的氧化铜反应生成铜和
二氧化碳,再用澄清的石灰水检验二氧化碳是否存在,如果澄清石灰水变浑浊,则证明该混合气体中含有
一氧化碳,所以其排序是:
A→B→D→G→F→E→C→G。
②根据表格知,草酸100℃开始升华,且草酸具有酸性,和氢氧化钙反应生成的草酸钙不溶于水,二氧化碳和氢氧化钙反应也生成碳酸钙沉淀,所以制取的气体中含有草酸蒸气,干扰二氧化碳的检验,要
检验二氧化碳首先要除去草酸蒸气,装置中冰水混合物的作用是除去草酸蒸气,防止干扰实验。
③一氧化碳具有还原性,能还原黑色的氧化铜生成铜单质,且生成二氧化碳,二氧化碳能澄清石灰水变浑浊,所以反应现象是:
D中黑色固体变成
红色,且G中澄清石灰水变浑浊;
④CO有毒,不能排放到空气中,整套装置存在不合理之处为没有CO尾气处理装置。
Ⅱ、
(2)实验室没有480ml的容量瓶,选用500ml的容量瓶,配置该溶液需要草酸晶体
=0.5L×0.1mol·L-1×126g/mol=6.3g
(3)A.将草酸晶体溶于含酚酞的NaOH溶液中,草酸与NaOH反应,碱性减弱,溶液褪色,不能说明草酸是弱酸,错误;B.测定0.1mol·L-1草酸溶液的pH,若PH值大于1,说明草酸是弱酸,正确;C.将草酸溶液加入Na2CO3溶液中,有CO2放出,根据强酸制弱酸,只能说明草酸的酸性比碳酸强,不能说明草酸是弱酸,错误;D.测定草酸钠溶液的pH,若PH值大于7,说明该盐是强碱弱酸盐,正确;选B、D.
(4)将0.1molL-1草酸溶液和0.1molL-1的NaOH等体积混合后,恰好反应生成草酸氢钠,测定反应后溶液呈酸性,说明草酸氢根离子的电离程度大于其水解程度,则所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序为
c(Na+)>c(HC2O4-)>c(H+)>c(C2O42-)>c(OH-)
Ⅲ、(5)酸性高锰酸钾溶液能将草酸氧化成C
O2,自己得电子生成Mn2+,反应的离子方程式为:
2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O。
考点:
考查化学实验探究的设计与评价,乙二酸的性质。
4.(19分)某红色固体粉末样品可能含有Fe2O3和Cu2O中的一种或两种,某校化学自主探究实验小组拟对其组成进行探究。
查阅资料:
Cu2O在酸性溶液中会发生反应:
探究一:
用下图所示装置进行实验,回答下列问题:
(1)仪器组装完成后,夹好止水夹,__________.则说明装置A的气密性良好。
(2)装置A是氢气的发生装置,可以选用的药品是_________(填选项)
A.稀硫酸和锌片B.稀硝酸和铁片
C.氢氧化钠溶液和铝片D.浓硫酸和镁片
(3)从下列实验步骤中,选择正确的操作顺序:
①________③(填序号)
①打开止水夹②熄灭C处的酒精喷灯
③C处冷却至室温后,关闭止水夹④点燃C处的酒精喷灯
⑤收集氢气并验纯⑥通入气体一段时间,排尽装置内的空气
(4)收集氢气验纯时,最好采用___________方法收集氢气。
探究二:
(5)取少量样品于试管中,加入适量的稀硫酸,若无红色物质生成,则说明样品中不含Cu2O;此观点是否正确_________。
(填“是”或“否”)若填“否”,则原因是_________(用离子方程式说明);另取少量样品于试管中,加入适量的浓硝酸,产生红棕色的气体。
证明样品中一定含有__________,取少量反应后的溶液,加适量蒸馏水稀释后,滴加_________(填试剂和实验现象),则可证明另一成分存在,反之,说明样品中不含该成分。
探究三:
(6)取一定量样品于烧杯中,加入足量的稀硫酸,若反应后经过滤得到固体3.2g,滤液中
有1.0mol,则样品中
___________mol。
【答案】
(1)向装置A中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱,若液柱高度保持不变。
(2)AC。
(3)⑥
⑤④②。
(4)排水法(5)否;2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,Cu2O,KSCN溶液,若溶液变血红色。
(6)0.55(除
(1)3分外,其余每空2分)
考点:
氢气还原金属氧化物的实验操作,氧化还原反应的计算
5.(16分)草酸(H2C2O4)是一种二元弱酸,部分性质如下:
能溶于水,易溶于乙醇;大约在175℃升华(175℃以上分解生成H2O、CO2和CO);H2C2O4+Ca(OH)2=CaC2O4↓+2H2O。
现用H2C2O4进行如下实验:
(一)探究草酸的不稳定性
通过如图实验装置验证草酸受热分解产物中的CO2和CO,A、B、C中所加入的试剂分别是:
A、乙醇B、C、NaOH溶液。
(1)B中盛装的试剂(填化学式)
(2)A中加入乙醇的目的是。
(二)探究草酸的酸性
将0.01mol草酸晶体(H2C2O4·2H2O)加入到100ml0.2mol/L的NaOH溶液中充分反应,测得反应后溶液呈碱性,其原因是(用离子方程式表示)。
(三)用酸性KMnO4溶液与H2C2O4溶液反应来探究影响化学反应速率的因素
I、实验前先用酸性KMnO4标准溶液滴定未知浓度的草酸
反应原理:
MnO4-+H2C2O4+=Mn2++CO2↑+H2O
(1)配平上述离子方程式。
(2)滴定时KMnO4溶液应盛装于(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。
Ⅱ、探究影响化学反应速率的因素
实验组别
c(H2C2O4)
/(mol/L)
V(H2C2O4)
/ml
c(KMnO4)
/(
mol/L)
V(KMnO4)
/ml
c(H2SO4)
/(mol/L)
褪色所需时间
实验
目的
1
0.2
2
0.0025
4
0.12
6'55''
(a)
0.2
2
0.005
4
0.12
5'17''
0.2
2
0.01
4
0.12
3'20''
0.2
2
0.02
4
0.12
9'05''
0.2
2
0.03
4
0.12
11'33''
0.2
2
0.04
4
0.12
14'20''
下表列出了在“探究影响化学反应速率的因素”实验中得出的部分实验数据:
请回答:
(1)实验目的(a)是;
(2)根据表中数据在坐标中画出反应褪色所需时间随KMnO4溶液浓度的变化关系图像;
(3)若要探究催化剂对该反应速率的影响应选择MnSO4而不选MnCl2作为催化剂,其原因是
。
【答案】(16分)
(一)
(1)Ca(OH)2或Ba(OH)2(2分),
(2)除去H2C2O4,避免对CO2的检验造成干扰(2分)
(二)C2O42-+H2O
HC2O4-+OH-(2分)
(三)I、
(1)256H+2108(2分)
(2)酸式(2分)
II、
(1)探究高锰酸钾溶液浓度对化学反应速率的影响(2分)
(2)如图(2分)
(3)因Cl-可与酸性KMnO4发生氧化还原反应(2分)
II.
(1)由表中数据可知,草酸的浓度、体积都不变,稀硫酸的浓度不变,草酸的浓度变化,体积不变,所以a的目的是探究高锰酸钾溶液浓度对化学反应速率的影响;
(2)根据表中的褪色时间可作图:
;
(3)若要探究催化剂对该反应速率的影响应选择MnSO4而不选MnCl2作为催化剂,是因为高锰酸钾可以氧化氯离子为氯气,影响对催化剂对反应速率影响的探究。
考点:
考查对草酸性质的探究实验的设计与评价,化学方程式的配平,气体的检验的知识。
6.(15分)氰化物有剧毒,氰化电镀会产生大量含氰化物的废水,该电镀含氰废水中的氰化物主要是以
CN一和[Fe(CN)6]3-两种形式存在。
研究表明可采用双氧水氧化法处理电镀含氰废水。
某化学兴趣小组模拟双
氧水氧化法探究有关因素对该破氰反应速率的影晌(破氰反应是指氧化剂将CN-氧化的反应)。
【查阅资料】
①Cu2+可作为双氧水氧化法废水处理过程中的催化剂;
②Cu2十在偏碱性条件下对双氧水分解影响较弱,可以忽略不计;
③[Fe(CN)6]3-较CN一难被双氧水氧化,pH越大,[Fe(CN)6]3-越稳定,越难被氧化。
[实脸设计]
在常温下,控制含氰废水样品中总氰的初始浓度和催化剂Cu2+的浓度相同,调节含氰废水样品不同的初始pH和一定浓度双氧水溶液的用量,设计如下对比实验。
(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
实验编号
实验目的
初始pH
废水样品体积mL
CuSO4溶液的体积/mL
双氧水溶液的体积/mL
蒸馏水的体积mL
①
为以下实验作参考
7
60
10
10
20
②
废水的初始pH对破氰反应速率的影响
12
60
10
10
20
③
10
【数据处理]
实验测得含氰废水中的总氰浓度(以CN一表示)随时间变化关系如下图所示。
(2)实验①中20——60min时间段反应速率v(CN-)=____mol·L-1∙min-1。
【解释和给论]
(3)实验①和实验②结果表明,含氰废水的初始pH增大,破氰反应速率减小,其原因可能是______
(填一点即可)。
在偏碱性条件下,含氰废水中的CN一最终被双氧水氧化为HCO3-,同时放出NH3,试写出该反应的离子方程式:
(4)该兴趣小组同学要探究Cu2+是否对双氧水氧化法破氰反应起催化作用,请你帮助他设计实脸并验证上述结论,完成下表中内容。
(己知:
废水中的CN一浓度可用离子色谱仪测定)
实验步骤(不要求写出具体操作过程)
预期实验现象和结论
【答案】
(1)(5分,第1空2分,后面4个空共3分,只要填错1个均给0分)
实验编号
实验目的
初始pH
废水样品体积/mL
CuSO4溶液的体积/mL
双氧水溶液的体积/mL
蒸馏水的体积/mL
③
双氧水的浓度对破氰反应速率的影响
7
60
10
20
(2)0.0175(2分)
(3)初始pH增大,催化剂Cu2+会形成Cu(OH)2沉淀,影响了Cu2+的催化作用
(或初始pH增大,[Fe(CN)6]3-较中性和酸性条件下更稳定,难以氧化)(2分)
CN−+H2O2+H2O==NH3↑+HCO3−(2分)
(4)(每空2分)
实验方案(不要求写出具体操作过程)
预期实验现象和结论
分别取等体积、等浓度的含氰废水于甲、乙两支试管中,再分别加入等体积、等浓度的双氧水溶液,只向甲试管中加入少量的无水硫酸铜粉末,用离子色谱仪测定相同反应时间内两支试管中的CN−浓度
相同时间内,若甲试管中的CN−浓度小于乙试管
中的CN−浓度,则Cu2+对双氧水破氰反应起催化作用;若两试管中的CN−浓度相同,则Cu2+对双氧水破氰反应不起催化作用
【解析】
试题分析:
(1)由于该实验是在常温下,控制含氰废水样品中总氰的初始浓度和催化剂Cu2+的浓度相同,
调节含氰废水样品不同的初始pH和一定浓度双氧水溶液的用量,以实验①为参考,实验②是调节废水的
pH来测定pH对实验的影响,所以实验③是控制浓度双氧水溶液的用量,测定对实验速率的影响。
与实验
①比较,只有双氧水的体积不同,其余都相同。
即:
初始pH是7;废水样品体积60ml,CuSO4溶液的体积
10mL,双氧水溶液的体积20mL,蒸馏水的体积是10mL.
(2)实验①中20——60min时间段反应速率
v(CN-)=(1.4mol/L-0.7mol/L)÷40min=0.0175mol·L-1∙min-1;(3)实验①和实验②结果表明,含氰废水的初始
pH增大,破氰反应速率减小,其原因可能是初始pH增大,催化剂Cu2+会形成Cu(OH)2沉淀,影响了Cu2+
的催化作用(或初始pH增大,[Fe(CN)6]3-较中性和酸性条件下更稳定,更难以被氧化);在偏碱性条件下,
含氰废水中的CN一最终被双氧水氧化为HCO3-,同时放出NH3。
则根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒,可
得该反应的离子方程式是CN−+H2O2+H2O==NH3↑+HCO3−;(4)分别取等体积、等浓度的含氰废水于甲、
乙两支试管中,再分别加入等体积、等浓度的双氧水溶液,只向甲试管中加入少量的无水硫酸铜粉末,用
离子色谱仪测定相同反应时间内两支试管中的CN−浓度,相同时间内,若甲试管中的CN−浓度小于乙试管
中的CN−浓度,则Cu2+对双氧水破氰反应起催化作用;若两试管中的CN−浓度相同,则Cu2+对双氧水破
氰反应不起催化作用。
考点:
考查化学反应速率的计算、化学实验方案的设计、评价及原因控制的知识。
7.(16分)某研究性学习小组利
用下列有关装置对SO2的性质及空气中SO2的含量进行探究(装置的气密
性已检查):
(1)装置A中反应的化学方程式是。
(2)滴加浓硫酸之前,打开弹簧夹,通入一段时间N2,再关闭弹簧夹。
此操作的目的是
。
(3)实验过程装置B中没有明显变化。
实验结束取下装置B,从中分别取少量溶液于两支洁净试管中。
向第1支试管中滴加适量氨水出现白色沉淀(填化学式);向第2支试管中滴加适量新制氯水,仍然出现白色沉淀,该反应的离子方程式是。
(4)装置C中的溶液中出现淡黄色浑浊,该实验证明SO2具有性。
(5)装置D的作用是。
(6)实验后,测定装置D中溶液呈碱性。
溶液为什么呈碱性呢?
大家有两种不同的假设:
①是生成的Na2SO3水解;②是氢氧化钠剩余。
请设计实验方案证明哪种假设成立。
可任选下列试剂进行实验:
Na2SO3溶液、酚酞溶液、氯水、BaCl2溶液、稀硫酸
实验步骤
实验操作
预期现象与结论
1
取少量溶液于试管,滴入几滴酚酞
溶液变红
2
(7)另一小组利用装置E进行实验:
SO2性质实验之后,用注射器对实验室内空气进行取样。
并向装置E中共注入VmL(已折算为标况下体积)的空气,当溶液刚好褪色时,停止实验。
请计算该空气中SO2的体积分数(用含V的代数式表示)。
【答案】(16分)
(1)Na
2SO3+H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2↑+H2O(2分)
(2)排除装置中氧气对实验的干扰(2分)
(3)BaSO3(2分),Ba2++SO2+Cl2+2H2O=BaSO4↓+4H++2Cl-(2分)
(4)氧化(1分)
(5)吸收SO2尾气,防止污染空气(1分)
(6)
实验步骤
实验操作
预期现象与结论
2
然后加入足量的BaCl2溶液
(2分)
溶液中产生白色沉淀(1分),最后若红色褪去,则说明①正确;若红色不能褪去,则说明②正确。
(1分)
(7)2.8/v(2分)
【解析】
试题分析:
(1)装置A中发生浓硫酸与亚硫酸钠的反应生成二氧化硫和硫酸钠、水,化学方程式是
Na2SO3+H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2↑+H2O;
(2)流程图中的硫化氢具有还原性,易被氧气氧化,产生S单质,所以先通入氮气的目的是排除装置中氧气对实验的干扰;
(3)B中盛放氯化钡溶液,通入二氧化硫后,二氧化硫与水反应生成亚硫酸,而亚硫酸的酸性比盐酸弱,所以不会产生沉淀,通入氨气后,则与亚硫酸反应生成亚硫酸铵,再与钡离子结合生成亚硫酸钡沉淀,化学式是BaSO3;若加入新制氯水,则亚硫酸钡氯气氧化为硫酸,所以硫酸与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀,离子方程式是Ba2++SO2+Cl2+2H2O=BaSO4↓+4H++2Cl-;
(4)装置C中出现的淡黄色沉淀为单质S,说明二
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