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1、第四章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第四章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展新課標(biāo)人教版高中化學(xué)必修新課標(biāo)人教版高中化學(xué)必修2(一)金屬冶煉的原理是什么?(一)金屬冶煉的原理是什么? (二)金屬的冶煉的步驟:(二)金屬的冶煉的步驟:X+xe-M礦石的富集、冶煉、精煉礦石的富集、冶煉、精煉一、金屬冶煉一、金屬冶煉(三)冶煉金屬的方法(三)冶煉金屬的方法1、熱分解法、熱分解法2HgO = 2Hg + O2 加熱加熱2Ag2O = 4Ag + O2 加熱加熱(適合一些不活潑金屬)(適合一些不活潑金屬)2、電解法、電解法MgCl2 (熔融熔融) = Mg + Cl2 電解電解2Al2O3 (熔融熔融) = 4Al + 3O2 電解電

2、解冰晶石冰晶石2NaCl (熔融熔融) = 2Na + Cl2 電解電解(適合一些非常活潑金屬)(適合一些非?;顫娊饘伲?、熱還原法、熱還原法CuO+H2 = Cu + H2O高溫高溫Fe2O3+3CO = 2Fe + 3CO2 高溫高溫(適合大部分金屬)(適合大部分金屬)Fe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3高溫高溫鋁熱反應(yīng) 反應(yīng)現(xiàn)象:其它鋁熱反應(yīng)其它鋁熱反應(yīng) 3MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3高溫高溫Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3高溫高溫3Co3O4+8Al = 9Co + 4Al2O3高溫高溫鎂條劇烈燃燒,并發(fā)出耀眼的光芒。紙漏斗鎂條劇烈燃燒,并發(fā)出耀

3、眼的光芒。紙漏斗的下部被燒穿,有熔融物落入沙中。待熔融的下部被燒穿,有熔融物落入沙中。待熔融物冷卻后,除去外層熔渣,可以發(fā)現(xiàn)落下的物冷卻后,除去外層熔渣,可以發(fā)現(xiàn)落下的是鐵珠。是鐵珠。 小結(jié):小結(jié):(1)熱分解法適用于金屬活動順序中氫以后)熱分解法適用于金屬活動順序中氫以后的金屬冶煉或精煉。的金屬冶煉或精煉。(2)熱還原法適用于金屬活動順序中部的金)熱還原法適用于金屬活動順序中部的金屬冶煉屬冶煉(3)電解熔鹽或氧化物法選用于鉀、鈉、鈣、)電解熔鹽或氧化物法選用于鉀、鈉、鈣、鋁等活潑金屬的冶煉。鋁等活潑金屬的冶煉。電解法 熱還原法 熱分解法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn PbK C

4、a Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H H)Cu Hg AgCu Hg Ag 1 1、(雙選、(雙選) )下列各種方法中,適用于煉制相應(yīng)金屬的是下列各種方法中,適用于煉制相應(yīng)金屬的是( )A A加熱氧化銅加熱氧化銅 B B氧化鎂跟鋁粉共熱氧化鎂跟鋁粉共熱C C用焦炭還原氧化銅用焦炭還原氧化銅 D D電解熔融氯化鈉電解熔融氯化鈉、鋁能用來冶煉難熔金屬(如、鋁能用來冶煉難熔金屬(如Fe Fe 、V V、MnMn等),這等),這是因為鋁有是因為鋁有( ) ( ) A A兩性兩性 B B良好導(dǎo)電性良好導(dǎo)電性 C C熔點低熔點低 D D還原性,在反應(yīng)中放出大量熱還原性,在反應(yīng)中放出大量熱3 3

5、、我國古代的濕法冶金術(shù)是世界聞名的。我國在世界上、我國古代的濕法冶金術(shù)是世界聞名的。我國在世界上最先應(yīng)用濕法冶金術(shù)冶煉的金屬是(最先應(yīng)用濕法冶金術(shù)冶煉的金屬是( )A A、FeFeB B、CuCuC C、AgAgD D、HgHg4 4、在冶金工業(yè)上,均不能用化學(xué)還原劑制得的一組金屬、在冶金工業(yè)上,均不能用化學(xué)還原劑制得的一組金屬是(是( )A A、Na Mg AlNa Mg AlB B、Na K Zn FeNa K Zn FeC C、Zn Fe Cu AgZn Fe Cu AgD D、Mg Al Zn FeMg Al Zn Fe5 5、下列冶煉方法中,可將化合物中的金屬元素還原為金、下列冶煉方

6、法中,可將化合物中的金屬元素還原為金屬單質(zhì)的是(屬單質(zhì)的是( )A A、加熱、加熱AlAl2 2O O3 3 B B、加熱、加熱CaCOCaCO3 3C C、電解熔融、電解熔融NaClNaCl D D、氯化鈉與鋁粉高溫共熱、氯化鈉與鋁粉高溫共熱課堂練習(xí)課堂練習(xí)二、海水利用二、海水利用(一)海水的淡化(一)海水的淡化海水中水資源的利用:海水中水資源的利用:主要包括海水的淡化和直接利用主要包括海水的淡化和直接利用海水進行循環(huán)冷卻。通過從海水中提取淡水或從海水中海水進行循環(huán)冷卻。通過從海水中提取淡水或從海水中把鹽分離出去,都可以達(dá)到淡化海水的目的。把鹽分離出去,都可以達(dá)到淡化海水的目的。 海水淡化的

7、方法主要有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。(二)海水中的化學(xué)資源(二)海水中的化學(xué)資源 海水中的海水中的H H、O O兩種元素,加上兩種元素,加上ClCl、NaNa、K K、MgMg、CaCa、S S、C C、F F、B B、BrBr、SrSr等等11 11種超過總量的種超過總量的99%99%,其他為微量元素,其他為微量元素,總計含有總計含有8080多種元素多種元素種類多,總儲量大,富集程度低。因此,從海水種類多,總儲量大,富集程度低。因此,從海水中提取物質(zhì)需要解決物質(zhì)的富集的問題。中提取物質(zhì)需要解決物質(zhì)的富集的問題。1、從海水中提取食鹽的主要工藝流程、從海水中提取食鹽的主要工藝流程 從海水中

8、制取鹽的方法主要有:鹽從海水中制取鹽的方法主要有:鹽田法、電滲析法和冷凍法。田法、電滲析法和冷凍法。 2從海水中提取溴的主要工藝流程從海水中提取溴的主要工藝流程用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔內(nèi)的溶液中的溴單質(zhì)。用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔內(nèi)的溶液中的溴單質(zhì)。 用蒸餾法將海水濃縮,用硫酸將濃縮的海水酸化。用蒸餾法將海水濃縮,用硫酸將濃縮的海水酸化。向酸化的海水中通入適量的氯氣,使溴離子轉(zhuǎn)化為溴單質(zhì):向酸化的海水中通入適量的氯氣,使溴離子轉(zhuǎn)化為溴單質(zhì):2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl向含溴單質(zhì)的水溶液中通入空氣和水蒸汽,向含溴單質(zhì)的水溶液中通入空氣和水蒸汽

9、,將溴單質(zhì)將溴單質(zhì)吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔內(nèi)以達(dá)到富集的目的:吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔內(nèi)以達(dá)到富集的目的:Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4向吸收塔內(nèi)的溶液中通入適量的氯氣:向吸收塔內(nèi)的溶液中通入適量的氯氣: 2HBr+Cl2=2HCl+Br22HBr+Cl2=2HCl+Br2海帶中的碘元素主要以海帶中的碘元素主要以I I- -的形式存在,提取時用的形式存在,提取時用適當(dāng)?shù)难趸瘎⑵溲趸蛇m當(dāng)?shù)难趸瘎⑵溲趸蒊 I2 2,再萃取出來。,再萃取出來。 用用H H2 2O O2 2做氧化劑,反應(yīng)的離子方程式是:做氧化劑,反應(yīng)的離子

10、方程式是:3從海帶中提取碘的實驗從海帶中提取碘的實驗提取流程提取流程反應(yīng)原理反應(yīng)原理 含碘單質(zhì)的含碘單質(zhì)的有機溶液有機溶液含碘單質(zhì)含碘單質(zhì)的溶液的溶液試劑試劑殘殘渣渣含碘元素含碘元素的溶液的溶液海海帶帶溶解溶解過濾過濾海海帶帶灰灰灼燒2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O4.海水中提取鎂的主要工藝流程將海邊大量的貝殼煅燒成生石灰,并將生石灰制成石灰乳;將石灰乳加入到海水沉淀池中經(jīng)過濾得到Mg(OH)2沉淀;在Mg(OH)2沉淀中加入鹽酸得到MgCl2溶液,再經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得到MgCl26H2O;將MgCl26H2O在一定條件下加熱得到無水MgCl2;電解熔融的氯化鎂可得到Mg(三)海水綜合利用聯(lián)

11、合工業(yè)體系(如下圖)(三)海水綜合利用聯(lián)合工業(yè)體系(如下圖)海水資源的開發(fā)利用簡述海水資源的開發(fā)利用簡述總結(jié)總結(jié)(1 1)從海水中提取淡水)從海水中提取淡水海水淡化海水淡化(2 2)海水制鹽)海水制鹽(3 3)從海水中提取鎂、鉀、溴、碘等)從海水中提取鎂、鉀、溴、碘等化工產(chǎn)品化工產(chǎn)品(4 4)從海水中獲取鈾和重水作為核能)從海水中獲取鈾和重水作為核能開發(fā)的重要原料開發(fā)的重要原料(5 5)從海水中獲取其他物質(zhì)和能量)從海水中獲取其他物質(zhì)和能量練習(xí)題練習(xí)題1歷史最久的海水淡化方法是()A蒸餾法 B電滲析法 C離子交換法 D過濾法2許多國家十分重視海水資源的綜合利用。不需要通過化學(xué)變化就能夠從海水中

12、獲得的物質(zhì)是()A氯、溴、碘 B鈉、鎂、鋁 C燒堿、氫氣 D食鹽、淡水3下列關(guān)于海水知識不正確的是()A海水資源的利用包括海水水資源利用和化學(xué)資源利用B海水既苦又澀,不能直接利用C海水中某些金屬元素總儲量很大,但富集程度卻很低D海水淡化應(yīng)同化工生產(chǎn)結(jié)合,同能源技術(shù)結(jié)合4已知海帶中的碘以I形式存在,若將其轉(zhuǎn)化為單質(zhì)碘,不能使用的物質(zhì)是()ACl2 BBr CH2O2 DH2O三、煤、石油和天然氣的綜合利用三、煤、石油和天然氣的綜合利用 由由有機物有機物和和無機物無機物組成的復(fù)雜的混合物組成的復(fù)雜的混合物組成組成元素元素組成組成物質(zhì)物質(zhì)主要是主要是C元素,少量的元素,少量的H、O、N、 S、 P等

13、等元素以及無機礦物質(zhì)元素以及無機礦物質(zhì)(Si、Al、Ca、Fe等等)無煙煤無煙煤(85(859595) ). . 煙煤煙煤(70(708585) )褐褐 煤煤(50(507070) ) . . 泥煤泥煤( (約約5050) )煤的煤的種類種類原理:原理:把煤把煤隔絕空氣隔絕空氣加強熱使它加強熱使它分解分解的過程的過程焦焦 炭炭:( (灰黑色物質(zhì)灰黑色物質(zhì)),),治金工業(yè)煉鐵用治金工業(yè)煉鐵用粗氨水: 用來制氮肥和銨鹽粗粗 苯:苯: 提取苯、甲苯、二甲苯提取苯、甲苯、二甲苯煤焦油:煤焦油:黑褐色油狀粘稠物黑褐色油狀粘稠物, ,含芳香族化合物含芳香族化合物焦?fàn)t氣: 氫氣、甲烷、乙烯、一氧化碳等干干餾

14、餾產(chǎn)產(chǎn)品品目的:目的:制備優(yōu)質(zhì)制備優(yōu)質(zhì)焦炭焦炭( (灰黑色灰黑色),),治金業(yè)煉鐵治金業(yè)煉鐵煤干餾的主要產(chǎn)品和用途煤干餾的主要產(chǎn)品和用途 煤的氣化煤的氣化:把煤中的有機物轉(zhuǎn)化為把煤中的有機物轉(zhuǎn)化為可燃性氣體可燃性氣體的過程的過程 主要化學(xué)反應(yīng):主要化學(xué)反應(yīng):C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) 高溫高溫煤的氣化煤的氣化: :碳在空氣中燃燒碳在空氣中燃燒碳在氧氣中燃燒碳在氧氣中燃燒低熱值氣:低熱值氣:CO 、H2、 N2中熱值氣:中熱值氣:CO 、H2、 CH4高熱值氣:高熱值氣:CH4CO +3H2 CH4+ H2O催化劑(作為燃料氣)(作為燃料氣)(煤氣、合成氨、甲醇)(煤

15、氣、合成氨、甲醇)(合成天然氣)(合成天然氣) 是一種暗綠色或暗褐色的粘稠的油是一種暗綠色或暗褐色的粘稠的油狀液體,不溶于水,有特殊氣味,密狀液體,不溶于水,有特殊氣味,密度小于水,度小于水,沒有一定的熔點和沸點沒有一定的熔點和沸點。1 1、組成元素:、組成元素:除除C C、H H元素外,還含有少量的元素外,還含有少量的 OO、NN、S S 等元素等元素2 2、組成化合物:主要是由各種、組成化合物:主要是由各種烷烴、環(huán)烷烴烷烴、環(huán)烷烴和和芳香烴芳香烴所組成的所組成的混合物混合物,3 3、狀態(tài):大部分是、狀態(tài):大部分是液態(tài)烴液態(tài)烴,同時溶有少量的,同時溶有少量的氣氣態(tài)烴態(tài)烴、固態(tài)烴固態(tài)烴。注意:

16、注意:石油的化學(xué)成分隨產(chǎn)地的不同而不同。石油的化學(xué)成分隨產(chǎn)地的不同而不同。蒸蒸 餾餾 燒燒 瓶瓶冷冷 凝凝 管管牛牛 角角 管管(尾接管尾接管) 錐錐 形形 瓶瓶 溫度計溫度計酒酒 精精 燈燈鐵架臺鐵架臺冷凝水出口冷凝水出口冷凝水進口冷凝水進口除去原油中的鹽和水,減少對設(shè)除去原油中的鹽和水,減少對設(shè)備的腐蝕。備的腐蝕。利用加熱和冷凝,把石油分成利用加熱和冷凝,把石油分成不同沸點范圍的產(chǎn)物。不同沸點范圍的產(chǎn)物。石油氣,汽油,煤油,石油氣,汽油,煤油,柴油,石蠟油、潤滑柴油,石蠟油、潤滑油、重油。油、重油。輕質(zhì)液體燃料輕質(zhì)液體燃料(裂化汽油)(裂化汽油)在一定條件下加熱,把相對分子質(zhì)量在一定條件下

17、加熱,把相對分子質(zhì)量大、沸點高的烴斷裂為相對分子質(zhì)量大、沸點高的烴斷裂為相對分子質(zhì)量較小、沸點較低的烴。較小、沸點較低的烴。輕質(zhì)液體燃料輕質(zhì)液體燃料(裂化汽油)(裂化汽油)在一定條件下使用催化劑并加熱,把在一定條件下使用催化劑并加熱,把相對分子質(zhì)量大、沸點高的烴斷裂為相對分子質(zhì)量大、沸點高的烴斷裂為相對分子質(zhì)量較小、沸點較低的烴。相對分子質(zhì)量較小、沸點較低的烴。采用比裂化更高的溫度,使其中采用比裂化更高的溫度,使其中的長鏈烴斷裂成乙烯、丙烯等小的長鏈烴斷裂成乙烯、丙烯等小分子分子乙烯、丙烯、丁乙烯、丙烯、丁二烯等(有機化二烯等(有機化工的原料)工的原料)重油重油原油原油原油原油重油重油直鏈烷直

18、鏈烷烴烴石油氣石油氣【小結(jié)】石油煉制(三)天然氣(三)天然氣天然氣一般是指在底下自然形成的可燃性天然氣一般是指在底下自然形成的可燃性氣體。氣體。天然氣的主要成分是甲烷。天然氣的主要成分是甲烷。天然氣是混合物天然氣是混合物1煤的干餾()A就是煤的燃燒過程 B是在空氣中加熱的過程C是隔絕空氣加強熱使煤分解的過程 D是一個物理變化2下列關(guān)于煤的干餾的敘述中,正確的是()A加強熱使煤分解的過程稱為干餾B煤的干餾是化學(xué)變化,石油的分餾是物理變化C對煤進行干餾的主要目的是為了得到煤焦油D煤是以單質(zhì)碳為主的復(fù)雜混合物,干餾時單質(zhì)碳與混合物質(zhì)發(fā)生了化學(xué)變化3有關(guān)煤的敘述中不正確的是()A煤是工業(yè)上獲得苯、甲苯

19、、二甲苯等芳香烴的重要來源物質(zhì)B煤是由多種有機物組成的混合物,內(nèi)含煤焦油等成分C煤除了含有C元素外,還含有少量的N、H、S、O等元素D煤等化石燃料的儲量有限,節(jié)能和開發(fā)新能源是人類實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵4下列變化不屬于化學(xué)變化的是()A煤的干餾 B煤的液化C煤的氣化 D煤的開采5下列關(guān)于石油組成的敘述中,正確的是()A石油是烯烴和其他一些不飽和烴的混合物B石油是各種烷烴和烯烴的混合物C石油是各種飽和烴的混合物D石油是各種烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴的混合物6下列有關(guān)說法錯誤的是()A石油中含有C5C11的烷烴,可以通過石油的分餾得到汽油B石油的分餾是物理變化C石油的分餾實驗中,溫度計水銀球插入液面以下,

20、因為它測得的是混合液的溫度D石油分餾得到的汽油仍是混合物7關(guān)于裂解與裂化的敘述中,不正確的是()A裂解的目的是獲得石油化工的基本原料,裂化是以生產(chǎn)汽油為主要目的,它們的產(chǎn)物中都含有不飽和烴B裂解與裂化都是為了得到氣態(tài)烴C裂解與裂化都是使相對分子質(zhì)量大的烴斷裂為相對分子質(zhì)量小的烴的過程D裂解需要比裂化更高的溫度,因此裂解又叫做“深度裂化”8石油裂解后生成的裂解氣,其主要成分是() A各種烷烴 B短鏈飽和烴和不飽和烴的混合物 C苯 D苯和苯的同系物知識點三聚合反應(yīng)9聚四氟乙烯可以作為不粘鍋的內(nèi)襯,其鏈節(jié)是()10乳酸 在一定條件下經(jīng)聚合生成一種塑料用這種塑料制成的餐具,在乳酸菌的作用下,60天內(nèi)可

21、分解成無害的物質(zhì),不會對環(huán)境造成污染。在該聚合反應(yīng)中,生成的另一種物質(zhì)是()AH2O BCO2 CO2 DH2綜合演練:1下列有關(guān)煤、石油、天然氣等資源的說法正確的是()A石油裂解得到的汽油是純凈物B石油產(chǎn)品都可用于加成反應(yīng)C天然氣是一種清潔的化石燃料D煤就是碳,屬于單質(zhì)2石油裂解的目的和原理是()A使具有長鏈的烴深度裂化,斷裂成各種短鏈的氣態(tài)不飽和烴和少量液態(tài)烴B使直鏈烴轉(zhuǎn)化為芳香烴C避免炭化結(jié)焦D除去石油中的雜質(zhì)3可用來鑒別裂化汽油和直餾汽油的試劑是()A乙醇 B溴的四氯化碳溶液CNaOH溶液 D鹽酸5現(xiàn)有兩種烯烴:CH2=CH2和CH2=CR2(R為烴基),它們的混合物進行聚合反應(yīng),產(chǎn)物

22、中可能含有()A B C D四、環(huán)境污染與綠色化學(xué)四、環(huán)境污染與綠色化學(xué) 工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類活動排放的物質(zhì)超過了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類活動排放的物質(zhì)超過了環(huán)境的自凈能力,環(huán)境質(zhì)量就發(fā)生不良變化,環(huán)境的自凈能力,環(huán)境質(zhì)量就發(fā)生不良變化,危害人類健康和生存。危害人類健康和生存。環(huán)境污染的環(huán)境污染的分類分類 :1、按環(huán)境要素分:、按環(huán)境要素分:大氣污染、水體污染、大氣污染、水體污染、 土壤污染;土壤污染;2、按人類活動分:、按人類活動分:工業(yè)環(huán)境污染、城市環(huán)境工業(yè)環(huán)境污染、城市環(huán)境 污染、農(nóng)業(yè)環(huán)境污染;污染、農(nóng)業(yè)環(huán)境污染;3、按造成污染的性質(zhì)分:、按造成污染的性質(zhì)分:化學(xué)污染、生物污化學(xué)污染、生物污染、物理

23、污染、固體廢棄物污染、能源污染。染、物理污染、固體廢棄物污染、能源污染。主要污染物主要污染物: :w二氧化物二氧化物 碳氧化物碳氧化物 氮氧化物氮氧化物 碳碳 氫化物氫化物 飄塵飄塵 煤塵煤塵 放射性物質(zhì)等放射性物質(zhì)等w1.1.來源來源: : w煤煤 石油的燃燒石油的燃燒, ,礦石冶煉礦石冶煉, ,汽車尾氣汽車尾氣, ,w工業(yè)廢氣等工業(yè)廢氣等1.1.來源:來源:2.危害:危害:污染水源,改變水質(zhì),加劇水源污染水源,改變水質(zhì),加劇水源危害。造成水體富營養(yǎng)化,破壞危害。造成水體富營養(yǎng)化,破壞海濱風(fēng)景區(qū)。海濱風(fēng)景區(qū)。石油煉制、工業(yè)廢水、生活廢水、石油煉制、工業(yè)廢水、生活廢水、使用過農(nóng)藥、化肥的農(nóng)田排

24、水、使用過農(nóng)藥、化肥的農(nóng)田排水、降水淋洗大氣污染物和地面淋洗降水淋洗大氣污染物和地面淋洗固體垃圾等。固體垃圾等。3.土壤污染:土壤污染:污染源:污染源:工業(yè)垃圾、廢水工業(yè)垃圾、廢水 生活垃圾生活垃圾 化化肥、農(nóng)藥殘留肥、農(nóng)藥殘留 放射物質(zhì)殘留放射物質(zhì)殘留污染物:污染物:有機磷、有機氯有機磷、有機氯 鎘、鉛等重金屬鎘、鉛等重金屬 放射性物質(zhì)放射性物質(zhì)綠色化學(xué)綠色化學(xué):又稱清潔化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、環(huán)境無害化:又稱清潔化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、環(huán)境無害化學(xué)學(xué)利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染。污染。目的目的:用化學(xué)的技術(shù)和方法去減少或消滅那些對人類健:用化學(xué)的技術(shù)和方法去減少或消滅那些對人類健康、生態(tài)環(huán)境有害的原料、溶劑和試劑、產(chǎn)物、副產(chǎn)物等康、生態(tài)環(huán)境有害的原料、溶劑和試劑、產(chǎn)物、副產(chǎn)物等的使用和生產(chǎn)的使用和生產(chǎn) 理想理想:不再使用有毒、有害物質(zhì):不再使用有毒、有害物質(zhì), ,不再產(chǎn)生廢物不再產(chǎn)生廢物, ,不再處理不再處理廢物廢物因此,綠色化學(xué)是一門從源頭上阻止污染物的化學(xué)因此,綠色化學(xué)是一門從源

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