在一定条件下,二氧化硫和氧气发生如下反应:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g) ΔH<0。查阅资料知SO3的熔点为16.83℃,沸点是44.8℃。某化学学习小组欲通过实验测定上述反应中SO2的转化率,他们设计了如下实验。
请根据要求回答问题:
(1)各装置接口的连接顺序是a→__ 。
(2)装置Ⅳ烧杯中盛放冰水的作用是__ 。
(3)装置Ⅰ所用硫酸,一般选用浓度为70%~80%的硫酸,原因是__ 。
(4)当装置Ⅰ中反应结束时,要打开止水夹继续通入O2一段时间,继续通入O2的目的是__ 。
(5)称量agNa2SO3粉末与足量硫酸反应,实验结束后称得装置Ⅳ增重bg,列式表示该实验中SO2的转化率__ 。
请根据要求回答问题:
(1)各装置接口的连接顺序是a→
(2)装置Ⅳ烧杯中盛放冰水的作用是
(3)装置Ⅰ所用硫酸,一般选用浓度为70%~80%的硫酸,原因是
(4)当装置Ⅰ中反应结束时,要打开止水夹继续通入O2一段时间,继续通入O2的目的是
(5)称量agNa2SO3粉末与足量硫酸反应,实验结束后称得装置Ⅳ增重bg,列式表示该实验中SO2的转化率
更新时间:2020-05-10 16:03:52
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解答题-实验探究题
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解题方法
【推荐1】根据要求完成下列各小题实验目的。(a、b 为弹簧夹,加热及固定装置已略去)
(1)验证碳、硅非金属性的相对强弱。(已知酸性:亚硫酸 >碳酸)
①连接仪器、___________ 、加药品后,打开a关闭 b,然后滴入浓硫酸,加热。
②铜与浓硫酸反应的化学方程式是__________________ ,装置A中的试剂是___________ 。
③能说明碳的非金属性比硅强的实验现象是:_______________________ 。
(2)验证 SO2的氧化性、还原性和酸性氧化物的通性。
①打开b,关闭a。能验证SO2具有氧化性的化学方程式是:___________ 。
②若大量的SO2通入NaOH溶液中,其化学方程式是:__________________ 。
③BaCl2溶液中无沉淀现象,将其分成两份,分别滴加下列溶液,将产生的沉淀的化学式填入下表相应位置。
写出其中SO2显示还原性并生成沉淀的离子方程式___________________ 。
(1)验证碳、硅非金属性的相对强弱。(已知酸性:亚硫酸 >碳酸)
①连接仪器、
②铜与浓硫酸反应的化学方程式是
③能说明碳的非金属性比硅强的实验现象是:
(2)验证 SO2的氧化性、还原性和酸性氧化物的通性。
①打开b,关闭a。能验证SO2具有氧化性的化学方程式是:
②若大量的SO2通入NaOH溶液中,其化学方程式是:
③BaCl2溶液中无沉淀现象,将其分成两份,分别滴加下列溶液,将产生的沉淀的化学式填入下表相应位置。
滴加的溶液 | 氯 水 | 氨 水 |
沉淀的化学式 |
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解答题-实验探究题
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【推荐2】保险粉(Na2S2O4)广泛应用于造纸、印染、环保、医药等行业,可以通过 NaHSO3与NaBH4反应制取。该物质具有强还原性,在空气中易被氧化,受热易分解,易溶于水、不溶于乙醇。请按要求回答下列问题:
I. NaHSO3溶液的制备
(1)按下图装置制取NaHSO3溶液,A装置中不宜使用98. 3%的浓H2SO4或稀H2SO4,原因是___________________ ;装置B的作用是_______________ 。
(2)反应后C装置中溶液pH = 4. 1,则C中生反应的离子方程式为_____________ 。
II.保险粉的制备
打开图(部分装置已省略)中活塞K通入氮气,一段时间后,关闭K。打开恒压滴液漏斗活塞,滴入碱性NaBH4溶液(NaBH4被氧化为NaBO2和H2O),在30〜40°C下充分反应。向反应后的溶液中加入乙醇,经冷却结晶、过滤得到Na2S2O4 · 2H2O晶体,再用乙醇洗涤、真空烘干脱去结晶水得到保险粉。
(3)E中发生反应时氧化剂和还原剂的物质的量之比为_______ 。
(4)反应前通入N2的目的是________ ;洗涤Na2S2O4 • 2H2O晶体,
使用乙醇的原因是________________ ;恒压滴液漏斗侧管的作用是____________ ;反应中合理的加热方式是_______________ 。
III.保险粉纯度的测定
(5)称量3.0 g样品溶于冷水配成200 mL溶液,取出25.00 mL于锥形瓶中,加入指示剂,用0.10 mol • L-1碱性K3[Fe(CN)6]标准溶液滴定。滴定原理为:4[Fe(CN)6]3- +2S2O42-+8OH-=4[Fe(CN)6]4-+4SO32-+4H2O(杂质不参与反应)。达到滴定终点时消耗标准溶液24.00 mL。
①样品中Na2S2O4的质量分数为___________ (精确至0.1%)。
②下列操作会引起测定结果偏高的是__________ 。
A. 配制标准溶液时,未洗涤烧杯和玻璃棒
B. 未用标准溶液润洗滴定管
C. 锥形瓶中有少量蒸馏水
D. 滴定终点读数时俯视刻度线
I. NaHSO3溶液的制备
(1)按下图装置制取NaHSO3溶液,A装置中不宜使用98. 3%的浓H2SO4或稀H2SO4,原因是
(2)反应后C装置中溶液pH = 4. 1,则C中生反应的离子方程式为
II.保险粉的制备
打开图(部分装置已省略)中活塞K通入氮气,一段时间后,关闭K。打开恒压滴液漏斗活塞,滴入碱性NaBH4溶液(NaBH4被氧化为NaBO2和H2O),在30〜40°C下充分反应。向反应后的溶液中加入乙醇,经冷却结晶、过滤得到Na2S2O4 · 2H2O晶体,再用乙醇洗涤、真空烘干脱去结晶水得到保险粉。
(3)E中发生反应时氧化剂和还原剂的物质的量之比为
(4)反应前通入N2的目的是
使用乙醇的原因是
III.保险粉纯度的测定
(5)称量3.0 g样品溶于冷水配成200 mL溶液,取出25.00 mL于锥形瓶中,加入指示剂,用0.10 mol • L-1碱性K3[Fe(CN)6]标准溶液滴定。滴定原理为:4[Fe(CN)6]3- +2S2O42-+8OH-=4[Fe(CN)6]4-+4SO32-+4H2O(杂质不参与反应)。达到滴定终点时消耗标准溶液24.00 mL。
①样品中Na2S2O4的质量分数为
②下列操作会引起测定结果偏高的是
A. 配制标准溶液时,未洗涤烧杯和玻璃棒
B. 未用标准溶液润洗滴定管
C. 锥形瓶中有少量蒸馏水
D. 滴定终点读数时俯视刻度线
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【推荐3】硫代硫酸钠晶体()在医疗、化工等行业有重要用途。已知它易溶于水,难溶于乙醇,在碱性或中性环境中能稳定存在,受热、遇酸易分解。实验室可用如图所示装置进行制备(部分夹持装置略去)。
步骤一:将S粉和装入到三颈烧瓶中;
步骤二:加热C装置并保持沸腾下通入气体,反应结束后停止通入;
步骤三:三颈烧瓶中的溶液经蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥等得到产品。
(1)仪器a的名称为______ ,写出其中发生的反应方程式_________________ ,实验室制备一般选用70%的浓硫酸,而不用98%浓硫酸的原因是_______________ 。
(2)装置B的作用之一是观察的生成速率,其中的试剂最好选用______ 。
a.饱和溶液 b.饱和溶液
c.蒸馏水 d.饱和溶液
(3)写出C装置中的离子反应方程式:______________________ 。该实验也可以不用搅拌器搅拌,原因是________________ 。
(4)为了保证硫代硫酸钠的产量,实验中通入的不能过量,原因是________ 。
(5)判断反应完全的标志是______ ,该装置的不足之处______ 。
步骤一:将S粉和装入到三颈烧瓶中;
步骤二:加热C装置并保持沸腾下通入气体,反应结束后停止通入;
步骤三:三颈烧瓶中的溶液经蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥等得到产品。
(1)仪器a的名称为
(2)装置B的作用之一是观察的生成速率,其中的试剂最好选用
a.饱和溶液 b.饱和溶液
c.蒸馏水 d.饱和溶液
(3)写出C装置中的离子反应方程式:
(4)为了保证硫代硫酸钠的产量,实验中通入的不能过量,原因是
(5)判断反应完全的标志是
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解题方法
【推荐1】氨为重要的化工原料,有广泛用途。
(1)合成氨中的氢气可由下列反应制取:
a.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1=+216.4 kJ·mol-1
b.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.2 kJ·mol-1
则反应CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) ΔH=_________________________ 。
(2)起始时投入氮气和氢气的物质的量分别为1 mol、3 mol,在不同温度和压强下合成氨。平衡时混合物中氨的体积分数与温度的关系如图。
①恒压时,反应一定达到平衡状态的标志是________ (填序号)。
A N2和H2的转化率相等 B 反应体系密度保持不变
C c(H2)/c(NH3 )保持不变 D c(NH3 )/c(N2)=2
②p1________ (填“>”、“<”、“=”或“不确定”,下同)p2;反应的平衡常数:B点________ D点。
③C点H2的转化率为________ ;在A、B两点条件下,该反应从开始到平衡时生成氨气的平均速率:v(A)________ v(B)。
(3)N2H4可作火箭推进剂,NH3和NaClO在一定条件下反应可生成N2H4。
①写出NH3和NaClO反应生成N2H4的化学方程式________________________________ 。
②已知25 ℃时,N2H4的水溶液呈弱碱性:N2H4+H2ON2H5++OH-K1=1×10-a N2H5++H2ON2H62++OH- K2=1×10-b25 ℃时,向N2H4水溶液中加入H2SO4,欲使c(N2H5+)>c(N2H4),同时c(N2H5+)>c(N2H62+),应控制溶液pH的范围为__________________________________ (用含a、b的式子表示)。
(1)合成氨中的氢气可由下列反应制取:
a.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH1=+216.4 kJ·mol-1
b.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.2 kJ·mol-1
则反应CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) ΔH=
(2)起始时投入氮气和氢气的物质的量分别为1 mol、3 mol,在不同温度和压强下合成氨。平衡时混合物中氨的体积分数与温度的关系如图。
①恒压时,反应一定达到平衡状态的标志是
A N2和H2的转化率相等 B 反应体系密度保持不变
C c(H2)/c(NH3 )保持不变 D c(NH3 )/c(N2)=2
②p1
③C点H2的转化率为
(3)N2H4可作火箭推进剂,NH3和NaClO在一定条件下反应可生成N2H4。
①写出NH3和NaClO反应生成N2H4的化学方程式
②已知25 ℃时,N2H4的水溶液呈弱碱性:N2H4+H2ON2H5++OH-K1=1×10-a N2H5++H2ON2H62++OH- K2=1×10-b25 ℃时,向N2H4水溶液中加入H2SO4,欲使c(N2H5+)>c(N2H4),同时c(N2H5+)>c(N2H62+),应控制溶液pH的范围为
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解题方法
【推荐2】目前,处理烟气中常采用两种方法:碱液吸收法和还原法。
I.碱液吸收法
已知常温下:
第一步:用过量的浓氨水吸收,并在空气中氧化;
第二步:加入石灰水,发生反应 K。
(1)25℃时,溶液的pH___________ 7(填“>”“<”或“=”),并说明理由:___________ 。在该溶液中:______________________。___________
(2)0.1mol/L下列溶液中,溶液中由大到小的顺序是___________ 。
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
(3)第一步氧化的目的是将硫元素全部转化为,该过程中溶液pH___________ (填“升高”“不变”或“降低”)。
(4)计算第二步中反应的K=___________ 。
(5)测定一定浓度的溶液pH与温度的关系曲线如图所示,下列分析错误的是___________。
(6)用过量的溶液吸收的离子方程式:___________ 。
Ⅱ.水煤气还原法
已知:① ;
② ;
③CO的燃烧热。
(7)表示液态硫的燃烧热的热化学方程式为___________ 。
(8)反应②中,正反应活化能___________ (填“>”“<”或“=”)。
(9)在一定压强下,发生反应①。平衡时的转化率与投料比的比值、温度T的关系如图所示。比较平衡时CO的转化率:N___________ M(填“>”“<”或“=”,下同)。逆反应速率N___________ P。(10)某温度下,向10L恒容密闭容器中充入、2molCO和发生反应①、②,第5min时达到平衡,测得混合气体中、的物质的量分别为1.6mol、1.8mol。
①该温度下,反应②的平衡常数K为___________ 。(填数值)
②其他条件不变,在第7min时缩小容器体积,___________ (填“增大”“减小”或“不变”)。
I.碱液吸收法
已知常温下:
第二步:加入石灰水,发生反应 K。
(1)25℃时,溶液的pH
(2)0.1mol/L下列溶液中,溶液中由大到小的顺序是
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
(3)第一步氧化的目的是将硫元素全部转化为,该过程中溶液pH
(4)计算第二步中反应的K=
(5)测定一定浓度的溶液pH与温度的关系曲线如图所示,下列分析错误的是___________。
A.c点水解程度最大 | B.水解是吸热过程 |
C.a→b段水解平衡向右移动 | D.b点溶液中的最大 |
(6)用过量的溶液吸收的离子方程式:
Ⅱ.水煤气还原法
已知:① ;
② ;
③CO的燃烧热。
(7)表示液态硫的燃烧热的热化学方程式为
(8)反应②中,正反应活化能
(9)在一定压强下,发生反应①。平衡时的转化率与投料比的比值、温度T的关系如图所示。比较平衡时CO的转化率:N
①该温度下,反应②的平衡常数K为
②其他条件不变,在第7min时缩小容器体积,
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解题方法
【推荐3】在某温度时按n(N2):n(H2)=1:3的比例将混合气体投入密闭容器中反应:N2(g)+3H2(g)═2NH3(g) △H<0;
(1)在恒容条件下该反应达到化学平衡状态的依据是_______ (选填序号)。
a.v(H2):v(N2)=3:1 b.气体的平均摩尔质量不变
c.气体的密度不变 d.容器内压强保持不变
(2)反应达到平衡后,某时刻改变下列条件_______ ,在达到新平衡的过程中正反应速率始终增大。
a.升温 b.加压 c.增大c(N2) d.降低c(NH3)
(3)某科研小组探究在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对合成NH3反应的影响。实验结果如图所示(图中T2和T1表示温度,n表示起始时H2的物质的量):
①图象中T2和T1的关系:T2____ T1(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)。
②比较在a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最大的是_______ (填字母)。
③若容器容积为1L,b点对应的n=0.15mol,测得平衡时H2的转化率为60%,则平衡时N2的物质的量浓度为_______ mol•L﹣1。
(1)在恒容条件下该反应达到化学平衡状态的依据是
a.v(H2):v(N2)=3:1 b.气体的平均摩尔质量不变
c.气体的密度不变 d.容器内压强保持不变
(2)反应达到平衡后,某时刻改变下列条件
a.升温 b.加压 c.增大c(N2) d.降低c(NH3)
(3)某科研小组探究在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对合成NH3反应的影响。实验结果如图所示(图中T2和T1表示温度,n表示起始时H2的物质的量):
①图象中T2和T1的关系:T2
②比较在a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最大的是
③若容器容积为1L,b点对应的n=0.15mol,测得平衡时H2的转化率为60%,则平衡时N2的物质的量浓度为
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【推荐1】亚氯酸钠(NaClO2)和ClO2都是重要的漂白剂。
(1)草酸(H2C2O4)是一种弱酸,利用硫酸酸化的草酸还原NaClO3,可较安全地生成ClO2,反应的离子方程式为_______ 。
(2)自来水用ClO2处理后,有少量ClO2残留在水中,可用碘量法做如下检测(已知ClO2存在于pH为4~6的溶液中,存在于中性溶液中):
①取0.50L水样,加入一定量的碘化钾,用氢氧化钠溶液调至中性,再加入淀粉溶液,溶液变蓝。写出ClO2与碘化钾反应的化学方程式:_______ 。
②已知:2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI,向①所得溶液中滴加5.00×10-4mol·L-1的Na2S2O3溶液至恰好反应,消耗Na2S2O3溶液20.00mL,判断达到滴定终点的方法是_______ 。该水样中ClO2的浓度是_______ mg·L-1。
(3)某学习小组设计如下装置制取亚氯酸钠(NaClO2)。
①装置A中产生的ClO2气体,在装置C中反应生成NaClO2,写出生成NaClO2的化学方程式:_______ 。将NaClO2溶液在一定条件下处理即可得到NaClO2晶体。
②装置B的作用是_______ 。
③某同学认为上述装置并不完整,其原因是_______ 。
(1)草酸(H2C2O4)是一种弱酸,利用硫酸酸化的草酸还原NaClO3,可较安全地生成ClO2,反应的离子方程式为
(2)自来水用ClO2处理后,有少量ClO2残留在水中,可用碘量法做如下检测(已知ClO2存在于pH为4~6的溶液中,存在于中性溶液中):
①取0.50L水样,加入一定量的碘化钾,用氢氧化钠溶液调至中性,再加入淀粉溶液,溶液变蓝。写出ClO2与碘化钾反应的化学方程式:
②已知:2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI,向①所得溶液中滴加5.00×10-4mol·L-1的Na2S2O3溶液至恰好反应,消耗Na2S2O3溶液20.00mL,判断达到滴定终点的方法是
(3)某学习小组设计如下装置制取亚氯酸钠(NaClO2)。
①装置A中产生的ClO2气体,在装置C中反应生成NaClO2,写出生成NaClO2的化学方程式:
②装置B的作用是
③某同学认为上述装置并不完整,其原因是
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【推荐2】高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效净水剂.已知:K2FeO4易溶于水,其溶液呈紫色、微溶于浓KOH 溶液,在0℃~5℃的强碱性溶液中较稳定.某小组同学用下图装置制备并探究
K2FeO4的性质.制备原理:
3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O,装置如图所示(夹持装置略)
(1)盛放二氧化锰的仪器名称___________________ ,装置C的作用是____________________ 。
(2)装置A 中反应的化学方程式是________________________________________ 。
(3)实验时采用冰水浴的原因是____________________ ,此装置存在一处明显缺陷,请指出____________ 。
(4)K2FeO4粗产品含有Fe(OH)3、KCl等杂质,一般用75%乙醇进行洗涤,其目的是_____________________ 。
(5)查阅资料知,K2FeO4能将 Mn2+氧化成 MnO4-.该小组设计如下实验进行验证:
关闭K,左烧杯溶液变黄色,右烧杯溶液变紫色.检验左侧烧杯溶液呈黄色的原因,需要的试剂是__________ 。写出K2FeO4氧化Mn2+ 的离子方程式: ___________________ .
K2FeO4的性质.制备原理:
3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O,装置如图所示(夹持装置略)
(1)盛放二氧化锰的仪器名称
(2)装置A 中反应的化学方程式是
(3)实验时采用冰水浴的原因是
(4)K2FeO4粗产品含有Fe(OH)3、KCl等杂质,一般用75%乙醇进行洗涤,其目的是
(5)查阅资料知,K2FeO4能将 Mn2+氧化成 MnO4-.该小组设计如下实验进行验证:
关闭K,左烧杯溶液变黄色,右烧杯溶液变紫色.检验左侧烧杯溶液呈黄色的原因,需要的试剂是
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【推荐3】将过量的Na2CO3溶液滴入到一定量CuSO4溶液中得到蓝色固体。某研究性学习小组对蓝色固体的成分进行了如下探究。
(一)猜想与假设:
猜想一:固体为CuCO3,理由:___________ (用化学反应方程式表示)。
猜想二:固体为Cu(OH)2,理由:Na2CO3溶液呈___________ (填“酸”或“碱”)性。
猜想三:固体为Cu(OH)2和CuCO3的混合物。
(二)资料查阅:
①Cu(OH)2和CuCO3晶体均不带结晶水;
②Cu(OH)2、CuCO3受热易分解,各生成对应的两种氧化物。
(三)设计与实验:
I.固体的获取:
(1)将反应后的固、液混合物经_______ 、洗涤、低温烘干得蓝色固体。
(2)判断固体已洗净的方法及现象______
II.用下图所示装置,定性探究固体的成分。
(3)若用装置A、B组合进行实验,B中无现象,则猜想________ 正确;
(4)若用装置A、C组合进行实验,C中无现象,则猜想_______ 正确;
(5)小组同学将装置按A、_______ 、______ (填“B”、“C”)的顺序组合进行实验,验证出猜想三是正确的,实验中:B中的现象为_______ ,C中的现象为_______ 。
结论:固体为Cu(OH)2和CuCO3的混合物。
III.固体成分定量测定:
已知Cu(OH)2的分解温度为66℃∽68℃,CuCO3的分解温度为200℃∽220℃。设固体的组成为aCu(OH)2•bCuCO3.小组同学用热分析仪对固体进行热分解,获得相关数据,绘成固体质量变化与分解温度的关系如图,
请根据图示回答下列问题:
(6)写出AB、CD段发生反应的化学方程式:
AB段:________ ;
CD段:_______ ;
(7)通过计算可得:a∶b=_______ 。
(8)若将24.0g剩余固体继续加热到更高的温度,发现固体质量减少了2.4g后质量不再改变,写出此过程中可能发生反应的化学方程式:_______ 。
(一)猜想与假设:
猜想一:固体为CuCO3,理由:
猜想二:固体为Cu(OH)2,理由:Na2CO3溶液呈
猜想三:固体为Cu(OH)2和CuCO3的混合物。
(二)资料查阅:
①Cu(OH)2和CuCO3晶体均不带结晶水;
②Cu(OH)2、CuCO3受热易分解,各生成对应的两种氧化物。
(三)设计与实验:
I.固体的获取:
(1)将反应后的固、液混合物经
(2)判断固体已洗净的方法及现象
II.用下图所示装置,定性探究固体的成分。
(3)若用装置A、B组合进行实验,B中无现象,则猜想
(4)若用装置A、C组合进行实验,C中无现象,则猜想
(5)小组同学将装置按A、
结论:固体为Cu(OH)2和CuCO3的混合物。
III.固体成分定量测定:
已知Cu(OH)2的分解温度为66℃∽68℃,CuCO3的分解温度为200℃∽220℃。设固体的组成为aCu(OH)2•bCuCO3.小组同学用热分析仪对固体进行热分解,获得相关数据,绘成固体质量变化与分解温度的关系如图,
请根据图示回答下列问题:
(6)写出AB、CD段发生反应的化学方程式:
AB段:
CD段:
(7)通过计算可得:a∶b=
(8)若将24.0g剩余固体继续加热到更高的温度,发现固体质量减少了2.4g后质量不再改变,写出此过程中可能发生反应的化学方程式:
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