高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)攻略 專題8 電化學(xué)基礎(chǔ)課件

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1、專題專題8電化學(xué)基礎(chǔ)電化學(xué)基礎(chǔ)1了解原電池的工作原理,能寫出電極反應(yīng)和電池了解原電池的工作原理,能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。反應(yīng)方程式。2了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。3了解電解池的工作原理,能寫出電極反應(yīng)和電池了解電解池的工作原理,能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。反應(yīng)方程式。4理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因,金屬腐蝕的危理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因,金屬腐蝕的危害,防止金屬腐蝕的措施。害,防止金屬腐蝕的措施。(2011新課標(biāo),新課標(biāo),11)鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池,放鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池,放電時的總反應(yīng)為:電時的總反應(yīng)為:FeNi2O33H2O

2、=Fe(OH)22Ni(OH)2下列有關(guān)該電池的說法不正確的是下列有關(guān)該電池的說法不正確的是()A電池的電解液為堿性溶液,正極為電池的電解液為堿性溶液,正極為Ni2O3、負(fù)極、負(fù)極為為FeB電池放電時,負(fù)極反應(yīng)為Fe2OH2e= Fe(OH)2C電池充電過程中,陰極附近溶液的pH降低D電池充電時,陽極反應(yīng)為2Ni(OH)22OH2e=Ni2O33H2O解析:放電時作原電池,負(fù)極失電子,化合價升高,發(fā)生氧化反應(yīng);正極得電子,化合價降低,發(fā)生還原反應(yīng);由題給電池的總反應(yīng)式可知,鐵元素的化合價升高,F(xiàn)e失電子,作負(fù)極;鎳元素化合價降低,Ni2O3得電子,作正極;負(fù)極反應(yīng)為Fe2OH2e=Fe(OH)

3、2,A、B正確。充電時作電解池,陰極得電子,發(fā)生還原反應(yīng),即Fe(OH)2在陰極上放電生成Fe和OH,陰極的電極反應(yīng)式為:Fe(OH)22e=Fe2OH,由于生成了OH,故陰極附近溶液的pH升高,C錯;陽極失電子,發(fā)生氧化反應(yīng),即Ni(OH)2在陽極上放電,生成Ni2O3和水,D正確;選C。 答案:C2(2011全國卷,10)用石墨作電極電解CuSO4溶液。通電一段時間后,欲使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到起始狀態(tài),應(yīng)向溶液中加入適量的()ACuSO4BH2OCCuO DCuSO45H2O答案:答案:C3(2011安徽,12)研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池,這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進(jìn)行發(fā)電,

4、在海水中電池總反應(yīng)可表示為:5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl。下列“水” 電池在海水中放電時的有關(guān)說法正確的是()A正極反應(yīng)式:AgCle=AgClB每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移2 mol電子CNa不斷向“水”電池的負(fù)極移動DAgCl是還原產(chǎn)物解析:本題綜合考查原電池和氧化還原反應(yīng)的相關(guān)知識。正極反應(yīng)應(yīng)該得電子,因此A錯;原電池中電解質(zhì)溶液中的陽離子應(yīng)該向正極移動,C錯;Ag是反應(yīng)的還原劑,因此AgCl是氧化產(chǎn)物,D錯。答案:B4(2011山東,15)以KCl和ZnCl2混合液為電鍍液在鐵制品上鍍鋅,下列說法正確的是()A未通電前上述鍍鋅裝置可構(gòu)成原電池,電

5、鍍過程是該原電池的充電過程B因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能,電鍍時通過的電量與鋅的析出量無確定關(guān)系C電鍍時保持電流恒定,升高溫度不改變電解反應(yīng)速率D鍍鋅層破損后即對鐵制品失去保護(hù)作用解析:電鍍時Zn為陽極,F(xiàn)e為陰極,KCl、ZnCl2的混合溶液為電解質(zhì)溶液,若未通電,不存在自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),故不能構(gòu)成原電池,故A錯;電鍍時,導(dǎo)線中每通過2 mol電子,就會析出1 mol鋅,通過的電量與析出的鋅量的關(guān)系確定,故B錯;電鍍時保持電流恒定,則反應(yīng)的速率就不會改變,故升高溫度對反應(yīng)的速率無影響,故C正確;鍍鋅層破損后,鋅與鐵可構(gòu)成原電池的兩個電極,鐵做正極受到保護(hù),故D錯。答案:C5(2011浙江,10

6、)將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上,一段時間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓圈中心區(qū)(a)已被腐蝕而變暗,在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán)(b),如圖所示。導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣處少。下列說法正確的是()A液滴中的Cl由a區(qū)向b區(qū)遷移B液滴邊緣是正極區(qū),發(fā)生的電極反應(yīng)為:O22H2O4e=4OHC液滴下的Fe因發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕,生成的Fe2由a區(qū)向b區(qū)遷移,與b區(qū)的OH形成Fe(OH)2,進(jìn)一步氧化、脫水形成鐵銹D若改用嵌有一銅螺絲釘?shù)蔫F板,在銅鐵接觸處滴加NaCl溶液,則負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為:Cu2e=Cu2解析:本題考查電化學(xué)內(nèi)容中金屬吸氧腐蝕的原理的分析。液滴邊緣O2多,在

7、鐵板的碳粒上發(fā)生正極反應(yīng)O22H2O4e=4OH,液滴下的Fe發(fā)生負(fù)極反應(yīng),F(xiàn)e2e=Fe2,為腐蝕區(qū)(a)。A項錯誤,Cl應(yīng)該由b區(qū)向a區(qū)遷移;液滴下的Fe因發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕,C項錯誤;Cu更穩(wěn)定,作正極,反應(yīng)為O22H2O4e=4OH,D項錯誤。答案:B電化學(xué)內(nèi)容是高考試卷中的??停瑢υ姵睾碗娊獬仉娀瘜W(xué)內(nèi)容是高考試卷中的??停瑢υ姵睾碗娊獬氐目疾橥赃x擇題的形式考查兩電極反應(yīng)式的書寫、的考查往往以選擇題的形式考查兩電極反應(yīng)式的書寫、兩電極附近溶液性質(zhì)的變化、電子的轉(zhuǎn)移或電流方向的兩電極附近溶液性質(zhì)的變化、電子的轉(zhuǎn)移或電流方向的判斷等。判斷等。在第卷中會以應(yīng)用性和綜合性進(jìn)行命題,如

8、與生產(chǎn)生活(如金屬的腐蝕和防護(hù)等)相聯(lián)系,與無機(jī)推斷、實驗及化學(xué)計算等學(xué)科內(nèi)知識綜合,尤其特別注意燃料電池和新型電池的正、負(fù)極材料分析和電極反應(yīng)式的書寫。題型新穎、但不偏不怪,只要注意基礎(chǔ)知識的落實,以及能力的訓(xùn)練便可以從容應(yīng)對。 考點考點 1 原電池的工作原理原電池的工作原理2電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式的書寫無論是原電池還是電解池,其電極反應(yīng)均是氧化還原反應(yīng),因此電極反應(yīng)式的書寫要遵循質(zhì)量守恒、電子守恒及電荷守恒。書寫時應(yīng)先對電極材料和溶液介質(zhì)情況分析,再書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。(1)原電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式的書寫方法第一步:確定電極的正、負(fù);第二步:根據(jù)溶液中離子參加反應(yīng)的情況確定電極反應(yīng)

9、;第三步:將電極反應(yīng)相加得總反應(yīng)式。(2)電解池的電極反應(yīng)和總反應(yīng)式的書寫方法第一步:先檢查陽極電極材料和確定溶液中的離子種類;第二步:由放電順序確定放電產(chǎn)物和電極反應(yīng);第三步:將電極反應(yīng)相加得總反應(yīng)式。例1甲、乙兩池電極材料都是鐵棒與碳棒(如圖)。請回答下列問題:(1)若兩池中均盛放CuSO4溶液,反應(yīng)一段時間后:有紅色物質(zhì)析出的是:甲池中的_棒;乙池中的_棒。在乙池中陽極的電極反應(yīng)式是_。(2)若兩池中均盛放飽和NaCl溶液。寫出甲池中正極的電極反應(yīng)式:_。寫出乙池中的總反應(yīng)的離子方程式:_。據(jù)資料顯示電解氯化鈉稀溶液可制備“84消毒液”(主要成分為NaClO),通電時氯氣被溶液完全吸收,

10、若所得消毒液僅含一種溶質(zhì),寫出該電解過程的化學(xué)方程式:_。解析:甲為原電池,乙為電解池。當(dāng)溶液均為CuSO4溶液時,甲中的碳棒為正極,電極反應(yīng)式為Cu22e=Cu;乙中的鐵棒為陰極,電極反應(yīng)式為Cu22e=Cu。當(dāng)溶液均為NaCl溶液時,甲池發(fā)生吸氧腐蝕,乙池為氯堿工業(yè)的反應(yīng),生成氫氣、氯氣和氫氧化鈉。制備“84消毒液”時,由于其溶質(zhì)只有一種,故陽極只產(chǎn)生NaClO,陰極只產(chǎn)生氫氣。歸納總結(jié):有關(guān)原電池問題的解題思路解決原電池問題時,一般的思維程序是:根據(jù)電極材料的活潑性判斷出正、負(fù)極電極反應(yīng)的類型(氧化反應(yīng)、還原反應(yīng))電極反應(yīng)方程式原電池反應(yīng)方程式A正極反應(yīng)為:Zn2eZn2B電池反應(yīng)為:Z

11、nCu2Zn2CuC在外電路中,電子從正極流向負(fù)極D鹽橋中的K移向ZnSO4溶液解析:銅鋅原電池工作時,負(fù)極反應(yīng)為:Zn2e=Zn2,正極反應(yīng)為:Cu22e=Cu,電池總反應(yīng)為:ZnCu2=Zn2Cu,故A項錯誤,B項正確。原電池工作時,電子從負(fù)極由外電路流向正極,由于左池陽離子增多、右池陽離子減少,為平衡電荷,則鹽橋中的K移向CuSO4溶液,而Cl則移向ZnSO4溶液,故C、D項錯誤。答案:B2(2010浙江理綜)LiAl/FeS電池是一種正在開發(fā)的車載電池,該電池中正極的電極反應(yīng)式為:2LiFeS2e=Li2SFe有關(guān)該電池的下列說法中,正確的是()ALiAl在電池中作為負(fù)極材料,該材料中

12、Li的化合價為1價B該電池的電池反應(yīng)式為:2LiFeS=Li2SFeC負(fù)極的電極反應(yīng)式為:Al3e=Al3D充電時,陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為:Li2SFe2e=2LiFeS解析:在LiAl/FeS電池中,負(fù)極材料為LiAl,該材料中Li以游離態(tài)存在,為0價,故A錯;負(fù)極反應(yīng)式為2Li2e=2Li或2Li2Li2e,C錯;已知正極反應(yīng)式為2LiFeS2e=Li2SFe或2LiFeS2eLi2SFe,則總反應(yīng)為2LiFeS=Li2SFe,故B對;充電時,陰極應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)得電子,故D錯。新型可充電電池是近年來高考的熱點,旨在考查學(xué)生對原電池工作原理的理解,注意充分利用題給信息、準(zhǔn)確判斷電池正、負(fù)極材

13、料的反應(yīng)特點,綜合分析選項即可作出判斷。答案:B考點 2 電解原理(2)陰極產(chǎn)物的判斷直接根據(jù)溶液中陽離子放電順序加以判斷。陽離子放電順序:AgHg2Fe3Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2Al3Mg2NaCa2K2電解規(guī)律(惰性電極)類型電極反應(yīng)特點實例電解物質(zhì)電解質(zhì)溶液濃度pH電解質(zhì)溶液復(fù)原所需加入物質(zhì)電解水型陰極:4H4e=2H2或4H4e2H2陽極:4OH4e=2H2OO2或4OH2H2OO24eNaOH溶液水增大增大水H2SO4溶液水增大減小水Na2SO4溶液水增大不變水電解電解質(zhì)型電解質(zhì)電離出的陰、陽離子分別在兩極放電HCl溶液電解質(zhì)本身減小增大氯化氫CuCl2溶液電解質(zhì)本身減小氯化

14、銅放H2生堿型陰極:放出H2生成堿陽極:電解質(zhì)陰離子放電NaCl溶液電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)增大氯化氫放O2生酸型陰極:電解質(zhì)陽離子放電陽極:OH放電生成酸CuSO4溶液電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)減小氧化銅A石墨電極上產(chǎn)生氫氣B銅電極發(fā)生還原反應(yīng)C銅電極接直流電源的負(fù)極D當(dāng)有0.1mol電子轉(zhuǎn)移時,有0.1mol Cu2O生成解析:由總反應(yīng)知失電子的為Cu,得電子的是H2O中的氫元素。因此Cu極為電解池的陽極,接電源的正極,石墨為陰極,接電源的負(fù)極。當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時,應(yīng)有0.05 mol Cu2O生成。答案:A變式訓(xùn)練 3下圖所示裝置中,甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放100g 5.00%

15、的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g 10.00%的K2SO4溶液,電極均為石墨電極。(1)接通電源,經(jīng)過一段時間后,測得丙中K2SO4濃度為10.47%,乙中c電極質(zhì)量增加。據(jù)此回答問題:電源的N端為_極;電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為_;列式計算電極b上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積:_;電極c的質(zhì)量變化是_g;電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發(fā)生變化,簡述其原因:甲溶液_;乙溶液_;丙溶液_;(2)如果電解過程中銅全部析出,此時電解能否繼續(xù)進(jìn)行,為什么?_。解析:本題的突破口之一在于發(fā)現(xiàn)丙中K2SO4濃度前后變化情況濃度由10.00%變?yōu)?0.47%,結(jié)合陰、陽離子放電順序可知,丙中實

16、質(zhì)是電解水。經(jīng)過簡單計算:10010.00%(100 x)10.47%,可知x4.5 g,答案:(1)正4OH4e=O22H2O2.8 L16堿性增大,因為電解后,水量減少,溶液中NaOH濃度增大酸性增大,因為陽極上OH放電生成O2,H濃度增加酸堿性大小沒有變化,因為K2SO4是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽,濃度增加不影響溶液酸堿性(2)可以。因為CuSO4溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)镠2SO4溶液,反應(yīng)也就變?yōu)樗碾娊夥磻?yīng)本題考查電化學(xué)電解池原理相關(guān)知識。圖中給出三個串聯(lián)的電解池,電解質(zhì)溶液互不相同,因而電解過程及結(jié)果都不同,但它們有一個聯(lián)系點,就是導(dǎo)線上通過的電子相等,即電子守恒。這是解該類計算題的基本依據(jù)。4500mL

17、KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)6molL1,用石墨作電極電解此溶液,當(dāng)通電一段時間后,兩極均收集到22.4 L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況),假定電解后溶液體積仍為500mL,下列說法正確的是()A原混合溶液中c(K)為2molL1B上述電解過程中共轉(zhuǎn)移4 mol電子C電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.5 molD電解后溶液中c(H)為2molL1答案:答案:AB考點 3 金屬的腐蝕與防護(hù)1.金屬腐蝕的本質(zhì)金屬腐蝕的本質(zhì)就是金屬失電子被氧化。金屬腐蝕有化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種類型。若金屬與接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起腐蝕,則是化學(xué)腐蝕,此類腐蝕無電流發(fā)生;若合金或不純金屬接觸到電解質(zhì)

18、溶液構(gòu)成原電池,其中活潑金屬作負(fù)極失去電子被腐蝕,稱為電化學(xué)腐蝕,此類腐蝕伴隨電流產(chǎn)生,且腐蝕速率比化學(xué)腐蝕快。電化學(xué)腐蝕又分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕,水膜酸性較強(qiáng)時發(fā)生析氫腐蝕,水膜酸性很弱或非酸性時發(fā)生吸氧腐蝕。2判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律(1)電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防護(hù)腐蝕措施的腐蝕(電解原理的防護(hù)原電池原理的防護(hù))。(2)對同一種金屬來說,腐蝕的快慢:強(qiáng)電解質(zhì)溶液弱電解質(zhì)溶液非電解質(zhì)溶液。 (3)活潑性不同的兩金屬,活潑性差別越大,腐蝕越快。(4)對同一種電解質(zhì)溶液來說,電解質(zhì)溶液濃度越大,腐蝕越快。例3 (2010北京理綜)下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護(hù)的說法正確的是()A

19、鋼管與電源正極連接,鋼管可被保護(hù)B鐵遇冷濃硝酸表面鈍化,可保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕C鋼管與銅管露天堆放在一起時,鋼管不易被腐蝕D鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時,負(fù)極反應(yīng)是Fe3e=Fe3解析:A項,鋼管與電源正極連接,則鋼管為電解池的陽極,發(fā)生氧化反應(yīng)被腐蝕;B項,鐵遇冷濃硝酸,表面形成致密的氧化膜可保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕;C項,鋼管與銅管露天堆放在一起時易形成原電池,鋼管作負(fù)極被腐蝕;D項,負(fù)極反應(yīng)應(yīng)為Fe2e=Fe2或FeFe22e。答案:B變式訓(xùn)練5下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法正確的是()純銀器表面在空氣中因化學(xué)腐蝕漸漸變暗當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時,鍍層仍能對鐵制品起保護(hù)作用海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用

20、了犧牲陽極的陰極保護(hù)法可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕A B C D解析:純銀器表面在空氣中易生成硫化物失去光澤;當(dāng)鍍錫鐵制品鍍層破損時,由于鐵比錫活潑,形成原電池時,鐵作原電池的負(fù)極,加快鐵的腐蝕;鋅比鐵活潑,當(dāng)在海輪外殼上連接鋅塊后,鋅失電子而海輪外殼被保護(hù);要采用電解原理保護(hù)金屬,應(yīng)將金屬與電源的負(fù)極相連,即作電解池的陰極。綜合上述分析,可知、正確。答案:C6下圖裝置中,U型管內(nèi)為紅墨水,a、b試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液,各加入生鐵塊,放置一段時間。下列有關(guān)描述錯誤的是()A生鐵塊中的碳是原電池的正極B紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋逤兩試管中相同的電極反應(yīng)式

21、是:Fe2e=Fe2Da試管中發(fā)生了吸氧腐蝕,b試管中發(fā)生了析氫腐蝕解析:a、b試管中均發(fā)生鐵的電化學(xué)腐蝕,在食鹽水中的Fe發(fā)生吸氧腐蝕,正極為碳:2H2OO24e= 4OH,負(fù)極為鐵:2Fe4e=2Fe2,由于吸收O2,a管中氣壓降低;b管中的電解質(zhì)溶液是酸性較強(qiáng)的NH4Cl溶液,故發(fā)生析氫腐蝕,正極:2H2e=H2,負(fù)極:Fe2e=Fe2,由于放出氫氣,b管中氣壓增大,故U型管中的紅墨水應(yīng)是左高右低,B選項錯誤。答案:B2無論什么樣的電極材料、電解質(zhì)溶液無論什么樣的電極材料、電解質(zhì)溶液(或熔融狀態(tài)的或熔融狀態(tài)的電解質(zhì)電解質(zhì))構(gòu)成原電池,只要是原電池就永遠(yuǎn)遵守電極的規(guī)構(gòu)成原電池,只要是原電池

22、就永遠(yuǎn)遵守電極的規(guī)定:電子流出的電極是負(fù)極,電子流入的電極是正極。定:電子流出的電極是負(fù)極,電子流入的電極是正極。3在化學(xué)反應(yīng)中,失去電子的反應(yīng)在化學(xué)反應(yīng)中,失去電子的反應(yīng)(電子流出的反應(yīng)電子流出的反應(yīng))是是氧化反應(yīng),得到電子的反應(yīng)氧化反應(yīng),得到電子的反應(yīng)(電子流入的反應(yīng)電子流入的反應(yīng))是還原反是還原反應(yīng),所以在原電池中,負(fù)極永遠(yuǎn)發(fā)生氧化反應(yīng),正極永應(yīng),所以在原電池中,負(fù)極永遠(yuǎn)發(fā)生氧化反應(yīng),正極永遠(yuǎn)發(fā)生還原反應(yīng)。遠(yuǎn)發(fā)生還原反應(yīng)。4在電解池中分析陽極上的電極反應(yīng),應(yīng)首先看陽極在電解池中分析陽極上的電極反應(yīng),應(yīng)首先看陽極材料,因為活潑電極作陽極會先放電。材料,因為活潑電極作陽極會先放電。5在原電池

23、中兩種金屬電極的活動性是相對的,即相在原電池中兩種金屬電極的活動性是相對的,即相對活潑的金屬作負(fù)極,而相對不活潑的金屬作正極,在對活潑的金屬作負(fù)極,而相對不活潑的金屬作正極,在不同的電解質(zhì)溶液中,它們活動性的相對強(qiáng)弱可能會改不同的電解質(zhì)溶液中,它們活動性的相對強(qiáng)弱可能會改變。變。 如如Mg和和Al,在以稀硫酸為電解質(zhì)溶液的原電池中,在以稀硫酸為電解質(zhì)溶液的原電池中,Mg比比Al金屬性強(qiáng),所以金屬性強(qiáng),所以Mg作負(fù)極,作負(fù)極,Al作正極;將電解質(zhì)作正極;將電解質(zhì)溶液換為溶液換為NaOH溶液,由于溶液,由于Mg不能與不能與NaOH溶液發(fā)生反溶液發(fā)生反應(yīng),而應(yīng),而Al易與易與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng),所以在溶液發(fā)生反應(yīng),所以在NaOH溶液溶液中中Al比比Mg活潑,活潑,Al作負(fù)極,而作負(fù)極,而Mg作正極。由此可見,作正極。由此可見,在判斷原電池的正負(fù)極時,不僅要比較兩種金屬的金屬在判斷原電池的正負(fù)極時,不僅要比較兩種金屬的金屬活動性,還要注意電解質(zhì)溶液的性質(zhì)。活動性,還要注意電解質(zhì)溶液的性質(zhì)。

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