全国版版高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物第2节富集在海水中的元素氯学案.docx
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全国版版高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物第2节富集在海水中的元素氯学案
第2节 富集在海水中的元素——氯
考试说明
1.掌握氯的主要性质及其应用。
2.掌握氯的重要化合物的主要性质及其应用。
3.了解氯及其重要化合物的制备方法。
4.了解氯及其重要化合物对环境的影响。
命题规律
氯及其化合物是历届各地高考的热点之一。
其考查形式为:
(1)以实验题型考查氯气的制备、净化、性质探究等;
(2)结合氧化还原反应和化学反应原理考查氯的化合物的性质及制备等。
以选择题型和实验题型结合海水资源的综合利用考查溴、碘及其化合物的性质、制备等。
考点1 氯及其化合物的性质和应用
1.氯气的性质
(1)物理性质
(2)化学性质
①与金属反应
a.与钠反应:
2Na+Cl2
2NaCl(有白烟生成)。
b.与铁反应:
2Fe+3Cl2
2FeCl3(生成棕黄色烟,溶于水得黄色溶液)。
c.与铜反应:
Cu+Cl2
CuCl2(生成棕黄色烟,溶于水呈蓝色)。
②与非金属反应
③与水反应
离子方程式:
Cl2+H2OH++Cl-+HClO。
(Cl2既是氧化剂又是还原剂)
④与强碱的反应
2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O。
离子方程式:
Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O。
⑤与某些还原性物质反应(写离子方程式)
a.氯气与KI溶液:
Cl2+2I-===I2+2Cl-;
b.氯气与FeCl2溶液:
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-;
c.向氯水中通SO2:
SO2+Cl2+2H2O===4H++2Cl-+SO
。
2.氯的重要化合物
(1)次氯酸(HClO)
①弱酸性:
比碳酸酸性弱,电离方程式为HClOH++ClO-。
②不稳定性:
见光易分解,化学方程式:
2HClO
2HCl+O2↑,氯水要现用现配。
③强氧化性:
使有色布条褪色,能杀菌消毒,用作漂白剂、消毒剂。
(2)漂白粉(漂粉精)
①制取原理:
2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
②漂粉精的主要成分是Ca(ClO)2和CaCl2,有效成分是Ca(ClO)2。
③水解呈碱性,其水解的离子方程式为ClO-+H2OHClO+OH-。
④与盐酸反应:
Ca(ClO)2+2HCl===CaCl2+2HClO。
⑤作为漂白剂或消毒剂的原理可用化学方程式表示为Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO。
漂白粉久置失效,必须密封保存。
(1)常温下液态氯与铁不反应,故可用钢瓶储运液氯。
(2)加热或点燃条件下,氯气能与绝大多数金属或某些非金属单质(如S、P、Si、H2等)反应,且与Fe反应得FeCl3,与Cu反应得CuCl2。
(3)Cl2、NaClO、漂白粉本身并无漂白性,只有在一定条件下生成的HClO才有漂白性,如:
Cl2不能使干燥的有色布条褪色,但可使湿润的有色布条褪色。
(4)HClO的漂白是破坏性漂白,永久性的,使有机色质结构变化,变为白色物质。
如用HClO漂白后的酸碱指示剂再遇酸或碱后不再显色。
【基础辨析】
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)新制取的漂白粉是纯净物。
(×)
(2)Cl2通入水中的离子方程式为Cl2+H2O===2H++Cl-+ClO-。
(×)
(3)Cl2具有很强的氧化性,在化学反应中只能作氧化剂。
(×)
(4)Cl2泄漏时,应用蘸有NaOH溶液的毛巾捂住口鼻,逆风向高处转移。
(×)
(5)过量的铁与氯气在一定条件下反应生成FeCl2。
(×)
(6)漂白粉和明矾都常用于自来水的处理,二者的作用原理是相同的。
(×)
题组一氯及其化合物的性质
1.氯气是一种化学性质很活泼的非金属单质,它具有较强的氧化性,下列叙述中不正确的是( )
A.红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧,产生棕黄色的烟
B.通常状况下,干燥的氯气能和Fe反应
C.纯净的H2在Cl2中安静地燃烧,发出苍白色火焰,集气瓶瓶口呈现雾状;光照H2和Cl2的混合气体时,因迅速化合而爆炸
D.氯气能与水反应生成HClO和HCl,久置氯水最终变为稀盐酸
答案 B
解析 Cl2与铁的反应需要加热,在通常状况下,干燥的Cl2与Fe不能反应。
2.某消毒液的主要成分为NaClO,还含有一定量的NaOH。
下列用来解释事实的方程式中,不合理的是(已知:
饱和NaClO溶液的pH约为11)( )
A.该消毒液可用NaOH溶液吸收Cl2制备:
Cl2+2OH-===ClO-+Cl-+H2O
B.该消毒液的pH约为12:
ClO-+H2OHClO+OH-
C.该消毒液与洁厕灵(主要成分为HCl)混用,产生有毒Cl2:
2H++Cl-+ClO-===Cl2↑+H2O
D.该消毒液加白醋生成HClO,可增强漂白作用:
CH3COOH+ClO-===HClO+CH3COO-
答案 B
解析 将Cl2通入NaOH溶液中可制得消毒液,离子方程式为2OH-+Cl2===Cl-+ClO-+H2O,A正确;饱和NaClO溶液的pH约为11,现在该消毒液的pH为12,故不可能仅为ClO-的水解所致,该消毒液中还含有一定量的NaOH,是使消毒液的pH约为12的主要原因,B错误;该消毒液与洁厕灵混用时,ClO-与Cl-会发生氧化还原反应生成Cl2,C正确;CH3COOH的酸性强于HClO,在该消毒液中加入CH3COOH,会使CH3COOH与ClO-反应生成HClO,增强其漂白性,D正确。
题组二氯水的成分与性质
3.在探究新制饱和氯水成分的实验中,下列根据实验现象得出的结论不正确的是( )
A.氯水的颜色呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2
B.向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明氯水中含有Cl-
C.向氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,说明氯水中含有H+
D.向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液颜色变成棕黄色,说明氯水中含有HClO
答案 D
解析 氯水中含有“三分子四离子”[Cl2、HClO、H2O、H+、Cl-、ClO-、OH-(少)],含Cl2,溶液呈浅黄绿色,A正确;含Cl-,加入AgNO3溶液反应生成AgCl沉淀,B正确;能与NaHCO3反应生成CO2,说明有H+,C正确;氯水中Cl2也可以将Fe2+氧化为Fe3+,D错误。
4.经氯气消毒的自来水,若用于配制以下溶液:
①NaOH、
②AgNO3、③Na2CO3、④FeSO4、⑤KI、⑥NaCl、⑦Na2SO3,不会使配制的溶液变质的是( )
A.全部B.②④⑤⑥
C.②⑤D.⑥
答案 D
解析 氯水的成分是Cl2、HCl、HClO。
①NaOH和氯气、盐酸、次氯酸发生反应,溶液会变质,故错误;②Ag++Cl-===AgCl↓,溶液会变质,故错误;③Na2CO3+2HCl===2NaCl+CO2↑+H2O,溶液会变质,故错误;④2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,溶液会变质,故错误;⑤Cl2+2I-===I2+2Cl-,溶液会变质,故错误;⑥不发生反应,溶液不会变质,故正确;⑦Cl2+SO
+H2O===2Cl-+SO
+2H+,溶液会变质,故错误;综上所述,D正确。
新制氯水的多重性质
考点2 氯气的实验室制法
实验室制取、收集干燥纯净氯气的装置
(1)必须用浓盐酸,MnO2与稀盐酸不反应。
因此利用上述方法制得的氯气实际产量比理论产量要低,可能的原因有:
①盐酸挥发;②随着反应进行,浓盐酸变成稀盐酸,稀盐酸不反应。
(2)为了减少制得的Cl2中HCl的含量,所以加热温度不宜过高,以减少HCl的挥发。
(3)实验结束后,先使反应停止并排出装置中残留的Cl2,再拆卸装置,避免污染空气。
(4)尾气吸收时,不能用澄清石灰水吸收Cl2,因为溶液中Ca(OH)2浓度小,吸收不完全。
实验室一般选用NaOH溶液吸收尾气中的Cl2。
【基础辨析】
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度。
(√)
(2)足量的MnO2与40mL10mol·L-1浓盐酸加热条件下反应转移0.2mol电子。
(×)
(3)实验室制Cl2的离子方程式:
MnO2+4HCl
Mn2++2Cl-+Cl2↑+2H2O。
(×)
(4)制取氯气时要缓缓加热,温度过高会导致HCl大量挥发。
(√)
(5)[2015·四川高考]除去氯气中的HCl气体,装置如图。
(×)
1.如图所示仪器可用于实验室制备少量无水FeCl3,仪器连接顺序正确的是( )
A.a-b-c-d-e-f-g-h
B.a-e-d-c-b-h-i-g
C.a-d-e-c-b-h-i-g
D.a-c-b-d-e-h-i-f
答案 B
解析 装置顺序为:
制氯气、除杂(HCl、水蒸气)、物质制备、尾气处理,注意洗气瓶中的导管为“长进短出”。
2.如图是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(夹持及加热仪器已略)。
(1)制备氯气选用的药品为固体二氧化锰和浓盐酸,则相关的化学反应方程式为___________________________________________。
装置B中饱和食盐水的作用_______________________________;
同时装置B亦是安全瓶,若C中发生堵塞时B中的现象:
____________________________________________________________
________________________________________________________。
(2)装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性,为此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次放入如表所示物质:
其中,能证明氯气有漂白性的是________(填字母)。
(3)设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘的非金属性。
当向D中缓缓通入少量氯气时,可以看到无色溶液逐渐变为________色,说明氯的非金属性大于溴,打开活塞,将装置D中少量溶液加入装置E中,振荡。
观察到的现象是________________________________。
(4)装置F中用足量的Na2SO3溶液吸收多余氯气,试写出相应的离子方程式:
_______________________________________。
答案
(1)MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O 除去Cl2中的HCl B中长颈漏斗内液面上升,形成水柱
(2)d (3)黄 E中液体分为两层,上层(苯层)为紫红色
(4)SO
+Cl2+H2O===SO
+2Cl-+2H+
解析
(1)用饱和食盐水除去Cl2中的HCl气体。
(2)检验Cl2的漂白性需要进行对比实验,即潮湿的Cl2和干燥的Cl2的漂白性实验,其中Ⅱ只能放置固体干燥剂。
(3)Cl2先与NaBr反应,而后Br2与KI反应。
(4)Cl2氧化SO
。
考点3 卤素的性质及X-的检验
1.卤素单质性质的相似性
卤素位于元素周期表中第ⅦA族,包括:
氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)。
卤素原子最外层都有7个电子,都是典型的非金属元素,其单质具有相似的化学性质。
(1)都能与H2反应:
X2+H2===2HX。
(2)都能与大多数金属反应(Fe):
2Fe+3Cl2
2FeCl3;2Fe+3Br2
2FeBr3;Fe+I2
FeI2。
(4)都能与碱溶液反应:
X2+2NaOH===NaX+NaXO+H2O(F2例外)。
(5)卤素间的置换反应
将氯水滴入溴化钠溶液:
Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2。
将溴水滴入碘化钾溶液:
Br2+2KI===I2+2KBr。
2.递变性
3.卤素离子的检验方法
(1)卤族元素单质能将同主族原子序数大的元素从其盐溶液中置换出来,但氟不能进行相应的置换,原因是F2能与NaX溶液中的水发生反应。
(2)卤族元素的单质F2、Cl2、Br2均能将Fe氧化为Fe3+,而I2只能将铁氧化为Fe2+,故Fe3+与I-不能大量共存。
(3)加碘食盐中的碘一般是KIO3,不是I2。
【基础辨析】
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)类比Fe与Cl2的反应判断Fe与I2反应时生成FeI3。
(×)
(2)F2通入氯化钠溶液中反应置换出Cl2。
(×)
(3)可以用淀粉溶液检验加碘食盐中的KIO3。
(×)
(4)能使湿润的淀粉KI试纸变蓝的气体一定是Cl2。
(×)
(5)向无色溶液中滴加氯水和CCl4,振荡、静置,下层溶液显紫色,证明原溶液中含有I-。
(√)
(6)碘易升华,可用加热升华法除去NH4Cl中混有的I2。
(×)
题组一卤族元素的性质及用途
1.某同学向一支试管中按一定的顺序分别加入下列几种物质(一种物质只加一次):
a.KI溶液;b.淀粉溶液;c.NaOH溶液;d.稀硫酸;e.氯水。
发现溶液颜色按如下顺序变化:
①无色→②棕黄色→③蓝色→④无色→⑤蓝色,对此过程进行的分析中错误的是( )
A.加入以上药品的顺序是a→e→b→c→d
B.③→④反应的化学方程式为3I2+6NaOH===5NaI+NaIO3+3H2O
C.溶液由棕黄色变为蓝色的原因是淀粉溶液遇碘变蓝色
D.④→⑤反应的离子方程式为2I-+Cl2===I2+2Cl-
答案 D
解析 ①无色→②棕黄色说明有碘生成,②棕黄色→③蓝色说明是淀粉遇碘溶液显色,③蓝色→④无色说明碘被消耗,④无色→⑤蓝色说明又生成了碘,此时发生的是NaI和NaIO3在酸性条件下生成碘的反应。
2.将Cl2通入NaBr和NaI的混合液中,待反应充分后将所得溶液加热蒸干并灼烧,最后将得到的固体冷却、称量。
称量所得固体的质量与通入Cl2的体积关系如图所示。
则原混合液中NaI的物质的量为( )
A.0.5molB.0.4molC.0.3molD.0.25mol
答案 D
解析 根据图示可知a处为NaBr和NaI,ab段为NaBr、NaI和NaCl,bc段为NaBr和NaCl,cd段为NaCl;最终得到的29.25g固体为NaCl。
根据氯元素守恒,则n(Cl2)=
n(NaCl)=
×
mol=0.25mol;根据图示:
0~2.5V(即0~0.125molCl2)段发生的反应为2NaI+Cl2===2NaCl+I2,故n(NaI)=0.25mol。
题组二卤素离子的检验
3.鉴别NaCl、NaBr、NaI溶液可以选用的试剂是( )
①碘水、淀粉溶液 ②氯水、CCl4 ③溴水、苯 ④硝酸、AgNO3溶液 ⑤氯水、苯
A.①②④B.②③⑤C.②④⑤D.③④⑤
答案 C
解析 氯水中的Cl2分别与NaBr、NaI反应:
2NaBr+Cl2===2NaCl+Br2,2NaI+Cl2===2NaCl+I2,均可被CCl4萃取,通过观察CCl4中颜色的不同可鉴别,②正确;Cl-、Br-、I-分别与Ag+反应,产生白色沉淀AgCl,浅黄色沉淀AgBr,黄色沉淀AgI,且均不溶于稀HNO3,可鉴别,④正确;⑤同②类似,可鉴别,正确。
4.甲、乙、丙三种溶液中各含有一种X-(X-为Cl-、Br-或I-),向甲溶液中加入淀粉溶液和氯水,溶液变为橙色,再加入丙溶液,颜色无明显变化。
则甲、乙、丙含有的卤素离子依次为( )
A.Br-、Cl-、I-B.Br-、I-、Cl-
C.I-、Br-、Cl-D.Cl-、I-、Br-
答案 B
解析 当向甲中加入淀粉和氯水时,淀粉不显蓝色,说明甲中不含有I-,溶液变为橙色,说明甲中含有Br-;再加入丙溶液,无明显变化,说明丙溶液中也无I-,则丙中含有Cl-,故甲、乙、丙三种溶液中依次含有Br-、I-、Cl-。
1.[高考集萃]判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)[2017·全国卷Ⅲ]清洗碘升华实验所用试管先用酒精清洗,再用水清洗。
( )
(2)[2017·北京高考]氯气使KBr溶液变黄过程中气体被还原。
( )
(3)[2017·天津高考]用氯气处理水中的Cu2+、Hg2+等重金属离子。
( )
(4)[2017·天津高考]鉴别NaBr和KI溶液分别加新制氯水后,用CCl4萃取,观察现象。
( )
(5)[2017·江苏高考]ClO2具有还原性,可用于自来水的杀菌消毒。
( )
(6)[2016·全国卷Ⅰ]将Cl2与HCl混合气体通过饱和食盐水可得到纯净的Cl2。
( )
(7)[2016·全国卷Ⅲ]浓盐酸与MnO2反应制备纯净Cl2,气体产物先通过浓硫酸,后通过饱和食盐水。
( )
(8)[2016·四川高考]向某食盐溶液中滴加淀粉溶液,溶液颜色不变,该食盐中一定没有添加KIO3。
( )
答案
(1)√
(2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)×
解析
(1)碘易溶于酒精,所以可用酒精清洗碘,又因为酒精与水互溶,所以再用水清洗可洗净,正确;
(2)Cl2使KBr溶液变黄的原因是发生了反应:
Cl2+2KBr===2KCl+Br2,该反应中Cl元素由0价降低到-1价,故Cl2发生了还原反应,正确;(3)氯气与Cu2+、Hg2+等重金属离子不反应,错误;(4)NaBr和KI都能与氯水反应,分别有Br2和I2生成,Br2的四氯化碳溶液呈橙红色,I2的四氯化碳溶液呈紫红色,可以鉴别,正确;(5)ClO2中Cl元素为+4价,有氧化性,可用于自来水杀菌消毒,错误;(6)将Cl2与HCl混合气体通过饱和食盐水可除去其中的HCl气体,但引入了水蒸气,错误;(7)浓盐酸与MnO2反应制备Cl2时,应先通过饱和食盐水,后通过浓硫酸才能得到干燥纯净的Cl2,错误;(8)KIO3遇淀粉不变蓝色,只有单质碘遇淀粉才变蓝色,错误。
2.[2016·全国卷Ⅲ]化学在生活中有着广泛的应用,下列对应关系错误的是( )
答案 B
解析 FeCl3与Cu的反应2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2不能用来比较铁与铜的金属性强弱,故错误。
3.[2016·江苏高考]以电石渣[主要成分为Ca(OH)2和CaCO3]为原料制备KClO3的流程如下:
(1)氯化过程控制电石渣过量、在75℃左右进行。
氯化时存在Cl2与Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反应,Ca(ClO)2进一步转化为Ca(ClO3)2,少量Ca(ClO)2分解为CaCl2和O2。
①生成Ca(ClO)2的化学方程式为___________________。
②提高Cl2转化为Ca(ClO3)2的转化率的可行措施有________(填序号)。
A.适当减缓通入Cl2速率
B.充分搅拌浆料
C.加水使Ca(OH)2完全溶解
(2)氯化过程中Cl2转化为Ca(ClO3)2的总反应方程式为6Ca(OH)2+6Cl2===Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O,氯化完成后过滤。
①滤渣的主要成分为________(填化学式)。
②滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比
n[Ca(ClO3)2]∶n(CaCl2)________1∶5(填“>”“<”或“=”)。
(3)向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca(ClO3)2转化为KClO3。
若溶液中KClO3的含量为100g·L-1,从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是________。
答案
(1)①2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O ②AB
(2)①CaCO3、Ca(OH)2 ②<
(3)蒸发浓缩、冷却结晶
解析
(1)①Cl2与Ca(OH)2反应生成CaCl2、Ca(ClO)2和H2O。
②适当减缓通入Cl2的速率、充分搅拌浆料均有利于Cl2的吸收,能够提高Cl2的转化率。
Ca(OH)2是否完全溶解不会影响Cl2的吸收,故A、B两项正确。
(2)①由于电石渣中的CaCO3不参加反应,所以滤渣的主要成分是CaCO3以及未反应的Ca(OH)2。
②由于氯化过程中除发生主要反应6Ca(OH)2+6Cl2===Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O外,还存在副反应Ca(ClO)2===CaCl2+O2↑,所以滤液中n[Ca(ClO3)2]∶n(CaCl2)<1∶5。
(3)由溶解度曲线可知,KClO3的溶解度受温度的影响较大,将溶液蒸发浓缩,得到较高温度下的浓溶液,然后再降温,大部分KClO3将会结晶析出。
4.[2015·重庆高考]ClO2与Cl2的氧化性相近,在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛。
某兴趣小组通过图1装置(夹持装置略)对其制备、吸收、释放和应用进行了研究。
(1)仪器D的名称是________。
安装F中导管时,应选用图2中的________。
(2)打开B的活塞,A中发生反应:
2NaClO3+4HCl===2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O,为使ClO2在D中被稳定剂充分吸收,滴加稀盐酸的速度宜________(填“快”或“慢”)。
(3)关闭B的活塞,ClO2在D中被稳定剂完全吸收生成NaClO2,此时F中溶液的颜色不变,则装置C的作用是________。
(4)已知在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2,该反应的离子方程式为____________________________。
在ClO2释放实验中,打开E的活塞,D中发生反应,则装置F的作用是________________________________。
(5)已吸收ClO2气体的稳定剂Ⅰ和稳定剂Ⅱ,加酸后释放ClO2的浓度随时间的变化如图3所示。
若将其用于水果保鲜,你认为效果较好的稳定剂是________,原因是_______________________。
答案
(1)锥形瓶b
(2)慢
(3)吸收Cl2
(4)4H++5ClO
===Cl-+4ClO2↑+2H2O验证是否有ClO2生成
(5)稳定剂Ⅱ稳定剂Ⅱ可以缓慢释放ClO2,能较长时间维持保鲜所需的浓度
解析
(1)根据仪器D的形状和结构可知其为锥形瓶。
根据“长进短出”的原则可知应该选装置b。
(2)滴加盐酸速率应该慢,这样产生ClO2的速率也会慢,ClO2通过D时才能被充分吸收。
(3)关闭B的活塞后,ClO2被完全吸收,而装置F中淀粉KI溶液颜色不变,说明没有I2单质生成,推知装置A中生成的Cl2被装置C中的药品吸收,可见装置C的作用是吸收Cl2。
(4)ClO
在酸性条件下(H+)反应生成ClO2,同时生成Cl-、H2O,其离子反应方程式为5ClO
+4H+===Cl-+4ClO2↑+2H2O。
ClO2具有强氧化性,根据实验目的,若释放出了ClO2,则ClO2与淀粉KI溶液反应生成I2,F中会出现蓝色,所以装置F的作用是验证是否有ClO2生成。
(5)根据变化曲线,稳定剂Ⅰ释放出ClO2的速率快,保鲜时间相对较短,稳定剂Ⅱ释放出ClO2的速率缓慢平稳,保鲜时间更长,所以选稳定剂Ⅱ。
时间:
45分钟
满分:
100分
一、选择题(每题7分,共70分)
1.下列说法不正确的是( )
A.久置的氯水最终会变成稀盐酸
B.硅酸钠的水溶液俗称“水玻璃”,是工业常用的黏合剂、阻燃剂、防腐剂
C