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钠及其化合物知识归纳

钠及其化合物知识归纳

LT

电子失去,而达到稳定结构,形成+1价的钠阳离子(Na+)。

即金属钠的原子结构决定了其性质的活泼。

因其易失电子被氧化,故金属钠是还原剂。

知识点3:

钠的物理性质

钠是银白色金属,质软(可用刀切割),密度小(0.97g/cm3),熔点低,是电和热的良导体。

知识点4:

钠的化学性质

由于钠原子最外层只有一个电子,在化学反应中容易失去最外层的一个电子变为钠离子:

Na-e-→Na+

所以钠的化学性质极活泼,具有强还原性,是强还原剂,具有金属的典型性质。

1.与非金属反应

(1)与氧气的反应

常温下能与空气中的氧气化合,表面变暗。

4Na+O2=2Na2O

在空气或氧气中燃烧,发出黄色火焰,生成淡黄色固体。

2Na+O2Na2O2

(2)与硫反应

2Na+S=Na2S(研磨易爆炸)

(3)与氯气反应

2Na+Cl22NaCl(发出黄色火焰,产生白烟)

2.与水反应

钠与水反应的实验现象及现象解释如下:

现象

解释

浮在水面上

钠的密度比水小

熔成闪亮小球

反应放热、熔点低

迅速四处游动

钠受气体推动而游动

发出嘶嘶响声

产生气体及其燃烧

反应后滴入酚酞试液显红色

生成NaOH显碱性

注:

钠与水反应在钠的周围有白雾生成,此白雾是氢气燃烧产生的水蒸气。

钠与水反应的化学方程式为:

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

该反应的实质是钠原子与水电离出的H+发生氧化还原反应,其离子方程式为:

2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑

注:

钠与水反应的现象可概括为“浮、熔、游、响、红”,并结合钠的性质进行记忆。

3.与酸反应

钠与酸反应比与水反应更加激烈,极易爆炸。

钠与盐酸反应2Na+2HCl=2NaCl+H2↑

钠与稀硫酸反应2Na+H2SO4=Na2SO4+H2↑

钠与酸溶液反应的实质是:

钠与酸电离出来的H+直接反应,而不是钠先与水反应,生成的氢氧化钠再和酸溶液反应。

因为钠与水反应时,得电子的是水电离的H+,而酸中H+浓度大于水中H+的浓度。

4.与盐的反应

与熔融盐的反应4Na+TiCl4(熔融)Ti+4NaCl

与盐溶液反应将钠加到盐溶液中,首先是钠与水反应,若生成的氢氧化钠与盐能发生复分解反应,生成难溶物或弱电解质等,则氢氧化钠和盐再反应;否则钠只与水反应。

将一小粒钠投入硫酸铜溶液中,除观察到与水反应相同的现象外,还看到蓝色沉淀生成。

这是因为钠先与水反应,生成的NaOH再与盐CuSO4发生复分解反应生成氢氧化物——Cu(OH)2沉淀。

其反应式为:

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓(蓝色)+Na2SO4

总反应式:

2Na+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑

故钠与盐溶液反应,不能置换出盐中的金属。

注:

钠与CuSO4溶液反应时会产生黑色物质,这是因为钠与水反应放出大量的热,使难溶碱Cu(OH)2部分分解,生成黑色的CuO所致。

凡是活动性很强的金属(如K、Ca、Na)与盐溶液反应都与此类似,只有在熔融状态下,才有可能发生金属之间的置换反应。

由于钠的性质十分活泼,所以钠元素以化合态如NaCl、Na2SO4、Na2CO3、NaNO3等形式存在于自然界中。

由于钠很容易与空气或水反应,所以保存钠时应隔绝空气和水。

因为煤油不与钠反应,且煤油的密度小于钠的密度,所以通常将钠保存在煤油里。

虽然汽油的密度也小于钠的密度,但由于汽油易挥发,所以不能用汽油保存钠。

由于四氯化碳的密度大于钠的密度,所以不能用四氯化碳保存钠。

知识点5:

钠的制取

工业上用电解氯化钠的方法制取钠。

电解需要在电解槽里进行。

为降低电解温度,一般用40%NaCl和60%CaCl2形成的共熔物,在580℃就可以了。

电解时,Cl2在阳极放出,金属钠和钙浮在上方的熔盐上面,从管道溢出。

把熔融的金属混合物冷却到105~110℃,钙就成晶体析出,经过滤就实现了钠和钙的分离。

知识点6:

钠的用途

1.制取过氧化钠

2.钠和钾的合金是原子反应堆的导热剂

熔融的钠是液体传热中最好的一种,传热本领比水银高10倍,比水高40~50倍。

钠和钾组成的合金在常温下是液体,例如含钠20%、钾80%(质量分数)的合金熔点是-10℃,可用于原子反应堆的导热剂(合金的熔点一般都比任一组成成分的熔点低)。

3.用于电光源(高压钠灯)

将钠用于电光源上,高压钠灯发出的黄光波长约为589nm,射程远,透雾能力强,对道路平面的照度比高压水银灯高三倍半,广泛应用于广场、街道的照明。

钠灯也可用于洗相的暗房,因为这种黄光不会使相纸曝光。

4.作还原剂制取某些金属

3Na+AlCl3=Al+3NaCl(历史上制铝),4Na+TiCl4(熔融)Ti+4NaCl(现代制钛)。

碱金属中的钾、铷、铯的制取也用不如它们活泼的钠,原因是什么呢?

我们以制钾为例来说明。

沸点,KCl:

1500℃、Na:

882.9℃、NaCl:

1410℃、K:

774℃。

我们将熔融态的KCl与Na共热,可得到钾蒸气:

KCl+Na=NaCl+K↑,及时分离出K蒸气,反应就不断向右进行了。

解题方法指导

题型1检验钠的物理性质

[例1]钠与水反应时的现象与钠的下列性质无关的是()

A.钠的熔点低B.钠的密度小

C.钠的硬度小D.有强还原性

题型2检验钠与溶液的反应

[例2]将一小块钠投入盛有5mL饱和澄清石灰水的试管中,不可能观察到的现象是()

A.钠熔成小球并在液面上到处游动B.有气体产物生成

C.溶液中有银白色金属析出D.溶液变浑浊

[例3]将一小块金属钠投入到下列物质的溶液中,有刺激性气味的气体产生的是()

A.NH4ClB.FeCl3C.CuSO4D.Ca(HCO3)2

题型3钠原子与离子的结构

[例4]有关钠原子和钠离子的叙述正确的是()

A.钠原子与钠离子的化学性质相似B.钠原子比钠离子多一个质子

C.钠原子具有还原性,钠离子具有氧化性D.钠原子不稳定,而钠离子稳定

题型4考查钠与水反应的计算

[例5]将2.3g钠投入97.7g水中,所得溶液的质量分数为()

A.2.3%B.大于2.3%C.4%D.大于4%

基础达标演练

1.钠在自然界存在的主要形式是()

A.NaB.Na2ONaOH

C.NaHCO3Na2CO3D.NaCl

2.钠着火时,采用哪种灭火方式最好()

A.水B.煤油C.泡沫灭火器D.沙子

3.在实验室里做钠跟水反应的实验时,用到的仪器是()

a.试管夹b.镊子c.小刀d.冷凝管e.滤纸f.研钵g.烧杯h.坩埚i.石棉网j.玻璃片k.药匙l.燃烧匙

A.adbiB.cefkC.fghlD.dcegj

4.将一小块金属钠放置在潮湿的空气中足够长的时间后,最终将转变为()

A.Na2OB.Na2O2C.Na2CO3D.NaOH

5.钠的下列用途与钠的化学性质无关的是()

A.用钠单质与氧气作用制取生氧剂Na2O2粉末

B.用钠、钾的合金作原子反应堆的导热剂

C.用钠冶炼第三代金属钛

D.应用于电光源上,如钠光灯

6.下列属于钠离子性质的是()

A.极易被氧化B.有银白色金属光泽

C.能置换CaCl2溶液中的CaD.焰色反应为黄色

7.(2009广东)下列有关实验操作的说法正确的是()

A.可用25mL碱式滴定管量取20.00mLKMnO4溶液

B.用pH试纸测定溶液的pH时,需先用蒸馏水润湿试纸

C.蒸馏时蒸馏烧瓶中液体的体积不能超过容积的2/3,液体也不能蒸干

D.将金属钠在研钵中研成粉末,使钠与水反应的实验更完全

8.将一小块金属钠投入到硫酸铜溶液中,不可能观察到的现象是()

A.钠熔成小球在液面上滚动B.有无色气体生成

C.溶液底部有紫红色物质生成D.溶液中有蓝色沉淀生成

9.一小块金属钠投入水中,观察到:

(1)钠浮在水面上,说明:

(2)钠熔成光亮的小球,在水面上四处游动,说明:

(3)反应后的水溶液中加入酚酞试剂呈红色,说明:

10.Na与H2在加热条件下生成NaH。

(1)证明NaH是离子化合物的方法是。

(2)NaH与H2O反应,产物为NaOH和H2,该反应的化学方程式为

(3)NaH也能跟液氨、乙醇等发生类似的反应,并都产生氢气,请写出NaH与乙醇反应的化学方程式。

11.用右图的实验装置可以进行钠跟水的反应实验,并可收集、检验生成的气体。

Na的密度为0.97g·cm-3,煤油的密度为0.87g·cm-3。

请回答下列问题:

(1)液体物质添加完毕后,关闭活栓,打开右边胶塞,向煤油中加入一小块钠,立即塞好胶塞。

反应开始前钠的位置在处(填A、B或C)。

(2)反应后,钠在煤油层和水层界面之间上下跳动,反应平缓连续进行,试说明产生上述现象的原因:

(3)写出钠跟水反应的离子方程式。

(4)本实验除能使反应平缓连续进行、收集并检验气体外,还有一个优点是,这是因为。

12.将2.3g钠投入97.8g水中,所得溶液的质量分数为多少?

能力拓展

释疑解难

命题规律1:

本节常见的易错易混点

1.钠与氧气反应何时生成Na2O,何时生成Na2O2,经常混淆不清。

2.钠与酸溶液反应的观念,总认为是Na先与水反应生成氢氧化钠后,氢氧化钠再与酸反应。

3.钠与盐溶液反应时,总认为是钠直接与盐反应,而忽视了钠先与水反应。

注:

(1)钠与氧气反应在常温下生成Na2O,点燃时生成Na2O2。

(2)钠与酸溶液反应时,先与酸反应,反应后剩余的钠再与水反应。

(3)钠与盐溶液反应时,钠先与水反应,然后考虑生成的氢氧化钠是否可以与盐再进一步反应。

命题规律2:

金属钠露置在空气中的变化过程

银白色金属表面变暗出现白色固体表面变成溶液

(Na)(Na2O)(NaOH)(NaOH潮解)

白色块状物质白色粉末状物质

(Na2CO3·10H2O)(Na2CO3)

注:

熟练写出各步转化的化学方程式,弄清变化的本质原因。

命题规律3:

钠与盐溶液反应的规律

1.将钠投入到饱和氯化钠溶液中,由于钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,消耗了溶液中的水,从而析出固体氯化钠。

2.将钠投入CuSO4溶液中,首先发生反应:

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,然后,生成的NaOH与CuSO4发生复分解反应:

2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4,整个过程可观察到有氢气和蓝色沉淀生成。

总反应方程式:

2Na+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑

3.将钠投入到氯化铵溶液中,会有氢气和氨气生成。

总反应式为:

2Na+2H2O+2NH4Cl=2NaCl+2NH3↑+H2↑

4.将钠投入AlCl3溶液中,首先发生反应:

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,然后,生成的NaOH与AlCl3发生复分解反应:

3NaOH+AlCl3=Al(OH)3↓+3NaCl,若加入的金属钠过量,则生成的NaOH过量,过量的NaOH又会使Al(OH)3沉淀溶解:

Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O

注:

(1)钠可以从某些熔融盐中置换出金属,但不能从盐溶液中置换出金属。

(2)当把钠放在盐溶液中时,钠首先是与水反应生成的氢氧化钠和氢气,然后再考虑生成的氢氧化钠是否与盐发生复分解反应。

典型例题导析

题型1钠性质的灵活运用

[例1]下列实验操作正确的是()

A.往盛水的烧杯中投入小拇指大小的钠块,观察现象

B.将钠保存在汽油中

C.将一小块钠放在石棉网上加热,观察现象

D.用手掰开一块金属钠,观察钠的颜色

题型2钠的密度及与水反应的应用

[例2]在烧杯中加水和苯(密度:

0.88g/cm3)各50mL。

将一小粒金属钠(密度:

0.97g/cm3)投入烧杯中。

观察到的现象可能是()

A.钠在水层中反应并四处游动

B.钠停留在苯层中不发生反应

C.钠在苯的液面上反应并四处游动

D.钠在苯与水的界面处反应,并可能上、下跳动

题型3考查钠的化合物的信息题

[例3]NaH是一种离子化合物,它跟水反应的方程式为:

NaH+H2O=NaOH+H2↑,它也能跟液氨、乙醇等发生类似的反应,并都产生氢气。

下列有关NaH的叙述错误的是()

A.跟水反应时,水作氧化剂B.NaH中H-半径比Li+半径小

C.跟液氨反应时,有NaNH2生成D.跟乙醇反应时,NaH被氧化

题型4考查钠与氧气、硫的反应

[例4]将4.6g钠与1.6g硫粉迅速混合起来,并放在石棉网上加热,反应后生成的固体是()

A.黄色固体混合物B.硫与硫化物

C.过氧化钠与硫化钠D.氧化钠与硫化钠

题型5考查钠的氧化物与水的反应

[例5](2007全国卷Ⅱ)在一定条件下,将钠与氧气反应的生成物1.5g溶于水,所得溶液恰好能被80mL浓度为0.50mol/L的HCl溶液中和,则该生成物的成分是()

A.Na2OB.Na2O2

C.Na2O和Na2O2D.Na2O2和NaO2

思维拓展训练

1.做钠与水反应的实验时,不能用很大的钠块,原因是()

A.钠不会浮在水面上B.钠不会熔化

C.容易发生爆炸D.会使水沸腾

2.下列叙述正确的是()

A.钠原子不稳定,而钠离子较稳定

B.由于钠是活泼金属,所以它能从溶液中将较稳定的金属置换出来

C.钠跟硫化合时能爆炸

D.钠与氧气剧烈反应生成氧化钠

3.取一小块金属钠,放在燃烧匙里加热,下列实验现象正确的描述是()

①金属先熔化②在空气中燃烧,放出黄色火花③燃烧后得白色固体④燃烧时火焰为黄色⑤燃烧后生成浅黄色固体物质

A.①②B.①②③C.①④⑤D.④⑤

4.将一小块钠投入到NH4Cl溶液中,产生的气体是()

A.O2和H2B.只有H2C.只有NH3D.H2和NH3

5.相同质量的钠在下列情况下产生氢气最多的是()

A.放在足量水中B.放在足量盐酸中

C.放在足量CuSO4溶液中D.用刺有小孔的铝箔包好放入足量水中

6.能正确表示下列反应离子方程式的是()

A.钠跟水反应:

2H2O2OH-+H2↑

B.钠跟盐酸反应:

2Na+2H+2Na++H2↑

C.钠跟FeCl3溶液反应:

3Na+Fe3+Fe+3Na+

D.三氧化硫与氢氧化钠溶液反应:

SO2+2NaOH2Na++SO42-+H2O

7.在天平两边各放一个质量相同的烧杯,向左盘杯中加入100g水,向右盘杯中加入100g20%的硫酸,调节天平平衡,然后分别投入2.3gNa(左盘)和2.4g镁粉(右盘)。

金属全部反应完后,天平()

A.左边高B.右边高C.仍然平衡D.无法判断

8.将4.6g钠投入95.6g水中,得到溶液溶质的质量分数是()

A.4.6%B.7.6%C.8%D.10%

9.已知用金属钠生成氧化钠,可有多种方法:

①4Na+O2=2Na2O②4Na+CO2=2Na2O+C③2NaNO2+6Na=4Na2O+N2↑。

上述三种方法中最好的是,原因是。

10.有一块表面被氧化成氧化钠的金属钠,质量是10.8g。

将它投入到100g水中,完全反应后,收集到0.2g氢气。

试计算:

(1)未被氧化的金属钠是多少克?

(2)被氧化成氧化钠的金属钠是多少克?

(3)反应后所得溶液的溶质的质量分数。

 

1.2钠的化合物

知识网络图解

Na2ONa2O2与水、CO2、盐溶液的反应

NaOH碱的通性、与酸、盐的反应

钠的化合物Na2CO3NaHCO3与酸、碱、盐的反应,NaHCO3的不稳定性

NaCl氯碱工业

知识点精析与运用

知识点精析

知识点1:

氧化钠和过氧化钠的比较

氧化物

氧化钠(Na2O)

过氧化钠(Na2O2)

结构

离子化合物,含有O2-,氧元素化合价为-2

离子化合物,含有O22-,氧元素化合价为-1

类别

碱性氧化物

过氧化物(非碱性氧化物)

颜色、状态

白色固体

淡黄色固体

热稳定性

不稳定(加热时被空气氧化)

稳定

与水反应

Na2O+H2O===2NaOH

2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑

与CO2反应

Na2O+CO2===Na2CO3

2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2

与酸反应

Na2O+2HCl===2NaCl+H2O

2Na2O2+4HCl===4NaCl+2H2O+O2↑

漂白作用

用途

制NaOH

作供养剂(用于潜水、航空);

作漂白剂(用于漂白羽毛等)

保存

干燥、密封

干燥、密封

鉴别

加水产生使带火星的木条复燃的气体

互相转变

Na2ONa2O2

注:

1.Na2O2是由活泼的金属元素钠与活泼的非金属元素氧组成的化合物,属于离子化合物。

其中钠元素以Na+形式存在,两个氧原子通过共用一对电子结合成一个整体,即O22-(过氧根离子),因此该化合物中,阴、阳离子个数比为1:

2,Na2O2的电子式为,其中氧元素呈-1价。

2.由于Na2O2中氧元素是-1价为中间价态,因而既可表现氧化性又可表现还原性。

又因为氧的稳定价态是-2价,因此Na2O2中的氧易得到电子从-1价降到-2价,从而表现强氧化性。

Na2O2的漂白性是其强氧化性的表现。

过氧化钠具有强氧化性,能氧化破坏有机色素的分子结构,可以用来漂白织物、麦秆、羽毛等。

这一点与次氯酸、次氯酸盐相同,它能漂白的物质种类多,很彻底,不会逆转。

3.Na2O2与H2O反应中,电子转移的方向和数目。

Na2O2与H2O反应时,其反应过程如下:

2Na2O2+4H2O===4NaOH+2H2O2(非氧化还原反应)

2H2O2===2H2O+O2↑(氧化还原反应)

总反应式为:

2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑。

显然,反应物H2O中的氢、氧两元素的化合价始终没有发生任何变化。

反应的实质是-1价氧元素发生了自身氧化还原反应;Na2O2既是氧化剂,又是还原剂;O2是氧化产物。

该反应电子转移的方向数目可表示如下:

2e-

单线桥法:

2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑

失2e-

双线桥发:

2Na2O2+4H2O===4NaOH+2H2O+O2↑

得2e-

4.Na2O2与CO2的反应,相当于在上边反应的基础上增加CO2与NaOH的反应,所以必须是潮湿的CO2才与Na2O2反应。

5.Na2O2是不是碱性氧化物?

碱性氧化物是指和酸反应生成盐和水的氧化物。

它有以下特征:

(1)与酸反应只生成盐和水;

(2)与水直接或间接化合生成相应的碱;(3)与酸性氧化物反应生成相应的含氧酸盐;(4)反应中元素的化合价未发生变化。

过氧化钠与酸、水或CO2反应时,除生成相应的盐和碱外,还生成了氧气,氧元素的化合价也发生了变化:

2Na2O2+2H2SO4===2Na2SO4+2H2O+O2↑

2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑

2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2

所以,Na2O2是金属氧化物,但不是碱性氧化物。

知识点2:

氢氧化钠(NaOH)

俗称烧碱、火碱、苛性钠。

1.主要物理性质:

白色固体,易吸收空气中的水而潮解,易溶解于水,并且放出大量的热,水溶液有涩味,有强腐蚀性。

2.主要化学性质:

为一元强碱,具有碱的通行。

(1)NaOH溶于水后完全电离,能与酸碱指示剂或试纸作用。

(2)与酸酐发生反应:

如CO2、SO2、SiO2等。

反应方程式分别为:

2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O;2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O;

2NaOH+SiO2===Na2SiO3+H2O

(3)与两性物质反应:

如Al2O3、Al(OH)3等。

反应方程式分别为:

Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O

Al(OH)3+NaOH===NaAlO2+2H2O

(4)与单质反应放出氢气:

如铝、硅。

反应方程式为:

2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑

Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑

(5)与盐发生复分解反应:

如NH4Cl、CuSO4、NaHCO3、Ca(HCO3)2等。

例如:

NH4Cl与NaOH溶液共热:

NH4Cl+NaOH==NaCl+H2O+NH3↑;

NaHCO3溶液与NaOH溶液反应:

NaHCO3+NaOH==Na2CO3+H2O

应注意:

①盛NaOH的试剂瓶需用橡胶塞,不能用玻璃塞。

②NaOH碱性很强,贮存时若未密闭,表层易变质生成碳酸钠。

③称量NaOH要放在小烧杯或表面皿里,动作要迅速。

不能放在量筒、量杯、纸上称量。

④不慎将浓NaOH溶液沾在皮肤上,应先用大量水冲洗,然后再涂上硼酸稀溶液。

⑤在实验室里常用NaOH溶液吸收氯气,在工业上常用NaOH溶液吸收含一氧化氮和二氧化氮的尾气,以消除污染。

⑥实验室制取少量的NaOH溶液可在饱和的Na2CO3溶液中撒入石灰末,加热、过滤。

知识点3:

碳酸钠和碳酸氢钠的比较

俗名

纯碱(苏打)

块碱

小苏打

化学式

Na2CO3

Na2CO3·10H2O

NaHCO3

颜色、状态

白色粉末

无色晶体

细小白色晶体

溶解性

易溶于水,溶液呈碱性

较易溶于水(<碳酸钠),溶液呈碱性

热稳定性

不易分解

易风化失水

受热易分解:

2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑

与酸反应

盐酸

Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑

NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑

碳酸

Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3

不能反应

与碱反应

NaOH

不能反应

NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O

Ca(OH)2

Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH

若NaHCO3过量:

2NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3↓

+Na2CO3+H2O

若Ca(OH)2过量:

NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3↓

+NaOH+H2O

与氯化钡反应

Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl

不能反应

制法

2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑

NH3+NaCl+H2O+CO2=NaHCO3+

NH4Cl

用途

制玻璃、肥皂、造纸、纺织作洗涤剂

焙制糕点用作发酵粉,治疗胃酸过多,制泡沫灭火器的主要原料

相互转化

Ca(HCO3)2

Na2CO3NaHCO3

NaOH

知识点4:

食盐(NaCl)

1.食盐

食盐不仅是常用的调味品,而且是人体必需的物质,它对人体的血液循环和新陈代谢都有着重要作用。

人体缺盐会使人感到头晕、倦怠、全身无力,学习和工作

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