高考化学二轮复习工艺流程陌生金属.docx

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高考化学二轮复习工艺流程陌生金属

1、人们把放大镜叫作凸透镜(边沿薄、中间厚、透明),它能把物体的图像放大,早在一千多年前,人们就发明了放大镜。

放大镜在我们的生活、工作、学习中被广泛使用。

3、你知道哪些化学变化的事例呢?

举出几个例子。

答:

①利用微生物的作用,我们可以生产酒、醋、酸奶、馒头和面包等食品。

②土壤中的微生物可以分解动植物的尸体,使它们变成植物需要的营养素。

③在工业生产和医药卫生中也都离不开微生物。

7、食盐、白糖、碱面、味精的颗粒都是有规则几何外形的固体,人们把这样的固体物质叫做晶体。

自然界中的大部分固体物质都是晶体或由晶体组成。

2、1969年7月,美国的“阿波罗11号”载人飞船成功地在月球上着陆。

答:

月相从新月开始,然后是峨眉月、上弦月、满月、下弦月、峨眉月。

8、我们把铁钉一半浸在水里,一半暴露在空气中,过几天我们发现铁钉在空气中的部分已经生锈,在水中的部分没有生锈。

通过实验,我们得出铁生锈与空气有关。

第三单元宇宙

22、绿色植物的一些细胞能进行光合作用,制造养料,它们好像是一个个微小的工厂。

20、在水中生活着许我微生物,常见的有草履虫、变形虫、喇叭虫、眼虫、团藻等。

1.钨是熔点最高的金属,是重要的战略物资。

自然界中钨主要存在于黑钨矿中,其主要成分是铁和锰的钨酸盐(FeWO4、MnWO4),还含少量Si、As的化合物。

由黑钨矿冶炼钨的工艺流程如下:

已知:

①滤渣I的主要成份是Fe2O3、MnO2。

②上述流程中,钨的化合价只有在最后一步发生改变。

③常温下钨酸难溶于水。

(1)钨酸盐(FeWO4、MnWO4)中钨元素的化合价为____,请写出MnWO4在熔融条件下发生碱分解反应生成Fe2O3的化学方程式__________。

(2)上述流程中向粗钨酸钠溶液中加硫酸中和至pH=10后,溶液中的杂质阴离子确SiO32-、HAsO32-、HAsO42-等,则“净化”过程中,加入H2O2时发生反应的离子方程式为____,滤渣Ⅱ的主要成分是____。

(3)已知氢氧化钙和钨酸钙(CaWO4)都是微溶电解质,两者的溶解度均随温度升高而减小。

下图为不同温度下Ca(OH)2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲线,则:

①T1_____T2(填“>”或“<”)T1时Ksp(CaWO4)=____。

②将钨酸钠溶液加入石灰乳得到大量钨酸钙,发生反应的离子方程式为____。

2.稀土是一种重要的战略资源、氟碳铈矿主要化学成分为CeFCO3,它是提取铈等稀土元素的重要矿物原料。

氟碳铈矿的冶炼工艺流程如下:

已知:

Ⅰ.铈的常见化合价为+3、+4

Ⅱ.Ce4+可以与SO42-结合为[CeSO4]2+

Ⅲ.

焙烧时铈被氧化成四价,四价铈不易进入溶液,而三价稀土元素易进入溶液。

在盐酸浸出时,有少量铈进入滤液,且产生黄绿色气体。

回答下列问题:

(1)氟碳铈矿焙烧的目的是__________________;焙烧最适宜温度为______________(填标号)。

a.350~ 4 50℃b.550~650℃C.750℃以上

步骤①中少量铈进入稀土溶液发生反应的离子方程式是_________________________。

(2)铈富集物用含硼酸的盐酸溶液处理,使氟转化为四氟硼酸根离子,然后用可溶性钾盐将四氟硼酸根离子转变为KBF4沉淀并过滤除去。

写出生成KBF4的离子方程式:

________________。

此法处理铈富集物的缺点是____________________。

(3)除云氟离子后向滤液中先加入NaOH 溶液,然后再加入NaHS除去铁与铅。

加入NaOH 溶液的目的是____________________。

(4)写出此流程中铈的碳酸盐沉淀的化学式:

______________________。

3.某含镍(Ni)废催化剂中主要含有Ni,还含有Al、Al2O3、Fe及其它不溶于酸、碱的杂质。

部分金属氢氧化物Ksp近似值如下表所示:

如下:

化学式

Fe(OH)2

Fe(OH)3

Al(OH)3

Ni(OH)2

Ksp近似值

10-17

10-39

10-34

10-15

现用含镍废催化剂制备NiSO4·7H2O晶体,其流程图如下:

回答下列问题:

(1)“碱浸”时发生反应的离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O,________________。

(2)“酸浸”所使用的酸为_____________。

(3)“净化除杂”需加入H2O2溶液,其作用是__________________________。

然后调节pH使溶液中铁元素恰好完全沉淀,列式计算此时的pH。

___________________________

(4)“操作A”为_____、过滤、洗涤、干燥,即得产品。

(5)NiSO4在强碱性溶液中可被NaClO氧化为NiOOH,该反应的离子方程式为__________________。

(6)NiOOH可作为镍氢电池的电极材料,该电池的工作原理如下图所示,其放电时,正极的电极反应式为__________________________________。

4.钨是熔点最高的金属,也是重要的战略物资。

自然界中钨矿石主要有黑钨矿和白钨矿两种。

其中,黑钨矿主要成分是铁和锰的钨酸盐(FeWO4、 MnWO4) 以及少量杂质(含Si、P、As元素的化合物)。

由黑钨矿冶炼钨的“黑钨精矿高压碱煮(烧破)一溶剂萃取一蒸发结晶法”工艺流程如下图:

回答下列问题:

(1) 高压碱煮法中,“高压”的目的是_____________。

(2) 滤渣1的主要成分中含有的金属元素为_______。

(3) 除最后 一步外,流程中钨元素价态均未发生改变,则FeWO4中铁元素的价态为_____。

第一步黑钨矿原料熔融时,FeWO4发生反应的化学方程式为________。

(4) H2SO4中和后溶液中还有SiO32-、AsO33-、AsO43-、PO43-等离子,则加入H2O2时发生反 应的离子方程式为_________。

(5) 钨酸钠溶液还含有NaOH、NaCl 和_____  杂质。

为了得到纯净的钨酸,需要经过萃取和反萃取工业流程。

该操作中使用到的玻璃仪器有_________。

  向钨酸钠溶液中加入四辛基氧化铵有机萃取剂萃取分液,此时钨元素处于_____  层中(填“有机”或“无机”)。

然后加入氨水反萃取、结晶得到仲钨酸铵(NH4)6W7O2·7H2O,仲钨酸铵加热分解得到三氧化钨的化学方程式为_________________________。

5.二硫化钼(MoS2)被誉为“固体润滑剂之王”,利用低品质的辉钼矿(含MoS2、SiO2以及CuFeS2等杂质)制备高纯二硫化钼的一种生产工艺如下:

回答下列问题:

(1)钼酸铵的化学式为(NH4)2MoO4,其中Mo的化合价为______。

(2)利用联合浸出除杂时,氢氟酸可除去的杂质化学式为______,如改用FeCl3溶液氧化浸出,CuFeS2杂质的浸出效果更好,写出氧化浸出时发生的化学反应方程式______________。

(3)加入Na2S后,钼酸铵转化为硫代钼酸铵[(NH4)2MoS4],写出(NH4)2MoS4与盐酸生成MoS3沉淀的离子反应方程式_______________________。

(4)由下图分析产生三硫化钼沉淀的流程中应选择的最优温度和时间是________________。

利用化学平衡移动原理分析低于或高于最优温度时,MoS3的产率均下降的原因:

_______________________。

(5)MoO3·H2O作为高能非水体系电池的正极材料优于一般新型材料,某电池反应为:

MoO3·H2O+xA=AxMoO3·H2O(某文献记载:

式中0+为Li+、H+、K+、Na+等。

A+的注入使得部分Mo6+还原为MO5+),写出该电池以金属锂为负极,充电时的阳极反应式:

__________________。

(6)已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp(BaMoO4)=4.0×10-8)钼酸钠晶体(NaMoO4·2H20)是新型的金属缓蚀剂,不纯的钼酸钠溶液中若含少量可溶性硫酸盐杂质,可加入Ba(OH)2固体除去SO42-(溶液体积变化忽略),则当BaMo04开始沉淀时,溶液中的c(MoO42-)/c(SO42-)____(結果保留2位有效数字)

6.三盐(3PbO·PbSO4·H2O,相对分子质量为990)可用作聚氯乙烯的热稳定剂,不溶于水。

以200.0t铅泥(主要成分为PbO、Pb及PbSO4等)为原料制备三盐的工艺流程如下图所示。

已知:

Ksp(PbSO4)=1.82×l0-8;Ksp(PbCO3)=l.46×l0-13。

回答下列问题:

(1)加Na2CO3溶液转化的目的是_________.

(2)酸溶时,不直接使用H2SO4溶液的原因可能是________;铅与硝酸在酸溶过程中发生反应的离子方程式为__________.

(3)流程中可循环利用的物质是_________;洗涤操作时,检验沉淀是否洗涤干净的方法是________。

(4)当沉淀转化达平衡时,滤液l中c(SO42-)与c(CO32-)的比值为_____________。

(5)50-60℃时合成三盐的化学方程式为______;若得到纯净干燥的三盐99.0t,假设铅泥中的铅元素有80%转化为三盐,则铅泥中铅元素的质量分数为_________。

7.镍及其化合物用途广泛。

某矿渣的土要成分是NiFe2O4(铁酸镍)、NiO、FeO、CaO、SiO2等,如图是从该矿渣中回收NiSO4的工艺路线:

已知:

(NH4)2SO4在350℃以上会分解生成NH3和H2SO4,NiFe2O4在焙烧过程中

生成NiSO4、Fe2(SO4)3。

锡(Sn)位子第五周期第IVA族.

(1)焙烧前将矿渣与(NH4)2SO4混合研磨,混合研磨的目的是________________。

(2)"浸泡“过程中Fe2(SO4)3生成FeO(OH)的离子方程式为__________,“浸渣”的成分除Fe2O3、FeO(OH)外还含有____________(填化学式)。

(3)为保证产品纯度,要检测“浸出液”的总铁量:

取一定体积的浸出液,用盐酸酸化后,加入SnCl2将Fe3+还原为Fe2+,所需SnCl2的物质的量不少于Fe3+物质的量的_____倍;除去过量的SnCl2后,再用酸性K2Cr2O7标准溶液滴定溶液中的Fe2+,还原产物为Cr3+,滴定时反应的离子方程式________________。

⑷“浸出液”中c(Ca2+)=1.0×10-3mol·L-1,当除钙率达到99%时,溶液中c(F-)=______mol·L-1。

[己知Ksp(CaF2)>4.0×10-11]

(5)本工艺中,萃取剂与溶液的体积比(V0/VA)对溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影响如图所示,V0/VA的最佳取值是__________。

(6)己知正十二烷可用作该工艺的萃取剂。

用电化学制备正十二烷的方法为:

向烧杯中加入50mL甲醇,不断搅拌加入少量金属钠,再加入11mL正庚酸搅拌均匀,装好铂电极,接通电源反应,当电流明显减小时切断电源,然后提纯正十二烷。

己知电解总反应为:

2C6H13COONa+2CH3OH

C12H26+2CO2↑+H2↑+2CH3ONa

下列说法正确的是(_____)

A.图中电源的A极为直流电源的负极

B.加入金属钠可以将酸转化为钠盐,提高离子浓度,增强导电性

C.阳极电极反应为:

2C6H13COO--2e-=C12H26+2CO2↑

D.反应一段时间后将电源正负极反接,会产生杂质影响正十二烷的制备

参考答案

1.+64FeWO4+O2+8NaOH

2Fe2O3+4Na2WO4+4H2OH2O2+HAsO32-═HAsO42-+H2O;MgSiO3MgHAsO4<1×10-10WO42-+Ca(OH)2=CaWO4+2OH-

【来源】【全国市级联考word】陕西省咸阳市2017届高三二模理综化学试题

【解析】由流程可知,钨酸亚铁和氢氧化钠、氧气反应生成氧化铁和钨酸钠,钨酸锰和氢氧化钠反应生成钨酸钠和氢氧化锰,水浸时,氧化铁和氢氧化锰不溶于水,钨酸钠溶于水,故过滤后得到的滤液含钨酸钠,滤渣I的主要成份是Fe2O3、MnO2,钨酸钠和浓硫酸反应生成钨酸和硫酸钠;加入过氧化氢,氧化+5价的钨为+6价,加入氯化镁,生成难溶于水的MgSiO3、MgHAsO4,过滤,滤液为钨酸钠,酸化,加热分解产生三氧化钨和水,用还原剂还原三氧化钨生成钨,据此分析解答。

(1)钨酸盐FeWO4为钨酸亚铁,钨酸盐(FeWO4、MnWO4)中铁、锰的化合价都为+2价,设钨酸盐(FeWO4、MnWO4)中钨元素的化合价为+x,因化合物中正负化合价代数和为零,则+2+x+(-2)×4=0,解得x=+6。

根据流程图可知钨酸亚铁和氢氧化钠、氧气反应生成氧化铁和钨酸钠,反应的方程式为4FeWO4+O2+8NaOH

2Fe2O3+4Na2WO4+4H2O;

(2)根据以上分析,加入H2O2的目的是将HAsO32-氧化成HAsO42-,离子方程式为H2O2+HAsO32-═HAsO42-+H2O,滤液I中存在SiO32-、HAsO32-、HAsO42-等离子,经过调解pH值后,加入氯化镁,Mg2+沉淀SiO32-、HAsO32-、HAsO42-等离子,滤渣Ⅱ的主要成分是MgSiO3、MgHAsO4

;(3)①根据图象可知,氢氧化钙和钨酸钙在钙离子浓度相同时,T1温度下阴离子浓度大于T2,说明T1时的溶度积大于T2,溶度积越大,则溶解度越大,所以T1时溶解度较大,由于“已知氢氧化钙和钨酸钙(CaWO4)都是微溶电解质,两者的溶解度均随温度升高而减小”,则T1<T2;T1时KSP(CaWO4)=c(Ca2+)•c(WO42-)=1×10-5×1×10-5=1×10-10;②将钨酸钠溶液加入石灰乳,发生复分解反应,氢氧化钙和钨酸根离子反应生成钨酸钙沉淀,反应的离子方程式为WO42-+Ca(OH)2=CaWO4+2OH-。

点睛:

本题以钨矿原料制备W的工艺流程为载体,考查了制备方案的设计,涉及氧化还原反应原理、对工艺流程的理解、常用化学用语等知识,理解工艺流程是解题的关键,需要学生具有扎实的基础与综合运用知识分析、解决问题的能力。

解决本类题目的基本方法和步骤为:

①从题干中获取有用信息,了解生产的产品。

②然后整体浏览一下流程,基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。

③分析流程中的每一步骤,从以下几个方面了解流程:

反应物是什么;发生了什么反应;该反应造成了什么后果,对制造产品有什么作用。

2.将铈氧化为四价便于与其他稀土元素分离b8H++2Cl-+2CeO2=2Ce3++Cl2↑+4H2OK++BF4-=KBF4↓产生的氯气会腐蚀设备、污染环境调节溶液pHCe2(CO3)3

【来源】【全国校级联考word】安徽省皖南八校2018届高三第三次联考(4月)理综化学试题

【解析】

(1)焙烧时铈被氧化成四价,四价铈不易进入溶液,而三价稀土元素易进入溶液,所以

氟碳铈矿焙烧的目的是将铈氧化为四价便于与其他稀土元素分离。

由图分析当温度在500-700之间四价铈的浸出率差不多最高,所以选择b.550~650℃.步骤①中少量铈进入稀土溶液发生反应的离子方程式是8H++2Cl-+2CeO2=2Ce3++Cl2↑+4H2O答案:

将铈氧化为四价便于与其他稀土元素分离b8H++2Cl-+2CeO2=2Ce3++Cl2↑+4H2O

(2)铈富集物用含硼酸的盐酸溶液处理,使氟转化为四氟硼酸根离子,然后用可溶性钾盐将四氟硼酸根离子转变为KBF4沉淀并过滤除去。

生成KBF4的离子方程式:

K++BF4-=KBF4↓。

此法处理铈富集物和酸反应8H++2Cl-+2CeO2=2Ce3++Cl2↑+4H2O产生的氯气会腐蚀设备、污染环境。

(3)除云氟离子后向滤液中含有大量的H+先加入NaOH调节溶液的酸碱性,然后再加入NaHS使铁与铅生成沉淀析出。

所以加入NaOH溶液的目的是调节溶液pH。

(4)除去铁与铅后的滤液中含有大量的Ce3+,所以铈的碳酸盐沉淀的化学式:

Ce2(CO3)3。

3.2A1+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑稀硫酸(或硫酸、H2SO4)将Fe2+氧化为Fe3+c3(OH-)=Ksp[Fe(OH)3]/c(Fe3+)=10-39/10-5=10-34,c(OH-)=10-11.3mol/L,所以c(H+)=Kw/c(OH-)=10-2.7mol/L,pH=2.7冷却结晶2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2ONiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-

【来源】【全国市级联考】湖北省武汉市2018届高中毕业生四月调研测试理综化学试题

【解析】

(1)“碱浸”时除了氧化铝与碱反应外,还会有金属铝与碱反应生成偏铝酸钠和氢气,反应的离子方程式为2A1+2OH-+2H2O=2AlO-2+3H2↑;正确答案:

2A1+2OH-+2H2O=2AlO-2+3H2↑。

(2)根据流程可知,最后产物为硫酸盐,所以“酸浸”所使用的酸为稀硫酸(或硫酸、H2SO4);正确答案:

稀硫酸(或硫酸、H2SO4)。

(3)从图表信息可知,氢氧化亚铁的Ksp较大,而氢氧化铁Ksp相对较小,因此“净化除杂”需加入H2O2溶液,其作用是将Fe2+氧化为Fe3+,易与形成沉淀而除去;然后调节pH使溶液中铁元素恰好完全沉淀,c3(OH-)=Ksp[Fe(OH)3]/c(Fe3+)=10-39/10-5=10-34,c(OH-)=10-11.3mol/L,所以c(H+)=Kw/c(OH-)=10-2.7mol/L,pH=2.7;正确答案:

将Fe2+氧化为Fe3+;c3(OH-)=Ksp[Fe(OH)3]/c(Fe3+)=10-39/10-5=10-34,c(OH-)=10-11.3mol/L,所以c(H+)=Kw/c(OH-)=10-2.7mol/L,pH=2.7。

(4)从溶液中得到晶体的操作为:

蒸发浓缩,冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,即得产品;正确答案:

冷却结晶。

(5)NiSO4在强碱性溶液中可被NaClO氧化为NiOOH,该反应的离子方程式为2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2O;正确答案:

2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2O。

(6)放电时为原电池,正极发生还原反应,NiOOH被还原为Ni(OH)2,正极的电极反应式为:

NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-;正确答案:

NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-。

4.增大氧气的浓度,提高反应速率Fe、Mn。

+24FeWO4+8NaOH+O2

4Na2WO4+2Fe2O3+4H2O(无加热符号不扣分)AsO33-+H2O2=AsO43-+H2ONa2SO4分液漏斗、烧杯有机(NH4)6W7O24·7H2O

6NH3↑+7WO3+10H2O

【来源】【全国市级联考】黑龙江省大庆市2018届高三第二次教学质量检测理综化学试题

【解析】试题分析:

(1)氧气是反应物,增大压强可以提高反应速率;

(2)黑钨矿主要成分是铁和锰的钨酸盐,高压碱煮,过滤后的溶液中含有钨酸钠,不含Fe、Mn元素;(3)钨酸钠中W元素的化合价是+6,根据化合价代数和等于0计算FeWO4中Fe元素的化合价;FeWO4与NaOH、O2加热熔融生成Na2WO4、Fe2O3;(4)根据流程图,加入H2O2时AsO33-被氧化为AsO43-;(5)根据流程图,钨酸钠溶液中含有硫酸根离子;萃取分液用到的玻璃仪器是分液漏斗、烧杯;向钨酸钠溶液中加入四辛基氧化铵有机萃取剂萃取分液,钨元素处于有机层;仲钨酸铵分解生成NH3、WO3、H2O;

解析:

(1)高压碱煮法中,氧气是反应物,“高压”的目的是增大氧气的浓度,提高反应速率;

(2)黑钨矿主要成分是铁和锰的钨酸盐,高压碱煮,过滤后的溶液是钨酸钠,不含Fe、Mn元素,所以滤渣1的主要成分中含有的金属元素为Fe、Mn;(3)钨酸钠中W元素的化合价是+6,根据化合价代数和等于0,FeWO4中Fe元素的化合价为+2;FeWO4与NaOH、O2加热熔融生成Na2WO4、Fe2O3,反应方程式是4FeWO4+8NaOH+O2

4Na2WO4+2Fe2O3+4H2O;(4)根据流程图,加入H2O2时AsO33-被氧化为AsO43-,反应的话离子方程式是AsO33-+H2O2=AsO43-+H2O;(5)根据流程图,钨酸钠溶液中含有硫酸根离子,所以钨酸钠溶液还含有NaOH、NaCl和Na2SO4杂质;萃取分液用到的玻璃仪器是分液漏斗、烧杯;根据题意,向钨酸钠溶液中加入四辛基氧化铵有机萃取剂萃取分液,钨元素处于有机层;仲钨酸铵分解生成WO3的方程式是(NH4)6W7O24·7H2O

6NH3↑+7WO3+10H2O;

5.+6SiO24 FeCl3+CuFeS2=5FeCl2+CuCl2+2S↓MoS42-+2H+=MoS3↓+H2S↑40℃,30min温度太低不利于H2S 逸出;温度太高,盐酸挥发,溶液c(H+)下降,都不利于反应正向进行LixMoO3·H2O-xe-=xLi++MoO3·H2O3.6×102

【来源】【全国百强校】河北省衡水中学2018届高三第十五次模拟理科综合化学试题

【解析】

(1)根据化合价原则,钼酸铵[(NH4)2MoO4]中Mo元素的化合价为+6价。

(2)氢氟酸可与酸性氧化物SiO2反应,所以联合浸出除杂时,用氢氟酸除去的是SiO2杂质;Fe3+具有较强的氧化性,可氧化杂质CuFeS2中的-2价的S,反应的化学方程式为4FeCl3+CuFeS2=5FeCl2+CuCl2+2S↓。

(3)根据题目所述,(NH4)2MoS4属于铵盐,易溶于水,所以与盐酸生成MoS3沉淀的离子方程式为MoS42-+2H+=MoS3↓+H2S↑。

(4)由图象分析可知,在40℃时产率比其它温度下都高,反应进行到30min时产率达到最大值,所以产生三硫化钼沉淀的最优温度和时间是40℃、30min;如果温度太低不利于H2S 逸出,不利于沉淀的生成;温度太高,盐酸挥发,使溶液中c(H+)下降,都不利于反应正向进行。

(5)该电池以金属锂为负极,则负极反应式为xLi-xe-=xLi+,正极反应式可由总反应式—负极反应式得到,即MoO3·H2O+xLi++xe-=LixMoO3·H2O,根据充放电原则,当对该电池充电时,阳极反应则为原电池的正极反应的逆反应,所以阳极反应式为LixMoO3·H2O-xe-=xLi++MoO3·H2O。

(6)已知BaSO4和BaMoO4的组成比相同,结合其溶度积大小,当BaMo04开始沉淀时,c(MoO42-)=

,而此时溶液中c(SO42-)=

,所以c(MoO42-)/c(SO42-)=4.0×10-8/1.1×10-10=3.6×102。

点睛:

明确Fe3+具有较强的氧化性,可氧化S2-,则

(2)中的方程式即可写出;利用铵盐与酸的反应,结合题目信息即可写出(3)中方程式;第(5)问看似电极反应式很难写,其实很简单,金属Li作负极,为了配平可写为xLi-xe-=xLi+,由总反应式—负极反应式即得正极反应式,而充电时的阳极即为放电时正极反应的逆反应,这样就能写出充电时阳极的反应式,只是物质的化学式

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