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广东高中化学专题九常见金属元素讲义

专题九常见金属元素

考纲原文

5年考题

考情分析

2013年

2014年

2015年

2016年

2017年

常见金属元素(如Na、Al、Fe、Cu等)

1.了解常见金属的活动性顺序。

T40、T56金属活动性顺序

T29金属活动性顺序

T35Pt、Au的性质

T36

(1)金属活动性顺序

从近五年广东学业水平考试考题分布可知,考点分布较为均匀,知识覆盖面较广,每年必考。

单项选择题Ⅰ、单项选择题Ⅱ、多项选择题均有涉与,重点考查的知识点有:

常见金属与其重要化合物的主要性质,合金的特性,Fe3+的检验等。

2.理解常见金属与其重要化合物的主要性质,了解其应用。

T41铝与其化合物的性质

T64碱金属的性质

T16Al3+的性质

T38Fe3+的检验

T8镁、铝与其氧化物的性质

T39

(1)铝单质的性质

T41两性化合物的性质

T5金属的存在状态

T8两性氧化物的性质

T28常见金属化合物的俗名

T60常见金属与其化合物与酸的反应

T19钠的性质

T21铁与其化合物的性质

T28常见金属化合物的俗名

T32常见物质的应用

T40两性氢氧化物的性质

T63常见金属与

化合物的性质

3.了解合金的概念与其重要应用。

T6合金的特性

T46合金的概念

T53合金的概念

T30合金的概念

T61合金的概念

注:

(1)表示1月学业水平考题。

考点1 金属的活动性顺序

1.(2015·广东1月学业水平测试T36)将铜币置于盛有20mL0.1mol·L-1AgNO3溶液的烧杯中,可观察到(  )

A.溶液变红

B.溶液颜色不变

C.铜币表面变色

D.有大量气泡逸出

2.(2014·广东学业水平测试T29)将4种金属分别加入到4支装有稀盐酸的试管中,记录的现象如下表所示,正确的是(  )

选项

加入的金属

是否有气体产生

A

B

C

D

3.(2013·广东学业水平测试T40)下列操作能导致置换反应发生的是(  )

A.将铜片置于盐酸中

B.将锌片置于MgCl2溶液中

C.将铁片置于CuSO4溶液中

D.Na2CO3溶液与CaCl2溶液混合

1.由金属活动性顺序分析金属性质的规律

 

金属活动性顺序

KCaNa

MgAlZn

FeSnPb

CuHgAg

PtAu

金属原子失去电子的能力(还原性)

强―→弱

与氧气化合

常温下易被氧化

常温下缓慢氧化

加热被氧化

不能被氧化

置换水中H+

常温下能置换

加热时能置换

不能置换

不能置换

置换酸中H+

能置换

不能置换

不能置换

与盐溶液反应

先与水反应

排在前面的金属置换排在后面的金属

元素在自然界存在的形式

化合态

化合态和游离态

游离态

2.判断金属活动性强弱的规律

(1)单质与水或酸反应的难易程度:

反应越剧烈,该金属越活泼。

(2)最高价氧化物对应水化物的碱性强弱:

碱性越强,该金属越活泼。

(3)金属间的置换反应:

若A能置换B,则A的活动性比B的强。

(4)简单阳离子氧化性的强弱:

氧化性越强,该金属的活动性越弱。

(5)两金属构成原电池(电解质溶液为盐酸)时,作负极(或电子流出或电流流入或发生氧化反应等)的金属比作正极(或电子流入或电流流出或发生还原反应等)的金属活泼。

[温馨提示] 常温下,铝、铁遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化。

下列关于金属的叙述中正确的是(  )

A.所有的金属都是固态的

B.金属具有导电性、导热性和延展性

C.所有金属都能与酸反应

D.金属元素在自然界中都是以化合态存在的

[解析] 汞在常温下呈液态。

金属活动性顺序中,排在氢之前的金属都可与酸反应,但排在氢之后的金属难以与酸反应,如铜不与盐酸或稀硫酸反应。

金属元素在自然界中除金、铂外大多数以化合态形式存在。

[答案] B

(多选)下列事实中,不能说明铁的金属活动性比铜强的是(  )

A.铁的年产量比铜高

B.铁桶不能用来盛装农药波尔多液(CuSO4)

C.铁的硬度比铜大

D.相同条件下,铁比铜更易被腐蚀

[解析] 金属的年产量和硬度大小不能说明金属活动性强弱。

铁的活动性顺序在铜之前,能与CuSO4发生置换反应。

活泼金属不一定容易生锈,如铝比铁活泼,但比铁更耐腐蚀,因为铝表面有一层致密保护膜Al2O3。

[答案] ACD

考点2 金属的冶炼

1.热分解法

对于不活泼金属,可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来。

适用于金属活动性顺序中排在铜后面的金属,其氧化物分解可生成金属单质。

例如:

2HgO

2Hg+O2↑;2Ag2O

4Ag+O2↑。

2.热还原法

在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属(Zn~Cu),通常是用还原剂(C、CO、H2、Al等)将金属从其化合物中还原出来。

例如:

Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2↑;ZnO+C

Zn+CO↑。

3.电解法

通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属。

例如:

2NaCl(熔融)

2Na+Cl2↑;MgCl2(熔融)

Mg+Cl2↑;2Al2O3

4Al+3O2↑。

电解法还可以用来精炼Cu、Ag等不活泼金属。

4.铝热法

铝能用于冶炼难熔的金属(如Fe、Cr、V、Mn等)。

例如:

Fe2O3+2Al

2Fe+Al2O3(铝热反应)。

Al和金属氧化物的混合物叫作铝热剂。

[温馨提示] 金属铝的冶炼只能电解熔融的氧化铝,不能电解熔融的氯化铝;而金属镁的冶炼则是电解熔融的氯化镁。

(多选)下列金属冶炼的反应原理,正确的是(  )

A.2NaCl(熔融)

2Na+Cl2↑

B.Al2O3+3H2

2Al+3H2O

C.Fe3O4+4CO

3Fe+4CO2↑

D.2HgO

2Hg+O2↑

[解析] 根据金属的活动性顺序,选择冶炼金属的方法。

可用表格表示:

金属

KCaNaMgAl

ZnFeSnPb(H)Cu

HgAg

冶炼方法

活泼金属用电解法

较活泼金属用热还原法

不活泼金属用热分解法

[答案] ACD

考点3 钠与其重要化合物的主要性质

1.(2017·广东学业水平测试T19)Na呈银白色,质软而有延展性。

关于Na的说法正确的是(  )

A.化学性质活泼B.可保存于水中

C.可保存于空气中D.非金属性很强

2.(2013·广东学业水平测试T64)(多选)根据元素周期律,碱金属元素的下列性质从上到下依次递增的有(  )

A.金属性B.化合价

C.原子半径D.单质的还原性

1.钠

(1)物理性质:

银白色、硬度小(可用小刀切割)、密度小、熔点低。

(2)化学性质

①与非金属反应

2Na+Cl2

2NaCl;

4Na+O2===2Na2O(常温),现象:

银白色表面变暗;

2Na+O2

Na2O2,现象:

黄色火焰,生成淡黄色固体。

②与水反应

2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,现象:

浮(密度比水小)、熔(熔点低)、游、嘶(响声)、红(反应前向水中加入酚酞,反应生成NaOH,使溶液变红)。

(3)保存

实验室中钠保存在石蜡油或煤油中。

2.钠的化合物

(1)钠的氧化物

名称与化学式

氧化钠(Na2O)

过氧化钠(Na2O2)

氧的化合价

-2

-1

颜色、状态

白色、固体

淡黄色、固体

生成条件

常温

加热

物质类别

碱性氧化物

过氧化物

化学反应

与水反应

Na2O+H2O===2NaOH

2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑

与CO2反应

Na2O+CO2===Na2CO3

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

用途

干燥剂

供氧剂、漂白剂

(2)碳酸钠与碳酸氢钠

名称与化学式

碳酸钠(Na2CO3)

碳酸氢钠(NaHCO3)

俗名

苏打、纯碱

小苏打

物理性质(溶解性)

易溶

可溶

加酚酞试剂变红

加酚酞试剂变浅红

化学性质

与盐酸反应的离子方程式,反应剧烈程度

CO

+2H+===H2O+CO2↑,反应快

HCO

+H+===H2O+CO2↑,

比碳酸钠反应更快

溶液与CO2反应的离子方程式

CO

+H2O+CO2===2HCO

与NaOH反应的离子方程式

HCO

+OH-===H2O+CO

热稳定性

热稳定性好

2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2↑

用途

用于制玻璃、肥皂;用于造纸、纺织工业;作为洗涤剂等

发酵粉、灭火剂、医用

鉴别

①固体:

加热产生使澄清石灰水变浑浊的气体的是NaHCO3;②与同浓度的盐酸反应,反应更剧烈的是NaHCO3;③滴加CaCl2或BaCl2溶液,有沉淀生成的是Na2CO3

3.焰色反应

(1)定义

许多金属或它们的化合物在灼烧时都能使火焰呈现特殊的颜色。

焰色反应是物理变化。

(2)基本步骤

烧(将铂丝在火焰上灼烧至原火焰颜色)——蘸[蘸取溶液(或固体)在火焰上灼烧,观察火焰颜色]——洗(用盐酸洗铂丝)。

(3)常见元素的焰色

钠元素焰色反应为黄色;钾元素焰色反应为紫色,但要透过蓝色钴玻璃观察。

[温馨提示] 

(1)Na2O2不是碱性氧化物,因为其与水反应除了生成碱外,还有氧气;

(2)焰色反应是元素的性质,只要物质里面含有这种元素,在灼烧时都能使火焰呈现这种元素的特殊颜色。

溶于水后溶液呈碱性的物质是(  )

A.NO2B.HCl

C.SO2D.Na2O2

[解析] A中3NO2+H2O===2HNO3+NO,C中SO2+H2O

H2SO3,HNO3、H2SO3、HCl的水溶液均显酸性;而D中2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,NaOH溶液显碱性。

[答案] D

(多选)纯碱和小苏打都是白色晶体,在日常生活中都可以找到。

要将它们区分开,下面的方法可行的是(  )

A.观察加热时能否放出气体

B.取等物质的量的样品,分别加入足量盐酸,测量产生气体的体积

C.将等物质的量样品溶解,分别滴加酚酞,观察溶液颜色变化

D.将样品溶解,分别滴加CaCl2溶液,观察是否有白色沉淀生成

[解析] NaHCO3受热分解,但加热固体时,看不到是否有气体产生。

CO

+2H+===H2O+CO2↑,HCO

+H+===H2O+CO2↑,等物质的量的样品生成CO2气体的体积相同。

滴加酚酞,溶液颜色较红的是Na2CO3。

滴加CaCl2溶液,产生沉淀的是Na2CO3。

[答案] CD

[特别提醒] HCO

+OH-===H2O+CO

,Na2CO3、NaHCO3与Ca(OH)2反应,都生成CaCO3沉淀。

考点4 铝与其重要化合物的主要性质

1.(2017·广东学业水平测试T40)往下列溶液中加入足量NaOH溶液,充分反应后,不会出现沉淀的是(  )

A.MgCl2溶液B.AlCl3溶液

C.CaCl2溶液D.FeCl3溶液

2.(2015·广东学业水平测试T41)既能与酸又能与碱反应是两性化合物的特征。

下列物质属于两性化合物的是(  )

A.AlB.Na2CO3

C.Al(OH)3D.(NH4)2SO4

3.(2014·广东学业水平测试T16)欲将溶液中的Al3+沉淀完全,最合适的试剂是(  )

A.NaOH溶液B.氨水

C.Na2SO4溶液D.NaCl溶液

4.(2013·广东学业水平测试T41)生活中我们常用到铝制餐具。

铝在空气中稳定存在的原因是(  )

A.铝能产生铝热反应

B.铝的化学性质不活泼

C.常温下铝不能与氧气反应

D.铝表面能形成致密的氧化膜

1.铝

(1)物理性质:

银白色,有良好的导电性、导热性、延展性。

(2)化学性质

①常温下,与氧气反应生成致密的氧化膜,使其有较强的耐腐蚀性:

4Al+3O2===2Al2O3。

铝灼烧的现象:

铝箔在灯焰上灼烧表面变暗,熔而不落。

②既能与强酸反应产生氢气,又能与强碱反应产生氢气:

2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑;2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑。

但铝在冷的浓硫酸或浓硝酸中发生钝化。

2.氧化铝

两性氧化物,用于冶炼铝与耐火材料。

Al2O3+6H+===2Al3++3H2O;Al2O3+2OH-===2AlO

+H2O。

3.氢氧化铝

(1)性质:

两性氢氧化物,可治疗胃酸过多。

Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O;Al(OH)3+OH-===AlO

+2H2O。

(2)制取

铝盐与氨水反应:

AlCl3+3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH4Cl,现象:

白色絮状沉淀。

4.明矾

化学式:

KAl(SO4)2·12H2O。

用途:

净水剂。

净水原理:

明矾溶于水生成有很强吸附性的氢氧化铝胶体,吸附水中悬浮物而沉淀。

[温馨提示] 

(1)氧化铝和氢氧化铝只能和强酸或者强碱反应;

(2)明矾只能净水,不能杀毒、消菌。

将一小块铝箔在酒精灯上加热至熔化,下列实验现象描述正确的是(  )

A.铝箔熔化,失去光泽

B.铝箔燃烧,发出耀眼的白光

C.铝箔熔化,火星四射

D.铝箔燃烧,有黄色火焰

[解析] 在酒精灯上加热铝箔,铝箔熔化,失去金属光泽,不会发生燃烧,没有耀眼白光、火星四射、黄色火焰等现象。

[答案] A

[特别提醒] 铝在空气中,表面生成致密的保护膜Al2O3,所以铝不容易生锈。

(2016·广东学业水平测试)铝土矿为自然界中铝的重要存在形式,通常含有50%左右的Al2O3,以与SiO2、Fe2O3和MgO等成分。

上述4种氧化物中,属于两性氧化物的是(  )

A.Al2O3B.SiO2

C.Fe2O3D.MgO

[解析] Al2O3是两性氧化物,既能与酸反应生成盐和水,也能与强碱反应生成盐和水。

[答案] A

考点5 铁与其重要化合物的主要性质

1.(2017·广东学业水平测试T21)铁是目前世界上用量最大的金属材料,有关铁与其化合物说法正确的是(  )

A.磁铁矿的成分是Fe2O3

B.Fe2+遇KSCN溶液显红色

C.Fe可被冷的浓HNO3钝化

D.Fe2+可被还原剂还原为Fe3+

2.(2014·广东学业水平测试T38)下列反应结束后,向其中滴加KSCN溶液,溶液变成红色的是(  )

A.铁锈与过量稀盐酸

B.FeCl3溶液与过量铜片 

C.FeCl3溶液与过量铁粉

D.FeCl2溶液与过量Zn粉

1.铁的化学性质

铁在干燥空气中很难跟氧气反应,但在潮湿空气中很容易被腐蚀,若在酸性气体氛围中腐蚀更快。

铁能与水蒸气在高温条件下反应:

3Fe+4H2O(g)

Fe3O4+4H2。

在冷的浓硝酸或浓硫酸中,铁的表面形成一层致密的氧化物薄膜而发生钝化。

铁与氯气在加热时反应剧烈,生成铁的氯化物,铁显+3价。

2.铁的氧化物

名称

氧化亚铁

四氧化三铁

氧化铁

俗名

磁性氧化铁

铁红

化学式

FeO

Fe3O4

Fe2O3

颜色、状态

黑色、粉末

黑色、晶体

红棕色、粉末

与稀H2SO4反应的离子方程式

FeO+2H+===Fe2++H2O

Fe3O4+8H+===Fe2++4H2O+2Fe3+

Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O

用途

磁铁

颜料

3.铁的氢氧化物

化学式

Fe(OH)2

Fe(OH)3

颜色、状态

白色、絮状固体

红褐色、固体

与NaOH反应现象

白色沉淀→灰绿色→红褐色

红褐色沉淀

化学方程式

FeSO4+2NaOH===Fe(OH)2↓+Na2SO4;4Fe(OH)2+O2

+2H2O===4Fe(OH)3

FeCl3+3NaOH===Fe(OH)3↓+3NaCl

离子方程式

Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓

Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓

热稳定性

Fe(OH)2

FeO+H2O(隔绝空气)

2Fe(OH)3

Fe2O3+3H2O

与稀H2SO4反应的离子方程式

Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O

2Fe(OH)3+6H+===2Fe3++6H2O

4.Fe2+和Fe3+的检验

(1)颜色:

Fe2+溶液颜色为浅绿色,Fe3+溶液颜色为黄(棕黄)色。

(2)用KSCN溶液

滴入KSCN溶液

FeCl3溶液

现象:

溶液变红色

FeCl2溶液

现象:

无明显现象;再滴入氯水,溶液变红色

(3)用NaOH溶液

滴入NaOH溶液

FeCl3溶液

现象:

产生红褐色沉淀

FeCl2溶液

现象:

首先生成白色沉淀,然后很快

变成灰绿色,最后变成红褐色

[温馨提示] 

(1)铁和铝在冷的浓硝酸或浓硫酸中发生钝化,但在加热条件下则可以持续反应;

(2)除杂方法(括号中为杂质):

FeCl2(FeCl3):

加铁粉;FeCl3(FeCl2):

通氯气或加氯水。

把金属铁加入氯化铁、氯化亚铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中,反应完后铁有剩余,则反应后溶液中浓度最大的阳离子是(  )

A.Cu2+B.Fe3+

C.Fe2+D.H+

[解析] 2FeCl3+Fe===3FeCl2,CuCl2+Fe===Cu+FeCl2,Fe+2H+===Fe2++H2↑。

反应完后铁粉有剩余,说明FeCl3、CuCl2和HCl已完全反应,则溶液中不存在Fe3+、Cu2+和H+。

[答案] C

下列关于铁与其化合物的叙述正确的是(  )

A.铁能被磁铁吸引,但纯铁易腐蚀

B.铁在氧气中剧烈燃烧生成Fe2O3

C.Fe2O3可用来制红色的油漆

D.不能通过化合反应制得FeCl2和Fe(OH)3

[解析] 铁能被磁铁吸引,纯铁不易被腐蚀,A错误;铁在氧气中剧烈燃烧生成Fe3O4,B错误;Fe2O3本身为红棕色,可用来制红色的油漆,C正确;由2FeCl3+Fe===3FeCl2,4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3,可知D错误。

[答案] C

考点6 合金的概念与其重要应用

1.(2017·广东学业水平测试T61)(多选)春秋战国时期青铜器的制作达到鼎盛,问鼎、晋爵和炉火纯青等词汇的出现均与青铜器的发展息息相关。

同时,冶铁术也开始发展,传说中的雌雄名剑“干将”和“莫邪”就是当时的一对铸剑夫妇用生铁等铸成。

青铜鼎和雌雄双剑均为(  )

A.合金B.混合物

C.化合物D.纯净物

2.(2015·广东1月学业水平测试T53)下列物品之材料不属于合金的是(  )

A.陶瓷杯B.青铜剑

C.1元硬币D.不锈钢饭勺

3.(2013·广东学业水平测试T6)关于合金说法正确的是(  )

A.合金为化合物

B.合金具有金属特性

C.合金都耐腐蚀

D.合金的硬度一定比成分金属的低

1.定义:

指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。

2.物理性质

(1)一般来说,合金的熔点比各组成成分低,硬度比各组成成分大,如生铁的熔点比纯铁的低;硬铝(含Cu、Mg、Mn、Si等)的强度和硬度都比纯铝大。

(2)一般来说,合金的性质并不是各组成成分的性质的总和,合金具有良好的物理、化学和机械性能。

(3)合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。

3.常见的合金与其重要用途

(1)铜合金

铜合金

成分金属

性能与用途

青铜

Cu、Sn、Pb

硬而脆,强度大,古人用来制刀具、祭器、酒具等

黄铜

Cu、Zn(少量Sn、Pb、Al等)

硬度较青铜差,耐磨、耐腐蚀,可塑性强,主要用作饰品、制耐压设备等

白铜

Cu、Ni、Zn、少量的Mn

常用作酒具、饰品等

(2)铁合金

 

铁合金

生铁

碳素钢

合金钢(不锈钢)

含碳量

2%~4.3%

0.03%~2%

主要成分

铁、碳

铁、碳

在碳素钢中加入其他元素,如镍、铬等

性能

生铁硬度大、抗压、质脆,可铸不可锻

有良好的延展性,机械性能好,可铸可锻

含碳量高,硬度大;含碳量低,韧性较强

在空气中比较稳定,不容易生锈,具有很强的抗腐蚀能力

(3)铝合金

成分元素

主要特性

主要用途

Al、Mg、Cu、Si等

密度小,强度小

用于制造汽车、飞机、火箭、船舶

[温馨提示] 合金是混合物,不是化合物。

(2016·广东学业水平测试)下列物质属于合金的是(  )

A.硬铝B.水银

C.黄金D.金刚石

[解析] 合金是两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合在一起而形成的具有金属特性的物质。

硬铝是由Al、Cu、Mg、Mn、Si形成的合金。

水银是金属汞;黄金是金属金;金刚石不是金属。

[答案] A

[特别提醒] 只要牢记并理解合金的概念,了解一些常见合金的组成,并能准确再现就可轻松作答。

(多选)最近,科学家冶炼出纯度高达99.999%的铝,你估计它具有的性质是(  )

A.熔点比铁铝合金低

B.在冷浓HNO3中可以钝化

C.在空气中放置容易生锈,进而被腐蚀

D.当它与铁的粉碎粒度相同时,与4mol/L盐酸反应速率比纯铁快

[解析] 合金的熔点比其组成成分的熔点都要低,纯度高达99.999%的铝可看作是纯净物,熔点比铁铝合金高,且耐腐蚀;铝在浓硝酸中钝化是铝的化学性质之一。

[答案] BD

[特别提醒] 合金的信息题目,关键在分析其各项性能,如熔点、硬度、导电性、密度等,因为性质决定用途。

一、单项选择题Ⅰ

1.(2016·广东学业水平测试)常温常压下,下列物质为液态的是(  )

A.白银B.白磷

C.乙烯D.水银

2.(2015·广东学业水平测试)科学家发明的透明坚硬镁铝氧化物新型材料,可以用作显示器和手机屏幕。

下列有关镁和铝的说法正确的是(  )

A.镁的金属性比铝弱

B.镁和铝的氧化物都可以与盐酸反应

C.镁和铝原子的最外层电子数都为3

D.镁和铝的氧化物都可以与氢氧化钠溶液反应

3.下列叙述中,正确的是(  )

A.含金属元素的离子不一定都是阳离子  

B.在氧化还原反应中,非金属单质一定是氧化剂

C.某元素从化合态变为游离态时,该元素一定被还原 

D.金属阳离子被还原一定得到金属单质

4.(2015·广东1月学业水平测试)铝广泛应用于电气工业、飞机制造等行业。

铝在空气中能稳定存在的原因是(  )

A.化学性质稳定

B.还原性很强

C.不与O2反应

D.易与O2形成致密的氧化膜

5.(2017·广东学业水平测试)物质俗名与对应化学式相匹配的一组是(  )

A.烧碱——Na2CO3B.纯碱——NaHCO3

C.熟石灰——Ca(OH)2D.小苏打——NaOH

6.从生活常识角度考虑,试推断钠元素在自然界中存在的主要形式是(  )

A.NaB.NaCl

C.NaOHD.Na2O

7.把下列金属分别投入1mol/L硫酸中,能发生反应且反应最剧烈的是(  )

A.FeB.Na

C.MgD.Cu

8.下列物质加入到氢氧化钠溶液中,没有气体生成的是(  )

A.金属钠B.过氧化

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