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实验设计与评价

一、选择题（本题包括4小题,每题6分,共24分）

1.（2020·濮阳模拟）下列由相关实验事实所推出的结论或所作出的解释正确的是（　　）

选项

实验事实

结论或解释

锌与稀硫酸反应制氢气时,滴加几滴硫酸铜溶液可使反应速率加快

硫酸铜作反应的催化剂

在淀粉的水解液中加入新制氢氧化铜悬浊液,加热,未生成红色沉淀

淀粉尚未发生水解

盐酸的酸性强于碳酸的酸性

氯的非金属性强于碳的非金属性

实验室可用排饱和NaHCO3溶液的方法收集CO2

CO2难溶于饱和NaHCO3

溶液

【解析】选D。

滴加几滴硫酸铜溶液,构成Cu、Zn原电池,加快反应速率,与催化剂无关,故A错误;水解后在碱性溶液中检验葡萄糖,没有在碱性溶液中加新制氢氧化铜悬浊液,加热,不能说明淀粉是否水解,故B错误;盐酸为无氧酸,不能比较非金属性,故C错误;NaHCO3溶液可抑制CO2的溶解,则可用排饱和NaHCO3溶液的方法收集CO2,故D正确。

2.（2019·海淀模拟）取1mL0.1mol·L-1AgNO3溶液进行如下实验（实验中所用试剂浓度均为0.1mol·L-1）:

下列说法不正确的是（　　）

A.实验①白色沉淀是难溶的AgCl

B.由实验②说明AgI比AgCl更难溶

C.若按①③顺序实验,看不到黑色沉淀

D.若按②①顺序实验,看不到白色沉淀

【解析】选C。

AgNO3溶液中加入NaCl溶液,发生Ag++Cl-

AgCl↓,即实验①中白色沉淀是AgCl,故A正确;实验②中加入过量KI溶液,出现黄色沉淀,说明产生AgI,即发生AgCl（s）+I-（aq）

AgI（s）+Cl-（aq）,推出AgI比AgCl更难溶,故B正确;实验③得到黑色沉淀,该黑色沉淀为Ag2S,推出Ag2S比AgI更难溶,溶解度由大到小的顺序是AgCl>AgI>Ag2S,按①③顺序实验,能观察黑色沉淀,故C错误;根据选项C分析,按照②①顺序实验,生成更难溶的AgI,不能得到AgCl,即无法观察到白色沉淀,故D正确。

3.（2019·河南模拟）类比是学习化学的重要方法。

下列类比错误的是（　　）

选项

事实

理由

类比

CH2

CH2发生加聚反应生成聚乙烯

CH2

CH2和CF2

CF2具有相同官能团

CF2

CF2发生加聚反应生成聚四氟乙烯

Na在O2中燃烧生成Na2O2

Na和Li同主族,化学性质相似

Li在O2中燃烧生成Li2O2

稀盐酸和稀NaOH溶液反应测定中和热

KOH和

NaOH都是一元强碱

稀盐酸与稀KOH溶液反应测定中和热且数值相等

SO2能使酸性KMnO4溶液

褪色

NaHSO3和

SO2中硫元素化合价相同

NaHSO3也能使酸性KMnO4溶液褪色

【解析】选B。

CH2

CH2和CF2

CF2都含有碳碳双键,都能发生加聚反应生成高分子化合物,故A正确;Li活泼性小于Na,锂在空气中燃烧生成氧化锂,不会生成Li2O2,故B错误;氢氧化钠和氢氧化钾都是强碱,可以与盐酸测定中和热且数值相等,故C正确;二氧化硫和亚硫酸氢钠都具有较强的还原性,都能够使酸性高锰酸钾溶液褪色,故D正确。

4.氮化铝（AlN）是一种新型无机材料。

某学习小组为测定mg氮化铝（仅含有Al2O3杂质）样品中AlN的纯度,设计如图实验装置,下列说法中不正确的是（　　）

已知:

AlN+NaOH+3H2O

Na[Al（OH）4]+NH3↑

A.读数时量气装置两侧液面一定要保持相平

B.为测定生成气体的体积,装置中的X可以是NH4Cl溶液

C.完全反应后,测得标准状况下气体的体积为VmL,则氮化铝的纯度为100%×

D.如果撤去导管a,测得样品的纯度偏高

【解析】选B。

为了减小压强对测量结果的影响,读数时量气装置两侧液面一定要保持相平,故A正确;氨气极易溶于水,利用排水法测定氨气体积时,不能用氯化铵溶液,可以用苯或四氯化碳,故B错误;若mg样品完全反应,测得生成气体的体积为VmL（已转换为标准状况）,设氮化铝纯度为x,

AlN+NaOH+H2O

NaAlO2+NH3↑

41g22.4L

mxgV×10-3L

×100%=

×100%,故C正确;如果撤去导管a,导致装置中压强增大,测定的氨气体积偏大,从而导致测得样品的纯度偏高,故D正确。

二、非选择题（本题包括2小题,共26分）

5.（12分）（2019·潍坊模拟）氯酸钾是一种重要的氧化剂,受热易分解。

为充分利用资源,变废为宝,实验室以电石渣[主要成分为Ca（OH）2和CaCO3]为原料制备KClO3的流程如下

→

→操作2→KClO3固体

回答下列问题:

（1）加热下氯化过程发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　。

（2）为保证氯化过程中Cl2反应充分,制Cl2时应采取的措施是　　　　　　　　　　,导气口n后所连接装置合适的是　　　（填序号）。

（3）操作2包含一系列实验操作,主要为　　　　　　　　→降温结晶→过滤→洗涤→低温干燥。

（4）下图是制备过程中处理尾气的部分装置。

①B中溶液为　　　　　　　　　　。

②A中装有蒸馏水,查阅资料可知次氯酸或氯气可被SO2,H2O2,FeCl2等物质还原成Cl-,请设计实验方案测定A中氯元素含量　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

【解析】

（1）氯化过程中,反应物为Cl2和Ca（OH）2,生成物为Ca（ClO3）2、CaCl2和H2O,因此该反应的化学方程式为6Cl2+6Ca（OH）2

Ca（ClO3）2+5CaCl2+6H2O;

（2）欲使氯气充分反应,应减慢通入Cl2的速率,因此可通过控制活塞将浓盐酸缓慢而均匀地滴入三颈烧瓶中;为使Cl2充分反应,应增大氯气与电石渣浆的接触面积,因此需选用装置cd;

（3）操作2是从溶液中获得晶体,因此其操作过程为蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、低温干燥;

（4）①由于Cl2能与NaOH溶液反应,实验过程中常用NaOH溶液吸收过量的Cl2,装置B中为NaOH溶液;②欲测定氯元素的含量,可通过测定反应生成AgCl沉淀的质量进行计算,因此需先将A中氯元素全部转化为Cl-,再加入AgNO3溶液反应生成AgCl沉淀,故其实验操作为:

量取一定量A中溶液于试管中,加入足量的H2O2溶液,充分振荡后,加热除去过量的H2O2,冷却后,再加入足量的AgNO3溶液,过滤后洗涤沉淀,干燥后称量沉淀的质量;最后结合氯元素守恒,计算A中氯元素的含量。

答案:

（1）6Cl2+6Ca（OH）2

Ca（ClO3）2+5CaCl2+6H2O

（2）控制活塞将浓盐酸缓慢而均匀地滴入三颈烧瓶中　cd

（3）蒸发浓缩

（4）①氢氧化钠溶液　②量取一定量A中溶液于试管中,加入足量的H2O2溶液,充分振荡;加热除去过量的H2O2,冷却,再加入足量的硝酸银溶液,过滤洗涤沉淀,干燥后称量沉淀质量

6.（14分）某活动小组利用废铁屑（含少量S等元素）为原料制备三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体[K3Fe（C2O4）3·3H2O]并测定其组成。

实验一:

制备硫酸亚铁铵[（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O]。

小组同学设计如图所示装置（夹持仪器略去）。

称取一定量的废铁屑于锥形瓶中,加入适量的稀硫酸,在通风橱中置于50～60℃热水浴中加热,充分反应。

待锥形瓶中溶液冷却后加入氨水,搅拌使其反应完全,制得浅绿色悬浊液。

（1）废铁屑在使用前需要用热的饱和碳酸钠溶液进行洗涤,目的是　。

（2）在实验中选择50～60℃热水浴的原因是　　　　　　　　　　　　,KMnO4溶液的作用是　　　　　　　　　　　　。

（3）若要确保获得浅绿色悬浊液,实验过程应注意的是　　　　（填字母）。

A.保持铁屑过量

B.控制溶液呈强酸性

C.持续升高温度

实验二:

制备三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体。

实验小组用实验一锥形瓶中的悬浊液设计以下实验流程制备三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体。

（4）写出步骤Ⅰ生成黄色沉淀（FeC2O4·2H2O）的化学方程式:

　______。

（5）小组同学准确称取了mg废铁屑,经过以上步骤（假设过程中铁没有损失）得到三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体并配制成了250mL溶液,取25mL该溶液于锥形瓶中,加入2mol·L-1硫酸溶液15mL,滴入二苯胺磺酸钠作指示剂,用Cmol·L-1的K2Cr2O7标准液滴定至紫红色,进行了三次平行实验,平均消耗标准液VmL,已知Cr2

在酸性介质中被还原为Cr3+,则废铁屑中铁元素的质量分数为　　　　（用相关字母表示）。

【解析】废铁屑使用热的饱和碳酸钠溶液洗涤是为了去除铁屑上的油污,水浴加热的目的是控制温度,加快反应的速率,同时防止温度过高,氨水挥发过多,原料利用率低。

由于铁屑中含有S,因此会产生SO2,同时氨水易挥发,因此高锰酸钾溶液吸收这些气体,防止污染空气。

由于Fe2+易被氧化,所以为防止其被氧化,铁屑应过量,同时为抑制Fe2+的水解,所以溶液要保持强酸性。

利用电子守恒可知:

3C2

～Cr2

n（Cr2

）=CV×10-3mol,所以,n（C2

）=3CV×10-3mol,在三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体中,Fe3+～3C2

所以:

n（Fe3+）=CV×10-3mol,铁的质量分数w=

×100%=

%。

答案:

（1）除去废铁屑上的油污

（2）使受热均匀,加快反应速率,防止温度过高,氨水挥发过多,原料利用率低（答案合理即可）　吸收氨气、二氧化硫等杂质气体,防止污染空气

（3）AB

（4）（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O+H2C2O4

FeC2O4·2H2O↓+（NH4）2SO4+H2SO4+4H2O

（5）

一、选择题（本题包括3小题,每题5分,共15分）

1.（2020·郑州模拟）某兴趣小组将下表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中,以研究硫酸铜的浓度对稀硫酸与锌反应生成氢气速率的影响。

下列判断错误的是（　　）

实验组别

混合溶液

4mol·L-1

H2SO4/mL

饱和CuSO4

溶液/mL

0.5

2.5

H2O/mL

V10

A.V1=30,V6=10,V7=20

B.本实验利用了控制变量思想,变量为铜离子浓度

C.反应一段时间后,实验A中的金属呈灰黑色,实验F的金属呈现红色

D.该小组的实验结论是硫酸铜的量与生成氢气速率成正比

【解析】选D。

对比试验效果,那么除了反应的物质的量不一样以外,要保证其他条件相同,而且是探究硫酸铜量的影响,那么每组硫酸的量要保持相同,六组反应的总体积也应该相同,A组中硫酸为30mL,那么其他组硫酸量也都为30mL,而硫酸铜溶液和水的总量应相同,F组中硫酸铜20mL,水为0,那么总量为20mL,所以V1=30mL,V6=10mL,V7=20mL,故A正确;分析图表数据可知,探究的是硫酸铜的浓度对稀硫酸与锌反应生成氢气速率的影响,所以变量为铜离子浓度,实验利用了控制变量思想,故B正确;因为锌会先与硫酸铜反应,直至硫酸铜反应完才与硫酸反应生成氢气,硫酸铜量较多时,反应时间较长,而且生成的铜会附着在锌片上,反应一段时间后,实验A中的金属呈灰黑色,实验F的金属呈现红色,故C正确;因为锌会先与硫酸铜反应,直至硫酸铜反应完才与硫酸反应生成氢气,硫酸铜量较多时,反应时间较长,而且生成的铜会附着在锌片上,会阻碍锌片与硫酸继续反应,氢气生成速率下降,故D错误。

2.（2019·石景山区模拟）资料显示:

自催化作用是指反应产物之一使该反应速率加快的作用。

用稀硫酸酸化的KMnO4进行下列三组实验,一段时间后溶液均褪色（0.01mol·L-1可以记做0.01M）。

实验①

实验②

实验③

1mL0.01M的KMnO4溶液和1mL0.1M的H2C2O4溶液混合

1mL0.01M的KMnO4溶液和1mL0.1M的

H2C2O4溶液混合

褪色

比实验①褪色快

下列说法不正确的是（　　）

A.实验①中发生氧化还原反应,H2C2O4是还原剂,产物MnSO4能起自催化作用

B.实验②褪色比①快,是因为MnSO4的催化作用加快了反应速率

C.实验③褪色比①快,是因为Cl-的催化作用加快了反应速率

D.若用1mL0.2M的H2C2O4做实验①,推测比实验①褪色快

【解析】选C。

C元素的化合价升高,且锰离子可作催化剂,则实验①中发生氧化还原反应,H2C2O4是还原剂,产物MnSO4能起自催化作用,故A正确;催化剂可加快反应速率,则实验②褪色比①快,是因为MnSO4的催化作用加快了反应速率,故B正确;高锰酸钾可氧化氯离子,则实验③褪色比①快,与催化作用无关,故C错误;增大浓度,反应速率加快,则用1mL0.2M的H2C2O4做实验①,推测比实验①褪色快,故D正确。

3.（2020·蚌埠模拟）如图装置,将溶液A逐滴加入固体B中,下列叙述正确的是（　　）

A.若A为浓盐酸,B为MnO2,C中盛品红溶液,则C中溶液褪色

B.若A为醋酸,B为贝壳,C中盛过量澄清石灰水,则C中溶液变浑浊

C.若A为浓氨水,B为生石灰,C中盛AlCl3溶液,则C中先产生白色沉淀后沉淀又溶解

D.若A为浓硫酸,B为Na2SO3固体,C中盛石蕊试液,则C中溶液先变红后褪色

【解析】选B。

二氧化锰与浓盐酸混合加热可得到氯气,而题目中的装置制取气体无需加热,所以无法制取氯气,故A错误;贝壳的主要成分为碳酸钙,醋酸和碳酸钙反应:

CaCO3+2CH3COOH

Ca（CH3COO）2+H2O+CO2↑,该反应无需加热就可以发生,二氧化碳和澄清石灰水反应:

CO2+Ca（OH）2

CaCO3↓+H2O,有不溶于水的碳酸钙生成,所以试管中溶液变浑浊,故B正确;实验室制备NH3,可用浓氨水和CaO固体反应,化学方程为NH3·H2O+CaO

Ca（OH）2+NH3↑,浓氨水易挥发,CaO固体与水反应放出大量的热,导致温度升高,使得氨气在水中的溶解度进一步减少,以气体的形式逸出,制得氨气,可选择图中的制取装置,C中盛AlCl3溶液,氨气和水反应生成氨水,氨水和AlCl3溶液反应生成氢氧化铝沉淀,但氨水是弱碱,不能溶解氢氧化铝,C中不可能先产生白色沉淀后沉淀又溶解,故C错误;亚硫酸是弱酸,硫酸是强酸,利用强酸制弱酸的原理,硫酸和亚硫酸钠反应生成亚硫酸,亚硫酸分解生成二氧化硫和水,Na2SO3+H2SO4

Na2SO4+SO2↑+H2O,所以能用图中的制取装置制备SO2,二氧化硫溶于水反应生成亚硫酸,能使C中石蕊试液变红,但不能使其褪色,故D项错误。

二、非选择题（本题包括3小题,共35分）

4.（11分）某学习小组按如下实验流程探究海带中碘含量的测定和碘的制取。

实验

（一）　碘含量的测定

取0.0100mol·L-1的AgNO3标准溶液装入滴定管,取100.00mL海带浸取原液至滴定池,用电势滴定法测定碘含量。

测得的电动势（E）反映溶液中c（I-）的变化,部分数据如下表:

V（AgNO3）

/mL

15.00

19.00

19.80

19.98

20.00

20.02

21.00

23.00

25.00

E/mV

-225

-200

-150

-100

50.0

175

275

300

325

实验

（二）　碘的制取

另制海带浸取原液,甲、乙两种实验方案如下:

已知:

3I2+6NaOH

5NaI+NaIO3+3H2O。

（1）实验

（一）中的仪器名称:

仪器A　　　　,仪器B　　　　。

（2）①根据表中数据绘制滴定曲线:

②该次滴定终点时用去AgNO3溶液的体积为　　　　mL,计算得海带中碘的百分含量为　　　　%。

（已知碘的相对原子质量为127）

（3）①分液漏斗使用前须检漏,检漏方法为　　______　______　______　______　______　______　____。

②步骤X中,萃取后分液漏斗内观察到的现象是　______　______　______

______ 　______　______　______　______　______　______　______。

③下列有关步骤Y的说法,正确的是　　　　。

A.应控制NaOH溶液的浓度和体积

B.将碘转化成离子进入水层

C.主要是除去海带浸取原液中的有机杂质

D.NaOH溶液可以由乙醇代替

④实验

（二）中操作Z的名称是　　　　。

（4）方案甲中若采用蒸馏不合理,理由是　______　______　______　______

　______　______　______　______　______　。

【解析】

（1）根据仪器的构造可知,用于灼烧海带的仪器为坩埚;通过仪器B配制500mL含有碘离子的浸取液,需要使用500mL的容量瓶;

（2）①根据表中数据可以绘制出电动势（E）与消耗硝酸银溶液体积的关系图。

②根据滴定曲线可知,当加入20mL硝酸银溶液时,电动势出现了突变,说明滴定终点时消耗了20.00mL硝酸银溶液;20.00mL硝酸银溶液中含有硝酸银的物质的量为0.0100mol·L-1×0.02L=0.0002mol,则500mL原浸出液完全反应消耗硝酸银的物质的量为0.0002mol×

=0.001mol,说明20.00g该海带中含有0.001mol碘离子,所以海带中碘的百分含量为

×100%=0.635%;

（3）①检查分液漏斗是否漏水的操作方法为向分液漏斗中加入少量蒸馏水,检查旋塞处是否漏水;将漏斗倒转过来,检查玻璃塞是否漏水;

②碘单质易溶于有机溶剂,微溶于水,且四氯化碳的密度大于水溶液,所以步骤X向含有碘单质的水溶液中加入四氯化碳后,混合液会分为上下两层,下层为四氯化碳的碘溶液,则下层呈紫红色;

③发生反应3I2+6NaOH

5NaI+NaIO3+3H2O中,需要浓氢氧化钠溶液,所以应控制NaOH溶液的浓度和体积,故A正确;根据反应3I2+6NaOH

5NaI+NaIO3+3H2O可知,步骤Y将碘转化成离子进入水层,故B正确;该操作的主要目的是将碘单质转化成碘酸钠、碘化钠,将碘转化成离子进入水层,不是除去有机杂质,故C错误;乙醇易溶于水和四氯化碳,将氢氧化钠换成乙醇,仍然无法分离出碘单质,故D错误;

④步骤Z将碘单质和水分离,由于碘单质不溶于水,可通过过滤操作完成;

（4）方案甲中若采用蒸馏操作,由于碘单质容易升华,会导致碘单质损失,所以甲方案不合理。

答案:

（1）坩埚　500mL容量瓶

（2）①

②20.00mL　0.635

（3）①向分液漏斗中加入少量蒸馏水,检查旋塞处是否漏水,将漏斗倒转过来,检查玻璃塞是否漏水,旋转旋塞180°,正立再次检验旋塞,旋转玻璃塞180°,再次倒立检验玻璃塞是否漏水　②液体分为上下两层,下层呈紫红色　③AB　④过滤

（4）碘单质易升华,会导致碘损失

5.（12分）氯化亚砜（SOCl2）常用于医药、农药、染料工业,也可在有机合成工业中作氯化剂。

已知:

SOCl2的相关性质如下表所示:

颜色、状态

熔点

沸点

腐蚀性

水解

无色或微

黄液体

-105℃

78℃

强

极易水解

现利用如图装置制备SOCl2。

请回答下列问题:

Ⅰ.制备SO2和Cl2。

（1）本实验选用装置甲制备SO2和Cl2,装置甲中仪器x的名称为　　　　　　;若以KMnO4和浓盐酸反应制备Cl2,反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　。

Ⅱ.制备SOCl2。

以活性炭作为催化剂,SO2和Cl2可以和S粉在180～200℃时反应合成SOCl2,选用装置A、B、C、D进行制备（夹持、加热装置略去）。

（2）按气流从左到右的方向,装置A、B、C、D的连接顺序为　　　　（填仪器接口的字母编号）。

（3）试剂y为　　　　（填选项字母,下同）;试剂z为　　　　。

A.热水　　B.乙醇　　C.石蜡油　　D.冰水

（4）装置A中U形管内发生反应的化学方程式为　　　　　　　　。

（5）装置C的作用为　　　　　　　　;若装置A通入的SO2和Cl2的物质的量之比为1∶3,则装置C中生成的盐为　　　　　　　　（填化学式）;请设计实验验证装置C中生成的盐中含有S

　　　　　　　　。

【解析】Ⅰ.

（1）装置甲中仪器x的名称为分液漏斗;若选用装置甲以高锰酸钾和浓盐酸反应制备Cl2,反应的离子方程式为2Mn

+16H++10Cl-

2Mn2++5Cl2↑+8H2O。

Ⅱ.

（2）按气流从左到右的方向,A为制备装置,D为收集装置,B为干燥装置,连接在D后防止水蒸气进入,C为尾气处理装置,连接顺序为afg（gf）bcde。

（3）试剂y为石蜡油,能保持油浴温度为180～200℃;试剂z为冰水,冷凝收集生成的氯化亚砜。

（4）装置A中U形管内发生反应的化学方程式为SO2+2Cl2+S

2SOCl2。

（5）装置C的作用为吸收未反应的SO2和Cl2;若装置A通入的SO2和Cl2的物质的量之比为1∶3,Cl2过量,则装置C中发生的反应为SO2+Cl2+4NaOH

2NaCl+Na2SO4+2H2O、Cl2+2NaOH

NaCl+NaClO+H2O,生成的盐为NaCl、Na2SO4和NaClO;验证装置C中生成的盐中含有S

的具体操作为取装置C中少量溶液于试管中,加过量稀盐酸酸化,继续滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀,证明有S

。

答案:

Ⅰ.

（1）分液漏斗　2Mn

+16H++10Cl-

2Mn2++5Cl2↑+8H2O

Ⅱ.

（2）afg（gf）bcde　（3）C　D

（4）SO2+2Cl2+S

2SOCl2

（5）尾气处理（或吸收未反应的SO2和Cl2）

NaCl、NaClO和Na2SO4　取装置C中少量溶液于试管中,加过量稀盐酸酸化,继续滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀,证明有S

6.（12分）（2019·全国卷Ⅱ）立德粉ZnS·BaSO4（也称锌钡白）,是一种常用白色颜料。

回答下列问题:

（1）利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花,亦可定性鉴别某些金属盐。

灼烧立德粉样品时,钡的焰色为　　　　（填标号）。

A.黄色　　B.红色　　C.紫色　　D.绿色

（2）以重晶石（BaSO4）为原料,可按如下工艺生产立德粉:

重晶石

焦炭粉

还原料

净化的

BaS溶液

立德粉

成品

①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡,该过程的化学方程式为　　______　______　______　______。

回转炉尾气中含有有毒气体,生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体,该反应的化学方程式为　　______　______　______。

②在潮湿空气中长期放置的“还原料”,会逸出臭鸡蛋气味的气体,且水溶性变差,其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的　　　　（填化学

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