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文檔簡介
一、反應(yīng)中能量的變化1.基本概念:(1)反應(yīng)熱:在化學(xué)反應(yīng)過程中放出或吸收的熱量。反應(yīng)熱用符號(hào)“ΔH”表示。單位“kJ/mol”。(2)吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng):在化學(xué)反應(yīng)過程中,通常用E反表示反應(yīng)物所具有的總能量,E生表示生成物所具有的總能量。①若E反>E生,為放熱反應(yīng);當(dāng)ΔH為“-”或ΔH<0。②若E反<E生,為吸熱反應(yīng);當(dāng)ΔH為“+”或ΔH>0。2.吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的判斷方法(1)根據(jù)反應(yīng)類型判斷:通常情況下燃燒反應(yīng)、中和反應(yīng)、金屬和酸反應(yīng)制氫氣的反應(yīng)為放熱反應(yīng);電解質(zhì)的電離、鹽類水解、大多數(shù)的分解反應(yīng)等為吸熱反應(yīng)。若正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),則逆反應(yīng)為放熱反應(yīng)。(2)由物質(zhì)的聚集狀態(tài)判斷:同種物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同,其本身具有的能量也不相同。一般情況下:氣態(tài)物質(zhì)所具有的能量大于液態(tài),液態(tài)具有的能量大于固態(tài);物質(zhì)處與穩(wěn)定狀態(tài)的能量小于不穩(wěn)定狀態(tài)的能量。如:硫蒸氣在氧氣中完全燃燒放出的能量大于固態(tài)硫完全燃燒放出的能量。石墨比金剛石穩(wěn)定,所以由石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。(3)由蓋斯定律判斷:如一個(gè)反應(yīng)可分步進(jìn)行,則各分步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)一步完成時(shí)的反應(yīng)熱相同,通過化學(xué)反應(yīng)的能量變化值來進(jìn)行計(jì)算,若ΔH>0,則反應(yīng)為吸熱反應(yīng),反之則為放熱反應(yīng)。二、熱化學(xué)方程式的書寫熱化學(xué)方程式書寫或者判斷的注意事項(xiàng)(1)注意ΔH的符號(hào)和單位:ΔH的單位為kJ/mol。(2)ΔH與測定的條件有關(guān),書寫時(shí)應(yīng)注明條件。若條件為25℃,103kPa,則可不注明。(3)注意物質(zhì)的聚集狀態(tài):氣體用“g”、液體用“l(fā)”、固體用“s”、溶液用“aq”。熱化學(xué)方程式中不用“↑”或“↓”符號(hào)。(4)熱化學(xué)方程式中的計(jì)量數(shù)只表示物質(zhì)的量,不表示分子個(gè)數(shù),因此熱化學(xué)方程式中的計(jì)量數(shù)可以是小數(shù)或分?jǐn)?shù)。(5)注意ΔH的數(shù)值與符號(hào):如果化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍,則ΔH也要加倍。逆反應(yīng)的反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等,但符號(hào)相反。(6)對(duì)于同素異形體的物質(zhì),除了要注明聚集狀態(tài)外,還要注明物質(zhì)的名稱。三、燃燒熱、中和熱1.燃燒熱(1)定義:在101kPa時(shí),1mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量,叫做該物質(zhì)的燃燒熱。(2)注意事項(xiàng)①燃燒熱是以1mol物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量來定義的,因此在書寫燃燒熱的化學(xué)方程式時(shí),一般以燃燒物前系數(shù)為1的標(biāo)準(zhǔn)來配平其余物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。②燃燒產(chǎn)物必須是穩(wěn)定的氧化物,例如C→CO2,H→H2O(l)等。(3)化石燃料提供能量的弊端以及預(yù)防措施:①弊端:化石燃料為不可再生能源、燃燒產(chǎn)物中含有SO2造成環(huán)境污染、CO2引起溫室效應(yīng)。②預(yù)防措施:開發(fā)新能源、對(duì)燃料進(jìn)行脫硫或固硫處理。2.中和熱(1)定義:在稀溶液中,酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)而生成1molH2O,這時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱。(2)注意事項(xiàng)中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是H+和OH?反應(yīng)生成H2O。若反應(yīng)過程中有其他物質(zhì)生成(如生成沉淀或弱電解質(zhì)),則其反應(yīng)熱不等于中和熱。另注:燃燒熱中和熱相同點(diǎn)能量變化放熱反應(yīng)ΔHΔH<0,單位:kJ/mol不同點(diǎn)反應(yīng)物的量1mol(O2的量不限)可能是1mol,也可能是0.5mol生成物的量不限量H2O是1mol反應(yīng)熱的含義1mol反應(yīng)物完全燃燒時(shí)放出的熱量;不同反應(yīng)物,燃燒熱不同生成1molH2O時(shí)放出的熱量,不同反應(yīng)物的中和熱大致相同,均為57.3kJ/mol四、蓋斯定律的應(yīng)用1.理論依據(jù):反應(yīng)熱只與反應(yīng)始態(tài)(各反應(yīng)物)和終態(tài)(各生成物)有關(guān),而與具體反應(yīng)的途徑無關(guān)。2.計(jì)算模式:3.主要應(yīng)用:計(jì)算某些難以直接測量的反應(yīng)熱。4.注意事項(xiàng):應(yīng)用蓋斯定律進(jìn)行簡單計(jì)算,關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)反應(yīng)途徑。(1)當(dāng)反應(yīng)式乘以或除以某數(shù)時(shí),ΔH也應(yīng)乘以或除以某數(shù)。(2)熱化學(xué)方程式加減運(yùn)算以及比較反應(yīng)熱的大小時(shí),ΔH都要帶“+”、“-”號(hào)進(jìn)行計(jì)算、比較,即把ΔH看作一個(gè)整體進(jìn)行分析判斷。(3)在設(shè)計(jì)的反應(yīng)途徑中常會(huì)遇到同一物質(zhì)固、液、氣三態(tài)的相互轉(zhuǎn)化,狀態(tài)由固→液→氣變化時(shí),會(huì)吸熱;反之會(huì)放熱。(4)當(dāng)設(shè)計(jì)的反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí),其ΔH與正反應(yīng)的ΔH數(shù)值相等,符號(hào)相反。考向一反應(yīng)過程與能量變化圖象分析典例1H2與ICl的反應(yīng)分①、②兩步進(jìn)行,其能量曲線如圖所示,下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是
A.反應(yīng)①、反應(yīng)②均為放熱反應(yīng)B.反應(yīng)①、反應(yīng)②均為氧化還原反應(yīng)C.反應(yīng)①比反應(yīng)②的速率慢,與相應(yīng)正反應(yīng)的活化能無關(guān)D.反應(yīng)①、反應(yīng)②的焓變之和為ΔH=-218kJ·mol1活化能與焓變的關(guān)系圖解(1)在無催化劑的情況下:E1為正反應(yīng)的活化能;E2為逆反應(yīng)的活化能;ΔH=E1?E2為此反應(yīng)的焓變。(2)催化劑的作用:降低E1、E2,但不影響ΔH,反應(yīng)放熱還是吸熱取決于起點(diǎn)(反應(yīng)物)和終點(diǎn)(生成物)能量的高低??枷蚨面I能計(jì)算反應(yīng)熱典例2根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)估算CH4(g)+4F2(g)===CF4(g)+4HF(g)的反應(yīng)熱ΔH為化學(xué)鍵C—HC—FH—FF—F鍵能/(kJ·mol-1)414489565155A.-485kJ·mol-1 B.+485kJ·mol-1C.+1940kJ·mol-1 D.-1940kJ·mol-1利用鍵能計(jì)算反應(yīng)熱的方法(1)熟記反應(yīng)熱ΔH的計(jì)算公式ΔH=E(反應(yīng)物的總鍵能之和)?E(生成物的總鍵能之和)(2)注意特殊物質(zhì)中鍵數(shù)的判斷物質(zhì)(1mol)P4C(金剛石)SiSiO2鍵數(shù)(NA)6224考向三熱化學(xué)方程式的正誤判斷典例3鐵系氧化物材料在光催化、電致變色、氣敏傳感器以及光電化學(xué)器件中有著廣泛的應(yīng)用和誘人的前景。實(shí)驗(yàn)室中可利用FeCO3和O2為原料制備少量鐵紅,每生成160g固體鐵紅放出130kJ熱量,則下列有關(guān)該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式書寫正確的是A.2FeCO3(s)+O2(g)=Fe2O3(s)+2CO2(g)△H=130kJ/molB.4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g)△H=+260kJ/molC.4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g)△H=260kJ/molD.4FeCO3(s)+O2(g)=2Fe2O3(s)+4CO2(g)△H=+130kJ/mol判斷熱化學(xué)方程式正誤的“五審”考向四書寫熱化學(xué)方程式典例4根據(jù)信息書寫熱化學(xué)方程式(1)化合物AX3和單質(zhì)X2在一定條件下反應(yīng)可生成化合物AX5?;卮鹣铝袉栴}:已知AX3的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)分別為-93.6℃和76℃,AX5的熔點(diǎn)為167℃。室溫時(shí)AX3與氣體X2反應(yīng)生成1molAX5,放出熱量123.8kJ。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為________________________。(2)在25℃、101kPa下,一定質(zhì)量的無水乙醇完全燃燒時(shí)放出熱量QkJ,其燃燒生成的CO2用過量飽和石灰水吸收可得100gCaCO3沉淀,則乙醇燃燒的熱化學(xué)方程式為______________________。(3)在一定條件下,將1molN2和3molH2充入一密閉容器中發(fā)生反應(yīng)生成氨氣,達(dá)到平衡時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率為25%,放出QkJ的熱量,寫出N2與H2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_______________________。(4)化學(xué)反應(yīng)N2+3H22NH3的能量變化如圖所示試寫出N2(g)和H2(g)反應(yīng)生成NH3(l)的熱化學(xué)方程式:__________。(5)NaBH4(s)與H2O(l)反應(yīng)生成NaBO2(s)和氫氣,在25℃、101kPa下,已知每消耗3.8gNaBH4(s)放熱21.6kJ,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是_________________________________。書寫熱化學(xué)方程式的常見失誤點(diǎn)(1)忽視ΔH的正負(fù)。(2)忽視ΔH的數(shù)值與化學(xué)計(jì)量數(shù)有關(guān)?;瘜W(xué)計(jì)量數(shù)發(fā)生變化時(shí),ΔH的數(shù)值要相應(yīng)變化。(3)漏寫或錯(cuò)寫物質(zhì)的狀態(tài)??枷蛭迦紵裏?、中和熱的概念及表示典例5下列關(guān)于熱化學(xué)反應(yīng)的描述中正確的是A.已知H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1,則H2SO4和Ba(OH)2反應(yīng):H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)+2H2O(l)的反應(yīng)熱ΔH=2×(-57.3)kJ·mol-1B.燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的熱化學(xué)方程式是CH3OH(g)+eq\f(1,2)O2(g)===CO2(g)+2H2(g)ΔH=-192.9kJ·mol-1,則CH3OH(g)的燃燒熱為192.9kJ·mol-1C.H2(g)的燃燒熱是285.8kJ·mol-1,則2H2O(g)===2H2(g)+O2(g)ΔH=+571.6kJ·mol-1D.葡萄糖的燃燒熱是2800kJ·mol-1,則eq\f(1,2)C6H12O6(s)+3O2(g)===3CO2(g)+3H2O(l)ΔH=-1400kJ·mol-1過關(guān)秘籍(1)中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是H+和OH?化合生成H2O。若反應(yīng)過程中有其他物質(zhì)生成(如生成不溶性物質(zhì)、難電離物質(zhì)等),這部分反應(yīng)熱不在中和熱之內(nèi)。(2)用文字表述燃燒熱和中和熱時(shí),不用帶“?”,而用ΔH表示時(shí),必須帶“?”。如甲烷的燃燒熱為890.3kJ·mol?1或甲烷燃燒時(shí)ΔH=?890.3kJ·mol?1。(3)中和反應(yīng)的對(duì)象為稀溶液,且中學(xué)階段一般指稀的強(qiáng)酸與稀的強(qiáng)堿。考向六中和熱的實(shí)驗(yàn)測定典例6某實(shí)驗(yàn)小組用0.50mol·L-1NaOH溶液和0.50mol·L-1硫酸溶液進(jìn)行反應(yīng)熱的測定,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。(1)裝置中碎泡沫塑料的作用是_____________________________。(2)寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式[生成1molH2O(l)時(shí)的反應(yīng)熱為-57.3kJ·mol-1]:_______________。(3)取50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示。①請(qǐng)?zhí)顚懕砀裰械目瞻祝簻囟却螖?shù)起始溫度t1/℃終止溫度t2/℃溫度差平均值(t2-t1)/℃H2SO4NaOH平均值126.226.026.130.1227.027.427.233.3325.925.925.929.8426.426.226.330.4②近似認(rèn)為0.50mol·L-1NaOH溶液和0.50mol·L-1硫酸溶液的密度都是1.0g·mL-1,中和后生成溶液的比熱容c=4.18J·(g·℃)-1。則生成1molH2O(l)時(shí)的反應(yīng)熱ΔH=________(取小數(shù)點(diǎn)后一位)。③上述實(shí)驗(yàn)數(shù)值結(jié)果與-57.3kJ·mol-1有偏差,產(chǎn)生偏差的原因不可能是________(填字母)。a.實(shí)驗(yàn)裝置保溫、隔熱效果差b.量取NaOH溶液的體積時(shí)仰視讀數(shù)c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小燒杯中d.用溫度計(jì)測定NaOH溶液起始溫度后直接測定H2SO4溶液的溫度(4)若將一定量的稀氫氧化鈉溶液、稀氫氧化鈣溶液和稀氨水分別和1L1mol·L-1的稀鹽酸恰好完全反應(yīng),其反應(yīng)熱分別為ΔH1、ΔH2、ΔH3,則ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小關(guān)系為_________________________??枷蚱吣茉吹拈_發(fā)和利用典例7下列表述正確的是①開發(fā)使用新型清潔能源,減少化石燃料的燃燒,可從根本上防止酸雨的產(chǎn)生②我國從2000年起逐漸用二氧化氯取代氯氣對(duì)飲用水進(jìn)行消毒,因?yàn)槎趸葰⒕?、消毒能力?qiáng),持效長③氧化鎂可用來制造耐火磚和坩堝等④明礬能使水中的懸浮物凝聚,可做為凈水劑⑤建設(shè)三峽大壩使用了大量水泥,水泥是硅酸鹽材料⑥給機(jī)動(dòng)車安裝尾氣凈化器,可減少光化學(xué)煙霧的發(fā)生①④⑤ B.①②④⑤ C.②③④⑥ D.全部1.已知:(1);(2);則的等于()。A. B.+379.3kJ/mol C.317.3kJ/mol D.+317.3kJ/mol2.下列有關(guān)能量變化的說法錯(cuò)誤的是()A.反應(yīng)H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g),在光照和點(diǎn)燃條件下的ΔH相同B.C(s,金剛石)=C(s,石墨)ΔH<0,說明石墨比金剛石穩(wěn)定C.大理石分解為吸熱反應(yīng),雙氧水分解也為吸熱反應(yīng)D.反應(yīng)物的鍵能總和小于生成物的鍵能總和,該反應(yīng)是放熱反應(yīng)3.下列說法正確的是()A.鍵能越小,表示化學(xué)鍵越牢固,越難以斷裂B.鍵能越大,構(gòu)成的物質(zhì)能量越高,分子越穩(wěn)定C.破壞化學(xué)鍵時(shí)吸收能量,而形成化學(xué)鍵時(shí)放出能量D.鍵能鍵長只能定性地分析化學(xué)鍵的強(qiáng)弱4.氨氣還原法可用于消除NO對(duì)環(huán)境的污染。已知:①N2(g)+O2(g)2NO(g)△H1=+180.50kJ·mol1②4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H2=?905.48kJ·mol1下列說法不正確的是()A.反應(yīng)①將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能B.反應(yīng)②使用催化劑時(shí)的△H2不變C.反應(yīng)①、②均屬于氮的固定D.4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)△H=?1807.98kJ·mol15.設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值,下列有關(guān)敘述正確的是()A.1mol的CO2和H2O(g)的混合氣體與過量Na2O2充分反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NAB.0.10molFe粉與足量水蒸氣反應(yīng)生成的H2分子數(shù)為0.10NAC.已知反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H=?akJ/mol,當(dāng)生成NA個(gè)SO3分子時(shí),反應(yīng)放出的熱量大于0.5akJD.常溫下,2.7g鋁與足量氫氧化鈉溶液反應(yīng),失去的電子數(shù)為0.3NA6.25℃,101kPa時(shí),強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol液態(tài)水時(shí)所放出的熱量約為57.3kJ/mol;辛烷的燃燒熱為5518kJ/mol。下列熱化學(xué)方程式書寫正確的是()A.B.C.D.一、單選題1.在25℃、101kPa下,1g甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水時(shí)放熱22.68kJ,下列熱化學(xué)方程式正確的是()A.CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);ΔH=+725.8kJ/molB.2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l);ΔH=1452kJ/molC.2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l);ΔH=725.8kJ/molD.2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l);ΔH=+1452kJ/mol2.碘與氫氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是①I2(g)+H2(g)2HI(g)△H=-9.48kJ·mol1②I2(s)+H2(g)2HI(g)△H=+26.48kJ·mol1下列說法正確的是()A.①的產(chǎn)物比②的產(chǎn)物穩(wěn)定B.I2(s)=I2(g)△H=+17.00kJ·mol1C.②的反應(yīng)物總能量比①的反應(yīng)物總能量低D.1molI2(g)中通入1molH2(g),發(fā)生反應(yīng)時(shí)放熱9.48kJ3.某反應(yīng)過程中能量變化如圖所示。下列說法正確的是()A.反應(yīng)過程a有催化劑參與B.該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),熱效應(yīng)等于ΔHC.反應(yīng)過程b可能分兩步進(jìn)行D.有催化劑條件下,反應(yīng)的活化能等于E1—E24.碘與氫氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是①I2(g)+H2(g)2HI(g)ΔH=9.48kJ·mol1②I2(s)+H2(g)2HI(g)ΔH=26.48kJ·mol1下列說法正確的是()A.①的產(chǎn)物比②的產(chǎn)物穩(wěn)定B.1molI2(s)轉(zhuǎn)化為1molI2(g)需要放出熱量C.②的反應(yīng)物總能量比①的反應(yīng)物總能量低D.1molI2(g)中通入1molH2(g),發(fā)生反應(yīng)時(shí)放熱9.48kJ5.已知:①2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=221.0kJ/mol②C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131.3kJ/mol則反應(yīng)2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的△H為A.+262.6kJ/mol B.483.6kJ/mol C.131.3kJ/mol D.352.3kJ/mol6.下列敘述正確的是A.已知石墨比金剛石穩(wěn)定,則C(石墨,s)=C(金剛石,s)ΔH<0B.2H2(g)+O2(g)?2H2O(l)ΔH1;2H2(g)+O2(g)?2H2O(g)ΔH2,則ΔH1<ΔH2C.C(S)+H2O(g)=H2(g)+CO(g)反應(yīng)過程中,舊鍵斷裂吸收的能量小于新鍵形成釋放的能量D.N2(g)+O2(g)=2NO(g)ΔH>0,反應(yīng)在一定條件下可自發(fā)進(jìn)行,可知ΔS<07.下列化學(xué)用語的有關(guān)表達(dá)不正確的是()①甲烷的球棍模型②苯乙烯(C8H8)的比例模型可以表示為③CH3與OH、NH具有相同質(zhì)子數(shù)④因氫氣的燃燒熱為ckJ·mol1,故水電解的熱化學(xué)方程式為2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)△H=+ckJ·mol1⑤因CuSO4·5H2O(s)=CuSO4(s)+5H2O(1)△H=+bkJ·mol1,故1molCuSO4(s)溶于水時(shí),放出的熱量為bkJA.②③④⑤ B.①④⑤ C.①③⑤ D.②④⑤8.下列說法正確的是()A.500℃、30MPa下,將和置于密閉容器中充分反應(yīng)生成,放熱,其熱化學(xué)方程式為B.和反應(yīng)的中和熱為,則和反應(yīng)的中和熱也為C.在101kPa時(shí),完全燃燒生成液態(tài)水,放出熱量,表示標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的熱化學(xué)方程式為D.,相同條件下,白磷比紅磷穩(wěn)定二、填空題9.某些化學(xué)鍵的鍵能如下表(單位:)化學(xué)鍵鍵能436194153243432366568根據(jù)表中數(shù)據(jù)回答下列問題:(1)下列物質(zhì)本身具有的能量最低的是___________。A.B.C.D.(2)下列氫化物中最穩(wěn)定的是___________。A.B.C.D.(3)反應(yīng)(代表、、、,下同)是___________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。(4)在一定條件下與等物質(zhì)的量的反應(yīng),放出的熱量是___________。相同條件下,分別與反應(yīng),當(dāng)消耗等物質(zhì)的量的氫氣時(shí),放出的熱量最多的是___________。(5)已知反應(yīng),分子中的化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收的能量,分子中的化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收的能量為___________。10.Ⅰ.已知下列熱化學(xué)方程式:①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=570kJ/mol②2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)△H=+483.6kJ/mol回答下列問題:(1)上述反應(yīng)中屬于放熱反應(yīng)的是_______(填寫序號(hào))。(2)燃燒10gH2生成液態(tài)水,放出的熱量為_______。(3)已知:1L1mol/LH2SO4溶液與2L1mol/LNaOH溶液完全反應(yīng),放出114.
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