届一轮复习鲁科版 钠及其化合物 学案.docx

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届一轮复习鲁科版钠及其化合物学案

第一章认识化学科学

第一节 钠及其化合物

[教材基础——自热身]

1.物理性质

颜色状态

密度

硬度

熔点

银白色固体

比水小,比煤油大

较小

较低,低于100℃

2.化学性质

钠在化学反应中易失去最外层的一个电子,表现还原性。

(1)与非金属单质(如O2、Cl2)的反应

O2

常温:

4Na+O2===2Na2O(白色固体)

点燃:

2Na+O2

Na2O2(淡黄色固体)

Cl2

2Na+Cl2

2NaCl

(2)与水的反应

2Na+2H2O===2NaOH+H2↑

钠与水(含酚酞)反应的实验现象分析:

(3)与酸的反应

2Na+2H+===2Na++H2↑

[注意] Na先与酸反应,再与水反应——先酸后水。

(4)与盐的反应

与熔

融盐

与熔融盐发生置换反应:

4Na+TiCl4

4NaCl+Ti,Na+KCl

NaCl+K↑

[注意] Na能够制取K并不能说明Na的还原性比K强,因为K的沸点比Na低,使K成为蒸气逸出

与盐

溶液

与盐溶液反应时先与水反应,生成的碱与盐可能发生复分解反应:

如与CuSO4溶液反应:

2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,

2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4。

总反应为2Na+2H2O+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑

(5)与羟基化合物的反应

2Na+2C2H5OH―→2C2H5ONa+H2↑

3.工业制备

2NaCl(熔融)

2Na+Cl2↑

4.保存

钠易与空气中的O2、H2O反应,且钠的密度比煤油的密度大,不与煤油反应,故通常将钠保存在煤油中。

5.钠的用途

(1)制钠钾合金,用于原子反应堆的导热剂。

(2)作还原剂来制取活泼金属。

如4Na+TiCl4

4NaCl+Ti。

(3)制作高压钠灯。

[知能深化——扫盲点]

钠与盐溶液的反应原理分析

(1)与NaCl、Na2SO4、NaNO3溶液反应:

实质是与水反应。

(2)与CuSO4溶液反应:

钠先与水反应,生成的NaOH再与CuSO4反应,2OH-+Cu2+===Cu(OH)2↓。

(3)与铝盐溶液反应:

要考虑钠与铝盐的量的问题,因为过量的NaOH溶液能溶解Al(OH)3,OH-+Al(OH)3===AlO

+2H2O。

(4)与NaHCO3溶液反应:

钠先与水反应,生成的NaOH再与NaHCO3反应,OH-+HCO

===H2O+CO

(5)与NH4Cl溶液反应:

钠先与水反应,生成的NaOH再与NH4Cl反应,OH-+NH

===NH3·H2O。

[注意] 钠不能从盐溶液中置换出金属单质。

[对点练]

将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中,既有气体,又有白色沉淀产生的是________。

①MgSO4溶液 ②NaCl溶液 ③Na2SO4溶液 ④饱和澄清石灰水 ⑤Ca(HCO3)2溶液 ⑥CuSO4溶液 ⑦饱和NaCl溶液

解析:

2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,①中Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓;④中反应消耗水,溶液温度升高,Ca(OH)2的溶解度降低,析出Ca(OH)2产生沉淀;⑤中Ca2++HCO

+OH-===CaCO3↓+H2O;⑥中生成的Cu(OH)2是蓝色沉淀,不符合题意;⑦中水减少,c(Na+)增大,使NaCl(s)Na+(aq)+Cl-(aq)平衡向左移动。

答案:

①④⑤⑦

[题点全练——过高考]

题点一 钠的性质与应用

1.下列关于金属的叙述中,说法正确的是(  )

A.在氧气中加热时,金属钠剧烈燃烧,发出黄色火焰,产物是Na2O

B.金属钠着火时,可用泡沫灭火器或干燥的沙土灭火

C.金属钠具有强还原性,可与TiCl4溶液反应制取金属Ti

D.实验后剩余的钠粒,需要放回原试剂瓶中

解析:

选D A项,钠在氧气中加热时,产物是Na2O2,错误;B项,钠能与CO2反应,所以钠着火时,不能用泡沫灭火器灭火,错误;C项,钠与熔融的TiCl4反应制取金属Ti,错误。

2.(2018·绍兴新昌中学质检)某化学教师为“氯气与金属钠反应”设计了如下装置与操作以替代相关的课本实验。

实验操作:

先给钠预热,到钠熔融成圆球时,撤火,通入氯气,即可见钠着火燃烧,并产生大量白烟。

以下叙述错误的是(  )

A.钠着火燃烧产生苍白色火焰

B.反应生成的大量白烟是氯化钠晶体

C.管中部塞一团浸有NaOH溶液的棉球是用于吸收过量的氯气,以免其污染空气

D.管右端棉球处颜色变化可判断氯气是否被碱液完全吸收

解析:

选A A项,钠的火焰为黄色,不是苍白色,错误;B项,钠与氯气反应生成氯化钠白色固体,现象为产生大量白烟,正确;C项,氯气有毒,能够被NaOH溶液吸收,防止空气污染,正确;D项,氯气具有强的氧化性,能够氧化KI生成单质碘,碘遇到淀粉变蓝,所以管右端棉球处颜色变化可判断氯气是否被碱液完全吸收,正确。

题点二 钠与水、盐溶液的反应

3.取一支大试管,加入20mL饱和澄清石灰水(ρ=1.6g·cm-3),再加入5mL苯(ρ=0.87g·cm-3),静置后缓慢加入黄豆粒大小的钠块(ρ=0.97g·cm-3)。

下列实验现象中,能观察到的有(  )

①钠在饱和澄清石灰水层反应并四处游动 ②有气体产生 ③澄清石灰水变浑浊 ④钠在石灰水与苯的界面处反应并上下跳动 ⑤钠停留在苯层不反应 ⑥钠块最后消失

A.①②⑥      B.②③④⑥

C.⑤D.①②③⑥

解析:

选B 金属钠的密度小于饱和澄清石灰水大于苯,将金属钠投入盛有澄清石灰水和苯的大试管中,钠会处于二者的界面处;同时由于钠与水反应生成H2,H2对金属钠产生推动作用,金属钠在界面处上下跳动。

由于有NaOH生成,并放出热量,Ca(OH)2的溶解度减小,饱和澄清石灰水中有Ca(OH)2析出,溶液变浑浊。

4.将0.05molNa分别投入到盛有100mL水、100mL盐酸、100mL硫酸铜溶液的X、Y、Z三个烧杯中,下列有关说法错误的是(  )

A.三个烧杯中一定均会发生的离子反应有:

2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑

B.三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应,相比而言,X烧杯中的反应平缓些

C.Z烧杯中一定会有沉淀生成,但沉淀不是单质铜

D.三个烧杯中置换生成气体的物质的量一定相同

解析:

选A 盐酸与Na反应的实质为2Na+2H+===2Na++H2↑,A错误;盐酸为酸,硫酸铜溶液显酸性,三种溶液中,c(H+)由大到小的顺序为Y、Z、X,水中c(H+)最小,反应最平缓,B正确;Na与CuSO4溶液反应生成Cu(OH)2沉淀,C正确;相同物质的量的钠失去的电子数相同,生成氢气的物质的量相同,D正确。

5.(2018·宁夏育才中学检测)某厂用Na除掉苯中的水分。

某次生产误将甲苯当成苯投进反应釜中,由于甲苯中含水量少,最后反应釜中还残留大量的Na。

下列处理方法更合理、更安全的是(  )

A.打开反应釜,将Na暴露在空气中与氧气反应

B.向反应釜通入Cl2,Na在Cl2中燃烧生成NaCl

C.向反应釜加大量H2O,通过化学反应“除掉”金属钠

D.向反应釜滴加C2H5OH,并设置放气管,排出氢气和热量

解析:

选D A、B、C项的反应都会放出大量热,当达到甲苯的着火点时,甲苯燃烧,引发火灾,因此处理方法不当,错误;D项,钠与乙醇反应,反应速率相对缓慢,因此该处理方法更安全、更合理,正确。

[教材基础——自热身]

1.氧化钠与过氧化钠的比较

氧化钠(Na2O)

过氧化钠(Na2O2)

颜色状态

白色固体

淡黄色固体

电子式

阴、阳离子个数比

1∶2

1∶2

是否为碱性氧化物

不是

与H2O反应

Na2O+H2O===2NaOH

2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑

与CO2反应

Na2O+CO2===Na2CO3

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

与盐酸反应

Na2O+2HCl===2NaCl+H2O

2Na2O2+4HCl===4NaCl+O2↑+2H2O

稳定性

不稳定

较稳定

主要用途

可制烧碱

漂白剂、消毒剂、供氧剂

2.Na2O2的强氧化性与还原性

从元素化合价角度分析Na2O2的性质

Na2

(1)强氧化性的五个表现

(2)遇KMnO4等强氧化剂时,表现出还原性,氧化产物为O2。

(3)遇CO2、H2O、H+则发生自身的氧化还原反应。

[知能深化——扫盲点]

(1)酸性氧化物与碱性氧化物

①CaO、Na2O等氧化物能与酸反应生成盐和水,这类氧化物通常称为碱性氧化物。

②CO2、SO2等氧化物能与碱反应生成盐和水,这类氧化物通常称为酸性氧化物。

(2)酸、碱、盐

①水溶液中电离出的阳离子全部是_H+的化合物叫酸。

②水溶液中电离出的阴离子全部是OH-的化合物叫碱。

③由酸根离子和金属离子(NH

)组成的化合物叫盐。

提能点

(二) 明确Na2O2与CO2、H2O反应的考查角度

(1)从氧化还原角度

①Na2O2与H2O、CO2反应均有O2生成,在反应中Na2O2既表现氧化性又表现还原性,H2O、CO2在此反应中既不是氧化剂,也不是还原剂。

②2mol的Na2O2不论是与H2O还是与CO2反应均生成1mol的O2,转移2mol电子。

(2)从物质的量的角度

①2molNa2O2不论是与H2O还是与CO2反应均生成1molO2,消耗2mol的H2O或2molCO2。

②若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量的Na2O2,气体体积减小的量等于原混合气体体积的

,且等于生成氧气的体积。

(3)从反应先后顺序的角度

Na2O2与水蒸气、CO2混合气体反应时,Na2O2应视为首先与CO2反应生成Na2CO3,CO2反应完后,剩余的Na2O2再与水蒸气反应生成NaOH。

(4)从质量的角度

Na2O2

Na2CO3(Na2O2·CO),Na2O2

2NaOH(Na2O2·H2),1molNa2O2与足量CO2、H2O分别完全反应时相当于吸收了28gCO、2gH2。

[小结] wg化学式符合通式为(CO)m(H2)n的物质(其中m、n为自然数),在O2中充分燃烧后,将其产物通过足量的Na2O2固体,反应完毕,固体增重wg。

中学阶段常见符合这一关系的物质有:

①无机物:

H2、CO及H2和CO的混合气体;

②有机物:

CH3OH(甲醇)、HCHO(甲醛)、CH3COOH(乙酸)、HCOOCH3(甲酸甲酯)、C6H12O6(葡萄糖)等。

[题点全练——过高考]

题点一 过氧化钠的结构与性质

1.下列关于Na2O2的说法正确的是(  )

A.氧化钠、过氧化钠均为碱性氧化物

B.Na2O2的电子式为

C.Na2O2与H2O反应时,Na2O2既是还原剂又是氧化剂

D.Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间,最终产物是NaOH

解析:

选C A项,Na2O2不是碱性氧化物,错误;B项,Na2O2的电子式为

,错误;D项,Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间,最终产物是Na2CO3,错误。

2.某溶液中含有HCO

、SO

、CO

、CH3COO-4种阴离子。

向其中加入足量的Na2O2固体后,溶液中离子浓度基本保持不变的是(假设溶液体积无变化)(  )

A.CH3COO-      B.SO

C.CO

D.HCO

解析:

选A Na2O2与水反应生成NaOH,HCO

+OH-===CO

+H2O,HCO

浓度减小,CO

浓度增大;SO

具有还原性,被Na2O2氧化,浓度减小;CH3COO-浓度几乎不变。

题点二 过氧化钠的强氧化性

3.过氧化钠具有强氧化性,遇木炭、铝粉等还原性物质时可燃烧。

下列有关说法不正确的是(  )

A.Na2O2与CO2反应时,Na2O2是氧化剂,CO2是还原剂

B.1mol过氧化钠中阴离子数目为NA

C.过氧化钠与木炭、铝粉反应时,过氧化钠均表现出强氧化性

D.过氧化钠与二氧化硫反应时可生成硫酸钠

解析:

选A Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2,反应中Na2O2既是氧化剂也是还原剂,A错误;Na2O2的电子式为

,1molNa2O2中阴离子数目为NA,B正确;Na2O2具有强氧化性,铝、木炭具有还原性,C正确;Na2O2具有氧化性,SO2具有还原性,Na2O2与SO2反应时可生成硫酸钠:

Na2O2+SO2===Na2SO4,D正确。

4.下列反应与Na2O2+SO2===Na2SO4相比较,Na2O2的作用相同的是(  )

A.2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2

B.2Na2O2+2SO3===2Na2SO4+O2

C.Na2O2+H2SO4===Na2SO4+H2O2

D.3Na2O2+Cr2O3===2Na2CrO4+Na2O

解析:

选D 题给反应中,Na2O2作氧化剂,SO2作还原剂。

2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,Na2O2自身发生氧化还原反应,故A错误;2Na2O2+2SO3===2Na2SO4+O2,Na2O2自身发生氧化还原反应,故B错误;Na2O2+H2SO4===Na2SO4+H2O2,元素化合价没有发生变化,发生的是复分解反应,故C错误;3Na2O2+Cr2O3===2Na2CrO4+Na2O,Na2O2中氧元素由-1价变为-2价,Na2O2在反应中作氧化剂,故D正确。

题点三 过氧化钠与H2O、CO2反应的定量关系

5.200℃时,11.6gCO2和水蒸气的混合气体与足量的Na2O2充分反应后固体质量增加了3.6g,则原混合气体的总物质的量是(  )

A.0.125molB.0.25mol

C.0.5molD.1mol

解析:

选C 根据质量守恒定律可知,生成O2的质量为11.6g-3.6g=8g,n(O2)=

=0.25mol,根据Na2O2与H2O(g)、CO2反应的物质的量的关系可知CO2和H2O(g)的物质的量之和为0.25mol×2=0.5mol。

6.在密闭容器中充入CO2、CO、CH4的混合气体共mg,若加入足量Na2O2,充分振荡并不断用电火花引燃至反应完全,测得固体质量增加mg,则CO2与CH4的体积比为(  )

A.3∶1B.2∶1

C.1∶1D.任意比

解析:

选C 2CO+O2

2CO2①

2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2②

①+②得:

Na2O2+CO===Na2CO3(虚拟的反应)

即:

CO可被Na2O2完全吸收

2H2+O2

2H2O③

2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑④

③+④得:

Na2O2+H2===2NaOH(虚拟的反应)

即:

H2可被Na2O2完全吸收

由于CO完全被吸收,当CO2、CH4的体积比符合1∶1时,相当于2CO∶2H2,可被Na2O2完全吸收。

[教材基础——自热身]

1.碱金属

(1)碱金属的一般性质

原子结构与性质

相同点

最外层上都只有1个电子

具有相似的化学性质

不同点

从Li→Cs电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大

从Li到Cs金属性逐渐增强

物理性质

相同点

碱金属除Cs略带金色光泽外,其他都是银白色有金属光泽的固体,密度较小,硬度较小,熔、沸点较低,导电、导热性较强

递变性

从Li→Cs密度逐渐增大(Na、K反常),熔、沸点逐渐降低

化学

性质

与O2等非金属的反应

碱金属都能与O2等非金属反应,Li、Na与O2反应的化学方程式为4Li+O2

2Li2O,2Na+O2

Na2O2。

K、Rb、Cs与O2反应生成比过氧化物结构更复杂的物质

与H2O的反应

碱金属单质与水均能发生反应,生成氢氧化物和H2。

反应的化学方程式可表示为(用M代表碱金属)2M+2H2O===2MOH+H2↑,但反应的剧烈程度不同:

从Li→Cs反应越来越剧烈,证明它们的金属性逐渐增强 

(2)碱金属的特殊性质

①碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大,但钾的密度比钠小。

②碱金属一般都保存在煤油中,但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡中。

③碱金属可与H2发生反应生成RH(R代表碱金属),属于离子化合物,H元素显-1价,碱金属氢化物是强还原剂。

如NaH+H2O===NaOH+H2↑,NaH是还原剂,H2O是氧化剂,氧化产物为H2,还原产物也为H2。

2.焰色反应

(1)概念:

很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊颜色的现象,属于元素的物理性质。

(2)操作步骤

铂丝

无色

待测物

观察火焰颜色

铂丝

无色。

(3)常见元素焰色反应的颜色

钠元素:

黄色;钾元素:

紫色(透过蓝色钴玻璃);铜元素:

绿色。

[题点全练——过高考]

1.有关碱金属的叙述正确的是(  )

A.随核电荷数的增加,碱金属单质的熔点逐渐降低,密度逐渐增大

B.碱金属单质的金属性很强,均易与Cl2、O2、N2等发生反应

C.Cs2CO3加热时不能分解为CO2和Cs2O

D.无水硫酸铯的化学式为Cs2SO4,它不易溶于水

解析:

选C 钾的密度小于钠的密度,这是碱金属单质密度依次增大的一个例外;碱金属中除锂外,均不与N2直接反应;由Na2CO3加热不分解,可得出Cs2CO3加热也不分解;Cs与Na同为碱金属元素,性质相似,由Na2SO4易溶于水,可得出Cs2SO4也易溶于水。

2.用光洁的铂丝蘸取某无色溶液在无色火焰上灼烧,直接观察到火焰呈黄色,下列各判断正确的是(  )

A.只含有Na+

B.一定含有Na+,可能含有K+

C.既含有Na+,又含有K+

D.可能含有Na+,可能还含有K+

解析:

选B Na元素的焰色为黄色,而K元素的焰色为紫色,而且黄色会干扰紫色,所以不能判断是否含有K元素。

3.最近,德国科学家实现了铷原子气体超流体态与绝缘态的可逆转换,该成果将在量子计算机研究方面带来重大突破。

已知铷是第37号元素,质量数是85。

根据材料回答下列问题:

(1)铷37Rb位于元素周期表的第________周期第________族。

(2)关于铷的结构和性质,判断正确的是______(填序号)。

①与水反应比钠剧烈 ②它的原子半径比钠小 ③它的氧化物暴露在空气中易吸收CO2 ④它的阳离子最外层电子数和镁原子相同 ⑤它是还原剂

(3)氢化铷与水反应可放出氢气,则下列叙述正确的是________(填序号)。

A.氢化铷溶于水显酸性

B.氢化铷中H+被还原为氢气

C.氢化铷与水反应时,水是还原剂

D.氢化铷中H+核外有两个电子

(4)现有铷和另一种碱金属形成的合金50g,当它与足量水反应时,放出标准状况下的氢气22.4L,这种碱金属可能是________(填序号)。

A.LiB.Na

C.KD.Cs

解析:

(2)同主族元素,从上至下原子半径逐渐增大,②错误;由Rb的原子结构示意图可知④错误;Na、Rb同主族,根据同主族元素的性质递变规律知,①③⑤正确。

(3)由反应RbH+H2O===RbOH+H2↑可知,水中氢元素的化合价由+1价降低为0价,水作氧化剂,而RbH中的氢元素的化合价升高,由-1价变为0价,被氧化,RbH作还原剂,H-核外有两个电子,D项正确。

(4)设该合金的平均摩尔质量为Mg·mol-1,则根据电子得失守恒可得:

×2 M=25

因Rb的相对原子质量大于25,则另一种碱金属的相对原子质量应小于25,可能为Li或Na。

答案:

(1)五 ⅠA 

(2)①③⑤ (3)D (4)AB

                                 

[课堂真题集训——明考向]

1.判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。

(1)(2017·江苏高考)Na2O2吸收CO2产生O2,可用作呼吸面具供氧剂(  )

(2)(2016·全国卷Ⅱ)分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中,比较水与乙醇中氢的活泼性(  )

(3)(2015·全国卷Ⅰ)过氧化钠与水反应时,生成0.1molO2转移的电子数为0.2NA(  )

(4)(2015·全国卷Ⅱ)钠在空气中燃烧可生成多种氧化物。

23g钠充分燃烧时转移电子数为1NA(  )

(5)(2014·全国卷Ⅱ)CO2通过Na2O2粉末后固体物质增重(  )

(6)(2014·全国卷Ⅱ)碳酸氢钠受热分解实验如图所示(  )

(7)(2014·全国卷Ⅱ)用热碱水清除炊具上残留的油污,没有发生化学反应(  )

答案:

(1)√ 

(2)√ (3)√ (4)√ (5)√ (6)× (7)×

2.(2016·江苏高考)根据侯氏制碱原理制备少量NaHCO3的实验,经过制取氨气、制取NaHCO3、分离NaHCO3、干燥NaHCO3四个步骤。

下列图示装置和原理能达到实验目的的是(  )

解析:

选C A项中,制取NH3应用Ca(OH)2和NH4Cl固体加热,不正确;B项中,CO2气体应长管进、短管出,不正确;C项中,析出的NaHCO3晶体用过滤的方法分离,正确;D项中,NaHCO3应低温烘干,不能直接加热,易发生反应2NaHCO3

Na2CO3+CO2↑+H2O,不正确。

3.(2017·海南高考)锂是最轻的活泼金属,其单质及其化合物有广泛的用途。

回答下列问题:

(1)用碳酸锂和________反应可制备氯化锂,工业上可由电解LiClKCl的熔融混合物生产金属锂,阴极上的电极反应式为________________________。

(2)不可使用二氧化碳灭火器扑灭因金属锂引起的火灾,其原因是_________________。

(3)硬脂酸锂是锂肥皂的主要成分,可作为高温润滑油和油脂的稠化剂。

鉴别硬脂酸锂与硬脂酸钠、硬脂酸钾可采用的实验方法和现象分别是______________________________

________________________________________________________________________。

(4)LiPF6易溶于有机溶剂,常用作锂离子电池的电解质。

LiPF6受热易分解,其热分解产物为PF5和________。

解析:

(1)碳酸锂制备氯化锂,利用碳酸锂的性质与碳酸镁的性质相似,因此碳酸锂与盐酸反应制备氯化锂;根据电解原理,阴极上发生还原反应,得到电子,电极反应式为Li++e-===Li。

(2)根据元素周期表中对角线原则,Li和Mg的性质相似,Mg能在CO2中燃烧,Mg与CO2反应生成MgO和C,因此锂也能与CO2反应,因此不能用CO2灭火。

(3)阳离子不同,阳离子属于碱金属元素,因此采用焰色反应进行鉴别,分别取样品进行焰色反应,锂盐焰色为深红色,钠盐焰色为黄色,钾盐焰色为紫色(透过蓝色钴玻璃)。

(4)LiPF6中Li显+1价,P显+5价,F显-1价,PF5中P显+5价,F显-1价,因此LiPF6分解不属于氧化还原反应,根据元素守恒,另一种产物中含有Li和F,即另一种产物是LiF。

答案:

(1)盐酸 Li++e-===Li 

(2)金属锂在CO2中仍可燃烧

(3)分别取样品进行焰色反应,锂盐焰色为深红色,钠盐焰色为黄色,钾盐焰色为紫色(透过蓝色钴玻璃) (4)LiF

[课下能力测评——查缺漏]

1.关于钠元素的单质及其化合物的叙述不正确的是(  )

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