全国初中化学素质和实验能力竞赛天原杯复赛试题.docx
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全国初中化学素质和实验能力竞赛天原杯复赛试题
2008年全国初中学生化学素质和实验能力竞赛（第十八届天原杯）复赛试题（答案及详解）
1．2007年10月24日，我国使用“长征三号甲”运载火箭将“嫦娥1号”送上月球轨道，其任务之一是探测月球上氦–3（质子数为2，中子数为1的原子）资源。
下列氦–3原子的原子结构示意图中正确的是（）。
解析：
原子结构示意图中，圆圈代表原子核，中间的数字表示核内质子数，而外面的数字表示核外电子数，整个示意图与中子数无关，因此，同位素（质子数相同而中子数不同，像C-12和C-13）的原子结构示意图是相同的。
针对这道题，氦–3原子的核内质子数和核外电子数都为2，和氦-2的示意图相同。
选D
2．第29届奥林匹克运动会将于2008年8月8日在北京举行。
下列措施不符合绿色奥运理念的是（）。
A．奥运场馆周围的路灯采用太阳能光伏发电技术
B．在奥运场地使用电动汽车和新型清洁燃料汽车
C．场馆附近的绿化采用微灌或滴灌智能控制技术
D．将奥运村的生活垃圾全部集中深埋
解析：
绿色奥运的理念是合理利用资源，加强环境保护。
D中将垃圾深埋并没有实质性的处理掉垃圾，仍会对环境造成污染，因此选D。
3．1991年碳纳米管被发现。
碳纳米管是由石墨中的碳原子层卷曲而成的管状的材料，管的直径一般为几纳米到几十纳米，管的厚度仅为几纳米。
碳纳米管由于其独有的结构和奇特的物理、化学特性以及潜在的应用前景而受到人们的关注。
下列有关碳纳米管的说法中正确的是（）。
A．碳纳米管是一种新型的高分子化合物
B．碳纳米管的化学性质常温时很稳定
C．碳纳米管导电属于化学变化
D．碳纳米管的结构和性质与金刚石均相同
解析：
碳纳米管中只含有一种元素，所以碳纳米管是一种单质，排除A；碳纳米管的导电没有生成新的化学物质，是物理变化，排除C；结构与金刚石不同，碳纳米管是管状结构，而金刚石为正四面体结构，排除D。
选B
4．闪电时空气中有臭氧（O3）生成。
下列说法中正确的是（）。
A．O3和O2混合得到的是纯净物
B．O2比O3稳定
C．等质量的O3和O2含有的氧原子数之比是2︰3
D．O3与O2的相互转化是物理变化
解析：
A中氧气和臭氧是两种不同的物质，是混合物；B中氧气在空气中大量存在，而臭氧含量极低，说明氧气比臭氧要稳定；C中等质量的O3和O2，物质的量之比是2：
3，而1molO3中有3mol氧原子，1molO2中有2mol氧原子，因此含有的氧原子数之比是1：
1；D中的转化关系，生产了新的物质，是化学变化。
选B
5．“三效催化转换器”可将汽车尾气中的有毒气体处理为无污染的气体，下图为该反应的微观示意图（未配平），其中不同符号的球代表不同种原子。
下列说法不正确的是（）。
A．乙和丙中所含元素种类相同B．甲和丁中同种元素化合价不相等
C．该反应中共有三种元素D．化学方程式中乙、丁的化学计量数均为1
解析：
乙和丙均由黑蓝两种元素组成，因此A正确；甲和丁中的同种元素为黄，甲为化合物，黄化合价不为零，而丁为单质，化合价为零，B正确；反应中共有黄蓝黑三种元素，C正确；将方程式配平，上述反应方程式为：
2NO2＋4CON2＋4CO2，（蓝代表O，黄代表N，黑代表C），所以只有D是错误的。
6．常温常压下，10mL某气态物质含有2.68×10个分子，而在这些分子里又含有8.04×10个原子，则判断该物质是一种（）。
A．单质B．化合物C．混合物D．以上都有可能
解析：
题中给出的数据说明一个分子中含有三个原子，可能为单质（O3），可能为化合物（CO2），可能为混合物（50%的H2和50%的SO3）。
选D
7．对于反应：
X+2NaOH==2Y+Cu（OH）2↓，下列分析中正确的是（）。
A．Y中一定含有钠元素B．X和Y的相对分子质量之差为18
C．X可能是CuCl2或Cu（NO3）2D．Y可能是Na2SO4
解析：
根据元素守衡定律，得出Y中一定含有Na元素，X中肯定含有Cu元素。
只有AC是正确的。
根据质量守恒定律，X和2Y的相对分子质量才是相差18；而Y不可能是Na2SO4，否则Na就不平衡了，因此排除B和D。
8．法国化学家肖万、美国化学家格拉布斯和施罗克在有机化学领域研究中作出了重要贡献，其研究成果可以简单描述为如下的反应（R1~R8为H–、CH3–、C2H5–……等）。
上述反应类似于无机反应中的（）。
A．置换反应B．分解反应C．复分解反应D．化合反应
解析：
反应物中的R4和R8基团调换了位置，跟无机反应中的复分解反应相似。
选C
9．产生下列现象，只和空气中的水蒸气有关的是（）。
A．固体烧碱要密封存放
B．浓硫酸露置于空气中会增重、变稀
C．夏季空调冷气吹到的地方可看到有“冷气雾”
D．铜制品长期放在空气中会产生“铜锈”[又称“铜绿”，化学式为Cu2（OH）2CO3]
解析：
固体烧碱能吸收空气中的水蒸气而潮解，也能与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠；浓硫酸吸收空气中的水分导致浓度变稀；空气中的水蒸气遇冷液化产生冷气雾；铜制品能与空气中的二氧化碳和水反应生成铜绿。
因此选BC
10．如图，将两支燃着的蜡烛罩上茶杯，一会儿后高的蜡烛先熄灭，低的蜡烛后熄灭，同时还观察到茶杯内壁变黑。
由此我们可以得到启发：
从着火燃烧的高层房间中逃离，下列方法中正确的是（）。
A．用湿毛巾捂住鼻子B．成站立姿势跑出
C．沿墙角伏低身子迅速爬向门外D．打开窗户跳出
解析：
高的蜡烛先熄灭，低的蜡烛后熄灭，说明在密闭空间中燃烧时，先消耗高处的氧气；观察到茶杯内壁变黑，说明氧气不充足的情况下燃烧会产生大量的烟尘。
所以从火灾逃离要用湿毛巾捂住嘴和鼻子，防止烟尘进入口鼻；伏低身子迅速爬离现场。
选AC
11．右图是两组物质之间在一定的条件下相互转化的过程。
下列绿色植物通过光合作用说法不正确的是（）。
A．X是O2B．C6H12O6是有机物
C．绿色植物通过光合作用，将太阳能转化成化学能
D．C6H12O6与X反应生成CO2和H2O属于置换反应
解析：
绿色植物在光照的情况下，能把二氧化碳和水转化成葡萄糖和氧气，储存能量。
呼吸作用能把葡萄糖和氧气转化成二氧化碳和水，释放能量。
只有D错误，置换反应产物中必然有单质。
12．某工厂废液中含有少量硫酸，拟选用下列物质中和后再排放：
物质
CaCO3
Ca（OH）2
NH3
NaOH
市场参考价（元/kg）
1.8
2.0
6.5
11.5
如果要求花最少的钱来中和相同量的废硫酸，则应选择（）。
A．CaCO3B．Ca（OH）2C．NH3D．NaOH
解析：
硫酸和碳酸钙反应会在碳酸钙表面生成一种微溶于水的硫酸钙二影响反应的进一步进行。
选用氢氧化钙可以配成水溶液，能去除硫酸，生成微溶于水的硫酸钙，且氢氧化钙和碳酸钙的价格相差不多。
选B。
NH3和NaOH均能除硫酸，但相对较贵
13．烧杯中盛满一定浓度的醋酸溶液（溶液密度约为1g/cm3），全部倾倒后烧杯内仍残留0.5mL溶液，用每次20mL蒸馏水冲洗了2次，此时烧杯中残留的醋酸溶液的浓度约为原先的（）。
A．1/81B．1/820C．1/1681D．无法确定
解析：
设原溶液的浓度为x，则经过两次冲洗后的浓度为：
（0.5x/20.5）*0.5/20.5=x/1681，选C。
14．今有一混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：
Na+、NH4+、Ba2+、Cl-、CO32-、SO42-。
现取两份200mL溶液进行如下实验：
①第一份加足量NaOH溶液，加热，收集到气体0.68g；②第二份加足量BaCl2溶液后，得干燥沉淀6.27g，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为2.33g。
根据上述实验，以下推测正确的是（）。
A．一定不存在Ba2+，NH4+可能存在B．CO32-一定存在
C．Na+一定存在D．一定不存在Cl-
解析：
第一份溶液中加入氢氧化钠，加热后才有气体产生，说明有稳定的铵盐存在。
第二份中加入氯化钡溶液，得到的沉淀部分能被盐酸溶解，说明必定有硫酸根和碳酸根的存在；混合液中一定没有钡离子的存在；溶液中一定有Na+的存在，若无，溶液中只有NH4+一种阳离子，第一份溶液中加入氢氧化钠产生氨气的质量必然大于0.68克。
无法判断Cl-是否存在，所以选BC
15．下图为某固体溶解度随温度变化的曲线。
该固体从溶液中析出时不带结晶水。
M、N两点分别表示该固体形成的两份溶液在不同温度时的浓度。
当条件改变时，溶液新的状态在图中对应的点的位置可能也随之变化，其中判断不正确的是（）。
A．都升温10℃后，M、N点均向右平移
B．加水稀释（假设温度都不变）时，M、N点均不动
C．都降温10℃后，M点沿曲线向左下移，N点向左平移
D．蒸发溶剂（假设温度都不变）时，先是M点不动，N点左平移至曲线；继续蒸发溶剂，M、N点都不动
解析：
溶液升温后，由于物质的溶解度随着温度的上升而增大，所以浓度不发生变化，A正确；温度不变时，物质的溶解度不变，加水稀释会导致浓度的降低，M、N应均下移，B不对；降温后，M开始有固体析出，浓度随着曲线下降。
而N没有固体析出，浓度不变，C正确；温度不变，溶质的溶解度不变，蒸发溶剂，M有固体析出，但是一直处在饱和状态，浓度不变。
N随着溶剂的蒸发，浓度会垂直上升，当上升到与曲线相交后，溶剂再蒸发会有固体析出，溶液一直保持饱和状态，浓度不变，D不对，N点不应向左平移，而是向上。
选BD。
16．（2分）用于2008年奥运会的国家游泳中心（水立方）的建筑采用了膜材料ETFE，它是乙烯-四氟乙烯的共聚物，具有许多优异的性能：
①具有特有的表面抗粘着的性能；
②使用寿命至少为25～35年，是用于永久性多层可移动屋顶结构的理想材料；③达到B1、DIN4102防火等级标准，且不会自燃；④质量很轻，只有同等大小的玻璃质量的1%；⑤韧性好、抗拉强度高、不易被撕裂，延展性大于400%；⑥能有效地利用自然光，透光率可高达95%，同时起到保温隔热的性能，节省能源。
（1）②说明ETFE的化学性质在自然条件下较__________（填“稳定”或“活泼”）；
（2）上述特点中，属于ETFE的物理性质的有________。
_________
参考答案：
（1）稳定；
（2）①④⑤⑥
解析：
②说明该膜材料使用寿命长，不易发生化学反应而变质。
③也说明了该膜材料的化学性质稳定；②③也是该膜材料的化学性质；①④⑤⑥是该膜材料的物理性质。
17．（3分）请按CH4、NH3、H2O、HF、HCl排列顺序，列出五种物质之间存在的规律：
_________________________________、。
这五种物质中除____（填化学式）外，各分子所含核外电子总数均为____个。
解析：
五种物质的相对分子质量依次增加，除氢元素以外的元素质子数依次增加；CH4、NH3、H2O、HF分子的核外电子总数均为10个，只有HCl分子的核外电子数为18。
18．（3分）2007年诺贝尔化学奖授予德国化学家格哈德·埃特尔，以表彰他在“固体表面的化学过程”研究中取得的杰出成就。
不同物质接触面的过渡区称为界面，若其中一物质为气态时，这种界面通常称为表面；在其表面上所发生的一切物理、化学现象统称为表面现象，而研究各种表面现象实质的科学称为表面化学。
（1）界面的类型形式上可以根据物质的三态来划分，如液-固界面等。
表面现象主要研究的是、界面上发生的各种物理化学现象。
（2）下列哪些研究属于表面化学研究的范畴（填字母编号）。
a．钢铁的生锈.b．以金属为催化剂，用氮、氢合成氨c．以铂、铑等为催化剂，将汽车尾气中的NOx、CO等转化为无污染物质
参考答案：
（1）气液，气固
（2）a，b，c
解析：
题目中说，若一物质为气态，则称为表面。
因此，表面现象必然有气态，因此为气液和气固。
钢铁生锈发生在气固表面，氨合成发生在金属催化剂表面，尾气处理也是发生在催化剂表面
19．（4分）二氧化碳是导致温室效应的主要气体，同时，它也是一种宝贵的碳氧资源，在地球上它的含量比天然气、石油和煤的总和还多数倍。
（1）以CO2和NH3合成尿素CO（NH2）2是固定和利用CO2的成功范例，写出经以上途径合成尿素的化学方程式。
若按上述方法生产1000万吨尿素，可固定的CO2将达万吨。
（2）英国Nature，2005，437：
681报道，目前海洋表层海水中溶解的CaCO3[20℃S（CaCO3）=0.0013g/100gH2O]处于饱和状态，海洋吸收大气中的CO2可以减弱温室效应，但却使海水中碳酸钙浓度降低，该变化的化学方程式为：
CaCO3+H2O+CO2==Ca（HCO3）2。
海水中CaCO3浓度降低会造成。
解析：
20．（5分）下列有关的物质及相互转化，都与人类生活有密切关系，其中A、B、M、E均为常见单质，F为难溶于水的白色沉淀。
①一定量的A在B中点燃可生成C和D的混合物，且C、D均为无色气体，C是常见的还原剂，可与B进一步反应生成D。
②M＋B→G（此反应是人类获取能量的最佳反应）
③D＋L→F＋G
④C＋K→D＋E
（1）写出D和F的化学式：
D，F。
（2）转化④在金属冶炼中常用来炼。
（3）A在B中燃烧可能发生反应的化学方程式（写两个）：
_____________、。
参考答案：
（1）CO2，CaCO3；
（2）铁；（3）C+O2点燃CO2；2C+O2点燃2CO
解析：
解这道题需要对化学应用有一定的了解，由①可知，能够点燃生成两种不同产物，并且都是气体的只有C，因此B是氧气，A是碳，碳在氧气中燃烧可生成CO和CO2，CO在氧气中进一步燃烧生成CO2；②中人类获取能量的最佳反应，并且M为常见单质，可知M为H2；③中与二氧化碳反应生成白色沉淀F，可知，F为CaCO3，从而L为Ca（OH）2，G为H2O；④是金属冶炼中最常用的反应，工业生成中常用碳的不完全燃烧生成CO还原铁矿石来冶炼铁。
21．（3分）有一种技术可将糖[通式为Ca（H2O）b]发酵进行无氧分解，生成两种化合物，其中一种物质是沼气的主要成分。
写出糖发酵进行无氧分解的化学方程式：
______________________________，指出a、b之间的关系。
参考答案：
Ca（H2O）b→b/2CH4＋b/2CO2，a=b
解析：
沼气的主要成分是甲烷（CH4），糖进行无氧分解得到的另外一种产物是CO2。
得出反应方程式（未配平）：
Ca（H2O）b→CH4＋CO2。
根据H元素守恒，得CH4的化学计量数为2b/4，根据O元素守恒，CO2的化学计量数也为b/2，再根据C元素守恒，得出a=2b/4+b/2=b。
22．（5分）
（1）CaCl2溶液和NaHCO3溶液反应生成CaCO3沉淀。
为表示这个反应写出了下列两个反应方程式：
CaCl2+NaHCO3==CaCO3↓+NaCl+HCl
CaCl2+2NaHCO3==CaCO3↓+2NaCl+CO2↑+H2O
你认为哪一个反应的化学方程式不合理，并简述理由。
（2）已知难溶的物质在一定条件下可转化成更难溶的物质。
将白色Mg（OH）2加到FeCl3溶液中有红棕色沉淀生成。
请写出反应的化学方程式并简述理由。
参考答案：
（1）第一个反应方程式中生成了HCl（溶于水后为盐酸溶液），盐酸溶液能够溶解碳酸钙沉淀生成二氧化碳和水，因此不合理。
（2）3Mg（OH）2+2FeCl32Fe（OH）3+3MgCl2，红棕色沉淀为氢氧化铁，因为氢氧化铁在水中的溶解度比氢氧化镁在水中的溶解度更低。
2323．（7分）地球是一颗蓝色的星球，表面大部分被海洋覆盖，海水中蕴含的元素多达80多种。
通过海水晒制可得粗盐，粗盐除NaCl外，还含有MgCl2、CaCl2、MgSO4以及泥沙等杂质。
以下是一种制备精盐的实验方案，步骤如下（用于沉淀的试剂稍过量）：
回答下列问题：
（1）操作①能否改用硝酸钡溶液？
说明原因。
。
（2）进行操作①后，判断BaCl2过量的方法是__________________________________。
（3）加入Na2CO3的目的是。
为什么不先过滤而后加Na2CO3溶液，其理由是。
（4）滤液的主要成分有。
此实验方案尚需完善，具体步骤是
___________________________________________________________。
（5）请再写一种实验方案，添加沉淀试剂的步骤为：
。
解析：
24．（8分）按表中要求收集四瓶氢气和空气混合气，并点火实验，结果列于表中。
V（H2）：
V（空气）
2：
8
4：
6
6：
4
8：
2
点火处理
炸
炸
炸
不炸
（1）如何收集混合气［以V（H2）：
V（空气）=2：
8为例］？
（2）由点火实验的结果可知，氢气在空气混合气中爆炸范围的上限在______%（体积，下同）到______%之间。
（3）为进一步精确探究爆炸范围的上限，请再收集三瓶混合气并点火实验。
写出具体的方案、结论：
___________________________________________________________。
解析：
（1）采用排空气法不易控制收集氢气与空气的比例。
由于氢气和空气都不溶于水，可采用排水法收集，利用集气瓶初始盛水的比例控制收集到的氢气与空气的比例。
（2）由题中给出的数据看出，氢气与空气的体积比在6：
4与8：
2之间有一个爆炸上限。
（3）为了更精确地探究爆炸上限，可以从体积比为6：
4到8：
2之间继续收集到不同比
例的混合气体，进行点火试验，如果混合气体爆炸，则加大氢气的比例，再进行试验；如
果混合气体不爆炸，则减少氢气的比例，再进行试验。
如此循环，找出爆炸上限精确到要
求范围内。
参考答案：
解析：
（1）仪器A是试管，B是圆底烧瓶。
（2）启谱发生器也是一种“随开随用、随关随停”的装置，所以根据启谱发生器的原理设计实验装置。
装置只能作为固-液反应，能用于CO2、氢气等的反应装置。
26．（3分）某同学为了探究木炭还原氧化铜所生成的气体产物是什么，提出了猜想：
a.可能是二氧化碳；b.可能是一氧化碳。
并设计如图所示装置进行实验，预期的实验现象及结论如下：
①若澄清的石灰水变浑浊，则气体为二氧化碳；
②若澄清的石灰水不变浑浊，则气体为一氧化碳。
请你回答：
（1）该同学的猜想是否严谨？
若不严谨，请作补充。
（2）请你对该实验装置予以评价。
解析：
（1）该同学只考虑了两种极限情况，生成产物极有可能是CO和CO2的混合气体。
（2）该同学设计的装置没有充分考虑生成气体的可能性。
可以设计成，将生成的气体依
次通过澄清的石灰水（若变浑浊，说明有CO2的存在），浓硫酸干燥，炙热的氧化铜粉末（若氧化铜粉末变红，说明有CO的存在），产物通过澄清石灰水（若变浑浊，进一步验证了CO气体的存在），尾气进行燃烧处理再排入大气。
解析：
（1）根据质量守恒定律，实验中只有氧气跑出锥形瓶，因此质量减少的量即为生成氧气的质量为0.4g，根据方程式，则可计算出原样品中H2O2的质量为0.85g，质量分数为4.25%。
（2）小林设计的装置加入了干燥生成气体的步骤，说明小林质疑小海装置中氧气会带走
一部分水蒸气而导致测量氧气的量的增加。
（3）小海和小林的装置都使用了托盘天平称重。
托盘天平的精确度只有0.1g，误差较大。
小海的实验计算出生成氧气的质量大约为0.4g，常温下的体积约为282ml。
所以选用500ml的量筒。
参考答案：
解析：
（1）①②③步骤是CuO的制备。
实验中需要用的CuO的质量为0.5g。
不考虑损失时，需要五水硫酸铜的量为1.56g，所以取五水硫酸铜的的量不低于1.6g。
①②③步骤中分别有溶解、过滤、蒸发操作，都需要用到玻璃棒。
（2）实验设计是测量反应的速率，通过测量生成一定量的氧气所需要的时间来衡量。
（3）读取数据时一定要平视读数，凹液面的水平切线对应的读数。
为了保证三组试验收集到的气体等量，必须保证同温同压下体积相等的气体。
所以必须保证两端液面平行。
选a、d
（4）此量气管的刻度标是从上往下的，刻度B为21ml。
该液面的读数为20.8ml。
（5）要验证CuO在反应中起催化剂的作用，需要验证CuO反应前后的质量变化和化学性质变化。
将反应后的粉末溶解在水中，过滤，干燥后得到CuO，称量其质量与反应前加入的质量对比；再将此干燥后的氧化铜称量后重新与一定量的氯酸钾反应，测量生成50ml常温常压下的氧气所需的时间，与前一次反应所用的时间进行对比。
29．（4分）现有16gFe2O3和CuO的混合物，进行如下实验；把混合物全部加入到100g足量的硫酸溶液中，完全溶解。
然后滴加150g16%的氢氧化钠溶液，沉淀质量不再改变。
试计算所用硫酸溶液溶质的质量分数。
参考答案：
29.4%
解析：
沉淀质量不再改变，意味着Cu和Fe都沉淀完全，因此溶液中不存在Cu和Fe，因此溶液为Na2SO4溶液。
观察反应前后的固体的状态也可看出，反应前为Fe2O3，CuO，反应后为Fe（OH）3，Cu（OH）2，相当于和水反应，不消耗酸和碱，因此总反应看成H2SO4和NaOH反应。
30．（6分）在100mL稀盐酸中加入混合均匀的NaHCO3和KHCO3固体粉末，充分反应后使气体全部逸出。
下图是加入粉末的质量与产生CO2（该状况下，气体的密度为1.964g/L）体积的关系。
请计算：
（1）该盐酸中HCl的质量。
（2）若该盐酸为120mL时，加入粉末为58.5g，求产生CO2的体积。
（3）若粉末的质量为xg，该盐酸的体积为140mL，产生的CO2体积为yL。
试写出粉末质量x（g）与产生CO2体积y（L）之间的关系。
参考答案：
解析：
（1）无论是NaHCO3或KHCO3，1molHCl与其反应均生成1molCO2，因此计算HCl的量只需知道CO2的量；
（2）由图可以看出，100ml稀盐酸时，粉末质量大于45.0g时，生成CO2的量不再增加，说明HCl已经反应完全。
因此，我们可以判断出当稀盐酸为120ml时，最多可以消耗54g，加入58.5g时，将有粉末剩余。
因此，可以根据HCl的比例求算CO2的生成量。
（3）同样，当粉末质量/HCl体积≤45.0g/100ml时，HCl过量，所得CO2的质量应根据粉末质量计算，即y=x×11.2/45；当粉末质量/HCl体积≥45.0g/100ml时，则粉末过量，所得CO2的质量由盐酸决定，不随粉末质量的增加而增加。
附加题
参考答案：
附加题
解析：
要求得KClO3的质量，必须求得KCl的质量，而KCl可能存在固体和溶液中，因此我们首先要判断固体中是否还存在KCl未溶。
很容易联想到，这时要使用反推法，即假设KCl完全溶解，去验证是否合理。
KCl完全溶解，意味着最后的10g固体均为MnO2，因此我们得到原混合物中KClO3的质量为15g（MnO2为催化剂，在反应前后质量保持不变），由此可以算出生成的KCl质量。
再有题目给出的条件我们可以联想到，判断是否合理的条件应该存在于溶解度的计算中。
于是，我们计算溶解度，10gH2O溶解掉的KCl应该是KCl的
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