化學(xué)反應(yīng)與能力變化復(fù)習(xí)_第1頁
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1、選修四第一章綜合復(fù)習(xí)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)第1講化學(xué)能與熱能一、知識(shí)梳理1化學(xué)反應(yīng)中的能量變化 (1)化學(xué)反應(yīng)中的兩大變化:物質(zhì)變化和能量變化。 (2)化學(xué)反應(yīng)中的兩大守恒:質(zhì)量守恒和能量守恒。 (3)化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化形式:熱能、光能、電能等。通常主要表現(xiàn)為熱量的變化。2焓變、反應(yīng)熱 (1)定義:在恒壓條件下進(jìn)行的反應(yīng)的熱效應(yīng)。 (2)符號(hào):H。 (3)單位:kJmol1或kJ/mol。3吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng) (1)從反應(yīng)物和生成物的總能量相對(duì)大小的角度分析,如圖所示。 (2)從反應(yīng)熱的量化參數(shù)鍵能的角度分析 (3)記憶常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng) 放熱反應(yīng):可燃物的燃燒;酸堿中和反應(yīng);大多數(shù)化合反應(yīng)

2、;金屬跟酸的置換反應(yīng);物質(zhì)的緩慢氧化等。 吸熱反應(yīng):大多數(shù)分解反應(yīng);鹽的水解和弱電解質(zhì)的電離;Ba(OH)28H2O與NH4Cl反應(yīng);碳和水蒸氣、C和CO2的反應(yīng)等。典型例題題組一依據(jù)圖形,理清活化能與焓變的關(guān)系1某反應(yīng)過程中體系的能量變化如圖所示,下列說法錯(cuò)誤的是()A反應(yīng)過程可表示為 BE1為反應(yīng)物的總能量與過渡態(tài)的能量差,稱為正反應(yīng)的活化能C正反應(yīng)的熱效應(yīng)HE1E20,所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)D此圖中逆反應(yīng)的熱效應(yīng)HE1E20表示吸熱,HFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2H(水)Al3Mg2NaCa2K。陽極:活潑電極S2IBrClOH含氧酸根離子。注意陰極不管是什么材料,電極本身都不反應(yīng),一

3、定是溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽離子放電。最常用、最重要的放電順序是:陽極:ClOH;陰極:AgCu2H。電解水溶液時(shí),KAl3不可能在陰極放電,即不可能用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金屬。(4)分析電極反應(yīng),判斷電極產(chǎn)物,寫出電極反應(yīng)式,要注意遵循原子守恒和電荷守恒。(5)最后寫出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式。1電解水型電解質(zhì)(水溶液)電極方程式電解物質(zhì)總化學(xué)方程式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原含氧酸(如H2SO4)陽極:4OH4e=O22H2O陰極:4H4e=2H2H2O2H2OO22H2強(qiáng)堿(如NaOH)活潑金屬的含氧酸鹽(如KNO3、Na2SO4)2電解電解質(zhì)型電解

4、質(zhì)(水溶液)電極方程式電解物質(zhì)總化學(xué)方程式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原無氧酸(如HCl),除HF外陽極:2Cl2e=Cl2陰極:2H2e=H2酸2HClH2Cl2不活潑金屬的無氧酸鹽(如CuCl2),除氟化物外陽極:2Cl2e=Cl2陰極:Cu22e=Cu鹽CuCl2CuCl23.放H2生堿型電解質(zhì)(水溶液)電極方程式電解物質(zhì)總化學(xué)方程式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原活潑金屬的無氧酸鹽(如NaCl)陽極:2Cl2e=Cl2陰極:2H2e=H2水和鹽2Cl2H2O Cl2H22OH4.放O2生酸型電解質(zhì)(水溶液)電極方程式電解物質(zhì)總化學(xué)方程式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO4

5、)陽極:4OH4e=2H2OO2陰極:2Cu24e=2Cu水和鹽2Cu22H2O2CuO24H典型例題題組一電極反應(yīng)式、電解方程式的書寫1按要求書寫電極反應(yīng)式和總方程式(1)用惰性電極電解AgNO3溶液:陽極反應(yīng)式_;陰極反應(yīng)式_;總反應(yīng)離子方程式_。(2)用銅作電極電解鹽酸溶液陽極反應(yīng)式_;陰極反應(yīng)式_;總反應(yīng)離子方程式_。(3)用惰性電極電解熔融MgCl2陽極反應(yīng)式_;陰極反應(yīng)式_;總反應(yīng)離子方程式_。(4)用Al作電極電解NaOH溶液陽極反應(yīng)式_;陰極反應(yīng)式_;總反應(yīng)離子方程式_。反思?xì)w納1.做到“三看”,正確書寫電極反應(yīng)式(1)一看電極材料,若是金屬(Au、Pt除外)作陽極,金屬一定被

6、電解(注Fe生成Fe2)。(2)二看介質(zhì),介質(zhì)是否參與電極反應(yīng)。(3)三看電解質(zhì)狀態(tài),若是熔融狀態(tài),就是金屬的電冶煉。2規(guī)避“三個(gè)”失分點(diǎn)(1)書寫電解池中電極反應(yīng)式時(shí),要以實(shí)際放電的離子表示,但書寫總電解反應(yīng)方程式時(shí),弱電解質(zhì)要寫成分子式。(2)要確保兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同,且應(yīng)注明條件“電解”。(3)電解水溶液時(shí),應(yīng)注意放電順序中H、OH之后的離子一般不參與放電。題組二電解原理和電解規(guī)律的考查2右圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加幾滴石蕊溶液。下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述正確的是()A逸出氣體的體積,a電極的小于b電極的B一電極逸出無味氣體,另一電極逸出刺激性

7、氣體Ca電極附近呈紅色,b電極附近呈藍(lán)色Da電極附近呈藍(lán)色,b電極附近呈紅色3用惰性電極電解一定濃度的CuSO4溶液,通電一段時(shí)間后,向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH。則下列說法正確的是()A電解過程中陰極沒有氣體生成B電解過程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.4 molC原CuSO4溶液的濃度為0.1 molL1D電解過程中陽極收集到的氣體體積為1.12 L(標(biāo)況下)考點(diǎn)二電解原理的應(yīng)用知識(shí)梳理1電解飽和食鹽水(1)電極反應(yīng)陽極反應(yīng)式:2Cl2e=Cl2(氧化反應(yīng))陰極反應(yīng)式:2H2e=H2(還原反應(yīng))(2)總反應(yīng)方程式2NaCl2H2O2NaOHH2

8、Cl2離子反應(yīng)方程式:2Cl2H2O2OHH2Cl2(3)應(yīng)用:氯堿工業(yè)制燒堿、氯氣和氫氣。2電鍍右圖為金屬表面鍍銀的工作示意圖,據(jù)此回答下列問題:(1)鍍件作陰極,鍍層金屬銀作陽極。(2)電解質(zhì)溶液是AgNO3溶液等含鍍層金屬陽離子的鹽溶液。(3)電極反應(yīng):陽極:Age=Ag;陰極:Age=Ag。(4)特點(diǎn):陽極溶解,陰極沉積,電鍍液的濃度不變。3電解精煉銅(1)電極材料:陽極為粗銅;陰極為純銅。(2)電解質(zhì)溶液:含Cu2的鹽溶液。(3)電極反應(yīng):陽極:Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2、Ni2e=Ni2、Cu2e=Cu2;陰極:Cu22e=Cu。4電冶金利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬N

9、a、Ca、Mg、Al等。(1)冶煉鈉2NaCl(熔融)2NaCl2電極反應(yīng):陽極:2Cl2e=Cl2;陰極:2Na2e=2Na。(2)冶煉鋁2Al2O3(熔融)4Al3O2電極反應(yīng):陽極:6O212e=3O2;陰極:4Al312e=4Al。典型例題題組一電解原理的“常規(guī)”應(yīng)用1利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用。下列說法正確的是()A氯堿工業(yè)中,X電極上反應(yīng)式是4OH4e=2H2OO2B電解精煉銅時(shí),Z溶液中的Cu2濃度不變C在鐵片上鍍銅時(shí),Y是純銅D制取金屬鎂時(shí),Z是熔融的氯化鎂2使用氯化鈉作原料可以得到多種產(chǎn)品。(1)實(shí)驗(yàn)室用惰性電極電解100 mL 0.1 molL1 NaC

10、l溶液,若陰陽兩極均得到112 mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則所得溶液的物質(zhì)的量濃度是_(忽略反應(yīng)前后溶液體積的變化)。(2)某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器,用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液,通電時(shí),為使Cl2被完全吸收,制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液,設(shè)計(jì)了如圖的裝置。對(duì)電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是_(填字母序號(hào))。Aa為正極,b為負(fù)極;NaClO和NaClBa為負(fù)極,b為正極;NaClO和NaClCa為陽極,b為陰極;HClO和NaClDa為陰極,b為陽極;HClO和NaCl(3)實(shí)驗(yàn)室中很難用亞鐵鹽溶液與燒堿反應(yīng)制得白色純凈的Fe(OH)2沉淀。某同學(xué)利用上圖裝置,只更換一個(gè)電

11、極,通過電解法制取較純凈的Fe(OH)2沉淀,且較長(zhǎng)時(shí)間不變色。該同學(xué)換上的電解材料是_(用元素符號(hào)表示),總的反應(yīng)式是_。題組二電解原理的“不尋?!睉?yīng)用 (一)電解原理在“環(huán)境治理”中的不尋常應(yīng)用4用NaOH溶液吸收煙氣中的SO2,將所得的Na2SO3溶液進(jìn)行電解,可循環(huán)再生NaOH,同時(shí)得到H2SO4,其原理如下圖所示(電極材料為石墨)。(1)圖中a極要連接電源的_(填“正”或“負(fù)”)極,C口流出的物質(zhì)是_。(2)SO放電的電極反應(yīng)式為_。(二)電解原理在“物質(zhì)制備”中的不尋常應(yīng)用5根據(jù)2CrO2HCr2O7H2O設(shè)計(jì)圖示裝置(均為惰性電極)電解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7,圖中

12、右側(cè)電極連接電源的_極,其電極反應(yīng)式為_。6電解尿素CO(NH2)2的堿性溶液制氫氣的裝置示意圖如下:電解池中隔膜僅阻止氣體通過,陰陽兩極均為惰性電極。(1)A極為_,電極反應(yīng)式為_。(2)B極為_,電極反應(yīng)式為_??键c(diǎn)三應(yīng)對(duì)電化學(xué)定量計(jì)算的三種方法知識(shí)梳理1計(jì)算類型原電池和電解池的計(jì)算包括兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算、溶液pH的計(jì)算、相對(duì)原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)的計(jì)算、產(chǎn)物的量與電量關(guān)系的計(jì)算等。2三種方法(1)根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算先寫出電極反應(yīng)式,再寫出總反應(yīng)式,最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計(jì)算。(2)根據(jù)電子守恒計(jì)算用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算,其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子

13、數(shù)相等。用于混合溶液中電解的分階段計(jì)算。(3)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算根據(jù)得失電子守恒定律關(guān)系建立起已知量與未知量之間的橋梁,構(gòu)建計(jì)算所需的關(guān)系式。如以通過4 mol e為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式:陽極產(chǎn)物 陰極產(chǎn)物(式中M為金屬,n為其離子的化合價(jià)數(shù)值)該關(guān)系式具有總攬電化學(xué)計(jì)算的作用和價(jià)值,熟記電極反應(yīng)式,靈活運(yùn)用關(guān)系式便能快速解答常見的電化學(xué)計(jì)算問題。提示在電化學(xué)計(jì)算中,還常利用QIt和Qn(e)NA1.601019C來計(jì)算電路中通過的電量。典型例題題組一根據(jù)總反應(yīng)式,建立等量關(guān)系進(jìn)行計(jì)算2將兩個(gè)鉑電極插入500 mL CuSO4溶液中進(jìn)行電解,通電一定時(shí)間后,某一電極增重0.064 g(設(shè)電解時(shí)該電

14、極無氫氣析出,且不考慮水解和溶液體積變化),此時(shí)溶液中氫離子濃度約為()A4103 molL1 B2103 molL1C1103 molL1 D1107 molL1題組二根據(jù)電子守恒,突破電解分階段計(jì)算3500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)0.6 molL1,用石墨作電極電解此溶液,當(dāng)通電一段時(shí)間后,兩極均收集到2.24 L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),假定電解后溶液體積仍為500 mL,下列說法正確的是()A原混合溶液中c(K)為0.2 molL1B上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.2 mol電子C電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.05 molD電解后溶液中c(H)為0.2 molL1題組

15、三根據(jù)電極現(xiàn)象,利用電子守恒,突破電解池的“串聯(lián)”計(jì)算4在如圖所示的裝置中,若通直流電5 min時(shí),銅電極質(zhì)量增加2.16 g。試回答下列問題。(1)電源中X電極為直流電源的_極。(2)pH變化:A:_,B:_,C:_(填“增大”、“減小”或“不變”)。(3)通電5 min時(shí),B中共收集224 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體,溶液體積為200 mL,則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為_(設(shè)電解前后溶液體積無變化)。(4)若A中KCl足量且溶液的體積也是200 mL,電解后,溶液的pH為_(設(shè)電解前后溶液體積無變化)。考點(diǎn)四金屬的腐蝕和防護(hù)知識(shí)梳理1金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子,金屬

16、發(fā)生氧化反應(yīng)。2金屬腐蝕的類型(1)化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金屬跟非金屬單質(zhì)直接接觸不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被氧化較活潑金屬被氧化聯(lián)系兩者往往同時(shí)發(fā)生,電化學(xué)腐蝕更普遍(2)析氫腐蝕與吸氧腐蝕以鋼鐵的腐蝕為例進(jìn)行分析:類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(qiáng)(pH4.3)水膜酸性很弱或呈中性電極反應(yīng)負(fù)極Fe2e=Fe2正極2H2e=H2O22H2O4e=4OH總反應(yīng)式Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍3.金屬的防護(hù)(1)電化學(xué)防護(hù)犧牲陽極的陰極保護(hù)法原電池原理a負(fù)極:比被保護(hù)金屬活潑的金屬;b正

17、極:被保護(hù)的金屬設(shè)備。外加電流的陰極保護(hù)法電解原理a陰極:被保護(hù)的金屬設(shè)備;b陽極:惰性金屬或石墨。(2)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu),如制成合金、不銹鋼等。(3)加防護(hù)層,如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法?;瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能電池考點(diǎn)一原電池及其工作原理知識(shí)梳理1概念和反應(yīng)本質(zhì)原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,其反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。2工作原理以銅鋅原電池為例(1)反應(yīng)原理電極名稱負(fù)極正極電極材料鋅片銅片電極反應(yīng)Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反應(yīng)類型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電子流向由Zn沿導(dǎo)線流向Cu鹽橋中離子移向鹽橋含飽和KCl溶液,K移向正極,Cl移向負(fù)極(2)兩個(gè)裝置的比較裝置中還

18、原劑Zn與氧化劑Cu2直接接觸,易造成能量損耗;裝置鹽橋原電池中,還原劑在負(fù)極區(qū),而氧化劑在正極區(qū),能避免能量損耗。3原電池的構(gòu)成條件(1)一看反應(yīng):看是否有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)發(fā)生(一般是活潑性強(qiáng)的金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng))。(2)二看兩電極:一般是活潑性不同的兩電極。(3)三看是否形成閉合回路,形成閉合回路需三個(gè)條件:電解質(zhì)溶液;兩電極直接或間接接觸;兩電極插入電解質(zhì)溶液中。考點(diǎn)二原電池原理的“四”個(gè)基本應(yīng)用知識(shí)梳理1用于金屬的防護(hù)使被保護(hù)的金屬制品作原電池正極而得到保護(hù)。例如,要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁等,可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連,使鋅作原電池的負(fù)極。2設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源(1)首

19、先將氧化還原反應(yīng)分成兩個(gè)半反應(yīng)。(2)根據(jù)原電池的反應(yīng)特點(diǎn),結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正、負(fù)極材料和電解質(zhì)溶液。3比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱兩種金屬分別作原電池的兩極時(shí),一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑。4加快氧化還原反應(yīng)的速率一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),設(shè)計(jì)成原電池時(shí)反應(yīng)速率增大。例如,在Zn與稀H2SO4反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的反應(yīng)速率加快??键c(diǎn)三化學(xué)電源的工作原理知識(shí)梳理1日常生活中的三種電池(1)堿性鋅錳干電池一次電池正極反應(yīng):2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH;負(fù)極反應(yīng):Zn2OH2e=Zn(OH)2;總反應(yīng):Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。(2)鋅銀

20、電池一次電池負(fù)極反應(yīng):Zn2OH2e=Zn(OH)2;正極反應(yīng):Ag2OH2O2e=2Ag2OH;總反應(yīng):ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。(3)二次電池(可充電電池)鉛蓄電池是最常見的二次電池,負(fù)極材料是Pb,正極材料是PbO2。放電時(shí)的反應(yīng)a負(fù)極反應(yīng):PbSO2e=PbSO4;b正極反應(yīng):PbO24HSO2e=PbSO42H2O;c總反應(yīng):PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。充電時(shí)的反應(yīng)a陰極反應(yīng):PbSO42e=PbSO;b陽極反應(yīng):PbSO42H2O2e=PbO24HSO;c總反應(yīng):2PbSO42H2O=PbPbO22H2SO4。2“高效、環(huán)境友好”的燃料電池氫氧燃

21、料電池是目前最成熟的燃料電池,可分酸性和堿性兩種。種類酸性堿性負(fù)極反應(yīng)式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正極反應(yīng)式O24e4H=2H2OO22H2O4e=4OH電池總反應(yīng)式2H2O2=2H2O典型例題題組一判斷正、負(fù)極,書寫化學(xué)電源電極反應(yīng)式1LiSOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳,電解液是LiAlCl4SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為4Li2SOCl2=4LiClSSO2。請(qǐng)回答下列問題:(1)電池的負(fù)極材料為_,發(fā)生的電極反應(yīng)為_。(2)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為_。3鋁空氣海水電池:以鋁板為負(fù)極,鉑網(wǎng)為正極,海水為電解質(zhì)溶液,空氣中的氧氣與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電流

22、。電池總反應(yīng)為4Al3O26H2O=4Al(OH)3負(fù)極:_;正極:_。反思?xì)w納化學(xué)電源中電極反應(yīng)式書寫的一般步驟“加減法”書寫電極反應(yīng)式1先確定原電池的正、負(fù)極,列出正、負(fù)極上的反應(yīng)物質(zhì),并標(biāo)出相同數(shù)目電子的得失。2注意負(fù)極反應(yīng)生成的陽離子與電解質(zhì)溶液中的陰離子是否共存。若不共存,則該電解質(zhì)溶液中的陰離子應(yīng)寫入負(fù)極反應(yīng)式;若正極上的反應(yīng)物質(zhì)是O2,且電解質(zhì)溶液為中性或堿性,則水必須寫入正極反應(yīng)式中,且O2生成OH,若電解質(zhì)溶液為酸性,則H必須寫入正極反應(yīng)式中,O2生成水。3正、負(fù)極反應(yīng)式相加得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)式。若已知電池反應(yīng)的總反應(yīng)式,可先寫出較易書寫的一極的電極反應(yīng)式,然后在電子守恒的

23、基礎(chǔ)上,總反應(yīng)式減去較易寫出的一極的電極反應(yīng)式,即得到較難寫出的另一極的電極反應(yīng)式。題組二“一池多變”的燃料電池4以甲烷燃料電池為例來分析不同的環(huán)境下電極反應(yīng)式的書寫。(1)酸性介質(zhì)(如H2SO4)負(fù)極:_;正極:_;總反應(yīng)式: _。(2)堿性介質(zhì)(如KOH)負(fù)極:_;正極:_;總反應(yīng)式:_。(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2)負(fù)極:_;正極:_;總反應(yīng)式:_。(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下負(fù)極:_;正極:_;總反應(yīng)式:_。題組三“久考不衰”的可逆電池5一種碳納米管能夠吸附氫氣,可作二次電池(如下圖所示)的碳電極。該電池的電解質(zhì)溶液為6 molL1的KOH溶液。(1) 寫出放電時(shí)的正、負(fù)極電極反應(yīng)式。(2) 寫出充電時(shí)的陰、陽極電極反應(yīng)式??键c(diǎn)四鹽橋原電池的專題突破知識(shí)梳理1鹽橋的

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