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(共16张PPT)
主题排查
主题排查3　催化剂的作用及催化机理
1．硫及其化合物之间的转化在生产中有着重要作用。接触法制硫酸中，SO2制取SO3的反应为2SO2(g)+O2(g)===2SO3(g)　ΔH=-196.6 kJ/mol。反应在有、无催化剂条件下的能量变化如图所示。下列说法正确的是 (　 　)
B
2．一种以MgO为催化剂催化CO2合成碳酸乙二醇酯( )可能的反应机理如下图所示。图中“┄”表示吸附，“ ”和“ ”分别表示Mg2+或O2-中的一种。下列说法正确的是 (　 　)
A．图中“ ”表示Mg2+，“ ”表示O2-
B．环氧乙烷中氧原子吸附在“ ”上是因为氧原子比碳原子半径小
C．图中所示所有转化中，有极性共价键和非极性共价键的断裂
D．碳酸乙二醇酯在足量NaOH溶液中加热后可生成Na2CO3和乙二醇
D
【解析】 由图可知O原子与“ ”结合，则“ ”应带正电荷，为Mg2+；C原子与“ ”结合， “ ”表示O2-，A错误；环氧乙烷中氧原子吸附在“ ”上是因为氧原子显负电性，Mg2+带正电荷，B错误；该转化过程中只有碳氧极性键的断裂，C错误；碳酸乙二醇酯在足量NaOH发生水解反应生成碳酸钠和乙二醇，D正确。
3．电催化是利用催化剂电极进行电解以实现物质转变的前沿方法。使用单原子催化剂电催化将CO2转化为CO的部分机理如下图所示。下列说法正确的是 (　 　)
A．该催化过程在电解池的阳极进行
B．该催化过程CO2发生了氧化反应
C．甲、乙中的C原子的杂化类型不同
D．催化剂原子吸附CO2中带负电的部分
【解析】CO2转化为CO发生还原反应，该催化过程在电解池的阴极进行，A、B错误；CO2分子中C原子采取sp杂化，得到一个电子后，C原子的杂化方式发生改变，C正确；由图可知，催化剂原子吸附CO2中碳原子，即催化剂原子吸附CO2中带正电部分，D错误。
C
4．一种催化氨硼烷(BH3NH3)水解释氢的可能机理如图所示。下列说法不正确的是 (　 　)
A．催化剂能改变反应历程，降低了反应活化能
B．用D2O代替H2O作反应物，有D2生成
C．BH3NH3分子中含有配位键
D．氨硼烷完全水解的化学方程式为BH3NH3+4H2O===3H2↑+NH4［B(OH)4］
B
【解析】催化剂能改变反应历程，降低了反应活化能，加快反应速率，A正确；根据图示，用D2O代替H2O作反应物，生成HD和［NH3D］+，没有D2生成，B错误；BH3NH3分子中存在配位键B←N，C正确；氨硼烷完全水解生成硼酸铵、氨气，反应的化学方程式为BH3NH3+4H2O===3H2↑+NH4［B(OH)4］，D正确。
5．NaOH活化过的Pt/TiO2催化剂对甲醛氧化为CO2具有较好的催化效果，有学者提出该催化反应的机理如下。下列说法不正确的是 (　 　)
活化的HCOO*与H*结合，脱去水分子生成CH3O*，CH3O*再进一步结合H*生成CH4和OH*
(2) 在Cu ZnO ZrO2催化剂上，CO2和H2反应可合成CH3OH。在有催化剂和无催化剂条件下，在高温下CO2与足量的H2混合反应，相同时间内，CO2的转化率基本相等，可能的原因是__________________________________________________ _______。
(3) 为了进一步研究CO2的甲烷化反应，科学家研究催化剂M/TiO2(M表示Ni或Ru)在300 ℃光照的
条件下进行反应，催化反应的核心过程如图所示：
①步骤Ⅲ发生的反应为____________________ (*X代表吸附态中间体)。
高温下H2还原ZrO2、ZnO，使催化剂活性降低，失去催化能力
*COOH―→*CO+*OH
②研究发现，光诱导电子从TiO2转移到M，富电子的M表面可以促进H2的解离和CO2的活化，从而提高反应效率。已知Ni和Ru的电负性分别为1.91和2.20，使用Ru/TiO2催化剂的反应效率________(填“高于”或“低于”)使用Ni/TiO2作催化剂的反应效率。
高于
(4) 将模拟烟气以一定流速通过装有V2O5 WO3/ TiO2催化剂的反应管，反应相同时间，测得NO的转化率随温度的变化如题图所示。
①反应温度高于350 ℃，NO转化率下降的原因可能是_______________________________________ _______________。
②若烟气中含有SO2，则会导致催化剂失活，原因可能是__________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
催化剂活性下降，反应速率减慢；NH3与O2发生反应生成NO
SO2会被(V2O5)催化氧化为SO3，SO3与NH3作用生成NH4HSO4或(NH4)2SO4，覆盖(沉积)在催化剂的表面，大大降低了催化剂和反应物的接触面积［或SO2与NH3作用生成NH4HSO3或(NH4)2SO3，最终被氧化为NH4HSO4或(NH4)2SO4，覆盖(沉积)在催化剂的表面，大大降低了催化剂和反应物的接触面积］
(5)甲烷 二氧化碳重整反应［CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)］过程机理模型如图所示(“*”表示吸附在催化剂表面的活性物质)。根据反应机理，生成CO的过程可描述为___________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________。
【解析】(2)若在高温下CO2与足量的H2混合反应一段时间后，有催化剂和无催化剂的CO2转化率基本相等，说明没有体现出催化剂的效果，由于催化剂是Cu ZnO ZrO2，考虑到高温下H2还原ZnO、ZrO2，催化剂失活。(3)①由图知，步骤Ⅲ发生的反应为*COOH―→*CO+*OH。②光诱导电子从TiO2转移到M，富电子的M表面可以促进H2的解离和CO2的活化，从而提高反应效率，可得电负性越大，催化效率越高，已知Ni和Ru的电负性分别为1.91和2.20，使用Ru/TiO2催化剂的反应效率高于使用 Ni/TiO2作催化剂的反应效率。(4)①反应温度高于350 ℃，催化剂活性下降，反应速率减慢；此外，NH3能与O2发生反应生成NO，从而导致NO转化率下降；NH3与O2发生反应生成NO。②若烟气中含有SO2，SO2会被(V2O5)催化氧化为SO3，SO3与NH3作用生成NH4HSO4或(NH4)2SO4，覆盖(沉积)在催化剂的表面，大大降低了催化剂和反应物的接触面积，从而导致催化剂失活。(共17张PPT)
主题排查
主题排查1　电化学
1．小型化电子设备的大规模应用使锂电池大显身手，一种锂电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是 (　 　)
A．甲电极为负极，Li发生氧化反应生成Li+
B．电池工作时，Li+穿过阳离子交换膜进入水电解液中
C．正极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-
D．该电池总反应为4Li+O2===2Li2O
D
【解析】该电池放电时，锂失电子作负极，Li发生氧化反应生成Li+，电极反应式为Li-e-===Li+，A正确；根据图知，该原电池多孔空气电极(正极)上氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为2H2O+O2+4e-===4OH-，电池工作时，阳离子移向正极，Li+穿过阳离子交换膜进入水电解液中生成LiOH，B、C正确；该电池总反应为4Li+O2+2H2O===4LiOH，D错误。
【解析】根据电子的移动方向可知，电极a发生失电子的氧化反应，电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+，电极b发生得电子的还原反应，电极反应式为2H++2e-===H2↑，A正确；电极a产生H+，电极b消耗H+，则H+通过质子交换膜从左室移向右室，B错误；光解过程消耗水，则H2SO4溶液浓度增大，pH减小，C错误；由正极反应式可知，外电路通过0.01 mol电子时，电极b上生成0.005 mol H2，D错误。
A
3．一种浓差电池的放电原理是利用电解质溶液的浓度不同而产生电流。某浓差电池装置如图所示，该电池使用前将开关K先与a连接一段时间后再与b连接。下列说法不正确的是 (　 　)
A．交换膜应当选择阳离子交换膜
B．K与a连接的目的是形成两电极区溶液的浓度差
C．K与b连接时，电极B上发生的反应为Cu2++2e-===Cu
D．K与b连接时，导线中通过2 mol电子，约有1 mol离子通过交换膜
A
4．一种以NaOH为介质电催化还原CO2的工作原理如图所示。下列说法正确的是 (　 　)
A．电解池工作时，OH-由右室通过隔膜向左室移动
B．M为电解池的阳极
C．N电极上发生的反应：CH3(CH2)7NH2+4e-+4OH-===CH3(CH2)6CN+4H2O
D．电路中通过2 mol e-时，理论上有1 mol CO2被还原
D
5．全铁液流电池工作原理如图所示，两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法正确的是 (　 　)
A．隔膜为阳离子交换膜
B．放电时，a为正极
C．充电时，隔膜两侧溶液Fe2+浓度均减小
D．理论上，Fe3+每减少1 mol， Fe2+总量相应增加2 mol
C
【解析】全铁液流电池原理为2Fe3++Fe===3Fe2+，放电时，a极为负载铁的石墨电极，则a极电极反应式为Fe-2e-===Fe2+ ，b极为石墨电极，作正极，b极电极反应式为Fe3++e-===Fe2+。两极通过阴离子平衡电荷，隔膜应允许阴离子通过，为阴离子交换膜，A错误；放电时，a为负极，b为正极，B错误； 充电时，a接电源负极，为阴极，电极反应式为Fe2++2e-===Fe，b接电源正极，为阳极，电极反应式为Fe2+-e-===Fe3+，两极的Fe2+均减少，C正确；根据总反应：2Fe3++Fe===3Fe2+可知，理论上Fe3+减少1 mol，Fe2+增加1.5 mol，D错误。
6．锂 氟化碳电池稳定性很高。电解质为LiClO4的乙二醇二甲醚溶液，总反应为xLi+CFx===xLiF+C，放电产物LiF沉积在正极，工作原理如图所示。下列说法正确的是 (　 　)
A．交换膜为阴离子交换膜
B．正极反应式为CFx+xe-+xLi+===xLiF+C
C．电解质溶液可用LiClO4的乙醇溶液代替
D．a极电势高于b极电势
【解析】由总反应可知，a电极为负极，负极反应式为Li-e-===Li+，b电极为正极，正极反应式为CFx+xe-+xLi+===xLiF+C。Li+通过离子交换膜向正极移动，在正极上形成LiF，即离子交换膜为阳离子交换膜，A错误；石墨为正极，在正极上附着的CFx得电子生成LiF和C，B正确；金属Li是活泼金属，能与乙醇反应，所以不能用乙醇溶液代替，C错误；正极(b极)电势高于负极(a极)的电势，D错误。
B
7．我国某科研团队设计了一种新型能量存储/转化装置。连接K2、断开K1时制氢并储能；断开K2、连接K1时供能。已知Zn(OH)2与Al(OH)3的性质相似。下列说法正确的是 (　 　)
A．连接K2时，X电极发生还原反应
B．连接K2时，溶液pH不变
C．连接K1时，Zn电极表面生成沉淀
D．该装置能直接将光能转化成化学能
B
C
9．一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 (　 　)
A．离子交换膜 Ⅱ为阳离子交换膜
B．电极a附近溶液的pH减小
C．电极b上发生的电极反应为［Fe(CN)6］4-+e-===［Fe(CN)6］3-
D．若海水用NaCl溶液模拟，则每脱除58.5 g NaCl，理论上可回收1 mol LiCl
D
【解析】电极a连电源的负极，则电极a为阴极，电极反应式为O2+4e-+2H2O ===4OH-；电极b为阳极，电极反应式为［Fe(CN)6］4--e-===［Fe(CN)6］3-。在离子交换膜Ⅰ和离子交换膜Ⅱ之间加入海水，钠离子透过离子交换膜Ⅰ进入阴极区得到氢氧化钠，氯离子透过离子交换膜Ⅱ进入离子交换膜Ⅱ与Ⅲ之间，锂离子透过离子交换膜Ⅲ进入离子交换膜Ⅱ与Ⅲ之间，在此处得到LiCl，则离子交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，离子交换膜Ⅱ为阴离子交换膜，离子交换膜Ⅲ为阳离子交换膜。离子交换膜Ⅱ为阴离子交换膜， A错误；电极a为阴极，生成OH-，附近溶液pH变大，B错误；电极b应该是失去电子，C错误；每脱除58.5 g NaCl，转移电子数为1 mol，有1 mol Li+和1 mol Cl-分别透过离子交换膜Ⅲ、离子交换膜Ⅱ，可得到1 mol LiCl，D正确。(共8张PPT)
主题排查
主题排查2　化学分析与计算
2．为测定草酸钴样品的纯度，进行如下实验：①取草酸钴样品3.000 g，加入100.00 mL 0.100 0 mol/L酸性KMnO4溶液，加热充分反应至不再有CO2气体产生(该条件下Co2+不被氧化，杂质不参与反应)。
②将溶液冷却，加水稀释定容至250 mL。
③取25.00 mL溶液，用0.100 0 mol/L FeSO4溶液滴定过量的KMnO4溶液，恰好完全反应时消耗18.00 mL FeSO4溶液。计算样品中CoC2O4·2H2O的质量分数(写出计算过程，Co—59)。
5．加热ZnSO4·7H2O固体，固体质量保留百分数与温度的关系如图所示。1 050 ℃时所得固体的化学式为_______(写出计算过程)。
ZnSO4·7H2O的摩尔质量为287 g/mol，
145 ℃时，固体的摩尔质量为62.4%×287 g/mol ≈179 g/mol，减少108 g/mol，此时固体为ZnSO4·H2O，
688 ℃时，固体的摩尔质量为56.1%×287 g/mol≈161 g/mol，继续减少18 g/mol，此时固体为ZnSO4，
1 050 ℃时，固体摩尔质量为28.2%×287 g/mol≈81 g/mol，继续减少80 g/mol，剩余固体为ZnO，故1 050 ℃时固体的化学式为ZnO
ZnO(共23张PPT)
主题排查
主题排查4　常考热点物质
［水合肼(N2H4·H2O)］
1．水合肼(N2H4·H2O)为无色透明液体，具有较强的还原性，可用作抗氧化剂。实验室可通过如图所示流程制取水合肼溶液。
已知“反应1”的目的是制取NaClO，NaClO对热不稳定，受热分解为NaCl和NaClO3。“反应1”中NaOH溶液过量。
(1)“反应1”将Cl2通入NaOH溶液后，开始时没有副产物NaClO3生成，一段时间后有NaClO3生成。一段时间后有NaClO3生成的原因是_____________________ ___________________________________________________________。
Cl2与NaOH溶液的反应为放热反应，反应一段时间溶液温度升高，NaClO分解产生NaClO3
(2)写出“反应2”中所发生反应的化学方程式：________________________ ____________________________。
(3)由“反应1”所得NaClO溶液和CO(NH2)2溶液发生“反应2”时，两种溶液正确的混合方式是_____(填字母)，原因是___________________________________ __________________。
A．将NaClO溶液缓慢滴加到CO(NH2)2溶液中，边加边搅拌
B．将CO(NH2)2溶液缓慢滴加到NaClO溶液中，边加边搅拌
CO(NH2)2+NaClO+2NaOH
===N2H4·H2O+NaCl+Na2CO3
A
N2H4·H2O有强还原性，NaClO过量时N2H4·H2O会被氧化
(4)蒸馏后所得盐溶液可用于吸收SO2。用如图所示装置可以检验吸收过程中是否有CO2排出。则溶液X可以是___________。
(5)为测定所得水合肼溶液(溶质为N2H4·H2O)的质量分数，现进行如下实验：取1.000 g溶液于250 mL容量瓶中，加水定容至250 mL，准确量取25.00 mL其中溶液于锥形瓶中，加入硫酸酸化后，加入约1 g NaHCO3，用0.100 0 mol/L碘(I2)标准溶液滴定至终点。滴定终点时消耗碘标准溶液的体积为24 mL。计算水合肼溶液的质量分数，并写出计算过程。已知：滴定过程中的反应为N2H4·H2O+H2SO4+ NaHCO3+I2―→N2+CO2↑+Na2SO4+NaI+H2O(未配平)。
答案：60%(计算过程见解析)
KMnO4溶液
［高锰酸钾及锰的化合物］
2．KMnO4是常见氧化剂，可由MnO2为原料进行制取。
(1)KMnO4的氧化性与溶液酸性相关，溶液酸性越强，其氧化性越强。酸化后的KMnO4应尽快使用，放置后会变质，有褐色MnO2沉淀生成。写出KMnO4在酸性条件下变质的离子方程式：_______________________________________。
MnO2
制K2MnO4
制KMnO4
―→
―→
KOH
盐酸会将KMnO4(或K2MnO4)还原，无法制得KMnO4
ⅲ．补充完整由K2MnO4溶液、醋酸和冰水制取KMnO4晶体的实验方案：向K2MnO4溶液中加入一定量的醋酸充分反应，_____________________________________________ _________________________________________________________，得到KMnO4晶体(已知KMnO4的溶解度随温度的变化曲线如图所示。CH3COOK易溶于水，0 ℃时，CH3COOK的溶解度为216 g)。
过滤，将所得滤液蒸发浓缩至出现晶膜，停止加热，用冰水冷却到0 ℃，过滤，用冰水洗涤滤渣，将所得滤渣干燥
(3)补充完整由MnO2悬浊液(含少量Fe2O3)吸收含SO2的烟气并制取MnCO3固体的实验方案：向足量MnO2悬浊液中边搅拌边缓慢通入含SO2的烟气，充分反应后，过滤，_________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，干燥后得到纯净的MnCO3固体［实验中可选用的试剂有MnCO3固体、0.1 mol/L Na2CO3溶液、稀盐酸、0.1 mol/L BaCl2溶液。已知该实验条件下，pH= 1.5时Fe3+开始转化为Fe(OH)3沉淀，pH=3.2时Fe3+沉淀完全；pH=7.5时Mn2+开始转化为Mn(OH)2沉淀］。
向所得滤液中边搅拌边加入0.1 mol/L Na2CO3溶液(或MnCO3固体)调节pH在3.2~7.5之间，过滤，向滤液中边搅拌边加入0.1 mol/L Na2CO3溶液，当静置后向上层清液中滴加Na2CO3溶液无沉淀生成时停止滴加，过滤并用水洗涤沉淀，当取最后一次的洗涤滤液，加入盐酸酸化，再加入0.1 mol/L BaCl2溶液，无沉淀生成时停止洗涤
【解析】(2)①若先加入KClO3和MnO2，加热时KClO3在MnO2催化作用下会分解得到O2和KCl，因此铁坩埚中起始加入的固体是KClO3和KOH。②ⅰ ．盐酸具有还原性，KMnO4(或K2MnO4)具有氧化性，二者会发生氧化还原反应。ⅱ．K2MnO4溶液、醋酸和冰水发生反应，生成KMnO4、MnO2和醋酸钾，MnO2不溶于水,0 ℃ 时，CH3COOK的溶解度比较大，KMnO4的溶解度随温度变化大，故将所得滤液蒸发浓缩至出现晶膜，停止加热，用冰水冷却到0 ℃，过滤，用冰水洗涤滤渣，将所得滤渣干燥，即可得晶体。
［铬酸钾与重铬酸钾］
3．三氯化铬(CrCl3)在工业上主要用作媒染剂和催化剂，Cr(OH)3常用于颜料、陶瓷、橡胶等工业，实验室模拟工业上以BaCrO4为原料制备CrCl3和Cr(OH)3。
(1)三价铬离子能形成多种配位化合物，配合物［Cr(NH3)3(H2O)2Cl］2+中元素电负性由大到小的顺序为___________________。
(2)制备CrCl3。取一定质量的BaCrO4和对应量的水加入三颈瓶中，水浴加热并搅拌，一段时间后同时加入过量浓盐酸和无水乙醇充分反应，生成CrCl3并放出CO2气体。
①上述反应的化学方程式为___________________________________________ _______________。
②上述反应中的乙醇与BaCrO4投料的物质的量之比约为3∶8，原因是__________________________________________。
O>Cl>N>H>Cr
+13H2O+2CO2↑
加大乙醇的投料有利于提高BaCrO4的利用率
［次氯酸钠(NaClO)］
4．实验室制备NaClO溶液并用于处理含氨氮废水。
(1)低温下将Cl2通入NaOH溶液中制得NaClO溶液，装置如图所示。
①装置B中盛放的试剂是______________。
②为了防止装置C温度升高生成副产物NaClO3，可采取的操作为__________ __________________________________________。
饱和食盐水
装置C使用冰水浴冷却(或向装置A中缓慢滴加浓盐酸)
(2)NaClO溶液处理含氨氮废水(pH为6.0~7.0)。室温下，分别取200 mL预处理后的废水，将初始pH调节至不同值，加入等量NaClO溶液，30分钟后检测剩余氨氮浓度。不同初始pH对NaClO氧化脱除氨氮效果的影响如图1所示，不同初始pH对应反应结束后的pH如图2所示。
图1 图2
①NaClO将废水中NH3氧化为无污染气体，反应的化学方程式为____________ ___________________________。实验中NaClO溶液的实际投入量大于理论计算量，其原因是_________________________________。
②处理后的废水pH在6.0~9.0之间才能排放。NaClO溶液处理含氨氮废水初始pH设置为7.0而不是2.0的原因是___________________________________________。
图1 图2
2NH3+
3NaClO===N2↑+3H2O+3NaCl
NaClO(或HClO)不稳定，易分解
pH为7.0时氨氮去除率高且调节pH所需的酸更少
【解析】 (1)②C中温度低时可有效避免副反应，则为了防止装置C温度升高生成副产物NaClO3，可采取使用冰水浴冷却或向装置A中缓慢滴加浓盐酸等。(2)②由图知，pH=2.0时和7.0时，氨氮去除率均较高，但当pH=2.0时，次氯酸根离子易转变为次氯酸而消耗酸，会消耗更多的酸。
［二氧化氯(ClO2)］
5．二氧化氯(ClO2)是一种高效消毒剂，易溶于水，沸点为11.0 ℃，浓度高时极易爆炸。
(1)实验室在60 ℃的条件下用闪锌矿(主要成分为ZnS)与NaClO3溶液、H2SO4溶液制备二氧化氯，同时生成硫酸锌。
①写出反应的离子方程式：___________________________________________。
②用如图所示的装置制备二氧化氯。则闪锌矿、NaClO3溶液、H2SO4溶液三种反应物的加料方式是　_____________ ________________________________________________________________________________。
将粉碎后的闪锌矿和NaClO3溶液混合(制成浆料)加入三颈烧瓶中，从滴液漏斗中缓慢滴加H2SO4溶液
③若闪锌矿加料过量太多，生成ClO2的量明显减少的原因是______________ __________________________________________________________________________________。
④反应过程中通入N2的作用是________________________________________ ________________________。
(2)工业上常用ZnS去除废水中Cu2+。反应为ZnS(s)+Cu2+(aq)===CuS(s)+Zn2+ (aq)，该反应的平衡常数K=___________［已知：Ksp(CuS)=6.0×10-36，Ksp(ZnS)= 3.0×10-25 ］。
闪锌矿过量太多时，过量的ZnS将生成的ClO2还原(或者过量的ZnS直接将NaClO3中的Cl还原至更低价态)
加速ClO2的排出；起搅拌作用；稀释ClO2，防止其浓度高时发生爆炸
5×1010
6.75(计算过程见解析)
6．已知ClO2是黄绿色的气体，易溶于水；ClO2浓度过大易分解。利用如下装置制备亚氯酸钠(NaClO2)。
(1) 写出下列反应的化学方程式。
在装置B中，生成ClO2的反应：
_________________________________________________。
在装置D中，生成NaClO2的反应：
__________________________________________。
2NaClO3+Na2SO3+H2SO4===2ClO2↑+2Na2SO4+H2O
2ClO2+H2O2+2NaOH===2NaClO2+O2+2H2O
空气通入的速率快，ClO2吸收的少，反应生成的NaClO2产率降低；空气通入的速率慢，ClO2浓度大易分解，反应生成的NaClO2产率降低
4
0.8

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