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高考化學(xué)總復(fù)習(xí)“點(diǎn)、面、線”備考全攻略 91 原電池 化學(xué)電源課件 新人教版

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1、 考綱定標(biāo)考綱定標(biāo)1了解原電池的工作原理,能寫出電極反應(yīng)式和了解原電池的工作原理,能寫出電極反應(yīng)式和電池電池 總反應(yīng)總反應(yīng)式。式。2了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。 熱點(diǎn)定位熱點(diǎn)定位1原電池的工作原理及電極反應(yīng)式的書寫。原電池的工作原理及電極反應(yīng)式的書寫。2了解常用化學(xué)電源的構(gòu)造及新型電源的工作原理了解常用化學(xué)電源的構(gòu)造及新型電源的工作原理, 尤其尤其是可充電電池的充放電過程。是可充電電池的充放電過程。3根據(jù)所給自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池,并能根據(jù)所給自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池,并能繪制繪制 裝置裝置圖。圖。1理解原電池概念的理解原電池概念的2個(gè)方面:個(gè)方面

2、:(1)能量轉(zhuǎn)化:化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能;能量轉(zhuǎn)化:化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能;(2)反應(yīng)本質(zhì):氧化還原反應(yīng)。反應(yīng)本質(zhì):氧化還原反應(yīng)。2掌握原電池的兩極反應(yīng)類型:掌握原電池的兩極反應(yīng)類型:(1)負(fù)極:發(fā)生氧化反應(yīng);負(fù)極:發(fā)生氧化反應(yīng);(2)正極:發(fā)生還原反應(yīng)。正極:發(fā)生還原反應(yīng)。3熟記原電池構(gòu)成的熟記原電池構(gòu)成的3個(gè)條件:個(gè)條件:(1)兩個(gè)活潑性不同的電極兩個(gè)活潑性不同的電極(常見為金屬或石墨常見為金屬或石墨);(2)兩電極插入電解質(zhì)溶液中;兩電極插入電解質(zhì)溶液中;(3)形成閉合回路。形成閉合回路。4明確原電池原理的明確原電池原理的4個(gè)應(yīng)用:個(gè)應(yīng)用:(1)加快氧化還原反應(yīng)的速率;加快氧化還原反應(yīng)的速率;(2)

3、比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱;比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱;(3)用于金屬的防護(hù);用于金屬的防護(hù);(4)制作化學(xué)電源。制作化學(xué)電源。第九章第一節(jié)抓基礎(chǔ)析考點(diǎn)提能力一、原電池的工作原理一、原電池的工作原理 有下述裝置:有下述裝置: 其中能形成原電池的是其中能形成原電池的是 ,該原電池工作時(shí),負(fù)極發(fā),該原電池工作時(shí),負(fù)極發(fā)生生 ,電極反應(yīng)式為,電極反應(yīng)式為 ;正極發(fā);正極發(fā)生生 ,電極反應(yīng)式為,電極反應(yīng)式為 ;電池總;電池總反應(yīng)式為反應(yīng)式為 。B氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)Cu2e=Cu22Ag2e=2AgCu2Ag=Cu22Ag二、常見化學(xué)電源二、常見化學(xué)電源1一次電池一次電池(堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池)反應(yīng)原

4、理:反應(yīng)原理:Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOH。負(fù)極反應(yīng):負(fù)極反應(yīng): 。正極反應(yīng):正極反應(yīng):2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH。2二次電池二次電池(鉛蓄電池鉛蓄電池)反應(yīng)原理:反應(yīng)原理:PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。負(fù)極反應(yīng):負(fù)極反應(yīng): 。正極反應(yīng):正極反應(yīng):。Zn2OH2e=Zn(OH)2PbO24HSO2e=PbSO42H2O3 3燃料電池燃料電池氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池,可分為酸性和氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池,可分為酸性和堿性兩種。堿性兩種。酸性酸性堿性堿性負(fù)極反應(yīng)式負(fù)極反應(yīng)式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正極反應(yīng)

5、式正極反應(yīng)式O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH電池總反應(yīng)式電池總反應(yīng)式2H2O2=2H2O1 1正、負(fù)極的判斷正、負(fù)極的判斷2.電極反應(yīng)式的書寫電極反應(yīng)式的書寫( (1) )一般電極反應(yīng)式的書寫:一般電極反應(yīng)式的書寫:(2)(2)復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫:復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫:特別提醒特別提醒(1)原電池正、負(fù)極的判斷基礎(chǔ)是氧化還原反應(yīng),如果給)原電池正、負(fù)極的判斷基礎(chǔ)是氧化還原反應(yīng),如果給 出一個(gè)化學(xué)方程式判斷正、負(fù)極,可以直接根據(jù)化合價(jià)出一個(gè)化學(xué)方程式判斷正、負(fù)極,可以直接根據(jù)化合價(jià) 的升降來判斷。發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為負(fù)極,發(fā)生還原的升降來判斷。發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為負(fù)極,發(fā)生還原

6、反應(yīng)的一極為正極。反應(yīng)的一極為正極。(2)當(dāng)兩電極都與電解質(zhì)溶液反應(yīng)時(shí),活潑的電極作負(fù)極,)當(dāng)兩電極都與電解質(zhì)溶液反應(yīng)時(shí),活潑的電極作負(fù)極, 不活潑的電極作正極;當(dāng)只有一極與電解質(zhì)溶液反應(yīng)時(shí),不活潑的電極作正極;當(dāng)只有一極與電解質(zhì)溶液反應(yīng)時(shí), 與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的電極作負(fù)極,另一極作正極。與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的電極作負(fù)極,另一極作正極。例例1鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池,放電鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池,放電時(shí)的總反應(yīng)為:時(shí)的總反應(yīng)為:Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2。下列。下列有關(guān)該電池的說法不正確的是有關(guān)該電池的說法不正確的是( )A.電池的電解液為堿性溶液,正極為電池的電解

7、液為堿性溶液,正極為Ni2O3、負(fù)極為、負(fù)極為FeB.電池放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為電池放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為 Fe+2OH-2e- = Fe(OH)2C.電池充電過程中,陰極附近溶液的電池充電過程中,陰極附近溶液的pH降低降低D.電池充電時(shí),陽(yáng)極反應(yīng)為電池充電時(shí),陽(yáng)極反應(yīng)為2Ni(OH)2+2OH-2e- =Ni22O3+3H2O.解析解析本題考查充電電池的有關(guān)知識(shí),意在考查考生對(duì)充本題考查充電電池的有關(guān)知識(shí),意在考查考生對(duì)充電電池正負(fù)極的判斷及書寫電極反應(yīng)的能力。在鐵鎳蓄電池電電池正負(fù)極的判斷及書寫電極反應(yīng)的能力。在鐵鎳蓄電池中,中,F(xiàn)e是負(fù)極,是負(fù)極,Ni2O3是正極,由于生成是正極,由于生成Fe(

8、OH) 2,則電解液則電解液為堿性溶液,故為堿性溶液,故A正確;電池放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為:正確;電池放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為: Fe+2OH-2e- = Fe(OH)2 ,故,故B正確;電池充電時(shí),陰極反正確;電池充電時(shí),陰極反應(yīng)式為:應(yīng)式為: Fe(OH)2 + 2e- = Fe+2OH-,陰極附近溶液,陰極附近溶液pH升升高,故高,故C錯(cuò)誤;由充電時(shí)的總反應(yīng)式減去陰極反應(yīng)式,可得錯(cuò)誤;由充電時(shí)的總反應(yīng)式減去陰極反應(yīng)式,可得到陽(yáng)極反應(yīng)式,到陽(yáng)極反應(yīng)式,D正確。正確。答案答案 C可充電電池充電時(shí)的電極接法可充電電池充電時(shí)的電極接法1雙選題雙選題銅鋅原電池銅鋅原電池(如圖如圖)工作時(shí),下列工作時(shí),下列

9、敘述正確的是敘述正確的是()A正極反應(yīng)為:正極反應(yīng)為:Zn2e=Zn2B電池反應(yīng)為:電池反應(yīng)為:ZnCu2=Zn2CuC在外電路中,電子從負(fù)極流向正極在外電路中,電子從負(fù)極流向正極D鹽橋中的鹽橋中的K移向移向ZnSO4溶液溶液解析解析:本題考查原電池,意在考查考生對(duì)原電池工作原理的本題考查原電池,意在考查考生對(duì)原電池工作原理的分析能力。該電池中分析能力。該電池中Zn為負(fù)極,電極反應(yīng)為:為負(fù)極,電極反應(yīng)為:Zn2e=Zn2,Cu為正極,電極反應(yīng)為:為正極,電極反應(yīng)為:Cu22e=Cu,A項(xiàng)錯(cuò)誤;電池總反應(yīng)為:項(xiàng)錯(cuò)誤;電池總反應(yīng)為:ZnCu2=Zn2Cu,B項(xiàng)正項(xiàng)正確;原電池工作時(shí),外電路中電子由

10、負(fù)極流出經(jīng)導(dǎo)線流向正確;原電池工作時(shí),外電路中電子由負(fù)極流出經(jīng)導(dǎo)線流向正極,極,C項(xiàng)正確;負(fù)極上由于項(xiàng)正確;負(fù)極上由于Zn放電,放電,ZnSO4溶液中溶液中Zn2的濃的濃度增大,故鹽橋中的度增大,故鹽橋中的Cl移向移向ZnSO4溶液,溶液,D項(xiàng)錯(cuò)誤。項(xiàng)錯(cuò)誤。答案答案:BC2一種充電電池放電時(shí)的電極反應(yīng)為一種充電電池放電時(shí)的電極反應(yīng)為H22OH2e=2H2ONiO(OH)H2Oe=Ni(OH)2OH當(dāng)為電池充電時(shí),與外電源正極連接的電極上發(fā)生的反當(dāng)為電池充電時(shí),與外電源正極連接的電極上發(fā)生的反應(yīng)是應(yīng)是()AH2O的還原的還原BNiO(OH)的還原的還原CH2的氧化的氧化 DNi(OH)2的氧化的

11、氧化解析:解析:由題中給出的電極反應(yīng)可判斷出做原電池時(shí),由題中給出的電極反應(yīng)可判斷出做原電池時(shí),H2是是還原劑被氧化,還原劑被氧化,NiO(OH)是氧化劑被還原,則充電時(shí)是氧化劑被還原,則充電時(shí)H2是是還原產(chǎn)物,還原產(chǎn)物,NiO(OH)是氧化產(chǎn)物,與外電源正極相連的是陽(yáng)是氧化產(chǎn)物,與外電源正極相連的是陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),所以極發(fā)生氧化反應(yīng),所以“Ni(OH)2的氧化的氧化”正確。正確。答案:答案:D1 1加快氧化還原反應(yīng)的速率加快氧化還原反應(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,在率增大。例如,在ZnZn與稀硫酸反應(yīng)時(shí)

12、加入少量與稀硫酸反應(yīng)時(shí)加入少量CuSOCuSO4 4溶溶液能使產(chǎn)生液能使產(chǎn)生H H2 2的反應(yīng)速率加快。的反應(yīng)速率加快。2 2比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱比較金屬活動(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。作正極的金屬活潑。3 3用于金屬的防護(hù)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,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)鐵制的輸水管道或鋼鐵橋梁等,可用導(dǎo)線將要保護(hù)一個(gè)鐵制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。其與一塊鋅塊相連,使鋅作原電池的負(fù)極。4

13、4設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源 設(shè)計(jì)原電池時(shí)要緊扣原電池的構(gòu)成條件。具體方法是:設(shè)計(jì)原電池時(shí)要緊扣原電池的構(gòu)成條件。具體方法是:(1)(1)首先將已知的氧化還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng);首先將已知的氧化還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng);(2)(2)根據(jù)原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn),結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正、根據(jù)原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn),結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正、 負(fù)極材料及電解質(zhì)溶液。負(fù)極材料及電解質(zhì)溶液。電極材料的選擇:電極材料的選擇:在原電池中,選擇還原性較強(qiáng)的物質(zhì)作為負(fù)極;氧化性較強(qiáng)在原電池中,選擇還原性較強(qiáng)的物質(zhì)作為負(fù)極;氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)作為正極,并且,原電池的電極必須導(dǎo)電,負(fù)極必須的物質(zhì)作為正極,并且,原電池的

14、電極必須導(dǎo)電,負(fù)極必須能夠與電解質(zhì)溶液或其中溶解的物質(zhì)反應(yīng)。能夠與電解質(zhì)溶液或其中溶解的物質(zhì)反應(yīng)。電解質(zhì)溶液的選擇:電解質(zhì)溶液的選擇:電解質(zhì)溶液或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)電解質(zhì)溶液或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)(如空氣中的如空氣中的氧氣氧氣)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。但如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。但如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器中進(jìn)行器中進(jìn)行(中間連接鹽橋中間連接鹽橋),則左右兩個(gè)容器中的電解質(zhì)溶液,則左右兩個(gè)容器中的電解質(zhì)溶液應(yīng)選擇與電極材料相同的陽(yáng)離子。如在銅應(yīng)選擇與電極材料相同的陽(yáng)離子。如在銅-鋅構(gòu)成的原電池鋅構(gòu)成的原電池中,負(fù)極金屬鋅浸泡在含有中,負(fù)極金屬鋅浸泡在含有Zn2的

15、電解質(zhì)溶液中,而正極金的電解質(zhì)溶液中,而正極金屬銅浸泡在含有屬銅浸泡在含有Cu2的電解質(zhì)溶液中。的電解質(zhì)溶液中。(3)(3)按要求畫出原電池裝置圖。如:按要求畫出原電池裝置圖。如:原理原理裝置圖裝置圖化學(xué)反應(yīng):化學(xué)反應(yīng):CuCl2Fe=FeCl2Cu電極反應(yīng):電極反應(yīng):負(fù)極:負(fù)極:Fe2e=Fe2正極:正極:Cu22e=Cu特別提醒特別提醒(1)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)不一定都能設(shè)計(jì)成原電池,自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)不一定都能設(shè)計(jì)成原電池, 如如Cl22NaOH=NaClNaClOH2O等。等。(2)判斷電極時(shí),不能簡(jiǎn)單地依據(jù)金屬的活潑性來判斷,要看判斷電極時(shí),不能簡(jiǎn)單地依據(jù)金屬的活潑性來判斷,要

16、看 反應(yīng)的具體情況,如反應(yīng)的具體情況,如在強(qiáng)堿性溶液中在強(qiáng)堿性溶液中Al比比Mg更易失去電更易失去電 子,子,Al作負(fù)極,作負(fù)極,Mg作正極;作正極;Fe、Al在濃硝酸中鈍化后,在濃硝酸中鈍化后, 比比Cu等金屬更難失去電子,等金屬更難失去電子,Cu等金屬作負(fù)極,等金屬作負(fù)極,F(xiàn)e、Al作正作正 極。極。(3)原電池中的電解質(zhì)溶液不一定參與反應(yīng),如燃料電池,水原電池中的電解質(zhì)溶液不一定參與反應(yīng),如燃料電池,水 中一般要加入中一般要加入NaOH、H2SO4等。等。例例2原電池原理廣泛應(yīng)用于科技、生產(chǎn)和生活中,請(qǐng)回原電池原理廣泛應(yīng)用于科技、生產(chǎn)和生活中,請(qǐng)回答以下問題:答以下問題:(1)肼肼(N2

17、H4)又稱聯(lián)氨,是一種可燃性的液體,可用作火箭燃又稱聯(lián)氨,是一種可燃性的液體,可用作火箭燃料。肼料。肼空氣燃料電池是一種堿性燃料電池,產(chǎn)物無污染,空氣燃料電池是一種堿性燃料電池,產(chǎn)物無污染,電解質(zhì)溶液是電解質(zhì)溶液是20%30%的的KOH溶液。肼溶液。肼空氣燃料電池空氣燃料電池放電時(shí):正極的電極反應(yīng)式是放電時(shí):正極的電極反應(yīng)式是_;負(fù);負(fù)極的電極反應(yīng)式是極的電極反應(yīng)式是_。(2)有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料,以有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料,以N2、H2為電為電極反應(yīng)物,以極反應(yīng)物,以HClNH4Cl為電解質(zhì)溶液制造新型燃料電池。為電解質(zhì)溶液制造新型燃料電池。試寫出該電池的正極反應(yīng)式試

18、寫出該電池的正極反應(yīng)式_。(3)請(qǐng)運(yùn)用原電池原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證請(qǐng)運(yùn)用原電池原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證Cu2、Fe3氧化性的氧化性的強(qiáng)弱。請(qǐng)畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖并寫出電極反應(yīng)式。強(qiáng)弱。請(qǐng)畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖并寫出電極反應(yīng)式。 解析解析 (1)(1)氧氣在正極上發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子,氧氣在正極上發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子,肼在負(fù)極上被氧化轉(zhuǎn)化為無污染的氮?dú)夂退?。肼在?fù)極上被氧化轉(zhuǎn)化為無污染的氮?dú)夂退?2)(2)相當(dāng)于氮?dú)夂蜌錃庀群铣砂?,然后與鹽酸反應(yīng)生成氯相當(dāng)于氮?dú)夂蜌錃庀群铣砂保缓笈c鹽酸反應(yīng)生成氯化銨?;@。(3)(3)三價(jià)鐵離子能夠氧化銅生成銅離子,從而設(shè)計(jì)成原電三價(jià)鐵離子能夠氧化銅生成銅離子,從而設(shè)計(jì)

19、成原電池證明該結(jié)論。池證明該結(jié)論。3下列說法正確的是下列說法正確的是() A構(gòu)成原電池正極和負(fù)極的材料必須是金屬構(gòu)成原電池正極和負(fù)極的材料必須是金屬 B在原電池中,電子流出的一極是負(fù)極,該電極被在原電池中,電子流出的一極是負(fù)極,該電極被 還原還原 C實(shí)驗(yàn)室欲快速制取氫氣,可利用粗鋅與稀實(shí)驗(yàn)室欲快速制取氫氣,可利用粗鋅與稀H2SO4 反應(yīng)反應(yīng) D原電池可以把物質(zhì)內(nèi)部的能量全部轉(zhuǎn)化為電能原電池可以把物質(zhì)內(nèi)部的能量全部轉(zhuǎn)化為電能答案:答案:C解析:解析:構(gòu)成原電池的材料可以是非金屬,如碳棒;電子流出構(gòu)成原電池的材料可以是非金屬,如碳棒;電子流出的極為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng);粗鋅可與稀的極為負(fù)極,發(fā)生氧化

20、反應(yīng);粗鋅可與稀H2SO4構(gòu)成原電池構(gòu)成原電池加速反應(yīng)的進(jìn)行;原電池反應(yīng)后,電極產(chǎn)物仍會(huì)具有一定的加速反應(yīng)的進(jìn)行;原電池反應(yīng)后,電極產(chǎn)物仍會(huì)具有一定的能量,故原電池不能把物質(zhì)中的能量全部轉(zhuǎn)化為電能。能量,故原電池不能把物質(zhì)中的能量全部轉(zhuǎn)化為電能。4 4工業(yè)上利用氫氣在氯氣中燃燒,所得工業(yè)上利用氫氣在氯氣中燃燒,所得 產(chǎn)物再溶于水的方法制得鹽酸,流程復(fù)雜且造成能量浪產(chǎn)物再溶于水的方法制得鹽酸,流程復(fù)雜且造成能量浪 費(fèi),有人設(shè)想利用原電池原理直接制備鹽酸,下列說法費(fèi),有人設(shè)想利用原電池原理直接制備鹽酸,下列說法 正確的是正確的是 ( () )A假設(shè)這種想法可行,則可能在制取鹽酸的同時(shí),假設(shè)這種想法

21、可行,則可能在制取鹽酸的同時(shí), 獲取電能獲取電能B負(fù)極材料用鋅,正極材料用石墨,用氫氧化鈉作負(fù)極材料用鋅,正極材料用石墨,用氫氧化鈉作 電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液C通入氫氣的電極為原電池的正極通入氫氣的電極為原電池的正極D電解質(zhì)溶液中的陰離子向通氯氣的電極移動(dòng)電解質(zhì)溶液中的陰離子向通氯氣的電極移動(dòng)解析解析:該原電池應(yīng)用惰性電極,氫氣通入負(fù)極區(qū),氯氣通該原電池應(yīng)用惰性電極,氫氣通入負(fù)極區(qū),氯氣通入正極區(qū),稀鹽酸作電解質(zhì)溶液,入正極區(qū),稀鹽酸作電解質(zhì)溶液,B、C項(xiàng)錯(cuò)誤;在原電項(xiàng)錯(cuò)誤;在原電池中,陽(yáng)離子向正極區(qū)移動(dòng),陰離子向負(fù)極區(qū)移動(dòng),池中,陽(yáng)離子向正極區(qū)移動(dòng),陰離子向負(fù)極區(qū)移動(dòng),D項(xiàng)項(xiàng)錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。答案答案:A

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