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優(yōu)化探究高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 第二章 化學(xué)與資源開(kāi)發(fā)利用課件(選修2)

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1、第二章化學(xué)與資源開(kāi)發(fā)利用第二章化學(xué)與資源開(kāi)發(fā)利用 考綱要求1.了解化學(xué)在水處理中的應(yīng)用。2.了解煤、石油和天然氣等綜合利用的意義。3.了解我國(guó)無(wú)機(jī)化工的生產(chǎn)資源和產(chǎn)品的主要種類。4.了解海水的綜合利用。了解化學(xué)科學(xué)發(fā)展對(duì)自然資源利用的作用。5.了解化學(xué)對(duì)廢舊物資再生與綜合利用的作用。 1天然水的凈化 (1)基本流程:考點(diǎn)一多樣化的水處理技術(shù)考點(diǎn)一多樣化的水處理技術(shù) (3)常用的消毒劑為液氯、漂白粉、臭氧、二氧化氯等。 (4)除去水中的異味:活性炭顆粒的表面積大,吸附能力強(qiáng),讓水通過(guò)由細(xì)小的活性炭顆粒組成的濾床能夠除去水中的異味。 2硬水的軟化 (1)硬水和軟水:(2)硬度的類型:硬度的類型:暫

2、時(shí)硬度暫時(shí)硬度由鈣、鎂的由鈣、鎂的引起的硬度。引起的硬度。永久硬度永久硬度由鈣、鎂的由鈣、鎂的 引起的硬度。引起的硬度。碳酸氫鹽碳酸氫鹽硫酸鹽或氯化物硫酸鹽或氯化物 (3)硬水的軟化方法: 3.污水處理的方法 4.海水淡化 海水淡化又稱脫鹽,利用物理、化學(xué)、生物方法將海水中溶解的鹽脫除。常用方法有蒸餾法、電滲析法、反滲透法、冷凍法等。 (1)水的凈化是指除去水中的雜質(zhì),而水的軟化是指降低水中的Ca2、Mg2濃度,而不是把所有的Ca2、Mg2除去。用石灰法軟化硬水時(shí),常和純堿一起使用,目的是用純堿除去過(guò)量的石灰,工業(yè)上稱為石灰純堿法。 (2)用藥劑法軟化硬水時(shí)一定要注意加入試劑的先后順序,即Na

3、2CO3應(yīng)在Ca(OH)2之后加入。 (3)用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂HR除去硬水中的Ca2、Mg2時(shí),溶液中的酸性會(huì)增強(qiáng),應(yīng)再用堿性溶液中和H。 1隨著世界人口的急劇增長(zhǎng)、工業(yè)的蓬勃發(fā)展,淡水供應(yīng)危機(jī)日益成為世界關(guān)注的焦點(diǎn),海水約占地球現(xiàn)有總水量的97%,海水淡化問(wèn)題已成為科學(xué)家的主要研究方向,若實(shí)行海水淡化來(lái)供應(yīng)飲用水,下列方法在原理上完全不可行的是() A加入明礬,使海水的鹽分沉淀并淡化 B利用太陽(yáng)能,將海水蒸餾淡化 C將海水通過(guò)離子交換樹(shù)脂,以除去所含的鹽分 D利用半透膜,采用反滲透法而使海水淡化 解析:明礬是用來(lái)凈化水的,不可能使海水的鹽分沉淀并淡化,A不正確。 答案:A生活用水的獲取生活用水

4、的獲取 2水處理技術(shù)在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。 (1)含有較多_離子的水稱為硬水。硬水加熱后產(chǎn)生碳酸鹽沉淀的離子方程式為_(kāi)(寫(xiě)出一個(gè)即可)。 (2)將RH型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和ROH型陰離子交換樹(shù)脂串接來(lái)軟化天然硬水,應(yīng)先使硬水通過(guò)_(填“RH”或“ROH”)型離子交換樹(shù)脂,原因是_。 (3)通過(guò)施加一定壓力使水分子通過(guò)半透膜而將大分子或離子截留,從而獲得純凈水的方法稱為_(kāi)。電滲析法凈化水時(shí),使離子通過(guò)半透膜的推動(dòng)力是_。 (4)檢驗(yàn)蒸餾水的純度時(shí),最簡(jiǎn)單易行的方法是測(cè)定水的_。 答案:(1)O2CO2(或氮?dú)? (2)明礬(或硫酸鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵,答出一種即可) 鋁鹽(或鐵鹽)在水中發(fā)生水解生

5、成相應(yīng)氫氧化物膠體,它可吸附天然水中懸浮物并破壞天然水中的其他帶異性電的膠體,使其聚沉,達(dá)到凈化目的 (3)水的凈化是用混凝劑(如明礬等)將水中的膠體及懸浮物沉淀下來(lái),而水的軟化是除去水中的鈣離子和鎂離子 (4)10(5)7401 484 4下列所述情況可能引起水污染的是() 城市生活污水的任意排放農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥、化肥使用不當(dāng)海上油輪石油泄漏工業(yè)生產(chǎn)中廢液、廢渣、廢氣的排放 AB C D 答案:D污水處理污水處理 5工業(yè)三廢(廢水、廢氣、廢渣)處理或?qū)⑷龔U消滅于生產(chǎn)過(guò)程中,是近年來(lái)化工技術(shù)發(fā)展的方向之一。 (1)工業(yè)生產(chǎn)H2SO4的尾氣中常含有少量SO2,通常用_吸收,有關(guān)的化學(xué)方程式為_(kāi);

6、然后再用硫酸處理,目的是_。 硫酸廠的廢水呈_性,通常加入_進(jìn)行處理。 (2)鉻的毒性與其存在的價(jià)態(tài)有關(guān),六價(jià)鉻比三價(jià)鉻毒性高100倍,并易被人體吸收且能在體內(nèi)蓄積。因此在處理含鉻污水時(shí),通常加入_使六價(jià)鉻轉(zhuǎn)化為三價(jià)鉻,再加_使其轉(zhuǎn)化為沉淀。 (3)二氧化氯(ClO2)是一種在水處理方面有廣泛應(yīng)用的高效安全消毒劑。與Cl2相比,ClO2不但具有更顯著的殺菌能力,而且不會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有潛在危害的有機(jī)氯代物,ClO2有下列兩種制備方法。 方法一:2NaClO34HCl=2ClO2Cl22NaCl2H2O; 方法二:2NaClO3H2O2H2SO4=2ClO2Na2SO4O22H2O。 用方法_(填“

7、一”或“二”)制備的ClO2更適合用于飲用水消毒,其主要原因是_。 (4)對(duì)于含有Hg2、Pb2、Cu2等重金屬離子的工業(yè)廢水,通常加入過(guò)量的_使其轉(zhuǎn)化為沉淀而除去。 答案:(1)Ca(OH2)溶液Ca(OH)2SO2=CaSO3H2O將CaSO3轉(zhuǎn)化為SO2,提高SO2的利用率,同時(shí)得到副產(chǎn)品CaSO4酸熟石灰(2)FeSO4堿 (3)二方法二制得的ClO2中不含有Cl2(4)Na2S 6南海某小島上,解放軍戰(zhàn)士為了尋找合適的飲用水源,對(duì)島上山泉水進(jìn)行分析化驗(yàn),結(jié)果顯示水的硬度為28(屬于硬水),主要含鈣離子、鎂離子、氯離子和硫酸根離子。請(qǐng)思考下列問(wèn)題: (1)該泉水屬于_硬水(填“暫時(shí)”或

8、“永久”)。 (2)若要除去Ca2、Mg2可以往水中加入石灰和純堿,試劑添加順序?yàn)開(kāi),原因是_。 (3)目前常用陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂來(lái)進(jìn)行水的軟化,水中的Ca2、Mg2與交換樹(shù)脂的_起離子交換作用。當(dāng)陰離子交換樹(shù)脂失效后可放入_溶液中再生。海水淡化海水淡化 解析:(1)鈣、鎂離子的硫酸鹽形成的硬水屬于永久硬水。(2)若先加純堿再加石灰,則過(guò)量的Ca2無(wú)法除去。(3)除去Ca2、Mg2用的是陽(yáng)離子交換樹(shù)脂,Ca2、Mg2和H交換,即H起交換作用。陰離子交換樹(shù)脂中,OH起交換作用,失效后應(yīng)放到強(qiáng)堿溶液中再生。(4)由圖可知,電解池的左端電極為陽(yáng)極,右端電極為陰極,通電后陽(yáng)離子向陰極移動(dòng),陰離子向陽(yáng)極

9、移動(dòng),則B應(yīng)為陽(yáng)離子交換膜才能實(shí)現(xiàn)海水變?yōu)榈霓D(zhuǎn)化。陽(yáng)極:2Cl2e=Cl2,陰極:2H2O2e=2OHH2,Mg22OH=Mg(OH)2,Ca22OH=Ca(OH)2(微溶)。 答案:(1)永久 (2)先加石灰后加純堿過(guò)量的鈣離子可通過(guò)純堿使之沉淀下來(lái) (3)H強(qiáng)堿 (4)B2Cl2e=Cl2電極上產(chǎn)生無(wú)色氣體,溶液中出現(xiàn)少量白色沉淀 2污水處理的一般流程 1海水中鹽的開(kāi)發(fā)和利用 (1)海水制鹽: 以為主,主要得到NaCl和CaCl2、MgCl2、Na2SO4。另外還有電滲析法和冷凍法。 (2)氯堿工業(yè): 反應(yīng)原理: 。 工藝流程:考點(diǎn)二海水的綜合利用考點(diǎn)二海水的綜合利用蒸發(fā)法蒸發(fā)法 設(shè)備

10、: 。(陽(yáng))離子交換膜只允許Na通過(guò)。 產(chǎn)品:陽(yáng)極室:氯氣。補(bǔ)充飽和食鹽水流出淡鹽水。陰極室:氫氣和NaOH。補(bǔ)充純水(加入一定量NaOH)流出NaOH溶液。離子交換膜電解槽離子交換膜電解槽 2從海水中提取鎂 生產(chǎn)流程及反應(yīng)原理: 3海水提溴反應(yīng)原理反應(yīng)原理氧化:氧化:;, ; ,。Cl22NaBr=2NaClBr23Br23Na2CO3=5NaBrNaBrO33CO25NaBrNaBrO33H2SO4=3Br23Na2SO43H2OBr2SO22H2O=2HBrH2SO4Cl22HBr=Br22HCl 1NaCl是海水中含量最多的鹽,除食用外,它還是海洋化學(xué)工業(yè)原料,下列以NaCl為原料的產(chǎn)

11、品(或物質(zhì))是() 燒堿純堿金屬鈉氯氣鹽酸 A全部B只有 C只有 D只有 解析:由氯堿工業(yè)及鈉的制備等知識(shí),知全部正確。 答案:A氯堿工業(yè)氯堿工業(yè) 3如圖所示,利用海洋可提取很多重要的化工原料。海水的綜合利用海水的綜合利用 C第步中結(jié)晶出的MgCl26H2O可在空氣中受熱分解制無(wú)水MgCl2 D在第步中溴元素被氧化,第、步中既有溴元素被氧化也有溴元素被還原 解析: BaCl2應(yīng)在Na2CO3之前加入,以便將過(guò)量的Ba2除去,A錯(cuò)誤;鐵為活潑電極,不能作陽(yáng)極,B錯(cuò)誤;在空氣中MgCl26H2O分解時(shí)水解,得不到MgCl2,C錯(cuò)誤。 答案:D 解析:工業(yè)上冶煉金屬鎂時(shí)電解的是熔融MgCl2,而不是

12、Mg(OH)2,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案:D 5(2014年高考新課標(biāo)全國(guó)卷)將海水淡化與濃海水資源化結(jié)合起來(lái)是綜合利用海水的重要途徑之一。一般是先將海水淡化獲得淡水,再?gòu)氖S嗟臐夂K型ㄟ^(guò)一系列工藝流程提取其他產(chǎn)品。 回答下列問(wèn)題: (1)下列改進(jìn)和優(yōu)化海水綜合利用工藝的設(shè)想和想法可行的是_(填序號(hào))。 用混凝法獲取淡水 提高部分產(chǎn)品的質(zhì)量 優(yōu)化提取產(chǎn)品的品種 改進(jìn)鉀、溴、鎂等的提取工藝 (2)采用“空氣吹出法”從濃海水吹出Br2,并用純堿吸收。堿吸收溴的主要反應(yīng)是Br2Na2CO3H2ONaBrNaBrO3NaHCO3,吸收1 mol Br2時(shí),轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為_(kāi)mol。 (3)海水提鎂的一段工藝

13、流程如下圖: 濃海水的主要成分如下:該 工 藝 過(guò) 程 中 , 脫 硫 階 段 主 要 反 應(yīng) 的 離 子 方 程 式 為該 工 藝 過(guò) 程 中 , 脫 硫 階 段 主 要 反 應(yīng) 的 離 子 方 程 式 為_(kāi),產(chǎn)品,產(chǎn)品2的化學(xué)式為的化學(xué)式為_(kāi),1 L濃海水最多可得濃海水最多可得到產(chǎn)品到產(chǎn)品2的質(zhì)量為的質(zhì)量為_(kāi)g。 (4)采用石墨陽(yáng)極、不銹鋼陰極電解熔融的氯化鎂,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi);電解時(shí),若有少量水存在會(huì)造成產(chǎn)品鎂的消耗,寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式_。 1石油的煉制考點(diǎn)三化石燃料的綜合利用考點(diǎn)三化石燃料的綜合利用 2.煤的綜合利用COH2 (2)廢棄金屬: 回爐再生。 制取相應(yīng)金屬化合

14、物。 (3)廢棄無(wú)機(jī)非金屬材料: 玻璃可回爐再生。 磚、瓦、陶瓷可作建筑填料。 煤、石油、天然氣的綜合利用 1下列有關(guān)石油化工的說(shuō)法不正確的是() A通過(guò)裂化把沸點(diǎn)不同的物質(zhì)分離開(kāi)來(lái),是物理變化 B裂解是深度裂化,目的是獲得以短鏈不飽和烴為主要成分的基本化工原料 C催化重整就是在催化劑的作用下,使汽油中烴分子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新排列形成新的分子結(jié)構(gòu),以提高汽油的品質(zhì) D利用共聚技術(shù)可以改進(jìn)高分子材料的性能 答案:A煤和石油的加工技術(shù)煤和石油的加工技術(shù) 2石油和煤炭加工過(guò)程涉及多種技術(shù)和設(shè)備。 (1)石油分餾時(shí),在不斷向_(填工業(yè)設(shè)備名稱)內(nèi)投放原料的同時(shí)獲得產(chǎn)品,該過(guò)程為_(kāi)操作過(guò)程。 (2)石油裂化

15、為熱裂化、_和加氫裂化,裂化的目的是提高_(dá)的產(chǎn)量。 (3)煤的洗選是為了降低原煤中灰分和_的含量。煤的流化床燃燒是指空氣從底部吹向煤炭顆粒,并使全部煤炭顆粒_進(jìn)行燃燒的過(guò)程。 (4)煤的直接液化是煤與適當(dāng)溶劑混合后在高溫和_存在下與_作用生成液體燃料的過(guò)程。 解析:(1)石油分餾在分餾塔中進(jìn)行。該過(guò)程為連續(xù)操作過(guò)程。(2)石油裂化分為熱裂化、催化裂化和加氫裂化,裂化的目的是提高汽油的產(chǎn)量。(3)煤的洗選是為了降低原煤中灰分和硫的含量。煤的流化床燃燒是指空氣從底部吹向煤炭顆粒,并使全部煤炭顆粒浮動(dòng)進(jìn)行燃燒的過(guò)程。(4)煤的直接液化是煤與適當(dāng)溶劑混合后在高溫和催化劑存在下與H2作用生成液體燃料的過(guò)

16、程。 答案:(1)分餾塔連續(xù) (2)催化裂化輕質(zhì)燃料油(或汽油) (3)硫(S)浮動(dòng) (4)催化劑氫氣(H2) 3.煤是無(wú)機(jī)物和有機(jī)物的混合物,是一種不可再生能源。我國(guó)是生產(chǎn)和使用煤的大國(guó),燃煤會(huì)造成環(huán)境污染,我國(guó)使用脫硫燃煤技術(shù),把污染降到最低,開(kāi)發(fā)新能源勢(shì)在必行。已知煤的部分結(jié)構(gòu)模型如圖所示: (1)從煤的部分結(jié)構(gòu)模型來(lái)看,煤是工業(yè)上獲得_烴的重要來(lái)源。 (2)我國(guó)大約70%的煤是直接用于燃燒的,從煤的結(jié)構(gòu)模型來(lái)看,煤在提供熱量的同時(shí)產(chǎn)生大量的_等氣體物質(zhì),造成嚴(yán)重的大氣污染。 (3)“型煤”技術(shù)的原理是利用固硫劑在燃燒過(guò)程中生成穩(wěn)定的硫酸鹽,下列物質(zhì)中適宜于作固硫劑的是_(填字母序號(hào))。

17、 A氯化鈣B氧化鈣 C硫酸鈣 D氫氧化鈣 (4)某“型煤”生產(chǎn)廠利用石灰石作固硫劑,試用化學(xué)方程式表示其“固硫”過(guò)程: _。 (5)除上述的“型煤”技術(shù)外,為了解決煤燃燒所造成的污染問(wèn)題和提高煤的利用價(jià)值,煤資源的綜合利用方法還有_等?;剂系木C合利用化石燃料的綜合利用 (2)以天然氣為原料合成尿素的主要步驟如圖所示(圖中某些轉(zhuǎn)化步驟及生成物未列出): 在合成氨的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,常采取的措施之一是將生成的氨從混合氣體中及時(shí)分離出來(lái),并將分離出氨后的氮?dú)夂蜌錃庋h(huán)利用,同時(shí)補(bǔ)充氮?dú)夂蜌錃?。?qǐng)應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的觀點(diǎn)說(shuō)明采取該措施的理由:_。 當(dāng)甲烷合成氨氣的轉(zhuǎn)化率為75%時(shí),NH3生成

18、尿素的產(chǎn)率為80%,以5.60107 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)甲烷為原料能夠合成尿素_噸。 解析:(2)將氨分離出來(lái),可減少生成物的濃度,化學(xué)平衡正向移動(dòng);補(bǔ)充氫氣和氮?dú)?,增大反?yīng)物的濃度,利于平衡正向移動(dòng)。 根據(jù)甲烷生成氫氣,氫氣合成氨,氨氣與CO2生成尿素得關(guān)系式: CH42NH3CO(NH2)2 224 Lmol160 gmol1 5610775%80% Lx 所以x9107 g90 t。 5工業(yè)上常產(chǎn)生大量的廢氣、廢水、廢渣、廢熱,如果處理不好,隨意排放,會(huì)造成污染,而如果科學(xué)回收,可變廢為寶。 (1)工業(yè)制硫酸的尾氣中含有的少量SO2,可先用氨水吸收,再用稀硫酸處理。 該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi);

19、 這樣處理的優(yōu)點(diǎn)是_。 (2)硫酸廠產(chǎn)生的大量燒渣(硫鐵礦煅燒后的灰渣)的用途是_(寫(xiě)一種即可);寫(xiě)出電解精煉銅陽(yáng)極泥的一種用途_。 (3)一座大型硫酸廠同時(shí)又是一座能源工廠,硫酸廠生產(chǎn)過(guò)程中的余熱若能充分回收利用,不僅不需要外界供應(yīng)能源,而且還可以向外界輸出大量的熱能。硫酸廠產(chǎn)生余熱的主要設(shè)備名稱是_。廢棄物的綜合利用廢棄物的綜合利用 (4)干熄焦技術(shù)是將煉焦?fàn)t推出的約1 000 的赤熱焦炭,在熄焦室中被其逆流的冷惰性氣體(主要成分是氮?dú)猓瑴囟仍?70190 )熄滅,被加熱到700800 的惰性氣體經(jīng)除塵后進(jìn)入余熱鍋爐,產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽送往汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。干熄1 t焦炭可產(chǎn)生500 kg過(guò)熱蒸

20、汽,可折合成46 kg標(biāo)準(zhǔn)煤。舉出兩例采用逆流原理的化工設(shè)備或化學(xué)儀器:_、_。 (5)下圖表示石灰石膏法吸收SO2的工藝流程,寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式_。 解析:(1)SO2吸收工藝:先用氨水,再用稀硫酸處理,有關(guān)方程式:SO2NH3H2O=NH4HSO3、2NH4HSO3H2SO4=(NH4)2SO42H2O2SO2或SO22NH3H2O=(NH4)2SO3H2O,(NH4)2SO3H2SO4=(NH4)2SO4H2OSO2;生成物硫酸銨可作化肥,產(chǎn)生的SO2可用作制硫酸的原料,循環(huán)利用。(3)合成硫酸廠使用高溫的設(shè)備會(huì)產(chǎn)生余熱,即沸騰爐和接觸室。(4)逆流原理即對(duì)流操作。(5)石灰石膏法吸收

21、SO2的原理:SO2Ca(OH)2=CaSO3H2O,2CaSO3O24H2O=2CaSO42H2O。 答案:(1)SO2NH3H2O=NH4HSO3、2NH4HSO3H2SO4=(NH4)2SO42H2O2SO2或SO22NH3H2O=(NH4)2SO3H2O,(NH4)2SO3H2SO4=(NH4)2SO4H2OSO2 生成的SO2可用作制硫酸的原料,硫酸銨可作化肥 (2)做高爐煉鐵的原料(或回收有色金屬、提取金銀、制磚等合理答案都可)回收貴金屬金、銀等 (3)沸騰爐和接觸室 (4)熱交換器冷凝管(或工業(yè)制硫酸中的吸收塔) (5)SO2Ca(OH)2=CaSO3H2O,2CaSO3O24H

22、2O=2CaSO42H2O 6(2013年高考新課標(biāo)全國(guó)卷)鋅錳電池(俗稱干電池)在生活中的用量很大。兩種鋅錳電池的構(gòu)造如圖(a)所示。回答下列問(wèn)題:回答下列問(wèn)題:(1)普通鋅錳電池放電時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)為:普通鋅錳電池放電時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)為:Zn2NH4Cl2MnO2=Zn(NH3)2Cl22MnOOH該電池中,負(fù)極材料主要是該電池中,負(fù)極材料主要是_,電解質(zhì)的主要成分是,電解質(zhì)的主要成分是_,正極發(fā)生的主要反應(yīng)是,正極發(fā)生的主要反應(yīng)是_。 與普通鋅錳電池相比,堿性鋅錳電池的優(yōu)點(diǎn)及其理由是_。 (2)圖(b)表示回收利用廢舊普通鋅錳電池的一種工藝(不考慮廢舊電池中實(shí)際存在的少量其他金屬)。 圖(b)中產(chǎn)物的化學(xué)式分別為A_,B_。 操作a中得到熔塊的主要成分是K2MnO4。操作b中,綠色的K2MnO4溶液反應(yīng)后生成紫色溶液和一種黑褐色固體,該反應(yīng)的離子方程式為 _。 采用惰性電極電解K2MnO4溶液也能得到化合物D,則陰極處得到的主要物質(zhì)是_(填化學(xué)式)。 典例我國(guó)規(guī)定飲用水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)必須符合下列要求: 解析(1)碳酸氫鈣與堿反應(yīng)能夠生成碳酸鈣沉淀,由于氫氧化鎂的溶解度小,故鎂離子轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀而不轉(zhuǎn)化為碳酸鎂沉淀。 (2)二氧化碳溶解于水顯酸性,故可以調(diào)節(jié)溶液的pH。 (3)明礬常用于凈水。 (5)可先凈水再殺菌消毒。

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