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水溶液中的離子平衡
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1.下列說法中正確的是( )
A.二氧化硫溶于水能導(dǎo)電,故二氧化硫?qū)儆陔娊赓|(zhì)
B.硫酸鋇難溶于水,故硫酸鋇屬于弱電解質(zhì)
C.硫酸是強(qiáng)電解質(zhì),故純硫酸能導(dǎo)電
D.氫氧根離子濃度相同的氫氧化鈉溶液和氨水導(dǎo)電能力相同
答案 D
解析 二氧化硫溶于水導(dǎo)電,是因?yàn)镾O2與水反應(yīng)生成H2SO3,H2SO3為電解質(zhì),A項(xiàng)錯(cuò);硫酸鋇溶于水的部分完全電離,BaSO4是強(qiáng)電解質(zhì),B項(xiàng)錯(cuò);純硫酸以分子形式存在,不電離,故純硫酸不導(dǎo)電,C項(xiàng)錯(cuò);兩溶液中氫氧根離子濃度相同,根據(jù)電荷守恒,陽離子的總濃度也相同,二者陰、陽離子濃度相同,導(dǎo)電能力也相同,D項(xiàng)正確。
2.在下列實(shí)驗(yàn)方法中,不能證明醋酸是弱酸的是( )
A.25 ℃時(shí),醋酸鈉溶液呈堿性
B.25 ℃時(shí),0.1mol·L-1的醋酸的pH約為3
C.25 ℃時(shí),等體積的鹽酸和醋酸,前者比后者的導(dǎo)電能力強(qiáng)
D.25 ℃時(shí),將pH=3的鹽酸和醋酸稀釋成pH=4的溶液,醋酸所需加入的水多
答案 C
解析 25 ℃時(shí),醋酸鈉溶液呈堿性,是醋酸根水解所造成的,能說明醋酸是弱酸;25 ℃時(shí),0.1mol·L-1的醋酸的pH約為3,得出醋酸溶液中c(H+)<0.1mol·L-1,說明醋酸未完全電離,是弱酸;溶液的導(dǎo)電能力與溶液中離子濃度大小有關(guān),25 ℃時(shí)等體積的鹽酸和醋酸,前者比后者的導(dǎo)電能力強(qiáng),只說明鹽酸中自由移動(dòng)的離子濃度大于醋酸溶液,不能說明鹽酸、醋酸的電離程度大小,不能證明醋酸為弱酸;25 ℃時(shí),將pH=3的鹽酸和醋酸稀釋成pH=4的溶液,醋酸所需加入的水多,說明醋酸溶液存在電離平衡是弱酸,C項(xiàng)符合題意。
3.將①H+?、贑l-?、跘l3+?、躃+?、軸2-?、轔H-?、逳O?、郚H分別加入H2O中,基本上不影響水的電離平衡的是( )
A.①③⑤⑦⑧ B.②④⑦
C.①⑥ D.②④⑥⑧
答案 B
解析 H+、OH-抑制水的電離,Al3+、S2-、NH能發(fā)生水解而促進(jìn)水的電離,Cl-、K+、NO對水的電離無影響。
4.pH相同的氨水、NaOH和Ba(OH)2溶液,分別用蒸餾水稀釋到原來的X、Y、Z倍,稀釋后三種溶液的pH仍然相同,則X、Y、Z的關(guān)系是( )
A.X=Y(jié)=Z B.X>Y=Z
C.X
Y=Z。
5.已知下面三個(gè)數(shù)據(jù):①7.2×10-4 ②4.6×10-4?、?.9×10-10,分別是三種酸的電離平衡常數(shù),若已知這些酸可發(fā)生如下反應(yīng):NaCN+HNO2===HCN+NaNO2;NaCN+HF===HCN+NaF;NaNO2+HF===HNO2+NaF。由此可判斷下列敘述中,正確的是( )
A.HF的電離平衡常數(shù)是①
B.HNO2的電離平衡常數(shù)是①
C.HCN的電離平衡常數(shù)是②
D.HNO2的電離平衡常數(shù)是③
答案 A
解析 根據(jù)題中給出的三個(gè)反應(yīng)利用強(qiáng)酸能制弱酸的規(guī)律可判斷酸性HF>HNO2>HCN,酸性越強(qiáng)電離常數(shù)越大,由此判斷HF的電離平衡常數(shù)為7.2×10-4,HNO2的電離平衡常數(shù)為4.6×10-4,HCN的電離平衡常數(shù)為4.9×10-10。
6.下列各種情況下一定能大量共存的離子組為( )
A.pH=7的溶液中:Fe3+、Cl-、Na+、NO
B.由水電離出的c(H+)=1×10-13mol/L的溶液中:Na+、CO、Cl-、K+
C.pH=1的溶液中:NH、Cl-、Cu2+、SO
D.無色溶液中:Al3+、HCO、I-、K+
答案 C
解析 A項(xiàng)中由于Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,F(xiàn)e3+大量存在的溶液顯酸性pH<7;B項(xiàng)中由水電離出的c(H+)=1×10-13mol·L-1,此時(shí)溶液可能顯酸性,也可能顯堿性,CO在酸性溶液中不能大量共存;C項(xiàng)中pH=1的溶液中各離子均不反應(yīng),可以大量共存;D項(xiàng)中Al3++3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑,Al3+、HCO不能大量共存。
7.若pH=3的酸溶液和pH=11的堿溶液等體積混合溶液呈酸性,下列敘述正確的是( )
A.生成一種強(qiáng)酸弱堿鹽
B.弱酸溶液和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)
C.強(qiáng)酸溶液與弱堿溶液反應(yīng)
D.一元強(qiáng)酸溶液與一元強(qiáng)堿溶液反應(yīng)
答案 B
解析 pH相加等于14的酸堿溶液等體積混合后,若溶液顯酸性,則該酸一定為弱酸,故選B。
8.等物質(zhì)的量下列各狀態(tài)的電解質(zhì),自由離子數(shù)由大到小的排列順序是( )
①熔融的NaHSO4?、贜aHSO4溶液?、跱aHCO3溶液?、蹾2CO3溶液
A.①②③④ B.④②③①
C.②③①④ D.②①③④
答案 C
解析 NaHSO4熔融狀態(tài)時(shí)電離方程式為:
NaHSO4===Na++HSO,NaHSO4在水溶液中的電離方程式為NaHSO4===Na++H++SO,NaHCO3在水溶液中的電離方程式為NaHCO3===Na++HCO,HCOH++CO,H2CO3是弱電解質(zhì),其電離方程式為H2CO3H++HCO,HCOH++CO,由以上電離方程式分析可知等物質(zhì)的量的NaHSO4、NaHCO3、H2CO3在所給條件下,自由離子數(shù)大小關(guān)系為②>③>①>④,答案為C。
9.將0.1mol·L-1的下列物質(zhì)的水溶液,從常溫加熱到90 ℃,溶液的pH不變的是( )
A.氯化鈉 B.硫酸
C.氫氧化鉀 D.硫酸銨
答案 B
解析 常溫下NaCl溶液的pH=7,加熱水的電離程度增大,pH減??;硫酸溶液顯酸性,H+主要來自于硫酸,溶液中c(H+)不變,pH不變;氫氧化鉀溶液Kw增大,c(H+)=,c(OH-)不變,c(H+)增大,pH減小;硫酸銨溶液,升溫NH水解程度增大,溶液中c(H+)增大,pH減小。
10.常溫下,下列各組數(shù)據(jù)中比值為2:1的是( )
A.K2SO3溶液中c(K+)與c(SO)之比
B.0.2mol·L-1的CH3COOH溶液與0.1mol·L-1的鹽酸中c(H+)之比
C.pH=7的氨水與(NH4)2SO4的混合溶液中,c(NH)與c(SO)之比
D.pH=12的Ba(OH)2溶液與pH=12的KOH溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度之比
答案 C
解析 K2SO3溶液中,由于SO水解生成HSO,導(dǎo)致K2SO3溶液中c(Na+):c(SO)之比大于2:1;由于CH3COOH是弱酸,存在CH3COOHCH3COO-+H+,鹽酸是強(qiáng)酸,在溶液中全部電離,二者溶液中c(H+)之比小于2:1;pH=7的氨水與(NH4)2SO4的混合溶液中,根據(jù)電荷守恒有:c(NH)+c(H+)=2c(SO)+c(OH-),因c(H+)=c(OH-),則有c(NH)=2c(SO),即c(NH):c(SO)=2:1;pH=12的Ba(OH)2溶液中,溶質(zhì)Ba(OH)2的物質(zhì)的量濃度為×0.01mol·L-1,pH=12的KOH溶液中溶質(zhì)KOH的物質(zhì)的量濃度為0.01mol·L-1,Ba(OH)2與KOH溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度之比為1:2。
11.下列濃度關(guān)系正確的是( )
A.氯水中:c(Cl2)=2
B.氯水中:c(Cl-)>c(H+)>c(OH-)>c(ClO-)
C.等體積等濃度的氫氧化鈉溶液與醋酸混合:c(Na+)=c(CH3COO-)
D.Na2CO3溶液中:c(Na+)>c(CO)>c(OH-)>c(HCO)>c(H+)
答案 D
解析 氯水中反應(yīng)了的c(Cl2)=,且c(H+)>c(Cl-),A、B項(xiàng)錯(cuò);等體積等濃度NaOH溶液與CH3COOH混合,得到CH3COONa溶液,由于CH3COO-水解,c(Na+)>c(CH3COO-),C項(xiàng)錯(cuò)。
12.欲使0.1mol·L-1的NaHCO3溶液中c(H+)、c(CO)、c(HCO)都減少,其方法是( )
A.通入二氧化碳?xì)怏w
B.加入氫氧化鈉固體
C.通入氯化氫氣體
D.加入飽和石灰水溶液
答案 D
解析 本題主要考查碳酸氫鹽的性質(zhì)及有關(guān)離子間的反應(yīng)。CO2與NaHCO3不反應(yīng),三種離子皆不會(huì)減小;加入NaOH固體后,發(fā)生反應(yīng)HCO+OH-===CO+H2O,c(H+)、c(HCO)減小,而c(CO)增大;通入HCl氣體時(shí),因發(fā)生反應(yīng)HCO+H+===CO2↑+H2O而使溶液呈弱酸性,與原NaHCO3溶液相比c(H+)增大;加入石灰水時(shí),發(fā)生反應(yīng):HCO+OH-+Ca2+===CaCO3↓+H2O而使溶液中三種離子濃度均減小。
13.有關(guān)①100mL 0.1mol/L NaHCO3?、?00mL 0.1mol/L Na2CO3兩種溶液的敘述不正確的是( )
A.溶液中水電離出的H+個(gè)數(shù):②>①
B.溶液中陰離子的物質(zhì)的量濃度之和:②>①
C.①溶液中:c(CO)>c(H2CO3)
D.②溶液中:c(HCO)>c(H2CO3)
答案 C
解析 鹽類水解可以促進(jìn)水的電離,而且水解程度越大,這種促進(jìn)程度越大,A項(xiàng)正確;CO+H2OHCO+OH-,CO水解使溶液中陰離子數(shù)目增多,B項(xiàng)正確;NaHCO3溶液中HCO的水解程度大于電離程度,故c(H2CO3)>c(CO),C項(xiàng)錯(cuò)誤;CO的第一步水解程度遠(yuǎn)大于第二步水解,D項(xiàng)正確。
14.若室溫下0.1mol·L-1NaX溶液中pH=9,則該溶液中發(fā)生水解反應(yīng)的X-占全部X-的( )
A.0.01% B. 0.09%
C.1.0% D.無法確定
答案 A
解析 H2OH++OH-,NaX溶液中pH=9,即c(H+)=1×10-9mol·L-1,c(OH-)=1×10-5mol·L-1,溶液顯堿性的原因是因?yàn)閄-的水解,X-+H2OHX+OH-,每結(jié)合一個(gè)H+就有一個(gè)X-水解,溶液中OH-比H+多一個(gè),則水解的X-的量就等于溶液中比H+多的OH-的量,則:
×100%=0.01%。
15.用1.0mol·L-1NaOH溶液中和某濃度硫酸溶液時(shí),其pH和所加NaOH溶液的體積關(guān)系如圖所示,原硫酸溶液的物質(zhì)的量濃度和完全反應(yīng)后溶液的總體積是( )
A.1mol·L-1,60mL
B.0.5mol·L-1,80mL
C.0.5mol·L-1,40mL
D.1mol·L-1,80mL
答案 B
解析 由圖可以看出未加NaOH溶液時(shí),硫酸溶液的pH=0,則c(H2SO4)=0.5mol·L-1,中和硫酸所用NaOH溶液體積為V(NaOH)=40mL。
可得V(H2SO4)=
==40mL
混合后總體積:40mL+40mL=80mL。
16.一定溫度下的難溶電解質(zhì)AmBn在水溶液中達(dá)到沉淀溶解平衡時(shí),其Ksp=cm(An+)·cn(Bm-),稱為難溶電解質(zhì)的溶度積。25 ℃時(shí),向AgCl的白色懸濁液中依次加入等濃度的KI溶液和Na2S溶液,觀察到的現(xiàn)象是先出現(xiàn)黃色沉淀,最后生成黑色沉淀。已知所有的物質(zhì)的顏色和溶度積如下表:
物質(zhì)
AgCl
AgI
Ag2S
顏色
白
黃
黑
Ksp(25 ℃)
1.8×10-10
1.5×10-16
1.8×10-50
下列敘述中不正確的是( )
A.溶度積小的沉淀可以轉(zhuǎn)化為溶度積更小的沉淀
B.若先加入Na2S溶液,再加入KI溶液,則無黃色沉淀產(chǎn)生
C.25 ℃時(shí),飽和AgCl、AgI、Ag2S溶液中Ag+的濃度相同
D.25 ℃時(shí),AgCl固體在等物質(zhì)的量濃度的NaCl、CaCl2溶液中的溶度積相同
答案 C
解析 沉淀總是向著溶度積更小的物質(zhì)轉(zhuǎn)化,A、B項(xiàng)均正確;由于AgCl、AgI、Ag2S的溶解度不同,所以飽和AgCl、AgI、Ag2S溶液中Ag+的濃度不同,C項(xiàng)錯(cuò)誤;溶度積常數(shù)只與溫度有關(guān),與離子的濃度大小無關(guān),故25 ℃時(shí)AgCl固體在等物質(zhì)的量濃度的NaCl、CaCl2溶液中的溶度積相同,D項(xiàng)正確。
17.(8分)已知某溶液中只存在OH-、H+、NH、Cl-四種離子,某同學(xué)推測其離子濃度大小順序有如下四種關(guān)系:
①c(Cl-)>c(NH)>c(H+)>c(OH-)
②c(Cl-)>c(NH)>c(OH-)>c(H+)
③c(NH)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
④c(Cl-)>c(H+)>c(NH)>c(OH-)
填寫下列空白:
(1)若溶液中只溶解了一種溶質(zhì),則該溶質(zhì)是__________,上述四種離子濃度的大小順序?yàn)開_______(填序號)。
(2)若上述關(guān)系中③是正確的,則溶液中的溶質(zhì)為__________;
若上述關(guān)系中④是正確的,則溶液中的溶質(zhì)為____________。
(3)若該溶液是由體積相等的稀鹽酸和氨水混合而成,且恰好呈中性,則混合前c(HCl)________c(NH3·H2O)(填“大于”或“小于”或“等于”,下同),混合前酸中c(H+)和堿中c(OH-)的關(guān)系c(H+)________c(OH-)。
答案 (1)NH4Cl?、?
(2)NH3·H2O、NH4Cl NH4Cl、HCl
(3)小于 大于
解析 (1)NH4Cl水解溶液顯酸性。
(2)NH多于Cl-,說明有NH3·H2O;H+多于NH,說明溶液含有酸。
(3)若鹽酸與氨水濃度相同,則最終為NH4Cl溶液,顯酸性,因題中混合溶液顯中性故鹽酸濃度小。
18.(12分)水的離子積常數(shù)Kw與溫度t(℃)的關(guān)系如圖所示:
(1)若t1=25 ℃,則Kw1=________;若t2=100 ℃時(shí),Kw2=10-12,則此時(shí)0.05mol·L-1的Ba(OH)2溶液的pH=________。
(2)已知25 ℃時(shí),0.1 L 0.1mol·L-1的NaA溶液的pH=10,則NaA溶液中所存在的平衡有:_______________________。
溶液中各離子的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序?yàn)椋篲_______。
(3)25 ℃時(shí),將pH=11的NaOH溶液與pH=4的硫酸溶液混合,若所得混合溶液pH=9,則NaOH溶液與硫酸溶液的體積比為___。
答案 (1)1×10-14 11
(2)H2OH++OH- A-+H2OHA+OH-
c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)
(3)19
解析 (1)常溫下,水的離子積常數(shù)為1×10-14。在100 ℃時(shí),Ba(OH)2溶液中c(OH-)=0.05mol·L-1×2=0.1mol·L-1,c(H+)===1×10-11mol·L-1,pH=-lgc(H+)=11。
(2)因NaA溶液的pH=10說明A-能水解,溶液中存在H2OH++OH-和A-+H2OHA+OH-平衡體系,溶液中各離子濃度大小關(guān)系為:c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)。
(3)由題意得c(OH-)==
=10-5mol·L-1,混合后NaOH有剩余,則10-5mol·L-1=
,
解得V(NaOH):V(H2SO4)=1:9。
19.(12分)某課外興趣小組欲測定某NaOH溶液的濃度,其操作步驟如下:
①將堿式滴定管用蒸餾水洗凈后,用待測溶液潤洗后,再注入待測溶液,調(diào)節(jié)滴定管的尖嘴部分充滿溶液,并使液面處于“0”刻度以下的位置,記下讀數(shù);將錐形瓶用蒸餾水洗凈后,用待測溶液潤洗錐形瓶2~3次;從堿式滴定管中放出25.00mL待測溶液到錐形瓶中。
②將酸式滴定管用蒸餾水洗凈后,立即向其中注入0.1000mol·L-1標(biāo)準(zhǔn)鹽酸,調(diào)節(jié)滴定管的尖嘴部分充滿溶液,并使液面處于“0”刻度以下的位置,記下讀數(shù)。
③向錐形瓶中滴入酚酞作指示劑,進(jìn)行滴定。滴定至終點(diǎn),測得所耗鹽酸的體積為V1mL。
④重復(fù)以上過程,但在滴定過程中向錐形瓶中加入5mL的蒸餾水,測得所耗鹽酸的體積為V2mL。
試回答下列問題:
(1)滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象為錐形瓶中的溶液
由_____________________________________________;
(2)滴定時(shí)邊滴邊搖動(dòng)錐形瓶,眼睛應(yīng)觀察
________________________________________________;
(3)該小組在步驟①中的錯(cuò)誤是________________________,由此造成的測定結(jié)果________(填“偏高”或“偏低”或“無影響”);
(4)步驟②缺少的操作是____________________________;
(5)如上圖是某次滴定時(shí)的滴定管中的液面,其讀數(shù)為___mL;
(6)根據(jù)下列數(shù)據(jù):
測定次數(shù)
待測液體積/mL
標(biāo)準(zhǔn)鹽酸體積/mL
滴定前讀數(shù)/mL
滴定后讀數(shù)/mL
第一次
25.00
0.40
20.38
第二次
25.00
4.00
24.02
請計(jì)算待測燒堿溶液的物質(zhì)的量濃度。(請寫出解答過程)
答案 (1)紅色變?yōu)闊o色且在半分鐘內(nèi)不恢復(fù)
(2)錐形瓶內(nèi)溶液顏色的變化
(3)用待測液潤洗錐形瓶 偏高
(4)用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗滴定管2~3次
(5)22.60
(6)解:兩次消耗HCl溶液體積的平均值為:
=20.00mL
c(NaOH)==
0.08000mol·L-1。
20.(10分)目前國內(nèi)外使用的融雪劑一般有兩大類:一類是以醋酸鉀為主要成分的有機(jī)融雪劑;另一類是以“氯鹽”為主要成分的無機(jī)融雪劑,如氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂等,通稱“化冰鹽”。某研究性學(xué)習(xí)小組擬對融雪氯鹽(主要含有氯化鈉及不溶性雜質(zhì)、Mg2+、Ca2+等)進(jìn)行回收提純研究。
化學(xué)式
CaCO3
CaSO3
CaC2O4
Mg(OH)2
Ksp
2.8×10-9
6.8×10-8
4.0×10-9
1.8×10-11
該小組設(shè)計(jì)流程如圖:
(1)加入混合液A的主要成分是________________(填化學(xué)式)。
(2)為檢驗(yàn)溶液B中的Mg2+、Ca2+,通常分別取少量溶液B于兩支試管中,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):
步驟一:檢驗(yàn)Mg2+,向其中一支試管中加入________溶液(填化學(xué)式),看是否有沉淀生成。
步驟二:檢驗(yàn)Ca2+,向另一支試管中加入某溶液,看是否有沉淀生成。下列三種溶液,其沉淀效果最好的是________。
A.0.1mol·L-1 Na2CO3溶液
B.0.1mol·L-1 Na2SO3溶液
C.0.1mol·L-1 Na2C2O4溶液
(3)在除雜過程中,向粗鹽懸濁液中加混合液A時(shí)需控制溶液pH=12以確保Mg2+除盡,根據(jù)提供的數(shù)據(jù)計(jì)算,溶液B中Mg2+物質(zhì)的量濃度將被控制在________________以下。
(4)對溶液B加熱并不斷滴加6mol·L-1的鹽酸,同時(shí)用pH試紙檢測溶液,直至pH=2時(shí)停止加鹽酸,得到溶液C。該操作的目的是__________________________________________________。
(5)溶液C倒入蒸發(fā)皿中,加熱蒸發(fā)并用玻璃棒不斷攪拌,直到有大量固體析出時(shí)停止加熱。
答案 (1)NaOH、Na2CO3
(2)NaOH A
(3)1.8×10-7mol·L-1
(4)除去NaOH和Na2CO3(或除去CO、OH-)
解析 (1)加入混合液A的目的是使Ca2+、Mg2+沉淀,一般應(yīng)選擇Na2CO3和NaOH作沉淀劑。
(2)檢驗(yàn)Mg2+一般選用NaOH溶液。由于CaCO3的溶度積最小,檢驗(yàn)Ca2+時(shí)選擇Na2CO3沉淀效果最好。
(3)由c(Mg2+)·c2(OH-)=Ksp=1.8×10-11,得c(Mg2+)=mol·L-1=1.8×10-7mol·L-1。
(4)向溶液B中加入鹽酸的目的是除去NaOH和Na2CO3。
21.(10分)工業(yè)上制備BaCl2的工藝流程圖如下:
某研究小組在實(shí)驗(yàn)室用重晶石(主要成分BaSO4)對工業(yè)過程進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。查表得
BaSO4(s)+4C(s)4CO(g)+BaS(s)
ΔH1=+571.2 kJ·mol-1 ①
BaSO4(s)+2C(s)2CO2(g)+BaS(s)
ΔH2=+226.2 kJ·mol-1?、?
(1)氣體用過量NaOH溶液吸收,得到硫化鈉。Na2S水解的離子方程式為________________________________________________。
(2)反應(yīng)C(s)+CO2(g)2CO(g)的ΔH=________kJ·mol-1。
(3)實(shí)際生產(chǎn)中必須加入過量的炭,同時(shí)還要通入空氣,其目的是______________________________________________________。
答案 (1)S2-+H2OHS-+OH-
HS-+H2OH2S+OH-(可不寫)
(2)+172.5
(3)使BaSO4得到充分的還原(或提高BaS的產(chǎn)量);
①②為吸熱反應(yīng),炭和氧氣反應(yīng)放熱維持反應(yīng)所需高溫
解析 (1)Na2S中S2-的水解分兩步進(jìn)行,其中以第一步為主,水解方程式為S2-+H2OHS-+OH-,HS-+H2OH2S+OH-。
(2)由蓋斯定律得ΔH==
kJ·mol-1=+172.5 kJ·mol-1。
(3)加入過量的炭的目的是使BaSO4充分變?yōu)锽aS,而通入空氣的目的是使炭和氧氣反應(yīng),利用其放出的熱,維持反應(yīng)所需的高溫。
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