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專題08化學(xué)反應(yīng)與能量變化

內(nèi)容概覽

A???碱}不丟分

【考點一反應(yīng)熱及其表示方法】

【考點二蓋斯定律反應(yīng)熱的計算】

【微專題化學(xué)反應(yīng)歷程圖像分析】

B?綜合素養(yǎng)拿高分/拓展培優(yōu)拿高分

C挑戰(zhàn)真題爭滿分

A???碱}不丟分

【考點一反應(yīng)熱及其表示方法I

1.(2023?上海崇明?統(tǒng)考一模)反應(yīng)A(g)+B(g)TC(g)Q(Q>0)分兩步進行:①A(g)+B(g)-X(g)+Q2(Q2>0);

②X(g)TC(g)-Q3(Q3>0)。下列圖中,能正確表示總反應(yīng)過程中能量變化的是

反應(yīng)過程

2.(2023.河南安陽.安陽一中??寄M預(yù)測)最新報道:科學(xué)家首次用X射線激光技術(shù)觀察到CO與O在催

化劑表面形成化學(xué)鍵的過程。反應(yīng)過程的示意圖如圖:

77777777^77

//////////////////////////

狀態(tài)I狀態(tài)n狀態(tài)ni

?表示C表示O//////〃〃表示催化劑

下列說法正確的是

A.在該過程中,CO斷鍵形成C和O

B.狀態(tài)I—狀態(tài)III表示CO與02的反應(yīng)過程

C.CO和O生成CO?是吸熱反應(yīng)

D.CO和O生成了具有極性共價鍵的CO?

3.(2023屆?江西吉安?高三一模)下列熱化學(xué)方程式正確的是

11

A.已知2c(s)+2C>2(g)=2CO2(g)AH=akJmol,2C(s)+O2(g)=2CO(g)AH^kJmol,則a<b

B.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)室溫下不能自發(fā)進行,說明該反應(yīng)的AH<0

C.HC1和NaOH反應(yīng)的中和熱AH=-57.3kJ-mol-i,則H2so4和Ca(OH)2反應(yīng)的中和熱AH=2x(-57.3)kJmol-1

1

D.甲烷的燃燒熱AH-890.3kJ.mol-,則甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式可表示為CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)

AH=-890.3kJmol1

4.(2023上?廣東廣州?高三廣州市白云中學(xué)??计谥?已知在lxl()5pa,25℃條件下,Imol氫氣燃燒生成液

態(tài)水放出285.8H熱量,則下列熱化學(xué)方程式正確的是

A.H?+^O2=H2OAH=-285.8kJ/mol

B.2H2(g)+2O2(g)=2H2O(g)AH=-571.6kJ/mol

C.H2(g)+1o2(g)=H2O(l)AH=-285.8kJ/mol

D.H2O(g)=H2(g)+1o2(g)AH=+285.8kJ/mol

5.(2023上?廣東揭陽?高三統(tǒng)考期中)已知:25℃、lOlkPa時,氐的燃燒熱為285.8kJ/mol。則下列熱化學(xué)

方程式中書寫正確的是

A.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)AH=-285.8kJ/mol

B.H2(g)+1o2(g)=H2O(l)AH=-285.8kJ/mol

C.2H2(g)+O2(g>2H2O(g)AH=-571.6kJ/mol

D.H2(g)+1o2(g)=H2O(g)AH=+285.8kJ/mol

1.(2023?江蘇?統(tǒng)考二模)用草酸二甲酯(H3coOCCOOCH3)和氫氣為原料制備乙二醇的反應(yīng)原理如下:

1

H3COOCCOOCH3(g)+2H2(g)=H3coOCCH20H(g)+CH3OH(g)AH=-16.3kJ-mol-

1

H3CCXDCCH2OH(g)+2H2(g)=HOH2CCH2OH(g)+CH3OH(g)AH=-14.8kJ-moF

在2MPa條件下,將氫氣和草酸二甲酯體積比(氫酯比)為80:1的混合氣體以一定流速通過裝有催化劑的反

應(yīng)管,草酸二甲酯的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)物的選擇性與溫度的關(guān)系如圖所示。

產(chǎn)物的選擇性="生成胃案”腦醉)xW0%

下列說法正確的是

A.曲線I表示乙二醇的選擇性隨溫度的變化

B.其他條件不變,增大壓強或升高溫度,草酸二甲酯的平衡轉(zhuǎn)化率均增大

C.其他條件不變,在190?195°C溫度范圍,隨著溫度升高,出口處乙醇酸甲酯的量不斷減小

D.其他條件不變,在190?210℃溫度范圍,隨著溫度升高,出口處甲醇和乙二醇的物質(zhì)的量之比

77(CH3OH)

[

n(HOCH2CH2OH)1減小

2.(2023?江蘇南京?統(tǒng)考二模)為考查CO?和CH《共存對H2s制氫的影響,在O.IMPa下,

n(H2S):n(CH4):n(CO2):n(N2)=15:15:15:15的混合氣體反應(yīng)達到平衡時,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)物的物質(zhì)的

量分數(shù)隨溫度的變化分別如圖-1、圖-2所示,體系中的反應(yīng)主要有:

1

I、CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)AH=+260.4kJ-mor

1

II、H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g)AH=*34.0kJ-moF

III、H2S(g)+CO2(g)=COS(g)+H2O(g)AH=+34.4kJ?moL

0o0o

8o8o

%

、

6o敘6o

*

4o£4o

2O霹2O

0

400500600700400500600700

溫度/一溫度/久

圖-1圖-2

下列說法不正確的是

A.反應(yīng)CH4(g)+Hq(g)=3H2(g)+CO(g)AH=+226.4kJ-moF1

B.圖-1中曲線①表示CO2轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化

C.溫度700℃時,反應(yīng)I是體系中的主要反應(yīng)

D.反應(yīng)III的平衡常數(shù):K(400℃)>K(700℃)

3.(2023?山東德州?德州市第一中學(xué)校聯(lián)考模擬預(yù)測)下列說法正確的是

A.2Na(s)+^O2(g)=Na2O(s)AHj2Na(s)+O2(g)=Na2O2(s)AH2,貝I]AHI>AH2

B.凡的摩爾燃燒焰為一285.8kJ-mo『,貝U2HJg)+O2(g)=2HQ(g)AH=-571.6kJ-nior'

C.3O2(g)=2O3(g)AH>0,則完全破壞等質(zhì)量的和。3中的化學(xué)鍵,需要的能量。3大

1

D.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)AH,=-92.2kJ.moF,貝U28gN?與足量H?反應(yīng)放熱46.1kJ

4.(2023上?黑龍江齊齊哈爾?高三校聯(lián)考期末)以CO和H2為原料合成甲醇是工業(yè)上的成熟方法,直接以CO?

為原料生產(chǎn)甲醇是目前的研究熱點。我國科學(xué)家用CO2人工合成淀粉時,第一步就是將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇。

已知:①03伍)+2國伍)CH30H(g)△d=-90.5kJ.molT

1

②CO(g)+H,O(g).CO2(g)+H2(g)AH2=-41.1kJmor

1

@2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)AH3=-483.6kJmor

下列說法正確的是

A.若溫度不變,反應(yīng)①中生成0.5molCH30H(1)時,放出的熱量小于45.25kJ

B.對于反應(yīng)②③,選用高效催化劑,可分別降低反應(yīng)的婚變

1

C.CO2與H?合成甲醇的熱化學(xué)方程式為CC)2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)AH--49.4kJ.mor

D.以CO?和H?。為原料合成甲醇,同時生成。2,該反應(yīng)放出能量

5.(2023下?浙江?高三校聯(lián)考)乙烯氫化的熱化學(xué)方程式為C2H4(g)+H2(g)=C2H6(g)AH=akJmoH,使用

不同含Au催化劑的反應(yīng)歷程如圖所示,下列說法正確的是

((

,催化劑:AuF,催化劑:AuPF;

o一

lO

u-3.46EO-

..0.

M?3N(

))Z-48搭.

、

、

酮x*H

+6+如

129.髭S

?3燈

xXX前

哭)

oZ9

UUh

z

-201.7。

-233.7

反應(yīng)歷程反應(yīng)歷程

A.1molC2H6(g)的能量大于1molC2H逸)與1mollh(g)具有的能量之和

B.該反應(yīng)的焰變:AH=-129.6kJ-mol1

C.過渡態(tài)物質(zhì)的穩(wěn)定性:過渡態(tài)1大于過渡態(tài)2

D.相應(yīng)的活化能:催化齊JAuF小于催化齊UAuPF;

【微專題化學(xué)反應(yīng)歷程圖像分析1

1.(2023?山東濟寧?統(tǒng)考三模)我國科學(xué)家以Bi為電極在酸性水溶液中可實現(xiàn)電催化還原CO2,兩種途徑

的反應(yīng)機理如下圖所示,其中TS表示過渡態(tài)、數(shù)字表示微粒的相對總能量。

下列說法錯誤的是

A.HCOOH分解生成CO和H2O的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

B.電催化還原CO,生成HCOOH的選擇性高于生成CO的選擇性

C.HCOOH是陰極產(chǎn)物

D.途徑二的電極反應(yīng)式為CO2+2H++2e-=CO+H2。

2.(2023?北京海淀?清華附中??既#┢囄矚庵蠧O與NO轉(zhuǎn)化的三段反應(yīng)歷程及各物質(zhì)的相對能量如

圖所示,其中TS代表過渡態(tài),IM表示反應(yīng)過程中的復(fù)雜中間產(chǎn)物,每段歷程的反應(yīng)物相對總能量定義為

0.下列說法不正確的是

幅mol

A.反應(yīng)①決定尾氣轉(zhuǎn)化的快慢

B.反應(yīng)①為吸熱反應(yīng),反應(yīng)②、③為放熱反應(yīng)

C.由上圖可判斷過渡態(tài)的相對能量:TS1>TS3>TS2

D.采用對反應(yīng)③選擇性高的催化劑可以避免尾氣中出現(xiàn)N?。

3.(2023?浙江?校聯(lián)考三模)甲酸常用于橡膠、醫(yī)藥等工業(yè)。在一定條件下可分解生成CO和H2。,在無、

有催化劑條件下的能量與反應(yīng)歷程的關(guān)系如圖所示,下列說法不正確的是

CO+H,O

途徑I反應(yīng)歷程途徑II反應(yīng)歷程

A.可以通過旦和E?計算HCOOH的總鍵能

B.E1-E3=E4-E10

c.途徑n中H+參與反應(yīng),通過改變反應(yīng)途徑加快反應(yīng)速率

D.途徑I未使用催化劑,但途徑n與途徑I甲酸平衡轉(zhuǎn)化率相同

4.(2023?山東青島?統(tǒng)考三模)亞硝酸甲酯(CH3ON。)與OH自由基的反應(yīng)具有重要的研究價值。298K時,

該反應(yīng)在空氣中存在“氫提取”和“OH加成兩種反應(yīng)路徑,反應(yīng)機理如圖2(TS表示過渡態(tài),CR、CP表示中

間產(chǎn)物)。下列說法錯誤的是

I

TS21§二---OH加成

PTS1

WCH3ONO,24.02.'227':—氫提取

+OH10.03

器CRi,CR,X

0.00CR2J3CP2

CH3O

-6.61-7J8

-7.29-1744+OHNO

-25?W

____CH2O+NO+H2O

-231.10

-242.81

反應(yīng)歷程

圖1圖2

A.圖1中CH3ONO的兩種構(gòu)象a更穩(wěn)定

B.“氫提取”路徑中的總反應(yīng)為放熱反應(yīng)

C.“OH加成”路徑中決速步為CR3CP2

D.298K時,CH3ONO與OH自由基的反應(yīng)主要產(chǎn)物為CH2。、NO、H2O

5.(2023?重慶九龍坡?重慶市育才中學(xué)??寄M預(yù)測)乙烯在酸催化下水合制乙醇的反應(yīng)機理、能量與反應(yīng)

進程的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是

1—H

A.由圖可知,總反應(yīng)為放熱反應(yīng),所以不需加熱就能進行

B.第①步反應(yīng)只斷裂非極性鍵

C.增大催化劑酸的濃度,可以加快總反應(yīng)速率

D.中間體i比中間體ii更穩(wěn)定

B?拓展培優(yōu)拿高分

1.(2023?安徽合肥?統(tǒng)考一模)下圖是我國科研工作者研究MgO(s)與CH4(g)作用最終生成Mg(s)與CH30H(g)

的物質(zhì)相對能量-反應(yīng)進程曲線。下列敘述錯誤的是

O

E2

0O0

S?MgOCKXs)過渡態(tài)!

:MgCXsXQUg)(43)/'(295)[

W過渡態(tài)2

OMgCH.Cs)\(-146.1)

X(-149.4)/

*2oo(65)

1t??Mg(sH€H3OH(g)

器MgCH30H(s)

\HOMgCH(s)/

裝3

耍4OO(-321.1)

反應(yīng)進程

A.中間體OMgCH4⑸比MgOCH4(s)更穩(wěn)定

B.該反應(yīng)進程中的最大能壘(活化能)為350.6kJmol1

C.生成HOMgCH3(s)的過程中有極性鍵的斷裂和形成

1

D.總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為MgO(s)+CH4(g)=Mg(s)+CH3OH(g)AH-Ue.lkJ-mol-

2.(2023?浙江?校聯(lián)考模擬預(yù)測)某反應(yīng)分兩步進行,其能量變化如圖所示。下列說法正確的是

A.反應(yīng)①的活化能E]=-177kJ-moL

B.該反應(yīng)過程中,反應(yīng)速率由反應(yīng)②決定

C.總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為C2H6(g)+CC)2(g).-C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)AH=+346kJ-mo「

D.增大C2H$(g)的濃度,可以增大活化分子百分數(shù),提高化學(xué)反應(yīng)速率

3.(2023?陜西咸陽?統(tǒng)考一模)乙烯在硫酸催化下水合生成乙醇的反應(yīng)機理、能量與反應(yīng)進程的關(guān)系如下圖

所示。下列說法正確的是

HHH

II/

HCC

---+

I—0\

HHH

A.由圖像可知總反應(yīng)為放熱反應(yīng),一定不需加熱就能自發(fā)進行

B.第①步反應(yīng)中只有O-H鍵發(fā)生斷裂

C.總反應(yīng)速率由第①步反應(yīng)決定

D.乙烯的能量高于乙醇的能量

4.(2023?廣東梅州?統(tǒng)考二模)工業(yè)上以NH3和CCh為原料合成尿素,其能量轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示??偡磻?yīng)為

1

2NH3(l)+CO2(g)=H2O(l)+H2NCONH2(l)AH=-103.7kJ.mol?

2NH,(f)CO(f?H,O(g)

....如■喊.....

液和

2NII,(bCO2(1)

A//<M-IS3U>Mor'

下列有關(guān)說法正確的是

A.△Si〉。,△H4>0

B.H2NCOONH4⑴的能量比H2NCONH2⑴的低,H2NCOONH4。)更穩(wěn)定

C.其他條件不變,增大壓強,總反應(yīng)速率和平衡轉(zhuǎn)化率均增大

D.過程③的反應(yīng)速率慢,使用合適的催化劑可減小從而加快反應(yīng)速率

5.(2023?湖北?校聯(lián)考模擬預(yù)測)在過氧苯甲酰(,)作用下,澳化氫與丙烯的加

CM

成反應(yīng)主要產(chǎn)物為1-澳丙烷,反應(yīng)機理如圖所示(Ph代表苯基)。下列說法錯誤的是

O

A.圖中X是最簡單的芳香酸

B.過程①是焰增變化

C.過程③斷裂了碳碳◎鍵的同時形成了碳澳◎鍵

D.生成主要產(chǎn)物的總反應(yīng)方程式為CH3cH=CH2+HBr過*辟甲酰>CH3cH2cH?Br

6.(2023上?新疆伊犁?高三奎屯市第一高級中學(xué)??计谥?下列關(guān)于熱化學(xué)方程式書寫正確的是

+1

A.已知稀溶液中H(aq)+OH-(aq)=H2O(l)AH^SV-SkJ-mol,則H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)+2H2O(l)

AH=-114.6kJ-mol-1

1

B.丙烷燃燒熱熱化學(xué)方程式:C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g)△H=-2043.9kJ-mol

1

C.2NO2=O2+2NO△H=+116.2kJ-mol

1

D.H2(g)的燃燒熱為285.8kJ-moH,則2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)△H=+571.6kJmol

7.(2023上?河南?高三長葛市第二高級中學(xué)校聯(lián)考開學(xué)考試)CO2與CH4的催化重整有利于減少空氣中的

CO2,實現(xiàn)碳中和。

已知:①2co(g)+O2(g)=2CC)2(g)AH^akl-mol-1

1

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)AH2=bkJmol

1

③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H3=ckJ-mol

則CH4(g)+CC)2(g)=2CO(g)+2H2(g)的AH4為

A.(-a-b+c)kJmol-1B.(a+b-c)kJmor1

C.(-a+b-c)kJ-mol-1D.(a-b-c)kJmor1

8.(2023?重慶?校聯(lián)考一模)以太陽能為熱源,熱化學(xué)硫碘循環(huán)分解水制氫流程如圖。

已知氫氣燃燒熱△H=-286kJ/moLAlh為

A.+172kJ/molB.+400kJ/molC.+29kJ/molD.+254kJ/mol

9.(2023?北京石景山?統(tǒng)考模擬預(yù)測)CO2催化加氫制CH4的反應(yīng)為:

4H2(g)+CO2(g).^='CH4(g)+2H2O(g)o催化劑上反應(yīng)過程示意如圖1所示。其他條件不變時,CO2

的轉(zhuǎn)化率和CH4的選擇性(CO2轉(zhuǎn)化為甲烷的量/CO2轉(zhuǎn)化的總量)隨溫度變化如圖2所示。下列說法不正確

的是

0o

00

%8o8o%

、

起6o6o

融^

姒4o4o

6

2O2O。

0-i??????????°

150200250300350

溫度/C

圖2

A.催化劑改變了CO2中O—C—O鍵的鍵角

B.150℃到350℃時,基本沒有發(fā)生副反應(yīng)

c.CO2催化加氫制CH4是一個吸熱反應(yīng)

D.結(jié)合下列熱化學(xué)方程式,可以通過蓋斯定律計算CO?加氫制CH4的反應(yīng)熱

CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g)AH=+205.9kJ/mol、

CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g)AH=YlkJ/mol

10.(2023?江蘇南通?統(tǒng)考一模)工業(yè)上常用濃氯水檢驗輸送氧氣的營道是否泄漏,泄漏處有白煙生成,工

1

業(yè)合成氨的反應(yīng)為N2(g)+3H2(g).45。;:;FPa.2NH3(g)AH=_92.4kJ-moro對于工業(yè)合成氨的反應(yīng),

下列說法正確的是

A.使用高效催化劑可減小AH

B.適當(dāng)降溫或加壓,反應(yīng)的平衡常數(shù)都增大

C.及時將體系中的NH3液化分離有利于平衡正向移動

D.用E表示鍵能,則:E(NN)+3E(H-H)-6E(N-H)=92.4kJ-moF1

c?挑戰(zhàn)真題爭滿分、

1.(2021.重慶.統(tǒng)考高考真題)“天朗氣清,惠風(fēng)和暢?!毖芯勘砻?,利用Ir+可催化消除大氣污染物N20和

1

CO,簡化中間反應(yīng)進程后,相對能量變化如圖所示。已知CO(g)的燃燒熱AH=-283kJ-mol,則2N2O(g)=2N2(g)

+02(g)的反應(yīng)熱AH(kJ-moH)為

Xg>

\123/\229

―r\N"卜lr'SO<_g)

中間體1------:—

中間體II

A.-152B.-76C.+76D.+152

2.(2023?江蘇?統(tǒng)考高考真題)二氧化碳加氫制甲烷過程中的主要反應(yīng)為

1

CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)AH=-164.7kJ-moF

CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)AW=41.2kJ-mor1

在密閉容器中,L01xl()5pa、”起始(CO?):%始(凡)=1:4時,CO?平衡轉(zhuǎn)化率、在催化劑作用下反應(yīng)相同時

〃生成(。凡)

xl00%下列說

間所測得的CO?實際轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如題圖所示。CH4的選擇性可表示為o

nR&(。。2)

法正確的是

100

80

60

40

201,A,。?

300400500600

溫度/C

1

A.反應(yīng)2CO(g)+2H2(g)=CO2(g)+CH4(g)的焰變AH=-205.9kJ.mol

B.CH,的平衡選擇性隨著溫度的升高而增加

C.用該催化劑催化二氧化碳反應(yīng)的最佳溫度范圍約為480~530℃

D.450℃時,提高丑黑的值或增大壓強,均能使CO,平衡轉(zhuǎn)化率達到X點的值

〃起始(co?)

3.(2023?江蘇?統(tǒng)考高考真題)氫元素及其化合物在自然界廣泛存在且具有重要應(yīng)用。;H、;H、:H是氫元

素的3種核素,基態(tài)H原子國的核外電子排布,使得H既可以形成可又可以形成T,還能形成H20、凡。?、

NH3,N2H4,CaH?等重要化合物;水煤氣法、電解水、光催化分解水都能獲得H。,如水煤氣法制氫反應(yīng)

中,氏0伍)與足量C(s)反應(yīng)生成lmolH2(g)和ImolCO(g)吸收131.3kJ的熱量。凡在金屬冶煉、新能源開

發(fā)、碳中和等方面具有重要應(yīng)用,如HCO;在催化劑作用下與反應(yīng)可得到HCOCF。我國科學(xué)家在氫氣的

制備和應(yīng)用等方面都取得了重大成果。下列化學(xué)反應(yīng)表示正確的是

1

A.水煤氣法制氫:C(s)+H2O(g)=H2(g)+CO(g)AH=-131.3kJmol

催化劑

B.HCO;催化力口氫生成HCOCF的反應(yīng):HCO;+H2HCOQ-+H2O

C.電解水制氫的陽極反應(yīng):2H2O-2e-=H,T+2OH-

D.CaH?與水反應(yīng):CaH2+2H2O=Ca(OH)o+H2T

4.(2023?浙江?統(tǒng)考高考真題)一定條件下,1-苯基丙煥(Ph-CmGCH3)可與HC1發(fā)生催化加成,反應(yīng)如下:

反應(yīng)過程中該煥燎及反應(yīng)產(chǎn)物的占比隨時間的變化如圖(已知:反應(yīng)I、III為放熱反應(yīng)),下列說法不正俄的

A.反應(yīng)焰變:反應(yīng)1>反應(yīng)II

B.反應(yīng)活化能:反應(yīng)1<反應(yīng)H

C.增加HC1濃度可增加平衡時產(chǎn)物II和產(chǎn)物I的比例

D.選擇相對較短的反應(yīng)時間,及時分離可獲得高產(chǎn)率的產(chǎn)物I

5.(2022?天津?統(tǒng)考高考真題)一定條件下,石墨轉(zhuǎn)化為金剛石吸收能量。下列關(guān)于石墨和金剛石的說法正

確的是

A.金剛石比石墨穩(wěn)定

B.兩物質(zhì)的碳碳o(jì)鍵的鍵角相同

C.等質(zhì)量的石墨和金剛石中,碳碳。鍵數(shù)目之比為4:3

D.可以用X射線衍射儀鑒別金剛石和石墨

6.(2021.北京?高考真題)丙烷經(jīng)催化脫氫可制丙烯:C3H8C3H6+H2O600℃,將

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