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第二板块 专题复习
专题五 实验探究题
01
题型解读
02
例题分析
03
题型加练
题型解读
实验探究题是广东中考的必考题型。以“重视基础、关注探究、联系实际,促进发展”为原则,以理论和实际相结合,以社会生活和社会热点为背景组织命题。从提出问题、猜想与假设、制订计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等几个环节进行考查。题型主要考查学生的阅读理解能力,猜想能力,获取与处理信息能力,实验方案的设计与评价能力,对实验现象、数据的分析与对比能力及分类比较、抽象、概括等科学法的运用能力等,试题以中等或中等偏上难度为主,有较好的区分度。
纵观近三年的广东中考试题可发现,实验探究题的命题通常有以下几种类型:
类型 考查
物质成分类的探究 2020广东、2021广州、2021深圳、2022广东
物质性质与变化类的探究 2020广州、2022广州
异常现象及拓展类的探究 2021广东
反应条件及影响因素类的探究 2020深圳
例题分析
1. 认真读题,审清题意,确立探究的课题。
2. 根据课题,选择合适的方法,提取相关的化学知识,设计探究方案。
3. 根据试题要求,将探究的问题与所学知识进行整合与提炼,迁移到要解决的问题中来。
【示例1】(2022·眉州)同学们在学习过程中了解到Mg能在CO2中燃烧,根据金属活动性顺序表,Na比Mg活泼,由此猜想Na也能在CO2中燃烧,实验小组进行以下实验探究:
【查阅资料】①金属钠性质活泼,常温下,金属钠极易与氧气反应,生成白色物质氧化钠,氧化钠溶于水生成氢氧化钠。金属钠还可以与水剧烈反应,放出氢气。②Na2CO3溶液显碱性;CaCl2溶液显中性。
类型一
物质分类的概念
【实验探究一】Na能在CO2中燃烧吗?
步骤1:制取并收集一瓶纯净干燥的CO2气体。
步骤2:将燃着的钠迅速伸入集气瓶中,观察到钠在CO2中继续燃烧,发光放热,冷却后观察到瓶内附着黑色颗粒,并粘附着白色物质。
【问题讨论】(1)步骤2中生成的黑色固体是____________。
【初步结论】Na能在CO2中燃烧。
碳(或C)
【实验探究二】Na在CO2中燃烧的产物中白色物质成分的探究。
【提出问题】白色物质是什么?
【猜想与假设】猜想一:氧化钠
猜想二:碳酸钠
猜想三:氧化钠和碳酸钠的混合物
猜想四:氢氧化钠
(2)大家讨论后一致认为猜想四是错误的,理由是____________
____________________________________________________。
反应物中不含氢元素,不能生成氢氧化钠
【设计方案与实验】
方案1:取该样品少量于试管中,加入适量的水,振荡,过滤,向滤液中加入无色酚酞溶液,观察到溶液变成红色。结论:白色物质中一定有氧化钠。
方案2:取该样品少量于试管中,滴加足量盐酸,溶液中有气泡冒出。结论:白色物质中一定有Na2CO3。
方案3:取该样品少量于试管中,加入适量的水,振荡,过滤,向滤液中加入过量的氯化钙溶液,出现白色沉淀,过滤,再向滤液中滴加无色酚酞溶液,无明显现象。
【反思与评价】(3)甲同学思考后提出方案1得出的结论不正确,其理由是___________________________________________。
(4)方案3中加入过量CaCl2溶液的目的是__________________。
【实验结论】(5)综上所述,你认为猜想________成立。
(6)写出Na在CO2中燃烧的化学方程式_____________________。
碳酸钠溶液也呈碱性,也能使酚酞溶液变红色
检验并除去碳酸钠
二
4Na + 3CO2 == 2Na2CO3 + C
点燃
【变式1】(2022·新疆)2021年12月9日,我国“天宫课堂”第一课成功授课。某兴趣小组同学对其中的“泡腾片实验”很好奇,于是一起开展如下探究。
【查阅资料】
(1)维生素C(C6H8O6)具有增强机体抵抗力、预防和治疗坏血病等作用。某品牌维生素C泡腾片主要成分如图2。
(2)柠檬酸为食用酸类,由碳、氢、氧三种元素组成,可增强体内正常代谢,适当剂量对人体无害。柠檬酸易溶于水,20 ℃时,其2%水溶液的pH为2.1。
(3)碳酸氢钠在医疗上是治疗胃酸过多的药剂之一,写出该反应的化学方程式___________________________________。
NaHCO3 + HCl == NaCl + H2O+ CO2↑
【提出问题】维生素C泡腾片溶于水后产生的气体是什么?
【猜想与假设】同学甲认为产生的气体中不可能含有CO和H2,因为从药品安全角度考虑,H2易燃易爆,CO________。
同学乙认为产生的气体也不可能含有N2,因为______________
_________________。
同学丙认为该气体可能含有O2、CO2中的一种或两种。
有毒
反应物中不
含氮元素
【进行实验】
实验编号 实验操作 实验现象 实验结论
Ⅰ 将一片维生素C泡腾片放入装有水的试管中 有大量气泡产生 /
Ⅱ 将带火星的木条伸入试管 带火星的木条没有复燃 该气体中不含O2
Ⅲ 将气体通入澄清石灰水中 澄清石灰水变浑浊 该气体中含有______________
二氧化碳(或CO2)
【解释与结论】
(4)同学丁认为由实验Ⅱ不能确定该气体中不含O2,理由是____________________________________________________________________。同学们经过讨论,设计了更为严谨的实验,最终证明了该气体中不含氧气。
(5)请你尝试从微粒变化的角度说一说该气体产生的原因:____________________________________________________________________________________________________________。
只有纯氧才能使带火星的木条复燃,生成的气体中可能含有较少量的氧气
柠檬酸中的氢离子和碳酸氢钠中的碳酸氢根离子结合生成碳酸,碳酸分解为水和二氧化碳
【反思与评价】(6)维生素C泡腾片的保存注意事项是________。
(7)通过本次探究活动,同学们对柠檬酸的用途也充满了兴趣,你觉得柠檬酸还可以用来___________。
A. 作碳酸饮料的添加剂 B. 作金属除锈剂
C. 清洗饮水机 D. 作锅炉除垢剂
保持干燥
ABCD
【示例2】(2022·牡丹江)潜水艇内“氧再生剂”的主要成分是过氧化钠,通过化学反应应 2Na2O2 + 2CO2 == 2Na2CO3 + O2↑,2Na2O2 + 2H2O == 4NaOH + O2↑为潜水员提供氧气。现对“氧气再生剂”进行探究。
【提出问题一】呼出的气体中有哪些物质与过氧化钠(Na2O2)发生反应,且生成物是什么?
类型二
物质性质与变化类的探究
【查阅资料】①呼出的气体主要含有氮气、二氧化碳、水蒸气和氧气。②过氧化钠与氮气、氧气不反应。③过氧化钠为淡黄色固体粉末。
【探究一】H2O与Na2O2反应。
蓝色沉淀
【探究二】CO2与Na2O2反应。
气泡
【提出问题二】使用后剩余固体成分是什么?
【作出猜想】根据人体呼出的气体中含有较多的CO2和H2O。对剩余固体的成分作出如下猜想:
猜想1:只有氢氧化钠
猜想2:_____________
猜想3:含有氢氧化钠和碳酸钠
只有碳酸钠
【探究三】使用“氧气再生剂”呼吸后的产物。
产生白色沉淀
实验操作 实验现象 实验结论
①取少量剩余固体溶于水后,加入过量的 CaCl2溶液 _______________ 含有Na2CO3
②将上述反应后的混合物过滤,取滤液滴加________溶液 产生白色沉淀 ________
MgCl2
含有NaOH
【得出结论】猜想3成立。
【交流与讨论】(1)操作①中加入过量的CaCl2溶液的目的是_______________________________________________。
(2)操作①中能代替CaCl2溶液的试剂是________(填字母)。
A. NaCl 溶液
B. Ca(NO3)2溶液
C. BaCl2溶液
(3)“氧气再生剂”应________保存。
检验是否含有碳酸钠并除去碳酸钠
BC
密封
【变式2】(2022·泸州)碳酸钾主要用于制造钾玻璃等无机化学品,也可用于脱除工业气体中的二氧化碳。请你结合下列实验探究,回答相关问题。
(1)观察与记录。描述碳酸钾( )的颜色与状态:_______。
(2)猜想与证明。从物质的类别看,预测K2CO3具有盐类的性质。
白色固体
实验证明如下:
①称取0.3 g碳酸钾,加10 mL蒸馏水溶解。用到的玻璃仪器有________、玻璃棒、烧杯。
②取少许所配溶液,再滴加氯化钙溶液,观察到的现象是_________________________________________________。
③另取少许所配溶液缓缓滴加稀盐酸并振荡,观察到开始无气泡产生,一段时间后产生气泡,原因是在实验过程中,先发生K2CO3 + HCl == KHCO3 + KCl,后发生___________________
___________________________________(写出化学方程式)。
量筒
有白色沉淀生成
KHCO3 + HCl == KCl + H2O + CO2↑
(3)思考与拓展。用如图所示装置,模拟工业吸收CO2。其中用多孔球泡(内空球体,球面有许多小孔能通气)比直接用导管插入K2CO3溶液的吸收效果好,原因是__________________
_________。实验中,需要监测K2CO3溶液是否还有较强吸收CO2的能力,方法之一:取适量少量溶液于试管中,_______________________________________________________________________________(补充操作、现象及结论;可供选择的试剂:NaOH溶液、KCl溶液、稀硫酸)。
增大了反应物的
接触面积
加入适量的稀硫酸,一段时间后才出现气泡,证明K2CO3溶液具有较强吸收CO2的能力
【示例3】(2022·陕西)化学实验中常会出现一些“出乎意料”的现象或结果。下列各项对相关异常情况的解释不合理的是( )
C
类型三
异常现象及拓展类的探究
【变式3】(2019·广东)某化学兴趣小组用石灰石和盐酸制取一瓶CO2,验满后,将澄清石灰水倒入集气瓶中,发现没有变浑浊。兴趣小组对这个异常现象进行了探究。
【提出问题】澄清石灰水为什么没有变浑浊?
【查阅资料】(1)CO2过量时,CaCO3沉淀会转化为可溶于水的Ca(HCO3)2。
(2)AgCl不溶于稀硝酸。
【提出猜想】Ⅰ. 石灰水已完全变质
Ⅱ. __________________
Ⅲ. CO2中混有HCl
【实验方案】兴趣小组用原药品继续制取 CO2,并进行探究。制备 CO2的化学方程式为______________________________。
CO2过量
CaCO3 + 2HCl == CaCl2 + CO2↑+ H2O
步骤 实验操作 实验现象 结论及化学方程式
(1) 取少量澄清石灰水于试管中,加入__________________溶液 产生白色沉淀 猜想Ⅰ不成立
(2) 将少量CO2气体通入盛有澄清石灰水的试管中 ___________ 猜想Ⅱ不成立
(3) 将气体通入盛有________________溶液的试管中,再加稀硝酸 ___________ 猜想Ⅲ成立
反应的化学方程式为
______________________
碳酸钠(或氯化镁)
没有产生白色沉淀
AgNO3(或硝酸银)
产生白色沉淀
【实验结论】制取的CO2气体中混入了HCl,所以澄清石灰水没有变浑浊。
【交流讨论】若要收集到纯净、干燥的CO2,需将混合气体依次通入饱和NaHCO3溶液和_______________。
【拓展思考】回忆课本中收集呼出气体的操作后,同学们尝试用排水法收集一瓶CO2,倒入澄清石灰水后,石灰水变浑浊。你认为该实验成功的原因是______________________________
________________________________________________________________________________________________(写一点)。
浓硫酸
二氧化碳在水中的溶解度不大,
且排水法收集呼出的气体中已将HCl气体除去,没有干扰实验的气体成分
【示例4】(2022·黄石)某化学兴趣小组在学习O2制备时,对MnO2作催化剂加快双氧水分解产生了兴趣,他们提出疑问:其他物质能否对双氧水分解速率产生影响?
【查阅资料】影响化学反应速率的因素有很多,如使用催化剂、改变温度、改变反应物的浓度等。
类型四
反应条件及影响因素类的探究
【实验探究】小组的同学们按图组装,在室温下分别进行了四组实验,并用O2传感器测定实验过程中O2含量的变化情况,得到如下图所示曲线。
【实验结论】对比四条曲线,进行分析:
(1)FeCl3溶液、CuSO4溶液对H2O2的分解________(填“有”或“无”)催化作用。
有
(2)写出实验中催化效果最优的使H2O2分解的化学方程式___________________________________________________。
(3)第1组实验的目的是________________。
2H2O2 == 2H2O + O2↑
MnO2
对照实验
(4)小组的同学们不加催化剂,在不同温度下,用不同浓度的H2O2进行实验,记录实验现象如下表。据此可得出:升高温度或_______(填“增大”或“减小”)反应物浓度可加快H2O2的分解。
增大
(5)实验需要30 g 10%的双氧水溶液,可用15%的双氧水溶液加________g蒸馏水配制。
10
【变式4】(2022·重庆A卷)化学产品制备正向着绿色、低碳、可持续的方向发展。
(1)工业制备硫酸铜的两种方案原理如下:
Ⅰ:Cu + 2H2SO4(浓) == CuSO4 + SO2↑+ 2H2O
Ⅱ:2Cu + O2 == 2CuO
CuO + H2SO4 == ____________(完成化学方程式)
CuSO4 + H2O
△
(2)某兴趣小组三名同学探究制备硫酸铜的新方案,原理如下:
Ⅲ:Cu + H2O2 + H2SO4 == CuSO4 + 2H2O
将反应物混合,观察到:开始有少量气泡,而后反应剧烈产生大量气泡,溶液呈蓝色,试管发热。逸出的气体能使带火星的木条复燃,该气体为___________________。
他们对反应产生大量气泡非常好奇,推测是某些因素导致了H2O2分解。
氧气(或O2)
甲同学认为是反应生成的CuSO4所导致,乙同学认为是反应放热使温度升高所导致。于是设计了下表实验进行探究。
编号 试剂 温度 现象
A 10 mL 30% H2O2、1 mL 10% CuSO4 30 ℃ 产生少量气泡
B 10 mL 30% H2O2、________ 30 ℃ 无明显现象
C 10 mL 30% H2O2、1 mL 10% CuSO4 80 ℃ 产生较多气泡
1 mL水
①甲同学对比实验AB认为自己的推测正确,请将表中实验B补充完整。
②乙同学对比实验________(填编号)认为自己的推测正确。
③丙同学认为,甲、乙同学的结论都不严谨,其理由是________________________________________________。
AC
可产生大量气泡是硫酸铜和温度升高共同作用的结果
(3)综合评价制备CuSO4的方案Ⅲ,下列说法正确的是________(填字母)。
A. Ⅲ比Ⅰ更环保、比Ⅱ更节能
B. 消耗等质量铜,Ⅲ生成CuSO4最多
C. Ⅲ中有原料发生分解,造成试剂浪费
AC
题型加练
1. (2022·广东)侯德榜是我国制碱工业的先驱,为纯碱和氮肥工业的发展作出了杰出贡献。工业纯碱中可能混有少量NaCl,同学们对工业纯碱样品展开探究。
探究一:确定纯碱样品中是否含有NaCl
气泡
实验操作 现象 结论
取样品加水溶解,加入过量稀盐酸至反应完全 有________产生 样品中有NaCl
向上述溶液中继续滴加适量AgNO3溶液 有__________产生
白色沉淀
有同学认为该实验方案有错误,正确方案应选用________(填字母)代替稀盐酸。
a. CaCl2溶液 b. 稀硝酸 c. BaCl2溶液
b
探究二:测定纯碱样品中Na2CO3的质量分数
【方案1】将样品溶解,加入过量CaCl2溶液,搅拌至反应完全。该反应的化学方程式为____________________________。过滤、洗涤、干燥,称量沉淀的质量,计算Na2CO3的质量分数。
CaCl2+Na2CO3 == CaCO3↓+ 2NaCl
【方案2】如图1所示,取样品于锥形瓶中,加入足量稀盐酸。反应结束后,根据干燥管增重计算Na2CO3的质量分数。若结果大于100%,可能的原因是_____________________________
____________________________________________________。
氢氧化钠固体吸收水蒸气
或氯化氢气体
【讨论】上述两个方案中,你认为方案________更优。
【拓展】图2为Na2CO3和NaCl的溶解度曲线。为提纯含少量NaCl的纯碱样品,将其浓溶液从t1℃冷却至t2℃,t1 ~ t2的最优范围是________(填字母)。
a. 40 ~ 10
b. 60 ~ 30
c. 70 ~ 40
一
a
【解析】探究一:因为纯碱加入稀盐酸也会产生氯化钠,故无法证明样品中是否有氯化钠,因此需用其他物质代替,只有b中稀硝酸与碳酸钠反应不生成氯化钠,故选b。
【方案2】氢氧化钠吸收二氧化碳增重来测二氧化碳的质量,但这过程中二氧化碳气体逸出时会带出水蒸气,且盐酸具有挥发性,挥发出的氯化氢气体被氢氧化钠吸收导致质量分数偏大,故氢氧化钠固体吸收水蒸气或氯化氢气体。
【拓展】碳酸钠溶解度在10 ℃ ~ 40 ℃随温度升高,适合用降温结晶提纯,氯化钠随温度变化不大,适合用蒸发结晶提纯,故用降温结晶方法提纯碳酸钠温度控制在10 ℃ ~ 40 ℃,故选a。
2. (2022·广州)某校学生用盐酸和碳酸钙制备CO2,产生了大量废液。兴趣小组通过以下探究确定废液处理方案。
(1)废液成分的确定:①写出制备CO2的化学方程式_________
________________________________________________。
②推测废液所含溶质:推测一:________
推测二:CaCl2和HCl
CaCO3+2HCl == CaCl2+H2 O+CO2↑
CaCl2
③若要用一种药品验证哪种推测成立,可选择的有哪些?________(填标号)。
A. 石蕊溶液 B. AgNO3溶液
C. 锌粒 D. CuO粉末
ACD
(2)废液的处理:实验表明废液中的溶质是CaCl2和HCl,小组决定用Na2CO3除去它们。
【提出问题】如何估算Na2CO3固体的用量?
【进行实验】取100 mL废液样品于烧杯中,逐滴滴加5.3%的Na2CO3溶液,用pH传感器测定滴加过程中溶液的pH。实验结果如图所示。
【结果讨论】①a→b阶段,观察到烧杯中的现象是__________。
②b点后曲线平缓阶段,反应的化学方程式为_______________
_____________________________________________________。
有气泡产生
Na2CO3+CaCl2 == CaCO3↓+ 2NaCl
③c点时,取少量烧杯中的清液于试管中,滴加CaCl2溶液,有白色沉淀生成,说明处理100 mL废液,所需5.3%的Na2CO3溶液的体积________120 mL。(填“大于”“等于”或“小于”)
④将烧杯中的沉淀过滤、洗涤、干燥、称重,质量为4 g。若处理10 L该废液,理论上需要Na2CO3固体________g。(实验所用Na2CO3溶液的密度近似看作1 g/cm3)
小于
530
【解析】(2)①废液中的溶质是CaCl2和HCl,向其中加入碳酸钠,碳酸钠先和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,然后碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,根据图象可知,a→b阶段是碳酸钠和盐酸反应,则会观察到烧杯中有气泡产生。
③c点时,溶液显碱性,证明碳酸钠过量,结合图象分析,说明处理100 mL废液,所需5.3%的Na2CO3溶液的体积小于120 mL。
④100 mL废液,产生碳酸钙的质量是4 g,设处理100 mL废液中的CaCl2需要碳酸钠的质量是x。
3. (2021·广东)某兴趣小组探究镁与稀盐酸的反应。
(1)镁与稀盐酸反应的化学方程式为______________________。
(2)实验前,用砂纸打磨镁条的目的是____________________。
(3)将打磨后的镁条放入稀盐酸中,一段时间后发现有“灰白色沉淀”产生的异常现象。
【提出问题】灰白色沉淀可能含有什么物质?
Mg + 2HCl == MgCl2 + H2↑
去除镁条表面的氧化膜
【查阅资料】Mg(OH)2受热分解生成MgO和H2O;变色硅胶遇水由蓝色变为粉红色;碱式氯化镁[Mg(OH)Cl]不溶于水,受热易分解生成MgO和HCl气体。
【提出假设】甲同学认为灰白色沉淀中不含MgCl2,你认为原因是_____________。
乙同学认为灰白色沉淀中可能含有:
猜想Ⅰ:Mg 猜想Ⅱ:Mg(OH)Cl 猜想Ⅲ:Mg(OH)2
氯化镁可溶
【实验探究】乙同学将灰白色沉淀洗涤、干燥后,分别置于编号为①②③的试管中。
序号 实验操作 实验现象 实验结论
实验1 向试管①中加入适量_________________(填物质名称) 沉淀消失无气泡产生 猜想Ⅰ不成立
实验2 加热试管②,并将蘸有紫色石蕊溶液的滤纸条置于试管口 滤纸条变红 猜想Ⅱ________
实验3 加热试管③,将产生的气体通过变色硅胶 变色硅胶____________________ 猜想Ⅲ成立
稀盐酸(或稀硫酸)
成立
由蓝色变为粉红色
【讨论分析】实验2中滤纸条变红是由于HCl气体溶于水使溶液呈___性,生成HCl气体的原因是_______________________
(用化学方程式表示)。
酸
Mg(OH)Cl ==MgO + HCl↑
△
4. (2020·广东)某兴趣小组在学习碳(C)的化学性质时,了解到高温下C与CuO反应生成CO2,C还能使CO2转变成CO。于是对过量木炭还原CuO的气体产物中是否含有CO进行了探究。
【猜想与假设】C还原CuO时产生的CO2与C进一步反应生成CO,化学方程式是_______________________。
【查阅资料】CO不与NaOH、Ca(OH)2及H2SO4反应。
【实验方案】取研细和干燥后的木炭(0.3 g)和CuO(2.0 g),混合均匀并装入试管,连接装置,高温反应,检验气体。
CO2 + C == 2CO
高温
【实验过程】
(1)由如图装置③中粉末的颜色变化可检验CO,除此之外,还可通过几种装置的组合,由另一种明显的现象来进一步确定CO的存在,则装置连接的最佳顺序为________→尾气处理(填字母)。
A. ①→②→③→④ B. ④→①→②→③→①
C. ①→④→①→③→② D. ③→④→①→②
B
(2)上述进一步确定CO存在的现象是_______________________
_____________________________________________(装置③中粉末的颜色变化除外)。
(3)装置③中发生反应的化学方程式是____________________。
(4)写出CO尾气处理的方法:____________________________
(一种即可)。
装置③前的澄清石灰水
不变浑浊,经过装置③后的澄清石灰水变浑浊
CO + CuO == Cu + CO2
增加点燃的酒精灯(或用气球收集)
△
【实验结论】高温下,过量木炭还原CuO的气体产物中有CO。
【延伸应用】冬天,室内用炭火取暖时,应注意__________。
保持通风
【解析】(1)先用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳,用澄清石灰水验证二氧化碳被除尽,然后用浓硫酸干燥气体,再通过③装置将CO转化成二氧化碳,然后通过澄清石灰水变浑浊验证有二氧化碳生成;则装置连接的最佳顺序为④→①→②→③→①→尾气处理。
5. (2020·深圳)氧气是人类生产活动的重要资源。
(1)下列属于O2的化学性质的是________(填标号)。
A. O2能支持燃烧
B. O2的密度比空气的密度略大
C. O2在低温、高压时能变为液体或固体
(2)小圳同学进行实验室制备O2的相关探究。
A
【查阅】他得知在KClO3分解制O2的反应中,Fe2O3可作催化剂。
【实验】他用电子秤称取0.49 g Fe2O3和一定量的KClO3,充分混合后加热至KClO3完全分解,冷却至室温,称得剩余固体的质量为1.98 g。
【计算】①剩余固体中KCl的质量为________g。
1.49
②该反应生成O2的质量(根据化学方程式写出完整的计算步骤)。
Fe2O3
△
【思考】他发现制备 O2较慢,猜测 KClO3和 Fe2O3的质量比可能会影响反应的快慢。
【探究】③他调节KClO3和Fe2O3的质量比制备O2,整理数据绘制出如图,从图中得出KClO3和Fe2O3最佳质量比是_______。
5∶4
【结论】④根据质量守恒定律,请你计算出小圳同学在【实验】中称取的KClO3的质量为_________g, KClO3和Fe2O3的质量比是_________(填最简比),不是最佳质量比。
2.45
5∶1
Fe2O3
△
谢谢大家!