内容正文:
第二章《化学反应速率与化学平衡》单元训练题
一、单选题
1.某催化剂作用下,乙醇水蒸气重整制氢的主要反应为:
I.
Ⅱ.
在一定压强和水醇比条件下发生上述反应,平衡时和的选择性及的产率随温度的变化趋势如图所示。的选择性。下列叙述正确的是
A.表示的选择性随温度变化的是曲线a
B.的平衡产率始终随温度升高而增大
C.温度高于500℃时,反应Ⅱ为主反应
D.改变压强和水醇比,图像不会发生变化
2.工业制氢原理:。改变下列条件能提高产生氢气的速率且提高活化分子百分率的是
①将炭块改为炭粉 ②增大水蒸气浓度 ③适当升高温度 ④加入高效催化剂
A.①② B.①③ C.③④ D.②④
3.下列对化学反应速率增大原因的分析错误的是
A.对于反应,增大压强使容器容积减小,单位体积内活化分子数增多
B.合成氨反应中加入适宜的催化剂,使反应物分子中活化分子百分数增大
C.高炉炼铁发生反应,升高温度,使反应物活化分子百分数增大
D.向反应体系中加入相同浓度的反应物,使活化分子百分数增大
4.在催化剂 Pd/MgO(100)表面的催化反应部分历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用“*”表示,TS表示过渡态)。
下列说法正确的是
A.催化剂的使用降低了反应的活化能,提高了活化分子的百分数
B.催化剂的使用可以改变反应的选择性,提高反应的平衡转化率
C.该过程决速步骤的反应方程式为
D.CH₃OH(g)在催化剂 Pd/MgO(100)表面断裂O—H键比断裂C—H键更容易
5.温度下,向容积为的恒容密闭容器中充入一定量的和,发生反应。测得反应过程中的部分数据如表所示,下列说法错误的是
0
2.0
2.0
5
1.0
1.0
10
1.0
1.0
A.内,
B.时,仅充入,该反应的
C.时,仅再充入一定量的P,再次平衡后,P的百分含量不变
D.时,仅升高温度到,平衡时测得P的浓度为,则
6.某温度下发生反应,M和N的消耗速率与本身浓度的关系如图,已知:v消耗(M)=k1c2(M),v消耗(N)=k2c (N),k1和k2是速率常数。下列说法正确的是
A.曲线y代表的是
B.若向1L恒容密闭容器中通入1M,某时刻可能存在
C.密闭容器中进行该反应,P点时反应逆向进行
D.此温度下,该反应的平衡常数
7.某温度下,在密闭容器中进行合成氨反应: 。下列叙述正确的是
A.升高温度,平衡向正反应方向移动
B.充入一定量,的转化率不变,的转化率变大
C.工业生产中未转化的合成气循环利用,主要是为了提高氮气和氢气的利用率
D.增大压强,可增大单位体积内活化分子的百分数,有效碰撞增多
8.向某密闭容器中充入4molH2和1molCO2,在催化剂作用下发生反应:
①
②
③
CO2的平衡转化率和生成物的选择性随温度变化如下图所示(不考虑其它因素影响)。
已知:生成物A的选择性%。
下列说法正确的是
A.一定温度下,使用高效催化剂能提高氢气的平衡转化率
B.在220℃条件下,平衡时H2O的物质的量为0.56mol
C.温度高于280℃,反应③右移程度小于反应①左移程度
D.其他条件不变,增大压强,图中点X将可能下调至点Y
9.在密闭容器中进行反应:X(g)+3Y(g)2Z(g),有关下列图像的说法错误的是
A.依据图a可判断逆反应ΔH>0
B.在图b中,虚线可表示使用了催化剂
C.图c可表示增大压强对正逆化学反应速率变化
D.由图d中混合气体的平均相对分子质量随温度的变化情况,可推知正反应的<0
10.乙烯在硫酸催化下制取乙醇的反应机理,能量与反应进程的关系如图所示。下列叙述正确的是
A.第②步反应过渡态物质比第③步反应过渡态物质稳定
B.总反应在任何条件下都能自发进行
C.总反应速率由第①步反应决定
D.第①、②、③步反应都是放热反应
11.乙酸蒸汽催化重整制氢过程中的主要反应有:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
将一定比例的乙酸、水和的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,乙酸的转化率、氢酸比[]与温度的关系如图所示。若仅考虑上述反应,下列说法正确的是
A.用该催化剂催化重整反应的最佳温度范围约为
B.时,出口气中
C.后氢酸比下降的主要原因为温度升高反应Ⅰ、Ⅱ正向进行程度减小
D.该过程深入研究方向之一是寻找对反应Ⅱ选择性更高的催化剂
12.下列各组反应中,属于可逆反应的一组是
A.,
B.,
C.,
D.,
13.一定温度下,在1L的恒容密闭容器中发生反应:A(g)+2B(g)4C(g),反应过程中的部分数据如下表所示:
时间(t/min)
物质的量(n/mol)
n(A)
n(B)
N(C)
0
2.0
2.4
0
5
0.8
10
1.6
15
1.6
下列说法不正确的是
A.0~5min用A表示的平均反应速率为0.04mol·L-1·min-1
B.此温度下,反应的平衡常数K为1.6
C.物质B的平衡转化率约为33%
D.5min后,A、B、C的浓度之比等于化学计量系数之比
14.一种捕获并利用CO2的方法是将CO2催化加氢合成CH3OCH3,其过程中主要发生如下反应:
I.;
Ⅱ.。
向恒压密闭容器中充入1molCO2和3molH2,CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性[CH3OCH3的选择性]随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A.由图可知,300℃时,K1>K2
B.为提高CH3OCH3产率,可采用降低温度和增大体系压强的方法
C.反应状态达A点时,容器中n(CH3OCH3)为
D.
15.可逆反应 ,某小组研究该反应在相同时间内,不同温度下(压强、反应物起始浓度不变)NO转化率,结果如下图所示(虚线表示相同条件下NO的平衡转化率),下列说法错误的是
A.
B.K(200℃)>K(400℃)
C.X点的正反应速率大于逆反应速率
D.其它条件不变,增大压强,Y点对应的NO百分含量增大
二、非选择题
16.生产生活中的化学反应都伴随着能量的变化,请根据有关知识回答下列问题:
(1)S(单斜)和S(正交)是硫的两种同素异形体。
已知:① ;
② 。
则(单斜)和(正交)中更稳定的是 。
(2)在化学反应中,只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应,这些分子称为活化分子。使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能,其单位通常用表示,请认真观察下图,然后回答问题:
①图中所示反应是 (填“吸热”或“放热”)反应,该反应的 (用含、的代数式表示)。
②下列关于活化能的说法正确的是 。
A.反应历程II表示加入催化剂时的能量变化曲线
B.催化剂能增大单位体积内活化分子的百分数,从而增大反应速率
C.活化分子间所发生的所有碰撞为有效碰撞
D.灼热的炭与的反应符合上图的描述
17.I.下表是该小组研究影响过氧化氢分解速率的因素时采集的一组数据:用制取所需的时间(秒)
无催化剂、不加热
几乎不反应
几乎不反应
几乎不反应
几乎不反应
无催化剂、加热
催化剂、加热
(1)该研究小组在设计方案时,考虑了浓度、 、 等因素对过氧化氢分解速率的影响。
Ⅱ.分析的催化分解原理
催化分解的原理分为两步,总反应可表示为:
若第一步反应为 慢反应
(2)则第二步反应为 快反应
III.某反应在体积为的恒容密闭的绝热容器中进行,各物质的量随时间的变化情况如图所示(已知A、B、C均为气体,A气体有颜色)。
(3)该反应的化学方程式为 。
(4)反应开始至2分钟时,B的平均反应速率为 。
(5)能说明该反应已达到平衡状态的是 。
A.容器内气体的颜色保持不变
B.容器内气体密度不变
C.
D.各组分的物质的量相等
E.混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
(6)由图求得平衡时A的转化率为 。
(7)平衡时体系内的压强是初始时 倍。
18.二甲醚()是重要的化工原料,可用水煤气(主要成分为和)合成,其主要反应原理如下:
①
②
③
回答下列问题:
(1)总反应的热化学方程式: 。
(2)以下说法能说明反应达到化学平衡状态的有 。
a.恒温恒容条件下,气体的密度保持不变
b.绝热体系中,体系的温度保持不变
c.恒温恒压条件下,气体的平均摩尔质量保持不变
(3)二甲醚于燃料电池的工作原理示意如图所示。
电池中a电极反应式为 。
19.CH3OH可用于制CH3OCH3。在1L恒容密闭容器中充入一定量CH3OH,发生反应:2CH3OH(g)CH3OCH3+H2O(g)测得CH3OH浓度与温度的关系如图所示。
(1)比较大小:T1 T2(填“>”“<”或“=”),该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)
(2)在T1时达到平衡后,再向容器中充入少量甲醇蒸气,CH3OH的平衡转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)。
试卷第1页,共3页
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参考答案:
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
C
D
A
D
D
C
B
C
C
题号
11
12
13
14
15
答案
B
C
D
B
D
1.C
【分析】根据已知反应I、Ⅱ均为吸热反应,且反应Ⅱ的热效应更大,温度升高的时候对反应Ⅱ影响更大一些,根据选择性的含义,升温时CO选择性增大,则同时CO2的选择性减小,所以图中c代表CO的选择性,a代表CO2的选择性,b代表H2的产率
【详解】A.由分析可知,c代表表示的选择性随温度变化,故A错误;
B.b代表H2的产率,的平衡产率随温度升高先增大后减小,B错误;
C.温度高于500℃时,CO选择性增大,则同时CO2的选择性减小,则反应Ⅱ为主反应,C正确;
D.两个反应中甲醇、水的反应系数比不同,生成二氧化碳、氢气的系数比不同,则改变压强和水醇比,会影响一氧化碳、二氧化碳选择性和氢气产率,图像会发生变化,D错误;
故选C。
2.C
【详解】A. ①将炭块改为炭粉,可以增大C与H2O(g)的接触面积,可以使反应速率加快,但不能提高活化分子百分率,①不符合题意;
②增大水蒸气浓度,可以加快反应速率,但不能提高活化分子百分率,②不符合题意;
③适当升高温度,可以是更多的普通分子变为活化分子,因此既能提高产生氢气的速率且也可以提高活化分子百分率,③符合题意;
④加入高效催化剂,可以降低反应的活化能,使更多的普通分子变为活化分子,因此既能提高产生氢气的速率且也可以提高活化分子百分率,④符合题意;
综上所述可知:能够达到实验目的的是③④,故合理选项是C。
3.D
【详解】A.对有气体参加的反应,增大压强使容器容积减小,单位体积内分子总数增大,活化分子数增大,活化分子百分数不变,故A正确;
B.加入适宜的催化剂,降低反应所需活化能,原来不是活化分子变为活化分子,分子总数不变,活化分子数增大,活化分子百分数增大,故B正确;
C.升高温度,吸收能量,原来不是活化分子变为活化分子,活化分子数增大,分子总数不变,活化分子百分数增大,故C正确;
D.向反应体系中加入相同浓度的反应物,单位体积内分子总数增大,活化分子数增大,活化分子百分数不变,故D错误;
故选D。
4.A
【详解】A.催化剂可降低反应的活化能,提高活化分子的百分数,A正确;
B.催化剂的使用可以改变反应的选择性,但不影响平衡,故不能改变反应的平衡转化率,B错误;
C.活化能最大的步骤为决速步骤,步骤1、2、3、4的活化能依次为0.89ev、1.13ev、0.53ev、0.34ev,则步骤2为决速步,该过程决速步骤的反应方程式为 , C错误;
D.图中断裂部分 C—H 键所需能量比断裂 O—H 键小,故不能说明断裂 O—H 键比断裂 C—H 键更容易, D错误;
故选A。
5.D
【详解】A.内,M的物质的量减少1mol,,故A正确;
B.时,反应达到平衡状态,,仅充入,反应物、生成物浓度均不变,正逆反应速率不变,所以该反应的,故B正确;
C.反应前后气体系数和不变,增大压强平衡不移动,时,仅再充入一定量的P,相当于加压,再次平衡后,P的百分含量不变,故C正确;
D.时,P的物质的量浓度为,仅升高温度到,平衡时测得P的浓度为,说明平衡逆向移动了,则该反应为放热反应,,故D错误;
选D。
6.D
【详解】A.由方程式可知,受浓度影响大,故y曲线表示,故A项错误;
B.向1L恒容密闭容器中通入1molM,若完全反应生成0.5molN,该反应为可逆反应,反应物不能完全转化为生成物,故c(N)小于0.5mol.L-1,故B项错误;
C.依方程式可判断,当时反应达到平衡状态,而P点,反应正向进行,故C项错误;
D.依方程式可判断,当,即,该反应的化学平衡常数为:,故D项正确;
故答案选D。
7.C
【详解】A.该反应为放热反应,升温,平衡会逆反应方向移动,A错误;
B.充入一定量,平衡会正反应方向移动,的转化率变大,但的转化率减小,B错误;
C.未转化的合成气循环利用,主要是为了提高氮气和氢气的利用率,C正确;
D.增大压强,可增大单位体积内活化分子的数目,有效碰撞增多,但单位体积内活化分子的百分数未变,D错误;
故选C。
8.B
【详解】A.催化剂只能改变反应速率而不能使平衡发生移动,故一定温度下,使用高效催化剂不能改变氢气的平衡转化率,A错误;
B.由题干图像信息可知,220℃下CO2的转化率为40%,CH3OCH3的选择性为80%,即×100%=80%,解得n(CH3OCH3)=0.16mol,CO的选择性为5%,则×100%=5%,即得n(CO)=0.02mol,根据碳原子守恒可得n(CH3OH)=0.4×1-0.16×2-0.02=0.06mol,根据反应方程式可知,在220℃条件下,平衡时H2O的物质的量为0.38mol+0.16mol+0.02mol=0.56mol,B正确;
C.由题干图像信息可知,温度高于280℃,CO的选择性明显增大,而CO2的平衡转化率也增大,但CH3OCH3的选择性减小,故反应③右移程度大于反应①左移程度,C错误;
D.由题干方程式信息可知,其他条件不变,增大压强,反应②③平衡不移动,而反应①平衡正向移动,导致CH3OH的浓度增大,反应②平衡正向移动,H2O浓度增大,CO2浓度减小,导致反应③平衡逆向移动,则平衡时CO的选择性减小,CH3OCH3的选择性增大,即图中点X将不可能下调至点Y,D错误;
故答案为:B。
9.C
【详解】A.依据图像分析,温度升高正、逆反应速率均增大,且逆反应速率大于正反应速率,平衡逆向进行则逆反应是吸热反应,正反应是放热反应,A正确;
B.使用催化剂可使化学反应速率增大,可以缩短反应达到平衡的时间,化学平衡不移动,所以虚线可表示使用了催化剂,B正确;
C.增大压强平衡向正向移动,C错误;
D.升高温度平均相对分子质量减小,气体总质量不变说明气体物质的量变大,所以平衡逆向移动,逆反应是吸热反应,正反应是放热反应△H<0,D正确;
故选C。
10.C
【分析】根据能量与反应进程图,第①步是吸热反应,且活化能最大,第②步是放热反应,第③步是放热反应,总反应的化学方程式为,为放热反应,据此答题。
【详解】A.能量与反应进程图中,第②步反应过渡态物质能量比第③步反应过渡态物质能量高,因此第③步反应过渡态物质更稳定,A错误;
B.总反应的,,在低温下能自发进行,高温下不能自发进行,B错误;
C.第①步反应的活化能最大,反应速率最慢,总反应的速率由其决定,C正确;
D.第①步反应是吸热反应,D错误;
故选C。
11.B
【详解】A.该催化剂催化重整反应中乙酸的转化率越大,氢酸比越大时,反应最佳,则最佳温度范围约为600℃,故A错误;
B.时,设CO和CO2的物质的量分别为xmol和ymol,则氢酸比,解得,故B正确;
C.600℃后,乙酸的转化率几乎不变,则温度升高,反应Ⅰ、Ⅱ正向进行的程度不能同时减小,故C错误;
D.反应I中1mol乙酸可以生成4mol氢气,反应Ⅱ中1mol乙酸生成2mol氢气,反应Ⅰ更有利于氢气的生成,则该过程深入研究的方向之一是寻找对反应Ⅰ具有选择性更高的催化剂,故D错误;
故选B。
12.C
【分析】可逆反应是指同一条件下,既能向生成物方向进行,同时又能向反应物方向进行的反应。
【详解】A.条件不同,则不是可逆反应,A错误;
B.条件不同,不是可逆反应,B错误;
C.条件相同,既能向生成物方向进行,同时又能向反应物方向进行的反应,故是可逆反应,C正确;
D.条件不同,故不是可逆反应,D错误;
故选C。
13.D
【详解】A.0~5 min内C的物质的量增加了0.8mol,则反应的A的物质的量为0.2mol,由于容器的容积是1L,则用A物质浓度变化表示的反应速率0.04mol·L-1·min-1,故A正确;
B.此温度下,由题给表格可知10min时反应达到平衡,平衡时n(B)=1.6mol,则消耗B为2.4-1.6=0.8mol,同时消耗A为0.4mol,平衡时n(A)=2.0-0.4=1.6mol,生成C为1.6mol,平衡时n(C)=1.6mol,容器的容积是1L,反应的平衡常数,故B正确
C.反应开始时n(B)=2.4 mol,反应达到平衡时△n(B)=0.8 mol,则B物质的平衡转化率为:,故C正确;
D.0~5 min内C的物质的量增加了0.8mol,则反应的A的物质的量为0.2mol、B为0.4mol,5min时n(A)=2.0-0.2=1.8mol,n(B)=2.4-0.4=2.0mol,n(C)=0.8mol,A、B、C的浓度之比为1.8:2.0:0.8=9:10:4,不等于化学计量系数之比,故D错误;
故选:D。
14.B
【详解】A.由图可知,300℃时,CH3OCH3的选择性接近20%,则有接近40%的二氧化碳发生反应I,则反应Ⅱ程度较大,即K1<K2,A错误;
B.由题干方程式可知,反应I正反应是一个气体体积减小的放热反应方向,而反应Ⅱ是一个气体体积不变的吸热反应方向,降低温度能使反应I正向移动,而反应Ⅱ的平衡逆向移动,增大体系压强能使反应I正向移动,而反应Ⅱ的平衡不移动,故均能提高CH3OCH3产率,B正确;
C.由图可知,CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性均为25%,反应消耗二氧化碳的物质的量为1mol×25%=0.25mol,容器中CH3OCH3的物质的量:,C错误;
D.根据盖斯定律,II-I×2得:,D错误;
答案选B。
15.D
【详解】A.由T>300℃时,升高温度,NO转化率降低,升高温度平衡逆向移动,该反应为放热反应,ΔH<0,A正确;
B.该反应是放热反应,升高温度,平衡常数K减小,所以K(200℃)>K(400℃),B正确;
C.虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化,图中X未平衡,正反应速率大于逆反应速率,C正确;
D.其它条件不变,增大压强,平衡正向移动,NO的转化率增大,平衡时NO含量减小,所以Y点对应的NO百分含量减小,D错误;
故选D。
16.(1)正交硫
(2) 放热 —(E1—E2) kJ/mol AB
【详解】(1)由盖斯定律可知,反应①—②得到反应S(单斜,s)=S(正交,s),则△H= (-297.16kJ/mol)-(-296.83kJ/mol)=-0.33kJ,该反应是单斜硫能量高于正交硫的放热反应,所以正交硫稳定,故答案为:正交硫;
(2)①由图可知,该反应是反应物的总能量大于生成物的总能量的反应放热反应,反应△H=—(E1—E2) kJ/mol,故答案为:放热;—(E1—E2) kJ/mol;
②A.由图可知,反应历程II的活化能小于反应I,说明反应历程II表示加入催化剂时的能量变化曲线,故正确;
B.催化剂能增大单位体积内活化分子的数目和百分数,从而使有效碰撞次数增大,反应速率增大,故正确;
C.活化分子间不是所发生的所有碰撞为有效碰撞,只有发生化学反应的碰撞才是有效碰撞,故错误;
D.灼热的炭与二氧化碳的反应为吸热反应,不符合上图的描述,故错误;
故选AB。
17.(1) 温度 催化剂
(2)H2O2(aq)+IO-(aq)=I-(aq)+H2O(l)+O2(g)
(3)2A+B⇌2C
(4)0.1mol/(L•min)
(5)ACE
(6)40%
(7)
【详解】(1)根据表中给出的数据,无催化剂不加热的情况下,不同浓度的过氧化氢溶液都是几乎不反应,在无催化剂加热的情况下,不同浓度的过氧化氢溶液都分解,说明过氧化氢的分解速率与温度有关,但是得到相同气体的时间不同,浓度越大,反应的速度越快,说明过氧化氢的分解速率与浓度有关;比较同一浓度的过氧化氢溶液如30%时,在无催化剂加热的时候,需要时间是360s,有催化剂加热的条件下,需要时间是10s,说明过氧化氢的分解速率与温度、催化剂有关,故答案为:温度;催化剂;
(2)根据总反应和第一步反应的方程式,第二步反应为总反应-第一步反应,第二步反应方程式为:H2O2(aq)+IO-(aq)=I-(aq)+H2O(l)+O2(g);
(3)由图象可以看出,A.B的物质的量逐渐减小,则A.B为反应物,C的物质的量逐渐增多,所以C为生成物,当反应到达2min时,△n(A)=2mol,△n(B)=1mol,△n(C)=2mol,化学反应中,各物质的物质的量的变化值与化学计量数呈正比,则△n(A):△n(B):△n(C)=2:1:2,所以反应的化学方程式为:2A+B⇌2C;
(4)由图象可以看出,反应开始至2分钟时,△n(B)=1mol,B的平均反应速率为=0.1mol/(L•min);
(5)A.容器内气体的颜色保持不变,说明A的浓度不变,能说明达到平衡,故A选;
B.容器的体积以及气体的质量不变,无论是否达到平衡状态,容器内气体密度都不变,故B不选;
C.在该反应中A和C的计量数相等,当时,正逆反应速率相等,说明反应已达平衡状态了,故C选;
D.容器内各物质的物质的量相等,不能说明各组分的浓度不再变化,无法判断是否达到平衡状态,故D不选;
E.气体的质量不变,但反应前后气体的物质的量不等,混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态,可说明达到平衡状态,故E选;
答案为ACE;
(6)由图象可知:达平衡时A的浓度变化为:△n(A)=5mol-3mol=2mol,所以A的转化率为:=40%;
(7)由图像可知,起始时气体的总物质的量为7mol,平衡时气体的总物质的量为8mol,恒温恒容时,压强之比等于物质的量之比,即,平衡时体系内的压强是初始时倍。
18.(1)
(2)bc
(3)CH3OCH3-12e-+16OH- = 2CO+ 11H2O
【详解】(1)根据盖斯定律,由2×①+②+③得出,该反应的焓变为:kJ/mol;
(2)a.恒温恒容条件下,混合气体的密度为定值,不能根据密度判断平衡状态,故a错误;
b.该反应为放热反应,绝热体系中,体系的温度为变量,当体系的温度保持不变时,表明正逆反应速率相等,该反应达到平衡状态,故b正确;
c.混合气体的质量不变,混合气体的物质的量为变量,则气体的平均摩尔质量为变量,当气体的平均摩尔质量保持不变时,表明该反应达到平衡状态,故c正确;
故答案为:bc。
(3)二甲醚在负极发生氧化反应生成的二氧化碳与氢氧化钾溶液反应,最终生成碳酸根离子和水,所以负极的电极反应式为:CH3OCH3-12e-+16OH- = + 11H2O。
19.(1) > 放热
(2)不变
【详解】(1)横轴表示时间,则“先拐先平”数值大,温度越高反应速率越快,所以温度T1>T2;T1相对于T2是升温,升温时反应物甲醇的量增加,说明正向是放热的,故答案为:>;放热。
(2)在T1时达到平衡后,再向容器中充入少量甲醇蒸气,平衡正向移动,但是相当于对该反应体系加压,该反应为反应前后气体分子数不变的反应,最终甲醇的转化率不变,故答案为:不变。
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页
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$$