内容正文:
第4章 物质的性质与转化(2)——非金属及其化合物
第16讲 氯及其化合物(基础课)
第二部分 元素及其化合物
1.了解氯及其重要化合物的性质、制备及应用。 2.掌握Cl2的实验室制法(包括所用试剂、原理、仪器和收集等)。 3.了解氯水的成分及其性质多重性。
第4章 物质的性质与转化(2)
——非金属及其化合物
2
知识点一
01
知识点二
03
高考真题演练
04
课时分层作业
05
微点突破6
02
第4章 物质的性质与转化(2)
——非金属及其化合物
3
知识点一 氯及其重要化合物
一、氯气的性质及应用
1.物理性质
颜色 气味 毒性 密度 特性
______色 _________气味 ___毒 比空气___ ___液化
黄绿
刺激性
有
大
易
命题角度1
命题角度2
多维训练
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——非金属及其化合物
4
2.化学性质
(1)与金属、非金属单质反应——表现______性
氧化
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——非金属及其化合物
①Cl2具有强氧化性,与变价金属反应时均生成高价态的金属氯化物。
②纯净的H2在Cl2中安静地燃烧,发出苍白色火焰;若加热或光照H2、Cl2的混合气体,会发生爆炸。
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——非金属及其化合物
(2)与还原性化合物反应(写化学方程式)
(3)Cl2参与的歧化反应——既作氧化剂又作还原剂
①与水反应——在25 ℃时,1体积的水可溶解约2体积的Cl2,但溶于水中的Cl2只有一部分与水发生反应,其离子方程式为___________________________________。
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——非金属及其化合物
②与碱反应——制漂白剂(同时也是消毒剂)
a.制漂白液(有效成分NaClO)的离子方程式为__________________ ______________。
b.制漂白粉[有效成分Ca(ClO)2]的化学方程式为________________ ________________________________。
常见含氯消毒剂有HClO、次氯酸盐、ClO2等。
Cl2+2OH-===Cl-
+ClO-+H2O
2Ca(OH)2+2Cl2
===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
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二、次氯酸及其盐的性质
1.次氯酸的“三性”
(1)不稳定性:__________________________,不能单独存在,只存在于水溶液中。
漂白
NaClO+CO2
+H2O=== HClO+NaHCO3
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2.次氯酸盐的主要性质
(1)次氯酸盐[Ca(ClO)2、NaClO等]的水溶液呈碱性,水解离子方程式为__________________________________。
(2)与酸性物质作用生成具有强氧化性的_________,作______剂和______剂。
次氯酸
消毒
漂白
Ca(ClO)2+CO2+H2O===
CaCO3↓+2HClO
第4章 物质的性质与转化(2)
——非金属及其化合物
①新制氯水应保存在棕色试剂瓶中并置于阴凉处。久置氯水变为稀盐酸,酸性变强。
②次氯酸盐的漂白原理是其与空气中的二氧化碳和水蒸气反应生成具有强氧化性的HClO。
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1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)过量的铁粉在少量氯气中加热,充分反应后产物为FeCl2。( )
(2)氯气溶于水溶液呈酸性且可以导电,所以氯气是电解质。( )
(3)标准状况下,11.2 L Cl2与水充分反应转移电子数为0.5NA。( )
(4)氯气可以使湿润的有色布条褪色,但是实际起漂白作用的物质是次氯酸,而不是氯气。( )
(5)Cl2与任何物质反应时,Cl2只作氧化剂。( )
(6)工业制取漂白粉时可将Cl2通入石灰水中。( )
×
×
×
√
×
×
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2.写出下列反应的离子方程式。
(1)Cl2通入H2S的水溶液中:_________________________________。
(2)Cl2通入Na2SO3溶液中:___________________________________。
(3)Ca(ClO)2溶液中通入过量CO2:____________________________ _________。
Cl2+H2S===S↓+2Cl-+2H+
ClO-+CO2+H2O===HClO+
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1.部分含氯物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是( )
A.常温下,a、d水溶液的pH:a<d
B.b既具有氧化性,又具有还原性
C.c可用于自来水消毒
D.e、f分别与a的浓溶液反应均可制得b
√
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——非金属及其化合物
第4章 物质的性质与转化(2)
——非金属及其化合物
2.如图所示是验证氯气性质的微型实验,a、b、c、d、e是浸有相关溶液的滤纸。已知:2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O。向KMnO4晶体上滴加一滴浓盐酸后,立即用另一培养皿扣在上面。
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下列有关说法正确的是 ( )
A.a处变蓝、b处变棕红,说明非金属性:Cl>Br>I
B.c处先变红后褪色,说明Cl2与H2O反应生成HCl
C.d处立即褪色,说明Cl2与H2O反应生成HClO
D.e处变红,说明Cl2与Fe2+反应生成Fe3+
√
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D [Cl2分别与KI、NaBr作用生成I2、Br2,a处变蓝、b处变棕红,可证明氧化性:Cl2>I2、Cl2>Br2,无法证明I2与Br2氧化性的强弱,则无法证明非金属性:Cl>Br>I,A项错误;氯气与水发生反应Cl2+H2O===H++Cl-+HClO,H+使试纸变红,HClO具有漂白性,可使试纸褪色,则c处先变红后褪色,能证明氯气与水反应生成了酸性物质和漂白性物质,B项错误;Cl2和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,消耗了氢氧化钠,红色褪去,不能证明生成物是HClO,C项错误;Cl2将Fe2+氧化为Fe3+,试纸变为红色,D项正确。]
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3.(1)84消毒液与75%酒精溶液的大量使用,在一定程度上抑制了某些病毒的扩散。84消毒液的有效成分是__________________,能否与酒精溶液混合使用__________(填“能”或“否”),理由是_________________________________________________________。
(2)漂白粉或漂粉精在购买时应注意的问题是____________________ __________________________________________________________;
理由是_____________________________________________________
_________________________________________________________。
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答案:(1)NaClO 否 NaClO具有强氧化性,可以氧化酒精,同时可能生成Cl2
(2)生产日期、密封程度、是否结块等 漂白粉或漂粉精的有效成分为Ca(ClO)2,Ca(ClO)2在空气中易形成CaCO3和HClO,同时HClO光照射又易分解
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微点突破6 氯水的成分及其性质多重性
1.氯水中的平衡及其影响
(1)三种平衡
命题角度1
命题角度2
多维训练
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①加入可溶性氯化物(如NaCl)时,c(Cl-)增大,平衡左移。如排饱和食盐水法收集Cl2时,用饱和食盐水除去Cl2中混有的HCl。
②加入浓盐酸,c(H+)、c(Cl-)均增大,平衡左移。如用次氯酸盐和浓盐酸制Cl2,有利于Cl2的逸出。
③加入NaHCO3或CaCO3,二者只与H+反应,不与HClO反应, c(H+)减小,平衡右移,c(HClO)增大,氯水的漂白性增强。
④加入碱,c(H+)、c(HClO)减小,平衡右移。如Cl2的尾气处理和漂白粉的制备等。
⑤光照,HClO分解,c(HClO)减小,平衡右移。如氯水需避光保存,久置的氯水最终会变成盐酸。
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2.氯水中的粒子及其性质
新制氯水中含有三分子(H2O、Cl2、HClO)四离子(H+、Cl-、ClO-、OH-)。
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选项 方法 现象 结论
A 观察氯水颜色 氯水呈浅黄绿色 氯水中含Cl2
B 向饱和NaHCO3溶液中加入足量氯水 有无色气体产生 氯水中含HClO
C 向红色纸条上滴加氯水 红色纸条褪色 氯水具有漂白性
D 向FeCl2溶液中滴加氯水 溶液变成棕黄色 氯水具有氧化性
1.在探究新制氯水成分及性质的实验中,依据下列方法和现象,不能得出相应结论的是 ( )
√
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B [饱和NaHCO3溶液中加入氯水有CO2气体生成,是因为氯水含HCl电离的H+,B错误。]
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B.通入少量SO2,溶液漂白性增强
C.加入少量的碳酸钙粉末,pH增大,溶液漂白性增强
D.光照过程中,有气泡冒出,溶液的导电性减弱
2.在新制饱和氯水中,若只改变某一条件,下列叙述正确的是 ( )
√
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第4章 物质的性质与转化(2)
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3.用胶头滴管将新制的饱和氯水慢慢滴入含有酚酞的氢氧化钠稀溶液中,当滴到一定量时,红色突然褪去。试回答下列问题。
(1)产生上述现象的原因可能有两种:
①______________________________________________________;
②______________________________________________________。
(2)怎样用实验证明红色褪去的原因是①或②?
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
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答案:(1)①氯水中Cl2和酸与NaOH反应
②氯水中HClO的强氧化性
(2)取褪色后的溶液,加适量NaOH溶液,若溶液又变红,则说明原因是①,否则为②
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知识点二 氯气的实验室制法及性质探究
1.Cl2的实验室制法
(1)实验装置:
命题角度1
命题角度2
多维训练
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(2)反应原理(写出上述制Cl2的化学方程式):____________________ _______________________________。
(4)净化装置:
①用饱和食盐水除去Cl2中的HCl的原理是______________________ ______________________________________;
②可以用浓硫酸干燥Cl2,也可以用P2O5或CaCl2,用P2O5或CaCl2时可用的仪器名称为_____________________。
MnO2+4HCl(浓)
增大c(Cl-),减少Cl2与H2O的反应,即减少Cl2的溶解
干燥管或U形管
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(5)收集装置:Cl2可用向___排空气法,也可以用排______________法。
(6)尾气处理:Cl2有毒,一般用_______溶液吸收,其反应的离子方程式为_____________________________________。一般不用澄清石灰水的理由是_______________________________________________ ___________________。
(7)验满方法:将湿润的淀粉-KI试纸靠近盛Cl2的试剂瓶口,观察到试纸立即变___,则证明已集满;或将湿润的__________________靠近盛Cl2的试剂瓶口,观察到试纸先变红后褪色,则证明已集满。
上
饱和食盐水
NaOH
Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
Ca(OH)2微溶,澄清石灰水中Ca(OH)2的浓度较小,吸收Cl2不完全
蓝
蓝色石蕊试纸
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①用KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、次氯酸盐等与浓盐酸在不加热的条件下可以制取Cl2。当浓盐酸变为稀盐酸时,反应停止。无论氧化剂KMnO4等是否过量,盐酸永远有剩余。②洗气瓶除杂时从长管进短管出;干燥管除杂时从粗口进,细口出;U形管、玻璃管除杂无前后。
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2.Cl2性质及应用探究模型
净化气体→干燥→干燥有色布条→湿润有色布条→FeCl2、KBr、NaI等溶液→干燥→Fe加热→隔离→尾气处理
①为了防止G中溶液倒吸,可在F、G之间连一个安全瓶。
②如果F中生成易水解或易潮解的氯化物,则F前后要有干燥装置。
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判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)漂白粉与盐酸可混合使用以提高消毒效果。( )
(2)足量的浓盐酸与8.7 g MnO2反应,转移电子的数目为0.4NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)。( )
(3)净化实验室制备的Cl2,可将气体依次通过盛有饱和NaCl溶液、浓硫酸的洗气瓶。( )
(4)可用石灰乳吸收反应产生的Cl2制备漂白粉。( )
(5)用MnO2和浓盐酸制取Cl2的反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4。( )
×
×
√
√
×
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A.制取Cl2 B.除去Cl2中的HCl C.收集Cl2 D.吸收尾气中的Cl2
1.(2023·江苏卷)实验室制取Cl2的实验原理及装置均正确的是( )
√
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C [实验室制取氯气使用的是浓盐酸和MnO2,不能使用稀盐酸,A错误;除去Cl2中的HCl可将气体通入饱和食盐水中,应该长进短出,B错误;氯气密度大于空气,可用向上排空气法收集氯气,C正确;氯气的尾气处理应选择氢氧化钠溶液,D错误。]
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2.(2025·聊城模拟)三氯化碘(ICl3)在药物合成中用途非常广泛。已知ICl3的熔点为 33 ℃,沸点为 73 ℃,有吸湿性,遇水易水解。某小组同学用下列装置制取ICl3(部分夹持和加热装置省略)。
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请回答下列问题:
(1)按照气流方向连接的接口顺序为a→_________________________。
装置A中导管m的作用是___________________________________。
(2)装置C用于除杂,同时作为安全瓶,能监测实验进行时后续装置是否发生堵塞,若发生堵塞,C中的现象为_____________________。
(3)氯气与单质碘需在温度稍低于70 ℃下反应,则装置E适宜的加热方式为_____________________________________________________。
装置E中发生反应的化学方程式:_____________________________。
(4)该装置存在的明显缺陷是_________________________________。
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有关实验装置或装置试剂作用的答题模板
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高考真题演练
1.(2023·广东卷)利用活性石墨电极电解饱和食盐水,进行如图所示实验。闭合K1,一段时间后( )
A.U形管两侧均有气泡冒出,分别是
Cl2和O2
B.a处布条褪色,说明Cl2具有漂白性
C.b处出现蓝色,说明还原性:Cl->
I-
D.断开K1,立刻闭合K2,电流表发生偏转
√
命题角度1
命题角度2
多维训练
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2.(2022·北京卷)某小组同学探究不同条件下氯气与二价锰化合物的反应。
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A B C D
实验装置如图所示(夹持装置略)。
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序号 物质a C中实验现象
通入Cl2前 通入Cl2后
Ⅰ 水 得到无色溶液 产生棕黑色沉淀,且放置后不发生变化
Ⅱ 5% NaOH
溶液 产生白色沉淀,在空气中缓慢变成棕黑色沉淀 棕黑色沉淀增多,放置后溶液变为紫色,仍有沉淀
Ⅲ 40%
NaOH
溶液 产生白色沉淀,在空气中缓慢变成棕黑色沉淀 棕黑色沉淀增多,放置后溶液变为紫色,仍有沉淀
第4章 物质的性质与转化(2)
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(1)B中试剂是_____________________________________________。
(2)通入Cl2前,Ⅱ、Ⅲ中沉淀由白色变为棕黑色的化学方程式为________________________________________________________。
(3)对比实验Ⅰ、Ⅱ通入Cl2后的实验现象,对于二价锰化合物还原性的认识是________________________________________________。
(4)根据资料ⅱ,Ⅲ中应得到绿色溶液,实验中得到紫色溶液,分析现象与资料不符的原因:
原因一:可能是通入Cl2导致溶液的碱性减弱。
第4章 物质的性质与转化(2)
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①化学方程式表示可能导致溶液碱性减弱的原因:______________ _________________________________________________________,
但通过实验测定溶液的碱性变化很小。
②取Ⅲ中放置后的1 mL悬浊液,加入4 mL 40% NaOH溶液,溶液紫色迅速变为绿色,且绿色缓慢加深。溶液紫色变为绿色的离子方程式为_____________________________________________________;
溶液绿色缓慢加深,原因是MnO2被______(填化学式)氧化,可证明Ⅲ的悬浊液中氧化剂过量。
第4章 物质的性质与转化(2)
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③取Ⅱ中放置后的1 mL悬浊液,加入4 mL水,溶液紫色缓慢加深,发生的反应是_______________________________________________ _________________________________________________________。
④从反应速率的角度,分析实验Ⅲ未得到绿色溶液的可能原因:____________________________________________________________________________________________________________________。
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Cl2+H2OH++Cl-+HClO
(2)强氧化性
(3)弱酸性(HClO的酸性比H2CO3弱,比 HCO强)
NaClO溶液中通入少量或过量CO2,化学方程式均为_____________ ___________________________________。
2HClO2HCl+O2↑
(3)漂白粉在空气中失效的原理为______________________________ __________________________, 2HClO2HCl+O2↑。
ClO-+H2OHClO+OH-
Cl2+SO+H2O===SO+2Cl-+2H+
HCO
A [由元素的化合价及物质类别可知,a为HCl,b为Cl2,c为ClO2,d为HClO,e为次氯酸盐,f为氯酸盐。未说明溶液浓度,无法比较pH,A错误;氯气中氯元素化合价为0,处于中间价态,既具有氧化性,又具有还原性,B正确;ClO2具有强氧化性,可用于自来水消毒,C正确;ClO-、ClO分别与浓盐酸混合发生归中反应,均可制备氯气,D正确。]
①Cl2+H2OH++Cl-+HClO。
②HClOH++ClO-。
③H2OH++OH-。
(2)外界因素对平衡Cl2+H2OH++Cl-+HClO的影响。
A.再通入少量氯气,减小
C [A项,饱和氯水不再吸收Cl2,不变,错误;B项,Cl2与SO2在水溶液中反应,漂白性减弱,错误;D项,光照时HClO分解:2HClO2HCl+O2↑,酸性增强,c(H+)增大,导电性增强,错误。]
(3)发生装置类型:固体+液体气体
MnCl2+Cl2↑+2H2O
答案:(1)d→e→b→c→g→h→f(接口b与c、g与h可互换) 使浓盐酸顺利滴下
(2)锥形瓶中液面下降,长颈漏斗中液面上升
(3)水浴加热 3Cl2+I22ICl3
(4)缺少尾气处理装置
D [闭合K1,形成电解池,电解饱和食盐水,左侧为阳极,阳极氯离子失去电子生成氯气,电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,右侧为阴极,电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,总反应为2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑。U形管两侧均有气泡冒出,分别是Cl2和H2,A错误;左侧生成氯气,氯气遇到水生成HClO,具有漂白性,则a处布条褪色,说明HClO具有漂白性,B错误;b处出现蓝色,发生反应Cl2+2KI===I2+2KCl,说明还原性:I->Cl-,C错误;断开K1,立刻闭合K2,此时构成氢氯燃料电池,产生电流,电流表发生偏转,D正确。]
资料:ⅰ.Mn2+在一定条件下被Cl2或ClO-氧化成MnO2(棕黑色)、MnO(绿色)、MnO(紫色)。
ⅱ.浓碱条件下,MnO可被OH-还原为MnO。
ⅲ.Cl2的氧化性与溶液的酸碱性无关,NaClO的氧化性随碱性增强而减弱。
原因二:可能是氧化剂过量,氧化剂将MnO氧化为MnO。
解析:在装置A中HCl与KMnO4发生反应制取Cl2,由于盐酸具有挥发性,为排除HCl的干扰,在装置B中盛有饱和NaCl溶液,除去Cl2中的杂质HCl,在装置C中通过改变溶液的pH,验证不同条件下Cl2与MnSO4反应,装置D是尾气处理装置,目的是除去多余Cl2,防止造成大气污染。(4)①Cl2与NaOH反应产生NaCl、NaClO、H2O,使溶液碱性减弱,反应的化学方程式为2NaOH+Cl2===NaClO+NaCl+H2O。②取Ⅲ中放置后的1 mL 悬浊液,加入4 mL 40% NaOH溶液,溶液紫色迅速变为绿色,且绿色缓慢加深。溶液紫色变为绿色就是由于在浓碱条件下,MnO可被OH-还原为MnO,
根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒,可知该反应的离子方程式为4MnO+4OH-===4MnO+O2↑+2H2O;溶液绿色缓慢加深,原因是MnO2被NaClO氧化,可证明Ⅲ的悬浊液中氧化剂过量。③取Ⅱ中放置后的1 mL悬浊液,加入 4 mL 水,溶液碱性减弱,溶液紫色缓慢加深,说明ClO-将MnO2氧化为MnO,发生的离子反应是3ClO-+2MnO2+2OH-===2MnO+3Cl-+H2O。④从反应速率的角度,过量Cl2与NaOH反应产生NaClO,使溶液的碱性减弱, c(OH-)降低,溶液中的MnO被还原为MnO的速率减小,导致实验Ⅲ未得到绿色溶液。
答案:(1)饱和NaCl溶液
(2)2Mn(OH)2+O2===2MnO2+2H2O
(3)二价锰化合物在中性或弱酸性条件下只能被氧化为MnO2,在碱性条件下可以被氧化到更高价态
(4)①2NaOH+Cl2===NaClO+NaCl+H2O ②4MnO+4OH-===4MnO+O2↑+2H2O NaClO ③3ClO-+2MnO2+2OH-===2MnO+3Cl-+H2O ④过量Cl2与NaOH反应产生NaClO,使溶液的碱性减弱,c(OH-)降低,溶液中的MnO被还原为MnO的速率减小,因而实验Ⅲ未得到绿色溶液
$$