内容正文:
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密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线
密 封 线 内 不 要 答 题
)
第1章 有机化合物的结构与性质 烃
注意事项
1.全卷满分100分。考试用时90分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Cl 35.5。
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.化学与科学、技术、社会、环境等密切联系。下列说法错误的是( )
A.葡萄与浸泡过酸性高锰酸钾溶液的硅藻土放在一起可以保鲜
B.生产N95口罩的主要原料聚丙烯是一种高分子,它能使溴的四氯化碳溶液褪色
C.治疗运动中急性损伤的药物复方氯乙烷气雾剂的有效成分氯乙烷可通过加成反应制备
D.乙炔在氧气中燃烧时可放出大量的热,可利用氧炔焰来焊接或切割金属
2.确定有机化合物组成和结构的方法有很多,下列说法错误的是( )
A.质谱仪可用于有机物相对分子质量的测定
B.异戊烷(2-甲基丁烷)的核磁共振氢谱中有3组峰
C.利用红外光谱法可以区分乙烷和乙烯
D.X射线衍射可以测定青蒿素的分子结构
3.下列有机物命名及其一氯代物的种数(不考虑立体异构)正确的是( )
选项
命名
一氯代物
A
2-甲基-2-乙基丙烷
4种
B
1,3-二甲苯
3种
C
2,2,3-三甲基戊烷
6种
D
2,3-二甲基-4-乙基己烷
7种
4.标准汽油是由异辛烷和正庚烷组成的,汽油中异辛烷()的含量越高,抗爆性能越好。下列叙述错误的是( )
A.正庚烷的分子式为C7H16
B.异辛烷能使酸性KMnO4溶液褪色
C.正庚烷和异辛烷互为同系物
D.异辛烷的一氯代物有4种(不考虑立体异构)
5.有机物a、b、c的结构如图所示。下列说法正确的是( )
A.a的一氯代物有3种(不考虑立体异构)
B.b发生加聚反应生成
C.c中碳原子的杂化方式均为sp2
D.a、b、c互为同分异构体
6.下列有关物质提纯的方法正确的是( )
选项
待提纯物质
杂质
方法
A
溴苯
苯
加入铁粉和液溴,过滤
B
丙烷
丙烯
通入足量H2,在催化剂作用下充分反应
C
乙烷
乙烯
通入酸性高锰酸钾溶液,洗气
D
苯
液溴
在混合物中加入NaOH溶液,然后分液
7.下列关系正确的是( )
A.密度:CCl4>CHCl3>苯>H2O
B.沸点:正戊烷>2,2-二甲基戊烷>2,3-二甲基丁烷>丙烷
C.同质量的物质完全燃烧消耗O2的量:丙炔>乙烷>乙烯>乙炔>甲烷
D.同物质的量的物质完全燃烧消耗O2的量:己烷>环己烷>苯
8.已知三种有机化合物N()、P()、R()。下列说法正确的是( )
A.N与R互为同分异构体
B.P、R均可使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.N、P、R均可以发生取代反应和加成反应
D.N中的所有碳原子可能共平面
9.分子式为C8H11N的有机物,分子内含有苯环和氨基(—NH2)的同分异构体(不考虑立体异构)共有( )
A.12种 B.13种 C.14种 D.9种
10.已知某有机物A的核磁共振氢谱如图所示,下列说法中错误的是( )
A.若A的分子式为C3H6O2,则其结构简式为CH3COOCH3
B.由核磁共振氢谱可知,该有机物分子中有三种不同化学环境的氢原子,且个数之比为1∶2∶3
C.仅由A的核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数
D.若A的分子式为C3H6,则其二氯代物(不考虑立体异构)有5种
二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.已知: 。下列说法不正确的是( )
A.可用酸性KMnO4溶液鉴别M、N
B.在光照条件下能发生反应②
C.反应①中乙烯发生断裂的键只有π键
D.N是苯的同系物
12.环己烯是重要的化工原料,实验室制备流程如下。下列说法错误的是( )
已知:环己醇能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
A.可用酸性KMnO4溶液检验粗品中的环己烯
B.饱和食盐水能降低环己烯在水相中的溶解度,利于分层
C.分液时,有机相应从分液漏斗下口放出
D.操作a用到的仪器有酒精灯、直形冷凝管等
13.已知:(Ⅰ) (Ⅱ),下列关于Ⅰ、Ⅱ两种有机物的叙述错误的是( )
A.Ⅰ、Ⅱ均能使酸性KMnO4溶液褪色
B.Ⅰ、Ⅱ的一氯代物均只有4种(不考虑立体异构)
C.Ⅱ存在顺反异构体
D.Ⅰ、Ⅱ均可以用来萃取溴水中的溴
14.有机物a和苯反应合成b的过程如图所示(无机小分子产物略去)。
R—Cl+
a b
下列说法错误的是( )
A.该反应是取代反应
B.若R为烃基,则b一定是苯的同系物
C.若R为—C4H9,则a有4种同分异构体
D.若R为—CHCH—CH3,b中所有碳原子一定都共平面
15.一种生产聚苯乙烯的流程如图,下列叙述错误的是( )
A.反应①和③原子利用率均为100%
B.等质量的苯乙烯、聚苯乙烯完全燃烧,耗氧量相同
C.苯乙烯和乙苯均能使酸性KMnO4溶液和溴水因发生化学反应而褪色
D.乙苯与氢气完全加成后的产物为M,则M的一氯代物有5种
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(12分)已知A~D四种有机化合物的结构如图所示,根据要求回答下列问题。
A. B.
C. D.
(1)用系统命名法命名A物质: ,B的分子式为 。
(2)按官能团分类,D所属的类别是 。
(3)实验室制取C的化学方程式为 。
(4)中的官能团名称为 。
(5)现有某有机化合物样品,对其进行如下操作:
ⅰ.充分燃烧6.51 g该样品,得到20.47 g CO2和8.36 g水;
ⅱ.质谱分析得该物质的相对分子质量为84。
该有机化合物的分子式为 。向该有机化合物中加入少量溴的CCl4溶液,溶液褪色,用酸性KMnO4溶液氧化该物质只能得到CH3CH2COOH,该有机化合物的结构简式为 。
17.(12分)如图是石蜡油在炽热碎瓷片的作用下分解产生某种气体,并验证其性质的装置。
回答下列问题:
(1)该气体的产量可以衡量一个国家的石油化工发展水平,该气体的结构简式是 。该气体发生加聚反应的化学方程式为 。
(2)B中酸性高锰酸钾溶液褪色,说明该气体能被酸性高锰酸钾溶液 。C中溴的四氯化碳溶液褪色,在C中发生反应的化学方程式为 ,反应类型为 。
(3)①该气体通过一系列反应可以得到乙炔,由乙炔可以制取甲苯,甲苯的一溴代物有 种,其中对溴甲苯的结构简式为 。
②甲苯可用于制造烈性炸药TNT,该反应的化学方程式为 。
18.(12分)苯是重要的化工原料,以苯为基本原料的合成路线如图所示。
已知:RNO2RNH2。
(1)写出由苯生成A的化学方程式: ,A→B的反应类型为 。
(2)D的结构简式为 。
(3)③的反应类型是 ,写出反应④的化学方程式: 。
(4)I的核磁共振氢谱有3组峰,则I的名称为 。
(5)J中含有的官能团名称为 。
(6)已知烃Q为苯的同系物。取一定量的烃Q完全燃烧后,生成物先通过足量浓硫酸,浓硫酸增重1.26 g,再通过足量碱石灰,碱石灰增重4.4 g,则Q的分子式为 ;若其苯环上的一溴代物只有一种,则符合条件的烃Q有 种。
19.(12分)回答下列问题:
Ⅰ.共轭加成
(1)共轭二烯烃的1,4-加成是共轭加成,1,3-丁二烯与Br2发生共轭加成的化学方程式为 。
(2)与H2以物质的量之比1∶1发生加成反应的产物有 种。
(3)化合物的名称为 ,1 mol该物质与1 mol Br2发生加成时,最多可能生成 种不同的有机物(不考虑立体异构)。
Ⅱ.共轭二烯烃可以与含碳碳双键的化合物在一定条件下发生第尔斯-阿尔德反应,如:+ 。
(4)环戊二烯()与乙烯发生第尔斯-阿尔德反应,可生成降冰片烯,降冰片烯的键线式为 。
(5)下列关于环戊二烯的说法正确的是 。
A.分子内所有原子共平面
B.同分异构体中属于不饱和链烃的共有4种(不考虑立体异构)
C.所有的碳原子均为sp2杂化
D.两分子环戊二烯发生第尔斯-阿尔德反应能够生成含六元环的化合物
Ⅲ.金属的含氧酸根离子也可以看作含有双键,能够发生“类第尔斯-阿尔德反应”。例如,中性条件下,高锰酸根离子与乙烯可以发生如下反应:
(6)已知SO2的中心原子上存在孤电子对。书写1,3-丁二烯与SO2发生类第尔斯-阿尔德反应的产物:(用小黑点标出参与反应的电子)
+ 或+ 。
20.(12分)氯苯的合成工艺分为液相法和气相法两种,实验室模拟液相法的装置如图(其中夹持仪器、加热装置及尾气处理装置已略去),有关物质的性质如表所示:
名称
相对分子质量
沸点/℃
密度/(g·mL-1)
苯
78
78
0.88
氯苯
112.5
132.2
1.1
邻二氯苯
147
180.4
1.3
回答下列问题:
(1)A反应器中利用浓盐酸和MnO2在加热条件下反应制取氯气,装置中导管B的作用是 。
(2)把氯气通入装有50.0 mL干燥苯、少量铁屑的三颈烧瓶C中制备氯苯,写出本方法制备氯苯的化学方程式: 。
(3)C的反应温度不宜过高,原因为:①温度过高,反应得到二氯苯,②
;D出口的主要尾气成分有 。
(4)提纯粗产品过程如下:
净化过程中加入无水CaCl2的目的是 。
(5)本实验中最终得到产品22.5 mL,产率为 。
(6)气相法制氯苯是将空气、氯化氢气体混合物与苯在温度为210 ℃、迪肯型催化剂(CuCl2、FeCl3附在Al2O3上)存在下进行氯化,其反应的化学方程式为 。
答案与解析
1.B 葡萄能释放出具有催熟作用的乙烯,而酸性高锰酸钾溶液能吸收乙烯,故葡萄与浸泡过酸性高锰酸钾溶液的硅藻土放在一起可起到保鲜作用,A正确;聚丙烯分子中不含碳碳双键,不能使溴的四氯化碳溶液褪色,B错误;氯乙烷可通过CH2CH2与HCl发生加成反应制备,C正确;氧炔焰的温度可超过3 000 ℃,可用来焊接或切割金属,D正确。
2.B 质谱仪可测定有机物的相对分子质量,A正确;异戊烷的结构简式为,分子中含有4种不同化学环境的H,则其核磁共振氢谱中有4组峰,B错误;红外光谱可以提供有机物分子结构中含有的官能团种类的信息,乙烯含碳碳双键,可利用红外光谱法区分乙烷和乙烯,C正确;X射线衍射可以测定有机物的结构,D正确。
3.D 选择的主链不是最长的,命名错误,且一氯代物有3种,故A错误;1,3-二甲苯的结构简式为,其一氯代物有4种,故B错误;2,2,3-三甲基戊烷的结构简式为,其一氯代物有5种,故C错误。
4.B 正庚烷的分子式为C7H16,A正确;异辛烷属于烷烃,不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,B错误;正庚烷和异辛烷都为链状烷烃,分子式都符合CnH2n+2,分子组成相差一个CH2原子团,二者互为同系物,C正确;中有4种氢原子,故其一氯代物有4种,D正确。
5.A a中含3种氢原子,如图(用数字标注):,则其一氯代物有3种,A正确;b的加聚产物是,B错误;c分子中碳原子的杂化方式是sp2、sp3,C错误;a、b、c的分子
式分别为C8H6、C8H6、C8H8,故c与a、b不互为同分异构体,D错误。
6.D 在FeBr3的催化作用下,苯与液溴反应生成溴苯,加入液溴的量不易控制,且溴能与溴苯互溶,达不到提纯目的,故A错误;通入足量H2,引入了新的杂质,故B错误;乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化为二氧化碳,引入了新的杂质,故C错误;在混合物中加入NaOH溶液,Br2和NaOH反应生成的钠盐易溶于水,与苯分层,再通过分液可达到除杂目的,故D正确。
7.D 苯的密度比水小,A错误;一般,烷烃中碳原子数越多,沸点越高,则沸点:2,2-二甲基戊烷>2,3-二甲基丁烷>正戊烷>丙烷,B错误;质量相等的烃,含氢元素的质量分数越大,燃烧时消耗的氧气越多,则同质量的物质完全燃烧消耗O2的量:甲烷>乙烷>乙烯>丙炔>乙炔,C错误;设烃的通式为CxHy,1 mol CxHy完全燃烧消耗O2的量为(x+) mol,则同物质的量的物质完全燃烧消耗O2的量:己烷>环己烷>苯,D正确。
8.B N的分子式为C10H20O,R的分子式为C10H18O,二者分子式不同,N与R不互为同分异构体,A错误;P、R中都含碳碳双键,都可以与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应而使酸性KMnO4溶液褪色,B正确;N不能发生加成反应,C错误;N中含有与3个碳原子相连的饱和碳原子,所有碳原子不可能共平面,D错误。
9.C 符合条件的同分异构体可以看作乙苯或二甲苯上的1个H原子被氨基取代所得:①乙苯的苯环上连有1个乙基;②二甲苯的苯环上连有2个甲基,这两个甲基可处于邻位、间位、对位。乙苯分子中含有5种H,故氨基的取代方式有5种;邻二甲苯中有3种H,故氨基的取代方式有3种;间二甲苯中有4种H,故氨基的取代方式有4种;对二甲苯中有2种H,故氨基的取代方式有2种,符合条件的同分异构体总共有5+3+4+2=14种。
10.A 由核磁共振氢谱可知,该分子中有3种不同化学环境的氢原子,且个数之比为1∶2∶3,CH3COOCH3中含2种H,与图像不符,A错误,B正确;仅由核磁共振氢谱无法得知A分子中的氢原子总数,C正确;若A的分子式为C3H6,则A为CH2CHCH3,采用“定一移一”法确定其二氯代物的种数:、、(数字为另一个Cl取代的位置,H省略),D正确。
11.B N(乙苯)能被酸性KMnO4溶液氧化而使酸性KMnO4溶液褪色,M(苯)与酸性KMnO4溶液不反应,可用酸性KMnO4溶液鉴别M、N,A正确;苯环上的H被Cl取代的反应条件是Cl2、FeCl3作催化剂,在光照条件下不能发生反应②,B错误;反应①为加成反应,乙烯断裂π键,C正确;N分子中苯环的侧链为烷烃基,是苯的同系物,D正确。
12.AC 环己烯中含碳碳双键,可使酸性高锰酸钾溶液褪色,而已知条件中提示环己醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色,故用酸性高锰酸钾溶液不能检验粗品中的环己烯,A错误;饱和食盐水的作用是降低环己烯的溶解度,便于液体分层,B正确;环己烯属于烃,密度小于水,所以分液时有机相从分液漏斗上口倒出,C错误;操作a为蒸馏,用到的仪器有酒精灯、直形冷凝管、温度计等,D正确。
13.D Ⅰ中苯环上的甲基可被酸性KMnO4溶液氧化,Ⅱ中含有碳碳双键,两者均能使酸性KMnO4溶液褪色,A正确。分子中有4种H原子,其一氯代物有4种;
的结构具有对称性,分子中有4种H原子,其一氯代物有4种,B正确。Ⅱ分子中存在碳碳双键,且两个双键碳原子均连接了不同的原子或原子团,故其存在顺反异构体,C正确。Ⅰ可以用来萃取溴水中的溴,Ⅱ中含有碳碳双键,可与Br2发生加成反应,D错误。
14.BD a中的—R取代苯中的氢原子得到b,该反应是取代反应,A正确;R为烃基,若R中含有不饱和键,则b不是苯的同系物,B错误;—C4H9有4种结构,若R为—C4H9,则a有4种同分异构体,C正确;若R为—CHCH—CH3,其中3个碳原子共面,苯环为平面结构,两平面通过单键相连,单键可以旋转,则b中所有碳原子可能共平面,D错误。
15.CD 根据流程图可知,反应①是加成反应,反应③是加聚反应,反应①和③原子利用率均为100%,A正确;聚苯乙烯、苯乙烯的最简式相同,等质量的苯乙烯和聚苯乙烯完全燃烧时耗氧量相同,B正确;苯乙烯含有碳碳双键,能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色,乙苯中的乙基与苯环直接相连的碳原子上有H原子,能使酸性KMnO4溶液褪色,但乙苯不能与溴水反应,C错误;乙苯与氢气完全加成生成,乙基上有2种H,六元环上有4种H,共有6种H,则M的一氯代物共有6种,D错误。
16.答案 (除注明外,每空2分)(1)2,2-二甲基丁烷 C8H16(1分) (2)酚(1分) (3)CaC2+2H2O ↑+Ca(OH)2 (4)碘原子、酰胺基、羧基 (5)C6H12 CH3CH2CHCHCH2CH3
解析 (1)A分子中最长碳链含有4个碳原子,从右端开始编号,2号碳原子上连有2个甲基,名称为2,2-二甲基丁烷;根据B的键线式可知,其分子式为C8H16。(2)D中羟基与苯环直接相连,官能团为酚羟基,属于酚类。(3)C为乙炔,实验室用电石与饱和食盐水反应制取乙炔,化学方程式为CaC2+2H2O ↑+Ca(OH)2。(4)中含有的官能团为碘原子、酰胺基、羧基。(5)6.51 g该有机化合物充分燃烧后,得到20.47 g CO2和8.36 g水,
n(H2O)=≈0.464 mol,n(CO2)=≈0.465 mol,即n(H)=0.464 mol×2=0.928 mol,n(C)=
0.465 mol,因0.928 mol×1 g·mol-1+0.465 mol×12 g·mol-1≈6.51 g,则6.51 g该物质中不含氧元素,n(C)∶n(H)=0.465 mol∶0.928 mol≈1∶2,实验式为CH2,设其分子式为(CH2)x,该物质的相对分子质量为84,即14x=84,解得x=6,则该物质的分子式为C6H12。该物质能使溴的CCl4溶液褪色,说明分子中含一个碳碳双键,用酸性KMnO4溶液氧化该物质只能得到CH3CH2COOH,说明该物质分子结构对称,则该物质的结构简式为CH3CH2CHCHCH2CH3。
17.答案 (除注明外,每空1分)(1) (2分) (2)氧化 +Br2CH2BrCH2Br(2分) 加成反应 (3)①4 ②+3HNO3+3H2O(3分)
解析 (1)乙烯的产量可以衡量一个国家的石油化工发展水平,乙烯分子中含有碳碳双键,其结构简式为;乙烯发生加聚反应生成聚乙烯,反应的化学方程式为。(2)乙烯中含有碳碳双键,易被酸性高锰酸钾溶液氧化;C中Br2与乙烯发生加成反应生成1,2-二溴乙烷,反应的化学方程式为+
Br2CH2BrCH2Br。(3)①甲苯分子中含有4种不同化学环境的H原子,其一溴代物有4种;对溴甲苯的结构简式为。②甲苯与浓硝酸在浓硫酸作用、加热条件下发生取代反应生成2,4,6-三硝基甲苯,反应的化学方程式为+3HNO3+3H2O。
18.答案 (除注明外,每空1分)(1)+HNO3 +H2O(2分) 取代反应 (2) (3)取代反应 +3H2 (2分) (4)对氯甲苯(或4-氯甲苯) (5)氯原子、羧基 (6)C10H14 4(2分)
解析 由反应条件和已知信息反应可知,B发生还原反应生成C,则B为,A和CH2CHCl发生取代反应生成B,则A为;苯和Br2发生取代反应生成的E为,E和浓硫酸发生取代反应生成的F为,F和氢气发生加成反应生成G;苯和一氯甲烷发生取代反应生成H,H和氯气发生取代反应生成I。(1)苯发生硝化反应生成A,化学方程式为+HNO3 +H2O;由上述分析可知,A→B为取代反应。(2)C发生加聚反应生成D,D的结构简式为。(3)由上述分析可知,反应③为取代反应;反应④为(F)和氢气发生加成反应生成G,化学方程式为+3H2 。(4)I的核磁共振氢谱有3组峰,则I的结构简式为,名称为对氯甲苯或4-氯甲苯。(5)I被酸性KMnO4溶液氧化所得J的结构简式为,其分子中含有的官能团名称为氯原子、羧基。(6)烃Q燃烧生成的n(CO2)==0.1 mol,n(H2O)==0.07 mol,则烃Q中C、H的个数比为0.1∶0.14=5∶7,Q的最简式为C5H7,烃Q为苯的同系物,设Q的分子式为CaH2a-6,即a∶(2a-6)=5∶7,解得a=1;故Q的分子式为C10H14;Q的苯环上的一溴代物只有一种,则符合条件的烃Q有、
、、共4种。
19.答案 (除注明外,每空1分)(1)CH2CHCHCH2+Br2 CH2BrCHCHCH2Br(2分) (2)5 (3)1,3,5-己三烯 4 (4) (5)BD(2分) (6)(2分) (2分)
解析 (1)1,3-丁二烯与Br2发生1,4-加成的化学方程式为CH2CHCHCH2+Br2 CH2BrCHCHCH2Br。(2)与H2以物质的量之比1∶1发生加成反应,发生1,2-加成反应的产物为、、,发生1,4-加成反应的产物为、,共5种。(3)的名称为1,3,5-己三烯,1 mol该物质与1 mol Br2发生加成反应时,可以生成、、、。(4)根据+ ,可知环戊二烯()与乙烯发生第尔斯-阿尔德反应生成的降冰片烯的结构简式为。(5)环戊二烯分子中含饱和碳原子,所有原子不可能共平面,A错误;环戊二烯的同分异构体中属于不饱和链烃的有、、、,共有4种,B正确;环戊二烯分子中的饱和碳原子为sp3杂化,C错误;两个环戊二烯分子在一定条件下发生第尔斯-阿尔德反应可以生成含六元环的化合物,如,D正确。(6)根据+ ,SO2的中心原子上存在孤电子对,1,3-丁二烯能与SO2发生类第尔斯-阿尔德反应:+ 或 + 。
20. 答案 (除注明外,每空2分)(1)平衡气压(1分) (2)+Cl2 +HCl
(3)温度过高,苯挥发,原料利用率降低(1分) Cl2、HCl、苯蒸气 (4)吸水 (5)39% (6)2+2HCl+O22+2H2O
解析 (1)A反应器中利用浓盐酸和MnO2在加热条件下反应制取氯气,导管B伸入液面以下,作用是平衡气压,防止装置内气体压强过大。(2)铁与氯气反应生成FeCl3,苯与氯气在FeCl3催化下发生取代反应生成氯苯和氯化氢,化学方程式为+Cl2 +HCl。
(3) 把氯气通入装有干燥苯的反应器C中制备氯苯,C的反应温度不宜过高,温度过高时,易发生副反应得到二氯苯,而且温度过高,苯易挥发,原料利用率降低;由于苯易挥发,且有未反应的氯气,利用浓盐酸和MnO2在加热条件下反应制取的氯气中混有HCl,因此D出口的尾气中含有Cl2、HCl、苯蒸气。(4)无水CaCl2为常见的干燥剂,净化过程中加入无水CaCl2的目的是吸水。(5)在三颈烧瓶C中加入50.0 mL苯,密度为0.88 g·mL-1,苯的质量为0.88 g·mL-1×
50.0 mL=44 g,理论上生成氯苯的质量为 g≈63.46 g,本实验中最终得到22.5 mL氯苯,质量为1.1 g·mL-1×22.5 mL=24.75 g,产率为×100%≈39%。(6)空气、氯化氢与苯在210 ℃、迪肯型催化剂存在下发生反应生成氯苯和水,反应的化学方程式为2+2HCl+O2
2+2H2O。
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