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11.隨著科技的進步,合理利用資源、保護環(huán)境成為當今社會關注的焦點.甲胺鉛碘(CH3NH3PbI3)用作全固態(tài)鈣鈦礦敏化太陽能電池的敏化劑,可由CH3NH2、PbI2及HI為原料合成,回答下列問題:
(1)制取甲胺的反應為CH3OH(g)+NH3(g)?CH3NH2(g)+H2O(g)△H.已知該反應中相關化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下:
共價鍵C-OH-ON-HC-N
鍵能/kJ•mol-1351463393293
則該反應的△H=-12kJ•mol-1
(2)上述反應中所需甲醇工業(yè)上利用水煤氣合成,反應為CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<0.在一定條件下,將l mol CO和2mol H2通入密閉容器中進行反應,當改變某一外界條件(溫度或壓強)時,CH3OH的體積分數(shù)φ(CH3OH)變化趨勢如圖所示:

①平衡時,M點CH3OH的體積分數(shù)為10%,則CO的轉(zhuǎn)化率為25%.
②X軸上a點的數(shù)值比b點。ㄌ睢按蟆被颉靶 保惩瑢W認為上圖中Y軸表示溫度,你認為他判斷的理由是隨著Y值的增加,CH3OH的體積分數(shù)φ(CH3OH)減小,平衡逆向移動,故Y表示溫度.
(3)實驗室可由四氧化三鉛和氫碘酸反應制備難溶的PbI2,則每生成3mol PbI2的反應中,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol
(4)常溫下,PbI2飽和溶液(呈黃色)中c(Pb2+)=1.0×10-3 mol•L-1,則Ksp(PbI2)=4×10-9;已知Ksp(PbCl2)=1.6×10-5,則轉(zhuǎn)化反應PbCl2(s)+2I-(aq)?PbI2(s)+2Cl-(aq)的平衡常數(shù)K=4000
(5)分解HI曲線和液相法制備HI反應曲線分別如圖1和圖2所示:

①反應H2(g)+I2(g)?2HI(g) 的△H小于(填大于或小于)0.
②將二氧化硫通入碘水中會發(fā)生反應:SO2+I2+2H2O?3H++HSO4+2I-,I2+I-?I3-,
圖2中曲線a、b分別代表的微粒是H+、I3-(填微粒符號);由圖2 知要提高碘的還原率,除控制溫度外,還可以采取的措施是減小$\frac{n({I}_{2})}{n(S{O}_{2})}$的投料比.

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科目: 來源: 題型:解答題

10.運用化學反應原理研究氮、硫單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)是一個重要的課題.回答下列問題:
(1)恒容密閉窗口中,工業(yè)固氮反應N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)的化學平衡常數(shù)K和溫度的關系如表所示:
 溫度/℃ 25 200 300 400 500
 K5×108  1.0 0.86 0.507 0.152
①從上表演列出數(shù)據(jù)分析,該反應為放熱(填“吸熱”或“放熱”)反應
②有關工業(yè)合成氨的研究成果,曾于1918年、1931年、2007年三次榮膺諾貝爾化學獎.
下列關于合成氨反應描述的圖象中,不正確的是C(填序號).

③400℃時,測得某時刻氨氣、氮氣、氫氣物質(zhì)的量濃度分別為3mol•L-1、2mol•L-1、1mol•L-1,則該反應的v<v(填“>”、“<”或“=”)
(2)近年來,科學家又提出在常溫、常壓、催化劑等條件下合成氨的新思路,反應原理為:2N2(g)+6H2O(g)?4NH3(g)+3O2(g),則其反應熱△H=+1530kJ•mol-1.[已知:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1,2H2(g)+O2(g)?2H2O(1)△H=-571.6kJ•mol-1]
(3)聯(lián)氨(N2H4)、二氧化氮(NO2)可與KOH溶液構(gòu)成堿性燃料電池,其電池反應原理為2N2H4+2NO2═3N2+4H2O,則負極的電極反應式為N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O.
(4)25℃時,將pH=3的鹽酸和pH=11的氨水等體積混合后,溶液中的離子濃度由大到小的順序為c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+).
(5)若將等物質(zhì)的量的SO2與NH3溶于水充分反應,所得溶液中c(H+)-c(OH-)=c(HSO3-)+2c(SO32-)-c(NH4+)(填表達式).(已知:H2SO3的Ka1=1.7×10-2mol•L-1,Ka2=6.0×10-8mol•L-1;NH3•H2O的Kb=1.8×10-5mol•L-1

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9.化學在能源開發(fā)與利用中起著重要的作用,如甲醇、乙醇、二甲醚(CH3OCH3)等都是新型燃料.
(1)在Cu2O/ZnO做催化劑的條件下CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),將CO(g)和H2(g)充入容積為2L的密閉容器中合成CH3OH(g),反應過程中,CH3OH的物質(zhì)的量(n)與時間(t)及溫度的關系如圖1.

根據(jù)題意回答下列問題:
①反應達到平衡時,平衡常數(shù)表達式K=$\frac{c(C{H}_{3}OH)}{c(CO)×{c}^{2}({H}_{2})}$;
升高溫度,K值減。ㄌ睢霸龃蟆、“減小”或“不變”).
②在500℃,從反應開始到平衡,氫氣的平均反應速率v(H2)=0.2mol•L-1•s-1
③若其它條件不變,對處于Z點的體系,將體積壓縮至原來的$\frac{1}{2}$,達到新的平衡后,下列有關該體系的說法正確的是bc.
a.氫氣的濃度與原平衡比減少    b.正、逆反應速率都加快
c.甲醇的物質(zhì)的量增加       d.重新平衡時$\frac{n({H}_{2})}{n(C{H}_{3}OH)}$增大
(2)催化劑存在的條件下,在固定容積的密閉容器中投入一定量的CO和H2,可制得乙醇(可逆反應).該反應過程中能量變化如圖2所示:
①寫出CO和H2制備乙醇的熱化學反應方程式2CO(g)+4H2(g)?CH3CH2OH(g)+H2O(g)△H=-E2kJ/mol.
②在一定溫度下,向上述密閉容器中加入1mol CO、3mol H2及固體催化劑,使之反應.平衡時,反應產(chǎn)生的熱量為Q kJ,若溫度不變的條件下,向上述密閉容器中加入4mol CO、12mol H2及固體催化劑,平衡時,反應產(chǎn)生的熱量為w kJ,則w的范圍為4Q<w<2E2
(3)二甲醚(CH3OCH3)被稱為21世紀的新型燃料,具有清潔、高效的優(yōu)良性能.以二甲醚、空氣、氫氧化鉀溶液為原料,石墨為電極可構(gòu)成燃料電池,其工作原理與甲烷燃料電池原理相類似.該電池中負極上的電極反應式是CH3OCH3+16OH-12e-=2CO2-3+11H2O.

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8.CO2和CH4是兩種重要的溫室氣體,通過CH4和CO2反應制造更高價值化學品是目前的研究目標.
(1)250℃時,以鎳合金為催化劑,向4L容器中通入6mol CO2、6mol CH4,發(fā)生如下反應:CO2(g)+CH4(g)?2CO(g)+2H2(g).平衡體系中各組分體積分數(shù)如表:
物質(zhì)CH4CO2COH2
體積分數(shù)0.10.10.40.4
①此溫度下該反應的平衡常數(shù)K=64.
②已知:CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H=-890.3kJ•mol-1
CO(g)+H2O (g)═CO2(g)+H2 (g)△H=+2.8kJ•mol-1
2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=-566.0kJ•mol-1
反應CO2(g)+CH4(g)?2CO(g)+2H2(g)的△H=+247.3kJ•mol-1
(2)以二氧化鈦表面覆蓋Cu2Al2O4為催化劑,可以將CO2和CH4直接轉(zhuǎn)化成乙酸.
①在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如圖1所示.250~300℃時,溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是溫度超過250℃時,催化劑的催化效率降低.

②為了提高該反應中CH4的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是增大反應壓強、增大CO2的濃度.
③將Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的離子方程式為3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O.
(3)Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2.①如果尋找吸收CO2的其他物質(zhì),下列建議合理的是ab.
a.可在堿性氧化物中尋找
b.可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中尋找
c.可在具有強氧化性的物質(zhì)中尋找
②Li2O吸收CO2后,產(chǎn)物用于合成Li4SiO4,Li4SiO4用于吸收、釋放CO2.原理是:在500℃,CO2與Li4SiO4接觸后生成Li2CO3;平衡后加熱至700℃,反應逆向進行,放出CO2,Li4SiO4再生,說明該原理的化學方程式是CO2+Li4SiO4$?_{700℃}^{500℃}$Li2CO3+Li2SiO3
(4)利用反應A可將釋放的CO2轉(zhuǎn)化為具有工業(yè)利用價值的產(chǎn)品.
反應A:CO2+H2O$\frac{\underline{\;電解\;}}{高溫}$CO+H2+O2
高溫電解技術能高效實現(xiàn)(3)中反應A,工作原理示意圖如圖2:CO2在電極a放電的反應式是CO2+2e-═CO+O2-

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7.氨及銨鹽在中學化學及化工生產(chǎn)中占有重要地位.
(1)合成氨是重要的工業(yè)反應:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g),已知NH3與H2的燃燒熱分別為:382.7KJ•mol-1、285.8KJ•mol-1,則合成氨反應的熱化學方程式為:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.0KJ/mol.
(2)在2L恒容裝置中充入1molN2、3molI2,在500℃、催化劑的作用下發(fā)生反應,裝置內(nèi)NH3的體積百分含量如下圖1所示,則下列有關敘述中正確的是:AC.

A.使用催化劑,可降低該反應的活化能,加快反應速率
B.容器內(nèi)ν(N2)=ν(H2)時,說明反應已達平衡
C.當容器內(nèi)n(H 2):n(NH3)=3:1時,說明反應已達平衡
D.20分鐘內(nèi)ν(NH3)=0.033mol•L-1•min-1
(3)同時研究氨的含量與溫度及催化劑的關系得到上圖2,其中a線表示平衡時氨的含量,b線表示在使用催化劑下反應進行10分鐘時氨的含量,比較X、Y兩點的平衡常數(shù)大小并說明原因:Y點大,因為該反應正反應是放熱反應,溫度升高,k值減小,Y、Z兩點的反應速率Y點大(填寫“Y點大”或“Z點大”).
(4)已知:KSP[Mg(OH)2]=1.3×10-11,K(NH3•H2O)=1.8×10-5
①Mg(OH)2+2NH4+?Mg2++2NH3•H2O的平衡常數(shù)K=0.040(保留兩位有效數(shù)字).
②向0.01mol Mg(OH)2固體中加入1L 的0.03mol•L-1的NH4Cl溶液恰好使固體完全溶解.此時溶液中離子濃度由大到小的順序為c(Cl-)>c(NH4+)=c(Mg2+)>c(OH-)>c(H+).

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6.氨氣是一種重要的化工原料,在工農(nóng)業(yè)中都有廣泛的應用.
(1)NH3和CO2在120℃和催化劑的作用下可以合成尿素,反應方程式為2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH22(s)+H2O(g).
某實驗小組向一個容積不變的真空密閉容器中充入CO2與NH3合成尿素,在恒定溫度下,混合氣體中NH3的體積分數(shù)隨時間的變化關系如圖所示(該條件下尿素為固體).
A點的正反應速率v(CO2)大于(填“大于”“小于”或“等于”)B點的逆反應速率v(CO2),NH3的平衡轉(zhuǎn)化率為75%.
(2)氨基甲酸銨(NH2COONH4)是合成尿素過程的中間產(chǎn)物,現(xiàn)將體積比為2:1的NH3和CO2混合氣體充入一個容積不變的真空密閉容器中,在恒定溫度下使其發(fā)生反應并達到平衡:2NH3(g)+CO2(g)?NH2COONH4(s).
實驗測得在不同溫度下的平衡數(shù)據(jù)如下表:
溫度(℃)15.020.025.030.035.0
平衡氣體總濃度
(10-3mol•L-1
2.43.44.86.89.6
①上述反應的焓變:△H<0,熵變△S<0(填“>”“<”或“=”).
②下列說法能說明上述反應建立化學平衡狀態(tài)的是CD.
A.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再發(fā)生變化
B.混合氣體中NH3與CO2的濃度之比不再發(fā)生變化
C.混合氣體的密度不再發(fā)生變化
D.v(NH3)=2v(CO2
③根據(jù)表中數(shù)據(jù),列出25.0℃時該反應的化學平衡常數(shù)的計算式K=$\frac{1}{(3.2×1{0}^{-3})^{2}×(1.6×1{0}^{-3})}$(不要求計算結(jié)果),該反應溫度每升高10℃,化學平衡常數(shù)就變?yōu)樵瓉淼?倍.
④溫度一定時,向上述容器中再按照NH3和CO2物質(zhì)的量之比為2:1充入一定量的混合氣體,平衡向右(填“向左”“向右”或“不”)移動,該平衡中NH3的濃度與原平衡時NH3濃度相比前者大(填“前者大”“后者大”或“相等”).

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5.煤的氣化可以減少環(huán)境污染,而且生成的CO和H2被稱作合成氣,能合成很多基礎有機化工原料.
(1)工業(yè)上可利用CO生產(chǎn)乙醇:2CO(g)+4H2(g)?CH3CH2OH(g)+H2O(g)△H1
又知:H2O(l)═H2O(g)△H2
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H3
工業(yè)上也可利用CO2(g)與H2(g)為原料合成乙醇:
2CO2(g)+6H2(g)?CH3CH2OH(g)+3H2O(l)△H
則△H與△H1、△H2、△H3之間的關系是△H=△H1-3△H2-2△H3
(2)一定條件下,H2、CO在體積固定的絕熱密閉容器中發(fā)生如下反應:4H2(g)+2CO(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g),下列選項不能判斷該反應達到平衡狀態(tài)的是a、b.
a.v(H2)正=2v(CO)逆
b.平衡常數(shù)K不再隨時間而變化
c.混合氣體的密度保持不變
d.CH3OCH3和H2O的體積之比不隨時間而變化
(3)工業(yè)可采用CO與H2反應合成再生能源甲醇,反應:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),在一容積可變的密閉容器中充有10mol CO和20mol H2,在催化劑作用下發(fā)生反應生成甲醇,CO的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度(T)、壓強(p)的關系如圖1所示.
①合成甲醇的反應為放熱(填“放熱”或“吸熱”)反應.
②A、B、C三點的平衡常數(shù)KA、KB、KC的大小關系為KA=KB>KC.p1和p2的大小關系為P1<P2
③若達到平衡狀態(tài)A時,容器的體積為10L,則在平衡狀態(tài)B時容器的體積為2L.

(4)工業(yè)上可通過甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反應的熱化學方程式為CH3OH(g)+CO(g)?HCOOCH3(g)△H2=-29.1kJ•mol-1.科研人員對該反應進行了研究,部分研究結(jié)果如圖2、3:
①從反應壓強對甲醇轉(zhuǎn)化率的影響“效率”看,工業(yè)制取甲酸甲酯應選擇的壓強是4.0×106Pa(填“3.5×106Pa”“4.0×106Pa”或“5.0×106Pa”).
②實際工業(yè)生產(chǎn)中采用的溫度是80℃,其理由是高于80℃時,溫度對反應速率影響較小,且反應放熱,升高溫度時平衡逆向移動,轉(zhuǎn)化率降低.

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4.“甲醇制取低碳烯烴技術(DMTO)”項目曾摘取了2014年度國家技術發(fā)明獎一等獎.DMTO主要包括煤的氣化、液化、烯烴化三個階段.回答下列有關問題:
(1)煤的氣化.用化學方程式表示出煤的氣化的主要反應:C+H2O(g)$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+H2
(2)煤的液化.下表中有些反應是煤液化過程中的反應:
熱化學方程式平衡常數(shù)
500℃700℃
Ⅰ.2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g)△H1=akJ•mol-12.50.2
Ⅱ.H2(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(g)△H2=bkJ•mol-11.02.3
Ⅲ.3H2(g)+CO2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H3=ckJ•mol-1K34.6
①反應Ⅰ的平衡常數(shù)表達式為K1=$\frac{c(C{H}_{3}OH)}{{c}^{2}({H}_{2})×c(CO)}$.
②b>0(填“>”“<”或“=”),c與a、b之間的定量關系為c=a+b.
③K3=2.5(填具體的數(shù)值),若反應Ⅲ是在500℃、容積為2L的密閉容器中進行的,測得某一時刻體系內(nèi)H2、CO2、CH3OH、H2O的物質(zhì)的量分別為6mol、2mol、10mol、10mol,則此時CH3OH的生成速率>(填“>”“<”或“=”)CH3OH的消耗速率.
④對于反應Ⅲ在容器容積不變的情況下,下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是A、B.
A.升高溫度
B.將CH3OH(g)從體系中分離
C.使用合適的催化劑
D.充入He,使體系總壓強增大
(3)烯烴化階段.如圖1是某工廠烯烴化階段產(chǎn)物中乙烯、丙烯的選擇性與溫度、壓強之間的關系(選擇性:指生成某物質(zhì)的百分比.圖中Ⅰ、Ⅱ表示乙烯,Ⅲ表示丙烯).

①為盡可能多地獲得乙烯,控制的生產(chǎn)條件為530℃,0.1Mpa.
②一定溫度下某密閉容器中存在反應:2CH3OH(g)?CH2=CH2(g)+2H2O(g)△H>0.在壓強為p1時,產(chǎn)物水的物質(zhì)的量與時間的關系如圖2所示,若t0時刻,測得甲醇的體積分數(shù)為10%,此時甲醇乙烯化的轉(zhuǎn)化率為85.7%(保留三位有效數(shù)字);若在t1時刻將容器容積快速擴大到原來的2倍,請在圖2中繪制出此變化發(fā)生后至反應達到新平衡時水的物質(zhì)的量與時間的關系圖.

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3.肌紅蛋白(Mb)與血紅蛋白(Hb)的主要功能為輸送氧氣與排出二氧化碳.肌紅蛋白(Mb)可以與小分子X(如氧氣或一氧化碳)結(jié)合.反應方程式:Mb(aq)+X(g)?MbX(aq)
(1)通常用p 表示分子X 的壓力,po表示標準狀態(tài)大氣壓,若X 分子的平衡濃度為p/po,寫出上述反應的平衡常數(shù)表達式:K=$\frac{c(MbX)}{c(Mb)\frac{P}{po}}$.請用p、po及K 表示吸附小分子的肌紅蛋白(MbX)占總肌紅蛋白的比例$\frac{K\frac{P}{po}}{K\frac{P}{po}+1}$.
(2)在常溫下,肌紅蛋白與CO 結(jié)合反應的平衡常數(shù)K(CO)遠大于與O2結(jié)合的平衡常數(shù)K(O2),下列哪個圖最能代表結(jié)合率(f)與此兩種氣體壓力(p)的關系C.


(3)人體中的血紅蛋白(Hb)同樣能吸附O2、CO2 和H+,相關反應的方程式及其反應熱、化學平衡常數(shù)分別是:
Ⅰ.Hb(aq)+H+(aq)?HbH+(aq)△H1,K1
Ⅱ.HbH+ (aq)+O2(g)?HbO2(aq)+H+(aq)△H2,K2
Ⅲ.Hb(aq)+O2(g)?HbO2(aq);△H3,K3
Ⅳ.HbO2(aq)+H+(aq)+CO2(g)?Hb(H+)CO2(aq)+O2(g)
①△H3=△H1+△H2(用△H1、△H2表示),K3=K1•K2 (用K1、K2表示)
②若較低溫下反應Ⅳ能自發(fā)進行,則該反應△H<0,△S<0(填“>”、“<”或“=”).
(4)圖Ⅰ表示血紅蛋白氧結(jié)合率(f)與氧氣分壓[p(O2)]示意圖,當pH>7.4 時,此時圖中代表的曲線是A(填“A”或“B”).
(5)向2L密閉容器中加入2mol CO2、6mol H2,在適當?shù)拇呋瘎┳饔孟,發(fā)生反應:CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(l)+H2O(l)△H<0,CO2的濃度隨時間(0~t2)變化如圖Ⅱ所示,保持其他條件不變,在t2時將容器容積縮小一倍,t3時達到平衡,t4時降低溫度,t5時達到平衡,請畫出t2~t6CO2的濃度隨時間的變化.

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2.金屬鎢用途廣泛,主要用于制造硬質(zhì)或耐高溫的合金,以及燈泡的燈絲.高溫下密閉容器中用H2還原WO3可得到金屬鎢,其總反應為:WO3(s)+3H2(g)$\stackrel{高溫}{?}$W (s)+3H2O (g)  請回答下列問題:
(1)上述反應的化學平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{{c}^{3}({H}_{2}O)}{{c}^{3}({H}_{2})}$.
(2)某溫度下反應達到平衡時,H2與水蒸氣的體積比為2:3,則H2的平衡轉(zhuǎn)化率為60%;隨著溫度的升高,H2與水蒸氣的體積比減小,則該反應為吸熱反應(填“吸熱”或“放熱”).
(3)上述總反應過程大致分為三個階段,各階段主要成分與溫度的關系如下表所示:
溫度25℃~550℃~600℃~700℃
主要成分WO3    W2O5     WO2      W
第一階段反應的化學方程式為2WO3+H2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$W2O5+H2O;假設WO3完全轉(zhuǎn)化為W,則三個階段消耗H2物質(zhì)的量之比為1:1:4.
(4)已知:溫度過高時,WO2(s)轉(zhuǎn)變?yōu)閃O2(g):
WO2(s)+2H2(g)?W(s)+2H2O (g)△H=+66.0kJ?mol-1
WO2(g)+2H2(g)?W(s)+2H2O (g)△H=-137.9kJ?mol-1
則WO2(s)?WO2(g)的△H=+203.9 kJ•mol-1
(5)鎢絲燈管中的W在使用過程中緩慢揮發(fā),使燈絲變細,加入I2可延長燈管的使用壽命,其工作原理為:W(s)+2I2 (g) $?_{約3000℃}^{1400℃}$WI4 (g).下列說法正確的有a、b.
a.燈管內(nèi)的I2可循環(huán)使用
b.WI4在燈絲上分解,產(chǎn)生的W又沉積在燈絲上
c.WI4在燈管壁上分解,使燈管的壽命延長
d.溫度升高時,WI4的分解速率加快,W和I2的化合速率減慢.

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