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简答题

我国化工专家侯德榜,勇于创新,改进氨碱法设计了“联合制碱法”,为世界制碱工业作出了突出贡献.请完成下列问题:

(1)“联合制碱法”制得的“碱”是______(填化学式).

(2)氨碱法和联合制碱法是两大重要的工业制碱法,下列表达中,不正确的是______

正确答案

解:(1)我国制碱工业的先驱---侯德榜发明的联合制碱法中的“碱”是纯碱,是碳酸钠的俗称,其化学式为:Na2CO3

故答案为:Na2CO3

(2)A.氨碱法:以食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料,联合制碱法:以食盐、氨和二氧化碳(其中二氧化碳来自合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气)为原料,其中氨碱法原料中有石灰石,不是生石灰,故A错误;

B.氨碱法可能的副产物为氯化钙,联合制碱法可能的副产物氯化铵,故B正确;

C.氨碱法循环物质:氨气、二氧化碳,联合制碱法循环物质:氯化钠,二氧化碳,故C错误;

D.氨碱法原料(食盐和石灰石)便宜,产品纯碱的纯度高,副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用,制造步骤简单,适合于大规模生产,但设备复杂;能耗高,氨碱法的最大缺点还在于原料食盐的利用率只有72%~74%;联合制碱法最大的优点是使食盐的利用率提高到96%以上,废弃物少,故D正确;

故选AC.

解析

解:(1)我国制碱工业的先驱---侯德榜发明的联合制碱法中的“碱”是纯碱,是碳酸钠的俗称,其化学式为:Na2CO3

故答案为:Na2CO3

(2)A.氨碱法:以食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料,联合制碱法:以食盐、氨和二氧化碳(其中二氧化碳来自合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气)为原料,其中氨碱法原料中有石灰石,不是生石灰,故A错误;

B.氨碱法可能的副产物为氯化钙,联合制碱法可能的副产物氯化铵,故B正确;

C.氨碱法循环物质:氨气、二氧化碳,联合制碱法循环物质:氯化钠,二氧化碳,故C错误;

D.氨碱法原料(食盐和石灰石)便宜,产品纯碱的纯度高,副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用,制造步骤简单,适合于大规模生产,但设备复杂;能耗高,氨碱法的最大缺点还在于原料食盐的利用率只有72%~74%;联合制碱法最大的优点是使食盐的利用率提高到96%以上,废弃物少,故D正确;

故选AC.

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NaCl在纯碱工业、氯碱工业、氯酸钾工业、肥皂工业等方面都有重要作用.

(1)19世纪60年代氨碱法是纯碱工业广泛使用的方法,20世纪20年代以后被联合制碱法逐渐取代.

①请写出以NaCl为原料利用氨碱法生产纯碱的化学方程式____________

②在联合制碱法中,纯碱工厂与______工厂进行联合生产,以便获得原料______

③在联合制碱法中循环使用,而在氨碱法中循环使用率不高的物质是______

(2)氯酸钾是重要的化工产品,在火柴、炸药、雷管、焰火等制造中有重要应用.工业中首先通过电解热食盐水制得氯酸钠,再加入一定量的氯化钾即可得到氯酸钾沉淀.

①在火柴、炸药、雷管、焰火的制造过程中大量使用氯酸钾,主要应用氯酸钾的______性;

②请写出电解食盐水生产氯酸钠的化学方程式______

(3)在肥皂的工业生成过程中,也要使用NaCl的目的是______

正确答案

解:(1)①氨气溶于水所得氨水呈碱性,比水更易吸收二氧化碳;向饱和的氯化钠溶液中依次通入氨气、二氧化碳,析出碳酸氢钠晶体,加热碳酸氢钠晶体可制得纯碱,上述反应的化学方程式分别为:NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓(或NH3+CO2+H2O=NH4HCO3  NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl ),2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,

故答案为:NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl(或NH3+CO2+H2O=NH4HCO3  NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl );2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;

②在联合制碱法中,联合制碱法包括两个过程:第一个过程与氨碱法相同,将氨通入饱和食盐水而成氨盐水,再通入二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀,经过滤、洗涤得NaHCO3微小晶体,再煅烧制得纯碱产品,放出的二氧化碳气体可回收循环使用,其滤液是含有氯化铵和氯化钠的溶液,第二个过程是从含有氯化铵和氯化钠的滤液中结晶沉淀出氯化铵晶体,在低温条件下,向滤液中加入细粉状的氯化钠,并通入氨气,可以使氯化铵单独结晶沉淀析出,经过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品,纯碱工厂与合成氨工厂进行联合生产,以便获得原料NH3、CO2

故答案为:合成氨;NH3、CO2

③氨碱法的最大缺点在于原料食盐的利用率只有72%~74%,联合制碱法最大的优点是使食盐的利用率提高到96%以上,此外氨碱法与联合制碱法相比,CO2循环使用率也不高,

故答案为:CO2;NaCl;

(2)①处于高价的元素具有氧化性,氯酸钾中氯元素的化合价为+5价,在火柴、炸药、雷管、焰火的制造过程中分解生成氯化钾和氧气,氯元素化合价降低,表现强氧化性,

故答案为:强氧化;

②化合价升高的氯元素被氧化,化合价由-1价升高到+5价,化合价降低的氢元素被还原,化合价由+1价降低到0价,根据氧化还原反应得失电子数相等,反应为:NaCl+3H2ONaClO3+3H2↑,

故答案为:NaCl+3H2ONaClO3+3H2↑;

(3)工业上制肥皂时,为了使肥皂和甘油充分分离,常向皂化锅中慢慢加入食盐颗粒,将高级脂肪酸钠从混合液中析出,

故答案为:加入食盐使肥皂析出;

解析

解:(1)①氨气溶于水所得氨水呈碱性,比水更易吸收二氧化碳;向饱和的氯化钠溶液中依次通入氨气、二氧化碳,析出碳酸氢钠晶体,加热碳酸氢钠晶体可制得纯碱,上述反应的化学方程式分别为:NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓(或NH3+CO2+H2O=NH4HCO3  NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl ),2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,

故答案为:NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl(或NH3+CO2+H2O=NH4HCO3  NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl );2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;

②在联合制碱法中,联合制碱法包括两个过程:第一个过程与氨碱法相同,将氨通入饱和食盐水而成氨盐水,再通入二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀,经过滤、洗涤得NaHCO3微小晶体,再煅烧制得纯碱产品,放出的二氧化碳气体可回收循环使用,其滤液是含有氯化铵和氯化钠的溶液,第二个过程是从含有氯化铵和氯化钠的滤液中结晶沉淀出氯化铵晶体,在低温条件下,向滤液中加入细粉状的氯化钠,并通入氨气,可以使氯化铵单独结晶沉淀析出,经过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品,纯碱工厂与合成氨工厂进行联合生产,以便获得原料NH3、CO2

故答案为:合成氨;NH3、CO2

③氨碱法的最大缺点在于原料食盐的利用率只有72%~74%,联合制碱法最大的优点是使食盐的利用率提高到96%以上,此外氨碱法与联合制碱法相比,CO2循环使用率也不高,

故答案为:CO2;NaCl;

(2)①处于高价的元素具有氧化性,氯酸钾中氯元素的化合价为+5价,在火柴、炸药、雷管、焰火的制造过程中分解生成氯化钾和氧气,氯元素化合价降低,表现强氧化性,

故答案为:强氧化;

②化合价升高的氯元素被氧化,化合价由-1价升高到+5价,化合价降低的氢元素被还原,化合价由+1价降低到0价,根据氧化还原反应得失电子数相等,反应为:NaCl+3H2ONaClO3+3H2↑,

故答案为:NaCl+3H2ONaClO3+3H2↑;

(3)工业上制肥皂时,为了使肥皂和甘油充分分离,常向皂化锅中慢慢加入食盐颗粒,将高级脂肪酸钠从混合液中析出,

故答案为:加入食盐使肥皂析出;

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[选修一化学与技术]联碱法(候氏制碱法)和氨碱法的生产流程简要表示如下图:

(1)沉淀池中发生反应的化学方程式为______

(2)X是______,Y是______ (填化学式);

(3)Z中除了溶解的氨气、食盐外,其它溶质还有______;排出液中的溶质除了氢氧化钙外,还有______

(4)从理论上分析,在氨碱法生产过程中______ (填“需要”、“不需要”)补充氨气,从原料到产品,氨碱法总反应过程用化学方程式表示,可写为______

(5)根据联碱法中从母液中提取氯化铵晶体的过程推测,所得结论正确是______

a.常温时氯化铵的溶解度比氯化钠小

b.通入氨气目的是使氯化铵更多析出

c.加入食盐细粉目的是提高Na+的浓度,促进碳酸氢钠结晶析出

(6)联碱法中,每当通入NH3 44.8L(已折合成标准状况下)时可以得到纯碱100.0g则NH3的利用率为______.相比于氨碱法,指出联碱法的一项优点______

正确答案

解:(1)依据流程图分析可知,生产流程联碱法和氨碱法生产流程中沉淀池中发生的反应是氨气、二氧化碳、水、氯化钠反应生成碳酸氢钠晶体和氯化铵,所以反应的化学方程式为:NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl,故答案为:NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl;

(2)联碱法生产流程图中分析循环Ⅱ中是碳酸氢钠分解生成的二氧化碳气体;氨碱法的生产流程中循环Ⅰ是氧化钙和水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙与铵盐反应生成的氨气可以循环使用,故答案为:CO2;NH3

(3)依据两个过程中的物质发生的反应分析,联碱法母液主要是氯化铵、碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠;Z中除了溶解的氨气、食盐外,其它溶质还有氯化铵、碳酸钠;氨碱法排出液中的溶质除了氢氧化钙外,还有氢氧化钙和氯化铵反应生成的氯化钙,氯化钠,故答案为:Na2CO3、NH4Cl;CaCl2、NaCl;

(4)从理论上分析,氨碱法生产过程中,母液中加入氧化钙反应生成氢氧化钙会和铵盐生成氨气,反应过程中氨气转化为铵盐,铵盐转化为氨气,氨气循环使用,不需要补充氨气;

NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl;CaCO3═CaO+CO2↑;CaO+H2O═Ca(OH)2;Ca(OH)2+2NH4Cl═CaCl2+2NH3↑+2H2O;2NaHCO3═Na2CO3+H2O+CO2↑合并得到总化学方程式为:CaCO3+2NaCl═Na2CO3+CaCl2,故答案为:不需要;CaCO3+2NaCl═Na2CO3+CaCl2

(5)联碱法中从母液中提取氯化铵晶体的过程中;

a、温时氯化铵的溶解度比氯化钠大,故a错误;

b、通氨气作用有增大NH4+的浓度,使NH4Cl更多地析出和使NaHCO3转化为Na2CO3,提高析出的NH4Cl纯度,故b正确;

c、加入食盐细粉目的是提高Cl-的浓度,促进氯化铵结晶析出,故c错误;

故答案为:b;

(6)联碱法中发生的反应为:NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3═Na2CO3+H2O+CO2↑;每当通入NH3 44.8L(已折合成标准状况下)物质的量为2mol;生产过程中得到纯碱100.0g,物质的量为=mol;需要氨气的物质的量为=mol;则NH3的利用率=×100%=94.3%;

联合制碱法与氨碱法比较,其最大的优点是使食盐的利用率提高到96%以上,应用同量的食盐比氨碱法生产更多的纯碱.另外它综合利用了氨厂的二氧化碳和碱厂的氯离子,同时,生产出两种可贵的产品--纯碱和氯化铵.将氨厂的废气二氧化碳,转变为碱厂的主要原料来制取纯碱,这样就节省了碱厂里用于制取二氧化碳的庞大的石灰窑;将碱厂的无用的成分氯离子(Cl-)来代替价格较高的硫酸固定氨厂里的氨,制取氮肥氯化铵.从而不再生成没有多大用处,又难于处理的氯化钙,减少了对环境的污染,并且大大降低了纯碱和氮肥的成本,充分体现了大规模联合生产的优越性,

故答案为:94.3%;不产生无用的CaCl2,提高了食盐的转化率.

解析

解:(1)依据流程图分析可知,生产流程联碱法和氨碱法生产流程中沉淀池中发生的反应是氨气、二氧化碳、水、氯化钠反应生成碳酸氢钠晶体和氯化铵,所以反应的化学方程式为:NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl,故答案为:NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl;

(2)联碱法生产流程图中分析循环Ⅱ中是碳酸氢钠分解生成的二氧化碳气体;氨碱法的生产流程中循环Ⅰ是氧化钙和水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙与铵盐反应生成的氨气可以循环使用,故答案为:CO2;NH3

(3)依据两个过程中的物质发生的反应分析,联碱法母液主要是氯化铵、碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠;Z中除了溶解的氨气、食盐外,其它溶质还有氯化铵、碳酸钠;氨碱法排出液中的溶质除了氢氧化钙外,还有氢氧化钙和氯化铵反应生成的氯化钙,氯化钠,故答案为:Na2CO3、NH4Cl;CaCl2、NaCl;

(4)从理论上分析,氨碱法生产过程中,母液中加入氧化钙反应生成氢氧化钙会和铵盐生成氨气,反应过程中氨气转化为铵盐,铵盐转化为氨气,氨气循环使用,不需要补充氨气;

NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl;CaCO3═CaO+CO2↑;CaO+H2O═Ca(OH)2;Ca(OH)2+2NH4Cl═CaCl2+2NH3↑+2H2O;2NaHCO3═Na2CO3+H2O+CO2↑合并得到总化学方程式为:CaCO3+2NaCl═Na2CO3+CaCl2,故答案为:不需要;CaCO3+2NaCl═Na2CO3+CaCl2

(5)联碱法中从母液中提取氯化铵晶体的过程中;

a、温时氯化铵的溶解度比氯化钠大,故a错误;

b、通氨气作用有增大NH4+的浓度,使NH4Cl更多地析出和使NaHCO3转化为Na2CO3,提高析出的NH4Cl纯度,故b正确;

c、加入食盐细粉目的是提高Cl-的浓度,促进氯化铵结晶析出,故c错误;

故答案为:b;

(6)联碱法中发生的反应为:NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3═Na2CO3+H2O+CO2↑;每当通入NH3 44.8L(已折合成标准状况下)物质的量为2mol;生产过程中得到纯碱100.0g,物质的量为=mol;需要氨气的物质的量为=mol;则NH3的利用率=×100%=94.3%;

联合制碱法与氨碱法比较,其最大的优点是使食盐的利用率提高到96%以上,应用同量的食盐比氨碱法生产更多的纯碱.另外它综合利用了氨厂的二氧化碳和碱厂的氯离子,同时,生产出两种可贵的产品--纯碱和氯化铵.将氨厂的废气二氧化碳,转变为碱厂的主要原料来制取纯碱,这样就节省了碱厂里用于制取二氧化碳的庞大的石灰窑;将碱厂的无用的成分氯离子(Cl-)来代替价格较高的硫酸固定氨厂里的氨,制取氮肥氯化铵.从而不再生成没有多大用处,又难于处理的氯化钙,减少了对环境的污染,并且大大降低了纯碱和氮肥的成本,充分体现了大规模联合生产的优越性,

故答案为:94.3%;不产生无用的CaCl2,提高了食盐的转化率.

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纯碱是一种非常重要的化工原料,在玻璃、肥料、合成洗涤剂等工业中有着广泛的应用.

工业上“候氏制碱法”以NaCl、NH3、CO2及水等为原料制备纯碱,其反应原理:NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl,然后再焙烧NaHCO3制得纯碱(Na2CO3).

生产纯碱的工艺流程示意图如下:

回答下列问题:

①操作A的名称为______

②析出NaHCO3晶体中可能含有少量氯离子杂质,检验该晶体中是否含有氯离子杂质的操作方法是______

③向沉淀池中先通入足量NH3,后通入CO2,析出NaHCO3晶体而不是Na2CO3晶体,其原因是______

正确答案

解:(1)利用过滤操作可从沉淀池中得到碳酸氢钠,故答案为:过滤;

(2)检验晶体中是否有氯离子,取少量晶体溶于水,加稀HNO3酸化,再滴加AgNO3溶液,若产生白色沉淀,该晶体中含有氯离子,故答案为:取少量晶体溶于水,加稀HNO3酸化,再滴加AgNO3溶液,若产生白色沉淀,该晶体中含有氯离子;

(3)因相同温度下,碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠,故向沉淀池中先通入足量NH3,后通入CO2,析出NaHCO3晶体而不是Na2CO3晶体,故答案为:相同温度下,碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大.

解析

解:(1)利用过滤操作可从沉淀池中得到碳酸氢钠,故答案为:过滤;

(2)检验晶体中是否有氯离子,取少量晶体溶于水,加稀HNO3酸化,再滴加AgNO3溶液,若产生白色沉淀,该晶体中含有氯离子,故答案为:取少量晶体溶于水,加稀HNO3酸化,再滴加AgNO3溶液,若产生白色沉淀,该晶体中含有氯离子;

(3)因相同温度下,碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠,故向沉淀池中先通入足量NH3,后通入CO2,析出NaHCO3晶体而不是Na2CO3晶体,故答案为:相同温度下,碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大.

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已知NaHCO3低温时溶解度小,侯德榜制碱的方法是:向氨化的饱和食盐水中通入过量的二氧化碳,即有晶体析出,经过滤、洗涤、焙烧得纯碱.此过程可以表示为:

①NaCl (饱和)+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl(此反应是放热反应)

②2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O

现某化学小组根据上述原理在实验室中模拟制碱过程,下图C装置是溶有氨和NaCl的溶液,且二者均达到了饱和.

(1)制CO2时为了使反应随开随用,随关随停,上图A方框内应选用以下______装置.简述该装置随关随停的理由______

(2)为使实验能够进行,在B、D方框内补上所需装置,并指明所用试剂(将装置图画在答题纸上)

(3)完成第(2)步,该小组检验气密性合格后进行实验,发现析出的晶体非常少,在老师的指导下,他们对某个装置进行了改进,达到了实验目的.你认为他们的改进方法是______

(4)若所用饱和食盐水中含有NaCl的质量为5.85g,实验后得到干燥的NaHCO3晶体的质量为5.46g,假设第二步分解时没有损失,则Na2CO3的产率为______

正确答案

解:(1)启普发生器是随时进行,随时停止的装置,适用于固体和液体不加热反应生成不溶于水的气体制备反应,所以制CO2时为了使反应随开随用,随关随停应符合启普发生器的原理应用,利用止水夹控制气体压强,使液体和固体分离停止反应,打开压强减小液体和固体接触继续反应;

故答案为:C,关闭弹簧夹后反应生成的气体上部压强增大,到达一定程度后可把反应液压回漏斗,使固液分离从而停止反应;

(2)制备装置中C为氨化的饱和氯化钠溶液,制备出二氧化碳气体中含有氯化氢气体,影响碳酸氢钠的生成,B装置中需要通过饱和碳酸氢钠溶液除去;D装置是防止氨气污染环境,需要吸收氨气的试剂,可以是稀硫酸或水;B装置洗气装置,导气管长进短出;D装置是吸收易溶于水的氨气,同时防倒吸的装置;装置为

故答案为:试剂:饱和的碳酸氢钠溶液  试剂:稀硫酸或水

             

(3)通过降低温度,减小碳酸氢钠的溶解度,使碳酸氢钠析出,所以将C装置浸泡在一个盛有冰水混合物的水槽里(大烧杯)可以达到目的;

故答案为:将C装置浸泡在一个盛有冰水混合物的水槽里(大烧杯)

(4)若所用饱和食盐水中含有NaCl的质量为5.85g,理论上依据化学方程式计算:NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3+NH4Cl;得到碳酸氢钠质量为8.4g,分解生成碳酸钠质量依据化学方程式计算:2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑;碳酸钠的质量为5.3g;实验后得到干燥的NaHCO3晶体的质量为5.46g,生成碳酸钠质量为:

2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑;

168      106

5.46g     3.445g

假设第二步分解时没有损失,则碳酸钠的产率=×100%=65%;

故答案为:65%

解析

解:(1)启普发生器是随时进行,随时停止的装置,适用于固体和液体不加热反应生成不溶于水的气体制备反应,所以制CO2时为了使反应随开随用,随关随停应符合启普发生器的原理应用,利用止水夹控制气体压强,使液体和固体分离停止反应,打开压强减小液体和固体接触继续反应;

故答案为:C,关闭弹簧夹后反应生成的气体上部压强增大,到达一定程度后可把反应液压回漏斗,使固液分离从而停止反应;

(2)制备装置中C为氨化的饱和氯化钠溶液,制备出二氧化碳气体中含有氯化氢气体,影响碳酸氢钠的生成,B装置中需要通过饱和碳酸氢钠溶液除去;D装置是防止氨气污染环境,需要吸收氨气的试剂,可以是稀硫酸或水;B装置洗气装置,导气管长进短出;D装置是吸收易溶于水的氨气,同时防倒吸的装置;装置为

故答案为:试剂:饱和的碳酸氢钠溶液  试剂:稀硫酸或水

             

(3)通过降低温度,减小碳酸氢钠的溶解度,使碳酸氢钠析出,所以将C装置浸泡在一个盛有冰水混合物的水槽里(大烧杯)可以达到目的;

故答案为:将C装置浸泡在一个盛有冰水混合物的水槽里(大烧杯)

(4)若所用饱和食盐水中含有NaCl的质量为5.85g,理论上依据化学方程式计算:NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3+NH4Cl;得到碳酸氢钠质量为8.4g,分解生成碳酸钠质量依据化学方程式计算:2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑;碳酸钠的质量为5.3g;实验后得到干燥的NaHCO3晶体的质量为5.46g,生成碳酸钠质量为:

2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑;

168      106

5.46g     3.445g

假设第二步分解时没有损失,则碳酸钠的产率=×100%=65%;

故答案为:65%

百度题库 > 高考 > 化学 > 联合制碱法——侯氏制碱法

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