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2023年安徽省中考化学复习专题五---科学探究题课件PPT
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专题五 科学探究题类型1 有关物质成分的探究典例 食品包装袋中常用脱氧剂防止食品变质。某化学兴趣小组将脱氧剂封口打开,将其倒在滤纸上,观察到脱氧剂大部分为黑色粉末,其中还夹杂着少量红色粉末。【提出问题】该脱氧剂的黑色、红色粉末分别是什么?【作出猜想】黑色粉末可能含有炭粉、铁粉、氧化铜中的一种或几种,红色粉末可能含有氧化铁、铜粉中的一种或两种。【进行实验】 【得出结论】由实验①②可知,脱氧剂中黑色粉末一定含 ;脱氧剂中的红色粉末一定不含 ,一定含 。 【拓展延伸】小明认为铁生锈时会消耗氧气,因此可用此脱氧剂(实验时可滴几滴水)测定空气中氧气的含量,装置如图所示,集气瓶的实际容积是150 mL,量筒内盛有100 mL水。当温度恢复至室温时,量筒内剩余水的体积为73 mL。由上述实验数据可以计算出空气中氧气的体积分数为 。本实验的测量结果与理论值不一致,原因可能是_________________________________________________________。 【解析】【得出结论】炭粉不与稀硫酸反应,铁粉与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气(有气泡产生),氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸铜(溶液呈蓝色)和水,氧化铁与稀硫酸反应生成硫酸铁(溶液呈黄色)和水,铜不与稀硫酸反应。结合实验①②的实验现象可知,未溶解的少量黑色粉末是炭粉,溶解的黑色粉末是铁粉;红色粉末一定不含铜粉,一定含氧化铁。 探究一:牙膏的酸碱性取少量牙膏放入烧杯中,加入足量水溶解,静置;取上层清液,测定溶液的pH,pH (填“>”或“<”)7,牙膏呈碱性。 牙膏和牙刷可用于清洁牙齿、保护口腔卫生,是维持人体健康的日用必需品。某化学兴趣小组对某种牙膏的成分进行了如下探究。 > 探究二:牙膏摩擦剂的成分小明同学发现实验1中的烧杯底部有沉淀,便想探究其成分。【查阅资料】牙膏成分中的固体原料为摩擦剂,它能擦去牙齿表面的牙垢,减少牙渍。常见的摩擦剂有CaCO3、SiO2等,其中SiO2不溶于水和稀盐酸。【作出猜想】该牙膏摩擦剂的成分可能是①CaCO3;②SiO2;③ 。 CaCO3、SiO2 请写出步骤(2)发生反应的化学方程式: 。 【设计方案和实验】 Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O ① 有气泡产生类型2 有关物质变质的探究典例 有位化学教师在实验室取用生石灰时,发现装满生石灰的塑料试剂瓶已经膨胀破裂。试剂瓶破裂的原因可能是 (用化学方程式表示)。某化学兴趣小组的同学在该教师的指导下,对该生石灰样品开展了以下探究活动。 【提出问题】该生石灰样品的成分是什么?【作出猜想】可能是CaO、Ca(OH)2和CaCO3中的一种或几种。【实验探究】小明同学设计如下实验进行探究。 【结论与解释】为证明样品中含有Ca(OH)2,小红同学提出可向实验①的试管中滴加几滴 ,若溶液变红,则证明样品中含有Ca(OH)2。请你判断这种做法是否合理,并说明理由:___________________________________________________。 【拓展延伸】为了验证样品中是否含有Ca(OH)2,同学们又进行了以下探究:称取8 g生石灰样品于锥形瓶中,按如图装置进行实验。加入足量的稀盐酸充分反应后,产物被完全吸收,C装置增重2.2 g。将锥形瓶中剩余物蒸干,得到固体的质量为11.1 g。【分析与讨论】该生石灰样品中含有 (填化学式),其中钙元素的质量分数为 。装置D中碱石灰的作用是_____________________________________。 【解析】【分析与讨论】C装置增重2.2 g,说明生成CO2的质量为2.2 g,则CaCO3的质量为5 g,CaCO3和稀盐酸反应生成的CaCl2为5.55 g。样品中其他物质的总质量为8 g-5 g=3 g,CaO、Ca(OH)2都能和稀盐酸反应生成CaCl2,其质量为11.1 g-5.55 g=5.55 g。若3 g都是CaO,则生成CaCl2的质量约为5.9 g;若3 g都是Ca(OH)2,则生成CaCl2的质量为4.5 g。 【答案】CaO+H2O=== Ca(OH)2【实验探究】有CaO 有气泡产生【结论与解释】酚酞溶液 不合理,实验①已经证明样品中含有CaO,CaO和水反应会生成Ca(OH)2,从而对Ca(OH)2的检验造成干扰【分析与讨论】CaO、Ca(OH)2、CaCO3 50%防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置C中某同学发现药品柜中盛放过氧化钠的塑料瓶破裂了。该同学认为过氧化钠发生了变质,对此进行以下探究。【查阅资料】过氧化钠一般是淡黄色固体,能与水反应生成氢氧化钠和氧气;氢氧化钠和碳酸钠都是白色粉末。【进行实验】该同学观察到粉末全部变为白色,故认为粉末全部变质,请设计实验证明该同学的猜想是正确的。粉末溶解,无气泡产生,带火星的木条不复燃 于是该同学继续对变质的白色粉末的成分展开探究。【提出问题】白色粉末的成分是什么?【作出猜想】猜想1:NaOH;猜想2:Na2CO3;猜想3: 。 提出猜想2的依据是 (用化学方程式解释)。 2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O NaOH、Na2CO3 溶液变为红色 CaCl2(或BaCl2) 【实验探究】 【反思与评价】实验操作②中滴加足量某溶液的目的是 _ ,写出该过程中发生反应的化学方程式: __________________________________________________________________________________。 (或Na2CO3+BaCl2===BaCO3↓+2NaCl) Na2CO3+CaCl2===2NaCl+CaCO3↓ 检验产生干扰 检验碳酸钠,同时除去溶液中的碳酸钠,防止对氢氧化钠的类型3 有关影响化学反应速率因素的探究典例 某兴趣小组的同学发现铁钉生锈需要几天的时间,于是询问老师如何加快铁钉生锈的速率。老师说,氯化物可能会加快铁钉生锈的速率。【提出问题】氯化物对铁钉生锈有怎样的影响?【查阅资料】Ⅰ.NaCl、CaCl2、CuCl2等是由氯离子与金属离子构成的盐,属于氯化物。Ⅱ.加热时,Cu与O2发生反应,生成黑色固体CuO。实验1:探究氯化物对铁钉生锈速率的影响续表(1)对比实验①②③④可以得到的结论是________________________________________。 (2)小组同学认为,试管④中的红色沉淀可能是铁锈,也可能是铜。他们认为红色沉淀可能是铜的理由是________________(用化学方程式解释)。 实验2:探究实验④中红色沉淀的物质组成 (3)步骤Ⅱ中所加入的试剂X是 。 (4)步骤Ⅲ、Ⅳ的实验目的是__________________________________________________________。 (5)由实验2可得出结论:实验④中红色沉淀的物质组成是_______________________________________________。 (6)结合实验1、2的结论,对于“氯化物对铁钉生锈速度的影响”,小组同学提出了进一步的假设:_________________________________________________________。 【解析】(3)由题(1)(2)可知步骤Ⅱ中的红色固体可能是铁锈和铜;氧化铁和稀盐酸(或稀硫酸)反应生成盐和水,铜与稀盐酸(或稀硫酸)不反应,结合实验现象可知,加入的试剂X是稀盐酸(或稀硫酸)。(4)铜和氧气在加热条件下会生成黑色的氧化铜,氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水,所以步骤Ⅲ、Ⅳ的实验目的是检验红色沉淀中是否含有铜。【答案】(1)氯化物能加快铁钉生锈的速率(2)Fe+CuCl2===Cu+FeCl2(3)稀盐酸(或稀硫酸)(4)检验红色沉淀中是否含有铜(5)铁锈和铜(6)当氯化物能与铁钉反应时,可能会进一步加快铁钉的生锈速率(2022·蚌埠一模)为研究“影响金属与酸反应剧烈程度的因素”,某兴趣小组的同学进行了如下探究。【提出问题】金属与酸反应的剧烈程度受哪些因素的影响?【作出假设】猜想Ⅰ.可能与酸根离子有关;猜想Ⅱ.可能与酸的浓度有关;猜想Ⅲ.可能与 有关。 金属和酸的接触面积(合理即可) 【实验探究】实验所用金属均已用砂纸打磨。(1)实验一:为探究猜想Ⅰ,小明同学分别在两支试管中加入相同质量、相同表面积的铝,然后分别加入等体积、等浓度的稀硫酸,再向一支试管中加入少量硫酸钠,另一支试管中加入少量 (填字母序号),做对比实验。 A.硫酸铜 B.氯化钠 C.浓盐酸通过对比实验,观察到 ,则猜想Ⅰ成立。 产生气泡的速率不同 B (2)实验二:为探究猜想Ⅱ,小王同学利用图1装置进行对照实验,使等质量且过量的锌粉分别与等体积、浓度为5%和15%的盐酸反应。该实验中比较化学反应速率的方法是 _ 。氢气所需的时间) 比较相同时间内生成氢气的体积(或比较生成相同体积的①反应时A曲线始终高于B曲线,据此可以得出的结论是 。 ②化学反应结束后,A、B两条曲线都下降的原因是 。 热量慢慢散失,温度降低 (3)实验三:小军同学用压强传感器替换注射器进行数字化实验,测得两次实验中压强随时间的变化关系曲线如图2所示。其他条件相同时,盐酸的浓度越大,反应的速率越快(合理即可) 类型4 有关“条件类”问题的探究典例 某化学兴趣小组在探究“燃烧的条件”实验时改进了课本中的图甲实验。如图乙所示,将白磷和红磷分装于Y形管的2个支管中,管口系牢小气球,将Y形管伸入热水中。【查阅资料】①白磷的着火点为40 ℃,红磷的着火点为240 ℃。②磷燃烧产生的白烟会刺激人体的呼吸道。【实验探究】该小组用图甲所示装置探究燃烧的条件。(1)能说明白磷的着火点比红磷的着火点低的实验现象为 (填序号);现象①③说明物质燃烧需要的条件是________________________________________。 (2)烧杯中水的作用:一方面 ,另一方面 。 该小组继续用图乙所示装置进行了实验探究。(3)化学实验要遵循绿色化学的原则。该装置的管口系牢小气球,其作用是___________________________________。 【现象与结论】(4)图乙装置中能燃烧的是 (填“a”“b”或“c”),写出燃烧反应的化学方程式:_______________________________;该处燃着的磷会很快熄灭,原因可能是_________________________________。 【解析】(1)①和②中的白磷和红磷都与氧气接触,并且温度都是80 ℃,但是白磷燃烧,红磷不燃烧,因此可以证明白磷的着火点比红磷的着火点低;①和③中可燃物都是白磷,温度都是80 ℃,但是一个与氧气接触,另一个与氧气不接触,所以可以证明物质燃烧需要的条件是与氧气接触。(4)装置是密封的,氧气被消耗完后,装置内部没有氧气,不足以支持燃烧。【答案】(1)①② 与氧气接触(2)提供热量,使铜片上的白磷达到着火点 使水中的白磷与空气(或氧气)隔绝(3)防止磷燃烧生成的五氧化二磷进入空气,污染环境(或防止磷燃烧生成的五氧化二磷危害人体健康)(4)a 4P+5O2 2P2O5 氧气耗尽(合理即可)某化学小组设计了如图所示的实验对铁生锈展开探究。4小时后观察到试管甲中的铁钉生锈,试管乙和丙中的铁钉未生锈。(1)铁钉生锈的其中一步反应是铁与氧气、水共同作用生成氢氧化亚铁[Fe(OH)2],该反应的化学方程式是 。 该小组第2天再次观察时,发现试管乙中的铁钉也有锈斑。为此大家又做了如下探究性实验。 2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2 (2)综合实验①②,可得出的结论是 。 【提出问题】植物油能否完全隔绝氧气?【设计实验】 植物油不能完全隔绝空气中的氧气 【拓展探究】在老师的指导下,该研究性小组进一步探究酸性条件下铁锈蚀的情况。【查阅资料】Ⅰ.溶解氧是指溶解在水中氧气的量,用每升水里氧气的毫克数表示。Ⅱ.醋酸具有酸的通性,能与活泼金属发生反应。【实验探究】将3份等质量的铁粉和炭粉的混合物分别加入相同体积、不同pH的醋酸水溶液中,分别用溶解氧传感器和压强传感器采集数据。(3)从图中可知,醋酸水溶液中溶解氧随时间变化均呈下降趋势,原因是 。 (4)从表中可知,pH为 时,实验前后系统中气体压强增大,原因是 _ 。 耗氧气的体积 铁与醋酸反应产生氢气的体积大于铁生锈消 3.0 铁生锈消耗氧气 类型5 有关金属化学性质的探究典例 在金属活动性顺序里,一般位于前面的金属能把位于后面的金属从它的盐溶液中置换出来,但钾、钙、钠等除外。小明很好奇,于是做了金属钠与硫酸铜溶液反应的实验。【进行实验】取一块绿豆大小的金属钠,放入盛有20 mL 硫酸铜溶液的烧杯中,发现金属钠浮在液面上不停打转,产生大量气体,烧杯外壁发烫,溶液中出现了蓝色絮状沉淀,并没有出现紫红色的铜,一段时间后,部分沉淀逐渐变黑。【提出问题】金属钠与硫酸铜溶液反应后的产物是什么?【查阅资料】①钠能与水反应生成一种碱,同时放出气体。②氢氧化铜受热至60~80 ℃时变暗,温度过高时分解为相应的金属氧化物和水。【探究1】探究生成的气体是什么?小明将上述金属钠与硫酸铜溶液加入锥形瓶中,立即塞上带导管的单孔塞,将导管通入肥皂水中,用燃着的木条靠近飘起的肥皂泡,有爆鸣声。说明生成的气体是 ,点燃该气体前一定要先 。 【探究2】探究沉淀的成分是什么?【猜想与假设】沉淀中有Cu(OH)2和 ,可能还有Cu。 【实验验证】 【实验结论】通过实验,小明同学得出结论:钠加入硫酸铜溶液中会先与水反应,生成物再与硫酸铜反应生成氢氧化铜。写出生成蓝色沉淀的化学方程式:_____________________________________________________、______________________。 【反思与交流】出现黑色物质的可能原因是______________________________________________。 【解析】【探究1】根据实验现象可知,生成的气体是氢气,不纯的氢气点燃时易发生爆炸,故点燃氢气前一定要检验纯度。【猜想与假设】因为氢氧化铜受热会分解成氧化铜,故沉淀中可能含有氧化铜。【实验验证】氧化铜、氢氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸铜和水,硫酸铜溶液呈蓝色;铜不与稀硫酸反应,由实验结论“沉淀中没有Cu”可知,向滤出的固体中加入足量的稀硫酸,可观察到固体全部溶解,溶液变成蓝色。【实验结论】钠和水反应生成氢氧化钠和氢气,氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠。【答案】 【探究1】氢气(或H2) 检验纯度【猜想与假设】CuO【实验验证】稀硫酸 固体全部溶解,溶液变成蓝色【实验结论】2Na+2H2O===2NaOH+H2↑2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4【反思与交流】钠和水反应放出大量的热,氢氧化铜受热分解生成黑色的氧化铜“铝热反应”是指铝和某些金属氧化物的反应,其中铝和氧化铁反应的化学方程式为2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe,常用于焊接铁轨。如图所示,此过程为引燃镁带,漏斗内物质熔化,大量熔融物落下焊接。(1)铝和氧化铁的反应说明铝的金属活动性比铁 。 (2)某兴趣小组对所得熔融物的金属成分进行了探究。强【查阅资料】铝能和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠(NaAlO2)和氢气。【作出猜想】“铝热反应”所得到的熔融物中的金属成分:猜想一:铁;猜想二:铁和铝的混合物。请写出铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式: 。 【进行实验】同学们设计以下实验方案验证猜想。 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ 有气泡产生 熔融物部分溶解, NaOH溶液类型6 有关酸、碱、盐性质的探究典例 某校研究性学习小组在探究中和反应时,先取10 mL稀氢氧化钠溶液,向其中滴加两滴酚酞溶液,溶液显红色。然后逐滴滴入稀盐酸并搅拌至红色恰好变成无色。小组同学对该实验进行了如下探究。请写出氢氧化钠溶液和稀盐酸反应的化学方程式: 。 【提出问题】上述反应中,究竟是稀盐酸中哪种粒子参加反应?【作出假设】假设1:H2O参加反应;假设2:H+参加反应;假设3: 参加反应。 【设计实验】小组同学取10 mL稀氢氧化钠溶液,滴加两滴酚酞溶液,将变红后的溶液分成四等份后分别置于四支试管中,进行如下实验。续表 【实验反思】经过讨论,小组同学一致认为假设1不需要经过实验就可以推导出其不成立,理由是____________________________________________________。 【实验拓展】请再设计一种不同的实验方案证明氢氧化钠溶液与稀盐酸确实发生了化学反应:______________________________________________。 【解析】氢氧化钠溶液和稀盐酸反应生成氯化钠和水。【作出假设】HCl是由H+和Cl-构成的,故还可能是Cl-参加反应。【设计实验】根据实验步骤和现象可推断假设2成立;根据对比实验可知实验③加入的是氯化钠溶液,且假设3不成立。【实验反思】氢氧化钠溶液中也有H2O,但氢氧化钠溶液本身却不发生反应,故假设1不成立。【答案】NaOH+HCl===NaCl+H2O【作出假设】Cl-【设计实验】成立 氯化钠 不成立【实验反思】氢氧化钠溶液中含有水【实验拓展】向盛有等量氢氧化钠溶液和蒸馏水的烧杯中各插入一支温度计,然后分别滴入等量稀盐酸,观察温度的变化(合理即可)Ⅱ.索尔维法的原理:NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O。某化学小组对碳酸氢钠和碳酸钠的制备产生了兴趣,他们了解到下列化学史及相关信息:【查阅资料】Ⅰ.我国化学家侯德榜在吕布兰法和索尔维法的基础上创立了先进的侯氏制碱法,基本消除了废弃物的排放,同时生产了NaHCO3和NH4Cl,请写出碳酸氢钠在医疗上的一种用途: 。 治疗胃酸过多症 Ⅲ.氨气(NH3)是一种有刺激性气味、极易溶于水的碱性气体。【实验目的】利用如图所示装置模拟索尔维法制备碳酸氢钠,进而制得碳酸钠。【实验步骤】a.关闭K1,打开K2,使氨气进入装置C,调节气流速率,待装置C中气流平稳后,打开K1通入CO2。b.待装置C的锥形瓶内出现较多固体时,关闭K2停止通入NH3,一段时间后,关闭K1停止通入CO2。c.将锥形瓶内反应后的混合物过滤、洗涤、低温干燥,即得碳酸氢钠固体。d.将所得碳酸氢钠固体加热制取碳酸钠。【表达交流】(1)装置B中饱和NaHCO3溶液的作用是 。 除去CO2中混有的HCl (2)装置C锥形瓶上连接的长颈漏斗的主要作用是 (填字母序号)。 A.用于添加饱和食盐水B.平衡气压C.冷凝回流CO2 B (3)步骤b中关闭K2停止通入NH3后,还要继续通一段时间CO2,其目的是 。 (4)步骤c中“低温干燥”的原因是 。 【反思评价】有同学认为应该在长颈漏斗内放置一团蘸有酸液的棉花,理由是 。 防止氨气逸出,污染环境 防止碳酸氢钠分解 使氨气充分反应 类型7 项目式学习实验探究典例 体积分数为75%的医用酒精能够破坏新型冠状病毒的脂质包膜病毒分子并使其蛋白质变性,从而杀灭病毒。某学习小组的同学们对乙醇展开了项目化探究。项目一:探究乙醇的物理性质 在盛有2 mL水的试管中滴入3滴红墨水,再缓慢加入2 mL乙醇(如图),观察到的现象是 。振荡试管,静置,观察到 。由此得出的结论是 。实验中红墨水的作用是__________________________________。 项目二:了解乙醇汽油在汽油中加入一定比例的乙醇即为乙醇汽油。乙醇属于 (填“可再生”或“不可再生”)能源,其充分燃烧的化学方程式是 。欲检验其燃烧生成的一种产物,实验方案是______________________________。 为保证乙醇汽油充分燃烧,请利用所学知识提出一条建议:_______________________________________。 项目三:科学使用乙醇 乙醇使用不当易爆炸,其原因是_____________________________________,因此使用乙醇的一条注意事项是 。在家里,使用乙醇对物品消毒的正确方式是 (填“擦拭”或“喷洒”)。 【解析】项目一:由于乙醇的密度比水小,所以先观察到的现象是液体分层,上层无色,下层红色。振荡,静置后可观察到液体不分层,全部为红色。由上述现象可知,乙醇能溶于水。其中红墨水的作用是使现象更明显,便于观察。项目二:乙醇属于可再生能源。乙醇充分燃烧生成二氧化碳和水。二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊;水蒸气遇冷凝结成小水滴。若要使乙醇汽油充分燃烧,可增大乙醇汽油与氧气的接触面积。项目三:由题表可知,乙醇的爆炸极限和闪点都较低,遇明火易爆炸。【答案】项目一:液体分层,上层无色,下层红色 液体不分层,全部为红色 乙醇能溶于水 显色,便于观察项目二:可再生 C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O 燃烧时在火焰上方罩一个内壁涂有澄清石灰水的烧杯,若澄清石灰水变浑浊,则有二氧化碳生成(或将一个干冷的烧杯罩在乙醇燃烧的火焰上方,若烧杯内壁出现水雾,则有水生成) 增大氧气的进气量项目三:乙醇易挥发且爆炸极限较低,闪点也较低,遇到明火易爆炸 远离明火 擦拭(2022·山西)胜利中学与某沿海学校建立了“手拉手,结对子”的联盟校。由于受到疫情影响,两所学校的同学们无法实地交流,于是借助数字化平台进行了“云端”活动,他们对海洋中海水利用概况、海水处理技术、车间废水成分以及海洋发展前景等展开了项目化学习的探究。任务一:调查海水利用概况【查阅资料】我国海水利用主要有海水直接利用、海水淡化、海水化学资源利用等。【分析交流】两所学校的同学们共同获悉,海水里的化学资源有 (写出1点即可)。 NaCl(合理即可) 任务二:咨询海水处理技术【咨询专家】同学们通过数字化平台,向海洋专家进行了咨询,专家介绍,海水淡化使用了反渗透膜淡化技术,其工作原理如图所示。【小组讨论】同学们对以下两个问题,进行了网上交流并达成共识。(1)海水通过反渗透膜,发生的改变是 。 (2)淡化后的海水可用于 _(写出1点即可)。 生活用水(或工业用水,合理即可) 含盐量降低(或密度减小,合理即可) 任务三:探究海水提取车间废水成分沿海学校的同学们获得一瓶海水提取车间的废水,在“云端”共同完成了实验探究。【教师指导】①提取车间未经处理的废水含有酸性物质;②BaSO4为难溶于水的白色沉淀。【提出猜想】该强腐蚀性废水中可能含有硫酸和盐酸。 AgNO3溶液【进行实验】设计实验方案,探究废水成分。 (2)步骤③中发生反应的化学方程式为 。 AgNO3+HCl===AgCl↓+HNO3 任务四:展望海洋发展前景【小组交流】同学们了解到随着海水农业技术的创新和推广,富含碘、硒等微量元素的海水食物将为人类健康提供必要的保障,他们一致认为,经常食用可预防的疾病是 (写1种)。 【成果分享】通过“云端”合作,同学们知道了海洋作为人类重要的资源宝库,不仅可以提供丰富的自然资源,还可以通过科技手段推动再生资源的开发和利用。 甲状腺肿大(合理即可)
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