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初中化学人教版(2024)九年级上册(2024)碳的氧化物教案
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这是一份初中化学人教版(2024)九年级上册(2024)碳的氧化物教案,共8页。教案主要包含了素养目标,教学重点,教学难点,教具准备,课前预习,教学过程,实验6-3,实验6-4等内容,欢迎下载使用。
第1课时 二氧化碳
【素养目标】
1.了解二氧化碳的物理性质和化学性质。
2.了解二氧化碳的用途。
3.了解并关注温室效应,并提倡“低碳”生活
4.通过对二氧化碳的性质、用途等有关知识的探究学习,使学生体会获得知识的过程,学会科学探究的方法,培养学生的科学素养。
5.培养学生能灵活地应用CO2性质的有关知识解决实际问题的能力。
6.了解生活中处处有化学,化学就在我们身边。强化保护环境、解决环境问题的意识。
【教学重点】
通过二氧化碳的探究实验,认识二氧化碳的性质,并对探究的结果进行总结,学会应用。
【教学难点】
培养学生对实验的观察能力和分析能力。
【教具准备】[仪器]实验室制取CO2的装置一套,铁架台,烧杯,试管,药匙,试管夹,集气瓶,玻璃管,酒精灯,玻璃片。
药品:稀盐酸,石蕊溶液,稀醋酸,石灰水,水,大理石。
其他:塑料矿泉水瓶,蜡烛,纸袋,火柴,投影或多媒体电脑平台。
【课前预习】
1.二氧化碳的物理性质:二氧化碳是一种无色无味的气体,密度比空气大,能溶于水。固体二氧化碳叫干冰。
2.二氧化碳的化学性质:(1)CO2不能燃烧也不能支持燃烧;
(2)与水反应CO2+H2O H2CO3;
(3)与氢氧化钙反应CO2+Ca(OH)2 CaCO3↓+H2O。
3.温室效应:(1)温室气体有CO2、O3、CH4和氟氯代烷等;
(2)防止温室效应的措施:减少使用煤、石油和天然气等化石燃料的使用,更多地利用清洁能源等。
【教学过程】
一、新课导入
[课件展示]“屠狗妖之谜”:在意大利那不勒斯的深山峡谷中,有一个闻名的屠狗洞,洞里有个屠狗妖,当人牵着狗进入洞时,人安然无恙,狗却昏倒,甚至死亡。科学家波尔曼决定探索此洞的秘密。他一手牵着狗,一手拿着火把走进洞里,没走多远,狗昏倒在地,他马上蹲下查看究竟,这时他感到呼吸困难,并看到手中火把的火焰飘忽不定,波尔曼抱着狗,跑出洞外,放声大笑:“这屠狗妖原来是……”
[讲解]古代在科学并不发达的时候,人们往往将自己不能理解的事情,归结到妖魔鬼怪之上,并由此引发了各种猜想,“屠狗妖之谜”中的“屠狗妖”其实是一种常见的气体,二氧化碳。下面我们就来学习一下“它”的奇妙之处。
知识点一、二氧化碳的物理性质
[教师活动]指导学生自主完成教材P136【实验6-3】【实验6-4】,探索有关二氧化碳的性质。
[学生活动](1)根据课题2中所学的CO2的制法,完成教材【实验6-3】,制备下面实验需要的CO2。(2)取一瓶CO2,观察、记录现象。
(3)实验探究:结合教材实验内容及插图,完成教材P136【实验6-3】、【实验6-4】,叙述现象,并分析原因。
小组问题讨论:
我们平时打开汽水或啤酒盖时,常有大量的气体产生,这是什么气体呢?(二氧化碳)
[共同分析]【实验6-3】中发现烧杯中下层的蜡烛先熄灭,上层的蜡烛后熄灭。说明CO2不能燃烧,也不支持燃烧(此性质属于CO2的化学性质)且密度比空气大,可以像水一样从一个容器倒入另一个容器。【实验6-4】中发现塑料瓶瘪了。说明CO2能溶于水,使瓶内压强减小。
[教师设疑]在实验室内,大家还可以设计怎样的实验方案来比较一下CO2与空气密度的大小?学生讨论,共同交流。
[共同分析]选用一种类似于天平的简易装置(如下图),做实验:
从而发现:左边纸筒上升,右边的纸筒下降。证明CO2的密度比空气的密度大。
[学生活动]交流、讨论、总结二氧化碳的性质,填表:
[引导分析]前面我们分析了气态二氧化碳的性质,在一定条件下,二氧化碳气体会变成固体,固体二氧化碳叫“干冰”。下面我们了解干冰的性质。
[课件展示]干冰
[拓展介绍]干冰是一种半透明的白色固体。在常压和-78.5℃时升华,升华时从周围环境中吸收热量,使环境温度降低,水蒸气冷凝为水滴聚集在一起形成雾。影视舞台上经常见到的云雾缭绕、使人如入仙境的景象就是这样形成的。
[小结]CO2的物理性质:(1)CO2通常为无色无味的气体;(2)密度比空气大;(3)能溶于水;(4)干冰(固体CO2)易升华。
知识点二、二氧化碳的化学性质
[教师活动]思考讨论:(1)CO2是否有毒?请解释“屠狗妖之谜”。(2)进入久未开启的菜窖或深井、深洞的底部时,应采取怎样的措施?
[学生活动](1)交流讨论。(2)实验探究:一学生演示模拟菜窖。
课堂拓展:
CO2在一般情况下,不支持燃烧。但对有些物质也有助燃性,例如镁带可以在二氧化碳中燃烧。因此,金属镁引起的火灾,不能用CO2来灭火。
易错提示:
二氧化碳能溶于水,不能说成二氧化碳易溶于水。
知识归纳:
二氧化碳的物理性质:①在通常状况下,二氧化碳是一种无色气体。在标准状况下,二氧化碳的密度是1.977g/L,约是空气密度的1.5倍。因此可以像倾倒液体那样,把二氧化碳从一个容器倾倒到另一个容器里。②CO2能溶于水,1体积水约能溶解1体积CO2,加大压强会溶解得更多。③CO2在一定条件下有三态变化,经过压缩的CO2固体叫干冰。
[讲解]二氧化碳本身没有毒性,但二氧化碳不能供给呼吸。当空气中的二氧化碳超过正常含量时,会对人体健康产生影响。屠狗洞中由于特殊的地理环境,导致洞中下层二氧化碳的含量较高,而上层二氧化碳的含量较低,所以狗死亡而人无恙。因此,在进入久未开启的洞窖底部时应注意安全,一般先做灯火实验;在人群密集的地方应该注意通风换气。
[知识延伸]根据二氧化碳不能燃烧,也不支持燃烧的性质,能否利用二氧化碳来灭火?(回答:能。)
[教师活动](1)介绍紫色石蕊溶液。(2)安排实验,指导学生自主完成教材P137【实验6-5】及补充实验,探索有关二氧化碳另外的化学性质。
[学生活动](1)实验探究:分组完成教材【实验6-5】。(2)叙述现象并讨论分析原因,填写下表。
[共同分析]二氧化碳跟水反应生成碳酸,碳酸能使紫色石蕊溶液变红。H2O+CO2 H2CO3碳酸很不稳定,易分解成二氧化碳和水。H2CO3 H2O+CO2↑注意:这里使紫色石蕊溶液变红的不是二氧化碳,而是二氧化碳与水反应后生成的碳酸,我们不能说成“二氧化碳使紫色石蕊溶液变红”;此外,盐酸、稀硫酸等也能使紫色石蕊溶液变红,相关内容将在后面学习。
[学生实验]向澄清石灰水中吹CO2(如下图),叙述现象,并讨论分析原因。
方法点拨:
二氧化碳溶于水发生的是物理变化,二氧化碳与水反应发生的是化学变化,二者本质不同。
[分析]
[思考讨论]实验室久置的石灰水瓶内壁,会有一层白色物质,白色物质是什么?它是怎样形成的?
[学生活动]思考、讨论、解答。
[共同分析]白色物质是CaCO3,因为石灰水与空气接触,吸收其中的CO2发生如下反应:Ca(OH)2+CO2 CaCO3↓+H2O
[教师讲解]因此,我们做完实验后,不能将盛石灰水的试剂瓶敞口放置,否则石灰水会与二氧化碳反应而变质。
[思考讨论]石灰浆[主要成分是Ca(OH)2]抹墙一段时间后会变硬变白,为什么?要使石灰浆抹的墙迅速变硬,通常在室内生一盆炭火,为什么墙壁反而会“冒汗”呢?
[学生活动]思考、讨论、解答。
[共同分析]石灰浆的主要成分是Ca(OH)2,可以与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙,碳酸钙是白色固体物质并且较坚硬:Ca(OH)2+CO2 CaCO3↓+H2O炭火燃烧时生成大量二氧化碳,可以促进反应迅速进行,但同时又生成大量的水,所以看起来“冒汗”。
知识点三、二氧化碳对生活和环境的影响
[学生活动]阅读教材P119“二氧化碳对生活和环境的影响”此部分内容,交流讨论:
(1)二氧化碳有哪些用途?
(2)什么是“温室效应”?是什么原因造成的?有什么后果?
(3)为了防止“温室效应”的增强,应该采取哪些措施?
(4)如何传播“低碳”理念?
[小结](1)二氧化碳的用途:①灭火②化工产品的原料③作制冷剂(干冰)④光合作用原料⑤温室气体肥料。
特别注意:
由于二氧化化碳与澄清石灰水反应现象明显,因此常用澄清石灰水检验二氧化碳。
(2)温室效应:大气中的二氧化碳就像温室的玻璃或塑料薄膜一样,既能让阳光透过,又能吸收地面散发的热量,起到了使地球升温的作用,这种现象叫作温室效应。正是因为有了温室效应,地球表层温度才能适合人类生存。能产生温室效应的气体除了二氧化碳,还有臭氧(O3)、甲烷(CH4)、一氧化二氮(N2O)、氟氯代烷(商品名为氟利昂)等。
造成原因:一方面,随着工业的高速发展和人们生活水平的不断提高,人类消耗的化石燃料急剧增加,排入大气中的二氧化碳越来越多;另一方面,能够吸收二氧化碳的森林却因为人类的乱砍滥伐和天灾等因素不断减少,结果大气中二氧化碳的含量不断上升,导致温室效应增强,全球变暖。
危害:全球变暖已使人类的生存环境遭受严重的威胁。例如:导致两极的冰川融化,使海平面升高,可能淹没部分沿海城市;使土地沙漠化,造成农业减产;使暴雨等极端天气事件发生的频率和强度增大,导致旱涝灾害加剧;影响自然生态系统,改变生物多样性;等等。
(3)应该采取的措施:减少使用化石燃料,更多地利用太阳能、风能等清洁能源;促进节能产品和技术的进一步开发和普及,提高能源的生产效率和使用效率;大力植树造林,严禁乱砍滥伐森林;采用物理、化学等方法,捕集、利用与封存二氧化碳;等等。
(4)为应对全球变暖这一重大挑战,实现人类社会可持续发展,国际社会倡导采取低碳行动,控制大气中二氧化碳的含量,防止温室效应进一步增强。法在这一行动中,我国明确提出了减排目标:二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。
【板书设计】
课题3 二氧化碳和一氧化碳
第1课时 二氧化碳
1.CO2的物理性质(1)CO2通常为无色无味的气体;(2)密度比空气大;(3)能溶于水;(4)干冰(固体CO2)易升华。
2.CO2的化学性质
(1)一般情况下,不能燃烧,也不支持燃烧。
(2)不能供给呼吸。
(3)与水反应:H2O+CO2 H2CO3;
H2CO3不稳定:H2CO 3H2O+CO2↑。
(4)与Ca(OH)2反应:CO2+Ca(OH)2 CaCO3↓+H2O(根据这一性质来检验CO2)。
3.二氧化碳的用途:(1)灭火(2)化工产品的原料(3)作制冷剂(干冰)(4)光合作用的原料(5)温室气体肥料。
4.减少温室效应对环境的影响,倡导“低碳”生活
【课堂小结】
本节课我们探究了二氧化碳的性质,并能用有关性质解决实际问题,又分析了二氧化碳的功与过,了解了温室效应及防止温室效应增强应采取的措施。
【疑难解答】
例 下列二氧化碳的用途与性质对应不正确的是( )
A.二氧化碳能灭火,是因为它不能燃烧,不支持燃烧,密度比空气大
B.干冰能作制冷剂因为干冰升华能吸收大量的热
C.二氧化碳能够制汽水,是因为二氧化碳不能燃烧
D.二氧化碳能作温室肥料,是因为二氧化碳是光合作用的原料
[解析]二氧化碳能够制汽水,是利用了其能溶于水,又能与水反应的性质。
[答案]C
【布置作业】
完成本课时对应练习,并提醒学生预习下一节的内容。
第2课时 一氧化碳
【素养目标】
1.了解一氧化碳的物理性质。
2.了解一氧化碳的毒性和预防方法。
3.通过化学实验及相关分析,理解一氧化碳的可燃性和还原性。
4.通过对一氧化碳毒性的认识,形成解决实际问题的能力
5.通过实验探究,提高实验分析能力和设计实验能力。
6.感受化学在科技生产和生活中的应用。
7.认识事物的两面性,树立辩证唯物主义观点。
【教学重点】
一氧化碳的毒性、可燃性、还原性。
【教学难点】
一氧化碳还原氧化铜实验。
【教具准备】多媒体课件、一氧化碳、试管、水槽、石蕊溶液、澄清石灰水。
【课前预习】
1.CO是一种无色无味的气体,其密度比空气略小,难溶于水。
2.一氧化碳的化学性质:(1)可燃性,反应的化学方程式为2CO+O2点燃2CO2;
(2)还原性(以CuO为例),反应的化学方程式为CuO+CO △ Cu+CO2。
3.一氧化碳的毒性:煤气中毒即CO中毒,原因是CO很容易与血液里的血红蛋白相结合,使血红蛋白不能再与O2结合,从而造成人体缺氧。
【教学过程】
一、新课导入
碳元素有+2和+4价,所以碳的氧化物有一氧化碳和二氧化碳两种。前面我们已经学过二氧化碳的性质,今天开始学习有关一氧化碳的知识。
知识点一、一氧化碳的性质
1.一氧化碳的物理性质
[思考]同学们一定听说过煤气中毒的事例,煤气中毒实际就是指一氧化碳中毒。它有没有颜色?有没有气味?能否溶于水?
[观察]展示盛满一氧化碳气体的集气瓶,观察气体的颜色和状态。
[实验探究](1)把两支分别盛满一氧化碳和二氧化碳的试管倒置在水槽中,让学生观察水面是否上升。
(2)用拇指按住盛一氧化碳的试管口,从水槽中取出试管,松开手指让一位学生闻气体气味(提示用正确的操作方法闻气味)。
(3)按(2)同样操作从水槽中取出另一试管,滴入2滴~3滴石蕊溶液。
[分析]把两支盛满气体的试管倒置在水槽中。如果气体能溶于水,试管内的气压减小,大气压会把水压入管内,引起液面上升。如果气体不溶于水,液面不会有变化。
[结论]一氧化碳不溶于水,无气味。二氧化碳能溶于水。二氧化碳溶于水后,跟水反应生成碳酸,使石蕊溶液变红。
[讲解]因为一氧化碳无气味,所以一旦发生煤气中毒不易察觉。由此说明,平时闻到的煤气味并不是一氧化碳的气味。
[总结]一氧化碳的物理性质。
[提问]根据一氧化碳的物理性质,我们在实验室应怎样收集它呢?
[回答]排水集气法。
[思考]用向下排空气法行不行?
[回答]不行,因为一氧化碳密度跟空气接近,且一氧化碳无色无味,无法知道气体是否集满,而且一氧化碳有毒,长时间收集会使实验者中毒。
2.一氧化碳的化学性质
(1)可燃性
[思考]CO与CO2在分子组成上相差一个氧原子,物理性质略有差异,它
知识回顾:
不要把鼻孔凑到容器口去闻药品(特别是气体)的气味。闻气体气味的方法:用手轻轻地在容器口扇动,使极少量的气体飘入鼻孔。
们的化学性质是否不同?
[注意]一氧化碳在与空气(或氧气)混合时,遇明火可能发生爆炸,所以点燃前必须检验它的纯度。
[讨论]煤炉中可能发生的反应。
[回答]上方:2CO+O2 点燃 2CO2
中部:C+CO2 点燃 2CO
下方:C+O2 点燃 CO2
(2)毒性
[演示实验]一氧化碳的毒性实验
[学生活动]阅读教材P142交流、讨论:①煤气中毒的生理过程是怎样的?②在什么条件下容易发生煤气中毒?用煤火取暖时,怎样预防煤气中毒?③有人用煤火取暖,又担心煤气中毒,临睡前在煤炉上和地上放两大盆冷水,这样做能预防煤气中毒吗?[分析]①之所以引起煤气中毒,是因为一氧化碳被人吸入肺中跟血液里血红蛋白结合。由于CO结合血红蛋白的能力比氧气大,一旦一氧化碳跟人体血液中血红蛋白结合,就会造成人体缺氧,严重时会危及生命。所以需特别注意一氧化碳有剧毒。
②火炉通风不良,氧气供给不足;当炉火快熄灭或刚加煤时,火炉里中下层煤炭燃烧产生的二氧化碳向上通过灼热煤炭会产生较多一氧化碳。因此,冬天用煤火取暖时,一定要装烟囱,并且注意室内通风,防止一氧化碳中毒。
③不能。因为一氧化碳难溶于水,也不与水发生化学反应。
[讨论]煤气厂为什么常在家用煤气(主要成分是一氧化碳)中掺入微量具有难闻气味的气体?如发生煤气泄漏,应该怎么办?
[分析]因为一氧化碳是无色无味的气体,而一氧化碳有剧毒,所以有必要加入微量具有难闻气味的气体来提醒人们煤气泄漏。如果发生煤气泄漏,应该立即关闭煤气阀门并开窗通风。此时千万不能开灯检查泄漏源,因为开灯时会产生电火花引爆煤气。如有人中毒,轻微中毒者应立即撤离中毒环境,呼吸大量新鲜空气或吸氧气,病情严重者,进行人工呼吸并急送医院治疗。
【特别提醒】
CO与H2均为可燃性气体,点燃之前需验纯。
【归纳总结】
CO2与CO都会使人和动物死亡,但两者的原理不同。二氧化碳无毒,空气中二氧化碳含量增多,人和动物因窒息而死亡;而一氧化碳有毒,能与人体血液中的血红蛋白结合,使血红蛋白失去输氧能力,造成生物机体缺氧,以致危及生命。
(3)还原性
[演示实验]教师用多媒体课件演示一氧化碳还原氧化铜实验,学生认真观察现象、思考。
[学生活动]观察黑色氧化铜的变化和澄清石灰水的变化,根据实验现象,判断有什么物质生成?写出化学方程式。
[归纳小结]
①实验步骤:在玻璃管中放入CuO,先通入纯净的CO以排尽玻璃管中的空气,再加热。实验完后先停止加热,继续通CO至玻璃管冷却。 ②实验现象:黑色粉末变成光亮的红色,澄清的石灰水变浑浊。
③化学方程式:CO+CuO △ Cu+CO2
[分析]一氧化碳在反应中夺取了氧化铜中的氧,使氧化铜还原成铜,同时生成二氧化碳。说明一氧化碳具有还原性,是这个反应的还原剂,这与碳单质的化学性质相似。从得氧、失氧的角度分析:氧化铜失氧,被还原(成铜),发生还原反应;氧化铜是氧化剂——具有氧化性。CO得到氧,被氧化(成CO2),发生氧化反应;CO是还原剂——具有还原性。
[交流讨论]
①实验时,要注意尾气中一氧化碳的处理和综合利用,为什么不能直接排入空气?(一氧化碳有毒)
②应该怎样处理尾气中的一氧化碳,防止对空气的污染?(可以用气球收集或直接点燃尾气,使其燃烧。)
③前面我们已学过木炭还原氧化铜的实验装置。这套装置是否适用于一氧化碳还原氧化铜呢?为什么?(投影木炭还原氧化铜的实验装置图,学生讨论后回答:用碳还原氧化铜的装置不行,因为不能把一氧化碳气体先装在试管里跟氧化铜反应。)
④在用一氧化碳还原氧化铜实验中,我们必须注意“两先两后”,即“先通气后点燃,先熄灯后停气”。请叙述理由。(学生讨论回答:先通入一氧化碳,赶出试管内空气,避免一氧化碳跟管内的空气混合,受热而引起爆炸。停止反应后,先熄灭酒精灯,仍继续通一氧化碳,防止灼热的铜遇到进入管内空气发生氧化反应又生成氧化铜或石灰水倒吸入热的试管使试管炸裂。)
注意事项:
①CO有毒,会污染空气,所以要对尾气进行点燃或用气球收集处理;②CO是“早出晚归”,酒精灯是“迟到早退”;前者颠倒会爆炸,后者颠倒会氧化。
知识点二、一氧化碳的用途
[提问]物质的性质决定物质的用途。根据一氧化碳的化学性质讨论分析它有什么用途,并分别说明这些用途利用了一氧化碳的哪些化学性质。
[回答]
(1)作气体燃料(可燃性)
(2)冶炼金属(还原性)
[分析]工业上利用一氧化碳的还原性,在炼铁厂把铁矿石还原成铁。一氧化碳跟氧化铁反应的化学方程式:Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2
【板书设计】
课题3 二氧化碳和一氧化碳
第2课时 一氧化碳
1.CO的物理性质
(1)无色无味的气体
(2)难溶于水
(3)密度比空气略小
2.CO的化学性质
(1)可燃性:2CO+O2点燃2CO2
(2)毒性:易与人体血液中的血红蛋白结合,造成生物体内缺氧
(3)还原性:CO+CuO △ Cu+CO2
3.CO的用途
(1)作气体燃料(可燃性)
(2)冶炼金属(还原性)
【课堂小结】
本节课主要学习了一氧化碳的三大性质:可燃性、毒性、还原性。通过本节学习,我们了解一氧化碳的各种性质,它既能危害人类,又能造福人类。我们只有掌握物质的性质,才能合理利用资源,防止污染,保护环境。
【疑难解答】
例1如果要除去一氧化碳中混有的少量二氧化碳,应该采用的方法是( )
A.把混合气体点燃
B.把混合气体通过澄清的石灰水
C.将混合气体通过灼热的氧化铜
D.把混合气体从一个容器倾倒到另一个容器中
[解析]CO和CO2混合气体不可能点燃,将混合气体通过灼热的氧化铜,CO会被除去,
故A、C不正确;将混合气体从一个容器倾倒到另一个容器中,虽然CO2的密度比CO的大,但CO会散逸到空气中,造成大气污染,故不正确;将混合气体通入澄清的石灰水中,只有CO2会与石灰水反应,符合题意。
[答案]B
例2下列关于鉴别一氧化碳和二氧化碳的四种方法,正确的是( )
①分别通入澄清石灰水中;②分别通过灼热的氧化铜粉末;③分别通入水中;④观察颜色和闻气味
A.①②③ B.①② C.②③④ D.②④
方法点拨:
除去CO2中混有的CO的方法是:将混合气体通过灼热的氧化铜,直接把CO转变为CO2。但不能用点燃的方法,因为大量的CO2中的CO不能被点燃,且回收较困难。
方法点拨:
鉴别是利用不同物质的性质,用化学方法或物理方法将它们加以区别开来的操作,例如鉴别CO和CO2,就可以利用二者性质的某一点不同加以区别:用澄清石灰水、紫色石蕊溶液、燃着的木条等方法都可以达到鉴别CO2与CO的目的。
[解析]将两种气体分别通入水中,二氧化碳能和水反应,生成碳酸,一氧化碳不与水反应,但在实验现象上都是无明显变化,所以无法区别这两种气体;两种气体都是无色无味的气体,所以从颜色和气味上无法区分。
[答案]B
例3三氧化二碳(C2O3)是金星大气层的成分之一,化学性质与一氧化碳相似。下列有关三氧化二碳的说法不正确的是( )
A.C2O3具有还原性
B.C2O3充分燃烧的产物是CO2C.C2O3属于金属氧化物
D.C2O3中碳元素的质量分数约为33.3%
[解析]根据题目信息:三氧化二碳(C2O3)的化学性质与一氧化碳相似。结合一氧化碳具有可燃性、还原性等化学性质,以及化合物中元素质量分数计算的相关知识。不难得出答案。CO具有还原性和可燃性,其完全燃烧的产物为CO2,因此A、B说法均正确。C2O3中没有金属元素,应该属于非金属氧化物,所以C错误。C2O3中碳元素的质量分数为 ×100%≈33.3%。
[答案]C
【布置作业】
完成本课时对应练习,并提醒学生预习下一节的内容。
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