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1、学习必备欢迎下载电化学原理及其应用一、知识回顾【课前预习】带着这些问题预习，温故而知新！1原电池装置如右图所示，按要求填空：外电路：e从极经导线流向极；电池内部（电解质溶液中）：Cl等阴离子定向移动到极， Na等阳离子向移动到极，以完成闭合回路。 Fe为极，电极反应式为，发生反应；石墨为极，电极反应式为，发生反应。2电解池装置如右图所示，按要求填空：外电路：e从外接电源极经导线流向电解池极；电解池内部（电解质溶液中）：Cl等阴离子定向移动到极，电子由电解池极经导线流回电源极，以完成闭合回路。 Fe为极，电极反应式为，发生反应；石墨为极，电极反应式为，发生反应。总方程式为：；通电一段时间后，向溶
2、液中滴入酚酞试液，则在极附近溶液先变成红色，检验阳极产物的方法是。3七种电解类型（用惰性电极）类型电极反应电解对象电解质浓度变化pH 如何使电解质溶液复原电解水型NaOH 阴极： 2H+2e=H2阳极： 4OH一4e=2H2O+O2H2O 增大增大加水H2SO4增大减小加水Na2SO4增大不变加水电解电解质型HCl 阴极： 2H+2e=H2阳极： 2Cl一e=Cl2HCl 减小增大加氯化氨CuCl2阴极： Cu2+2e=Cu 阳极： 2Cl一e=Cl2CuCl2减小减小加氯化铜电解电解质和水型放 H2生碱型： NaCl 阴极： 2H+2e=H2阳极： 2Cl一e=Cl2NaCl 和 H2O 生
3、成新电解质增大加氯化氢放 O2生酸型： CuSO4阴极： Cu2+2e=Cu 阳极： 4OH一4e=2H2O+O2CuSO4和 H2O 生成新电解质减小加氧化铜二、考情调研【真题回眸】看看以前怎么考，知己知彼！1(2010 江苏， 11)如图所示是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是() A该系统中只存在3 种形式的能量转化B装置 Y 中负极的电极反应式为：O22H2O4e=4OHC装置 X 能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生NaCl Fe 石墨G Fe 石墨NaCl 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 10 页
4、学习必备欢迎下载D装置 X、Y 形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化2(2010 重庆理综， 29 改编 )全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如图所示。当左槽溶液逐渐由黄变蓝时，其电极反应式为。充电过程中， 右槽溶液颜色逐渐由_色变为 _色。放电过程中氢离子的作用是_和_；充电时若转移的电子数为3.01 1023个，左槽溶液中 n(H)的变化量为。【命题规律】电化学内容是高考试卷中的常客，对原电池和电解池的考查往往以选择题的形式考查两电极反应式的书写、两电极附近溶液性质的变化、电子的转移或电流方向的判断等。在第
5、卷中会以应用性和综合性进行命题， 如与生产生活 (如金属的腐蚀和防护等)相联系， 与无机推断、实验及化学计算等学科内知识综合，尤其特别注意燃料电池和新型电池的正、 负极材料分析和电极反应式的书写。题型新颖， 但不偏不怪，只要注意基础知识的落实，以及能力的训练便可以从容应对。三、考点研析【考点一】原电池原理及应用例 1(2009 福建理综， 11 改编 )控制合适的条件，将反应2Fe32I2Fe2I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是A反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B反应开始时，甲中石墨电极上Fe3被还原C电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D电流计读数为零后，在甲中溶入FeC
6、l2固体，乙中石墨电极为负极试回答：乙池中若换为Fe 电极和 FeCl2溶液，则原电池是怎样工作的？电流计读数为零后，若在乙中溶入KI 固体，则原电池反应能继续发生吗？若向甲中加入固体Fe呢？【规律总结】重、难、疑、考点四点梳理，提高复习的有效性！1原电池正、负极的判断 根据电极材料的活泼性判断（相对活泼的金属为负极）；根据电极反应的类型判断（发生氧化反应为负极）；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 10 页学习必备欢迎下载根据外电路中电子的流向判断（电子由负极流出经导线流向正极）；根据外电路电流方向判断（外电路中电流由电源
7、正极流向负极）；根据电解质溶液中离子的定向移动方向判断（阳离子定向移动至正极）。2有关原电池问题的解题思路解决原电池问题时，一般的思维程序是：根据电极材料的活泼性判断出正、负极电极反应的类型(氧化反应、还原反应)电极反应类型原电池反应方程式3燃料电池中电极反应式的书写（近年来高考的热点）： 正极耗 O2发生还原反应，产物视介质而定。若为酸性介质，则生成H2O， O2+4H+4e=2H2O；若为碱性介质，则生成OH，O2+2H2O+4e= 4OH。 负极耗 “ 燃 ” （H2、 CH3OH 等燃料）发生氧化反应，产物同样视介质而定。若为酸性介质，则生成H，H2 2e= 2H， CH3OH 6eH
8、2OCO26H+；若为碱性介质，则生成OH，H22e+ 2OH=2 H2O，CH3OH 6e8OHCO32+6 H2O。【即时巩固】当堂就把这些问题解决了，试试你的身手哦！1(2010 广东理综， 23 改编 )铜锌原电池 (如图 )工作时，下列叙述正确的是() A正极反应为：Zn 2e=Zn2B电池反应为：Zn Cu2=Zn2CuC在外电路中，电子从正极流向负极D盐桥中的K移向 ZnSO4溶液【考点二】电解原理及其应用例 2(2009 安徽理综， 12)Cu2O 是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的一制取Cu2O 的电解池示意图如右， 电解总反应为： 2CuH2O=通电Cu2OH2 。下
9、列说法正确的是() A石墨电极上产生氢气B铜电极发生还原反应C铜电极接直流电源的负极D当有 0.1 mol 电子转移时，有0.1 mol Cu2O 生成【规律总结】重、难、疑、考点四点梳理，提高复习的有效性！1电解池阴、阳极的判断 根据所连电源的正、负极判断（和电源正极相连的为电解池的阳极）；现象、计算精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 10 页学习必备欢迎下载根据电极反应的类型判断（发生氧化反应为阳极）；根据外电路中电子的流向判断（电子由电源负极流向电解池的阴极）；根据外电路电流方向判断（外电路中电流由电源正极流向电解池的
10、阳极）；根据电解质溶液中离子的定向移动方向判断（阳离子定向移动至阴极）。2电解时电极产物的判断阳极产物的判断如果是活泼电极(金属活动性顺序表Ag 以前 )，则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子；如果是惰性电极(Pt、Au、石墨 )，则要看溶液中阴离子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序加以判断，常见阴离子放电顺序：S2IBrClOH含氧酸根。阴极产物的判断:直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序与金属活动性顺序相反，其中：AgFe3Cu2H。3电解池的电极反应和总反应式的书写方法第一步：先检查阳极电极材料和确定溶液中的离子种类；第二步：由放电顺序确定放电产物和电极反应
11、；第三步：将电极反应相加得总反应式。【即时巩固】当堂就把这些问题解决了，试试你的身手哦！2右图为相互串联的甲乙两个电解池，请回答：甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A 极是，材料是，电极反应为；B 极是，材料是，主要电极反应为，电解质溶液为_。乙池中若滴入少量酚酞试液，开始一段时间后，_极附近呈红色。若甲槽阴极增重12.8 g，则乙槽阳极放出气体在标准状况下的体积为_。常温下若乙槽剩余液体为400 mL，则电解后得到碱液的物质的量浓度为_，pH 为_。【考点三】金属的腐蚀与防护例 3(2009 上海， 13)如图装置中， U 型管内为红墨水，a、b 试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块
12、，放置一段时间。下列有关描述错误的是A生铁块中的碳是原电池的正极B红墨水柱两边的液面变为左低右高C两试管中相同的电极反应式是Fe2e=Fe2Da 试管中发生了吸氧腐蚀，b 试管中发生了析氢腐蚀【规律总结】重、难、疑、考点四点梳理，提高复习的有效性！1金属腐蚀的本质金属腐蚀的本质就是金属失电子被氧化。金属腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀两种类型。若金属与接触精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 10 页学习必备欢迎下载到的物质直接发生氧化还原反应而引起腐蚀，则是化学腐蚀，此类腐蚀无电流产生；若合金或不纯金属接触到电解质溶液构成原电池，
13、其中活泼金属作负极失去电子被腐蚀，称为电化学腐蚀，此类腐蚀伴随电流产生，且腐蚀速率比化学腐蚀快。电化学腐蚀又分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀，水膜酸性较强时发生析氢腐蚀，水膜酸性很弱或非酸性时发生吸氧腐蚀。2判断金属腐蚀快慢的规律电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀 有防护腐蚀措施的腐蚀(有原电池原理防护的腐蚀 有电解原理防护的腐蚀)。对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液弱电解质溶液 非电解质溶液。活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。【即时巩固】当堂就把这些问题解决了，试试你的身手哦！3下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是(
14、)纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗；当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用；海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法；可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀ABCD【高考失分警示】1只有氧化还原反应才有电子的得失，只有自发的氧化还原反应才可能被设计成原电池如2Fe3Cu=2Fe2Cu，非自发氧化还原反应可能被设计成电解池如Cu 2H2O=电解Cu(OH)2H2 。2无论什么样的电极材料、电解质溶液(或熔融状态的电解质)构成原电池，只要是原电池就永远遵守电极的规定：电子流出的电极是负极，电子流入的电极是正极。3在化学反应中，失去电子的反应(
15、电子流出的反应)是氧化反应，得到电子的反应(电子流入的反应)是还原反应，所以在原电池中，负极永远发生氧化反应，正极永远发生还原反应。4在电解池中分析阳极上的电极反应，应首先看阳极材料，因为活泼电极作阳极会先放电。5在原电池中两种金属电极的活动性是相对的，即相对活泼的金属作负极，而相对不活泼的金属作正极，在不同的电解质溶液中，它们活动性的相对强弱可能会改变。如Mg 和 Al ，在以稀硫酸为电解质溶液的原电池中，Mg 比 Al 金属性强，所以Mg 作负极， Al 作正极；将电解质溶液换为NaOH 溶液，由于Mg 不能与 NaOH 溶液发生反应， 而 Al 易与 NaOH 溶液发生反应， 所以在 N
16、aOH 溶液中 Al 比 Mg 活泼，Al 作负极，而Mg 作正极。由此可见，在判断原电池的正负极时，不仅要比较两种金属的金属活动性，还要注意电解质溶液的性质。四、命题预测1下列有关电池的说法不正确的是() A手机上用的锂离子电池属于二次电池B铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D锌锰干电池中，锌电极是负极2下列装置所示的实验不能达到实验目的的是() 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 10 页学习必备欢迎下载3 下图所示装置中， 甲、 乙、 丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5
17、.00%的 NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和 100 g 10.00%的 K2SO4溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4质量分数为10.47%，乙中 c 电极质量增加。据此回答问题：电源的 N 端为 _极；电极 b 上发生的电极反应为_ ；列式计算电极b 上生成的气体在标准状况下的体积。电极 c 的质量变化是_g；电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：甲溶液 _ ；乙溶液 _ ；丙溶液 _ ；如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？五、电化学原理及其应用课时作业一、选择题1中央电视台报道，一种名叫“排毒基强离子排毒仪”的产品正
18、在市场热销。向排毒盆内倒入了纯净的温水，双脚放入盆中，启动电源开关，加入了适量精盐。过一段时间，盆中开始出现绿色、红褐色的絮状物。下列说法正确的是() A绿色、红褐色的絮状物就是从脚底排出的体内毒素B加一些精盐的目的是起到消炎杀菌的作用C此“排毒基强离子排毒仪”一定是用惰性电极制成的D绿色、红褐色的絮状物分别是氢氧化亚铁和氢氧化铁2中学阶段介绍的应用电解法制备的物质主要有三种：一是铝的工业制备、二是氯碱工业、三是金属钠的制备。下列关于这三个工业生产的描述正确的是() A电解法制金属钠时，负极反应式为：Nae=Na B电解法生产铝时，需对铝土矿进行提纯，在提纯过程中应用了氧化铝或氢氧化铝的两性精
19、选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 10 页学习必备欢迎下载C在氯碱工业中，电解池中的阴极产生的是H2， NaOH 在阳极附近产生D氯碱工业和金属钠的冶炼都用到了NaCl，在电解时它们的阴极都是Cl失电子3(2010 全国理综 ，10)下图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个电极由有机光敏染料(S)涂覆在 TiO2纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为：TiO2/S TiO2/S*(激发态 ) TiO2/S* TiO2/S+e-I3+2e-3I-2TiO2/S+3I-2TiO2/S+I3下列关
20、于该电池叙述错误的是() A电池工作时，I在镀铂导电玻璃电极上放电B电池工作时，是将太阳能转化为电能C电池的电解质溶液中I和 I3的浓度不会减少D电池中镀铂导电玻璃为正极4(2010 安徽理综， 11)某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2 O2=2H2O，下列有关说法正确的是() A电子通过外电路从b 极流向 a 极Bb 极上的电极反应式为：O22H2O4e=4OHC每转移0.1 mol 电子，消耗1.12 L 的 H2DH由 a极通过固体酸电解质传递到b 极5(2010 浙江理综， 9)Li- Al/FeS 电池是一种正在开发的车载电
21、池，该电池中正极的电极反应式为：2Li FeS2e=Li2SFe，有关该电池的下列说法中，正确的是() ALi- Al 在电池中作为负极材料，该材料中Li 的化合价为1 价B该电池的电池反应式为：2Li FeS=Li2SFe C负极的电极反应式为：Al 3e=Al3D充电时，阴极发生的电极反应式为：Li2SFe2e=2LiFeS 6下列关于金属腐蚀叙述正确的是() A金属在潮湿空气中腐蚀的实质是：MnH2O=M(OH)nn2H2B金属的化学腐蚀的实质是Mne=Mn，电子直接转移给氧化剂C金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行D在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀7下列叙述正确的是()
22、 A在原电池的负极和电解池的阴极上都发生失电子的氧化反应B用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴、阳两极产物的物质的量之比为12 C用惰性电极电解饱和NaCl 溶液，若有1 mol 电子转移，则生成1 mol NaOH D镀层破损后，镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀8以惰性电极电解CuSO4溶液。一段时间后取出电极，加入9.8 g Cu(OH)2后溶液与电解前相同，则电解时电路中流过的电子为() A0.1 mol B0.2 mol C0.3 mol D 0.4 mol 二、非选择题9(2009 山东理综， 29)ZnMnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2NH4Cl 混合溶液。(1)该电池的负极
23、材料是_。 电池工作时， 电子流向 _(填“正极”或“负极”)。(2)若 ZnCl2NH4Cl 混合溶液中含有杂质Cu2，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 10 页学习必备欢迎下载_ 。欲除去 Cu2，最好选用下列试剂中的_(填代号 )。aNaOHbZncFedNH3 H2O (3)MnO2的 生 产 方 法 之 一 是 以 石 墨 为 电 极 ， 电 解 酸 化 的MnSO4溶 液 。 阴 极 的 电 极 反 应 式 是_ 。若电解电路中通过2 mol 电子， MnO2的理论产量为_g。1
24、0(2010 全国 ，29)右图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置， 电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。(指示剂的pH 变色范围： 6.88.0，酸色红色，碱色黄色) 回答下列问题：(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是(填编号 )；A 管溶液由红变黄；B 管溶液由红变黄；A 管溶液不变色；B 管溶液不变色(2)写出 A 管中发生反应的反应式：_ ；(3)写出 B 管中发生反应的反应式：_ ；(4)检验 a 管中气体的方法是_ ；(5)检验 b 管中气体的方法是_ ；(6)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是_。11某课外活动小组
25、设计了如下图所示的装置，调节滑动变阻器，控制电流强度适中的情况下用其进行缓慢电解NaCl 溶液及相关实验(此时，打开止水夹a，关闭止水夹b)。由于粗心，实验并未达到预期目的，但也看到了令人很高兴的现象(阳离子交换膜只允许阳离子和水通过 )。请帮助他们分析并回答下列问题：(1)写出 B 装置中的电极反应：阴极： _ ；阳极： _ 。(2)观察到 A 装置中的现象是：_ ；_ ；_ 。(3)当观察到A 装置中的现象后，他们关闭止水夹a，打开止水夹b。再观察 C 装置，若无现象，请说明理由；若有现象，请写出有关反应的化学方程式(是离子反应的写离子方程式)：。(4)若想达到电解NaCl 溶液的目的，应
26、如何改进装置，请提出你的意见：。12 （创新探究）某校化学兴趣小组为了探究原电池工作原理，进行如下系列实验，请分析实验结果后回答相应问题。(1)实验一中铜片、锌片表面均有红色物质析出，电流计指针偏转， 但较短时间内电流即明显减小。实验结束时测得锌片减少了3.94 g，铜片增重了3.84 g，则该原电池的工作效率是(指参加原电池反应的锌占反应总量的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 10 页学习必备欢迎下载百分率 )。(2)实验二中刚将铜、锌片插入溶液中时电流计指针有偏转，但立即就归零了。为什么锌失去的电子不能持续通过导线流向
27、铜极给Cu2+？_ 。(3)实验三中盐桥中的K+流向溶液 (填 ZnSO4或 CuSO4)，如果 Zn 的消耗速率为 110-3 mol/s，则 K+的迁移速率为mol/s。与实验一比较，实验三原电池的工作效率大大提高，原因是_ 。(4)你根据实验一、二、三可得出的结论是_( 写出两点即可)。(5)实验四中，调节低压电源的电压到6 V，并把其正、负极分别与上图装置中的两个碳电极相连接；接通电源，图示中的“+”连接到电源的正极上，“-”连接到电源的负极上，电解氢氧化钾溶液制取氢气、氧气，且制得的氢气与氧气的体积比为21，去掉电源，该装置就成为一只氢氧燃料电池，用带有一小灯泡的导线连接a、b，灯泡
28、即可发亮。下列说法错误的是。A在电解 KOH 溶液制备H2和 O2时，KOH 的作用是增强溶液的导电性，一段时间后其浓度增大B当作为氢氧燃料电池时，c 极发生氧化反应，d 极发生还原反应C当作为氢氧燃料电池时，电解质溶液中的OH向着 d 极移动D如将 KOH 溶液换成稀H2SO4，且作为氢氧燃料电池时，c 极的电极反应为：O22H2O4e=4OH【真题回眸】1C 2 VO22He=VO2H2O 绿紫参与正极反应通过交换膜定向移动使电流通过溶液0.5 mol 例 1D 原电池反应变为2Fe3Fe=3Fe2，乙中 Fe 作负极，甲中石墨作正极，电极反应分别为Fe2e=Fe2、Fe3e=Fe2。乙中
29、加入I后，导致平衡正向移动，原电池按原方向继续进行；若向甲中加固体Fe，会消耗 Fe3，同时增大c(Fe2)，导致平衡逆向移动，则乙中石墨电极作正极，电极反应为I22e=2I。【即时巩固】1B 例 2A【即时巩固】2阴极精铜Cu22e=Cu阳极粗铜Cu2e=Cu2CuSO4溶液Fe 4.48 L1 mol/L14 例 3B 【即时巩固】3C 命题预测1B 2D3(1)正4OH4e=2H2O O2水减少的质量： 100 g (110.00%10.47%)4.5 g， 生成 O2的体积：4.5 g18 g/mol12 22.4 L/mol 2.8 L16碱性增大，因为相当于电解水酸性增大，因OH放
30、电，H增多酸碱性不变，相当于电解水(2)能继续进行，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应。五、电化学原理及其应用课时作业答案1D 2B 3A 4D 5B 6B 7C 8D 9(1)Zn( 或锌 )正极精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 10 页学习必备欢迎下载(2)锌与还原出来的Cu 构成锌铜原电池而加快锌的腐蚀b (3)2H2e=H287 10(1)(2)2H+2e-=H2(或 2H2O+2e-=2OH-+H2)Mg2+2OH-=Mg(OH)2(3)4OH-4e-=2H2O+O2(写 2H2O
31、-4e-=4H+O2也可 ) (4)用拇指按住管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有淡蓝色火焰(5)用拇指按住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内会复燃(6)溶液呈红色，白色沉淀溶解(或大部分溶解 ) 11(1)2H2O+2e-=H2+2OH-(或 2H+2e-=H2)Fe-2e-=Fe2+(2)A 烧杯中的水倒吸并产生红色喷泉烧瓶中液面上升到高于左侧导管一定程度后又逐渐下落至与导管相平最后 A 烧杯溶液呈红色，导管有气泡溢出(3)Fe2+2OH-=Fe(OH)2，4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3或写成总反应式：4Fe2+8OH-+2H2O+O2=4Fe(OH)3(4)把 Fe 电极换成C、Pt 等惰性电极或将装置中两电极换位置等12(1)60%(2)未形成闭合的回路(3)CuSO4210 3Zn 和 Cu2不直接接触发生置换反应，电子只能通过导线发生转移(4)Zn 的活泼性比Cu 强，原电池需形成闭合回路才能产生持续电流或正、负极在同一电解质溶液中时工作效率降低( 其他合理答案也可) (5)BD精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 10 页