2022年第十三章教案64分子结构与性质

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1、1 / 22 学案 64分子结构与性质考纲要求 1.了解共价键的形成,能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。2.了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常3.。3sp,2sp,sp(见的简单分子或离子的空间结构。4.了解化学键和分子间作用力的区别。5.了解氢键的存在对物质性质的影响,能列举含有氢键的物质。知识点一共价键1本质原子之间形成 _ 。2特征具有_性和_性。3分类分类依据类型形成共价键的原子轨道重叠方式键电子云“头碰头”重叠键电子云“肩并肩”重叠形成共价键的电子对是否偏移极性键共用电子对发生偏移非极性键共用电子对不发生偏移4.键参数(1键能

2、键能:气态基态原子形成_化学键释放的最低能量。单位: _,用 EAB表示,如 HH 键的键能为 436.0 kJ mol1,NN 键的键能为 946 kJ mol1。应为气态基态原子:保证释放能量最低。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 22 页2 / 22 键能为衡量共价键稳定性的参数:键能越大,即形成化学键时释放的能量越 _,形成的化学键越 _。结构相似的分子中,化学键键能越大,分子越稳定。(2键长键长:形成共价键的两个原子之间的_为键长。因成键时原子轨道发生重叠,键长小于成键原子的原子半径之和。键长是衡量共价键稳定性的

3、另一个参数。键长越短,键能越 _,共价键越 _。(3键角键角:在原子数超过2 的分子中,两个共价键之间的夹角称为键角。键角决定了分子的 _ 。多原子分子中共价键间形成键角,表明共价键具有_性。常见分子中的键角:CO2分子中的键角为_,为_形分子; H2O 分子中键角为105 ,为_形(或_形分子; CH4分子中键角为 109 28,为 _ 形分子。5等电子原理原子总数、价电子总数均相同的分子具有相似的化学键特征,具有许多相近的性质。这样的分子(或微粒 互称为 _。问题思考精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 22 页3 / 2

4、2 1怎样判断原子间所形成的化学键是离子键,还是共价键,是极性键还是非极性键?2所有的共价键都有方向性吗?3键和 键哪个活泼?知识点二分子的立体构型1价层电子对互斥模型的两种类型价层电子对互斥模型说明的是_的空间构型,而分子的空间构型指的是 _ 的空间构型,不包括孤电子对。(1当中心原子无孤电子对时,两者的构型_;(2当中心原子有孤电子对时,两者的构型_。2杂化轨道理论当原子成键时,原子的价轨道相互混杂,形成与原轨道数相等的能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同,轨道间的夹角不同,形成分子的立体构型不同。3价层电子对互斥模型、杂化轨道理论与分子立体构型的关系(1杂化轨道理论杂化类型杂化轨道数目杂化

5、轨道间夹角立体构型实例sp BeCl2sp2BF3精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 22 页4 / 22 sp3CH4(2价层电子对互斥模型电子对数成键对数孤电子对数电子对空间构型分子立体构型实例2 2 0 直线形直线形BeCl23 3 0 三角形正三角形BF32 1 V 形SnBr24 4 0 四面体形正四面体形CH43 1 三角锥形NH32 2 V 形H2O 4.配位化合物(1配位键:成键原子一方提供孤对电子,另一方提供空轨道。(2配位化合物:金属离子(或原子 与某些分子或离子(称为配体以配位键结合形成的化合物。(3组

6、成:如对于Ag(NH32OH,中心离子为Ag,配体为NH3,配位数为 2。问题思考精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 22 页5 / 22 4CH4和 H2O 的杂化方式是否相同?怎样理解其分子立体结构的不同?知识点三分子的结构与性质1键的极性和分子极性(1极性键和非极性键极性键: _的共价键。非极性键:_的共价键。(2极性分子和非极性分子极性分子:正电中心和负电中心_的分子。非极性分子:正电中心和负电中心_的分子。2范德华力及其对物质性质的影响(1概念_与_之间存在着的一种把分子聚集在一起的作用力。(2特点范德华力 _,约

7、比化学键的键能小12个数量级。(3影响因素_ 越大,则范德华力越大。_越大,则范德华力越大。(4对物质性质的影响范德华力主要影响物质的_性质,化学键主要影响物质的_性质。3氢键及其对物质性质的影响精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 22 页6 / 22 (1概念氢键是一种 _ ,它是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中_ 的原子之间的作用力。其表示方法为 _ 。(2特点大小:介于 _和_之间,约为化学键的 _分之几,不属于化学键。 存 在 : 氢 键 不 仅 存 在 于 _, 有 时 也 存 在 于_。氢

8、键也和共价键一样具有_性和_性。(3对物质性质的影响主要表现为使物质的熔、沸点_,对电离和溶解等产生影响。4溶解性(1“ 相 似 相 溶 ” 的 规 律 : 非 极 性 溶 质 一 般 能 溶 于_ ,极性溶质一般能溶于 _。如果存在氢键,则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大,溶解性_。(2“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。如乙醇与水_,而戊醇在水中的溶解度明显_。(3 如 果 溶 质 与 水 发 生 反 应 , 将 增 加 物 质 的 溶 解 度 , 如_ 等。问题思考精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 22 页7 / 2

9、2 5由极性键形成的分子一定是极性分子吗?6氢键是化学键吗?怎样理解氢键的强、弱对分子熔、沸点的影响?一、范德华力、氢键、共价键的比较完成下列表格范德华力氢键共价键概念物质分子之间普遍存在的一种相互作用力,又称分子原子间通过共用电子对所形成的相互作用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 22 页8 / 22 间作用力分类分子内氢键、分子间氢键极性共价键、非极性共价键存在范围双原子或多原子的分子或共价化合物和某些离子化合物特征(有、无方向性和饱和性 强度比较影响强度的因素对于 AHB,A、B的电负性越大,B 原子的半径越小,键能

10、越大对物质性质的影响影响物质的熔、沸点、溶解度等物理性质组成和结构相似的物质,随相对分子质量的增大,物质的熔、沸点升高。如熔、沸点F2Cl2Br2I2,CF4CCl4H2S,HFHCl ,NH3PH3精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 22 页9 / 22 典例导悟1已知和碳元素同主族的X 元素位于元素周期表中的第1 个长周期,短周期元素Y 原子的最外层电子数比内层电子总数少3,它们所形成化合物的分子式是XY4。试回答:(1若 X、Y 两元素电负性分别为2.1和 2.85,则 XY4中 X 与 Y之间的化学键为 _(填“共价

11、键”或“离子键”。(2该化合物的立体构型为_,中心原子的杂化类型为_,分子为 _(填“极性分子”或“非极性分子”。(3该化合物在常温下为液体,该化合物中分子间作用力是_。(4该化合物的沸点与SiCl4比较,_(填化学式 的高,原因是_精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 22 页10 / 22 _ 。二、等电子原理及应用1常见的等电子体汇总 (完成下表 微粒通式价电子总数立体构型CO2、CNS、NO错误! 、N错误!AX2CO错误! 、NO错误!、SO3AX3SO2、O3、NO错误!AX2V 形SO错误! 、PO错误!AX4P

12、O错误! 、SO错误!、ClO错误 !AX3三角锥形CO、N2AX 直线形CH4、NH错误!AX42.应用根据已知的一些分子结构推测另一些与它等电子的微粒的立体结构,并推测其物理性质。(1(BNx与(C2x,N2O 与 CO2等也是等电子体; (2硅和锗是良好的半导体材料,他们的等电子体磷化铝(AlP和砷化镓 (GaAs也是很好的半导体材料;(3白锡(-Sn2与锑化铟是等电子体,它们在低温下都可转变为超导体;(4SiCl4、SiO错误! 、SO错误! 的原子数目和价电子总数都相等,它们互为等电子体,中心原子都是sp3杂化,都形成正四面体形立体构型。特别提醒等电子体结构相同,物理性质相近,但化学

13、性质不同。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 22 页11 / 22 典例导悟21919 年,Langmuir 提出等电子原理:原子数相同、电子总数相同的分子,互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。(1根据上述原理,仅由第二周期元素组成的共价分子中,互为等电子体的是: _和_;_和_。(2此后,等电子原理又有所发展。例如,由短周期元素组成的微粒,只要其原子数相同,各原子最外层电子数之和相同,也可互称为等电子体,它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中,与 NO错误! 互为等电子体的分子有:_、_。精选

14、学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 22 页12 / 22 的FBF,分子中3BF在3(37(3(4课标全国卷2018 1和3BF,_原子的杂化轨道类型为B,_键角是的 立 体 构 型 为错误 !BF,4NaBF用 可 生 成作NaF过 量_ 。(4在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中,层内B 原子与 N 原子之间的化学键为 _,层间作用力为 _ 。分子3NH分子可视为4H2N(肼3(30(3(4福建理综,2018 2。取代形成的另一种氮的氢化物氨基(2NH中的一个氢原子被分子中氮原子轨道的4H2N;_分子的空间构型是3NH杂化

15、类型是 _ 。肼可用作火箭燃料,燃烧时发生的反应是:O(g24H(g23N=(l4H22N(l4O2N11 038.7 kJmolH若该反应中有 4 mol NH 键断裂,则形成的 键有_mol。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 22 页13 / 22 晶体类型与硫酸铵相4SO6H2N。4SO6H2N肼能与硫酸反应生成。填标号(_的晶体内不存在4SO6H2N则,同a离子键b共价键c配位键d范德华力(4图 1 表示某种含氮有机化合物的结构,其分子内4 个氮原子分别位于正四面体的4 个顶点(见图 2。分子内存在空腔,能嵌入某

16、离子或分子并形成4 个氢键予以识别。下列分子或离子中,能被该有机化合物识别的是_(填标号。4CFa4CHb错误!NHcO2Hd分子、键HO分子内的O2H2(32(2(3山东理综2018 3间的范德华力和氢键从强到弱依次为_。的沸点比高,原因是_ 。O3H。杂化_原子采用O中O3H,O3H形成O2H可与H3(O2H键角比HOH中中 HOH 键角大,原因为_精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 22 页14 / 22 _ 。42010 山东理综, 32(1(3碳族元素包括C、Si、Ge、Sn、Pb。(1碳纳 M 管由单层或多层石

17、墨层卷曲而成,其结构类似于石墨晶体,每个碳原子通过_杂化与周围碳原子成键,多层碳纳M管的层与层之间靠 _ 结合在一起。键的键角BrSn分子中2SnBr用价层电子对互斥理论推断3(_120 (填“”、“ 。姓名: _班级: _学号: _5.2010 福建理综, 30(1中国古代四大发明之一黑火药,它的爆炸反应为:已配平(23CO2NA错误!S3C32KNO除 S外,上列元素的电负性从大到小依次为_ 。在生成物中, A 的晶体类型为 _ ,含极性共价键的分子的中心原子轨道杂化类型为_。键数目键与分子中HCN推算,结构相似2N与CN已知之比为_。62010 海南理综, 19, 19(5.下列描述中正

18、确的是 (形的极性分子V为2CSA的立体构型为平面三角形错误!ClOB对完全相同的成键电子对6中有6SFC杂化3sp的中心原子均为错误!SO和4SiFD丁二酮肟与,在稀氨水介质中:2Ni丁二酮肟常用于检验5( .。其结构如图所示,反应可生成鲜红色沉淀2Ni精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 22 页15 / 22 该结构中,碳碳之间的共价键类型是键,碳氮之间的共价键类型是 _,氮镍之间形成的化学键是_ ;该结构中,氧氢之间除共价键外还可存在_ ;该结构中,碳原子的杂化轨道类型有_ 。题组一共价键1下列物质的分子中既有键,又

19、有 键的是 (2H2C4H2C2O2H2NO2HHClAB精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 22 页16 / 22 CD2(2018 台州质检 下列有关 键的说法错误的是 (A如果电子云图象是由两个s电子重叠形成的,即形成s-s 键Bs电子与 p 电子形成 s-p 键Cp 电子与 p 电子不能形成 键DHCl 分子里含一个 s-p 键3(2018 青州调研 下列说法不正确的是 (A双键、三键中都有 键B成键原子间原子轨道重叠愈多,共价键愈牢固C因每个原子未成对电子数是一定的,故配对原子个数也一定D所有原子轨道在空间都具有

20、自己的方向性题组二分子的立体构型4(2018 兰州调研 下列分子中,各原子均处于同一平面上的是(3NHA4CClB2O2HCO2CHD5下列推断正确的是 (是三角锥形分子3BFA离子呈平面形结构,:的电子式错误!NHB轨道与碳原子的1s键都是氢原子的HC个4分子中的4CHCp 轨道形成的 s-p 键个氢原子4杂化轨道分别与3sp个4分子中的碳原子以4CHD的 1s轨道重叠,形成 4 个 CH 键题组三分子的性质6(2018 合肥模拟 下列各组分子中都属于含极性键的非极性分子的是 (S 2H、2COA4CH、4H2CB2H2C、2ClCHCl、3NHD都是非极性分3SO、4CH、3BF、2CO已

21、知成都模拟2018(7型分子是nAB由此可推知,都是极性分子2SO、O2H、S2H、3NH,子非极性分子的经验规律是(A分子中所有原子在同一平面内B分子中不含氢原子元素为最高正价A,分子中nAB在C原子最外层电子不一定都成键A,型分子中nAB在D题号1234567精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 22 页17 / 22 答案题组四综合探究8均由两种短周期元素组成的A、B、C、D 化合物分子,都含有 18 个电子,它们分子中所含原子的数目依次为2、3、4、6。A 和C 分子中的原子个数比为11,B 和 D 分子中的原子个数

22、比为12。D 可作为火箭推进剂的燃料。请回答下列问题:(1A、B、C、D 分子中相对原子质量较大的四种元素第一电离能由大到小排列的顺序为_( 用元素符号回答 。(2A 与 HF 相比,其熔、沸点较低,原因是_ 。(3B 分子的空间构型为_形,该分子属于 _分子(填“极性”或“非极性”。由此可以预测B 分子在水中的溶解度较 _(“大”或“小” 。(4A、B 两分子的中心原子的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱为 _(填化学式 ,若设 A 的中心原子为X,B 的中心原子为 Y,比较下列物质的酸性强弱。4YO2_H3YO2H;4_HXO3HXO_HXO(5D 分子中心原子的杂化方式是_,由该原子组成

23、的单质分子中包含 _个 键,与该单质分子互为等电子体的常见分子的分子式为 _ 。学案64 分子结构与性质【课前准备区】知识点一1共用电子对2饱和方向牢固多1kJmolmol11(4(2核间距大稳定(3空间构型方向180 直线角V正四面体5等电子体知识点二1价层电子对成键电子对(1一致(2不一致3(12180 直线形3120 平面三角形4109 28四面体形精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 22 页18 / 22 知识点三1(1电子对发生偏移电子对不发生偏移(2不重合重合2(1分子分子(2很弱(3相对分子质量分子极性(4物

24、理化学3(1除范德华力之外的另一种分子间作用力电负性很强AHB(2范德华力化学键十分子间分子内方向饱和(3升高4(1非极性溶剂极性溶剂越强(2互溶减小O2H与2SO3(问题思考1一般有两种方法:经验判断,活泼金属与活泼的非金属,强碱,多数盐形成的是离子键,非金属原子间、酸、弱碱等分子中形成的是共价键,同种元素间形成的是非极性键,不同种元素间形成的是极性键。电负性判断:当两原子间的电负性相差很大(大于 1.7时,形成的为离子键;当原子间的电负性相差不大时形成的是共价键,电负性相同的原子形成的为非极性键,其余为极性键。键无方向性ss分子中的2H23 键比 键活泼,易断开。电子对空间构型都,杂化的方

25、式形成分子的3sp它们都是以4分子中碳原子无孤对电子故其分子构型为正四面4CH,是四面体形而分子的空间构型是,分子中氧原子有两对未成键电子O2H而,体指成键电子对的空间构型,故其分子构型为V 形。但正负电荷,分子中全是极性键,等4CCl、4CH如,不一定5中心重合,不显极性。6氢键不是化学键,定位于一种较强的分子间作用力。若分子间形成氢键,造成分子间作用力增大,分子间距离增大(如熔化、汽化 克服的能量较高,故熔、沸点升高。若仅分子内形成氢键,则分子间的作用力减弱,则熔、沸点降低。【课堂活动区】一、由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力分子间某些含强

26、极性键氢化的化合物中或其H及O、N、F或含3NH、O2H、HF如(物的分子间分子间无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性有方向性、有饱和性共价键 氢键 范德华力随着分子极性和相对分子质量精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 22 页19 / 22 的增大而增大;组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大成键原子半径越小,键长越短,键能越大,共价键越稳定影响分子的稳定性;共价键键能越大,分子稳定性越强正四面32e18e平面三角形24e直线形1.16e、二正四面体形8e10e26e体形典例导悟1(1共价键非极性分子杂

27、化3sp正四面体形2(3范德华力分,相对分子质量越大,组成和结构相似的分子晶体4GeCl4(子间作用力越大,熔、沸点越高类比即4SiCl,4CCl,与Cl元素为Y,Ge为X推断出解读可。2COO2NCO2(1N23O2(2SO解读(1仅由第二周期元素组成的共价分子中,即C、N、O、均为2CO与O2N个电子,14均为CO与2N组成的共价分子,如:F22个电子。(2依题意,只要原子数相同,各原子最外层电子数之和相同,为三原子,各原子最外层电子数之和错误!NO即可互称为等电子体,也为三原子,各原子最外层电子数之3O、2SO,181265为:和为 6318。【课后练习区】高考集训分或极性共价键(共价键

28、4(正四面体形2sp1203(1子间作用力的键角FBF故的空间构型为平面正三角形,3BF3(解读杂化;根据价电子对互斥理论可2sp原子的杂化类型为B;120为的立体构型为正四面体形。错误!BF知,(4借助于石墨的结构可知,B 与 N 原子之间的化学键为共价键,层与层之间依靠分子间作用力相结合。c4(d33sp三角锥形3(2分子可看作两个4H2N的空间构型是三角锥形,3NH3(解读精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 22 页20 / 22 1杂化方式结合。3sp分子所得,氮原子采用2H分子脱去一个3NH反应,4H2Nmol1

29、键断裂即有HNmol4键,mol2中含有2Nmol硫酸铵晶体是离子晶体,则键。mol3,则形成2Nmol1.5生成晶体也是离子晶体,内部不含有范德华力。4SO6H2N(4能被该有机物识别即能嵌入空腔形成4 个氢键,则要求某分子或离子是正四面体结构且能形成氢键,只有c项符合题意。3(2OH 键、氢键、范德华力形成分子内氢键,而形成分子间氢键,分子间氢键使分子间作用原子O中O3H,对孤电子对2原子上有O中O2H3sp3(力增大上只有 1 对孤电子对,排斥力较小解读(2水分子内的OH 键为化学键,氢键为分子间作用力;存在分子间氢键而存在分子内氢键,而分子间氢键主要影响物质的熔、沸点(升高。杂化,孤电

30、子对对成键电3sp原子均采取O中的O3H、O2H3(中排斥力大,键角小。O2H子对具有排斥作用,而孤电子对数多的3(分子间作用力2sp1(4杂化与邻近的三个碳原子以2sp石墨的每个碳原子采用1(解读共价键结合,形成六边形平面网状结构,这些平面网状结构再以分子间作用力结合形成层状结构。,配位原子3错误!原子价电子对数目是Sn分子中,2SnBr3(形,键角小于V立体构型为2SnBr有孤对电子,原子含Sn,故2数为120 。5ONCK离子晶体sp11,其晶体类型为离子晶体,含S2K为A由原子守恒可知解读精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20

31、 页,共 22 页21 / 22 中2N杂化,sp,其中心原子轨道杂化为2CO有极性共价键的分子为键,个2键和个1中也含有CN键,所以个2键和个1含有在 HCN 中又多了一个 HC 键,所以在 HCN 中 键和 键各为 2个。6.CD杂化3sp、杂化2sp氢键配位键键、键5( .解读.(5碳氮之间是共价双键,一个是键,一个是键;氮镍之间形成的是配位键,氮原子提供孤对电子,镍原子提供空轨杂化,甲基中的碳原2sp道;分子中和氮原子形成双键的碳原子发生杂化。3sp子发生考点集训1D2.C3D对 D 选项可举反例。如: s 轨道的形状是球形对称的,无方向性。 4D;故应为平面三角形,杂化方式2sp原子

32、采用B中3BFD5形成配位H且孤对电子与,杂化方式3sp原子采用N中错误!NH1s键都是氢原子的HC个4分子中的4CH;故应为正四面体形,键。键个杂化轨道形成的4杂化后的3sp轨道与碳原子结构式为2CO中A此题考查键的极性和分子的极性。B6是极性分S2H,所以都含极性键,但为S2H,O=C=O,都含极性键,且都为4CH,为4H2C中B子;为极性分HCl、3NH中D不含极性键,2Cl中C属于非极性分子;子,都不符合题意。 7C结合所给出的例子进行分析,可知当A 元素最外层电子均已成键时,分子无极性,此时A 的化合价也均是最高正价。8(1NOClS(2HF 分子之间存在氢键(3V极性大H4HClO

33、4(CO2杂化3sp5(精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 22 页22 / 22 解读根据 18 电子化合物和分子中原子个数比可推知A、B、。4H2N、2O2H、S2H、HCl四种化合物分别为D、C(1四种化合物中相对原子质量较大的元素分别为:Cl、S、O、N。根据第一电离能的递变规律可知,四种元素的第一电离能为NOClS。(2A 为 HCl,因为 HF 的分子之间存在氢键和范德华力,而HCl分子之间只存在范德华力,所以HF 的熔、沸点高于 HCl。原子O分子中O2H,因为O2H,其结构类似于S2H分子为B3(形,属于极性分V分子也为S2H形,所以V杂化,分子构型为3sp为子。,4SO2H和4HClO,形成的酸为S和Cl的中心原子为B、A4(的化合价越Y、X;4SO2H4HClO,所以酸性ClS因为非金属性。4SO2H3SO2H;4HClO3HClO5(键。个2键,个1,其中有NN的结构式为2N化,申明:所有资料为本人收集整理,仅限个人学习使用,勿做商业用途。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页,共 22 页

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