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第五章 物质结构 元素周期律1. 原子结构 原子的组成核外电子 e = Z原子核原 子质子 Z中子 N(AZ)核电荷数（Z） = 核内质子数（Z） = 核外电子数 = 原子序数质量数（A）= 质子数（Z） 中子数（N）阴离子的核外电子数 = 质子数 电荷数（）阳离子的核外电子数 = 质子数 电荷数（） 区别概念：元素、核素、同位素元素：具有相同核电荷数（即质子数）的同一类原子的总称核素：具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子同位素：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子的互称；也就是说同一元素的不同核素之间互称为同位素。 元素的相对原子质量 同位素的相对原子质量：该同位素质量与12C质量的1/12的比值。 元素的相对原子质量等于各种同位素相对原子质量与它们在元素中原子所占百分数（丰度）乘积之和。即：元素的相对原子质量Ar= Ar1a% Ar2b% 核外电子的电子排布（了解） 核外电子运动状态的描述电子云（运动特征）：电子在原子核外空间的一定X围内高速、无规则的运动，不能测定或计算出它在任何一个时刻所处的位置和速度，但是电子在核外空间一定X围内出现的几率（机会）有一定的规律，可以形象地看成带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，我们把它称为电子云。电子层：在多个电子的原子里，根据电子能量的差异和通常运动的区域离核远近不同，把电子分成不同的能级，称之为电子层。电子能量越高，离核越远，电子层数也越大。电子层符号KLMNOPQ电子层序数n1234567离核远近近 远能量高低低 高 原子核外电子排布规律 每一层电子数最多不超过2n2 ；最外层电子数最多不超过8个，次外层电子数最多不超过18个，倒数第三层不超过32个；核外电子总是先占有能量最低的电子层，当能量最低的电子层排满后，电子才依次进入能量较高的电子层。 原子结构示意图的书写2. 元素周期表 元素周期表见课本封页元素周期表的结构分解周期名称周期别名元素总数规律具有相同的电子层数而又按原子序数递增的顺序排列的一个横行叫周期。7个横行7个周期第1周期短周期2电子层数 = 周期数 （第7周期排满是第118号元素）第2周期8第3周期8第4周期长周期18第5周期18第6周期32第7周期不完全周期26（目前）族名类名核外最外层电子数规律周期表中有18个纵行，第8、9、10三个纵行为第族外，其余15个纵行，每个纵行标为一族。7个主族7个副族0族第族主族第A族H和碱金属1主族数 = 最外层电子数第A族碱土金属2第A族3第A族碳族元素4第A族氮族元素5第A族氧族元素6第A族卤族元素70族稀有气体2或8副族第B族、第B族、第B族、第B族、第B族、第B族、第B族、第族随堂练习11原计划实现全球卫星通讯需发射77颗卫星，这与铱(Ir元素的原子核外电子数恰好相等,因此称为“铱星计划”。已知铱的一种同位素是19177Ir,则其核内的中子数是A.77B.286C.191D.1142分析发现，某陨石中含有半衰期极短的镁的一种放射性同位素28Mg，该同位素的原子核内的中子数是A12B14C16D183. Se是人体必需微量元素，下列关于说法正确的是 A互为同素异形体 B互为同位素C分别含有44和46个质子 D都含有34个中子4. 下列分子中，电子总数最少的是A. H2S B. O2 C. CO D. NO5. 某些建筑材料中含有氡(Rn)，氡是放射性元素。 222Rn、219Rn、220Rn分别来自镭、锕、钍，因而分别称为镭射气、锕射气和钍射气。下列有关氡的说法，正确的是 A. 氡是双原子分子 B. 氡气因其化学性质活泼而对人体有害 C. 氡气因其具有放射性而对人体有害 D. 222Rn、219Rn、220Rn是三种同素异形体6. 几种单核微粒具有相同的核电荷数，则A. 一定是同位素 B. 一定是同种原子 C. 一定是同种元素 D. 一定质量数相等7. 同温同压下，等容积的两个密闭集气瓶中分别充满12C18O和14N2两种气体。关于这两个容器中气体的说法正确的是A. 质子数相等，质量不等 B. 分子数和质量都不相等C. 分子数、质量均相等 D. 原子数、中子数和质量数均相等8. 已知元素A的氢化物分子式为H2A，其最高价氧化物含氧60%，则A元素的相对原子质量为A. 16g B. 32g C. 16 D. 329. A元素原子的L层比B元素原子的L层少3个电子，B元素的原子核外电子总数比A元素原子的核外电子总数多5个，则A与B可形成的化合物类型为 A. AB B. BA2 C. AB4 D. B3A210. 甲、乙是周期表中同一主族的两种元素，若甲的原子序数为x，则乙的原子序数不可能是A. x2 B. x4 C. x8 D. x1811. X和Y属短周期元素，X原子的最外层电子数是次外层电子数的一半，Y位于X的前一周期，且最外层只有一个电子，则X和Y形成的化合物的化学式可表示为A.XY B.XY2 C.XY3 D.X2Y313下列微粒的结构示意图中，表示氟离子的是14. X元素的阳离子和Y元素的阴离子具有与氩原子相同的电子层结构，下列叙述正确的是A.X的原子序数比Y的小 B.X原子的最外层电子数比Y的大C.X的原子半径比Y的大 D.X元素的最高正价比Y的小15. X、Y、Z为短周期元素，这些元素原子的最外层电子数分别为1、4、6，则由这3种元素组成的化合物的化学式不可能是A. XYZ B. X2YZ C. X2YZ2 D. X2YZ316. 美国劳仑斯国家实验室曾在1999年宣布用86Kr离子轰击208Pb靶得到118号元素的一种原子，其质量数为293。其后，反复实验均未能重现118号元素的信号，因此该实验室在2001年8月宣布收回该论文。但是科学家们相信，完成的第七周期包含的元素数目与第六周期相同。若118号元素将来被确认，则下列预测合理的是A. 它的中子数是118 B. 它是第八周期元素C. 它是活泼的金属元素 D. 它的最外层电子数是8 17. 已知碳有三种常见的同位素：12C、13C、14C，氧也有三种同位素：16O、17O、18O，由这六种微粒构成的二氧化碳分子中，其相对分子质量最多有A.18种B.6种C.7种D.12种18. 氯元素的天然同位素有和。氯元素的相对原子质量为35.45，则天然氯元素中和的原子数目之比约为A.3:1 B.1:3 C.3:2 D.4:119.下列各组中的三种微粒，所含质子数与电子数都相等的是A.Na+、 Mg2+、 Al3+ B.HCl、H2S、 Ar C.H2O、OH-、 Na+ D.NH4+、 Na+、F-20.某元素R的核内含有N个中子，R的质量数为A，在其与氢化合时，R呈-n价，则WgR的气态氢化物中所含电子的物质的量为A. B. C. D. 21对第n电子层，若它作为原子的最外层，则容纳的电子数最多与n-1层的相同；当它作为次外层，则容纳的电子数比n+1层上电子数最多能多个，则第n层为 AL层 BM层 CN层 D任意层22A、B、C均为周期表中的短周期的元素，它们在周期表的位置如下图。已知B、C两元素在周期表中族数之和是A元素族数的倍；B、C元素的原子序数之和是A 元素的原子序数的倍，则A、B、C所在的一组是ABe、Na、Al BB、Mg、Si CO、P、Cl DC、Al、P23. 关于主族元素的叙述，不正确的是A. 主族序数等于元素原子的最外层电子数 B. 元素的最高正价等于原子最外层电子数C. 最低负价数的绝对值等于原子最外层达稳定结构时所需电子数D. 都既有正化合价，又有负化合价2411g 2H218O所含的中子的物质的量为A4.5mol B5mol C5.5molD6mol3. 元素周期律 定义：元素的性质随着元素原子序数递增而呈现周期性变化的规律叫元素周期律。 实质：元素性质的周期性变化是元素原子核外电子数排布的周期性变化的必然结果。这就是元素周期律的实质。 内容随着原子序数递增，元素原子核外电子层排布呈现周期性变化； 元素原子半径呈现周期性变化； 元素化合价呈现周期性变化； 元素原子得失电子能力呈现周期性变化；即元素的金属性和非金属性呈现周期性变化。元素周期表中元素性质的递变规律同 周 期（从左到右）同 主 族（从上到下）原子半径逐渐减小逐渐增大电子层排布电子层数相同最外层电子数递增电子层数递增最外层电子数相同失电子能力逐渐减弱逐渐增强得电子能力逐渐增强逐渐减弱金属性逐渐减弱逐渐增强非金属性逐渐增强逐渐减弱主要化合价最高正价（1 7）非金属负价 = （8族序数）最高正价 = 族序数非金属负价 = （8族序数）最高氧化物的酸性酸性逐渐增强酸性逐渐减弱对应水化物的碱性碱性逐渐减弱碱性逐渐增强非金属气态氢化物的形成难易、稳定性形成由难 易稳定性逐渐增强形成由易 难稳定性逐渐减弱碱金属、卤素的性质递变 几个规律金属性强弱： 单质与水或非氧化性酸反应难易；单质的还原性（或离子的氧化性）；M(OH)n的碱性；金属单质间的置换反应；原电池中正负极判断，金属腐蚀难易；非金属性强弱： 与氢气反应生成气态氢化物难易；单质的氧化性（或离子的还原性）；最高价氧化物的水化物（HnROm）的酸性强弱；非金属单质间的置换反应。 半径比较三规律：阴离子与同周期稀有气体电子层结构相同；阳离子与上周期稀有气体电子层结构相同。 非金属元素的原子半径 其相应的阴离子半径；金属元素的原子半径 其相应的阳离子半径；具有相同电子层结构的阴阳离子，随着元素原子序数的递增，离子半径逐渐减 元素化合价规律最高正价 = 最外层电子数，非金属的负化合价 = 最外层电子数8，最高正价数和负化合价绝对值之和为8；其代数和分别为：0、2、4、6。化合物氟元素、氧元素只有负价（-1、-2），但HFO中F为0价；金属元素只有正价；化合价与最外层电子数的奇、偶关系：最外层电子数为奇数的元素，其化合价通常为奇数，如Cl的化合价有+1、+3、+5、+7和-1价。最外层电子数为偶数的元素，其化合价通常为偶数，如S的化合价有-2、+4、+6价。 周期表中特殊位置的元素族序数等于周期数的元素：H、Be、Al；族序数等于周期数2倍的元素：C、S；族序数等于周期数3倍的元素：O；周期数是族序数2倍的元素：Li；周期数是族序数3倍的元素是：Na；最高正价不等于族序数的元素是：O、F。 元素性质、存在、用途的特殊性形成化合物种类最多的元素，或气态氢化物中氢的质量分数最大的元素：C；空气中含量最多的元素，或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素：N；常温下呈液态的非金属单质元素是：Br；最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的元素是：Be、Al；元素的气态氢化物和它的最高价氧化物的水化物起化合反应的元素是：N；，元素的气态氢化物和它的最高价氧化物的水化物起氧化还原反应的元素是：S；元素的气态氢化物能和它的氧化物在常温下反应生成该元素单质的元素是：S。随堂训练21. 下列元素的原子半径最大的是A. 氮 B. 磷 C. 氧 D. 硫2下列单质中，最容易跟氢气发生反应的是AO2 BN2 CF2 D. Cl23. 下列物质中酸性最强的是A. H3PO4 B. HNO3 C. H2CO3 D. H3BO34X、Y、Z为短周期元素，X原子最外层只有一个电子，Y原子的最外层电子数比内层电子总数少4，Z的最外层电子数是内层电子总数的3倍。下列有关叙述正确的是AX肯定为碱金属元素B稳定性：Y的氢化物Z的氢化物CX、Y两元素形成的固体化合物一定为离子晶体DY、Z两元素形成的化合物熔点较低5. 已知短周期元素的离子，aA2、bB、cC3、dD都具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是A. 原子半径A BC D B.原子序数 A BC DC. 离子半径CDBA D. 单质的还原性ABDC 6. 下列元素中化学性质最活泼的是A. 硅 B. 磷 C. 硫 D. 氯7. 下列说法错误的是A. 原子及其离子核外电子层数等于该元素所在的周期数B. 元素周期表中从B族到B族10个纵行的元素都是金属元素C. 除氦外的稀有气体原子的最外层电子数都是8D. 同一元素的各种同位素的物理性质、化学性质均相同8. 已知（Be）的原子序数为4。下列对铍及其化合物的叙述中，正确的是A. 铍的原子半径大于硼的原子半径 B. 氯化铍分子中铍原子的最外层电子数是8C. 氢氧化铍的碱性比氢氧化钙的弱 D. 单质铍跟冷水反应产物为氢气10. 下列关于原子的几种描述中，不正确的是A. 18O与19F具有相同的中子数 B. 16O与17O具有相同的电子数C. 12C与13C具有相同的质量数 D. 15N与14N具有相同的质子数 11. 关于元素周期律和周期表的下列说法，正确的是A. 目前已发现的所有元素占据了周期表里全部位置，不可能再有新的元素被发现B. 元素的性质随着原子序数的增加而呈周期性变化C. 俄国化学家道尔顿为元素周期表的建立作出巨大贡献D. 同一主族的元素从上到下，金属性呈周期性变化 12某元素的原子核外有三个电子层，其最外层电子数是次外层电子数的一半，则此元素是A S B CCSiD Cl13.主族元素R最高正价氧化物对应水化物的化学式为H2RO3，则其氢化物的化学式是A.HR B.RH3 C.H2R D.RH314.同周期X，Y，Z三元素，其最高价氧化物的酸性由弱到强的顺序是：H3ZO4H2YO4YZ B. 非金属性：XYZC. 阴离子的还原性按X，Y，Z的顺序由强到弱D. 气态氢化物的稳定性按X，Y，Z的顺序由弱到强15.下列微粒半径由大到小的排列是A.P3-，S2-，Cl- B.Cl-，S2-，O2- C.Ca，Mg，Na D.K+、Cl-，S2-17. 下列递变规律正确的是AHClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次增强，BHCl、HBr、HI的稳定性依次增强C钠、镁、铝的还原性依次减弱 DP、S、Cl最高正价依次降低。18.X元素的阳离子、Y元素的阳离子和Z元素的阴离子都具有相同的电子层结构。X的阳离子半径大于Y的阳离子半径，则X、Y、Z三元素的原子序数大小顺序正确的是A.XYZ B.YZX C.YXZ D.ZX Y Z B. X Z Y C. Y X Z D. Y Z X14.将铜棒和铝棒用导线连接后插入浓硝酸溶液中，下列叙述正确的是A.该装置能形成原电池，其中铝是负极 B该装置能形成原电池，其中铜是负极C该装置不能形成原电池 D.以上说法均不正确15.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛使用，锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应为：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列说法错误的是 A电池工作时，锌失去电子B电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(l)+2e-Mn2O3(s)+2OH-(aq)C电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g16.微型锂电池可作植入某些心脏病人体内的心脏起博器所用的电源，这种电池中的电解质是固体电解质LiI，其中的导电离子是I-.下列有关说法正确的是A正极反应：2Li - 2e- = 2Li B负极反应：I2 + 2e- = 2I-C总反应是：2Li + I2 = 2LiI D金属锂作正极17.某原电池总反应离子方程式为2Fe3 + Fe = 3Fe2能实现该反应的原电池是 A.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液B.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为Fe(NO3)2溶液C.正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2(SO4)3D.正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO418.氢氧燃料电池用于航天飞船，电极反应产生的水，经过冷凝后可用作航天员的饮用水，其电极反应如下：负极：2H2 + 4OH- - 4e- = 4H2O 正极：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH，当得到1.8L饮用水时，电池内转移的电子数约为 A.1.8mol B.3.6mol C.100mol D.200mol19随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是A利用电池外壳的金属材料 B防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品 D回收其中石墨电极20废电池处理不当不仅造成浪费，还会对环境造成严重污染，对人体健康也存在极大的危害。有同学想变废为宝，他的以下想法你认为不正确的是A把锌皮取下洗净用于实验室制取氢气 B碳棒取下洗净用作电极C把铜帽取下洗净回收利用D电池内部填有氯化铵等化学物质，将废电池中的黑色糊状物作化肥用21.下列变化中属于原电池的是 A.在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层B.白铁(镀锌)表面有划损时,也能阻止铁被氧化C.红热的铁丝与水接触表面形成蓝黑色保护层D.铁与稀硫酸反应时,加入少量硫酸铜溶液时,可使反应加速22.实验室中欲制氢气,最好的方法是 A.纯锌与稀硫酸反应 B.纯锌与浓硫酸反应C.纯锌与稀盐酸反应 D.粗锌(含铅、铜杂质)与稀硫酸反应 23.铁制品上的铆钉应该选用下列哪些材料制成A.铝铆钉 B.铜铆钉 C.锌铆钉 D.锡铆钉24.锌锰干电池在放电时，电池总反应方程式可以表示为：Zn + 2MnO2 + 2NH4 = Zn2 + Mn2O3 + 2NH3 + H2O在此电池放电时，正极（碳棒）上发生反应的物质是 A. Zn B. 碳棒 C. MnO2 和NH4 D. Zn2 和NH4 知识体系 3. 化学反应速率（） 定义：用来衡量化学反应的快慢，单位时间内反应物或生成物的物质的量的变化 表示方法：单位时间内反应浓度的减少或生成物浓度的增加来表示 计算公式：=c/t（：平均速率，c：浓度变化，t：时间）单位：mol/（Ls） 影响因素： 决定因素（内因）：反应物的性质（决定因素） 条件因素（外因）：反应所处的条件浓度：其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大活化分子总数，从而加快化学反应速率。（注：固态物质和纯液态物质的浓度可视为常数。）压强：对于气体而言，压缩气体体积，可以增大浓度，从而加快化学反应速率。（注：如果增大气体的压强时，不能改变反应气体的浓度，则不影响化学反应速率。）温度：其他条件不变时，升高温度，能提高反应分子的能量，增加活化分子百分数，从而加快化学反应速率。催化剂：使用催化剂能等同的改变可逆反应的正逆化学反应速率。其他条件：如固体反应物的表面积（颗粒大小）、光照、不同溶剂、超声波。4. 衡量化学反应的程度化学平衡 前提密闭容器中的可逆反应 条件一定条件的T、P、c 影响化学平衡的因素 本质V正=V逆0 特征表现各组分的质量分数不变 达化学平衡标志 达到化学平衡的标志 从反应速率判断：V正=V逆正逆反应的描述速率相等同一物质消耗和生成同一物质 速率的数值相等反应物和生成物 消耗或生成不同物质速率的比值与化学计量数相等 从混合气体中气体的体积分数或物质的量浓度不变判断 从容器内压强、混合气体平均相对分子质量、混合气体的密度不变等判断，需与可逆反应中m+n和p+q是否相等，容器的体积是否可变，物质的状态等因素有关，应具体情况具体分析途径 可先加入反应物，从正向开始可先加入生成物，从逆向开始也可同时加入反应物和生成物，从正、逆向同时开始影响因素浓度：增加反应物浓度，平衡右移压强：加压，平衡向气体体积减小方向移动温度：升温，平衡向吸热方向移动催化剂：（加快反应速率，但对平衡无影响）判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据例举反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)混合物体系中各成分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定平衡各物质的质量或各物质质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡总体积、总压力、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了mmolA同时生成m molA，即V(正)=V(逆)平衡在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p molC，则V(正)=V(逆)平衡V(A):V(B):V(C):V(D)=m:n:p:q，V(正)不一定等于V(逆)不一定平衡在单位时间内生成n molB，同时消耗了q molD，因均指V(逆)不一定平衡压强m+np+q时，总压力一定（其他条件一定）平衡m+n=p+q时，总压力一定（其他条件一定）不一定平衡混合气体平均相对分子质量MrMr一定时，只有当m+np+q时平衡Mr一定时，但m+n=p+q时不一定平衡温度任何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时（其他不变）平衡体系的密度密度一定不一定平衡其他如体系颜色不再变化等平衡随堂练习51. 某一反应物的浓度为1.0mol/L，经过20s后，它的浓度变成了0.2mol/L，在这20s内它的反应速率为A. 0.04 B. 0.04mol / L C. 0.04mol / (LS) D. 0.8mol / (LS)2. 在下列过程中，需要加快化学反应速率的是A. 钢铁腐蚀 B. 食物腐败 C. 炼钢 D. 塑料老化3. 在48ml0.1mol/LHNO3溶液中加入12ml0.4mol/LKOH溶液，所得溶液呈A. 弱酸性 B. 强酸性 C. 强碱性 D. 中性4. 可逆反应：2NO2(g) 2NO(g)+ O2(g)，在体积不变的密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是单位时间内生成nmol O2的同时生成2nmol NO2单位时间内生成nmol O2的同时生成2nmol NO用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2：2：1的状态混合气体的颜色不再改变的状态 混合气体的密度不再改变的状态ABCD5. 在2L密闭容器中，在一定条件下发生A+3B2C，在10秒内反应物A的浓度由1mol/L降到0.6mol/L，则（C）为A0.04mol/(L.s)B0.08mol/(L.s)C0.4mol/(L.s)D0.8mol/(L.s)6在一定条件下，发生反应：2NO2N2O4，该反应达到化学平衡后，降低温度，混合物的颜色变浅，下列有关说法正确的是A正反应为放热反应 B正反应为吸热反应C降温后NO2的浓度增大 D降温后各物质的浓度不变7NO和CO都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢地反应生成氮气和二氧化碳，对此反应，下列叙述正确的是A 使用适当的催化剂不改变反应速率 B. 降低压强能提高反应速率C. 高温度能提高反应速率 D. 改变压强对反应速率无影响8. 下列说法不正确的是 A. 物质发生化学反应都伴随着能量变化。B. 化学反应的速率和限度均可通过改变化学反应条件而改变。 C. 可逆反应只是代表少数反应。D. 化学反应达到平衡状态时，正反应速率与逆反应速率相等。9在下列平衡体系中，保持温度一定时，改变某物质的浓度，混合气体的颜色会改变；改变压强时，颜色也会改变，但平衡并不移动，这个反应是A2NOO2 2NO2 BN2O4 2NO2CBr2(g)H2 2HBr D6NO4NH3 5N23H2O10铝与稀硫酸的反应中，已知10s末硫酸的浓度减少了0.6 mol/L，若不考虑反应过程中溶液体积的变化，则10s内生成硫酸铝的平均反应速率是A. 0.02 mol/(Lmin)B. 1.8mol/(Lmin) C. 1.2 mol/(Lmin) D. 0.18 mol/(Lmin)11100 mL 6mol/L硫酸溶液与过量锌粉反应，在一定温度下，为了减缓反应速率但又不影响生成氢气的总量，可向反应物中加入适量的A. 碳酸钠B. 水C. 硫酸钾溶液D. 烧碱溶液12在下列影响化学反应速率的外界因素中，肯定能使化学反应速率加快的方法是升高温度加入正催化剂增大反应物浓度将固体块状反应物磨成末增大压强A.DC.D.13在反应2SO2+18O2 2SO3中，其中氧气用18O标记上，其中含有18O的物质有A.SO2 B. SO2O2SO3 C. O2SO3 D. SO2
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