化學反應的方向、限度和速率第二章考點串講目錄CONTENTS01020304化學反應的限度化學反應的方向化學反應的速率工業合成氨思

維

導

圖化學反應的方向1考

點

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理一、自發過程和自發反應考點01化學反應的方向自發過程自發反應含義在一定條件下，

不用借助外力

，就能自發進行的過程。在給定的條件下，可以

自發

進行到顯著程度的化學反應。特征具有

方向性

，即過程的某個方向在一定條件下自發進行，而該過程逆方向在該條件下肯定不能自發進行

。舉例高山流水，自由落體，冰雪融化鋼鐵生銹應用可被用來完成有用功。如H2燃燒可設計成

原電池

。非自發過程要想發生，必須對它做功。如通電將水分解為

H2和O2

。考

點

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理思維方法考點01化學反應的方向①自發過程可以是物理過程，不一定是處自發反應，而自發反應一定是自發過程。②某些自發反應需要在一定條件下才能自發進行，非自發反應具備一定條件下也能自發進行。③一般地，如果一個過程是自發的，其逆過程在相同條件下就是非自發的。④自發反應和非自發反應是可能相互轉化的，某一條件下的自發反應可能在另一條件下就是非自發反應，如2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)是常溫下的自發反應，而在高溫條件下其逆反應是自發反應。考

點

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理二、判斷化學反應方向的復合判據考點01化學反應的方向

焓判據與熵判據都有一定的局限性，不能用單一判據來判斷化學反應進行的方向。在焓判據與熵判據的基礎上，用復合判據來判斷反應進行的方向更為準確典

例

精

講考點01化學反應的方向【典例01-1】【自發過程與自發反應】下列反應屬于非自發反應的是A．鈉與水反應 B．氫氣在氧氣中燃燒生成水C．水分解變成氫氣和氧氣 D．氨氣和氯化氫相遇變成氯化銨C典

例

精

講考點01化學反應的方向【典例01-2】【化學反應方向的判斷】下列內容與結論相對應的是D舉

一

反

三考點01化學反應的方向【演練01】研究化學反應進行的方向對于反應設計等具有重要意義，下列說法正確的是A．ΔH<0、ΔS>0的反應在溫度低時不能自發進行B．在其他外界條件不變的情況下，汽車排氣管中使用催化劑可以改變產生尾氣的反應方向C．冰在室溫下自動熔化成水是一個熵增的過程D．一定溫度下，反應MgCl2（l）

Mg（l）+Cl2(g)的ΔH<0、ΔS>0C化學反應的限度2考

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理一、可逆反應考點02化學反應的限度1.定義：在同一條件下，能向正向進行，又能向逆向進行的反應。N2+3H22NH3催化劑高溫高壓2.特征：1）相同條件下；2）正、逆反應同時進行3）反應物、生成物同時存在三同一小

任一組分的轉化率都小于100%。方程式而用“”連接，而不用“=”3.表示：考

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理二、化學平衡狀態的特征考點02化學反應的限度動態平衡平衡時,各組分的濃度保持一定(表征)當外界條件改變,原平衡發生移動研究的對象是可逆反應逆v正＝v逆≠0(本質特征)等動定變考

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理三、化學平衡狀態的判定考點02化學反應的限度a.同一物質的生成速率等于其消耗速率直接標志——“正逆反應速率相等”c.在化學方程式同一邊的不同物質，一種物質的生成速率與另一種物質的消耗速率之比等于化學計量數之比b.在化學方程式兩邊的不同物質的生成(或消耗)速率之比等化學計量數之比a.各組分的濃度不隨時間的改變而改變b.各組分的質量分數、物質的量分數、體積分數不隨時間的改變而改變速率必須一個是正反應速率，一個是逆反應速率，且經過換算后同一物質的消耗速率和生成速率相等v正＝v逆>0各組分的濃度保持一定考

點

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理三、化學平衡狀態的判定考點02化學反應的限度濃度(反應物\生成物)物質的量(反應物\生成物)質量(固體/液體)顏色(有色物質)轉化率(α反)間接標志——“變量不變”隨反應進行一定改變的量有______________________當這些量不再變化時，反應達平衡。考

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理思維方法考點02化學反應的限度φ(B)＝nBn總ρ＝m總VM＝m總n總看系數看狀態恒壓恒容→m總pV＝nRT體積分數/物質的量分數——平均相對分子質量——密度——考

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理四、化學平衡常數及其應用考點02化學反應的限度1.數學表達式：對于一般的可逆反應，mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，當在一定溫度下達到平衡時，K＝特別提醒：①化學平衡常數表達式中各物質的濃度必須是平衡狀態下的濃度,不能用任一時刻的濃度值。②化學平衡常數不表示反應的快慢,即化學反應速率大,K值不一定大。③使用催化劑能改變化學反應速率,但不會改變平衡常數。考

點

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理四、化學平衡常數及其應用考點02化學反應的限度速率必須一個是正反應速率，一個是逆反應速率，且經過換算后同一物質的消耗速率和生成速率相等2.意義K值越大，該反應進行得越完全，平衡時反應物的轉化率越大；反之，K值越小，該反應進行得越不完全，平衡時反應物的轉化率越小。一般來說，當K＞105，該反應就進行的基本完全了。平衡常數是表明化學反應限度的一個特征值，通常只受溫度影響。如果正反應為放熱反應，溫度升高，K值減小；如果正反應為吸熱反應，溫度升高，K值增大；3.影響因素考

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理四、化學平衡常數及其應用考點02化學反應的限度4.應用利用平衡常數判斷可逆反應的熱效應m

A(g)+n

B(g)p

C(g)+q

D(g)對于可逆反應：考

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理四、化學平衡常數及其應用考點02化學反應的限度速率必須一個是正反應速率，一個是逆反應速率，且經過換算后同一物質的消耗速率和生成速率相等利用平衡常數判斷化學反應進行的方向m

A(g)+n

B(g)p

C(g)+q

D(g)對于可逆反應：＝Q任意時刻，反應中各物質的濃度冪之積的比值cp(C)?

cq(D)

cm(A)?

cn(B)濃度商達到化學平衡狀態時濃度商等于該溫度下的K同一溫度下：是否平衡或平衡移動的方向，可用該時刻濃度商Q與K比較大小來判斷Q＝K

，處于化學平衡狀態Q

＜K

，向正反應方向進行Q

＞K

，向逆反應方向進行考

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理五、化學平衡的影響因素考點02化學反應的限度速率必須一個是正反應速率，一個是逆反應速率，且經過換算后同一物質的消耗速率和生成速率相等改變的外界條件(其他條件不變)化學平衡移動的方向濃度增大反應物濃度或減小生成物濃度向正反應方向移動減小反應物濃度或增大生成物濃度向逆反應方向移動壓強(對有氣體參加的反應)反應前后氣體體積改變增大壓強(減小容器的容積)向氣體分子總數減小的方向移動減小壓強(增大容器的容積)向氣體分子總數增大的方向移動反應前后氣體體積不變改變壓強平衡不移動溫度升高溫度向吸熱反應方向移動降低溫度向放熱反應方向移動催化劑同等程度地改變v正、v逆,平衡不移動考

點

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理五、化學平衡的影響因素考點02化學反應的限度勒夏特列原理及其應用1.內容：對于一個已經達到平衡的體系，如果改變影響化學平衡的一個條件(如濃度、溫度、壓強)，平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動。注意：①“減弱”不等于“消除”更不是“扭轉”。②若同時改變影響平衡移動的幾個條件，則不能簡單地根據勒夏特列原理來判斷平衡移動的方向。2.適用范圍：僅適用于已達到平衡的反應體系，不可逆過程或未達到平衡的可逆過程均不能使用該原理。3.必須有平衡移動，且實際移動方向符合理論移動方向考

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理思維方法考點02化學反應的限度①催化劑不能使平衡移動，無法用勒夏特列原理解釋。②等體反應改變壓強，平衡不移動，無法用勒夏特列原理解釋。③改變平衡體系中固體或純液體的量，平衡不移動，無法用勒夏特列原理解釋。④恒溫恒容條件下充入惰性氣體，平衡不移動，無法用勒夏特列原理解釋。⑤非平衡狀態，不能用勒夏特列原理解釋。⑥勒夏特列原理可判斷“改變影響平衡的一個條件”時平衡移動的方向。若同時改變影響平衡移動的幾個條件，則不能簡單地根據勒夏特列原理來判斷平衡移動的方向，只有在改變的條件對平衡移動的方向影響一致時，才能根據勒夏特列原理進行判斷。典

例

精

講考點02化學反應的限度【典例02-1】【化學平衡狀態的判定】絕熱、恒容的密閉容器中，發生可逆反應：

。下列各項中不能說明該反應已經達到化學平衡狀態的是A．體系的壓強不再改變B．斷裂2molH-S的同時，也斷裂1molH-HC．體系的溫度不再改變D．D典

例

精

講考點02化學反應的限度【典例02-2】【化學平衡常數的相關計算】向一恒容密閉容器中加入1molCH4和一定量的H2O，發生反應：

。CH4的平衡轉化率按不同投料比[

]，隨溫度的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是A．該反應的平衡常數表達式：B．投料比：C．點a、b、c對應的平衡常數：D．反應溫度為T1，當容器內壓強不變時，反應達到平衡狀態D典

例

精

講考點02化學反應的限度【典例02-3】【化學平衡的影響因素】一定條件下，在體積為10L的密閉容器中充入1molX和1molY進行反應：

，后反應達到平衡，生成Z的物質的量為0.3mol。下列說法正確的是

A．若再充入1molY，Y的體積分數增大B．若平衡時，再投入稀有氣體氦(不參與反應)，平衡正向移動C．X的平衡轉化率為40％D．若升高溫度，X的體積分數增大，則該反應的ΔH>0A典

例

精

講考點02化學反應的限度【典例02-4】【化學平衡的綜合計算】在2L恒容密閉容器中充入2molX和1molY發生反應2X(g)+Y(g)

3Z(g)△H<0，反應過程持續升高溫度，測得混合體系中X的體積分數與溫度的關系如圖所示，下列推斷正確的是A．升高溫度，平衡常數增大B．W點X的正反應速率等于M點X的正反應速率C．Q點時，Y的轉化率最大D．平衡時充入X，達到新平衡時X的轉化率增大C舉

一

反

三考點02化學反應的限度【演練01】已知

。一定溫度下，在體積恒定的密閉容器中，加入1molX（g）與1molY（g），下列說法正確的是A．充分反應后，放出熱量為akJB．當X的物質的量分數不再改變，表明該反應已達平衡C．當反應達到平衡狀態時，X與W的物質的量濃度之比一定為1∶2D．若增大Y的濃度，正反應速率增大，逆反應速率減小B舉

一

反

三考點02化學反應的限度【演練02】在一定條件下，在容積為2L的密閉容器中，將2molA氣體和3molB氣體相混合，發生如下反應：2A(g)+3B(g)?xC(g)+3D(g)，4s后該反應達到平衡時，生成2.4molD，并測得C的反應速率為0.1mol·L-1·s-1，下列有關敘述錯誤的是A．x=1

B．0~4s內，v(B)=0.3mol·L-1·s-1C．α(A)：α(B)=1：1

D．該反應的平衡常數為64D舉

一

反

三考點02化學反應的限度【演練03】在恒溫恒容的密閉容器中，充入1molA和3molB發生反應

，其正反應速率隨時間的變化如圖所示。下列說法正確的是A．混合氣體密度不再改變，表明反應達到平衡 B．t2時改變的條件為向容器中加入BC．t2~t3時段，平衡正向移動 D．反應平衡常數K(II)=K(I)D化學反應速率3考

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理一、化學反應速率的描述考點03化學反應速率概

念單位時間內，反應物濃度的減少量或生成物濃度的增加量。表達式Δc表示某物質濃度的變化，常用單位mol·L－1Δt表示時間變化，常用單位s、min或h考

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理思維誤區考點03化學反應速率②反應方程式中各物質的化學計量數之比等于各物質的化學反應速率之比，等于變化的濃度之比，等于變化的物質的量之比。③固體或純液體（不是溶液），其濃度可視為常數，因此一般不用固體或純液體表示反應速率①速率的單位也可表示為mol/(L·s)或mol/(L·min)，但是必須要加括號考

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理二、化學反應速率的比較考點03化學反應速率歸一法若單位不統一，則要換算成相同的單位；若為不同物質表示的反應速率，則要換算成同一物質來表示反應速率；再比較數值的大小。比值法比較化學反應速率與化學計量數的比值，如aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，則說明用A表示的化學反應速率大于用B表示的化學反應速率v(A)av(B)b>考

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理三、化學反應速率的計算考點03化學反應速率方法一：公式法v=△c△t對于一個化學反應，其v

可用任何一種物質的c隨時間的變化來表示。mA+nB=pC+qDv(A)m=v(B)nv(C)p=v(D)q=v(A):

v(B):

v(C):

v(D)

＝m:n:p:q反應速率之比＝

化學計量數

之比考

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理三、化學反應速率的計算考點03化學反應速率方法二：三段式“三段式”計算一般步驟：2)寫出各物質的起始量、變化量、某時刻量轉化量之比Δc=化學計量數之比

轉化率考

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理四、化學反應速率的測定考點03化學反應速率1.測定原理2.測定方法通過測量一定時間內釋放出氣體的體積或氣體的壓強變化或顏色的深淺、光的吸收、導電能力等。測定反應中不同時刻任一種化學物質的濃度及其相關的可觀測量。考

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理四、化學反應速率的測定考點03化學反應速率3.化學反應快慢的描述（以實驗室制備H2為例）定性描述

①測定收集一定體積的H2時所用的時間；

②測定一段時間內溶液中H＋濃度的變化；

③測定一段時間內鋅粒質量的變化。

④測定一定時間內收集的H2的體積。定量描述①觀察產生氣泡的快、慢；②觀察試管中剩余鋅粒的質量的多、少；③用手觸摸試管，感受試管外壁溫度的高、低考

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理四、化學反應速率的測定考點03化學反應速率4.氣體體積的測定（3）視線與量氣管凹液面最低處相平（b）（2）調節量氣管高度，使量氣管與水準管兩端液面相平（1）恢復到室溫狀態讀數時注意：考

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理思維方法考點03化學反應速率影響因素物質結構與性質溫

度濃

度固體表面積催化劑實驗方法：控制變量法定

性定

量考

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理五、影響化學反應速率的因素考點03化學反應速率1．有效碰撞理論（1）基元反應：大多數的化學反應往往經過多個反應步驟才能實現。其中每一步反應都稱為基元反應。如2HI===H2＋I2的2個基元反應為2HI―→H2＋2I·、2I·―→I2。（2）反應機理：先后進行的基元反應反映了化學反應的反應歷程，反應歷程又稱反應機理。（3）基元反應發生的先決條件基元反應發生的先決條件是反應物的分子必須發生碰撞，但是并不是每一次分子碰撞都能發生化學反應。（4）有效碰撞概念：能夠發生化學反應的碰撞。條件：具有足夠的能量；具有合適的取向。與反應速率的關系：有效碰撞的頻率越高，則反應速率越快。考

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理五、影響化學反應速率的因素考點03化學反應速率（5）活化能和活化分子①活化分子：能夠發生有效碰撞的分子。對于某一化學反應來說，在一定條件下，反應物分子中活化分子的百分數是一定的。②活化能：活化分子具有的平均能量與反應物分子具有的平均能量之差，叫做反應的活化能。（6）反應物、生成物的能量與活化能的關系圖考

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理五、影響化學反應速率的因素考點03化學反應速率2．基元反應發生經歷的過程3．活化分子、有效碰撞與反應速率的關系考

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理五、影響化學反應速率的因素考點03化學反應速率4．催化劑對反應的影響①催化劑參與反應，降低反應的活化能，加快反應速率②催化劑不能改變反應熱，可以降低反應所需的溫度，減小反應的能耗③總反應的活化能大于催化反應過程中各分反應的活化能④催化劑具有選擇性：相同反應物用不同催化劑生成物不同考

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理五、影響化學反應速率的因素考點03化學反應速率項目外界條件的改變活化能分子總數單位體積

內活化分子數活化分子百分數有效碰撞次數化學反應速率反應物濃度增大不變增加增加不變增加增大減小不變減少減少減少減小壓強(有氣體參加的反應)增大(減小容器的容積)不變不變增加不變增加增大減小(增大容器的容積)不變不變減少減少減小溫度升高不變不變增加增加增加增大降低不變不變減少減少減少減小催化劑使用降低不變增加增加增加增大考

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理思維方法考點03化學反應速率濃度增大壓強增大溫度升高催化劑體積不變體積縮小分子能量增加降低反應所需的能量單位體積內分子總數增多，活化分子百分數不變單位體積內分子總數不變，活化分子百分數增大單位體積內活化分子數增多有效碰撞次數增多反應速率加大考

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理思維方法考點03化學反應速率E(能壘1)=E(過渡態)-E(吸附態)=[a-(-b)]eV=(a+b)eVΔH=E(生成物)-E(反應物)=(-d-0)eV=-deV反應歷程中能壘最大的基元反應是決定反應速率快慢的決速步驟利用反應機理圖像分析活化能(能壘)對化學反應速率的影響?典

例

精

講考點03化學反應速率【典例03-1】【化學反應速率的比較】反應

在四種不同情況下的反應速率分別為①

；②

；③

；④

，該反應進行的快慢順序為A．④>③=②>① B．①>②=③>④ C．①>②>③>④ D．④>③>②>①A典

例

精

講考點03化學反應速率【典例03-2】【化學反應速率的計算】在1L的密閉容器中進行反應

，已知0~10min內A的物質的量由0.5mol減小到0.2mol，則用C的濃度變化表示的反應速率為A．0.01mol/（L·min）

B．0.06mol/（L·min）C．0.02mol/（L·min）

D．0.04mol/（L·min）B典

例

精

講考點03化學反應速率【典例03-3】【化學反應速率的影響因素】某溫度下，在體積一定的密閉容器中進行如下反應：2X(g)+Y(g)?Z(g)+W(s)

△H>0，下列敘述正確的是A．恒溫，將容器的體積壓縮，可增大單位體積內活化分子的百分數，有效碰撞幾率提高B．加入少量W，逆反應速率增大C．升高溫度，正反應速率增大，逆反應速率減小D．在容器中加入氬氣，反應速率不變D舉

一

反

三考點03化學反應速率【演練01】反應

，經2min后，B的濃度減少了0.6mol·L-1。對此反應速率的正確表示是A．用A表示的反應速率是0.4mol·L-1·min-1B．在2min末時的反應速率，用反應物B來表示是0.3mol·L-1·min-1C．分別用B、C、D表示反應的速率，其比值是3∶2∶1D．在這2min內用B和C表示的反應速率的值都是相同的D舉

一

反

三考點03化學反應速率【演練02】某溫度下，關于可逆反應mA(g)＋nB(g)?pC(g)

ΔH＜0，下列說法正確的是A．其他條件不變，升高溫度，活化能減小，活化分子百分數增加，速率增大B．其他條件不變，恒容條件下，通入稀有氣體(不參加反應)，正、逆反應速率均增大C．其他條件不變，減小C(g)的濃度，正反應速率增大，逆反應速率減小D．其他條件不變，壓縮體積增大壓強，活化分子百分數不變，有效碰撞幾率增加D工業合成氨4考

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理一、合成氨條件的選擇考點04工業合成氨1.合成氨反應特點2.提高合成氨反應速率和平衡轉化率的條件比較

提高化學反應速率提高平衡轉化率綜合結果壓強高壓高壓高壓溫度高溫低溫兼顧化學反應速率和平衡轉化率，且考慮催化劑活性，選取適宜溫度催化劑使用無影響使用濃度增大反應物濃度增大反應物濃度，減小生成物濃度增大反應物濃度，且不斷將生成物及時分離出來考

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理一、合成氨條件的選擇考點04工業合成氨壓強10MPa~30MPa。不采用更高壓強的理由是壓強越大，對設備的要求越高、需要的動力越大溫度400~500℃。工業合成氨溫度不能太高的理由：①合成氨反應為放熱反應，升高溫

度，平衡轉化率降低；②500℃左右時催化劑(鐵觸媒)活性最大，溫度過高，催化劑活性減弱催化劑使用鐵觸媒做催化劑，能夠加快反應速率，縮短到達平衡的時間濃度N2和H2的物質的量之比為1∶2.8的投料比，氨及時從混合氣中分離出去，提高原料的利用率3.工業合成氨的適宜條件及分析考

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理二、工業合成氨的生產流程考點04工業合成氨1.造氣原料氣中氮氣來自空氣，從空氣中獲得氮氣通常有兩種方法:一是將空氣液化、蒸發，分離出氮氣;二是將空氣中的氧氣跟碳作用生成二氧化碳，再除去二氧化碳，即得到氮氣。而氫氣則用水、煤、天然氣、石油等為原料制得。如以天然氣為原料制取氫氣，反應可簡單表示為:H2O+CH4

CO+3H2H2O+CO

CO2+H22.凈化在制取原料氣的過程中，常混有一些雜質氣體，其中如H,S、CO等雜質會使合成氨所用的催化劑中毒，所以必須除去。考

點

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理二、工業合成氨的生產流程考點04工業合成氨3.合成凈化后的原料氣經過壓縮機壓縮至高壓，加壓后的H2、N2，需加熱到催化劑的活性溫度后才能進入氨合成塔中的催化區，在催化劑表面反應生成氨。從合成塔出來的混合氣體中氨含量為10%~20%，需要將產品氨與未反應的H2、N2分離，將未反應的H2、N2作為循環氣再返回合成塔。合成氨反應為放熱反應，可通過熱交換器有效利用此反應熱來預熱反應前的H2、N2，降低合成氨的成本。未來：研制在更低溫度和壓強下具有更高活性的催化劑。考

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理二、工業合成氨的生產流程考點04工業合成氨考

點

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理三、工業合成適宜條件的選擇考點04工業合成氨1、選擇化工生產適宜條件的分析角度條件原則從化學反應速率分析既不能過快，又不能太慢從化學反應限度分析既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性，又要注意二者影響的矛盾性從原料的利用率分析增加易得廉價原料，提高難得高價原料的利用率，從而降低生產成本從實際生產能力分析如設備承受高溫、高壓能力等從催化劑的使用活性分析注意溫度對催化劑的活性的限制考

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理三、工業合成適宜條件的選擇考點04工業合成氨2、選擇工業合成適宜條件的原則（1）溫度①所選溫度兼顧反應速率快，產品含量高。②盡可能選擇催化劑的最大溫度。（2）壓強①所選壓強對反應物轉化率的影響變化幅度大。②壓強不能無限大，防止增大設備成本和動力成本。（3）催化劑①選用催化效率高的催化劑。②催化劑對反應有選擇性，同一反應物選用不同的催化劑，產物可能不同。③某些物質能夠使催化劑中毒，失去活性。（4）濃度：原料盡可能循環利用①適當增大廉價物質的濃度，提高難獲得原料的轉化率。②必要時可以采用循環反應，以增大原料利用率。（5）反應熱的綜合利用：一般采用熱交換器。（6）反應容器的選擇：恒壓容器有利于提高反應物的轉化率。典

例

精

講考點04工業合成氨【典例04-1】【合成氨適宜條件的選擇】氨對發展農業有著重要意義，也是重要的化工原料。合成氨的生產流程示意如下。典

例

精

講考點04工業合成氨下列說法不正確的是A．原料氣須經過凈化處理，以防止催化劑中毒和安全事故發生B．合成氨一般選擇400~500℃進行，主要是讓鐵觸媒的活性最大，平衡轉化率高C．熱交換的目的是預熱原料氣，同時對合成的氨氣進行降溫利于液化分離D．新型錳系催化劑將合成氨的溫度、壓強分別降到了350℃、1MPa，顯著降低合成氨的能耗B典

例

精

講考點04工業合成氨【典例04-2】【工業合成氨的流程分析】工業合成氨是人類科學技術的一項重大突破，目前已有三位科學家因其獲得諾貝爾獎。工業合成氨生產示意圖如圖所示。（1）下列有關合成氨工業的說法正確的是___________。A．工業合成氨的反應是熵減小的放熱反應，在低溫或常溫時可自發進行B．合成氨反應中，反應物的總鍵能小于產物的總鍵能C．合成氨廠一般采用的壓強為

，因為該壓強下鐵觸媒的活性最高D．N2的量越