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高中化学-s区和p区元素
s区和p区元素化学引言Introduction of the Chemistry of s and p Elements周期系中的主族元素（the elements in the main subgroups）即为s区和p区元素。
每一周期（period）以两种s区元素开始，后面是六种p区元素（第一周期例外，只有两种元素）。
一、原子半径（Atomic Radii）、电离势（Ionization Energy）、电子亲和能（Electron Affinity）和电负性（Electronegativity）的周期性变化（见第七章）二、s和p区元素的氧化态（Oxidation State of s and p Element）1．外层s和p轨道之间的能量差The Energy Difference (eV) of the Outer s and p Orbital in the Main Subgroups 2nd period Li Be B C N O F Ne1.92.8 4.6 5.3 6.0 14.9 20.4 26.83rd period Na Mg Al Si P S Cl Ar2.1 2.7 4.5 5.2 5.6 9.8 11.6 12.54th period K Ca Ga Ge As Se Br Kr-- 5.9 6.7 6.8 10.4 12.0 13.25th periodIn Sn Sb Te I Xe 5.2 5.8 6.6 8.8 10.1 - 6th periodTl Pb Bi Po At Rn(7)(9)(10)(12)(16)-(1) 同一周期元素的最高氧化态的稳定性从左到右降低，这是由于s 和p 轨道之间的能级差增大，因此失去n s 2电子的机会减少，例如第三周期：ΔE 3s ～3p ：Si(5.2eV)，P(5.6eV)，S(9.8eV)，Cl(11.6eV)∴ ----4243444ClO SO O P SiO 、、、的稳定性从左到右降低(2) ΔE 3s ～3p ＜ΔE 4s ～4p ＞ΔE 5s ～5p 可以解释实验上发现如下稳定性序列：PCl 5＞AsCl 5＜SbCl 5，SF 6＞SeF 6＜TeF 6，-4ClO ＞-4BrO ＜-4IO(3) ΔE 6s ～6p 的值特别大，所以6s 2电子很难参与形成化学键，这种效应称为“6s 2惰性电子对效应”（inert 6s pair effect ）2．通常周期系中奇数族元素的氧化数为奇数，偶数族元素的氧化数为偶数+3+5+7+1, 1En sn pEn sn p+4+6+2, 2三、s 和p 区元素的配位数（Coordination Numbers of s and p Elements ）1．Fluoro and oxy complexes of selected elements) 2nd period -24BeF-4BF4CF +4NF3rd period -36AlF -26SiF -6PF 6SF+6ClF4th period -36GaF -26GeF-6AsF6SeF2nd period -33BO-23CO -3NO3rd period -44SiO -34PO-24SO-4ClO4th period -44GeO -34AsO -24SeO -4BrO5th period-86SnO-76SbO-66TeO-56IO-46XeO主族元素从上到下，配位数增大；同种元素与不同配体配位，配体体积越小，配位数越大。
s区,p区元素
过氧化物
453 573K 4Na O2 2Na 2O 573 673K 2Na 2O O2 2Na 2O2
Na2O2在碱性介质中具有强氧化性： 熔矿剂；遇棉花、炭粉爆炸
3Na 2O2 Cr2O3 2Na 2CrO4 +Na 2O Na 2O2 MnO2 Na 2MnO4
H2 O
8.1.3 氧化物
多样性（三种氧化物）
普通氧化物(O2-) 过氧化物(O22-) 超氧化物(O2
-)
1s 2 2s 2 2p6
KK (σ 2s ) 2 (σ * 2s ) 2 (σ 2p ) 2 (π 2p ) 4 (π * 2p ) 4
KK (σ 2s ) 2 (σ * 2s ) 2 (σ 2p ) 2 (π 2p ) 4 (π * 2p )3
盐类的应用
硝酸钾：在空气中不吸潮,在加热时有强氧化性,用来制
造黑火药。硝酸钾还是含氮、钾的优质化肥。
氯化镁：通常以MgCl2· 6H2O形式存在，它能水解为
Mg(OH)Cl，氯化镁易潮解，普通食盐的潮解 就是其中含有氯化镁之故。纺织工业中用氯化 镁保持棉纱的湿度而使其柔软。
氯化钙：无水CaCl2有很强的吸水性，是常用的干燥剂。
碳-碳复合材料
人造金刚石
分子筛
高能燃料
光子带隙材料
硅单晶材料
太阳电池材料 纳米半导体材料
8.2.2 卤素的化合物
8.2.2.1 卤素概述
卤素的性质变化
卤素 价电子构型 共价半径（pm） 电负性
第一电离能（kJ/mol） 电子亲和能（ kJ/mol ） 氧化数
F 2s22p5 64 4.00
1681 -328 -1
无机化学s区和p区元素
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概述
共性： (1) 热稳定性 含氧酸稳定性差，大多只能存在于水溶 液中，至今未制得游离纯酸。 (2) 氧化性 对同一元素不同氧化态而言，低氧化态的 氧化能力强（需要断的Cl-O键少）。 ① 在酸性介质中的氧化性一般都远大于的碱性介质中 的氧化性，说明含氧酸的氧化性强于盐。 ② 许多中间氧化数的物质如XO-、X2， 存在歧化反应 的可能性。 （3）酸性 HClO是很弱的酸，HClO3是强酸，接近于 盐酸和硝酸，HClO4是已知含氧酸中最强的酸。
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浓硫酸配成稀硫酸时,应将浓硫酸慢慢倒入水中，并不断搅
拌。 冷浓硫酸不与铁、铝等金属作用，这是因为在冷的浓硫酸 中，铁、铝表面生成一层致密的保护膜保护了金属，使之 不与硫酸继续反应，这种现象称为钝化，所以可用铁、铝 制的器皿盛放浓硫酸。 稀硫酸基本无氧化性、吸水性和脱水性。 大多数硫酸盐为无色结晶，易溶于水，但PbSO4，BaSO4， SrSO4和CaSO4微溶于水，其中BaSO4溶 解度最小。
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氧化还原性
θ /V A
O2
0.682V n 1
H 2 O2
1.229V n=2
1.77V n 1
H2 O
氧化性强，还原性弱，是一种“清洁的”氧化剂和还原剂 。 过氧化氢的使用依赖于其氧化性，不同浓度的过氧化氢 具有不同的用途：一般药用双氧水的浓度为 3% ，美容用品 中双氧水的浓度为 3 （ 6） % ，试剂级双氧水的浓度为 30% ，浓度在 90% 以上的双氧水可用于火箭燃料的氧化剂，若 90%以上浓度的双氧水遇热或受到震动就会发生爆炸。 过氧化氢：漂白剂、消毒剂、氧化剂
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7.3.5 浓硫酸
概述
共性： (1) 热稳定性 含氧酸稳定性差，大多只能存在于水溶 液中，至今未制得游离纯酸。 (2) 氧化性 对同一元素不同氧化态而言，低氧化态的 氧化能力强（需要断的Cl-O键少）。 ① 在酸性介质中的氧化性一般都远大于的碱性介质中 的氧化性，说明含氧酸的氧化性强于盐。 ② 许多中间氧化数的物质如XO-、X2， 存在歧化反应 的可能性。 （3）酸性 HClO是很弱的酸，HClO3是强酸，接近于 盐酸和硝酸，HClO4是已知含氧酸中最强的酸。
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浓硫酸配成稀硫酸时,应将浓硫酸慢慢倒入水中，并不断搅
拌。 冷浓硫酸不与铁、铝等金属作用，这是因为在冷的浓硫酸 中，铁、铝表面生成一层致密的保护膜保护了金属，使之 不与硫酸继续反应，这种现象称为钝化，所以可用铁、铝 制的器皿盛放浓硫酸。 稀硫酸基本无氧化性、吸水性和脱水性。 大多数硫酸盐为无色结晶，易溶于水，但PbSO4，BaSO4， SrSO4和CaSO4微溶于水，其中BaSO4溶 解度最小。
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氧化还原性
θ /V A
O2
0.682V n 1
H 2 O2
1.229V n=2
1.77V n 1
H2 O
氧化性强，还原性弱，是一种“清洁的”氧化剂和还原剂 。 过氧化氢的使用依赖于其氧化性，不同浓度的过氧化氢 具有不同的用途：一般药用双氧水的浓度为 3% ，美容用品 中双氧水的浓度为 3 （ 6） % ，试剂级双氧水的浓度为 30% ，浓度在 90% 以上的双氧水可用于火箭燃料的氧化剂，若 90%以上浓度的双氧水遇热或受到震动就会发生爆炸。 过氧化氢：漂白剂、消毒剂、氧化剂
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7.3.5 浓硫酸
第7章 s区和p区元素
(ⅠA): ns1
(ІІA): ns2
电金原 离属子 能性半 、、径 电还增 负原大 性性 减增 小强
lithium
sodium potassium rubidium
caesium
beryllium
magnesium calcium strontium barium
francium
radium
原子半径减小 金属性、还原性减弱 电离能、电负性增大
2KO2 2H2O 2KOH H2O2 O2
● 与CO2的作用 Li2O + CO2
Li2CO3
2 Na2O2 + 2CO2
2 Na2CO3 + O2(g)
4 KO2 + 2 CO2
2 K2CO3 + 3 O2(g)
● 与矿石一起熔融分解矿物
2(FeO Cr2O3 ) 7Na2O2 熔融Fe2O3 4Na2CrO4 3H2O
4Sb 2S5
24OH-
3SbO
34
5SbS34-
12H 2O
Sb 2S5 3S2- 2SbS34-
876 962
离子性增强
(2) 颜色：一般无色或白色 (3) 溶 解 度：碱金属盐类一般易溶于水；碱 土金属盐类除卤化物、硝酸盐外多数溶解度 较小。
7.2 卤素的化合物
第七主族元素（包括氟、氯、溴、碘和砹）总称 为卤素，其中砹是放射性的元素。外层电子结构 ns2np5，其电负性较大，极易获得一个电子变成－1 价的阴离子。卤素能与活泼的金属结合生成离子化 合物，还几乎能与所有的非金属结合成共价化合物。 F是电负性最大的元素，其在化合物中只有－1价， 而其它卤素除有－1价外，还有＋1，＋3，＋5和＋ 7价。
s区和p区元素
2 卤化物和多卤化物
(1) 卤化物 离子型卤化物 共价型卤化物 如：KCl、CaCl2、FeCl2 如：AlCl3、CCl4、FeCl3
a 不同氧化值的同一金属卤化物，低氧化值比高氧化 值卤化物有较多离子性。如：离子性: FeCl2 >FeCl3。 b 卤素离子的大小和变形性对金属卤化物的性质影响 较大。如：共价程度：AgI>AgBr>AgCl>AgF (2) 多卤化物：由金属卤化物与卤素单质加合而成，如:KI3。 KI + I2 KI3 3 卤素含氧酸及其盐
(2) 硫酸盐
Na2SO4.10H2O: 俗称芒硝，易风化脱水，可作为缓泻剂。 Na2SO4：中药上称玄明粉，易潮解，可作为干燥剂、缓泻剂。
CaSO4.2H2O: 俗称生石膏，内服有清热泻火的功效。
CaSO4. 1H2O: 俗称烧石膏、煅石膏、熟石膏，具有解热
2
消炎的作用。 2CaSO4
.2H . 1H O + 3H O O = CaSO 2 4 2 2 △
2M + H2 = 2MH (M=碱金属) M + H2 = MH2 (M=Ca、Sr、Ba) 氢化物均为白色盐状的离子晶体，其中含有的离子为 H-离子。它们都是强还原剂和优良的氢气发生剂。 NaH + H2O = NaOH + H2 CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 +2H2
2、氧化物 (1) 普通氧化物 a 制备 碱金属：Na2O2 + 2Na = 2Na2O 2KNO3 + 10K = 6K2O + N2
(2) 过氧化物
过氧离子：O22- [—O—O—]2a Na2O2 + 2H2O = H2O2 + 2NaOH Na2O2 + H2SO4 = H2O2 + Na2SO4 2H2O2 = 2H2O +O2 2Na2O2 +CO2 = Na2CO3+O2 b BaO2 + H2SO4 = H2O2+BaSO4 3 氢氧化物 a b s，sp区金属氢氧化物在空气中与CO2反应生成碳酸盐。 同族，这些氢氧化物碱性自上而下递增。 如：LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH
无机化学-s区元素ppt课件
原子构造不同，发出不同波长的光
定性鉴定金属离子能否存在
各种离子的焰色反响
Li+ 红 K+ 紫 红 Cs+ 紫红 红 Sr2+ 红 黄绿
Na+ 黄 Rb+ 紫
Ca2+ 橙
Ba2+
2.晶体类型：
绝大多数是离子晶体，但碱土金属卤化 物有一定的共价性。 例如：Be2+极化力强， BeCl2已过渡为共价
化合物。 BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2
中强
强
强
强
(箭头指向) 碱性加强，溶解度增大
NaOH >Mg(OH)2
3.化 学 性 质
〔1〕与酸性氧化物反响 2NaOH + SiO2 = Na2SiO3 + H2O Ca(OH)2＋CO2＝CaCO3↓＋H2O
〔2〕与两性金属反响 Zn+2NaOH+2H2O=Na2[Zn(OH)4]+H2↑
〔3〕与非金属反响 4P + 3NaOH + 3H2O = 3NaH2PO2 + PH3 Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2
Li
Na
K
Ca
锂 (不熔化)； 钠 (熔化)；钾(熄灭) ； 铷 , 铯(爆炸)
◆ 与液氨作用
● 碱金属溶于纯液氨,随金属溶解量添加,
蓝色
深蓝色
青铜色
M ( s ) + ( x + y ) N H 3 ( l ) [ M ( N H 3 ) x ] + + [ e ( N H 3 ) y ] 氨合阳离子 氨合电子
〔3〕强氧化性
定性鉴定金属离子能否存在
各种离子的焰色反响
Li+ 红 K+ 紫 红 Cs+ 紫红 红 Sr2+ 红 黄绿
Na+ 黄 Rb+ 紫
Ca2+ 橙
Ba2+
2.晶体类型：
绝大多数是离子晶体，但碱土金属卤化 物有一定的共价性。 例如：Be2+极化力强， BeCl2已过渡为共价
化合物。 BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2
中强
强
强
强
(箭头指向) 碱性加强，溶解度增大
NaOH >Mg(OH)2
3.化 学 性 质
〔1〕与酸性氧化物反响 2NaOH + SiO2 = Na2SiO3 + H2O Ca(OH)2＋CO2＝CaCO3↓＋H2O
〔2〕与两性金属反响 Zn+2NaOH+2H2O=Na2[Zn(OH)4]+H2↑
〔3〕与非金属反响 4P + 3NaOH + 3H2O = 3NaH2PO2 + PH3 Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2
Li
Na
K
Ca
锂 (不熔化)； 钠 (熔化)；钾(熄灭) ； 铷 , 铯(爆炸)
◆ 与液氨作用
● 碱金属溶于纯液氨,随金属溶解量添加,
蓝色
深蓝色
青铜色
M ( s ) + ( x + y ) N H 3 ( l ) [ M ( N H 3 ) x ] + + [ e ( N H 3 ) y ] 氨合阳离子 氨合电子
〔3〕强氧化性
无机化学课件12-s区元素
对土壤的影响
土壤污染
S区元素在工业生产过程中 可能通过废渣、废气等途 径进入土壤，导致土壤污 染。
土壤质量下降
这些元素在土壤中积累， 可能影响土壤的理化性质 ，导致土壤质量下降。
农产品安全问题
被污染的土壤可能影响农 作物的生长和品质，进而 影响农产品安全。
对大气的影响
大气污染
S区元素可能以气态或颗粒物的形 式排放到大气中，造成大气污染 。
SUMMAR Y
01
S区元素的概述
定义与特性
定义
S区元素指的是元素周期表中第12族（IIIB族）的元素，包括钪（Sc）、钇（Y ）、镧（La）、锕（Ac）等。
特性
S区元素都是金属元素，具有金属的通性，如导电、导热、延展性等。它们在化 学反应中通常表现出较强的还原性，易于失去电子成为正离子。
S区元素在自然界中的存在形式
金属氢化物是S区元素与氢反应生成的化合物，它们具有高的能量密度和稳定性。金属氢化物在能源储存和转换领域有潜在的 应用价值。
金属氢化物在工业中有一定的应用，如作为储氢材料和制备其他金属氢化物的原料。此外，一些金属氢化物还具有特殊的物 理和化学性质，可用于制备新型材料和器件。
REPORT
CATALOG
环保催化剂
利用硫元素制备的催化剂可用于 处理工业废气，降低污染物排放 。
合成新物质
含硫化合物
硫单质或硫化物可与其他元素合成多 种含硫化合物，如硫酸、硫代硫酸盐 等。
高分子材料
含硫元素的高分子材料具有特殊性能 ，如耐高温、抗氧化等，在航空、航 天等领域有广泛应用。
REPORT
CATALOG
DATE
REPORT
CATALOG
DATE
无机化学s区和p区元素
7.3.4 二氧化硫亚硫酸及其盐
● SO2 的结构（类似臭氧）
S O O O
S O
4 3
SO2为无色有强烈刺激性气味的气体，能和有机色素结 合，是一种漂白剂。 二氧化硫中硫为+4价，可作氧化剂，又可作还原剂，主 要是还原剂。 亚硫酸同样既有氧化性，又有还原性，主要是还原性。 亚硫酸钠：常用作还原剂，抗氧剂 2Na2SO3+O2→2Na2SO4
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NH3的性质 ● 加合反应(路易斯碱)：氨分子中的孤电子倾向 于和别 的分子或离子配位形成各种氨合物 ● 取代反应：取代反应可从两种不同角度考虑： 一种是 将 NH3 分子看作三元酸，另一种是看作其他化合物中的某 些原子或原子团被氨基或亚氨基所取代 ● 氧化反应: NH3 分子中的 N 原子虽处于最低氧化态 ，但还原性却并非其化学的主要特征 ●弱碱性: 肼、羟氨：它们的氧化值分别为-2，-1
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浓硫酸配成稀硫酸时,应将浓硫酸慢慢倒入水中，并不断搅
拌。 冷浓硫酸不与铁、铝等金属作用，这是因为在冷的浓硫酸 中，铁、铝表面生成一层致密的保护膜保护了金属，使之 不与硫酸继续反应，这种现象称为钝化，所以可用铁、铝 制的器皿盛放浓硫酸。 稀硫酸基本无氧化性、吸水性和脱水性。 大多数硫酸盐为无色结晶，易溶于水，但PbSO4，BaSO4， SrSO4和CaSO4微溶于水，其中BaSO4溶 解度最小。
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概述
共性： (1) 热稳定性 含氧酸稳定性差，大多只能存在于水溶 液中，至今未制得游离纯酸。 (2) 氧化性 对同一元素不同氧化态而言，低氧化态的 氧化能力强（需要断的Cl-O键少）。 ① 在酸性介质中的氧化性一般都远大于的碱性介质中 的氧化性，说明含氧酸的氧化性强于盐。 ② 许多中间氧化数的物质如XO-、X2， 存在歧化反应 的可能性。 （3）酸性 HClO是很弱的酸，HClO3是强酸，接近于 盐酸和硝酸，HClO4是已知含氧酸中最强的酸。
S P元素
IIA
Be Mg Ca Sr Ba Ra 特殊性 活泼 金属 放射性 原 子 半 径 增 大 I1、 金 EӨ 属 减 活 小 性 增 大 熔 沸 点 降 低 硬 度 减 小 水 合 能 减 小
稀 有 元 素
EӨ(Li+/Li)最负？
ns1 +1
ns2 +2
外围电子组态 氧化态 （无变价）
水合能
Mz+(g) + H2O Mz+(aq)
过氧化物(O22-)：
KK (σ 2s ) (σ
2
*
2s
) (σ 2 p ) (π 2 p ) (π
2 2 4
KK (σ 2s ) 2 (σ * 2s ) 2 (σ 2 p ) 2 (π 2 p ) 4 (π * 2p ) 3
稳定性: O2- > O2- > O22-
12.3.3 氢氧化物
溶解性
碱金属盐类一般易溶于水；碱土金属盐类 除卤化物、硝酸盐外多数溶解度较小。
离子型盐类的溶解度的经验规律： 小阳离子与小阴离子或大阳离子与大阴离子形成 的化合物溶解度小；小阳离子与大阴离子或大阳 离子与小阴离子形成的化合物溶解度大。
影响离子型化合物溶解的热力学因素： （1）克服离子间静电作用，破坏晶格能； （2）离子与溶剂相互作用，放出水合能。
Al
Cl Cl
Al
Cl Cl
硼族元素的单质
硼的化合物
硼的氢化物
硼烷分类：BnHn+4和 BnHn+6
例： B2H6 B4H10
乙硼烷
丁硼烷
H
H B
有CH4，但无BH3
H
B H
最简单的硼烷：B2H6
s区,p区元素
1807年，戴维电解熔融的KOH、 NaOH得到金 属钾 和钠 。
同年，他用电解硼酸或用金属钾还原硼酸的方
法制备出了硼。 1808年，他给用电解法制备的汞齐加热（蒸馏
Humphry Davy 1778—1829 英国化学家
法提取汞）制得了钙、锶、钡、镁等碱土金属。
1828年，维勒制得了铍。
Friedrch Wohler 1800一1882 德国化学家
盐类的应用
硝酸钾：在空气中不吸潮,在加热时有强氧化性,用来制
造黑火药。硝酸钾还是含氮、钾的优质化肥。
氯化镁：通常以MgCl2· 6H2O形式存在，它能水解为
Mg(OH)Cl，氯化镁易潮解，普通食盐的潮解 就是其中含有氯化镁之故。纺织工业中用氯化 镁保持棉纱的湿度而使其柔软。
氯化钙：无水CaCl2有很强的吸水性，是常用的干燥剂。
H2 O
8.1.3 氧化物
多样性（三种氧化物）
普通氧化物(O2-) 过氧化物(O22-) 超氧化物(O2
-)
1s 2 2s 2 2p6
KK (σ 2s ) 2 (σ * 2s ) 2 (σ 2p ) 2 (π 2p ) 4 (π * 2p ) 4
KK (σ 2s ) 2 (σ * 2s ) 2 (σ 2p ) 2 (π 2p ) 4 (π * 2p )3
8.2 p区元素
8.2.1 p区元素概述
p区元素在周期表中的位置
P区元素的化学性质以其多样性为特点
● 唯一同时包括金属和非金属元素的一个区
● 包括 “不活泼的单原子气体—稀有气体”
● 无机非金属材料库：C—C复合材料，人造金刚石，半导 体硅，分子筛（铝硅酸盐），高能燃料（N2H4） ● 有毒的小元素群
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66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ余香。
无机化学s区和p区元素 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。