2022年高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí) 專(zhuān)題強(qiáng)化訓(xùn)練(10)無(wú)機(jī)化工生產(chǎn)流程題的解題策略(含解析)

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1、2022年高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí) 專(zhuān)題強(qiáng)化訓(xùn)練(10)無(wú)機(jī)化工生產(chǎn)流程題的解題策略(含解析)1.(14分)(xx聊城模擬)某化學(xué)興趣小組利用某廢棄的氧化銅鋅礦制取活性ZnO,實(shí)驗(yàn)流程如下:請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)加入鐵粉后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi),_。(2)甲、乙兩同學(xué)選用下列儀器,采用不同的方法制取氨氣。甲同學(xué)使用的藥品是熟石灰與氯化銨,則應(yīng)選用裝置_(填寫(xiě)裝置代號(hào)),生成氨氣的化學(xué)方程式為_(kāi);乙同學(xué)選用了裝置B,則使用的兩種藥品的名稱(chēng)為_(kāi)。(3)H2O2的作用是_。(4)除鐵過(guò)程中得到的Fe(OH)3可用KClO溶液在堿性環(huán)境下將其氧化,得到一種高效的多功能水處理劑(K2FeO4),該反應(yīng)中氧化

2、劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_(kāi)。(5)已知溶液a中含有C、S兩種酸根陰離子,若只允許取用一次樣品,檢驗(yàn)這兩種離子存在的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程為_(kāi)?!窘馕觥?1)氧化銅鋅礦與稀硫酸發(fā)生反應(yīng)變?yōu)榭扇苄缘腪nSO4、CuSO4;難溶性的物質(zhì)過(guò)濾除去;然后向?yàn)V液中加入鐵粉,發(fā)生反應(yīng):Fe+Cu2+Fe2+Cu;Fe+2H+Fe2+H2;過(guò)濾得到海綿銅,向?yàn)V液中加入H2O2,把Fe2+氧化為Fe3+,然后向溶液中通入氨氣,調(diào)整溶液的pH使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀而過(guò)濾除去。(2)甲同學(xué)使用的藥品是熟石灰與氯化銨,用固體與固體混合加熱制取氣體,應(yīng)該選擇裝置A;生成氨氣的化學(xué)方程式是2NH4Cl+Ca(OH)22

3、NH3+2H2O+CaCl2;乙同學(xué)選用了裝置B,應(yīng)該是液體與固體不加熱制取氣體,則使用的兩種藥品的名稱(chēng)為濃氨水和生石灰(或堿石灰、氫氧化鈉固體)。(3)H2O2的作用是作氧化劑,將溶液中的Fe2+氧化成Fe3+;向?yàn)V液中加入NH4HCO3并通入氨氣,就會(huì)形成Zn2(OH)2CO3沉淀,過(guò)濾、洗滌、焙燒就得到ZnO。(4)除鐵過(guò)程中得到的Fe(OH)3可用KClO溶液在堿性環(huán)境下將其氧化,得到一種高效的多功能水處理劑(K2FeO4),根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等可知2n(KClO)=3nFe(OH)3,所以該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為n(KClO)nFe(OH)3=32。(5)

4、已知溶液a中含有C、S兩種酸根陰離子,若只允許取用一次樣品,檢驗(yàn)這兩種離子存在的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程為取少量溶液a置于試管中,滴加足量BaCl2或者Ba(NO3)2溶液,過(guò)濾,向所得沉淀中加入過(guò)量的稀鹽酸(或者稀硝酸),沉淀部分溶解,則溶液a中含有C和S。答案:(1)Fe+2H+Fe2+H2Fe+Cu2+Fe2+Cu(2)A2NH4Cl+Ca(OH)22NH3+2H2O+CaCl2濃氨水和生石灰(或堿石灰、氫氧化鈉固體)(3)將溶液中的Fe2+氧化成Fe3+(4)32(5)取少量溶液a置于試管中,滴加足量BaCl2或者Ba(NO3)2溶液,過(guò)濾,向所得沉淀中加入過(guò)量的稀鹽酸(或者稀硝酸),沉淀部分溶解

5、,則溶液a中含有C和S2.(14分)(xx西安模擬)高錳酸鉀在實(shí)驗(yàn)室和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的用途。實(shí)驗(yàn)室以二氧化錳為主要原料制備高錳酸鉀。其部分流程如下:(1)第步加熱熔融應(yīng)在_中進(jìn)行,而不用瓷坩堝的原因是_(用化學(xué)方程式表示)。(2)第步通入CO2發(fā)生反應(yīng),生成Mn和MnO2。反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。則完成反應(yīng)時(shí),轉(zhuǎn)化為KMnO4的K2MnO4占全部K2MnO4的百分率約為_(kāi)(精確到0.1%)。(3)第步趁熱過(guò)濾的目的是_。(4)第步加熱濃縮至液面有細(xì)小晶體析出時(shí),停止加熱、冷卻結(jié)晶、_、洗滌、干燥。干燥過(guò)程中,溫度不宜過(guò)高,其原因是_(用化學(xué)方程式表示)。(5)H2O2和KMnO4都是常用的強(qiáng)

6、氧化劑。若向H2O2溶液中滴加酸性高錳酸鉀溶液,則酸性高錳酸鉀溶液會(huì)褪色,寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式:_,該反應(yīng)說(shuō)明H2O2的氧化性比KMnO4的_(填“強(qiáng)”或“弱”)。【解析】(1)由于KOH是強(qiáng)堿,在加熱或高溫時(shí)容易與玻璃、陶瓷中的SiO2發(fā)生反應(yīng):SiO2+2KOHK2SiO3+H2O,所以加熱熔融KClO3和KOH的混合物應(yīng)在鐵坩堝中進(jìn)行。(2)根據(jù)題意結(jié)合原子守恒和電荷守恒,可得該反應(yīng)為3Mn+2CO2 2Mn+MnO2+2C。由方程式可看出,每有3 mol的K2MnO4發(fā)生反應(yīng)就生成2 mol的KMnO4,所以轉(zhuǎn)化為KMnO4的K2MnO4轉(zhuǎn)化率為23100%=66.7%。(3)由于K

7、MnO4的溶解度隨溫度的升高而增大,隨溫度的降低而減小,趁熱過(guò)濾就可以減少過(guò)濾過(guò)程中KMnO4的損耗(或防止降溫過(guò)程中KMnO4析出而損耗)。(4)第步加熱濃縮至液面有細(xì)小晶體析出時(shí),停止加熱,冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥。KMnO4受熱容易發(fā)生分解反應(yīng);2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2。為了防止KMnO4的分解,所以在干燥時(shí)溫度不宜過(guò)高。(5)KMnO4和H2O2都具有強(qiáng)氧化性,但KMnO4的氧化性更強(qiáng),所以二者發(fā)生反應(yīng)時(shí)H2O2作還原劑,把KMnO4還原為無(wú)色的Mn2+而使溶液褪色,該反應(yīng)能說(shuō)明H2O2的氧化性比KMnO4的弱。答案:(1)鐵坩堝SiO2+2KOHK2SiO3+H2O

8、(2)3Mn+2CO22Mn+MnO2+2C(或其他合理答案)66.7%(3)減少過(guò)濾的損耗(或防止降溫過(guò)程中KMnO4析出而損耗)(4)過(guò)濾2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2(5)2Mn+6H+5H2O22Mn2+5O2+8H2O弱3.(14分)(xx石家莊模擬)氯酸鎂Mg(ClO3)2常用作催熟劑、除草劑等,實(shí)驗(yàn)室制備少量Mg(ClO3)26H2O的流程如下:已知:鹵塊主要成分為MgCl26H2O,含有MgSO4、FeCl2等雜質(zhì)。四種化合物的溶解度(S)隨溫度(T)變化曲線(xiàn)如圖所示。金屬離子開(kāi)始沉淀的pH沉淀完全的pHFe3+1.93.2Fe2+7.09.0Mg2+9.611(1)

9、加入BaCl2的目的是除去S,如何檢驗(yàn)S已沉淀完全?_。(2)加入BaCl2沉淀后需經(jīng)過(guò)兩步實(shí)驗(yàn)才進(jìn)行下步反應(yīng)。請(qǐng)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟(可選用的試劑:H2O2、稀硫酸、MgCl2溶液、MgO):_;_。(3)加入NaClO3飽和溶液發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)。再進(jìn)一步制取Mg(ClO3)26H2O的實(shí)驗(yàn)步驟依次為蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過(guò)濾、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌。(4)產(chǎn)品中Mg(ClO3)26H2O含量的測(cè)定:步驟1:準(zhǔn)確稱(chēng)量3.50 g產(chǎn)品配成100.00 mL溶液。步驟2:取10 mL上述溶液于錐形瓶中,加入10 mL稀硫酸和20 mL 1.000 molL-1的FeSO4溶液,微熱。步驟3:冷卻至室溫

10、,用0.100 molL-1K2Cr2O7溶液滴定至終點(diǎn),此過(guò)程中反應(yīng)的離子方程式為Cr2+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O。步驟4:將步驟2、3重復(fù)操作兩次,平均消耗K2Cr2O7溶液15.00 mL。步驟1中配成100.00 mL溶液所用的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、_;寫(xiě)出步驟2中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:_;【解析】(1)檢驗(yàn)硫酸根離子是否除凈的方法:靜置,取上層清液加入BaCl2,若無(wú)白色沉淀,則S沉淀完全;(2)先向溶液中加入稍過(guò)量的雙氧水,將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+后,再向溶液中加入氧化鎂使pH達(dá)到3.29.6,將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3,過(guò)濾即可除去Fe(OH

11、)3;(3)相同溫度下,四種物質(zhì)的溶解度:Mg(ClO3)2NaClO3MgCl2NaCl,因此在MgCl2溶液中加入NaClO3飽和溶液可發(fā)生復(fù)分解反應(yīng):MgCl2+2NaClO3Mg(ClO3)2+2NaCl;(4)氯酸根離子具有氧化性,可以將Fe2+氧化為Fe3+,離子方程式為Cl+6Fe2+6H+6Fe3+Cl-+3H2O。答案:(1)靜置,取上層清液加入BaCl2,若無(wú)白色沉淀,則S沉淀完全(2)向溶液中加入稍過(guò)量雙氧水,充分反應(yīng)向溶液中加入氧化鎂調(diào)節(jié)pH為3.29.6,過(guò)濾(3)MgCl2+2NaClO3Mg(ClO3)2+2NaCl(4)100 mL容量瓶Cl+6Fe2+6H+6

12、Fe3+Cl-+3H2O4.(14分)實(shí)驗(yàn)室制備甲酸銅晶體Cu(HCOO)24H2O的流程如下:回答下列問(wèn)題:(1)小蘇打水溶液顯_性(填“酸”“堿”或“中”),可治療胃酸(0.2%0.4%的鹽酸)過(guò)多,反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。(2)生成堿式碳酸銅Cu2(OH)2CO3的離子方程式為_(kāi)。(3)操作a的名稱(chēng)是_,該操作使用的玻璃儀器有_。(4)證明堿式碳酸銅已經(jīng)洗滌充分的實(shí)驗(yàn)操作是_。(5)用無(wú)水乙醇洗滌晶體的目的是_。【解析】NaHCO3俗稱(chēng)小蘇打,溶液因水解而呈堿性。由題給流程分析可知,NaHCO3和CuSO4發(fā)生水解相互促進(jìn)反應(yīng)生成CO2和Cu2(OH)2CO3,其對(duì)應(yīng)的離子方程式為2Cu2

13、+4HCCu2(OH)2CO3+3CO2+H2O;將Cu2(OH)2CO3從溶液中分離出來(lái)的操作是過(guò)濾,即操作a為過(guò)濾,需要使用的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒和燒杯;若堿式碳酸銅已經(jīng)洗滌干凈,則洗滌液中應(yīng)沒(méi)有S,加入硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液,不會(huì)出現(xiàn)白色沉淀;在制取甲酸銅晶體時(shí),用無(wú)水乙醇洗滌甲酸銅晶體的目的是在除去甲酸等雜質(zhì)的同時(shí),減少甲酸銅的溶解損失。答案:(1)堿HC+H+CO2+H2O(2)2Cu2+4HCCu2(OH)2CO3+3CO2+H2O(3)過(guò)濾玻璃棒、漏斗、燒杯(4)取最后濾出的洗滌液,滴加硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液,無(wú)明顯現(xiàn)象(5)除去甲酸并減少甲酸銅晶體的損失【方法

14、規(guī)律】無(wú)機(jī)化工流程題的解題思路這種類(lèi)型的題目的解答最關(guān)鍵的是“抓住流程圖中每步轉(zhuǎn)化的物質(zhì)變化”來(lái)分析解決問(wèn)題,審題時(shí)可以“在方框下面標(biāo)示轉(zhuǎn)化后生成的所有物質(zhì)”,這類(lèi)題常常設(shè)計(jì)與原材料轉(zhuǎn)化有關(guān)的知識(shí)點(diǎn)主要有:(1)綠色化學(xué)理念:綠色化學(xué)理念包含原子的經(jīng)濟(jì)性及不使用和不產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有污染的物質(zhì)兩層意思。(2)原料與產(chǎn)品的簡(jiǎn)單計(jì)算。(3)化學(xué)方程式或離子方程式的書(shū)寫(xiě)。(4)某步轉(zhuǎn)化試劑的選擇。(5)加入某試劑的原因。5.(14分)堿式碳酸銅廣泛用于制油漆顏料、煙火、殺蟲(chóng)劑、催化劑、其他銅鹽和固體熒光粉激活劑等,也用于種子處理及作殺菌劑等。某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室利用Na2CO310H2O跟CuSO45H

15、2O反應(yīng)制備并檢驗(yàn)堿式碳酸銅,實(shí)驗(yàn)步驟如下:(1)寫(xiě)出制備堿式碳酸銅的化學(xué)方程式_。(2)用研缽分別研細(xì)Na2CO310H2O和CuSO45H2O的目的是_。(3)檢驗(yàn)藍(lán)綠色沉淀是否洗滌干凈的實(shí)驗(yàn)操作是_。(4)堿式碳酸銅可以看成Cu(OH)2CuCO3,該興趣小組同學(xué)選擇下列實(shí)驗(yàn)儀器驗(yàn)證產(chǎn)物中含有Cu(OH)2、CuCO3。各裝置連接順序?yàn)開(kāi)。裝置B中試劑的名稱(chēng)是_,裝置C中試劑的名稱(chēng)是_。證明含有CuCO3的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_,證明含有Cu(OH)2的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_。【解析】(1)制備堿式碳酸銅是利用了CuSO4和Na2CO3的水解相互促進(jìn)的性質(zhì)。(2)用研缽分別研細(xì)Na2CO310H2O和CuS

16、O45H2O是為了增大反應(yīng)物的接觸面積,使反應(yīng)物充分混合并反應(yīng)。(3)若藍(lán)綠色沉淀洗滌干凈,則最后洗滌液中不含S,滴加BaCl2溶液,沒(méi)有白色沉淀產(chǎn)生。(4)利用無(wú)水硫酸銅可檢驗(yàn)出加熱后的產(chǎn)物中存在H2O,從而證明含有Cu(OH)2,利用澄清石灰水可檢驗(yàn)出加熱后的產(chǎn)物中含有CO2,從而證明含有CuCO3。但是檢驗(yàn)H2O必須在檢驗(yàn)CO2之前。答案:(1)2CuSO4+2Na2CO3+H2OCu2(OH)2CO3+2Na2SO4+CO2(2)增大反應(yīng)物接觸面積,使反應(yīng)物充分混合并反應(yīng)(3)取最后一次洗滌液少許,滴加BaCl2溶液,若沒(méi)有白色沉淀產(chǎn)生,則沉淀已洗滌干凈(4)ACB澄清石灰水無(wú)水硫酸銅

17、粉末裝置B中澄清石灰水變渾濁裝置C中白色粉末變?yōu)樗{(lán)色【方法規(guī)律】化學(xué)工藝與基本操作類(lèi)題解題策略解題時(shí)首先要明確原料和產(chǎn)品(包括副產(chǎn)品),即箭頭進(jìn)出方向,其次依據(jù)流程圖分析反應(yīng)原理,緊扣信息,搞清流程中每一步發(fā)生了什么反應(yīng)知其然,弄清有關(guān)反應(yīng)原理,明確目的(如沉淀反應(yīng)、除雜、分離)可知其所以然,最后聯(lián)系儲(chǔ)存的知識(shí),有效進(jìn)行信息的利用,準(zhǔn)確表述和工整書(shū)寫(xiě)。由于工藝流程常與溶液的配制、物質(zhì)的分離及定量測(cè)定等基本操作有機(jī)結(jié)合起來(lái),需要復(fù)習(xí)時(shí)牢固掌握實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí),才能有效結(jié)合題中的信息,準(zhǔn)確答題。6.(14分)氯化亞銅在工業(yè)上應(yīng)用廣泛。氯化亞銅(CuCl)為白色晶體,微溶于水,能溶于氨水、濃鹽酸,并生成

18、配合物,不溶于硫酸、稀硝酸和醇。實(shí)驗(yàn)藥品:銅絲20 g、氯化銨20 g、65%硝酸10 mL、36%鹽酸15 mL、水。(1)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi),用95%乙醇代替蒸餾水洗滌的主要目的是_(寫(xiě)出一條即可)。(2)工業(yè)化生產(chǎn)時(shí),95%乙醇可通過(guò)_的方法回收并循環(huán)利用,而NH4Cl、_(填化學(xué)式)可直接循環(huán)利用。(3)實(shí)驗(yàn)室用如圖裝置制備CuCl。實(shí)驗(yàn)時(shí)通入O2的速率不宜過(guò)大,為便于觀察和控制產(chǎn)生O2的速率,最宜選擇下列裝置中的_(填字母序號(hào))。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí),溫度計(jì)顯示反應(yīng)液溫度低于室溫,主要原因是_。電爐加熱升溫至50時(shí)停止加熱,反應(yīng)快速進(jìn)行,燒瓶上方氣體顏色逐漸由無(wú)色變?yōu)榧t棕色,從環(huán)保角度考慮,

19、當(dāng)_時(shí)才能停止通入氧氣;待冷卻至室溫后,再打開(kāi)瓶塞,沿_(填字母)口傾出棕色反應(yīng)液于1 000 mL大燒杯,加水500 mL,即有大量白色沉淀析出?!窘馕觥?1)注意反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物即可確定該反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH4CuCl2CuCl+NH4Cl。用95%乙醇代替蒸餾水洗滌的主要目的是洗去晶體表面的雜質(zhì)離子及水分,減少CuCl的溶解損失,同時(shí)可以加快固體的干燥。(2)將乙醇與水分離的操作是蒸餾,根據(jù)殘液濃縮后的補(bǔ)充物質(zhì)可知,可直接循環(huán)利用的有NH4Cl和HNO3。(3)在題給的三個(gè)裝置中,能觀察到產(chǎn)生O2速率的只有B。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí),溫度計(jì)顯示反應(yīng)液溫度低于室溫的主要原因是氯化銨溶于水時(shí)吸熱,

20、造成反應(yīng)液溫度降低。為使反應(yīng)產(chǎn)生的氮氧化物完全轉(zhuǎn)化為硝酸,消除氮氧化物對(duì)環(huán)境的影響,因此需到燒瓶上方紅棕色氣體逐漸變?yōu)闊o(wú)色時(shí)才能停止通入氧氣。將三頸燒瓶中液體倒出時(shí)利用左口或右口,即從a口或c口傾出棕色反應(yīng)液。答案:(1)NH4CuCl2CuCl+NH4Cl避免CuCl溶于水而造成損耗(洗去晶體表面的雜質(zhì)離子及水分)(2)蒸餾HNO3(3)B氯化銨溶于水吸收大量的熱,造成反應(yīng)液溫度降低燒瓶上方紅棕色氣體逐漸變?yōu)闊o(wú)色a(或c)7.(16分)(xx南京模擬)硫鐵礦燒渣的主要成分為Fe2O3、Fe3O4,以及少量SiO2、Al2O3等。由硫鐵礦燒渣制備鐵紅(Fe2O3)的一種工藝流程如下:已知:還原

21、焙燒時(shí),大部分Fe2O3、Fe3O4轉(zhuǎn)化為FeO。幾種離子開(kāi)始沉淀和完全沉淀時(shí)的pH如下表所示:離子開(kāi)始沉淀時(shí)的pH完全沉淀時(shí)的pHFe2+7.09.0Fe3+1.93.2Al3+3.75.2(1)“酸浸、過(guò)濾”步驟中所得濾液中的金屬陽(yáng)離子有_(填離子符號(hào))。(2)Fe粉除調(diào)pH外,另一個(gè)作用是_;Fe粉調(diào)節(jié)溶液的pH為_(kāi)。(3)“沉淀、過(guò)濾”步驟中生成FeCO3的離子方程式為_(kāi);所得濾液的主要溶質(zhì)是(填化學(xué)式)_。(4)高溫條件下,“氧化”步驟中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)。【解析】(1)在硫鐵礦燒渣中含有Fe2O3、Fe3O4,以及少量SiO2、Al2O3等,當(dāng)加酸時(shí),F(xiàn)e2O3、Fe3O4、

22、Al2O3發(fā)生反應(yīng)變?yōu)镕e2+、Fe3+、Al3+存在于溶液中;而SiO2不能溶解在酸中,被過(guò)濾除去。(2)由于Fe3+、Al3+形成沉淀時(shí)的溶液的pH接近,不容易分離,所以加Fe粉除調(diào)pH外,另一個(gè)作用是將溶液中Fe3+還原為Fe2+,便于與Al3+分離;由于Al3+沉淀完全的溶液的pH=5.2,而Fe2+開(kāi)始沉淀時(shí)的pH=7.0,所以Fe粉調(diào)節(jié)溶液的pH為5.27.0或其之間的任意數(shù)值。(3)根據(jù)題意在“沉淀、過(guò)濾”步驟中生成FeCO3的離子方程式為Fe2+2HCFeCO3+CO2+H2O;由于在過(guò)程中加的是硫酸和NH4HCO3,所以所得濾液的主要溶質(zhì)是(NH4)2SO4。(4)高溫條件下,F(xiàn)eCO3和O2發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生Fe2O3和CO2,根據(jù)電子守恒和元素的原子個(gè)數(shù)守恒可得該“氧化”步驟中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。答案:(1)Fe2+、Fe3+、Al3+(2)將溶液中Fe3+還原為Fe2+,便于與Al3+分離6(5.27.0或其之間的任意數(shù)值)(3)Fe2+2HCFeCO3+CO2+H2O(NH4)2SO4(4)4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2

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