第3章 第9讲 铁及其重要化合物的性质和应用(Word教参)-【优化指导】2025年高考化学一轮复习高中总复习·第1轮(鲁科版)

2024-08-20
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第9讲 铁及其重要化合物的性质和应用 复习目标 1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解铁及其重要化合物的主要性质。 2.了解铁及其重要化合物在生产、生活中的应用。 3.了解铁及其重要化合物的制备方法。  铁及其氧化物 [对应学生用书P51] 1.铁的单质 (1)铁在元素周期表中位置及自然界的存在 (2)铁的物理性质 颜色、状态 导电性、导热性 特性 熔点 银白色固体 良好 能被磁铁吸引 较高 (3)铁的化学性质 铁的原子结构示意图为,最外层有2个电子,在反应中易失去电子,故铁具有较强的还原性。 ①与非金属的反应(写出化学方程式) 与O2反应 常温 铁锈(成分为Fe2O3·xH2O) 点燃 3Fe+2O2Fe3O4 与Cl2反应 点燃 2Fe+3Cl22FeCl3 与S、I2反应 加热 Fe+SFeS、Fe+I2FeI2 ②与H2O的反应(写出化学方程式) 常温下,铁与水不反应,在高温下,铁与水蒸气反应:3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 ③与酸的反应(写出离子方程式) 与H+反应 Fe+2H+===Fe2++H2↑ 与稀硝酸反应(与氧化性酸反应一般不产生氢气) HNO3过量 Fe+4H++NO===Fe3++NO↑+2H2O HNO3少量 3Fe+8H++2NO===3Fe2++2NO↑+4H2O 与浓硫酸、浓硝酸反应 常温下钝化,加热分别生成SO2、NO2 ④与某些盐的反应(写出离子方程式) 铁与CuSO4溶液反应:Fe+Cu2+===Fe2++Cu(湿法炼铜的原理); 铁与FeCl3溶液的反应:Fe+2Fe3+===3Fe2+。 (1)铁与稀盐酸、少量Cl2反应均生成FeCl3(  ×  ) (2)常温下,可以用铁质容器储存、运输浓硝酸和浓硫酸(  √  ) (3)铁在氧气中燃烧或在高温下与水蒸气反应均生成Fe3O4(  √  ) (4)铁是较活泼的金属,与卤素单质(X2)反应均生成卤化铁(FeX3)(  ×  ) (5)在给定条件下能实现转化:Fe2O3(s)Fe(s)FeCl3(aq)(  ×  ) 考向1 铁与酸、水蒸气的反应 【例1】 用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验,下列说法不正确的是(  ) A.装置A的作用是为实验提供持续不断的水蒸气 B.装置B中反应的化学方程式是2Fe+3H2O(g) Fe2O3+3H2 C.装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰 D.点燃装置D处的气体前必须检验气体的纯度 B 解析:装置A是将液态H2O转化为气态H2O,与装置B中的铁粉在高温下发生反应,A正确;铁粉与H2O(g)在高温下发生反应,生成Fe3O4和H2,B错误;因生成的H2中含有较多的水蒸气,故需要用碱石灰等不与H2反应的干燥剂进行干燥,C正确;不纯的H2在点燃时可能会发生爆炸,故在点燃H2前必须检验其纯度,D正确。 考向2 铁的氧化物的性质及转化 【例2】 (2023·辽宁辽阳模拟)中学化学中经常提到的铁的氧化物有FeO、Fe2O3和Fe3O4,在一定条件下它们之间可以相互转化,在超过1 400 ℃的温度下加热Fe2O3时,Fe2O3会部分失去氧,生成Fe3O4。下列说法错误的是(  ) A.热稳定性:Fe3O4>Fe2O3 B.Fe2O3俗称铁红,可作油漆的红色颜料 C.Fe3O4为黑色固体,其中+2价铁与+3价铁的物质的量之比为1∶2 D.由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物中,铁元素与氧元素的质量比可能为7∶3 D 解析:在超过1 400 ℃的温度下加热Fe2O3时,Fe2O3会部分失去氧,生成Fe3O4,则热稳定性:Fe3O4>Fe2O3,A正确;Fe2O3颜色是红棕色,俗称铁红,可作油漆的红色颜料,B正确;Fe3O4为黑色固体,可以写成FeO·Fe2O3,则+2价铁与+3价铁的物质的量之比为1∶2,C正确;在FeO中,铁元素与氧元素的质量比为7∶2,在Fe2O3中,铁元素与氧元素的质量比为7∶3,在Fe3O4中,铁元素与氧元素的质量比为21∶8,则FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物中,铁元素与氧元素的质量比在7∶2和7∶3之间,D错误。 (1)铁与不同氧化剂反应生成+2价或+3价铁的规律 (2)从物质类别和元素价态两个维度认识铁的氧化物 1.(2024·浙江台州模拟)下列说法正确的是(  ) A.取铁粉与水蒸气反应后的固体粉末,若能被磁铁吸引,则证明固体粉末为Fe3O4 B.过量铁粉在氯气中燃烧生成FeCl2 C.我国已实施在酱油中加入铁强化剂,以减少缺铁性贫血问题的发生 D.我国古代最早使用的合金是钢 C 解析:铁、四氧化三铁都能被磁铁吸引,取铁粉与水蒸气反应后的固体粉末,能被磁铁吸引,不能证明固体粉末为Fe3O4,A错误;过量铁粉在氯气中燃烧生成FeCl3,B错误;人体缺铁可引起缺铁性贫血,我国已实施在酱油中加入铁强化剂,以减少缺铁性贫血问题的发生,C正确;我国古代最早使用的合金是青铜,D错误。 2.(双选)纳米级Fe3O4可用于以太阳能为热源分解水制H2,过程如图所示。下列说法不正确的是(  ) A.过程Ⅰ的反应:2Fe3O4===6FeO+O2↑,Fe3O4表现氧化性和还原性 B.过程Ⅱ的反应:2H2O ===2H2↑+O2↑,FeO表现还原性 C.两个转化过程都发生了氧化还原反应 D.过程Ⅰ中FeO是还原产物,过程Ⅱ中FeO是氧化剂 BD 解析:由图可知,过程Ⅰ中Fe3O4分解为FeO和O2,发生反应:2Fe3O4===6FeO+O2↑,A正确;过程Ⅱ中FeO和H2O反应生成Fe3O4和H2,发生反应:3FeO+H2O===Fe3O4+H2↑,FeO为还原剂,表现还原性,B错误;过程Ⅰ中Fe、O元素化合价变化,过程Ⅱ中Fe、H元素化合价变化,故均为氧化还原反应,C正确;过程Ⅰ中部分Fe元素由+3价变为+2价,则FeO是还原产物,过程Ⅱ中部分Fe元素由+2价变为+3价,则FeO是还原剂,D错误。  铁的氢氧化物 [对应学生用书P53] 1.Fe(OH)3和Fe(OH)2的比较 Fe(OH)2 Fe(OH)3 颜色、状态 白色固体 红褐色固体 与盐酸反应 (写离子方程式) Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O 热稳定性 — 2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O 2.Fe(OH)3和Fe(OH)2的制备及转化 Fe(OH)2 Fe(OH)3 制备原理 可溶性亚铁盐与碱溶液反应:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓ 可溶性铁盐与碱溶液反应:Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓ 二者转化 在空气中,Fe(OH)2能够被氧气氧化成Fe(OH)3,白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 ①Fe(OH)2与稀硝酸反应时,除考虑与H+的反应外,还考虑Fe2+与NO、H+发生氧化还原反应。 ②Fe(OH)3与HI反应时,除考虑与H+的反应外,还考虑Fe3+被I-还原为Fe2+。 (1)Fe(OH)2与稀硝酸发生中和反应,生成Fe(NO3)2和H2O(  ×  ) (2)Fe(OH)3与稀硫酸发生反应,生成Fe2(SO4)3和H2O(  √  ) (3)FeCl3溶液中加入足量氨水,可得到Fe(OH)3沉淀(  √  ) (4)在空气中Fe(OH)2被迅速氧化生成Fe(OH)3,说明Fe(OH)3比Fe(OH)2稳定(  √  ) 考向1 Fe(OH)3和Fe(OH)2的性质及转化 【例1】 某同学向一新制的FeSO4溶液中逐滴滴加NaOH溶液直至过量,生成的白色沉淀迅速变成灰绿色,一段时间后,有红褐色物质生成。下列说法正确的是(  ) A.灰绿色沉淀为Fe(OH)2 B.红褐色物质灼烧后可得到铁单质 C.在隔绝空气的条件下进行上述实验,可长时间观察Fe(OH)2沉淀的颜色 D.向上述白色沉淀中加入稀硝酸,得到浅绿色溶液 C 解析:Fe(OH)2为白色沉淀,A错误;红褐色物质是Fe(OH)3,灼烧后可得到Fe2O3,B错误;Fe(OH)2易被空气中的氧气氧化,在隔绝空气的条件下进行上述实验,可长时间观察Fe(OH)2沉淀的颜色,C正确;白色沉淀为Fe(OH)2,加入稀硝酸发生氧化还原反应,生成Fe(NO3)3、NO和H2O,溶液变成棕黄色,D错误。 考向2 实验探究Fe(OH)2的制备 【例2】 (2023·安徽宿州十三校联考)在实验室里用以下方法制备并较长时间保存Fe(OH)2,能成功的是(  ) C 解析:NaOH溶液滴入FeSO4溶液中,二者在FeSO4溶液液面处生成Fe(OH)2,迅速被O2氧化,不能较长时间保存Fe(OH)2,A错误;NaOH溶液与FeCl3溶液反应生成红褐色沉淀Fe(OH)3,不能制取Fe(OH)2,B错误;先滴加稀硫酸,铁粉与稀硫酸反应生成H2,利用产生的H2排出装置内空气,再滴加NaOH溶液,反应生成白色沉淀Fe(OH)2,C正确;NaOH溶液通过长胶头滴管滴入FeSO4溶液中,在液体内部生成Fe(OH)2,未隔绝空气,不能较长时间保存Fe(OH)2,D错误。 [深度思考]若对装置D进行改进,如何操作可达到预期实验目的?                                                                           答案:预先将NaOH溶液煮沸、冷却,并在FeCl2溶液表面加少量煤油、苯等有机物隔绝空气。 (1)制备Fe(OH)2防氧化常用的三种方法 ①有机物覆盖层法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下,并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4),以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应,如图所示 ②还原性气体保护法 用H2将装置内的空气排出后,再将亚铁盐与NaOH溶液混合,可长时间观察到白色沉淀,如图所示 ③电解法 用铁作阳极,电解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆盖苯或煤油,如图所示 (2)实验室制备Fe(OH)2的注意事项 1.实验室用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2,为了使生成的产物不容易被氧化,下列说法不正确的是(  ) A.配制FeCl2和烧碱溶液所用的蒸馏水通常要煮沸 B.可在FeCl2溶液的上面加一层植物油,以隔绝空气 C.向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时,胶头滴管尖嘴不能伸入试管内 D.产生Fe(OH)2沉淀后,不能振荡试管 C 解析:FeCl2和烧碱溶液要现用现配,且配制溶液的蒸馏水要煮沸以除去氧气,确保Fe(OH)2的生成在无氧的环境里,A正确;在FeCl2溶液的上面加一层苯或一层植物油,以隔绝空气防止氧气溶入,B正确;向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时,要将胶头滴管的尖嘴伸入FeCl2溶液中,防止氢氧化钠溶液在滴入时接触空气中的氧气,C错误;产生Fe(OH)2沉淀后,若振荡试管,会增大沉淀与空气接触的机会,使沉淀更易被氧化,D正确。 2.(2023·浙江金丽衢十二校联考)某同学设计如图所示装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。 请回答下列问题: (1)仪器1的名称:______________。装置5的作用:______________________。 (2)实验开始时,关闭K2,打开K1,反应一段时间后,再打开K2,关闭K1,发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进,使溶液能进入4中_____________________________。 (3)装置改进后,将3中反应后溶液压入4中,在4中析出灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因:______________________________________________。 答案:(1)分液漏斗  液封,防止空气进入装置4 (2)在装置2、3之间添加控制开关 (3)装置4内的空气没有完全排出 解析:(1)Fe(OH)2易被空气中氧气氧化,故装置5的作用是防止空气进入装置4中。 (2)由于产生的H2能够从装置2逸出,从而不能将液体压到装置4中,故需要在装置2、3之间加一个控制开关,阻止H2的逸出。 (3)反应开始时,应通过产生的H2将装置3、4中的空气完全排出,防止生成的Fe(OH)2被氧化。  铁盐和亚铁盐 [对应学生用书P55] 1.铁盐 2.亚铁盐 (1)FeCl3、FeCl2均可通过化合反应制取(  √  ) (2)中性溶液中可能大量存在Na+、Fe3+、Cl-、SO(  ×  ) (3)在pH=1的溶液中可能大量存在K+、Fe2+、Cl-、NO(  ×  ) (4)向FeCl2溶液中滴加酸性KMnO4溶液,KMnO4溶液的紫色褪去,证明含有Fe2+ (  ×  ) (5)FeSO4片剂与维生素C同时服用能增强治疗缺铁性贫血的效果(  √  ) 考向1 铁盐、亚铁盐的性质及转化 【例1】 (2023·辽宁师大附中模拟)某兴趣小组用油性笔在一小块覆铜板上写上“化学”,然后浸入盛有FeCl3溶液的小烧杯中,过一段时间后,取出覆铜板,用水洗净并晾干(如图)。对反应后的溶液进行分析,溶液中c(Fe3+)与c(Cu2+)之比为2∶3。下列说法不正确的是(  ) A.反应后的溶液中:c(Fe3+)∶c(Fe2+)=1∶1 B.反应的离子方程式为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+ C.反应后的溶液中:c(Cl-)>c(Fe2+)>c(Cu2+)>c(Fe3+) D.反应后的溶液再生为FeCl3:加入足量铁粉,过滤,滤液中通入足量Cl2 A 解析:FeCl3溶液腐蚀覆铜板发生反应:2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2,离子方程式为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,B正确;测得溶液中c(Fe3+)∶c(Cu2+)=2∶3,结合反应推知,溶液中c(Fe2+)∶c(Cu2+)=2∶1,从而推知溶液中c(Fe3+)∶c(Fe2+)=1∶3,A错误;结合A项分析可知,反应后的溶液中:c(Cl-)>c(Fe2+)>c(Cu2+)>c(Fe3+),C正确;反应后的溶液含有FeCl2、CuCl2、FeCl3,加入足量铁粉置换出Cu,过滤,滤液中通入足量Cl2,将FeCl2氧化生成FeCl3,实现腐蚀液的再生,D正确。 考向2 Fe2+、Fe3+的检验方法及原理 【例2】 (2024·江苏南通联考)通过下列实验探究SO2与Fe3+的反应。将过量的SO2通入FeCl3溶液后,将溶液分为3份并进行以下实验: 实验1:第一份溶液中加入少量KMnO4溶液,溶液紫红色褪去 实验2:第二份溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀 实验3:第三份溶液中加入稀盐酸酸化的BaCl2溶液,产生白色沉淀 下列说法正确的是(  ) A.“实验1”中使KMnO4溶液褪色的一定是Fe2+ B.“实验2”说明溶液中含有Fe2+,一定不含Fe3+ C.“实验3”中产生的白色沉淀是BaSO3 D.SO2与Fe3+反应的离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++SO+4H+ D 解析:SO2、H2SO3能与高锰酸钾发生氧化还原反应使高锰酸钾溶液褪色,故实验1:第一份溶液中加入少量KMnO4溶液,溶液紫红色褪去,不一定是Fe2+,A错误;第二份溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,说明该溶液中含有Fe2+,但不能确定是否含有Fe3+,B错误;第三份溶液中加入用稀盐酸酸化的BaCl2,产生白色沉淀,说明有SO生成,产生的白色沉淀是BaSO4,C错误;根据实验现象可知,具有还原性的SO2与具有氧化性的FeCl3发生氧化还原反应,根据质量守恒和电子转移守恒,SO2与FeCl3溶液的离子方程式为2Fe3++SO2 +2H2O===2Fe2+ + 4H+ + SO,D正确。 (1)Fe2+与Fe3+的相互转化 Fe2+Fe3+ (2)Fe2+和Fe3+检验的常用方法 ①Fe2+的检验 方法1 样品溶液无现象溶液变红色,证明含有Fe2+ 方法2 样品溶液产生白色絮状沉淀,迅速变成灰绿色,最终变为红褐色,证明含有Fe2+ 方法3 样品溶液生成蓝色沉淀,证明含有Fe2+ ②Fe3+的检验 方法1 样品溶液溶液变为红色,证明含有Fe3+ 方法2 样品溶液产生红褐色沉淀,证明含有Fe3+ (3)检验Fe2+和Fe3+的三个易错点 1.(2023·福建南平模拟)硫酸亚铁的用途广泛,可以制备如图所示物质,下列说法错误的是(  ) A.Fe4(OH)2(SO4)5属于碱式盐,可用作净水剂 B.与足量NH4HCO3反应的离子方程式为HCO+Fe2+===FeCO3↓+H+ C.可用稀硫酸和K3[Fe(CN)6]溶液检验铁红中是否含有FeCO3 D.“冷却结晶”后的操作是过滤,“煅烧”操作的主要仪器有酒精灯、坩埚、玻璃棒 B 解析:Fe4(OH)2(SO4)5由Fe3+、OH-和SO构成,属于碱式盐,溶于水后Fe3+发生水解反应得到Fe(OH)3胶体,可以吸附水中悬浮的杂质,起到净水作用,A正确;FeSO4溶液与足量NH4HCO3溶液发生反应生成FeCO3并放出CO2,反应的离子方程式为2HCO+Fe2+===FeCO3↓+CO2↑+H2O,B错误;铁红中若含有FeCO3,加入稀硫酸溶解后所得溶液中含Fe2+,再滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,若不产生蓝色沉淀,则不含FeCO3,C正确;高温下煅烧FeCO3固体要在坩埚中进行,D正确。 2.铁是人体必需的微量元素之一,补铁剂中的Fe2+在空气中很容易被氧化成Fe3+,影响铁元素在人体中的吸收利用。某实验小组进行如图所示的对照实验,验证补铁剂和维生素C一起服用的科学性。 [实验操作]第一步:在A、B两支试管中加入对比试剂;第二步:振荡;第三步:滴加KSCN溶液。 [实验现象](1)A试管中溶液变____色,B试管中无明显现象。 [实验结论](2)维生素C具有________(填“氧化性”或“还原性”),能防止Fe2+被氧化为Fe3+,所以补铁剂和维生素C一起服用具有科学依据。 [生活应用](3)某品牌泡腾片的主要成分为维生素C和NaHCO3,放入水中立即产生大量气泡(CO2)使口感更好,说明维生素C具有________(填“酸性”或“碱性”)。 (4)为防止烹调时蔬菜中维生素C的损失,烹调蔬菜应注意__________________________ _____________________________________(写一条即可)。 答案:(1)红 (2)还原性 (3)酸性 (4)避免与氧化性物质接触(或避免长时间烹调,其他合理即可) 解析:(1)Fe3+与SCN-结合而使溶液呈红色。 (2)向FeCl3溶液中加入足量维生素C后,再加入KSCN溶液,溶液不变红色,说明Fe3+被维生素C还原,即维生素C具有还原性。 (3)将维生素C与NaHCO3溶于水中,立即有大量CO2产生,说明维生素C具有酸性。 (4)由实验(2)、(3)可知,维生素C具有还原性和酸性,故烹调蔬菜时应避免与氧化性物质接触或避免长时间烹调等。 [对应学生用书P56] 角度 铁及其化合物的性质与应用 1.(2023·浙江6月选考卷)氯化铁是一种重要的盐,下列不正确的是(  ) A.氯化铁属于弱电解质 B.氯化铁溶液可腐蚀覆铜板 C.氯化铁可由铁与氯气反应制得 D.氯化铁溶液可制备氢氧化铁胶体 A 解析:氯化铁能完全电离出铁离子和氯离子,属于强电解质,A错误;氯化铁溶液与铜反应生成氯化铜和氯化亚铁,可用来蚀刻铜板,B正确;氯气具有强氧化性,铁单质在氯气中燃烧生成氯化铁,C正确;向沸水中滴加饱和氯化铁溶液,继续加热至呈红褐色,铁离子发生水解反应可得到氢氧化铁胶体,D正确。 (判断下列说法的正误) (1)(2023·新课标全国卷)古壁画颜料中所用的铁红,其成分为Fe2O3(  √  ) (2)(2023·北京卷)向沸水中滴入饱和FeCl3溶液制备Fe(OH)3胶体(  √  ) (3)(2023·北京卷)利用覆铜板制作印刷电路板:2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+(  √  ) (4)(2023·全国乙卷)暖贴中的铁粉遇空气放热发生氧化还原反应(  √  ) (5)(2023·广东卷)火星全球影像彩图显示了火星表土颜色,表土中赤铁矿主要成分为FeO (  ×  ) 角度 Fe2+、Fe3+的性质及检验 2.(2023·江苏卷)室温下,探究0.1 mol/L FeSO4溶液的性质,下列实验方案能达到探究目的的是(  ) 探究目的 实验方案 A 溶液中是否含有Fe3+ 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴新制氯水,再滴加KSCN溶液,观察溶液颜色变化 B Fe2+是否有还原性 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液,观察溶液颜色变化 C Fe2+是否水解 向2 mL FeSO4溶液中滴加2~3滴酚酞试液,观察溶液颜色变化 D Fe2+能否催化H2O2分解 向2 mL 5% H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液,观察气泡产生情况 B 解析:检验溶液中是否含有Fe3+应直接向待测液中滴加KSCN溶液,向待测液中滴加新制氯水会将Fe2+氧化为Fe3+干扰实验,A错误;向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液,若观察溶液紫色褪去,说明Fe2+有还原性,B正确;Fe2+发生水解反应Fe2++2H2O2H++Fe(OH)2使溶液显酸性,应向2 mL FeSO4溶液中滴加2~3滴紫色石蕊试液,观察溶液颜色变化,C错误;向2 mL 5% H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液,若产生气泡有可能是Fe3+的催化作用,D错误。 (判断下列说法的正误) (1)(2023·湖南卷)K3[Fe(CN)6]溶液滴入FeCl2溶液中:K++Fe2++[Fe(CN)6]3-=== KFe[Fe(CN)6]↓(  √  ) (2)(2023·辽宁卷)用KSCN溶液检验FeSO4是否变质(  √  ) (3)(2023·海南卷)苯酚溶液(0.1 mol/L)中滴加FeCl3溶液(0.1 mol/L),呈紫色(  √  ) (4)(2022·江苏卷)探究Fe2+具有还原性,向盛有FeSO4溶液的试管中滴加几滴KSCN溶液,振荡,再滴加几滴新制氯水,观察溶液颜色变化(  √  ) 学科网(北京)股份有限公司 $$

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