内容正文:
福州格致中学2023-2024学年第二学期期末考试
高一化学
一、单选题
1. 实验室中常用二氧化锰与浓盐酸共热制取氯气。某化学兴趣小组为制取较为纯净、干燥的氯气设计了如下实验装置:
装置D中收集到的氯气在通常情况下呈 色,是一种 毒气体。
A. 棕黄色 有 B. 红棕色 无 C. 黄绿色 无 D. 黄绿色 有
【答案】D
【解析】
【分析】A是反应装置:二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水;B是气体除杂装置:因氯气难溶于饱和食盐水,氯化氢极易溶于水,则除去Cl2中的HCl可通过饱和食盐水;C气体干燥装置:水蒸气受热挥发,所以氯气中含有水蒸气,浓硫酸具有吸水性,可以干燥氯气;D装置是氯气收集装置;E是尾气处理装置:氯气有毒,不能直接排放,氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,可用氢氧化钠吸收。
【详解】氯气在通常情况下呈黄绿色,是一种有毒气体,故D正确;
故选D。
2. 在实验室中,将锌片和铜片用导线连接(导线中间接入一个电流表),平行插入盛有稀硫酸的烧杯中,装置如图。下列说法正确的是
A. 锌片逐渐溶解 B. 烧杯中溶液逐渐呈蓝色
C. 电子由铜片通过导线流向锌片 D. 该装置能将电能转变为化学能
【答案】A
【解析】
【分析】该装置为原电池。锌作负极,失电子,发生氧化反应,电极反应式为;铜作正极,溶液中氢离子得电子,发生还原反应,电极反应式为。
【详解】A.锌作负极,失电子,发生氧化反应,电极反应式为,则锌片逐渐溶解,A正确;
B.铜作正极,溶液中氢离子得电子,发生还原反应,电极反应式为,因此烧杯中溶液不变蓝,B错误;
C.电子由负极经导线流向正极,即由锌片通过导线流向铜片,C错误;
D.该装置为原电池,能将化学能转变为电能,D错误;
故选A。
3. 在下列变化 ①工业固氮,②大气固氮,③碳铵分解,按氮元素被氧化、被还原、既不被氧化又不被还原的顺序排列,正确的是
A. ②①③ B. ③②① C. ①②③ D. ③①②
【答案】A
【解析】
【详解】①工业固氮是游离态氮转化为化合态的氨气,N元素的化合价降低,氮元素被还原;
②大气固氮是游离态氮转化为化合态的氮的氧化物,氮元素被氧化;
③碳铵分解生成氨气、水、二氧化碳,氮元素化合价没有发生变化,既不被氧化又不被还原;
综上所述按氮元素被氧化、被还原、既不被氧化又不被还原的顺序排列为②①③;
故选A。
4. 实验室中利用硫化亚铁和硫化锌混合物进行如图实验(忽略在水中的溶解)。下列说法错误的是。
A. “4.5g固体”一定是铁锌混合物 B. “溶液2”中的溶质只有
C. 混合物中硫元素质量分数约为38% D. 反应②能生成标准状况下
【答案】C
【解析】
【分析】本题如果将FeS和ZnS设出未知数,根据已知量列方程组可以求算,但计算量较大,我们也可以根据选项进行讨论来进行,以此解题
【详解】A.4.5g固体分两种情况,可能全为Fe,也可能是Fe与Zn的混合物;假设全为Fe,,根据Fe守恒则,n(Fe)= n(FeS)=0.08mol,则m(FeS)=n×M=0.08mol×88g/mol=7.04g,而题目中FeS与ZnS混合物质量为6.9g,故第一种假设不正确,即“4.5g固体”一定是铁锌混合物,A正确;
B.4.5g固体中含有Zn,则溶液中无FeCl2和HCl,“溶液2”中溶质只有ZnCl2,B正确;
C.设混合物FeS与ZnS中,硫元素的质量分数为38%,而FeS中硫的含量为,ZnS中硫的含量为,二者混合物中硫的含量应该在33%~36%之间,不可能为38%,C错误;
D.生成,H守恒n(HCl)=0.05mol,n(HCl)总=0.2mol,Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑,Zn总量为0.1mol(),该反应消耗的Zn为0.025mol,D正确;
故选C。
5. 向某溶液中滴加NaOH溶液产生白色沉淀,继续滴加沉淀溶解。该溶液可能是( )
A. MgCl2溶液 B. AlCl3溶液 C. FeCl2溶液 D. FeCl3溶液
【答案】B
【解析】
详解】A.向MgCl2溶液中滴加NaOH溶液产生白色沉淀氢氧化镁,继续滴加沉淀不溶解,故不选A;
B.向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液产生白色沉淀氢氧化铝,氢氧化铝具有两性,继续滴加氢氧化铝沉淀溶解生成偏铝酸钠,故选B;
C.向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液产生白色沉淀氢氧化亚铁,氢氧化亚铁被氧化为红褐色氢氧化铁,继续滴加沉淀不溶解,故不选C;
D.向FeCl3溶液中滴加NaOH溶液产生红褐色氢氧化铁沉淀,继续滴加沉淀不溶解,故不选D;
选B。
6. 下列图示实验说法正确的是
A. 过滤海带灰的浸泡液
B. 除去Cl2中的HCl
C. 实验室制氯气
D. 实验室制取氨气
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】A.用过滤方法能够分离难溶性固体与可溶性液体混合物,方法得当操作合理,A正确;
B.杂质HCl能够与NaHCO3反应产生CO2气体,会使Cl2中混入新的杂质,不能达到除杂的目的,应该用饱和食盐水,B错误;
C.MnO2与浓盐酸混合制取Cl2需加热条件,图示中缺少加热装置,因此不能制取得到Cl2,C错误;
D.NH4Cl受热分解产生NH3、HCl,NH3、HCl在试管口遇冷又重新化合形成NH4Cl,因此用该方法不能制取得到NH3,D错误;
故合理选项是A。
7. A~D是含同一元素的四种物质,它们相互之间有如图所示的转化关系,其中A是单质,D是氢氧化物,则A可能是
①Al ②Mg ③Fe ④Na
A. ①③ B. ①②③ C. ①② D. ②③④
【答案】C
【解析】
【详解】①铝在氧气中燃烧生成氧化铝,氧化铝和酸反应生成铝盐,铝盐和碱反应生成氢氧化铝,氢氧化铝受热分解得到氧化铝,符合题意;
②镁在氧气中燃烧生成氧化镁,氧化镁和酸反应生成镁盐,镁盐和碱反应生成氢氧化镁,氢氧化镁受热分解得到氧化镁,符合题意;
③铁在氧气中燃烧产物为四氧化三铁,而氢氧化铁分解产生氧化铁,不符合题意;
④钠在氧气中燃烧生成过氧化钠,氢氧化钠分解不能生成过氧化钠,不符合题意;
答案选C。
8. 下列离子方程式或化学方程式正确的是
A. 将通入足量的次氯酸钠溶液中,发生反应的离子方程式为
B. 向溶液中加入过量的氨水:
C. 用铝热法还原金属:
D. 向饱和食盐水中先通入足量的,再通入足量的,发生的反应为
【答案】A
【解析】
【详解】A.将通入足量的次氯酸钠溶液中发生氧化还原反应,离子方程式为,A正确;
B.已知不溶于过量氨水中,故向溶液中加入过量氨水的离子方程式为,B错误;
C.该反应的本质是金属性较强的铝置换出金属性较弱的铁:,C错误;
D.向饱和食盐水中先通入足量的,再通入足量的,反应生成沉淀和:,D错误;
故答案选A。
9. 微观探析是认识物质的一种途径。设为阿伏加德罗常数,下列有关说法正确的是
A. 中含有的中子数目为
B. 溶液中含有的数目小于
C. 与的混合物中含有的分子数为
D. 25℃,101kPa,与NaOH溶液完全反应,转移电子数目为
【答案】D
【解析】
【详解】A.1.8gD2O物质的量为:,含有的中子数为0.9NA,故A错误;
B.溶液体积不明确,故溶液中的个数无法计算,故B错误;
C.与的摩尔质量不同,则46g混合物的物质的量不是1mol,含有的分子数也不等于,故C错误;
D.在25℃,101kPa下,,有,发生的反应为:,当0.1molCl2与NaOH溶液完全反应,转移电子数目为,故D正确;
故答案选D。
10. 某溶液中有S2-、SO32-、Br-、I-四种阴离子各0.1mol。现通入Cl2,则通入Cl2的体积(标准状况)和溶液中相关离子的物质的量的关系图正确的是
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】离子还原性,故首先发生反应,然后发生反应,再发生反应,最后发生反应,根据发生反应顺序计算离子开始反应到该离子反应完毕时氯气的体积。
【详解】A.由可知,完全反应需要消耗氯气,标准状况下的的体积为0.1mol22.4L·mol-1=2.24L,图象中氯气的体积不符合,A错误;
B.完全反应后,才发生,完全反应需要消耗氯气,故开始反应时氯气的体积为,完全反应消耗mol氯气,故完全反应时氯气的体积为,图象中氯气的体积不符合,B错误;
C.完全反应需要消耗氯气,完全反应消耗mol氯气,完全反应消耗氯气,故溴离子开始反应时氯气的体积为,由可知,完全反应消耗mol氯气,故Br-完全反应时消耗的氯气体积为,图象与实际符合,C正确;
D.完全反应需要消耗氯气,完全反应消耗mol氯气,完全反应消耗mol氯气,故I完全时消耗的氯气体积为,图象中氯气的体积不符合,D错误。
答案选C。
【点睛】氧化还原竞争型的离子反应,关键是熟记氧化性粒子氧化性的强弱顺序和还原性粒子还原性强弱顺序,然后按照越强先反应原则依次分析。
二、多选题
11. 今年是门捷列夫发现元素周期律150周年,联合国将2019年定为“国际化学元素周期表年”。下列有关化学元素周期表的说法正确的是
A. 元素周期表共有18列
B. VIIA族元素的非金属性自上而下依次减弱
C. 主族元素均呈现与其族数相同的最高化合价
D. 第二周期主族元素的原子半径自左向右依次增大
【答案】AB
【解析】
【详解】A.元素周期表共有18纵行,也就是共有18列,A正确;
B.由于同一主族的元素从上到下,原子半径逐渐增大,原子获得电子的能力逐渐减弱,所以VIIA族元素的非金属性自上而下依次减弱,B正确;
C.主族元素一般呈现与其族数相同的最高化合价,O、F非金属性强,O没有与族序数相等的最高正化合价,F没有正价,C错误;
D.第二周期主族元素的原子半径自左向右依次减小,D错误;
故合理选项是AB。
12. pH与体积都相同的硫酸和醋酸溶液,分别与同物质的量浓度、同体积的Na2CO3溶液反应,若在相同条件下放出CO2的量相同,则下列推断合理的是
A. Na2CO3过量 B. Na2CO3恰好与醋酸完全反应
C. Na2CO3恰好与硫酸完全反应 D. 两种酸都过量
【答案】CD
【解析】
【分析】pH与体积都相同的硫酸和醋酸溶液,由于醋酸溶液中存在电离平衡,可提供较多的氢离子,据此分析作答。
【详解】A. Na2CO3过量时,按溶液中的氢离子计算生成二氧化碳的量,则与醋酸反应产生的二氧化碳多,不符合题意,故A不选;
B. Na2CO3恰好与醋酸完全反应,则与盐酸反应时候氢离子不足,产生的二氧化碳比与醋酸产生的少,不符合题意,故B不选,
C. 当Na2CO3恰好与硫酸完全反应,醋酸过量,产生的CO2的量也相同,符合题意,故C选;
D. 当两种酸均过量时,产生的CO2的量由碳酸盐决定,一定相同,符合题意,故D选;
答案为CD。
13. 中国科学院兰州化物所和中国科学技术大学在锂硫电池的研究上获得重大进展。一种锂硫电池的总反应为,该电池的装置如图甲所示,充、放电过程中物质的转化关系如图乙所示。该装置工作时,下列叙述正确的是( )
A. 放电时,电池的正极反应为
B. 放电时,转化为得到电子
C. 充电时,M电极的电势比N电极的高
D. 充电时,通过阳离子交换膜,到达M电极附近
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由电池总反应及电池装置图可知,该电池的负极反应为,由电池总反应减去负极反应即得正极反应,则正极反应为,A错误;
B.由充、放电过程中的物质转化关系可知,转化为是放电过程,由质量守恒可知该反应的化学方程式是,参加反应得到电子,则转化为得到电子,B正确;
C.放电时N为负极,M为正极,则充电时,M接电源正极,N接电源负极,M电极的电势比N电极的高,C正确;
D.充电时,阳离子移向阴极,即通过阳离子交换膜到达N电极附近,D错误;
答案选BC。
14. 向100mLNa2CO3与NaAlO2的混合溶液中逐滴加入1mol/L的盐酸,测得溶液中的CO32-、HCO3-、AlO2-、Al3+的物质的量与加入盐酸溶液的体积变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A. 原混合溶液中的n(CO32-):n(AlO2-)=1:1
B. a点溶液中:c(HCO3-)+c(H2CO3)+c(H+)=c(OH-)
C. b点溶液中浓度顺序为:c(Cl-)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)
D. d→e的过程中水的电离程度逐渐减小
【答案】AC
【解析】
【详解】Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中逐滴加入1mol•L﹣1的盐酸:
首先,发生反应AlO2﹣+H++H2O═Al(OH)3↓,最左边曲线表示AlO2﹣,由图可知AlO2﹣反应完毕,加入盐酸50mL,根据方程式可知n(AlO2﹣)=n(H+)=0.05L×1mol/L=0.05mol;
第二阶段,AlO2﹣反应完毕,发生反应CO32﹣+H+═HCO3﹣,ab线表示CO32﹣,bc线表示HCO3﹣,由图可知CO32﹣反应完毕,该阶段加入盐酸100mL﹣50mL=50mL,根据方程式可知n(CO32﹣)=n(H+)=0.05L×1mol/L=0.05mol;
第三阶段,CO32﹣反应完毕,发生反应HCO3﹣+H+═CO2↑+H2O,cd线表示HCO3﹣,由图可知HCO3﹣反应完毕,该阶段加入盐酸150mL﹣100mL=50mL,根据方程式可知n(HCO3﹣)=n(H+);
第四阶段,发生反应Al(OH)3+3H+═Al3++3H2O,de线表示Al3+,由图可知Al(OH)3反应完毕,根据方程式可知n(H+)=3n[Al(OH)3]=3×0.05mol=0.15mol,该阶段加入盐酸体积为=0.15L=150mL;
A.由上述分析可知,原混合溶液中的CO32﹣与AlO﹣2的物质的量之比为0.05mol:0.05mol=1:1,故A正确;
B.a点溶液中,溶质为Na2CO3,由质子守恒可知:c(HCO3﹣)+2c(H2CO3)+c(H+)=c(OH﹣),故B错误;
C.b点碳酸钠和碳酸氢钠的浓度相等,加入了75mL盐酸,碳酸根离子的水解程度大于碳酸氢根离子,则c(HCO3﹣)>c(CO32﹣),所得溶液中阴离子浓度大小顺序为:c(Cl﹣)>c(HCO3﹣)>c(CO32﹣)>c(OH﹣),故C正确;
D.d→e的过程中铝离子的浓度逐渐增大,铝离子水解促进了水的电离,则该段水的电离程度逐渐增大,故D错误;
故答案为AC。
【点睛】考查离子浓度大小比较,明确发生反应的先后顺序为解答关键,注意掌握电荷守恒、物料守恒及质子守恒的含义及应用方法,试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用能力。
15. 硫酸的铵盐是常用的氮肥。为测定某硫酸铵盐的含氮量(不含其他物质),取样品加入到氢氧化钠溶液中,用沸水浴加热至气体全部逸出(此温度下铵盐不分解)。该气体经干燥后用浓硫酸完全吸收,测定浓硫酸增加的质量。下表是五次实验的数据:
第一次
第二次
第三次
第四次
第五次
铵盐样品质量(g)
5.00
10.00
20.00
30.00
40.00
同浓度氢氧化钠溶液的体积(mL)
40
40
40
40
40
浓硫酸增加的质量(g)
0.5m
m
m
1.36
0
以下结论正确的是( )
A. 由第五次数据可知,样品中含NH4HSO4
B. 第四次实验中,产生的氨气是0.06mol
C. 第三次和第四次实验中参加反应的NaOH质量不等
D. 该铵盐中该氮元素的质量分数约是0.17
【答案】AD
【解析】
【详解】A. 第五次实验中未收集到氨气,说明铵盐溶液中有其他离子先于铵根与氢氧根反应,即含有氢离子,所以样品中含NH4HSO4,故A正确;
B. 第四次实验中浓硫酸增加的质量即为氨气的质量,所以n(NH3)==0.08mol,故B错误;
C. 第二次铵盐的质量为第一次铵盐质量的2倍,同时产生的氨气也加倍,说明第一次和第二次铵盐完全反应;第三次铵盐的质量为第二次铵盐质量的2倍,但生成的氨气量不变,说明第三次实验中氢氧化钠完全反应,铵盐有剩余,则第四次和第五次实验中氢氧化钠均完全反应,所以第三次和第四次参加反应的NaOH质量相等,故C错误;
D. 设10g该铵盐中铵盐NH4HSO4的物质的量为x mol,(NH4)2SO4的物质的量为y mol;第二次反应中产生的氨气应为(x+2y)mol=;第三次实验中用去的NaOH为[2x+(x+2y)]mol(第三次产生的氨气与第二次相同);第四次实验中用去的NaOH为(3x+0.08) ,则有:2x+(x+2y)=3x+0.08,解得y=0.04mol;由因为115g/mol×xmol+132g/mol×ymol=10.00g,解得x=0.041mol,所以该铵盐中氮元素的质量分数为,故D正确;
故答案为AD。
三、解答题
16. 硼镁泥是一种工业废料,主要成分是MgO( 占40%,还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2 等杂质,以此为原料制取的硫酸镁,可用于印染、选纸、医药等工业。从硼镁泥中提取MgSO4·7H2O 的流程如下:
根据题意回答下列问题:
(1)实验中需用1mol/L硫酸800mL,若用18.4mol/L的浓硫酸来配制,量取浓硫酸时,需使用的量筒的规格为______。
A.10mL B.20mL C.50mL D.100mL
(2)加入的NaClO可与Mn2+反应:Mn2+ +ClO-+H2O=MnO2 ↓+2H++Cl-,还有一种离子也会被NaClO 氧化,该反应的离子方程式为____________________。
(3)滤渣中除含有Fe(OH)3、A(OH)3 外还有_________________。
(4)在“除钙”前,需检验滤波中Fe3+是否被除尽,简述检验方法:_________。
(5)已知MeSO4、CaSO4的溶解度如下表:
温度/℃
40
50
60
70
MgSO4
30.9
33.4
35.6
36.9
CaSO4
0.210
0.207
0.201
0.193
“除钙”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4 除去,根据上表数据,简要说明操作步骤: _________。“操作I:是将滤液继续蒸发浓缩,冷却结晶,______,便得到了MgSO4·7H2O。
(6)实验中提供的硼镁泥共100g,得到的MgSO4·7H2O为172.2 g,则MgSO4·7H2O的产率为_____________________。
【答案】 ①. D ②. 2Fe2++C1O- +2H+==2Fe3++Cl-+H2O ③. MnO2、SiO2 ④. 取少量滤液,向其中加入硫氰化钾容液.如果溶液不变红色.说明溶液中不含Fe3+,如果溶液变红色,说明滤液中含Fe3+ ⑤. 蒸发农缩,趁热过滤 ⑥. 过滤(或过滤洗涤) ⑦. 70%
【解析】
【详解】(1)根据容量瓶的规格,实验室没有800mL规格的容量瓶,需要配制1L的硫酸溶液;设所需浓硫酸的体积为V mL则:1000×1=V×18.4,解得V=54.3mL,故应该用100mL规格的量筒,答案选D;(2)加入氧化剂NaClO,Mn2+、Fe2+均能够被其氧化,发生氧化还原反应,反应的离子方程式为:Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-、2Fe2++C1O- +2H+==2Fe3++Cl-+H2O;(2)由于该硼镁泥的成分有MgO、CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等物质,所以酸溶后生成的阳离子有Mg2+、Ca2+、Mn2+、Fe3+、Fe2+、Al3+ ,不溶的有SiO2,加入氧化物NaClO后Fe2+ 被氧化为Fe3+,Mn2+ 被氧化为MnO2 ,所以调节pH至5—6,阳离子发生沉淀,生成的沉淀有Fe(OH)3、Al(OH)3,所以滤渣的所有成分为Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2、SiO2 ;(4)由温度对硫酸镁、硫酸钙的溶解度影响可看出,温度越高,硫酸钙溶解度越小,可以采用蒸发浓缩,趁热过滤方法除去硫酸钙;操作I”是将滤液继续蒸发浓缩,冷却结晶,再经过过滤,便得到了MgSO4•7H2O,故答案为蒸发浓缩,趁热过滤;过滤(或过滤洗涤);(6)100 g硼镁泥含MgO 40g,理论上可得到40g ×=246 g的MgSO4·7H2O,故它的产率为×100%=70%。
点睛:本题考查制备实验方案设计,侧重考查学生综合应用能力,明确物质的性质是设计实验的依据,熟练掌握元素化合物知识,知道量筒、容量瓶规格的选取方法。硼镁泥中加入稀硫酸,MgO、Al2O3、CaO、MnO、Fe2O3、FeO都和稀硫酸反应生成可溶性硫酸盐和水,向溶液中加入NaClO并调节溶液的pH在5~6之间,锰离子被次氯酸根离子氧化生成二氧化锰沉淀,亚铁离子被次氯酸根离子氧化生成铁离子,根据氢氧化物沉淀需要的pH知,铁离子和铝离子都生成沉淀,然后除钙,使钙离子和硫酸根离子生成硫酸钙沉淀,将混合溶液过滤得到滤液,最后将滤液蒸发浓缩、冷却结晶得到硫酸镁晶体。
17. 已知:用NH3催化还原NOx时包含以下反应。
反应①:4NH3(g) + 6NO(g) 5N2(g) + 6H2O(l) ∆H1 = -1807.0kJ•mol-1
反应②:4NH3(g) + 6NO2(g) ⇌ 5N2(g) + 3O2(g) + 6H2O(l) ∆H2 = ?
反应③:2NO(g) + O2(g) ⇌2NO2(g) ∆H3 = -113.0kJ•mol-1
(1)反应②的∆H2 =_________________________。 反应①②在热力学上趋势大,其原因是___________________________________________________________________。
(2)为探究温度及不同催化剂对反应①的影响,分别在不同温度、不同催化剂下,保持其它初始条件不变重复实验,在相同时间内测得N2浓度变化情况如下图所示。
①反应①的平衡常数的表达式K=__________。在催化剂甲的作用下反应的平衡常数_______________在催化剂乙的作用下反应的平衡常数(填写“大于”,“小于”或“等于”)。
②N点后N2浓度减小的原因可能是_________________、 ________________。
(3)某温度下,在1L容器中对于反应①初始投入4molNH3和6molNO,当气体总物质的量为7.5mol时反应达到平衡,则NH3的转化率_______________% ,达平衡所用时间为5分钟,则用NO表示此反应平均反应速率为__________________。
【答案】 ①. -1468.0kJ/mol ②. 两个反应均为放热量大的反应 ③. c5(N2)/ c4(NH3) c6(NO) ④. 等于 ⑤. 温度升高发生副反应 ⑥. 温度升高催化剂活性降低 ⑦. 50 ⑧. 0.6mol/(L min)
【解析】
【分析】(1)由盖斯定律求反应②的∆H2;均为放热反应,生成物的能量低,反应①②在热力学上趋势大;
(2)①根据平衡常数的定义,写出反应①4NH3(g) + 6NO(g) ⇌ 5N2(g) + 6H2O(l) 的平衡常数的表达式K=c5(N2)/ c4(NH3) c6(NO);
催化剂不影响平衡常数;
②N点后N2浓度减小的原因可能是温度升高发生副反应、 温度升高催化剂活性降低;
(3)列出三行式进行计算。
【详解】(1)反应①:4NH3(g) + 6NO(g) ⇌ 5N2(g) + 6H2O(l) ∆H1 = -1807.0kJ•mol-1
反应②:4NH3(g) + 6NO2(g) ⇌5N2(g) + 3O2(g) + 6H2O(l) ∆H2 = ?
反应③:2NO(g) + O2(g) ⇌ 2NO2(g) ∆H3 = -113.0kJ•mol-1
由盖斯定律,反应①-反应③×3,反应②的∆H2=-1807.0kJ•mol-1-(-113.0kJ•mol-1)×3=-1468.0kJ/mol;
均为放热反应,生成物的能量低,反应①②在热力学上趋势大。
(2)①根据平衡常数的定义,写出反应①的平衡常数的表达式;
催化剂不影响平衡常数,温度不变,平衡常数不变,故甲乙两种催化剂作用下,反应的平衡常数相等;
②N点后N2浓度减小的原因可能是温度升高发生副反应、 温度升高催化剂活性降低;
(3)列出三行式:
4NH3(g) + 6NO(g) ⇌ 5N2(g) + 6H2O(l)
c始/mol·L-1 4 6
c始/mol·L-1 4x 6x 5x
c始/mol·L-1 4-4x 6-6x 5x
4-4x +6-6x+5x=7.5mol/1L,x=0.5,则NH3的转化率50% ;
达平衡所用时间为5分钟,则用NO表示此反应平均反应速率为6×0.5mol·L-1 /5min=0.6mol/(L min).
18. 已知在元素周期表中,A、B均为前四周期主族元素,且A位于B的下一周期。某含氧酸盐X的化学式为ABO3。请回答:
(1)若常温下B的单质为黄绿色气体。
①A在元素周期表中的位置是_______________________。
②下列说法正确的是_________(填代号)。
a.A单质的熔点比B单质的熔点低
b.A的简单离子半径比B 的简单离子半径大
c.A、B元素的最高价氧化物对应的水化物都是强电解质
d.化合物X中既含有离子键又含有共价键
③400℃时,X能发生分解反应生成两种盐,其物质的量之比为1∶3,其中一种是无氧酸盐。该反应的化学方程式为_____________________________________________。
(2)若X能与稀硫酸反应,生成无色、无味的气体。
①该气体分子的电子式为______________________。
②X在水中持续加热,发生水解反应,生成一种更难溶的物质并逸出气体,反应的化学方程式为__________________________________________。
③X可用作防火涂层,其原因是:a.高温下X发生分解反应时,吸收大量的热;
b. __________________________________________(任写一种)。
(3)若X难溶于水,在空气中易氧化变质,B元素原子的最外层电子数是其电子层数的2倍。X能快速消除自来水中的ClO-,该反应的离子方程式为______________________________________。
(4)用一个化学方程式证明上述(1)、(3)两种情况下化合物X中B元素非金属性强弱________________________________________。
【答案】 ①. 第4周期IA族 ②. cd ③. 4KClO3KCl+3KClO4 ④. ⑤. MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑ ⑥. 生成的CO2阻隔空气或生成高熔点的MgO 覆盖在可燃物表面 ⑦. ClO-+CaSO3=Cl-+CaSO4 ⑧. Cl2+H2S=2HCl + S
【解析】
【详解】某含氧酸盐X的化学式为ABO3。已知在元素周期表中,A、B均为前四周期主族元素,且A位于B的下一周期。
(1)若常温下B的单质为黄绿色气体,为氯气,则A为K,B为Cl。
①K的原子结构含4个电子层、最外层电子数为4,则A在元素周期表中的位置是第4周期IA族,故答案为第4周期IA族;
②a.A单质常温下为固体,B单质常温下为气体,A单质的熔点比B单质的熔点高,故错误;b.具有相同离子结构的离子中,原子序数大的离子半径小,则A的简单离子半径比B的简单离子半径小,故错误;c.A、B元素的最高价氧化物对应的水化物分别为KOH、HClO4,分别为强碱、强酸,均为强电解质,故正确;d.KClO3属于离子化合物,含有离子键,氯酸根离子中含有共价键,故正确;故答案为cd;
③400℃时,X能发生分解反应生成两种盐,其物质的量之比为1:3,其中一种是无氧酸盐为KCl,可知Cl元素的化合价降低,结合氧化还原反应可知还生成KClO4,由电子守恒、原子守恒可知反应为4KClO33KClO4+KCl,故答案为4KClO33KClO4+KCl;
(2)若X能与稀硫酸反应,生成无色、无味的气体,气体为二氧化碳,则X为MgCO3,A为Mg,B为C。
①二氧化碳为共价化合物,其电子式为,故答案为;
②X在水中持续加热,发生水解反应,生成一种更难溶的物质并逸出气体,生成氢氧化镁和二氧化碳,该反应为MgCO3+H2OMg(OH)2↓+CO2↑,故答案为MgCO3+H2OMg(OH)2↓+CO2↑;
③X可用作防火涂层,其原因是:a.高温下X发生分解反应时,吸收大量的热;b.生成的二氧化碳可隔绝空气或生成的高熔点MgO覆盖在可燃物表面,故答案为生成的二氧化碳可隔绝空气或生成的高熔点MgO覆盖在可燃物表面;
(3)若X难溶于水,在空气中易氧化变质;B元素原子的最外层电子数是其电子层数的2倍,X为CaSO3,B为S,A为Ca。X能快速消除自来水中的ClO-,发生氧化还原反应生成氯离子、硫酸钙,离子反应为ClO-+CaSO3=CaSO4+Cl-,故答案为ClO-+CaSO3=CaSO4+Cl-;
(4)要证明氯元素的非金属性比硫强,可以通过氯气的氧化性比硫强证明,如Cl2+H2S=2HCl + S,故答案为Cl2+H2S=2HCl + S。
点睛:本题考查无机物的推断及原子结构与元素周期律,把握原子结构、元素化合物知识来推断物质为解答的关键。本题的易错点为(3),要知道亚硫酸盐具有较强的还原性。
19. 碳酸亚铁(白色固体,难溶于水)是一种重要的工业原料,可用于制备补血剂乳酸亚铁,也可用作可充电电池的电极。某研究小组通过下列实验,寻找利用复分解反应制备FeCO3沉淀的最佳方案:
实验
试剂
现象
滴管
试管
0.8 mol/LFeSO4溶液(pH=4.5)
1 mol/LNa2CO3溶液
(pH=11.9)
实验Ⅰ:立即产生灰绿色沉淀,5min后出现明显的红褐色
0.8mol/LFeSO4溶液(pH=4.5)
1mol/LNaHCO3溶液
(pH=8.6)
实验Ⅱ:产生白色沉淀及少量无色气泡,2min后出现明显的灰绿色
0.8mol/L
(NH4)2Fe(SO4)2溶液(pH=4.0)
1mol/LNaHCO3溶液
(pH=86)
实验Ⅲ:产生白色沉淀及无色气泡,较长时间保持白色
(1)实验I中红褐色沉淀产生的原因可用如下反应表示,请补全反应:____
□Fe2+ +□____+□ + □H2O=□ Fe(OH)3 +□
(2)实验II中产生FeCO3的离子方程式为_______。
(3)为了探究实验III中所起的作用,甲同学设计了实验 IV 进行探究:
操作
现象
实验IV
向0.8mol/L FeSO4溶液中加入①______,再加入Na2SO4 固体配制成混合溶液(已知 Na+对实验无影响,忽略混合后溶液体积变化)。再取该溶液一滴管,与 2mL1mol/LNaHCO3溶液混合
与实验III现象相同
实验IV中加入Na2SO4固体的目的是②_______。
对比实验II、III、IV,甲同学得出结论:水解产生H+,降低溶液pH,减少了副产物Fe(OH)2的产生。
乙同学认为该实验方案不够严谨,应补充的对比实验操作是:③______,再取该溶液一滴管,与2mL1mol/LNaHCO3溶液混合。
(4)小组同学进一步讨论认为,定性实验现象并不能直接证明实验III中FeCO3的纯度最高,需要利用如图所示的装置进行定量测定。分别将实验I、II、III中的沉淀进行过滤、洗涤、干燥后称量,然后转移至A处的广口瓶中。
为测定FeCO3的纯度,除样品总质量外,还需测定的物理量是_______。
(5)实验反思:经测定,实验III中的FeCO3纯度高于方案I和方案II。通过以上实验分析,制备FeCO3实验成功的关键因素是_______。
【答案】(1)4Fe2++8+1O2+10H2O=4Fe(OH)3 +8
(2)Fe2++2=FeCO3↓+CO2↑+H2O
(3) ①. 硫酸至pH=4.0 ②. 控制浓度一致 ③. 向0.8mol/LFeSO4溶液中加入Na2SO4固体至 c()=1.6 mol/L
(4)C中U形管的增重
(5)调节溶液pH
【解析】
【小问1详解】
Fe2+被氧气氧化为铁离子,铁离子与碳酸根离子发生水解生成Fe(OH)3;根据电子得失守恒:Fe2+→Fe(OH)3,铁元素化合价升高了1,O2→2O2-,化合价降低了4,因此,Fe2+、Fe(OH)3前面系数为4,氧气前面系数为1,再根据电荷守恒,和前面系数为8,最后再根据原子守恒,水前面系数为10,具体系数如下:4Fe 2+ + 8+1O2 + 10H2O= 4Fe(OH) 3 + 8;正确答案:4Fe 2++8+1O2 + 10H2O= 4Fe(OH) 3+8。
【小问2详解】
根据实验现象可知,亚铁离子与碳酸氢根离子反应,生成FeCO3和CO2,离子方程式为:Fe2+ + 2 =FeCO3↓+CO2↑+H2O;正确答案:Fe2++2 =FeCO3↓+ CO2↑+ H2O。
【小问3详解】
①探究同一酸性环境下的铵根离子的作用,因此要用硫酸调控溶液的pH=4.0;正确答案:硫酸至 pH=4.0。
②为了保证溶液中的硫酸根离子浓度的不变,向溶液中加入硫酸钠来控制浓度;正确答案:控制浓度一致。
③为了增强实验的严谨性,还应向0.8mol/L FeSO4溶液中加入 Na2SO4 固体至 c()=1.6 mol/L,同一条件下做对比试验,这样结论更准确;正确答案:向0.8mol/L FeSO4溶液中加入 Na2SO4 固体至 c()=1.6 mol/L。
【小问4详解】
碳酸铁和稀硫酸反应生成二氧化碳气体,水蒸气被浓硫酸吸收后,碱石灰(C)吸收二氧化碳气体,通过测定C中U 形管的增重,测出反应产生二氧化碳气体的量,最后根据反应关系来测定FeCO3 的纯度;正确答案:C 中 U 形管的增重。
【小问5详解】
通过三组实验分析可知,溶液的pH不同,生成FeCO3 的量不同,因此制备 FeCO3 实验成功的关键因素是调节溶液 pH。正确答案:调节溶液 pH。
20. 丙烯是重要的有机化工原料,丙烯与各有机物之间的转化关系如下:
请回答下列问题:
(1)B的化学名称为______________________。
(2)F的结构简式为____________________________________。
(3)A→D的反应类型为________________________。
(4)E+G→H的化学方程式为_____________________________________________________。
【答案】 ①. 丙烷 ②. CH3CH2CHO ③. 加聚反应 ④. CH3CH2CH2OH+CH3CH2COOHCH3CH2COOCH2CH2CH3+H2O
【解析】
【详解】试题分析:丙烯含有碳碳双键,可以发生加聚反应生成高分子化合物聚丙烯;丙烯与氢气发生加成反应生成丙烷;丙烯与溴发生加成反应生成1,2-二溴丙烷;丙烯可以与水发生加成反应生成醇,根据E可以连续氧化,可知E是1-丙醇,1-丙醇氧化为丙醛、丙醛氧化为丙酸,1-丙醇与丙酸发生酯化反应生成酯。
解析:根据以上分析,(1)B的化学名称为丙烷。
(2)F是丙醛,结构简式为CH3CH2CHO。
(3)丙烯→聚丙烯的反应类型为加聚反应。
(4)1-丙醇和丙酸发生酯化反应生成H的化学方程式为
CH3CH2CH2OH+CH3CH2COOHCH3CH2COOCH2CH2CH3+H2O
点睛:烯烃含有碳碳双键,发生的典型反应是加成反应,烯烃能与氢气、卤素单质、卤化氢、水等物质发生加成反应。
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福州格致中学2023-2024学年第二学期期末考试
高一化学
一、单选题
1. 实验室中常用二氧化锰与浓盐酸共热制取氯气。某化学兴趣小组为制取较为纯净、干燥的氯气设计了如下实验装置:
装置D中收集到的氯气在通常情况下呈 色,是一种 毒气体。
A. 棕黄色 有 B. 红棕色 无 C. 黄绿色 无 D. 黄绿色 有
2. 在实验室中,将锌片和铜片用导线连接(导线中间接入一个电流表),平行插入盛有稀硫酸的烧杯中,装置如图。下列说法正确的是
A 锌片逐渐溶解 B. 烧杯中溶液逐渐呈蓝色
C. 电子由铜片通过导线流向锌片 D. 该装置能将电能转变为化学能
3. 在下列变化 ①工业固氮,②大气固氮,③碳铵分解,按氮元素被氧化、被还原、既不被氧化又不被还原的顺序排列,正确的是
A. ②①③ B. ③②① C. ①②③ D. ③①②
4. 实验室中利用硫化亚铁和硫化锌混合物进行如图实验(忽略在水中的溶解)。下列说法错误的是。
A. “4.5g固体”一定是铁锌混合物 B. “溶液2”中的溶质只有
C. 混合物中硫元素质量分数约为38% D. 反应②能生成标准状况下
5. 向某溶液中滴加NaOH溶液产生白色沉淀,继续滴加沉淀溶解。该溶液可能是( )
A. MgCl2溶液 B. AlCl3溶液 C. FeCl2溶液 D. FeCl3溶液
6. 下列图示实验说法正确的是
A. 过滤海带灰的浸泡液
B. 除去Cl2中的HCl
C. 实验室制氯气
D. 实验室制取氨气
7. A~D是含同一元素的四种物质,它们相互之间有如图所示的转化关系,其中A是单质,D是氢氧化物,则A可能是
①Al ②Mg ③Fe ④Na
A. ①③ B. ①②③ C. ①② D. ②③④
8. 下列离子方程式或化学方程式正确的是
A. 将通入足量的次氯酸钠溶液中,发生反应的离子方程式为
B. 向溶液中加入过量的氨水:
C. 用铝热法还原金属:
D. 向饱和食盐水中先通入足量的,再通入足量的,发生的反应为
9. 微观探析是认识物质的一种途径。设为阿伏加德罗常数,下列有关说法正确的是
A. 中含有的中子数目为
B. 溶液中含有的数目小于
C. 与混合物中含有的分子数为
D. 25℃,101kPa,与NaOH溶液完全反应,转移电子数目为
10. 某溶液中有S2-、SO32-、Br-、I-四种阴离子各0.1mol。现通入Cl2,则通入Cl2的体积(标准状况)和溶液中相关离子的物质的量的关系图正确的是
A. B.
C. D.
二、多选题
11. 今年是门捷列夫发现元素周期律150周年,联合国将2019年定为“国际化学元素周期表年”。下列有关化学元素周期表的说法正确的是
A. 元素周期表共有18列
B. VIIA族元素的非金属性自上而下依次减弱
C. 主族元素均呈现与其族数相同的最高化合价
D. 第二周期主族元素的原子半径自左向右依次增大
12. pH与体积都相同的硫酸和醋酸溶液,分别与同物质的量浓度、同体积的Na2CO3溶液反应,若在相同条件下放出CO2的量相同,则下列推断合理的是
A. Na2CO3过量 B. Na2CO3恰好与醋酸完全反应
C. Na2CO3恰好与硫酸完全反应 D. 两种酸都过量
13. 中国科学院兰州化物所和中国科学技术大学在锂硫电池的研究上获得重大进展。一种锂硫电池的总反应为,该电池的装置如图甲所示,充、放电过程中物质的转化关系如图乙所示。该装置工作时,下列叙述正确的是( )
A. 放电时,电池的正极反应为
B. 放电时,转化为得到电子
C. 充电时,M电极的电势比N电极的高
D. 充电时,通过阳离子交换膜,到达M电极附近
14. 向100mLNa2CO3与NaAlO2的混合溶液中逐滴加入1mol/L的盐酸,测得溶液中的CO32-、HCO3-、AlO2-、Al3+的物质的量与加入盐酸溶液的体积变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A. 原混合溶液中的n(CO32-):n(AlO2-)=1:1
B. a点溶液中:c(HCO3-)+c(H2CO3)+c(H+)=c(OH-)
C. b点溶液中浓度顺序为:c(Cl-)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)
D. d→e的过程中水的电离程度逐渐减小
15. 硫酸的铵盐是常用的氮肥。为测定某硫酸铵盐的含氮量(不含其他物质),取样品加入到氢氧化钠溶液中,用沸水浴加热至气体全部逸出(此温度下铵盐不分解)。该气体经干燥后用浓硫酸完全吸收,测定浓硫酸增加的质量。下表是五次实验的数据:
第一次
第二次
第三次
第四次
第五次
铵盐样品质量(g)
5.00
10.00
20.00
30.00
40.00
同浓度氢氧化钠溶液的体积(mL)
40
40
40
40
40
浓硫酸增加的质量(g)
0.5m
m
m
1.36
0
以下结论正确的是( )
A. 由第五次数据可知,样品中含NH4HSO4
B. 第四次实验中,产生的氨气是0.06mol
C. 第三次和第四次实验中参加反应的NaOH质量不等
D. 该铵盐中该氮元素的质量分数约是0.17
三、解答题
16. 硼镁泥是一种工业废料,主要成分是MgO( 占40%,还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2 等杂质,以此为原料制取的硫酸镁,可用于印染、选纸、医药等工业。从硼镁泥中提取MgSO4·7H2O 的流程如下:
根据题意回答下列问题:
(1)实验中需用1mol/L的硫酸800mL,若用18.4mol/L的浓硫酸来配制,量取浓硫酸时,需使用的量筒的规格为______。
A.10mL B.20mL C.50mL D.100mL
(2)加入的NaClO可与Mn2+反应:Mn2+ +ClO-+H2O=MnO2 ↓+2H++Cl-,还有一种离子也会被NaClO 氧化,该反应的离子方程式为____________________。
(3)滤渣中除含有Fe(OH)3、A(OH)3 外还有_________________。
(4)在“除钙”前,需检验滤波中Fe3+是否被除尽,简述检验方法:_________。
(5)已知MeSO4、CaSO4的溶解度如下表:
温度/℃
40
50
60
70
MgSO4
30.9
33.4
35.6
36.9
CaSO4
0.210
0.207
0.201
0.193
“除钙”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4 除去,根据上表数据,简要说明操作步骤: _________。“操作I:是将滤液继续蒸发浓缩,冷却结晶,______,便得到了MgSO4·7H2O。
(6)实验中提供的硼镁泥共100g,得到的MgSO4·7H2O为172.2 g,则MgSO4·7H2O的产率为_____________________。
17. 已知:用NH3催化还原NOx时包含以下反应。
反应①:4NH3(g) + 6NO(g) 5N2(g) + 6H2O(l) ∆H1 = -1807.0kJ•mol-1
反应②:4NH3(g) + 6NO2(g) ⇌ 5N2(g) + 3O2(g) + 6H2O(l) ∆H2 = ?
反应③:2NO(g) + O2(g) ⇌2NO2(g) ∆H3 = -113.0kJ•mol-1
(1)反应②的∆H2 =_________________________。 反应①②在热力学上趋势大,其原因是___________________________________________________________________。
(2)为探究温度及不同催化剂对反应①的影响,分别在不同温度、不同催化剂下,保持其它初始条件不变重复实验,在相同时间内测得N2浓度变化情况如下图所示。
①反应①的平衡常数的表达式K=__________。在催化剂甲的作用下反应的平衡常数_______________在催化剂乙的作用下反应的平衡常数(填写“大于”,“小于”或“等于”)。
②N点后N2浓度减小的原因可能是_________________、 ________________。
(3)某温度下,在1L容器中对于反应①初始投入4molNH3和6molNO,当气体总物质的量为7.5mol时反应达到平衡,则NH3的转化率_______________% ,达平衡所用时间为5分钟,则用NO表示此反应平均反应速率为__________________。
18. 已知在元素周期表中,A、B均为前四周期主族元素,且A位于B的下一周期。某含氧酸盐X的化学式为ABO3。请回答:
(1)若常温下B的单质为黄绿色气体。
①A在元素周期表中的位置是_______________________。
②下列说法正确的是_________(填代号)。
a.A单质的熔点比B单质的熔点低
b.A的简单离子半径比B 的简单离子半径大
c.A、B元素的最高价氧化物对应的水化物都是强电解质
d.化合物X中既含有离子键又含有共价键
③400℃时,X能发生分解反应生成两种盐,其物质的量之比为1∶3,其中一种是无氧酸盐。该反应的化学方程式为_____________________________________________。
(2)若X能与稀硫酸反应,生成无色、无味的气体。
①该气体分子的电子式为______________________。
②X在水中持续加热,发生水解反应,生成一种更难溶的物质并逸出气体,反应的化学方程式为__________________________________________。
③X可用作防火涂层,其原因是:a.高温下X发生分解反应时,吸收大量的热;
b. __________________________________________(任写一种)。
(3)若X难溶于水,在空气中易氧化变质,B元素原子的最外层电子数是其电子层数的2倍。X能快速消除自来水中的ClO-,该反应的离子方程式为______________________________________。
(4)用一个化学方程式证明上述(1)、(3)两种情况下化合物X中B元素非金属性强弱________________________________________。
19. 碳酸亚铁(白色固体,难溶于水)是一种重要的工业原料,可用于制备补血剂乳酸亚铁,也可用作可充电电池的电极。某研究小组通过下列实验,寻找利用复分解反应制备FeCO3沉淀的最佳方案:
实验
试剂
现象
滴管
试管
0.8 mol/LFeSO4溶液(pH=4.5)
1 mol/LNa2CO3溶液
(pH=11.9)
实验Ⅰ:立即产生灰绿色沉淀,5min后出现明显的红褐色
0.8mol/LFeSO4溶液(pH=4.5)
1mol/LNaHCO3溶液
(pH=8.6)
实验Ⅱ:产生白色沉淀及少量无色气泡,2min后出现明显的灰绿色
0.8mol/L
(NH4)2Fe(SO4)2溶液(pH=4.0)
1mol/LNaHCO3溶液
(pH=8.6)
实验Ⅲ:产生白色沉淀及无色气泡,较长时间保持白色
(1)实验I中红褐色沉淀产生的原因可用如下反应表示,请补全反应:____
□Fe2+ +□____+□ + □H2O=□ Fe(OH)3 +□
(2)实验II中产生FeCO3的离子方程式为_______。
(3)为了探究实验III中所起的作用,甲同学设计了实验 IV 进行探究:
操作
现象
实验IV
向0.8mol/L FeSO4溶液中加入①______,再加入Na2SO4 固体配制成混合溶液(已知 Na+对实验无影响,忽略混合后溶液体积变化)。再取该溶液一滴管,与 2mL1mol/LNaHCO3溶液混合
与实验III现象相同
实验IV中加入Na2SO4固体的目的是②_______。
对比实验II、III、IV,甲同学得出结论:水解产生H+,降低溶液pH,减少了副产物Fe(OH)2的产生。
乙同学认为该实验方案不够严谨,应补充的对比实验操作是:③______,再取该溶液一滴管,与2mL1mol/LNaHCO3溶液混合。
(4)小组同学进一步讨论认为,定性实验现象并不能直接证明实验III中FeCO3的纯度最高,需要利用如图所示的装置进行定量测定。分别将实验I、II、III中的沉淀进行过滤、洗涤、干燥后称量,然后转移至A处的广口瓶中。
为测定FeCO3纯度,除样品总质量外,还需测定的物理量是_______。
(5)实验反思:经测定,实验III中的FeCO3纯度高于方案I和方案II。通过以上实验分析,制备FeCO3实验成功的关键因素是_______。
20. 丙烯是重要的有机化工原料,丙烯与各有机物之间的转化关系如下:
请回答下列问题:
(1)B的化学名称为______________________。
(2)F结构简式为____________________________________。
(3)A→D的反应类型为________________________。
(4)E+G→H的化学方程式为_____________________________________________________。
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