内容正文:
课时训练:化学平衡
1、 选择题
1.可以作为判断化学平衡发生移动的标志是( )
A.反应混合物各组分的浓度发生改变 B.正、逆反应速率发生改变
C.反应物的转化率发生改变 D.反应混合物的浓度发生改变
2.一定条件下反应2AB(g) A2(g)+B2(g)达到平衡状态的标志是( )
A.容器内压强不随时间变化 B.容器内,3种气体AB、A2、B2共存
C.容器中各组分的体积分数不随时间变化 D.AB的消耗速率等于A2的消耗速率
3.在一定温度下,向a L密闭容器中加入1 mol O2和2 mol NO,发生如下反应:O2(g)+2NO(g) 2NO2(g),此反应不一定达平衡的是( )
A.容器内压强不随时间变化 B.容器内各物质的浓度不随时间变化
C.容器内O2、NO、NO2的浓度之比为1∶2 D.单位时间内生成1 mol O2,同时生成2 mol NO2
4.根据vt图像分析外界条件的改变对可逆反应A(g)+3B(g)2C(g) ΔH<0的影响。该反应的速率与时间的关系如图所示:
可见在t1、t3、t5、t7时反应都达到平衡,如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件,则下列对t2、t4、t6、t8时改变条件的判断正确的是( )
A.使用了催化剂、增大压强、减小反应物浓度、降低温度
B.升高温度、减小压强、减小反应物浓度、使用了催化剂
C.增大反应物浓度、使用了催化剂、减小压强、升高温度
D.升高温度、减小压强、增大反应物浓度、使用了催化剂
5.H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快
B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快
C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快
D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大
6.可逆反应:2NO22NO+O2在恒容的密闭容器中进行,达到平衡状态的标志是( )
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A.①④⑥⑦ B.②③⑤⑦ C.①③④⑤ D.全部
7.已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ。在含少量I-的溶液中,H2O2分解的机理为
H2O2+I-―→H2O+IO- 慢
H2O2+ IO-―→H2O +O2+I- 快
下列有关该反应的说法正确的是( )
A.反应速率与I-浓度有关 B.IO-也是该反应的催化剂
C.反应活化能等于98 kJ·mol-1 D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)
8.在K2Cr2O7溶液中存在下列平衡:2CrO(黄色)+2H+Cr2O(橙色)+H2O中,溶液颜色介于黄色和橙色之间,今欲使溶液颜色变浅,可以在溶液中加入( )
①H+ ②OH- ③K+ ④H2O
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
9.下图是恒温下某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图。下列叙述与示意图不相符合的是( )
A.反应达平衡时,正反应速率和逆反应速率相等
B.该反应达到平衡态Ⅰ后,增大反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡态Ⅱ
C.该反应达到平衡态Ⅰ后,减小反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡态Ⅱ
D.同一种反应物在平衡态Ⅰ和平衡态Ⅱ时浓度不相等
10.已知反应:COCl2(g)CO(g)+Cl2(g) ΔH>0,当反应达到平衡时,下列措施:①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加CO浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体,其中能提高COCl2转化率的是( )
A.①②④ B.①④⑥ C.②③⑤ D.③⑤⑥
11.在容积不变的密闭容器中存在如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,下列分析正确的是( )
A.图Ⅰ表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响
B.图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响
C.图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响,且甲的催化剂效率比乙高
D.图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响,且乙的压强较高
12.高温下,某反应达平衡,平衡常数K=,恒容时,温度升高,H2浓度减小。下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH>0
B.恒温恒容条件下,增大压强,H2浓度一定减小
C.升高温度,逆反应速率减小
D.该反应的化学方程式为CO+H2OCO2+H2
13.在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g)M(g)+N(g),所得实验数据如下表:
实验编号
温度/℃
起始时物质的量/mol
平衡时物质的量/mol
n(X)
n(Y)
n(M)
①
700
0.40
0.10
0.090
②
800
0.10
0.40
0.080
③
800
0.20
0.30
a
④
900
0.10
0.15
b
下列说法正确的是( )
A.实验①中,若5 min时测得n(M)=0.050 mol,则0~5 min时间内,用N表示的平均反应速率v(N)=1.0×10-2 mol·L-1·min-1
B.实验②中,该反应的平衡常数K=2.0
C.实验③中,达到平衡时,X的转化率为60%
D.实验④中,达到平衡时,b>0.060
14.某温度下,在2 L的密闭容器中,加入1 mol X(g)和2 mol Y(g)发生反应:X(g)+mY(g)3Z(g)。平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1 mol Z(g),再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是( )
A.m=2
B.两次平衡的平衡常数相同
C.X与Y的平衡转化率之比为1∶1
D.第二次平衡时,Z的浓度为0.4 mol·L-1
二、非选择题
15.有甲、乙两容器,甲容器容积固定,乙容器容积可变。一定温度下,在甲中加入2 mol N2、3 mol H2,反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)达到平衡时生成NH3的物质的量为m mol。
(1)相同温度下,在乙中加入4 mol N2、6 mol H2,若乙的压强始终与甲的压强相等,乙中反应达到平衡时,生成NH3的物质的量为____mol(从下列各项中选择,只填字母,下同);若乙的容积与甲的容积始终相等,乙中反应达到平衡时,生成NH3的物质的量为____mol。
A.小于m B.等于m C.在m~2m之间 D.等于2m E.大于2m
(2)相同温度下,保持乙的容积为甲的一半,并加入1 mol NH3,要使乙中反应达到平衡时,各物质的体积分数与上述甲容器中达到平衡时相同,则起始时应加入________mol N2和________mol H2。
16.向某密闭容器中加入0.15 mol·L-1A、0.05 mol·L-1C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图中甲图所示[t0~t1时c(B)未画出,t1时为0.05 mol·L-1]。乙图为t2时刻后改变反应条件,平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况。
(1)若t4时改变的条件为减小压强,则B的起始物质的量浓度为 mol·L-1。
(2)若t5时改变的条件是升温,此时v(正)>v(逆),若A的物质的量减少0.03 mol时,容器与外界的热交换总量为a kJ,写出反应的热化学方程式: 。
(3)t3时改变的某一反应条件可能是 (填序号)。
a.使用催化剂 b.增大压强 c.增大反应物浓度
(4)在恒温恒压下通入惰性气体,v(正) v(逆)(填“>”“=”或“<”)。
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1
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课时训练:化学平衡
1、 选择题
1.可以作为判断化学平衡发生移动的标志是( )
A.反应混合物各组分的浓度发生改变 B.正、逆反应速率发生改变
C.反应物的转化率发生改变 D.反应混合物的浓度发生改变
解: 化学平衡移动的标志是反应混合物各组分的含量发生改变和反应物的转化率发生改变。如果改变一个条件,反应的正、逆反应速率会发生改变,若正、逆反应速率仍相等,则化学平衡不发生移动,若正、逆反应速率不相等,则化学平衡将会发生移动。如果改变一个条件,反应混合物的浓度会发生改变,如对气体体积不变的可逆反应,当改变压强时会改变浓度,但正、逆反应速率仍相等,其化学平衡不发生移动;如对气体体积发生改变的可逆反应,当改变压强时会改变浓度,使正、逆反应速率不相等,其化学平衡会发生移动。故选C
2.一定条件下反应2AB(g) A2(g)+B2(g)达到平衡状态的标志是( )
A.容器内压强不随时间变化 B.容器内,3种气体AB、A2、B2共存
C.容器中各组分的体积分数不随时间变化 D.AB的消耗速率等于A2的消耗速率
解:A项,该反应为等体积反应,压强不变不能作为平衡的标志,错误;B项,未到达平衡状态,三种物质也能共存,错误;D项,当AB的消耗速率等于A2消耗速率的2倍时,该反应才达到平衡状态,错误。故选C.
3.在一定温度下,向a L密闭容器中加入1 mol O2和2 mol NO,发生如下反应:O2(g)+2NO(g) 2NO2(g),此反应不一定达平衡的是( )
A.容器内压强不随时间变化 B.容器内各物质的浓度不随时间变化
C.容器内O2、NO、NO2的浓度之比为1∶2 D.单位时间内生成1 mol O2,同时生成2 mol NO2
解: A项,该反应气体数目有变化,当容器内压强不随时间变化时,必达平衡;B项必达平衡;C项中,其比例是反应方程式中的化学计量数之比,不能反映量已固定,所以,不一定是平衡状态;D项,O2的生成是逆向反应,NO2的生成是正向反应,比例1∶2与化学方程式计量数相符,必是平衡状态。故选C
4.根据vt图像分析外界条件的改变对可逆反应A(g)+3B(g)2C(g) ΔH<0的影响。该反应的速率与时间的关系如图所示:
可见在t1、t3、t5、t7时反应都达到平衡,如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件,则下列对t2、t4、t6、t8时改变条件的判断正确的是( )
A.使用了催化剂、增大压强、减小反应物浓度、降低温度
B.升高温度、减小压强、减小反应物浓度、使用了催化剂
C.增大反应物浓度、使用了催化剂、减小压强、升高温度
D.升高温度、减小压强、增大反应物浓度、使用了催化剂
解析:选D。t2时正、逆反应速率均增大,且平衡逆向移动,排除A、C选项;t4时正、逆反应速率均减小,平衡逆向移动,可以是减小压强;t6时正反应速率增大,逆反应速率瞬间不变,平衡正向移动,所以是增大反应物浓度,排除B选项;t8时正、逆反应速率均增大且仍相等,平衡不移动,则使用了催化剂,D选项符合题意。
5.H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快
B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快
C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快
D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大
解析:选D。由图甲可知,起始时H2O2的浓度越小,曲线下降越平缓,说明反应速率越慢,A项错误;OH-的浓度越大,pH越大,即0.1 mol·L-1NaOH对应的pH最大,曲线下降最快,即H2O2分解最快,B项错误;由图丙可知,相同时间内,0.1 mol·L-1 NaOH条件下H2O2分解最快,0 mol·L-1 NaOH条件下H2O2分解最慢,而1.0 mol·L-1 NaOH条件下H2O2的分解速率处于中间,C项错误;由图丁可知,Mn2+越多,H2O2的分解速率越快,说明Mn2+对H2O2分解速率影响较大,D项正确。
6.可逆反应:2NO22NO+O2在恒容的密闭容器中进行,达到平衡状态的标志是( )
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A.①④⑥⑦ B.②③⑤⑦ C.①③④⑤ D.全部
解:依据v正=v逆≠0判断:①单位时间内生成n mol O2的同时必消耗2n mol NO2,①能说明反应已达到平衡;②描述的均是正反应速率,无法判断;③无论反应是否达到平衡,均有此关系;依据组成一定判断:④NO2(红棕色)为有颜色的气体,颜色不变能说明反应体系中NO2浓度一定,反应已达到平衡;⑤因ρ=,反应前后,m、V均不变,ρ也不变,不能说明反应达到平衡;这是一个反应前后气体分子数发生改变的反应,⑥⑦均能说明反应已达平衡。故选A
7.已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ。在含少量I-的溶液中,H2O2分解的机理为
H2O2+I-―→H2O+IO- 慢
H2O2+ IO-―→H2O +O2+I- 快
下列有关该反应的说法正确的是( )
A.反应速率与I-浓度有关 B.IO-也是该反应的催化剂
C.反应活化能等于98 kJ·mol-1 D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2)
解:A.将题给两个反应合并可得总反应为2H2O2===2H2O+O2↑,该反应中I-作催化剂,其浓度的大小将影响该反应的反应速率。B.该反应中IO-是中间产物,不是该反应的催化剂。C.反应的活化能表示一个化学反应发生所需要的最小能量,分解1 mol H2O2放出98 kJ热量,不能据此判断该反应的活化能。D.由反应速率与化学方程式中对应物质的化学计量数的关系可知v(H2O2)=2v(O2),不能用H2O表示反应速率。故选A。
8.在K2Cr2O7溶液中存在下列平衡:2CrO(黄色)+2H+Cr2O(橙色)+H2O中,溶液颜色介于黄色和橙色之间,今欲使溶液颜色变浅,可以在溶液中加入( )
①H+ ②OH- ③K+ ④H2O
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
解: 平衡向右移动,颜色变深,而向左移动,颜色变浅。加入OH-,中和H+,c(H+)减小,平衡左移,颜色变浅;而加入水,溶液体积增大,浓度减小,颜色变浅。而c(K+)的变化,不影响平衡移动。故选B
9.下图是恒温下某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图。下列叙述与示意图不相符合的是( )
A.反应达平衡时,正反应速率和逆反应速率相等
B.该反应达到平衡态Ⅰ后,增大反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡态Ⅱ
C.该反应达到平衡态Ⅰ后,减小反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡态Ⅱ
D.同一种反应物在平衡态Ⅰ和平衡态Ⅱ时浓度不相等
解:减小反应物浓度的瞬间,逆反应速率不变,正反应速率迅速降低,且达到新平衡时的反应速率比原平衡时的速率小,这与图像不符,C错。故选C
10.已知反应:COCl2(g)CO(g)+Cl2(g) ΔH>0,当反应达到平衡时,下列措施:①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加CO浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体,其中能提高COCl2转化率的是( )
A.①②④ B.①④⑥ C.②③⑤ D.③⑤⑥
解: ②恒容通入惰性气体,平衡不移动;③增加CO浓度,平衡左移;⑤加入催化剂,平衡不移动。故选B
11.在容积不变的密闭容器中存在如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,下列分析正确的是( )
A.图Ⅰ表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响
B.图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响
C.图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响,且甲的催化剂效率比乙高
D.图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响,且乙的压强较高
解:A项,图Ⅰ改变的条件应是增大压强;B项,由于同等程度地加快正、逆反应速率,所以加入的应是催化剂;C项,由于平衡发生了移动,所以改变的条件不是加入催化剂;D项,改变的应是温度,且乙的温度高。故选B
12.高温下,某反应达平衡,平衡常数K=,恒容时,温度升高,H2浓度减小。下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH>0
B.恒温恒容条件下,增大压强,H2浓度一定减小
C.升高温度,逆反应速率减小
D.该反应的化学方程式为CO+H2OCO2+H2
解: 根据平衡常数表达式可得出该反应的化学方程式为CO2+H2高温,CO+H2O;升高温度,v正、v逆均增大,升高温度,H2浓度减小,平衡正向移动,说明正反应是吸热反应,ΔH>0;在恒温恒容下,增大压强的方法有多种,H2浓度变化不确定。故选A
13.在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g)M(g)+N(g),所得实验数据如下表:
实验编号
温度/℃
起始时物质的量/mol
平衡时物质的量/mol
n(X)
n(Y)
n(M)
①
700
0.40
0.10
0.090
②
800
0.10
0.40
0.080
③
800
0.20
0.30
a
④
900
0.10
0.15
b
下列说法正确的是( )
A.实验①中,若5 min时测得n(M)=0.050 mol,则0~5 min时间内,用N表示的平均反应速率v(N)=1.0×10-2 mol·L-1·min-1
B.实验②中,该反应的平衡常数K=2.0
C.实验③中,达到平衡时,X的转化率为60%
D.实验④中,达到平衡时,b>0.060
解: 根据各物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比,v(N)=v(M)==1.0×10-3 mol·L-1·min-1,A项错误;
实验②中 X(g)+Y(g)M(g)+N(g)
c起始/mol·L-1 0.01 0.04 0 0
c转化/mol·L-1 0.008 0.008 0.008 0.008
c平衡/mol·L-1 0.002 0.032 0.008 0.008
求得K===1.0,
B项错误;根据温度相同,则K相等;
实验③ X(g)+ Y(g) M(g) + N(g)
c起始/mol·L-1 0.02 0.03 0 0
c转化/mol·L-1
c平衡/mol·L-1 0.02- 0.03-
K===1.0。求得a=0.120,则X的转化率=×100%=60%,C项正确;实验③a=0.12=0.060×2,若④的温度为800 ℃,此时与③为等效平衡,b=0.060,但④的温度为900 ℃,则平衡逆向移动,b<0.060,D项错误。故选C
14.某温度下,在2 L的密闭容器中,加入1 mol X(g)和2 mol Y(g)发生反应:X(g)+mY(g)3Z(g)。平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1 mol Z(g),再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是( )
A.m=2
B.两次平衡的平衡常数相同
C.X与Y的平衡转化率之比为1∶1
D.第二次平衡时,Z的浓度为0.4 mol·L-1
解: 在2 L的密闭容器中,反应达平衡时,各物质的体积分数之比等于各物质的物质的量之比,即平衡时,n(X)∶n(Y)∶n(Z)=30%∶60%∶10%=3∶6∶1。设第一次平衡时X消耗的物质的量为x,则
X(g) + mY(g) 3Z(g)
初始 1 mol 2 mol 0
转化 x mx 3x
平衡 1 mol-x 2 mol-mx 3x
则(1 mol-x)∶(2 mol-mx)∶3x=3∶6∶1
解得x=0.1 mol、m=2,由此可得,A项、C项正确;同理可得第二次平衡时,Z的浓度为0.2 mol·L-1,D项不正确;平衡常数只与温度有关,两次平衡反应温度相同,故平衡常数相同,B项正确。故选D
二、非选择题
15.有甲、乙两容器,甲容器容积固定,乙容器容积可变。一定温度下,在甲中加入2 mol N2、3 mol H2,反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)达到平衡时生成NH3的物质的量为m mol。
(1)相同温度下,在乙中加入4 mol N2、6 mol H2,若乙的压强始终与甲的压强相等,乙中反应达到平衡时,生成NH3的物质的量为____mol(从下列各项中选择,只填字母,下同);若乙的容积与甲的容积始终相等,乙中反应达到平衡时,生成NH3的物质的量为____mol。
A.小于m B.等于m C.在m~2m之间 D.等于2m E.大于2m
(2)相同温度下,保持乙的容积为甲的一半,并加入1 mol NH3,要使乙中反应达到平衡时,各物质的体积分数与上述甲容器中达到平衡时相同,则起始时应加入________mol N2和________mol H2。
解析 (1)由于甲容器定容,达到平衡时,甲、乙两容器压强相等,乙的容积应该为甲的两倍,生成的NH3的物质的量应该等于2m mol。当甲、乙两容器的体积相等时,相当于将建立等效平衡后的乙容器压缩,故乙中NH3的物质的量大于2m mol。
(2)当乙的容积为甲的一半时,要建立与甲一样的平衡,只有乙中的投入量是甲的一半才行,故乙中应该投入N2为(1-0.5) mol=0.5 mol,H2为(1.5-1.5) mol=0 mol。
故填:(1)D E (2)0.5 0
16.向某密闭容器中加入0.15 mol·L-1A、0.05 mol·L-1C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图中甲图所示[t0~t1时c(B)未画出,t1时为0.05 mol·L-1]。乙图为t2时刻后改变反应条件,平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况。
(1)若t4时改变的条件为减小压强,则B的起始物质的量浓度为 mol·L-1。
(2)若t5时改变的条件是升温,此时v(正)>v(逆),若A的物质的量减少0.03 mol时,容器与外界的热交换总量为a kJ,写出反应的热化学方程式:
。
(3)t3时改变的某一反应条件可能是 (填序号)。
a.使用催化剂 b.增大压强 c.增大反应物浓度
(4)在恒温恒压下通入惰性气体,v(正) v(逆)(填“>”“=”或“<”)。
解:(1)t4时,减小压强v(正)、v(逆)以同等倍数下降,说明反应前后化学计量数之和相等,由A、C浓度变化曲线知,到t1时,A、C的浓度变化量分别为Δc(A)=0.15 mol·L-1-0.06 mol·L-1=0.09 mol·L-1,Δc(C)=0.11 mol·L-1-0.05 mol·L-1=0.06 mol·L-1,即A、C的化学计量数之比为0.09∶0.06 =3∶2,故反应方程式为3A(g)2C(g)+B(g),则B的起始浓度为0.05 mol·L-1-0.03 mol·L-1=0.02 mol·L-1。
(2)因升温,v(正)>v(逆),平衡正向移动,故此反应为吸热反应,其热化学方程式为3A(g)2C(g)+B(g) ΔH=+100a kJ·mol-1。
(3)乙图中t3时刻v(正)、v(逆)以同等倍数增大,故改变的条件应是增大压强或加入催化剂。
(4)在恒温恒压下充入惰性气体,各组分浓度相同倍数减小,相当于减压,因本反应为等气体体积反应,平衡不移动,故v(正)=v(逆)。
故填:(1)0.02 (2)3A(g)2C(g)+B(g) ΔH=+100a kJ·mol-1 (3)ab (4)=
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