内容正文:
第6章 化学反应与能量变化
基础夯实卷
一、单选题
1.能源的转化为人类生产生活提供了动力。下列物件在工作过程中主要发生化学能与热能的转化的是( )
A
B
C
D
硅太阳能电池板
自热火锅发热包
风力发电机
新能源汽车电池
1.答案:B
解析:硅太阳能电池板发电过程是太阳能转化为电能,A项不符合题意;自热火锅发热包工作过程是化学能转化为热能,B项符合题意;风力发电过程是风能转化为电能,C项不符合题意;新能源汽车电池放电过程是化学能转化为电能,充电过程是电能转化为化学能,D项不符合题意。
2.下列反应中,属于吸热反应的是( )
A.钠与水反应 B.镁与盐酸反应
C.NaOH溶液与稀盐酸的反应 D.与反应
2.答案:D
解析:A.钠与水反应为放热反应,故A不符合题意;
B.镁与盐酸反应为放热反应,故B不符合题意;
C.NaOH溶液与稀盐酸的反应为放热反应,故C不符合题意;
D.此反应为吸热反应,故D符合题意;
故选A。
3.某实验小组利用如图所示装置,探究影响化学反应速率的因素。该实验探究的影响因素是( )
A.温度 B.浓度 C.催化剂 D.压强
3.答案:C
解析:该实验中过氧化氢的浓度和体积都相同,温度压强等外界条件也相同,其中一个试管中含有少量,另一个试管没有,因此该实验探究的是催化剂对反应速率的影响,答案选C。
4.一定温度下,在1L恒容密闭容器中发生反应:。测得2s内,HI的物质的量由2mol减少到1.6mol,则用HI的浓度变化表示2s内反应的平均速率为( )
A. B. C. D.
4.答案:A
解析:用HI的浓度变化表示2s内反应的平均速率为;
故选A。
5.化学反应伴随有能量的变化。下列反应的能量变化与下图所示不符合的是( )
A.镁条与盐酸反应
B.木炭在氧气中燃烧
C.氢气和氯气的化合
D.晶体和晶体反应
5.答案:D
解析:A.镁条与盐酸反应是金属单质与酸的置换反应,为放热反应,故A不符合题意;
B.木炭在氧气中燃烧为放热反应,故B不符合题意;
C.氢气和氯气的化合为放热反应,故C不符合题意;
D.晶体和晶体反应,需要吸收热量,为吸热反应,故D符合题意;
答案选D。
6.已知在少量作用下,常温时能剧烈分解并放出热量,分解的机理由两步构成,I:(慢反应,),II:(快反应),能正确表示整个过程的能量变化示意图是( )
A. B.
C. D.
6.答案:B
解析:反应为放热反应,则生成物能量小于反应物能量;第一步为慢反应,第二步为快反应,则第一步活化能大于第二步活化能。据此解答:
A.生成物能量等于反应物能量,A错误;
B.第一步活化能大于第二步活化能,且生成物能量小于反应物能量,B正确;
C.第一步活化能小于第二步活化能,且生成物能量等于反应物能量,C错误;
D.第一步活化能小于第二步活化能,D错误;
故答案为B。
7.某实验小组设计如图装置探究化学能与电能的转化关系,下列说法正确的是( )
A.只有装置Ⅰ中电流表指针偏转
B.只有装置Ⅱ中电流表指针偏转
C.两个装置中电流表指针都发生偏转
D.两个装置中电流表指针都不发生偏转
7.答案:B
解析:A.装置Ⅰ不能形成原电池,电流表指针不发生偏转,A错误;
B.装置Ⅱ构成原电池,电流表指针偏转,B正确;
C.装置I没有形成闭合回路,不能形成原电池,电流表不发生偏转;装置II形成了原电池,有电流产生,电流表发生偏转,C错误;
D.装置I没有形成闭合回路,不能形成原电池,电流表不发生偏转;装置II形成了原电池,有电流产生,电流表发生偏转,D错误;
答案选B。
8.物质a和物质b在图甲装置中发生反应,一段时间后,U形管内红墨水的液面高度如图乙所示,则物质a和物质b可能是( )
选项
物质a
物质b
A
水
生石灰
B
稀盐酸
固体
C
稀硫酸
锌粉
D
稀盐酸
小苏打
8.答案:D
解析:A.生石灰和水反应生成氢氧化钙,属于放热反应,故A不选;
B.稀盐酸和氢氧化钠的反应生成氯化钠和水,属于放热反应,故B不选;
C.锌粉与稀硫酸的反应生成氢气和硫酸锌,属于放热反应,故C不选;
D.稀盐酸和碳酸氢钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳,属于吸热反应,故D选;
故选:D。
9.在恒温、恒容的密闭容器中进行反应。若反应物的浓度由3降到1.8需30s,那么反应物浓度由0.8降至0.2所需反应时间为( )
A.15s B.大于15s C.小于15s D.无法判断
9.答案:B
解析:化学反应速率浓度越大反应速率越快,浓度越小反应速率越慢,故选B。
10.某反应过程能量变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.反应过程a有催化剂参与
B.该反应为吸热反应,反应热等于
C.加入催化剂,可改变该反应的活化能,但不能改变反应的
D.有催化剂的条件下,反应的活化能等于
10.答案:C
解析:A.据图可知b中活化能降低,所以b中使用了催化剂,A错误;
B.反应物能量高于生成物,反应为放热反应,B错误;
C.不同的催化剂,反应的活化能不同,催化剂降低反应的活化能,加快反应速率,但是不改变反应的焓变,C正确;
D.分别代表反应过程中各步反应的活化能,D错误;
故选C。
11.由W、X、Y、Z四种金属按下列装置进行实验。下列说法不正确的是( )
装置
现象
金属W不断溶解
Y的质量增加
W上有气体产生
A.装置甲中W作原电池负极 B.装置乙中Y电极上的反应式为
C.装置丙中电流由Z流向W D.四种金属的活动性强弱顺序为
11.答案:C
解析:A.甲装置中金属W不断溶解,说明W失电子生成金属阳离子,则W作负极,故A正确;B.装置乙中Y的质量增加,可知铜离子在Y极得电子生成Cu单质,电极反应为:,故B正确;C.装置丙中W上有气体产生,则W电极上发生反应:,W作正极,Z作负极,原电池中电流由正极流向负极,即由W流向Z,故C错误;D.原电池中负极金属比正极活泼,甲中W为负极,X为正极,则W>X;乙中X作负极,Y作正极,则X>Y,丙中Z作负极,W作正极,则Z>W,四种金属的活动性强弱顺序为,故D正确;故选:C。
12.取50mL过氧化氢水溶液,在少量存在下分解:。在一定温度下,测得的放出量,转换成的物质的量浓度(c),如下表:
t/min
0
20
40
60
80
0.80
a
0.20
0.10
0.050
下列说法不正确的是( )
A.反应20min时,测得体积为224mL(标准状况),则a=0.40
B.第30min时的瞬时速率大于第40min时的瞬时速率
C.60~80min,分解的平均速率为0.0050
D.和对的分解也有催化作用
12.答案:C
解析:A.反应20min时,测得体积为224mL(标准状况),物质的量是0.224L÷22.4L/mol=0.01mol,根据可知消耗双氧水的物质的量是0.02mol,反应前双氧水的物质的量是0.80mol/L×0.05L=0.04mol,因此剩余双氧水是0.02mol,其浓度是0.02mol÷0.05L=0.4mol/L,即a=0.40,故A正确;
B.随着反应的不断进行,过氧化氢的浓度不断减小,某一时刻分解的过氧化氢的量也不断减小,故第30min时的瞬时速率大于第40min时的瞬时速率,故B正确;
C.60~80min,消耗过氧化氢的浓度为(0.10-0.05)mol/L=0.05mol/L,则这段时间内的平均速率0.05mol/L÷20min=0.0025mol/(L•min),故C错误;
D.在反应中起到催化的作用,故也可以利用和代替,故D正确。故选C。
13.工业上用和合成氨的反应是放热反应,在合成氨的实际生产中,温度通常控制在500℃左右。这是因为( )
A.高温有利于提高反应物的平衡转化率 B.高温能使逆反应速率减慢
C.在该温度范围内催化剂活性最强 D.在该温度下反应的平衡常数最大
13.答案:C
解析:A.对于放热反应而言,低温有利于提高反应物的转化率,A项错误;
B.升高温度,正、逆反应速率均增大,B项错误;
C.在500℃左右时,铁和钼等催化剂的活性最高,可以加快反应速率,C项正确;
D.升高温度,合成氨反应的平衡常数减小,D项错误。
故选C。
14.用下列实验装置进行相应的实验,不能达到实验目的的是( )
A.测量锌粒和的硫酸反应生成的体积
B.验证对过氧化氢的分解有催化作用
C.验证温度对分解反应有催化作用
D.探究温度对化学平衡的影响
14.答案:B
解析:A.可以用注射器的刻度测量锌粒和的硫酸反应生成H的体积,能达到实验目的,故A正确;B.有两个变量,分别是温度和催化剂,应控制单一变量,不能达到实验目的,故B错误;C.控制单一变量温度,可验证温度对分解反应有促进作用,能达到实验目的,故C正确;D.通过观察烧瓶中气体颜色的变化探究温度对化学平衡的影响,能达到实验目的,故D正确;故选:B。
二、填空题
15.原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步,是化学对人类的一项重大贡献。
(1)将纯锌片和纯铜片按图甲、图乙方式插入相同浓度的稀硫酸中一段时间,回答下列问题:
①下列说法正确的是___________(填字母)。
a.甲、乙均为化学能转变为电能的装置____
b.乙中铜片上没有明显变化
c.甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少____
d.两烧杯中溶液的均增大
②在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速度:甲___________乙(填“>”“<”或“=”)。
③请写出图中构成原电池负极的电极反应式:___________。
④当甲中溶液质量增重时,电极上转移电子数目为___________。
(2)图丙为氢氧燃料电池的构造示意图,电解质溶液的溶质是。通氢气一极的电极反应式为:___________。
15.答案:(1);;;
(2)
解析:(1)①a.甲为化学能转变为电能的装置,乙不是,故a错误;
b.乙不能构成原电池,铜和稀硫酸不反应,所以乙中铜片上没有明显变化,故b正确;
c.甲中铜片上生成氢气,所以铜片质量不变,故c错误;
d.两烧杯中氢离子均发生反应变为氢气,氢离子浓度减小,增大,故d正确;答案为;②原电池加快负极金属被腐蚀速率,所以在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速度:甲乙;③甲池为原电池,原电池反应中负极发生氧化反应,电极反应式为:;
④根据反应式可得以下关系:有,;
(2)氢氧燃料电池,电解质溶液的溶质是,通氢气一极为负极,电极反应式为:;
16.电池在许多领域中扮演着重要角色,从移动设备到太空探索,从医疗设备到军事科技,无处不在。
(1)伏打电池是意大利教授伏打发明的电池组,开创了电学发展的新时代。一种伏打电池结构如图1所示,银片和锌片间隔有浸渍溶液的纸板.伏打电池的正极为_________(填“a”或“b”),若将银片换成__________(填标号),则电流计中没有电子流过。
A.陶瓷片
B.锌片
C.铜片
D.镁片
(2)1859年,法国物理学家普兰特发明了铅酸蓄电池,其结构如图2所示.放电时,负极的质量________(填“增大”“减小”或“不变”),正极上的电极反应式为_______________。
(3)镍镉电池(如图3)是最早应用于手机、笔记本电脑等设备的可充放电电池,放电时总反应为,下列说法正确的是_______(填标号)。
A.镍镉电池充电时,化学能转化为电能
B.放电时,负极发生了氧化反应
C.电解质溶液为稀硫酸
D.镍镉电池为二次电池
(4)近年来,采用非贵重金属作为催化剂的节能环保的熔融碳酸盐燃料电池备受青睐,其工作原理如图4。该电池负极上的电极反应式为_______,相同条件下,正、负极消耗的气体的体积之比为______。
16.答案:(1)a;AB
(2)增大;
(3)BD
(4);3:2
解析:略
17.“碳达峰·碳中和”是我国社会发展重大战略之一,以、为原料合成甲醇是实现“双碳”经济的有效途径之一、回答下列问题:
已知:①
②
(1)以、为原料合成甲醇:。
①该反应的。
②该反应的活化能_____(填“>”“<”或“=”)。
(2)T℃时,向容积为的密闭容器中充入和,并加入催化剂合成甲醇:,容器中的物质的量随时间变化如图中实线所示,图中虚线表示仅改变某一反应条件时,的物质的量随时间的变化。
①该反应在0~8min内,的平均反应速率是________。
②T℃时,该反应的化学平衡常数 ___________。
③曲线I、Ⅱ改变的条件分别可能是_________、___________。
(3)在一定温度下的恒容密闭容器中,能说明达到平衡状态的是___________(填字母)。
a.容器中混合气体的密度不再改变
b.容器中的压强不再改变
c.和的浓度之比为3:1
17.答案:(1);<
(2);0.5;升高温度;增大压强
(3)b
解析:(1)由盖斯定律可知,反应②+反应①可得反应:,则;反应为放热反应,因此该反应的活化能,故答案为:;<;
(2)①该反应在0~8min内,的平均反应速率是;故答案为:;
②T℃时,由三段式可知:
该反应的化学平衡常数K=;故答案为:0.5;
③曲线Ⅰ、Ⅱ更快达到平衡状态,则反应速率均更快改变,曲线Ⅰ平衡时氢气含量更大,则平衡逆向移动,改变条件为升高温度,Ⅱ平衡时氢气含量更小,则平衡正向移动,改变条件为增大压强,故答案为:升高温度;增大压强;
(3)a.容器体积和气体质量始终不变,则混合气体的密度始终不变,因此不能说明反应已达平衡,a不符合题意;
b.反应是气体分子数改变的的化学反应,物质的量与压强成正比,则混合气体的压强不随时间的变化而变化,达到平衡状态,b符合题意;
c.和的浓度之比为3∶1,不能说明正逆反应速率相等,不确定是否达到平衡,c不符合题意;
故答案选b。
18.甲醇是一种可再生能源,具有广阔的开发和应用前景,可用、Pd/C、等作催化剂,采用如下反应来合成甲醇:
(1)下表所列数据是各化学键的键能,该反应的_______(用含字母的代数式表示)。
化学键
H-H
C-H
C-O
O-H
键能(kJ/mol)
a
b
c
d
e
(2)某科研小组用Pd/C作催化剂,在450℃时,研究了分别为2:1、3:1时CO转化率的变化情况(如图),则图中表示的变化曲线为______(填“曲线a"或“曲线b”)。
(3)某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应,在2L的恒容密闭容器内充入1molCO和,加入合适催化剂后在某温度下开始反应,并用压力计监测容器内压强的变化如下:
反应时间/min
0
5
10
15
20
25
压强/MPa
12.6
10.8
9.5
8.7
8.4
8.4
则从反应开始到20min时,CO的平均反应速率为________,该温度下的平衡常数K为_______.
(4)将CO和加入密闭容器中,在一定条件下发生反应:。平衡时CO的体积分数(%)与温度和压强的关系如下图所示(虚线框表示没有测定该条件下的数据)。
由大到小的关系是_________,判断理由是____________
(5)美国的两家公司合作开发了多孔硅甲醇直接燃料电池,其工作原理如图
①石墨2为___________(填“正“或“负“)极。
②石墨1极发生的电极反应式为________
18.答案:(1)
(2)曲线a
(3);4
(4);压强越大,CO的体积分数越小,对应的CO的体积分数逐渐增大,该反应向左移动,则
(5)正;
解析:(1)已知反应热反应物的键能和-生成物键能和,则的反应热;
(2)越大,CO的转化率越大,故曲线a表示的变化曲线;
(3)反应进行到20min时达到平衡,在恒温恒容容器中压强与气体的物质的量成正比,起始时总物质的量为3mol,压强为12.6MPa,平衡时压强为8.4MPa,则平衡时总物质的量为,设反应中参加反应的CO的物质的量为xmol,则:
故(2-2x)+(1-x)+x=2,解得x=0.5,
则从反应开始到20min时,CO的平均反应速率为;
该温度下的平衡常数;
(4)已知,平衡时温度升高平衡逆向移动,CO的体积分数增大,由图示可知压强越大,CO的体积分数越小,对应的CO的体积分数逐渐增大,该反应向左移动,则;
(5)①石墨2通入,发生还原反应生成,而原电池的正极发生还原反应,则石墨2为正极;
②石墨1为燃料电池的负极,甲醇被氧化生成,发生的电极反应式为。
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第6章 化学反应与能量变化
基础夯实卷
一、单选题
1.能源的转化为人类生产生活提供了动力。下列物件在工作过程中主要发生化学能与热能的转化的是( )
A
B
C
D
硅太阳能电池板
自热火锅发热包
风力发电机
新能源汽车电池
2.下列反应中,属于吸热反应的是( )
A.钠与水反应 B.镁与盐酸反应
C.NaOH溶液与稀盐酸的反应 D.与反应
3.某实验小组利用如图所示装置,探究影响化学反应速率的因素。该实验探究的影响因素是( )
A.温度 B.浓度 C.催化剂 D.压强
4.一定温度下,在1L恒容密闭容器中发生反应:。测得2s内,HI的物质的量由2mol减少到1.6mol,则用HI的浓度变化表示2s内反应的平均速率为( )
A. B. C. D.
5.化学反应伴随有能量的变化。下列反应的能量变化与下图所示不符合的是( )
A.镁条与盐酸反应
B.木炭在氧气中燃烧
C.氢气和氯气的化合
D.晶体和晶体反应
6.已知在少量作用下,常温时能剧烈分解并放出热量,分解的机理由两步构成,I:(慢反应,),II:(快反应),能正确表示整个过程的能量变化示意图是( )
A. B.
C. D.
7.某实验小组设计如图装置探究化学能与电能的转化关系,下列说法正确的是( )
A.只有装置Ⅰ中电流表指针偏转
B.只有装置Ⅱ中电流表指针偏转
C.两个装置中电流表指针都发生偏转
D.两个装置中电流表指针都不发生偏转
8.物质a和物质b在图甲装置中发生反应,一段时间后,U形管内红墨水的液面高度如图乙所示,则物质a和物质b可能是( )
选项
物质a
物质b
A
水
生石灰
B
稀盐酸
固体
C
稀硫酸
锌粉
D
稀盐酸
小苏打
9.在恒温、恒容的密闭容器中进行反应。若反应物的浓度由3降到1.8需30s,那么反应物浓度由0.8降至0.2所需反应时间为( )
A.15s B.大于15s C.小于15s D.无法判断
10.某反应过程能量变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.反应过程a有催化剂参与
B.该反应为吸热反应,反应热等于
C.加入催化剂,可改变该反应的活化能,但不能改变反应的
D.有催化剂的条件下,反应的活化能等于
11.由W、X、Y、Z四种金属按下列装置进行实验。下列说法不正确的是( )
装置
现象
金属W不断溶解
Y的质量增加
W上有气体产生
A.装置甲中W作原电池负极 B.装置乙中Y电极上的反应式为
C.装置丙中电流由Z流向W D.四种金属的活动性强弱顺序为
12.取50mL过氧化氢水溶液,在少量存在下分解:。在一定温度下,测得的放出量,转换成的物质的量浓度(c),如下表:
t/min
0
20
40
60
80
0.80
a
0.20
0.10
0.050
下列说法不正确的是( )
A.反应20min时,测得体积为224mL(标准状况),则a=0.40
B.第30min时的瞬时速率大于第40min时的瞬时速率
C.60~80min,分解的平均速率为0.0050
D.和对的分解也有催化作用
13.工业上用和合成氨的反应是放热反应,在合成氨的实际生产中,温度通常控制在500℃左右。这是因为( )
A.高温有利于提高反应物的平衡转化率 B.高温能使逆反应速率减慢
C.在该温度范围内催化剂活性最强 D.在该温度下反应的平衡常数最大
14.用下列实验装置进行相应的实验,不能达到实验目的的是( )
A.测量锌粒和的硫酸反应生成的体积
B.验证对过氧化氢的分解有催化作用
C.验证温度对分解反应有催化作用
D.探究温度对化学平衡的影响
二、填空题
15.原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步,是化学对人类的一项重大贡献。
(1)将纯锌片和纯铜片按图甲、图乙方式插入相同浓度的稀硫酸中一段时间,回答下列问题:
①下列说法正确的是___________(填字母)。
a.甲、乙均为化学能转变为电能的装置____
b.乙中铜片上没有明显变化
c.甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少____
d.两烧杯中溶液的均增大
②在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速度:甲___________乙(填“>”“<”或“=”)。
③请写出图中构成原电池负极的电极反应式:___________。
④当甲中溶液质量增重时,电极上转移电子数目为___________。
(2)图丙为氢氧燃料电池的构造示意图,电解质溶液的溶质是。通氢气一极的电极反应式为:___________。
16.电池在许多领域中扮演着重要角色,从移动设备到太空探索,从医疗设备到军事科技,无处不在。
(1)伏打电池是意大利教授伏打发明的电池组,开创了电学发展的新时代。一种伏打电池结构如图1所示,银片和锌片间隔有浸渍溶液的纸板.伏打电池的正极为_________(填“a”或“b”),若将银片换成__________(填标号),则电流计中没有电子流过。
A.陶瓷片
B.锌片
C.铜片
D.镁片
(2)1859年,法国物理学家普兰特发明了铅酸蓄电池,其结构如图2所示.放电时,负极的质量________(填“增大”“减小”或“不变”),正极上的电极反应式为_______________。
(3)镍镉电池(如图3)是最早应用于手机、笔记本电脑等设备的可充放电电池,放电时总反应为,下列说法正确的是_______(填标号)。
A.镍镉电池充电时,化学能转化为电能
B.放电时,负极发生了氧化反应
C.电解质溶液为稀硫酸
D.镍镉电池为二次电池
(4)近年来,采用非贵重金属作为催化剂的节能环保的熔融碳酸盐燃料电池备受青睐,其工作原理如图4。该电池负极上的电极反应式为_______,相同条件下,正、负极消耗的气体的体积之比为______。
17.“碳达峰·碳中和”是我国社会发展重大战略之一,以、为原料合成甲醇是实现“双碳”经济的有效途径之一、回答下列问题:
已知:①
②
(1)以、为原料合成甲醇:。
①该反应的。
②该反应的活化能_____(填“>”“<”或“=”)。
(2)T℃时,向容积为的密闭容器中充入和,并加入催化剂合成甲醇:,容器中的物质的量随时间变化如图中实线所示,图中虚线表示仅改变某一反应条件时,的物质的量随时间的变化。
①该反应在0~8min内,的平均反应速率是________。
②T℃时,该反应的化学平衡常数 ___________。
③曲线I、Ⅱ改变的条件分别可能是_________、___________。
(3)在一定温度下的恒容密闭容器中,能说明达到平衡状态的是___________(填字母)。
a.容器中混合气体的密度不再改变
b.容器中的压强不再改变
c.和的浓度之比为3:1
18.甲醇是一种可再生能源,具有广阔的开发和应用前景,可用、Pd/C、等作催化剂,采用如下反应来合成甲醇:
(1)下表所列数据是各化学键的键能,该反应的_______(用含字母的代数式表示)。
化学键
H-H
C-H
C-O
O-H
键能(kJ/mol)
a
b
c
d
e
(2)某科研小组用Pd/C作催化剂,在450℃时,研究了分别为2:1、3:1时CO转化率的变化情况(如图),则图中表示的变化曲线为______(填“曲线a"或“曲线b”)。
(3)某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应,在2L的恒容密闭容器内充入1molCO和,加入合适催化剂后在某温度下开始反应,并用压力计监测容器内压强的变化如下:
反应时间/min
0
5
10
15
20
25
压强/MPa
12.6
10.8
9.5
8.7
8.4
8.4
则从反应开始到20min时,CO的平均反应速率为________,该温度下的平衡常数K为_______.
(4)将CO和加入密闭容器中,在一定条件下发生反应:。平衡时CO的体积分数(%)与温度和压强的关系如下图所示(虚线框表示没有测定该条件下的数据)。
由大到小的关系是_________,判断理由是____________
(5)美国的两家公司合作开发了多孔硅甲醇直接燃料电池,其工作原理如图
①石墨2为___________(填“正“或“负“)极。
②石墨1极发生的电极反应式为________
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