第02讲 化学平衡状态、化学平衡的移动(专项训练)(山东专用)2026年高考化学一轮复习讲练测
2025-10-30
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内容正文:
第02讲 化学平衡状态、化学平衡的移动
目录
01 课标达标练
题型01 化学平衡状态的特征
题型02 化学平衡状态的判定
题型03 化学平衡的移动
题型04 勒夏特列原理的应用
02 核心突破练
03 真题溯源练
01 化学平衡状态的特征
1.在一定量的密闭容器中进行反应:。已知反应过程中某一时刻N2、H2、NH3的浓度分别为、、。当反应达到平衡时,可能存在的数据是
A.N2为,H2为
B.N2为
C.N2、H2均为
D.NH3为
2.在一个密闭容器中发生如下反应:,反应过程中基一时刻测得、、的浓度分别为、、,当反应达到平衡时,可出现的数据是
A.
B.,
C.
D.
02 化学平衡状态的判定
3.一定量的氨基甲酸铵置于密闭容器中(容器体积不变,固体体积忽略),在恒温下使其达到分解平衡:,可以判断该反应已经达到平衡的是
A.v(NH3)=2v(CO2)
B.密闭容器中气体的平均相对分子质量不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变
D.密闭容器中氨气的体积分数不变
4.一定温度下,在2个容积均为1 L的密闭容器中,充入一定量的反应物,发生反应:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH<0。相关反应数据如表所示:
容器
编号
温度/℃
(T2>T1)
起始时物质的量/mol
10 s时物质的量/mol
NO
CO
N2
Ⅰ
T1
0.2
0.2
0.05
Ⅱ
T2
0.2
0.2
0.05
下列说法正确的是
A.10 s时,容器Ⅰ中的反应处于平衡状态
B.10 s时,容器Ⅰ中的化学反应速率v(CO2)=0.005 mol·L-1·s-1
C.化学平衡常数:KⅡ>KⅠ
D.若起始时,向容器Ⅱ中充入0.08 mol NO、0.1 mol CO、0.04 mol N2和0.1 mol CO2,反应将向逆反应方向进行
03 化学平衡的移动
5.某温度下,在刚性密闭容器中充入一定量的,发生反应:①;②。测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列说法正确的是
A.Ⅱ曲线代表的浓度与时间的变化关系
B.反应①加入催化剂不改变单位时间内的转化率
C.反应②达到M点时,正反应速率大于逆反应速率
D.反应②的速率
6.一定温度下,分别将两种亚硫酸氢盐加热分解,达平衡时的压强分别为、。
i.
ii.
在该温度下,将一定质量的与加入某密闭容器中,平衡时三种固体均存在。下列说法不正确的是
A.反应i的平衡常数
B.平衡时,容器内的分压为
C.若恒温、恒容,通入少量,再次平衡时体系的总压强保持不变
D.若恒温、恒压,通入少量,再次平衡时容器内的物质的量不变
7.汽车安装尾气净化装置也可除去NOx,反应方程式为2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g),关于反应2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g),下列说法正确的是
A.该反应的∆S>0
B.选择合适的催化剂,可以使NO2完全转化成N2
C.及时移除N2、CO2,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动
D.上述反应中每生成0.1 mol N2,转移电子的数目约为0.8×6.02×1023
8.某温度下,体积一定的密闭容器中进行如下反应:X(g)+Y(g) 2Z(g)+W(s) ΔH>0,下列叙述正确的是
A.加入少量W,逆反应速率增大
B.当容器中气体压强不变时,反应达到平衡
C.平衡后加入X,上述反应的吸收的热量增大
D.升高温度,平衡逆向移动
9.对可逆反应2A(s)+3B(g)C(g)+2D(g) △H<0,在一定条件下达到平衡,下列有关叙述正确的是
A.压强增大一倍,平衡不移动,v正、v逆不变
B.升高温度,平衡向逆反应方向移动
C.增加A的量,平衡向正反应方向移动
D.减小B的浓度,则一定有v正>v逆
04 勒夏特列原理的应用
10.下列变化或者选择的条件符合勒夏特列原理的是
A.溶液和溶液混合后,加入固体,溶液颜色变浅
B.合成氨工业采用高压
C.硫酸工业中,二氧化硫转化为三氧化硫选用常压条件
D.合成氨工业采用500度左右的温度
11.下列能用勒夏特列原理解释的是
A.氯水中加入硝酸银溶液后,会使氯水颜色变浅直至消失
B.溶液中滴入NaOH溶液出现红褐色沉淀
C.催化氧化成的反应,往往需要使用催化剂
D.一定温度下,反应加压后颜色变深
1.在一定温度下的密闭容器中发生反应:,平衡时测得A的浓度为0.40mol/L。保持温度不变,将容器的容积缩小到原来的倍,再达平衡时,测得A的浓度为0.50mol/L。下列有关判断正确的是
A.平衡向逆反应方向移动 B.
C.B的转化率增大 D.C的体积分数减小
2.(2025·山东潍坊·一模)以物质的量之比为向恒压密闭容器中充入X、Y,发生反应,相同时间内测得Z的产率和Z在不同温度下的平衡产率随温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.据图像分析,该反应是吸热反应
B.Q点是最高点,Q点为平衡状态
C.M、N点反应物分子的有效碰撞几率不同
D.从M点到P点,可通过加入催化剂或分离产物Z而达到平衡点
3.恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表面上发生氨的分解反应:,测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化,如下表所示,下列说法不正确的是
A.实验①,,
B.实验②,时处于平衡状态,
C.相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率增大
D.相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大
4.二甲醚和水蒸气制氢气可作为燃料电池的氢能源,发生的主要反应如下:
反应Ⅰ CH3OCH3(g)+H2O(g)=2CH3OH(g) ∆H1>0
反应Ⅱ CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) ∆H2>0
反应Ⅲ CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ∆H3>0
在恒压下,将一定比例的二甲醚和水蒸气混合后,以一定流速通过装有催化剂的反应器,反应相同时间测得的CH3OCH3实际转化率、CO2实际选择性与CO2平衡选择性随温度的变化如图所示。CO2的选择性=×100%。下列说法不正确的是
A.曲线a表示CH3OCH3实际转化率随温度的变化
B.200℃时,反应Ⅱ的速率大于反应Ⅲ的速率
C.适当增加,有利于提高H2的产率
D.一定温度下,若增大压强,CO的平衡产量不变
5.工业制氢,反应Ⅰ: ,
反应Ⅱ: 。
维持T℃、560kPa不变,向容积可变的密闭容器中投入10mol 和10mol ,、CO的转化率随时间的变化分别对应如图甲、乙曲线。下列说法错误的是
A.开始时,的分压
B.50min后反应到达平衡,平均反应速率可表达为为2.24kPa/min
C.保持温度不变,若增大压强,的转化率变化曲线将是丙
D.保持压强不变,若降低温度,CO的转化率变化曲线将是戊
6.在容积为1L的密闭容器中,以Ag-ZSM为催化剂,相同时间测得0.1mol NO转化为的转化率随温度变化如图所示[有CO时反应为;无CO时反应为](忽略温度对催化剂活性的影响)。下列说法正确的是
A.X点若更换高效催化剂NO转化率不变
B.Y点再通入CO、各0.01mol,此时
C.反应的△H>0
D.达平衡后,其他条件不变,使,NO转化率增大
7.可用作有机合成的氯化剂,在体积为的密闭容器中充入,发生反应:.图中所示曲线分别表示反应在时和平衡时的转化率与温度的关系.下列说法正确的是
A.的
B.当容器中气体密度恒定不变时,反应达到平衡状态
C.时,向体积为的容器中充入,时的转化率大于
D.时,起始时在该密闭容器中充入和各,此时
8.CO2催化加氢制CH3OH能实现碳的循环利用。一定压强下,1 mol CO2与3 mol H2在密闭容器中发生的反应如下:
Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0
Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH>0
反应相同时间,测得不同温度下CO2转化率和CH3OH选择性如图实验值所示。图中平衡值表示在相同条件下达到平衡状态时CO2转化率和CH3OH选择性随温度的变化。
已知:CH3OH的选择性=×100%。
下列说法正确的是
A.曲线b表示CO2的平衡转化率
B.其他条件不变,240 ℃时加压或使用高效催化剂均可能使CO2转化率达到X点
C.220~280 ℃时,反应Ⅰ生成CH3OH速率小于反应Ⅱ生成CO的速率
D.为提高CH3OH生产效率,需选择相对较低的温度
9.CO2-H2催化重整可获得CH3OH。其主要反应为
反应I:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-53.7 kJ·mol-1
反应II:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41 kJ·mol-1
若仅考虑上述反应,在5.0 MPa、n始(CO2)∶n始(H2)=1∶3时,原料按一定流速通过反应器,CO2的转化率和CH3OH的选择性随温度变化如图所示。CH3OH的选择性=×100%
下列说法正确的是
A.其他条件不变,升高温度,CO2的平衡转化率增大
B.其他条件不变,T>236℃时,曲线下降的可能原因是反应1正反应程度减弱
C.一定温度下,增大n始(CO2)∶n始(H2)可提高CO2平衡转化率
D.研发高温高效催化剂可提高平衡时CH3OH的选择性
10.用CO2制备CH3OH可实现CO2的能源化利用,反应如下:CO2+3H2CH3OH+H2O。
(1)在523 K、V L密闭容器中发生上述反应,下列说法能作为判断反应达到平衡状态的标志是
________(填字母序号)。
a.容器内压强不再改变 b.体系内的气体密度不再改变
c.混合气体的平均摩尔质量不再改变 d.甲醇的浓度不再改变
(2)工业上用CO2制备CH3OH的过程中存在以下副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1。将反应物混合气按进料比n(CO2)∶n(H2)=1∶3通入反应装置,选择合适的催化剂,发生反应。
①不同温度和压强下,CH3OH平衡产率和CO2平衡转化率分别如图1、图2。
i.图1中,压强p1______p2(填“>”“=”或“<”)。
ii.图2中,压强为p2,温度高于503 K后,CO2平衡转化率随温度升高而增大的原因是________________
________________________________________________________________________________________。
②实际生产中,测得压强为p3时,相同时间内不同温度下的CH3OH产率如图3。
图3中523 K时的CH3OH产率最大,可能的原因是________(填字母序号)。
a.此条件下主反应限度最大 b.此条件下主反应速率最快 c.523 K时催化剂的活性最强
1.(2024·浙江6月卷)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯,主要发生如下两个反应:
I.
II.
向容积为的密闭容器中投入和,不同温度下,测得时(反应均未平衡)的相关数据见下表,下列说法不正确的是
温度()
400
500
600
乙烷转化率()
2.2
9.0
17.8
乙烯选择性()
92.6
80.0
61.8
注:乙烯选择性
A.反应活化能:
B.时,反应I的平均速率为:
C.其他条件不变,平衡后及时移除,可提高乙烯的产率
D.其他条件不变,增大投料比投料,平衡后可提高乙烷转化率
2.(2025·陕晋青宁卷)/循环在捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用与反应生成的路线,主要反应如下:
I.
II.
III.
回答下列问题,
(1)计算 。
(2)提高平衡产率的条件是_______。
A.高温高压 B.低温高压 C.高温低压 D.低温低压
(3)高温下分解产生的催化与反应生成,部分历程如图,其中吸附在催化剂表面的物种用*标注,所示步骤中最慢的基元反应是 (填序号),生成水的基元反应方程式为 。
3.(2025·安徽卷)I.通过甲酸分解可获得超高纯度的。甲酸有两种可能的分解反应:
①
②
(1)反应的 。
(2)一定温度下,向恒容密闭容器中通入一定量的,发生上述两个分解反应下列说法中能表明反应达到平衡状态的是 (填标号)。
a.气体密度不变 b.气体总压强不变
c.的浓度不变 d.和的物质的量相等
(3)一定温度下,使用某催化剂时反应历程如下图,反应①的选择性接近,原因是 ;升高温度,反应历程不变,反应①的选择性下降,可能的原因是 。
Ⅱ.甲烷和二氧化碳重整是制取合成气(和)的重要方法,主要反应有:
③
④
⑤
(4)恒温恒容条件下,可提高转化率的措施有 (填标号)。
a.增加原料中的量 b.增加原料中的量 c.通入气
(5)恒温恒压密闭容器中,投入不同物质的量之比的//混合气,投料组成与和的平衡转化率之间的关系如下图。
i.投料组成中含量下降,平衡体系中的值将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
ii.若平衡时的分压为,根据a、b两点计算反应⑤的平衡常数 (用含p的代数式表示,是用分压代替浓度计算的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
4.(2025·甘肃卷)乙炔加氢是除去乙烯中少量乙炔杂质,得到高纯度乙烯的重要方法。该过程包括以下两个主要反应:
反应1:
反应2:
(2)一定条件下,使用某含Co催化剂,在不同温度下测得乙炔转化率和产物选择性(指定产物的物质的量/转化的乙炔的物质的量)如图所示(反应均未达平衡)。
①在范围内,乙炔转化率随温度升高而增大的原因为 (任写一条),当温度由220℃升高至260℃,乙炔转化率减小的原因可能为 。
②在120~240℃范围内,反应1和反应2乙炔的转化速率大小关系为 (填“>”“<”或“=”),理由为
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第02讲 化学平衡状态、化学平衡的移动
目录
01 课标达标练
题型01 化学平衡状态的特征
题型02 化学平衡状态的判定
题型03 化学平衡的移动
题型04 勒夏特列原理的应用
02 核心突破练
03 真题溯源练
01 化学平衡状态的特征
1.在一定量的密闭容器中进行反应:。已知反应过程中某一时刻N2、H2、NH3的浓度分别为、、。当反应达到平衡时,可能存在的数据是
A.N2为,H2为
B.N2为
C.N2、H2均为
D.NH3为
【答案】B
【分析】已知某一时刻N2、H2、NH3的浓度分别为、、;假设正向彻底进行,则N2、H2、NH3的浓度分别为0、0、;假设逆向彻底进行,则N2、H2、NH3的浓度分别为、、0;而实际上两个方向都不能彻底进行,故平衡时0<c(N2)<,0<c(H2)<,0<c(NH3)<;据此分析解答。
【解析】A.根据上述分析,平衡时0<c(N2)<,0<c(H2)<,N2不会等于,H2不会等于,故A错误;B.故平衡时0<c(N2)<,N2为在可能的范围内,故B正确;C.从题给量的关系知无论反应进行到什么程度,,因此两者不可能同时均为0.18mol·L-1,故C错误;D.平衡时0<c(NH3)<,NH3不会等于,故D错误。答案选B。
2.在一个密闭容器中发生如下反应:,反应过程中基一时刻测得、、的浓度分别为、、,当反应达到平衡时,可出现的数据是
A.
B.,
C.
D.
【答案】D
【分析】反应过程中的某一时间SO2、O2和SO3的浓度分别为:0.2mol/L、0.1mol/L和0.2mol/L,若极限转化,则SO2、O2和SO3的浓度分别为:0.4mol/L、0.2mol/L和0mol/L或0mol/L、0mol/L和0.4mol/L,以此分析;
【解析】A.根据分析可知0<c(SO2)<0.4mol/L ,A错误;B.SO3的浓度减小,SO2的浓度增大,B错误;C.根据分析可知0<c(O2)<0.2mol/L,C错误;D.根据硫元素守恒,应有c(SO2)+c(SO3)=0.4mol/L,D正确;故答案为:D。
02 化学平衡状态的判定
3.一定量的氨基甲酸铵置于密闭容器中(容器体积不变,固体体积忽略),在恒温下使其达到分解平衡:,可以判断该反应已经达到平衡的是
A.v(NH3)=2v(CO2)
B.密闭容器中气体的平均相对分子质量不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变
D.密闭容器中氨气的体积分数不变
【答案】C
【解析】A.化学反应速率之比等于对应化学计量数之比,任意时刻都有v(NH3)=2v(CO2),因此不能凭此判断达到平衡态,A错误;
B.反应中只有NH3和CO2为气体,且二者物质的量之比为2:1,平均相对分子量是个定值,其不再变化不能判断达到平衡态,B错误;
C.恒容容器中,正向气体质量增大,反应正向进行时密度是个增大的值,不再变化时说明各组分含量不再变化,达到平衡态,C正确;
D.反应中只有NH3和CO2为气体,且二者物质的量之比为2:1,体积分数等于物质的量分数,则氨气的体积分数是个定值,其不再变化不能判断达到平衡态,D错误;
故选C。
4.一定温度下,在2个容积均为1 L的密闭容器中,充入一定量的反应物,发生反应:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH<0。相关反应数据如表所示:
容器
编号
温度/℃
(T2>T1)
起始时物质的量/mol
10 s时物质的量/mol
NO
CO
N2
Ⅰ
T1
0.2
0.2
0.05
Ⅱ
T2
0.2
0.2
0.05
下列说法正确的是
A.10 s时,容器Ⅰ中的反应处于平衡状态
B.10 s时,容器Ⅰ中的化学反应速率v(CO2)=0.005 mol·L-1·s-1
C.化学平衡常数:KⅡ>KⅠ
D.若起始时,向容器Ⅱ中充入0.08 mol NO、0.1 mol CO、0.04 mol N2和0.1 mol CO2,反应将向逆反应方向进行
【答案】D
03 化学平衡的移动
5.某温度下,在刚性密闭容器中充入一定量的,发生反应:①;②。测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列说法正确的是
A.Ⅱ曲线代表的浓度与时间的变化关系
B.反应①加入催化剂不改变单位时间内的转化率
C.反应②达到M点时,正反应速率大于逆反应速率
D.反应②的速率
【答案】C
【分析】初始时,充入一定量的,随着反应进行,逐渐减少,Y增多,随后Y又转化为Z,则曲线Ⅰ代表Z,曲线Ⅱ代表Y,曲线Ⅲ代表X,据此解答;
【解析】A.由分析可知,Ⅱ曲线代表Y的浓度与时间的变化关系,A错误;
B.反应①加入催化剂不改变X的平衡转化率,但是会加快反应速率,提高单位时间内X的转化率,B错误;
C.反应②达到M点时,Y浓度减小,Z浓度增加,则反应正向移动,正反应速率大于逆反应速率,C正确;
D.内Y的平均化学反应速率为:,由图可知,内,故=0.071,D错误;
故选C。
6.一定温度下,分别将两种亚硫酸氢盐加热分解,达平衡时的压强分别为、。
i.
ii.
在该温度下,将一定质量的与加入某密闭容器中,平衡时三种固体均存在。下列说法不正确的是
A.反应i的平衡常数
B.平衡时,容器内的分压为
C.若恒温、恒容,通入少量,再次平衡时体系的总压强保持不变
D.若恒温、恒压,通入少量,再次平衡时容器内的物质的量不变
【答案】D
【分析】根据题给信息,反应i的化学平衡常数Pa3,反应ii的化学平衡常数Kⅱ,在该温度下,将一定质量的与加入某一密闭容器中达平衡,三种固体均存在,由于平衡i和ii反应生成的和的量始终相等,则可设达平衡时和的分压为x Pa,的分压为y Pa,则 Pa3, Pa2,解得,,据此分析解答。
【解析】A.反应i的化学平衡常数Pa3,A正确;
B.由分析可知,设达平衡时和的分压为x Pa,的分压为y Pa,则 Pa3, Pa2,解得,,B正确;
C.保持恒温、恒容,若再通入少量,由于温度不变,K不变,再次达到平衡时,反应ii中和的分压仍为Pa,由此可知反应i中的分压仍为Pa,即再次平衡时体系的总压强不变,C正确;
D.保持恒温、恒压,若再通入少量,相当于扩大体积,平衡均正向移动,由于温度不变K不变,当再次达平衡时,反应ii中和的分压仍为Pa,由此可知反应i中的分压仍为Pa,但由于平衡正移,再次平衡时容器内的物质的量增大,D错误;
本题选D。
7.汽车安装尾气净化装置也可除去NOx,反应方程式为2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g),关于反应2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g),下列说法正确的是
A.该反应的∆S>0
B.选择合适的催化剂,可以使NO2完全转化成N2
C.及时移除N2、CO2,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动
D.上述反应中每生成0.1 mol N2,转移电子的数目约为0.8×6.02×1023
【答案】D
【解析】A项,根据气体的化学计量数可知此反应的正反应是气体分子个数减小的反应,所以该反应的∆S<0,错误;B项,催化剂只能改变反应速率不能改变转化率,错误;C项,及时移除N2、CO2,逆反应速率减小,正反应速率开始不变,平衡向正反应方向移动,导致反应物浓度减小,正反应速率随之减小,错误;D项,上述反应中当生成1 mol N2时,转移电子为8 mol,所以每生成0.1 mol N2,转移电子的数目约为0.8×6.02×1023,正确。
8.某温度下,体积一定的密闭容器中进行如下反应:X(g)+Y(g) 2Z(g)+W(s) ΔH>0,下列叙述正确的是
A.加入少量W,逆反应速率增大
B.当容器中气体压强不变时,反应达到平衡
C.平衡后加入X,上述反应的吸收的热量增大
D.升高温度,平衡逆向移动
【答案】C
【解析】A.W是浓度为定值的固体,加入少量W,正反应速率、逆反应速率都不变,故A错误;
B.该反应是气体体积不变的反应,反应中气体压强始终不变,则容器中气体压强不变不能说明正逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡,故B错误;
C.该反应为吸热反应,平衡后加入反应物X,平衡向正反应方向移动,反应的吸收的热量增大,故C正确;
D.该反应为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,故D错误;
故选C。
9.对可逆反应2A(s)+3B(g)C(g)+2D(g) △H<0,在一定条件下达到平衡,下列有关叙述正确的是
A.压强增大一倍,平衡不移动,v正、v逆不变
B.升高温度,平衡向逆反应方向移动
C.增加A的量,平衡向正反应方向移动
D.减小B的浓度,则一定有v正>v逆
【答案】B
【解析】A.该反应为气体体积不变的反应,增大压强平衡不移动,但v正、v逆同等程度的增大,故A错误;
B.该反应的正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,故B正确;
C.A为纯固体,增加A的量,平衡不移动,故C错误;
D.减小B的浓度,平衡逆向移动,v正<v逆,故D错误;
故答案选B。
04 勒夏特列原理的应用
10.下列变化或者选择的条件符合勒夏特列原理的是
A.溶液和溶液混合后,加入固体,溶液颜色变浅
B.合成氨工业采用高压
C.硫酸工业中,二氧化硫转化为三氧化硫选用常压条件
D.合成氨工业采用500度左右的温度
【答案】B
【分析】勒夏特列原理为:如果改变影响平衡的条件之一,平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动,使用勒夏特列原理时,该反应必须是可逆反应且存在平衡过程,否则勒夏特列原理不适用。
【解析】A.KCl对铁离子与SCN−的络合反应无影响,则增大Cl−浓度,平衡不移动,故A错误;
B.工业合成氨的反应为可逆反应,增大压强,有利于平衡向正反应分析移动,符合勒夏特列原理,故B正确;
C.硫酸工业中,二氧化硫转化为三氧化硫选用常压条件可降低对设备的抗压要求,与勒夏特列原理无关,故C错误;
D.合成氨正反应为放热反应,升高温度不利氨的合成,采用500度左右的温度,主要考虑催化剂的活性,与勒夏特列原理无关,故D错误;
故答案选B。
【点睛】本题考查了勒夏特列原理的使用条件,为高频考点,注意使用勒夏特列原理的前提必须是可逆反应,且存在平衡移动。
11.下列能用勒夏特列原理解释的是
A.氯水中加入硝酸银溶液后,会使氯水颜色变浅直至消失
B.溶液中滴入NaOH溶液出现红褐色沉淀
C.催化氧化成的反应,往往需要使用催化剂
D.一定温度下,反应加压后颜色变深
【答案】A
【解析】A.氯水中存在如下平衡:Cl2+H2OH++Cl—+HClO,向溶液中加入硝酸银溶液,银离子与氯离子反应生成氯化银沉淀,平衡向正反应方向移动,氯气的浓度减小直至完全反应,溶液颜色变浅直至消失,则氯水中加入硝酸银溶液后,会使氯水颜色变浅直至消失能用勒夏特列原理解释,故A符合题意;
B.氯化铁溶液与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠和氢氧化铁红褐色沉淀,则出现红褐色沉淀不能用勒夏特列原理解释,故B不符合题意;
C.使用催化剂,化学反应速率加快,化学平衡不移动,则二氧化硫催化氧化成三氧化硫的反应使用催化剂不能用勒夏特列原理解释,故C不符合题意;
D.氢气与碘蒸气生成碘化氢的反应是气体体积不变的反应,增大压强,化学平衡不移动,则加压后颜色变深不能用勒夏特列原理解释,故D不符合题意;
故选A。
1.在一定温度下的密闭容器中发生反应:,平衡时测得A的浓度为0.40mol/L。保持温度不变,将容器的容积缩小到原来的倍,再达平衡时,测得A的浓度为0.50mol/L。下列有关判断正确的是
A.平衡向逆反应方向移动 B.
C.B的转化率增大 D.C的体积分数减小
【答案】C
【分析】由信息可知,平衡时测得A的浓度为0.40mol/L,保持温度不变,将容器的容积缩小到原来的倍,若平衡不移动,则A的浓度为0.8mol/L,实际测得A的浓度为0.50mol/L,则化学平衡正向移动,故x+y>z,据此分析解题。
【解析】A.由上述分析可知,平衡向正反应方向移动,A错误;
B.由上述分析可知,x+y>z,B错误;
C.由上述分析可知,平衡正向移动,B的转化率增大,C正确;
D.由上述分析可知,平衡正向移动,C 的体积分数增大,D错误;
答案选C。
2.(2025·山东潍坊·一模)以物质的量之比为向恒压密闭容器中充入X、Y,发生反应,相同时间内测得Z的产率和Z在不同温度下的平衡产率随温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.据图像分析,该反应是吸热反应
B.Q点是最高点,Q点为平衡状态
C.M、N点反应物分子的有效碰撞几率不同
D.从M点到P点,可通过加入催化剂或分离产物Z而达到平衡点
【答案】C
【解析】A.根据图像中Z在不同温度下的平衡产率随温度的变化关系可知,随着温度升高,平衡产率逐渐降低,说明升温平衡逆向移动,得到,该反应是放热反应,A错误;
B.据图像可知,Q点Z的产率小于平衡产率,未达到平衡,B错误;
C.M、N点产率相同,但温度不同,所以反应物分子的有效碰撞几率不同,C正确;
D.图中M点未达到平衡是由于温度低导致速率低而反应时间不够,可通过加入催化剂或延长时间使其达到平衡,但分离Z会使反应速率降低,达不到目的,D错误;
故选C。
3.恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表面上发生氨的分解反应:,测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化,如下表所示,下列说法不正确的是
A.实验①,,
B.实验②,时处于平衡状态,
C.相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率增大
D.相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大
【答案】C
【解析】A.实验①中,0~20min,氨气浓度变化量为2.4010-3mol/L-2.0010-3mol/L=4.0010-4mol/L,v(NH3)==2.0010-5mol/(L·min),反应速率之比等于化学计量数之比,v(N2)=v(NH3)=1.0010-5mol/(L·min),A正确;B.催化剂表面积大小只影响反应速率,不影响平衡,实验③中氨气初始浓度与实验①中一样,实验③达到平衡时氨气浓度为4.0010-4mol/L,则实验①达平衡时氨气浓度也为4.0010-4mol/L,而恒温恒容条件下,实验②相对于实验①为减小压强,平衡正向移动,氨气浓度减小,因此实验②60min时处于平衡状态,根据等效平衡可以判断x<0.2,即x≠0.4,B正确;C.实验①、实验②中0~20min、20min~40min氨气浓度变化量都是4.0010-4mol/L,实验②中60min时反应达到平衡状态,实验①和实验②催化剂表面积相同,实验①中氨气初始浓度是实验②中氨气初始浓度的两倍,实验①60min时反应未达到平衡状态,相同条件下,增加氨气浓度,反应速率并没有增大,C错误;D.对比实验①和实验③,氨气浓度相同,实验③中催化剂表面积是实验①中催化剂表面积的2倍,实验③先达到平衡状态,实验③的反应速率大,说明相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大,D正确;答案选C。
4.二甲醚和水蒸气制氢气可作为燃料电池的氢能源,发生的主要反应如下:
反应Ⅰ CH3OCH3(g)+H2O(g)=2CH3OH(g) ∆H1>0
反应Ⅱ CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) ∆H2>0
反应Ⅲ CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ∆H3>0
在恒压下,将一定比例的二甲醚和水蒸气混合后,以一定流速通过装有催化剂的反应器,反应相同时间测得的CH3OCH3实际转化率、CO2实际选择性与CO2平衡选择性随温度的变化如图所示。CO2的选择性=×100%。下列说法不正确的是
A.曲线a表示CH3OCH3实际转化率随温度的变化
B.200℃时,反应Ⅱ的速率大于反应Ⅲ的速率
C.适当增加,有利于提高H2的产率
D.一定温度下,若增大压强,CO的平衡产量不变
【答案】D
【解析】根据常理可知,CO2实际选择性与CO2平衡选择性随温度的变化的走势变化应该相同,故可知曲线b为CO2实际选择性,则曲线a为CH3OCH3实际转化率。据此结合题意进行作答即可。
A项,根据上述分析可知曲线a为CH3OCH3实际转化率,正确;B项,在200℃时,CO2实际选择性大于平衡选择性,可知此温度下,反应Ⅱ的速率大于反应Ⅲ,正确;C项,适当增加的量,会促进CH3OCH3的转化率,还能使反应Ⅱ朝正向进行,反应Ⅲ朝逆向进行,从而提高氢气的产率,正确;D项,增大压强会导致反应Ⅱ平衡逆向移动,从而导致反应Ⅲ逆向移动,CO的平衡产率会减小,错误。
5.工业制氢,反应Ⅰ: ,
反应Ⅱ: 。
维持T℃、560kPa不变,向容积可变的密闭容器中投入10mol 和10mol ,、CO的转化率随时间的变化分别对应如图甲、乙曲线。下列说法错误的是
A.开始时,的分压
B.50min后反应到达平衡,平均反应速率可表达为为2.24kPa/min
C.保持温度不变,若增大压强,的转化率变化曲线将是丙
D.保持压强不变,若降低温度,CO的转化率变化曲线将是戊
【答案】C
【解析】A.开始时,总压强为560kPa ,的分压,故A正确;
B.50min后反应到达平衡,根据图中甲曲线为的转化率随时间的变化,可得此时甲烷转化率为40%,,故B正确;
C.保持温度不变,为反应前后气体计量数不变的反应,因此若增大压强,平衡不移动,为反应气体计量数增大的反应,若增大压强,平衡逆向移动,转化率降低,且压强增大会导致反应速率加快,达到平衡的时间减少,因此的转化率变化曲线将是丁,故C错误;
D.保持压强不变,为放热反应,若降低温度,平衡正向移动,CO的转化率增大,为吸热反应,若降低温度,平衡逆向移动,CO的转化率增大,降低温度会导致速率减慢,达到平衡的时间增加,因此CO的转化率变化曲线将是戊,故D正确;
故答案选C。
6.在容积为1L的密闭容器中,以Ag-ZSM为催化剂,相同时间测得0.1mol NO转化为的转化率随温度变化如图所示[有CO时反应为;无CO时反应为](忽略温度对催化剂活性的影响)。下列说法正确的是
A.X点若更换高效催化剂NO转化率不变
B.Y点再通入CO、各0.01mol,此时
C.反应的△H>0
D.达平衡后,其他条件不变,使,NO转化率增大
【答案】B
【解析】A.当NO的转化率最高时,反应达到平衡,X点反应未达平衡,若更换高效催化剂,反应速率加快,NO转化率增大,A错误;
B.当NO的转化率最高时,反应达到平衡,Y点温度高于平衡点,也达到平衡,Y点时NO的转化率为80%,体积为1L,则
K=,Y点再通入CO、N2各0.01mol,Qc=<K,平衡正向移动,则此时,B正确;
C.当NO的转化率最高时,反应达到平衡,Y点温度高于平衡点,也达到平衡,升高温度,NO的平衡转换率减小,平衡逆向移动,的△H<0,C错误;
D.中增大NO的量,平衡正向移动,但NO的转化率减小,则其他条件不变,使,相当于增大NO的量,NO转化率减小,D错误;
故选B。
7.可用作有机合成的氯化剂,在体积为的密闭容器中充入,发生反应:.图中所示曲线分别表示反应在时和平衡时的转化率与温度的关系.下列说法正确的是
A.的
B.当容器中气体密度恒定不变时,反应达到平衡状态
C.时,向体积为的容器中充入,时的转化率大于
D.时,起始时在该密闭容器中充入和各,此时
【答案】C
【解析】A.由图可知,温度升高,平衡时的转化率增大,可知该反应为吸热反应,,A错误;
B.该反应在恒容密闭容器中进行,V不变。反应物和生成物均为气体,气体总质量不变,则为一个恒定值,即密度恒定不变,所以当容器中气体密度恒定不变时,不能确定该反应是否达到平衡状态,B错误;
C.由图可知,55℃时,在体积为VL的密闭容器中充入,amin时的转化率等于50%,但反应未达到平衡,若体积缩小为0.5VL,则气体浓度增大,反应速率加快,所以amin时的转化率大于50%,C正确;
D.由图可知,82℃时的转化率为90%,得出三段式(单位:mol/L):
平衡常数K=,在该密闭容然中充入和各,此时浓度商Q=1<K,平衡正向移动,所以,D错误;
答案选C。
8.CO2催化加氢制CH3OH能实现碳的循环利用。一定压强下,1 mol CO2与3 mol H2在密闭容器中发生的反应如下:
Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0
Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH>0
反应相同时间,测得不同温度下CO2转化率和CH3OH选择性如图实验值所示。图中平衡值表示在相同条件下达到平衡状态时CO2转化率和CH3OH选择性随温度的变化。
已知:CH3OH的选择性=×100%。
下列说法正确的是
A.曲线b表示CO2的平衡转化率
B.其他条件不变,240 ℃时加压或使用高效催化剂均可能使CO2转化率达到X点
C.220~280 ℃时,反应Ⅰ生成CH3OH速率小于反应Ⅱ生成CO的速率
D.为提高CH3OH生产效率,需选择相对较低的温度
【答案】A
【解析】A项,反应I为放热反应,反应II为吸热反应,升高温度,反应I平衡逆向移动导致CO2的平衡转化率降低,反应II平衡正向移动导致CO2的平衡转化率升高,CO2的平衡转化率不会一直随温度的升高而降低,故曲线b表示CO2的平衡转化率,正确;B项,使用催化剂对化学平衡无影响,所以使用高效催化剂不可能使CO2转化率超过平衡转化率,错误;C项,260~280 ℃间,CH3OH选择性的实验值大于平衡值,说明相同时间内得到的量更多,反应I的速率大于反应II,即反应Ⅰ生成CH3OH速率大于反应Ⅱ生成CO的速率,错误;D项,由图像可知,升高温度,CO2转化率升高,CH3OH选择性降低,为提高CH3OH生产效率,需选择适宜的温度,而不是相对较低的温度,错误。
9.CO2-H2催化重整可获得CH3OH。其主要反应为
反应I:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-53.7 kJ·mol-1
反应II:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41 kJ·mol-1
若仅考虑上述反应,在5.0 MPa、n始(CO2)∶n始(H2)=1∶3时,原料按一定流速通过反应器,CO2的转化率和CH3OH的选择性随温度变化如图所示。CH3OH的选择性=×100%
下列说法正确的是
A.其他条件不变,升高温度,CO2的平衡转化率增大
B.其他条件不变,T>236℃时,曲线下降的可能原因是反应1正反应程度减弱
C.一定温度下,增大n始(CO2)∶n始(H2)可提高CO2平衡转化率
D.研发高温高效催化剂可提高平衡时CH3OH的选择性
【答案】B
【解析】A项,从图中可知,升高温度,CO2的平衡转化率下降,错误;B项,温度升高,反应Ⅰ化学平衡逆向移动,反应Ⅱ化学平衡正向移动,反应Ⅰ减小的程度大于反应Ⅱ进行的程度,导致CO2的转化率也有所下降,正确;C项,增大n始(CO2)∶n始(H2),CO2浓度增大,H2浓度减小,则CO2的平衡转化率减小,错误;D项,研发高效的催化剂可提高反应速率和CH3OH的选择性,且由图知,温度越高甲醇的选择性越低,错误。
10.用CO2制备CH3OH可实现CO2的能源化利用,反应如下:CO2+3H2CH3OH+H2O。
(1)在523 K、V L密闭容器中发生上述反应,下列说法能作为判断反应达到平衡状态的标志是________(填字母序号)。
a.容器内压强不再改变 b.体系内的气体密度不再改变
c.混合气体的平均摩尔质量不再改变 d.甲醇的浓度不再改变
(2)工业上用CO2制备CH3OH的过程中存在以下副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1。将反应物混合气按进料比n(CO2)∶n(H2)=1∶3通入反应装置,选择合适的催化剂,发生反应。
①不同温度和压强下,CH3OH平衡产率和CO2平衡转化率分别如图1、图2。
i.图1中,压强p1______p2(填“>”“=”或“<”)。
ii.图2中,压强为p2,温度高于503 K后,CO2平衡转化率随温度升高而增大的原因是________________
________________________________________________________________________________________。
②实际生产中,测得压强为p3时,相同时间内不同温度下的CH3OH产率如图3。
图3中523 K时的CH3OH产率最大,可能的原因是________(填字母序号)。
a.此条件下主反应限度最大 b.此条件下主反应速率最快 c.523 K时催化剂的活性最强
【答案】(1)acd (2)①> CO2平衡转化率为正反应和副反应的CO2平衡转化率之和。副反应为吸热反应,随温度升高CO2平衡转化率升高,主反应为放热反应,随温度升高CO2平衡转化率降低,温度较高时,CO2平衡转化率主要取决于副反应 ②bc
【解析】(1)a.正反应体积减小,压强是变量,所以容器内压强不再改变说明反应达到平衡状态,a正确;b.反应前后容器容积和混合气体的质量均是不变的,混合气体的密度始终不变,所以体系内的气体密度不再改变不能说明反应达到平衡状态,b错误;c.正反应体积减小,混合气体的质量不变,平均摩尔质量是变量,所以混合气体的平均摩尔质量不再改变说明反应达到平衡状态,c正确;d.甲醇的浓度不再改变说明反应达到平衡状态,d正确;(2)①i.反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)为气体分子总数减小的反应,压强增大,平衡向正反应方向移动,有利于甲醇的生成;由图1可知p1时的甲醇平衡产率高于p2时的,因此,p1>p2;ii.图2中,压强为p2时,CO2平衡转化率为正反应和副反应的CO2平衡转化率之和,副反应为吸热反应,随温度升高CO2平衡转化率升高,主反应为放热反应,温度高于503 K后,CO2平衡转化率降低,因温度较高时,CO2平衡转化率主要取决于副反应,所以CO2平衡转化率随温度升高而增大;②图3中523 K时的CH3OH产率最大,a.主反应为放热反应,升高温度,平衡向吸热方向移动,故a错误;b.温度越高,速率越快,所以此条件下主反应速率最快,造成产率增大,故b正确;c.催化剂能成千上万倍的加快反应速率,说明523 K时催化剂的活性最强,故c正确。
1.(2024·浙江6月卷)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯,主要发生如下两个反应:
I.
II.
向容积为的密闭容器中投入和,不同温度下,测得时(反应均未平衡)的相关数据见下表,下列说法不正确的是
温度()
400
500
600
乙烷转化率()
2.2
9.0
17.8
乙烯选择性()
92.6
80.0
61.8
注:乙烯选择性
A.反应活化能:
B.时,反应I的平均速率为:
C.其他条件不变,平衡后及时移除,可提高乙烯的产率
D.其他条件不变,增大投料比投料,平衡后可提高乙烷转化率
【答案】D
【解析】由表可知,相同温度下,乙烷在发生转化时,反应Ⅰ更易发生,则反应活化能:Ⅰ<Ⅱ,A正确;由表可知,500℃时,乙烷的转化率为9.0%,可得转化的乙烷的总物质的量为2mol×9.0%=0.18mol,而此温度下乙烯的选择性为80%,则转化为乙烯的乙烷的物质的量为0.18mol×80%=0.144mol,根据方程式可得,生成乙烯的物质的量为0.144mol,则反应I的平均速率为:,B正确;其他条件不变,平衡后及时移除,反应Ⅰ正向进行,可提高乙烯的产率,C正确;其他条件不变,增大投料比投料,平衡后CO2转化率提高,C2H6转化率降低,D错误。
2.(2025·陕晋青宁卷)/循环在捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用与反应生成的路线,主要反应如下:
I.
II.
III.
回答下列问题,
(1)计算 。
(2)提高平衡产率的条件是_______。
A.高温高压 B.低温高压 C.高温低压 D.低温低压
(3)高温下分解产生的催化与反应生成,部分历程如图,其中吸附在催化剂表面的物种用*标注,所示步骤中最慢的基元反应是 (填序号),生成水的基元反应方程式为 。
【答案】(1)
(2)B
(3)④ HO*+H2*+CH2*= CH3*+H2O
【解析】(1)已知:
I.
Ⅱ.
将I+ Ⅱ可得=,故答案为:;
(2)已知反应Ⅱ. 为放热反应,要提高平衡产率,要使平衡正向移动。
A.高温会使平衡逆向移动,不利于提高平衡产率,A错误;
B.低温使平衡正向移动,高压也使平衡正向移动,可提高平衡产率,B正确;
C.高温会使平衡逆向移动,低压会使平衡逆向移动,不利于提高平衡产率,C错误;
D.低压会使平衡逆向移动,不利于提高平衡产率,D错误;
故选B。
(3)反应活化能越高,反应速率越慢,从图中可以看出,第四步活化能最高,速率最慢,基元反应为CH3*+H*+2H2O=CH4*+2H2O;由图可知,在第三步时生成了水,基元反应为:HO*+H2*+CH2*= CH3*+H2O,故答案为:④;HO*+H2*+CH2*= CH3*+H2O。
3.(2025·安徽卷)I.通过甲酸分解可获得超高纯度的。甲酸有两种可能的分解反应:
①
②
(1)反应的 。
(2)一定温度下,向恒容密闭容器中通入一定量的,发生上述两个分解反应下列说法中能表明反应达到平衡状态的是 (填标号)。
a.气体密度不变 b.气体总压强不变
c.的浓度不变 d.和的物质的量相等
(3)一定温度下,使用某催化剂时反应历程如下图,反应①的选择性接近,原因是 ;升高温度,反应历程不变,反应①的选择性下降,可能的原因是 。
Ⅱ.甲烷和二氧化碳重整是制取合成气(和)的重要方法,主要反应有:
③
④
⑤
(4)恒温恒容条件下,可提高转化率的措施有 (填标号)。
a.增加原料中的量 b.增加原料中的量 c.通入气
(5)恒温恒压密闭容器中,投入不同物质的量之比的//混合气,投料组成与和的平衡转化率之间的关系如下图。
i.投料组成中含量下降,平衡体系中的值将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
ii.若平衡时的分压为,根据a、b两点计算反应⑤的平衡常数 (用含p的代数式表示,是用分压代替浓度计算的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
【答案】(1)-41.2
(2)bc
(3)原因是反应①的活化能低,反应②活化能高,反应②进行的速率慢 催化剂在升温时活性降低或升温时催化剂对反应②更有利
(4)b
(5)增大 0.675p2
【解析】(1)由盖斯定律,②-①可以得到目标反应,则;
(2)a.气体质量是定值,体积是固定的,密度始终不变,气体密度不变,不能说明达到平衡状态;
b.两个反应均为气体体积增大的反应,则随着反应进行,压强变大,压强不变是平衡状态;
c.气体浓度不变是平衡状态的标志,则浓度不变,是平衡状态;
d.CO和CO2物质的量相等,不能说明其浓度不变,不能判断达到平衡状态;
故选bc;
(3)反应①的选择性接近100%,原因是反应①的活化能低,反应②活化能高,反应②进行的速率慢,所以反应①的选择性接近100%;反应①是吸热反应,升高温度平衡会正向移动,会有利于反应①,但反应①选择性下降,可能原因是催化剂在升温时活性降低或升温时催化剂对反应②更有利;
(4)a.增加原料中CH4的量,CH4自身转化率降低;
b.增大原料中CO2的量,CH4转化率增大;
c.通入Ar,各物质浓度不变,平衡不移动,CH4转化率不变;
故选b;
(5)如图可知,恒压时,随着Ar含量上升(图像从右到左),反应物的分压减小,相当于减压,平衡正向移动,压强不影响反应④平衡移动;则随着Ar含量下降,反应③和⑤平衡逆向移动,但甲烷的转化率下降的更快,而反应①甲烷二氧化碳转化率相同,说明反应⑤逆移程度稍小,但CO减小的少,则n(CO):n(H2)增大;
设初始投料:、、,平衡时,甲烷转化率为20%,二氧化碳的转化率为30%,则平衡时:
;
;
根据碳元素守恒:;
根据氧元素守恒:;
根据氢元素守恒:;
平衡时,气体总物质的量为,Ar的分压为,则总压为,、、、,反应⑤的平衡常数。
4.(2025·甘肃卷)乙炔加氢是除去乙烯中少量乙炔杂质,得到高纯度乙烯的重要方法。该过程包括以下两个主要反应:
反应1:
反应2:
(2)一定条件下,使用某含Co催化剂,在不同温度下测得乙炔转化率和产物选择性(指定产物的物质的量/转化的乙炔的物质的量)如图所示(反应均未达平衡)。
①在范围内,乙炔转化率随温度升高而增大的原因为 (任写一条),当温度由220℃升高至260℃,乙炔转化率减小的原因可能为 。
②在120~240℃范围内,反应1和反应2乙炔的转化速率大小关系为 (填“>”“<”或“=”),理由为 。
【答案】(2)温度升高,反应速率加快或温度升高,催化剂活性增强 催化剂在该温度范围内失活 > 乙烯的选择性大于乙烷,说明反应1乙炔的转化速率大于反应2乙炔的转化速率
【解析】(2)反应未达到平衡状态,温度升高,反应速率加快,乙炔的转化率增大或温度升高,催化剂活性增强,乙炔的转化率增大;
220℃-260℃,乙炔的转化率下降,反应未达平衡状态,说明不是由于平衡移动造成的,可能原因是催化剂在该温度范围内失活;
由图像可知,乙烯的选择性大于乙烷,说明反应1乙炔的转化速率大于反应2乙炔的转化速率,即。
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