内容正文:
章末检测卷(二) 氮与社会可持续发展
(时间:90分钟 满分:100分)
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
一、选择题:本题共16小题。每小题3分,共48分。每小题只有一个选项符合题意。
1.氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是( )
A.“雷雨发庄稼”和合成氨工业都属于氮的固定
B.侯氏制碱法的副产物可以作为氮肥
C.合成氨反应放出大量的热,工业上往往用来预热原料气,以达到反应所需要的温度,节约能源
D.二氧化硫、氮氧化物溶于雨水会形成酸雨,酸雨的pH约为5.6
答案:D
解析:“雷雨发庄稼”是雷电作用下氮气和氧气反应生成一氧化氮的过程,合成氨工业是氮气和氢气在高温高压催化剂作用下合成氨气的过程,都属于氮的固定,A正确;侯氏制碱法的副产物氯化铵可以作为氮肥,B正确;合成氨反应放出大量的热,工业上使用这部分热量来预热原料气,以达到反应所需要的温度,并且能够节约能源,C正确;酸雨的pH小于5.6,D错误。
2.科学家预测,氨有望取代氢能,成为重要的新一代绿色能源。下列有关说法不正确的是( )
A.液氨作为清洁能源的反应原理是
4NH3+5O24NO+6H2O
B.液氨具有腐蚀性和毒性,在使用过程中要防止液氨泄漏
C.氨气比空气轻,标准状况下密度为0.771 g·L-1
D.氨气与氢气相比,优点在于氨气不容易发生爆炸,使用时更安全
答案:A
解析:液氨作为清洁能源应该在一定条件下和O2反应,生成N2,A错误。
3.下列关于硝酸说法正确的是( )
A.硝酸与金属反应,主要是+5价氮得电子
B.与金属反应时,稀硝酸可能被还原为更低价态,则稀硝酸氧化性强于浓硝酸
C.浓硝酸能使pH试纸先变红后变黑
D.常温下,向浓HNO3中投入Fe片,会产生大量红棕色气体
答案:A
解析:在酸性溶液中,NH+,所以硝酸与金属反应,主要是+5价氮得电子,A正确;通常硝酸的浓度越小,氧化能力越弱,与同种金属反应时,氮元素的价态变化越大,所以与金属反应时,稀硝酸可能被还原为更低价态,则稀硝酸氧化性弱于浓硝酸,B不正确;浓硝酸具有酸性和强氧化性,能使pH试纸先变红后褪色,但不会变黑,C不正确;常温下,向浓HNO3中投入Fe片,铁会发生钝化,从而在铁片表面形成致密的氧化物保护膜,阻止反应的进一步进行,不会产生大量红棕色气体,D不正确;故选A。
4.下列有关化肥与环境关系的描述正确的是( )
A.雨天追肥有利于农作物的吸收
B.大量施用化肥对环境没有污染
C.绿色植物都能直接在空气中进行生物固氮
D.过多的尿素进入淡水水体会恶化水质,导致“水华”现象
答案:D
解析:雨天追肥,化肥易随雨水流失,A错误;大量施用化肥,会造成土壤、水的污染,B错误;氮的固定是把游离态的氮转化为化合态的氮,有些植物如豆科植物,可直接在空气中进行固氮,而其他大部分植物不行,C错误;尿素进入淡水水体会导致水体富营养化,最终使水体恶化,形成“水华”现象,D正确。
5.下列实验或操作方法正确的是( )
A.制取NH3
B.制作红色喷泉
C.收集NH3
D.制取碳酸氢钠
答案:B
解析:氯化铵分解生成NH3和HCl,NH3与HCl在试管口能够快速发生反应生成NH4Cl,因此不能达到制备NH3的实验目的,故A错误;NH3极易溶于水,且水溶液呈碱性,能够使酚酞溶液变红,因此能够实现实验目的,故B正确;此收集气体装置为密闭体系,氨气进入烧瓶后不能把空气排出,也就无法通过排气法收集到纯净的氨气,故C错误;CO2与氨气和饱和食盐水的混合液反应,生成碳酸氢钠,因此,CO2气体应从右侧导气管通入,这样气体和溶液才能充分接触,吸收效果好,故D错误;故选B。
6.有关含氮物质之间的转化关系,下列说法错误的是( )
A.反应g中N发生氧化反应
B.图中6种含氮微粒共呈现了氮元素的5种价态
C.反应j中2.24 L N2O被还原生成0.1 mol N2
D.NH3分子易液化,可作制冷剂
答案:C
解析:反应g中N→NO2,N元素化合价升高,N,A正确;图中6种含氮微粒中,氮元素的化合价分别为0、+1,+5,+4、-3,一共呈现了氮元素的5种价态,B正确;没有注明标准状况,无法计算生成N2的物质的量,C错误;NH3分子易液化,可作制冷剂,D正确。
7.利用N2→NH3→NO→NO2→HNO3这一过程制备HNO3,有关上述各物质的叙述不正确的是( )
A.上述转化过程中某些气体会发生颜色变化
B.可利用Cu与硝酸的反应,将N元素转化为NO或NO2
C.为使上述各步骤依次发生,必须向每个步骤中提供氧化剂
D.实验室中可以利用Ca(OH)2固体与NH4Cl固体混合加热制备NH3
答案:C
解析:NO→NO2的转化会出现气体由无色到红棕色的颜色变化,故A正确;Cu与稀HNO3反应生成NO,与浓HNO3反应生成NO2,故B正确;N2转化为NH3时,需要加入H2作还原剂,不需要加入氧化剂,NO2与H2O反应生成HNO3时,NO2既是氧化剂又是还原剂,也不需要再加入氧化剂,故C错误。
8.用如图所示装置进行实验,一段时间后,实验现象与实验预测不一致的是( )
选项
①中物质
②中物质
实验预测
A
浓氨水
酚酞溶液
②中溶液变为红色
B
浓硝酸
淀粉-KI溶液
②中溶液变为蓝色
C
浓盐酸
浓氨水
③中有白烟产生
D
饱和亚硫酸溶液
稀溴水
②中溶液无明显变化
答案:D
解析:浓氨水具有挥发性,氨水显碱性,挥发出的氨气溶于酚酞溶液中使酚酞溶液变为红色,实验现象与实验预测一致,A项不符合题意;浓硝酸具有挥发性和强氧化性,能将I-氧化为I2,淀粉溶液遇I2变为蓝色,实验现象与实验预测一致,B项不符合题意;浓盐酸具有挥发性和酸性,能和从浓氨水中挥发出的氨气发生反应生成NH4Cl固体,③中有白烟产生,实验现象与实验预测一致,C项不符合题意;H2SO3不稳定,分解可产生SO2和H2O,SO2能和溴水发生氧化还原反应生成H2SO4和HBr,所以溴水的颜色会逐渐变浅或褪去,实验现象与实验预测不一致,D项符合题意。
9.用如图装置制取干燥的气体(a、b表示加入的试剂),能实现的是( )
选项
制取的气体
a
b
A
H2S
稀H2SO4
FeS
B
O2
H2O2溶液
MnO2
C
NO2
浓HNO3
铁片
D
NH3
浓氨水
CaO
答案:B
解析:H2S与浓硫酸反应,故不能用浓硫酸干燥H2S,故A错误;发生反应2H2O22H2O+O2↑,浓硫酸能干燥氧气,故B正确;铁片和浓硝酸常温下发生钝化,故不能制取二氧化氮气体,故C错误;氨气与浓硫酸反应,故不能用浓硫酸干燥氨气,故D错误。
10.(2024·河南省百师联盟联考)认识和研究自然界的元素循环有重要意义,海洋中无机物循环的过程如图所示,下列说法正确的是( )
A.海洋中存在游离态的氮
B.在反硝化细菌作用下,N发生氧化反应生成N2
C.②④中含氮物质的转化属于氮的固定
D.向海洋中排放含N的废水,则不会影响N的含量
答案:A
解析:根据图示可知,海洋中存在氮气,即含游离态的氮,A项正确;在反硝化细菌作用下,NN2,N元素化合价降低,被还原,B项错误;氮的固定是指游离态氮转化为化合态氮,图示中,②属于氮的固定,但④是化合态氮元素转化为化合态氮元素,不属于氮的固定,C项错误;向海洋中排放含N,经过反硝化细菌作用可转化为氮气,氮气再经过反应②转化为N,则会影响N,D项错误;答案选A。
11.分类观和价态观是研究物质性质的两个重要维度,氮元素的价类二维图如图所示,下列说法错误的是( )
A.c、d都不是酸性氧化物
B.“雷雨发庄稼”转化过程:a→c→d→e
C.b与e反应生成f的过程属于固氮反应
D.绝大多数f易溶于水,受热易分解
答案:C
解析:根据价类二维图可以判断:a为N2、b为NH3、c为NO、d为NO2或N2O4、e为HNO3、f为铵盐,据此解答。NO、NO2为不成盐氧化物,所以均不是酸性氧化物,A正确;“雷雨发庄稼”转化过程为N2→NO→NO2→HNO3,植物吸收N,补充氮元素,B正确;固氮过程为N2转化为含氮化合物的过程,氨气和硝酸反应生成硝酸铵不属于氮的固定,C错误;大多数铵盐易溶于水,且受热易分解,D正确;故答案选C。
12.(2024·西安市第七十中学月考)将3.84 g铜粉与一定质量的浓硝酸反应,当铜完全反应时,溶液中N减少0.1 mol,则生成的气体中NO、NO2在相同状况下的体积比为( )
A.1∶1 B.1∶3
C.1∶6 D.1∶9
答案:D
解析:3.84 g铜为0.06 mol,设生成的NO、NO2分别是x mol和y mol,0.06 mol铜完全反应,转移电子的物质的量为0.06 mol×2=0.12 mol,结合氮原子守恒和电子转移守恒,可列出方程式:x+y=0.1,3x+y=0.12,解出x=0.01,y=0.09,在相同状况下体积比等于物质的量之比,其体积比为1∶9。故答案为D。
13.以N2和H2为原料制备HNO3主要过程如图所示。已知NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是( )
A.0.1 mol N2和0.3 mol H2充分反应生成A分子的数目是0.2NA
B.3.4 g A和1.8 g C含有的共价键数目分别为0.6NA和0.2NA
C.0.1 mol A完全氧化为B和C时,消耗O2分子的数目为0.125NA
D.0.1 mol D与O2、C完全转化为HNO3时,转移电子数目为0.1NA
答案:A
解析:氮气和氢气反应生成氨气是可逆反应,因此0.1 mol N2和0.3 mol H2充分反应生成NH3分子的数目小于0.2NA,故A错误;3.4 g NH3物质的量为n==0.2 mol,共价键数目为0.6NA,1.8 g H2O物质的量为n==0.1 mol,含有的共价键数目为0.2NA,故B正确;根据4NH3+5O24NO+6H2O,因此0.1 mol NH3完全氧化为NO和H2O时,消耗O2物质的量为0.125 mol,则氧气分子的数目为0.125NA,故C正确;根据4NO2+O2+2H2O4HNO3,NO2中+4价氮变为HNO3中+5价的氮,因此0.1 mol NO2与O2、H2O完全转化为HNO3时,转移电子数目为0.1NA,故D正确。
14.“绿色化学”实验已走进课堂,下列做法符合“绿色化学”的是( )
①实验室中收集氨气采用图甲所示装置
②实验室中做氯气与钠反应实验时采用图乙所示装置
③实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸反应生成铵盐的实验
④实验室中采用图丙所示装置进行铜与稀硝酸的反应
A.②③④ B.①②③
C.①②④ D.①③④
答案:C
解析:因为氨气的密度比空气小,实验室用向下排空气法收集氨气,氨气溶于水呈弱碱性,可以使滴有酚酞的水变红,①符合“绿色化学”;氯气有毒,与钠反应后,多余的氯气被碱液吸收,②符合“绿色化学”;铜与稀硝酸反应生成的一氧化氮有毒,一氧化氮可以用气球收集,④符合“绿色化学”;浓盐酸和浓氨水都易挥发,污染环境,③不符合“绿色化学”。
15.常温常压下,若一个500 mL烧瓶中充满下列气体:
①375 mL NH3与125 mL空气 ②500 mL NO2
③400 mL NO2和100 mL O2
则关于做喷泉实验后烧瓶中所得溶液的溶质的物质的量浓度,下列说法正确的是( )
A.①与②相同
B.都相同
C.②中c(HNO3)=1/22.4 mol·L-1
D.②比③小
答案:A
解析:设常温常压下,气体摩尔体积为Vm。①375 mL NH3与125 mL空气,氨气溶于水,得到375 mL氨水,=mol·L-1。②500 mL NO2溶于水,发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO,mL NO,则溶液体积为500mL=500×mL,反应生成HNO3×mol,=mol·L-1;③400 mL NO2和100 mL O2溶于水发生反应4NO2+O2+2H2O4HNO3,气体恰好完全溶于水,溶液体积为0.5 L,mol,=mol·L-1。①与②mol·L-1,故A正确;①②的浓度与③不同,故B错误;②中c(HNO3)=mol·L-1,常温常压Vm不等于22.4 L·mol-1,故C错误;②中c(HNO3)=mol·L-1,③中c(HNO3)=mol·L-1,②比③大,故D错误;选A。
16.足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol·L-1氢氧化钠溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是( )
A.60 mL B.45 mL
C.30 mL D.15 mL
答案:A
解析:由题意可知:HNO3HNO3,由关系式分析可得:Cu失去的电子数与O2得到的电子数相等。即n(Cu)=2n(O2)=2×=0.15 mol。根据NaOH和Cu(NO3)2的反应可得关系式:n(NaOH)=2n[Cu(NO3)2]=2n(Cu)=0.3 mol,则V(NaOH)==0.06 L=60 mL。
二、非选择题:本题共4小题,共52分。
17.(13分)氮及其化合物在工业上有广泛的用途。回答下列问题:
(1)人类通过控制条件实现人工固氮,为农作物的生长提供必需的氮元素。常用于人工固氮的化学方程式是 。
(2)液氨常用作制冷剂的原因是 。
(3)实验室常用向固体氢氧化钠中滴入浓氨水的方法制备氨气。
①NaOH的主要作用是 。
②下列固体可以替代NaOH的是 (填字母)。
a.石灰石 b.熟石膏 c.生石灰
③为收集干燥氨气,常用的干燥剂是 。
(4)NH4NO3常作为水培植物营养液的氮肥来源,若用容量瓶配制0.2 mol/L的NH4NO3溶液480 mL,需要称量NH4NO3固体的质量是 g。
(5)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的氮氧化物脱除技术,可用于硝酸生产工艺的废气处理,反应原理如下图所示,若催化剂表面参与反应的NO和NO2的物质的量之比为1∶1,则总反应的化学方程式是 。
当生成1 mol N2时,转移电子的数目是 。
答案:(1)N2+3H2ひ2NH3
(2)氨易液化,且液氨汽化时要吸收大量的热
(3)①NaOH吸水放热有利于NH3的逸出 ②c ③碱石灰
(4)8.0
(5)NO+NO2+2NH32N2+3H2O 1.806×1024
解析:(1)人工固氮的主要方式为工业合成氨,化学方程式是N2+3H2ひ2NH3。(2)液氨常用作制冷剂的原因是氨易液化,且液氨汽化时要吸收大量的热。(3)①实验室常用向固体氢氧化钠中滴入浓氨水的方法制备氨气,原理是NaOH固体遇水放热,使一水合氨分解得到氨气;②生石灰可以与水反应,同时放热,也能使一水合氨分解制得氨气,可以代替NaOH,故答案选c;③干燥氨气应用碱性干燥剂碱石灰。(4)用容量瓶配制0.2 mol/L的NH4NO3溶液480 mL,按照500 mL容量瓶的体积进行计算,需要称量NH4NO3固体的质量是0.2 mol/L×0.5 L×80 g/mol=8.0 g。(5)由图可知,若催化剂表面参与反应的NO和NO2的物质的量之比为1∶1,根据原子守恒和化合价升降守恒,可得总反应的化学方程式为NO+NO2+2NH32N2+3H2O;根据化合价升降可知,当生成1 mol N2时,转移3 mol电子,故转移电子的数目是1.806×1024。
18.(13分)(2025·浙东北联盟期中)氮是生物体的重要组成元素,也是维持高等动植物生命活动的必需元素,研究氮的循环和转化对生产和生活有重要的价值。
Ⅰ.细菌可以促使铁、氮两种元素发生氧化还原反应,并耦合两种元素的循环。耦合循环中的部分转化如下图所示。
(1)氮循环中,属于氮的固定的有 (填字母)。
A.N→N2 B.N→N2
C.N2→N D.N→N
(2)硝化和反硝化过程均为氧化还原反应,反硝化过程中,含氮物质发生 (填“氧化”或“还原”)反应。
(3)写出氨态氮与亚硝态氮在氨氧化细菌的作用下转化为氮气的离子方程式: 。
Ⅱ.某实验小组用氨气和氯气在常温下制备NH4Cl。
(4)利用装置B制取所需氯气,写出反应的离子方程式: 。
(5)为了使氨气和氯气在D中充分混合,各接口合理的连接顺序为 →ef← (提示:①实验制得的氨气和氯气均为干燥纯净的;②氨气和氯气形成逆向流动更有利于两者充分混合;③用小写字母和箭头表示,箭头方向与气流方向一致)。
答案:(1)C (2)还原
(3)N+NN2↑+2H2O
(4)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(5)b→d→c h←g←j←i←a
解析:(1)将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫做氮的固定。根据定义,可知N2→N,答案为C。(2)由图可知,反硝化过程有:N→N2、N→N2、N→N,在这些过程中,N元素的化合价由高价态变为低价态,化合价降低,被还原。故反硝化过程中,含氮物质发生还原反应。(3)根据题给信息,结合得失电子守恒,可知氨态氮与亚硝态氮在氨氧化细菌的作用下转化为氮气的离子方程式为N+NN2↑+2H2O。(4)利用装置B制取氯气的原理是浓盐酸与二氧化锰在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水,离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。(5)A为NH3的发生装置,B为氯气的发生装置,E中饱和食盐水除去氯气中的氯化氢,F中浓硫酸除去氯气中的H2O,C中碱石灰除去NH3中的水蒸气,D中NH3和Cl2反应转化为NH4Cl,由于NH3的密度小于空气,Cl2的密度大于空气,所以f通入Cl2,e通入NH3,各接口合理的连接顺序为b→d→c→ef←h←g←j←i←a。
19.(12分)已知氮元素及其化合物的转化关系如下图所示,回答下列问题。
(1)氮气用于工业合成氨,写出氮气的电子式: 。
(2)①~④各步转化中,属于氮的固定的是 (填序号)。
(3)实验室常用加热氯化铵和氢氧化钙固体混合物的方法制取氨气。
①化学方程式是 。
②在上图方框内绘制用小试管收集氨气的装置图。
(4)工业制硝酸时尾气中含有NO、NO2,可用NaOH溶液吸收,发生的反应有:
2NaOH+NO+NO22NaNO2+H2O;2NaOH+2NO2NaNO3+NaNO2+H2O
用不同浓度的NaOH溶液吸收NO2含量不同的尾气,关系如下图:(α表示尾气里NO、NO2中NO2的含量)。
ⅰ.根据上图得知 (填字母)。
a.NaOH溶液浓度越大,氮氧化物的吸收率越大
b.NO2含量越大,氮氧化物的吸收率越大
ⅱ.当α小于50%时,加入H2O2能提升氮氧化物的吸收率,原因是 。
(5)在微生物作用下,蛋白质在水中分解产生的氨能够被氧气氧化生成亚硝酸(HNO2),反应的化学方程式为 。
答案:(1N︙︙ (2)①
(3)①2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O ②
(4)ⅰ.b ⅱ.根据图中信息可知,氮氧化物的吸收率随NO2的含量增大而增大,当混合气体中NO2含量小于50%时,加入具有氧化性的H2O2,会将NO氧化成NO2,NO2的含量增大,从而使氮氧化物的吸收率增大
(5)2NH3+3O22HNO2+2H2O
解析:(1)氮气的氮原子间为三键,N︙︙(2)氮的固定是将自然界中游离态的氮转变为化合物的过程。所以①属于氮的固定。(3)①氯化铵与氢氧化钙在加热条件下反应生成氯化钙、氨气与水,反应方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。②氨气极易溶于水,所以不能用排水法收集,密度比空气小,可用向下排空气法收集,则试管口要朝下,同时导管要伸入试管底部,为了防止氨气与空气对流,收集用的试管口应塞一团棉花,装置图为。(4)ⅰ.根据图像可知:随着NaOH溶液浓度增大,氮氧化物的吸收率先增加后减小,故a错误;当NaOH浓度一定时,NO2含量越大,氮氧化物的吸收率越大,故b正确;ⅱ.根据图中信息可知,氮氧化物的吸收率随NO2的含量增大而增大,当混合气体中NO2含量小于50%时,加入具有氧化性的H2O2,会将NO氧化成NO2,NO2的含量增大,从而使氮氧化物的吸收率增大。(5)在微生物作用下,蛋白质在水中分解产生的氨能够被氧气氧化生成亚硝酸(HNO2),反应的化学方程式为2NH3+3O22HNO2+2H2O。
20.(14分)依据下图1中氮元素及其化合物的转化关系,回答问题:
(1)图1中,X的化学式为 ,从化合价上看,X具有 性(填“氧化”或“还原”)。
(2)回答下列关于NH3的问题:
①实验室常用NH4Cl与Ca(OH)2制取氨气,该反应的化学方程式为
。
②下列试剂不能用于干燥NH3的是 (填字母)。
A.浓硫酸 B.碱石灰 C.NaOH固体
③若要收集一瓶氨气,请将收集装置补充完整,在图2虚框内画出连接图。
④氨气是重要的化工原料,可以合成多种物质,写出其催化氧化的化学方程式:
。
(3)回答下列关于NO、NO2的问题:
①汽车排气管上装有催化转化器,可减少尾气对环境的污染,汽车尾气中的有害气体CO和NO反应可转化为无害气体,写出相关反应的化学方程式:
。
②NO和NO2按一定比例混合可以被NaOH溶液完全吸收,写出相关化学方程式:
。
③工业生产中利用氨水吸收SO2和NO2,原理如下图所示:
NO2被吸收的离子方程式是 。
答案:(1)N2O5 氧化
(2)①Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O ②A ③
④4NH3+5O24NO+6H2O
(3)①2NO+2CON2+2CO2
②NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O
③2NO2+4SN2+4S
解析:(1)X中氮元素化合价是+5价,氧化物的化学式为N2O5,氮元素处于最高价态,因此X具有氧化性。(2)①实验室常用NH4Cl与Ca(OH)2制备氨气,该反应的化学方程式为Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O。②氨气为碱性气体,浓硫酸具有酸性,会与氨气发生反应,故不能用浓硫酸干燥氨气,A符合题意;碱石灰可以干燥氨气,B不符合题意;NaOH固体可以干燥氨气,C不符合题意。③氨气极易溶于水,密度比空气小,可用向下排空气法收集,导气管应短进长出。④氨气催化氧化的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O。(3)①汽车尾气中的有害气体CO和NO反应可转化为无害气体(N2、CO2),其化学方程式为2NO+2CON2+2CO2。②NO中N为+2价,NO2中N为+4价,归中反应只能都转化为+3价,故其化学方程式为NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O。③反应物是亚硫酸铵、二氧化氮,生成物是硫酸铵和氮气,则NO2被吸收的离子方程式是2NO2+4SN2+4S
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