内容正文:
哈九中2024级高二上学期9月月考
化学试卷
(考试时间:90分钟 满分:100分)
Ⅰ卷(共46分)
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 Fe-56
一、选择题(每题只有一个正确选项,每题2分,共28分)
1. 下列能使反应的平衡常数改变的是
A. 升高温度 B. 加催化剂 C. 增大氮气的浓度 D. 增大压强
【答案】A
【解析】
【详解】平衡常数只受温度影响,能使反应的平衡常数改变的是升高温度,故选A。
2. 在相同温度下,已知2H2 (g)+O2 (g)=2H2O(g) △H1 ;
2H2 (g)+O2 (g)=2H2O(l) △H2 ;
H2 (g)+1/2O2 (g)=H2O(l) △H3 ,则△H1, △H2, △H3大小关系为
A. △H1=△H2=△H3 B. 2△H3=△H2>△H1
C. △H3>△H2>△H1 D. 2|△H3|=|△H2|>|△H1|
【答案】D
【解析】
【详解】氢气的燃烧反应是放热反应,所以△H<0;发生相同的反应时,燃料的物质的量多的放出的热量多,所以△H2 =2 △H3;燃料的物质的量相同时生成液态水比生成气态水放出的热量多,所以|△H2|>|△H1|,则△H2<△H1,所以有2|△H3|=|△H2|>|△H1|,答案选D。
3. 反应在四种不同情况下的反应速率分别为①;②;③;④。该反应进行的快慢顺序为
A. ②>④>③>① B. ④>②>③>①
C. ③>②>①>④ D. ②>③>①>④
【答案】C
【解析】
【分析】要比较反应速率快慢,需将各物质速率除以对应化学计量数,且统一单位后比较数值大小,数值越大反应越快:首先统一单位为,再计算各速率与计量数的比值。
【详解】①:计算其化学反应速率:。
②:计算其化学反应速率:
③:计算其化学反应速率:
④:先统一单位,统一为,计算其化学反应速率:
故答案选C。
4. 铅蓄电池放电的反应为:,电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是
A. 电池工作时,发生氧化反应
B. 电池工作时,通过隔膜向负极移动
C. 电池工作时,负极的电极反应方程式为
D. 反应中每生成1mol,转移电子数为2mol
【答案】C
【解析】
【详解】A.电池工作时,Pb是负极、PbO2是正极,PbO2发生还原反应,故A错误;
B.电池工作时,通过隔膜向正极移动,故B错误;
C.电池工作时,负极Pb失去电子生成硫酸铅,电极反应方程式是,故C正确;
D.总反应为Pb+PbO2+4H++2SO=2PbSO4+2H2O,则生成2mol硫酸铅转移2mol电子,故每生成1mol,转移电子数为1mol,故D错误;
选C。
5. 钢铁的防护有多种方法,下列对于图中的方法描述错误的是
A. a、b以导线连接,可选择Zn做辅助电极
B. a、b以电源连接,辅助电极一般是惰性电极
C. a、b分别连接直流电源,通电后外电路电子被强制从辅助电极流向b电极
D. a、b分别连接直流电源的负极、正极,该方法是牺牲阳极法
【答案】D
【解析】
【详解】A.a、b以导线连接,则形成原电池,辅助电极活动性应该比铁强,作负极被氧化,故可选择Zn做辅助电极,A正确;
B.a、b以电源连接,则形成电解池,辅助电极作阳极发生氧化反应,为防止辅助电极氧化溶解,一般选择惰性电极,B正确;
C.通电后,被保护的钢铁闸门作阴极,辅助电极作阳极,因此外电路中电子被强制从辅助电极流向电源正极(b电极),从电源负极(a电极)流向钢铁闸门,C正确;
D.由于有外加电源,故此方法为外加电流法,D错误;
故答案选D。
6. 肼()与氧化剂剧烈反应,释放大量的热量,可作火箭燃料。已知下列反应:
①
②
③
则反应的为
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】根据目标方程式与原方程式的特点可知,将原方程式进行(①-3×②+③)变换,可得目标方程式,所以,ΔH应为,据此解答。
【详解】A.选项A的表达式为,但根据推导结果,ΔH应为,与A不符,A错误;
B.推导过程中,通过组合反应①、③及反转的反应②×3,得到总ΔH为,再除以4得,与选项B一致,B正确;
C.选项C未除以4,直接取,不符合目标反应的系数比例,C错误;
D.选项D的表达式为,符号和系数均与推导结果不符,D错误;
故选B。
7. 下列热化学方程式书写正确的是
A. 甲烷的标准燃烧热为ΔH=-890 kJ·mol-1,其燃烧热的热化学方程式为:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890 kJ·mol-1
B. 在200℃、101 kPa时,H2与碘蒸气作用生成1 mol HI放出热量7.45kJ,其热化学方程式为I2(g)+H2(g)2HI(g) ΔH=-14.9 kJ·mol-1
C. H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则H2SO4(aq)+Ca(OH)2(aq)=CaSO4(s)+2H2O(l) ΔH=2×(-57.3) kJ·mol-1
D. 在101 kPa时,2 g H2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ热量,则水分解的热化学方程式表示为:2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.6 kJ·mol-1
【答案】D
【解析】
【详解】A.甲烷燃烧生成H2O应为液态,选项中的H2O(g)不符合燃烧热定义,A错误;
B.生成2mol HI应放热7.45kJ×2=14.9kJ,ΔH=-14.9kJ·mol-1,但反应数据不是在常温下测定,需要标注温度,热化学方程式为I2(g)+H2(g)2HI(g) ΔH=-14.9 kJ·mol-1,B错误;
C.生成CaSO4沉淀会额外放热,ΔH应小于2×(-57.3)kJ·mol-1,C错误;
D.2g H2(1mol)完全燃烧生成液态水放热285.8kJ,则分解2mol H2O(l)需吸热571.6kJ,ΔH=+571.6kJ·mol-1,D正确;
故选D。
8. 在调节pH和Fe3+浓度的废水中加入H2O2可有效降解工业废水的有机污染物p-CP。现探究有关因素对该降解反应速率的影响,设计如表所示的实验方案。测得实验①~④p-CP的浓度随时间变化的关系如下图
实验编号
T/K
pH
c(Fe3+)/(10-3mol·L-1)
H2O2
Fe3+
①
298
3
6.0
0.30
②
313
3
6.0
0.30
③
298
10
6.0
0.30
④
298
3
a
0.30
下列说法错误的是
A. a<6.0
B. 实验①和②探究温度对该降解反应速率的影响
C. 若想使反应立即停止,可向溶液中加入pH≥10的碱性溶液
D. 实验①在50~150s内的反应速率为v(p-CP)=8×10-5mol·L-1·s-1
【答案】D
【解析】
【详解】A.实验①和④可探究过氧化氢浓度对降解反应速率的影响,所以过氧化氢浓度不同,由图可知,①的速率快于④,所以a<6.0,A正确;
B.实验①和②温度不同,其他条件下都相同,可探究温度对该降解反应速率的影响,B正确;
C.由实验③的数据可知,当pH≥10时,p-CP的浓度几乎不变,反应停止,所以若想使反应立即停止,可向溶液中加入pH≥10的碱性溶液,C正确;
D.根据图像可知,曲线①中在50s时的浓度为1.2×10-3mol·L-1,在150s时浓度为0.4×10-3mol·L-1,则50~150s内的平均反应速率为,D错误;
故选D。
9. 氮化镓(GaN)是一种重要的半导体材料,广泛应用于光电信息材料等领域,可利用反应制备。反应历程(TS代表过渡态)如下:
下列说法错误的是
A. 反应i是放热过程 B. 反应ii中脱去步骤的活化能为2.69 eV
C. 反应iii包含2个基元反应 D. 总反应的速控步包含在反应ii中
【答案】AD
【解析】
【详解】A.反应i的反应物的相对能量是0 eV,生成物相对能量是0.05 eV,故生成物能量高于反应物,是吸热过程,A错误;
B.反应ⅱ中因脱去步骤需要经过TS5,则活化能为0.70 eV与TS5的相对能量差,即3.39 eV-0.70 eV=2.69 eV,B正确;
C.反应ⅲ经历过渡态TS6、TS7,说明该反应分两步进行,包含2个基元反应,C正确;
D.整反应历程中,活化能最高的步骤是反应ⅲ中的TS7对应得反应步骤(活化能为3.07 eV),所以总反应的速控步包含在反应ⅲ中,D错误;
故选AD。
10. 在容积不变的密闭容器中发生反应:(正反应放热),830℃时反应的平衡常数是1.0,下列说法正确的是
A. 容器内的压强不变时,说明反应达到平衡状态
B. 830℃时,充入0.1molCO和保持温度不变,CO平衡转化率为75%
C. 若平衡时移走,化学反应速率加快
D. 1000℃时,某时刻和的浓度均为,此时平衡向正反应方向移动
【答案】B
【解析】
【详解】A.反应前后气体物质的量相等,恒容时压强始终不变,不能作为平衡标志,A错误;
B.设CO转化x mol,根据三段式分析,平衡时K= ==1,解得,转化率,B正确;
C.移走会降低浓度,正逆反应速率均减小,C错误;
D.升高温度,平衡逆移,即1000℃时K<1,此时=1>K,平衡逆向移动,D错误;
故选B。
11. 可逆反应:在恒容密闭容器中进行,达到平衡状态的标志是
①单位时间内生成的同时生成
②单位时间内生成的同时生成
③用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
【答案】A
【解析】
【详解】①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmol NO2,能说明正逆反应速率的相等关系,①正确;
②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO只能说明单方向关系,不能说明正逆反应速率的关系,②错误;
③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2:2:1的状态是反应进行到任何时刻都成立的关系,不能说明达到了平衡,③错误;
④混合气体的颜色不变化说明二氧化氮的浓度不变化,达到平衡状态,④正确;
⑤该反应是一个反应前后气体的质量不会改变的化学反应,混合气体的质量是守恒的,容器的体积不变,导致混合气体的密度不再变化,所以该反应不一定达到平衡状态,⑤错误;
⑥因该反应是物质的量在增大的化学反应,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,⑥正确;
⑦混合气体的平均相对分子质量=平均摩尔质量=,质量是守恒的,物质的量只有达到平衡时才不变,当混合气体的平均摩尔质量不再变化,证明达到了平衡状态,⑦正确;
故选A。
12. 水煤气变换是重要的化工过程,主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。我国科学家在这一变换中利用双功能催化剂突破了低温下高转化率与高反应速率不能兼得的难题。反应历程如图所示:下列说法正确的是
A. 低温下实现高反应速率是因为使用了双功能催化剂降低了水煤气变换反应的
B. 过程Ⅰ存在吸热过程、过程Ⅲ存在放热过程
C. 过程Ⅱ有共价键的断裂,一定没有共价键的形成
D. 图示中的2个分子只有一个分子参与了反应
【答案】B
【解析】
【详解】A.催化剂改变反应历程,加快反应速率,但是不能改变反应的,A错误;
B.过程Ⅰ中1个水分子中的化学键断裂,为吸热过程,过程Ⅲ中形成了新的化学键,为放热过程,B正确;
C.过程Ⅱ既有水中氧氢键的断裂,也有新化学键,如碳氧键的形成,C错误;
D.过程Ⅰ中1个水分子中的化学键断裂,过程Ⅱ另一个水分子中的化学键断裂,过程Ⅲ中形成了新的水分子,因此起始时的2个H2O最终都参与了反应,D错误;
故选B。
13. 利用下图所示装置进行实验,能达到相应实验目的的是
A.测定中和反应的反应热
B.测定化学反应速率
C.灼烧海带
D.制备乙酸乙酯
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.由于铜制搅拌器易导热,造成热量损失,故应换成玻璃搅拌棒,A不符合题意;
B.长颈漏斗处漏气,生成的氢气会逸出,应采用分液漏斗,B不符合题意;
C.灼烧海带应在坩埚中进行灼烧,C不符合题意;
D.实验室用乙醇和乙酸以及浓硫酸在加热条件下制取乙酸乙酯,乙酸乙酯在饱和碳酸钠中的溶解度很小,可以用饱和碳酸钠来吸收,导管伸到溶液的上方,D符合题意;
故选D。
14. 在两个密闭的锥形瓶中,0.05g形状相同的镁条(过量)分别与的盐酸和醋酸反应,测得容器内压强随时间的变化曲线如图,下列说法正确的是
A. 虚线代表的是盐酸与镁条反应时容器内压强随时间的变化曲线
B. 溶液完全中和上述两种酸溶液,盐酸消耗NaOH溶液的体积更大
C. 反应中醋酸的电离被促进,两种溶液最终产生的氢气总量基本相等
D. 任意相同时间段内,盐酸与Mg反应的化学反应速率均快于醋酸与Mg反应的化学反应速率
【答案】C
【解析】
【详解】A.盐酸和醋酸浓度和体积相同,因为醋酸为弱酸不完全电离,溶液中氢离子浓度小于盐酸,与镁反应时生成气体速率较慢,故初始时压强增大的速率慢于盐酸,因此实线表示盐酸与镁条反应时容器内压强随时间的变化曲线,A错误;
B.两种酸都是一元酸且物质的量相同,1mol/LNaOH溶液完全中和上述两种酸溶液,消耗的NaOH溶液的体积一样大,B错误;
C.醋酸中存在电离平衡,电离出的H+和镁条不断反应,促进醋酸的电离平衡正向进行,由于醋酸和盐酸的浓度体积均相同,两份溶液最终产生的氢气总量基本相等,C正确;
D.通过比较图中曲线的斜率来比较两种酸与Mg反应的速率,从图中可知,100s后的一段时间内,醋酸曲线的斜率大于盐酸,说明此时醋酸与Mg反应的速率大于盐酸与Mg反应的速率,D错误;
故选C。
二、单选题(每题3分,共18分)
15. 环戊二烯X容易发生聚合生成二聚体Y:。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示。下列说法正确的是
A. 温度: B. 净反应速率:
C. 反应速率: D. 浓度:
【答案】C
【解析】
【详解】A.对于一个可逆反应,反应温度越高,反应速率越快,环戊二烯的浓度变化越大,从图中可以看出,T2时环戊二烯的浓度变化大,则T1<T2,A错误;
B.a、c点未达到平衡,随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,将反应速率逐渐减小,a点时远未达到平衡,正反应速率比逆反应速率大的多,与a点相比c点时更接近平衡,正反应速率比逆反应速率大的少,故净反应速率:,B错误;
C.a、c两点的反应速率为瞬时速率,可通过斜率比较,a的斜率大,速率更快,故,c点未达到平衡,反应正向进行,,故,C正确;
D.反应前,环戊二烯的总浓度为1.5mol/L,b点时,环戊二烯的浓度为0.6mol/L,则参加反应环戊二烯的浓度为0.9mol/L,生成二聚体的浓度为0.45 mol/L,D错误;
故选C。
16. 在甲、乙均为2 L的恒容密闭容器中均充入和,在恒温和绝热两种条件下仅发生反应: ,测得压强变化如图所示。
下列说法正确的是
A. 放出的热量:
B. 乙容器中0~5 min内
C. 的转化率:
D. 平衡常数:
【答案】C
【解析】
【分析】CO2与H2反应生成甲醇和H2O的,该反应为放热反应,甲容器中压强先增大后减小,乙中压强一直减小,因反应为放热反应,则甲中反应前期受温度影响较大,反应以向气体体积增大的方向移动(逆向移动)为主,后期以正向移动为主,乙中反应一直正向移动,则甲为绝热容器,乙为恒温容器。
【详解】A.根据分析,甲为绝热容器,乙为恒温容器, a、b两点对应压强相同,b点对应温度更高,结合pV=nRT可知,b点气体的总物质的量小于a点,则b点反应物的转化率更高,放热更多,即,A错误;
B.设5min时乙容器中生成H2O的物质的量为xmol,则列三段式:
反应到5min时,乙容器中压强为4p,则,解得x=0.4,所以乙容器中0~5 min内,B错误;
C.b、c两点反应均达到平衡状态,甲为绝热容器,容器内温度更高,该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,则CO2的转化率:,C正确;
D.,温度升高,平衡逆向移动,平衡常数减小,结合C项分析可知,,D错误;
答案选C。
17. 一定条件下铁可以和发生反应:。一定温度下,向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的气体,反应过程中气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示,下列说法正确的是
A. 平衡常数
B. 时该化学反应达到平衡状态
C. 4 min内,的转化率约为71.4%
D. 4 min时,再加入CO和各0.1 mol,平衡不移动
【答案】C
【解析】
【详解】A.该反应的平衡常数表达式为;由图可知,平衡时,,则平衡常数,A错误;
B.后,CO和CO2的浓度仍在变化,故时该化学反应未达到平衡状态,B错误;
C.由图可知,,,则的转化率约为,C正确;
D.设容器体积为V L,则4 min反应达到平衡状态后再加入CO和CO2各0.1 mol,此时浓度商,故平衡正向移动,D错误;
故答案选C。
18. 硫含量是生铁质量的重要指标,精确测定铁水中硫含量是高炉炼铁过程中的重要任务,利用硫化物固体电解质浓差电池定硫工作原理如图所示,电池两边产生一定硫分压差时,两极会产生相应的电势,若已知某硫分压(p's2),测定其电池电势,则可通过公式计算得出另一硫分压(p"s2),从而确定铁水中的硫含量,N电极反应为S2(p"s2)+2Mg2++4e-=2MgS。下列有关该浓差电池说法正确的是
A. M极电势比N极电势高 B. 该电池为电解池
C. M极上的电极反应式:2MgS-4e-=2Mg2++S2(p"s2) D. Mg2+从左向右移动
【答案】D
【解析】
【分析】N电极反应为S2(p"s2)+2Mg2++4e-=2MgS,发生还原反应,故N为原电池正极,M电极为原电池负极,该电池是浓差电池,是原电池,由此解答。
【详解】A.N极电势比M极电势高,A错误;
B.该电池是原电池,B错误;
C.M电极为原电池负极,发生氧化反应,根据图示可知,M极电极反应为:2MgS-4e-=2Mg2++S2(p's2),C错误;
D.原电池中镁离子向正极移动,即向N极移动,D正确;
答案选D。
19. 两个均充有H2S的刚性密闭容器,起始压强均为pkPa,以温度、Al2O3催化剂为条件变量,进行实验:2H2S(g)2H2(g)+S2(g),反应相同时间,结果如图所示。下列说法错误的是
A. 温度升高,H2S分解的正,逆反应速率均增大
B. 900℃,ts后达平衡,H2的平均生成速率为pkPa∙s−1
C. Al2O3催化剂使得正反应的活化能小于逆反应的活化能
D. 1100℃,曲线II、III重合,说明Al2O3催化剂失去活性
【答案】C
【解析】
【详解】A.温度升高,反应速率均增大即H2S分解的正,逆反应速率均增大,故A正确;
B.900℃,ts后达平衡,硫化氢的转化率为50%,则氢气的压强为0.5pkPa,则H2的平均生成速率为,故B正确;
C.根据图中曲线分析,升高温度,硫化氢的转化率增大,因此该反应是吸热反应,则正反应的活化能大于逆反应的活化能,而加入Al2O3催化剂使正反应和逆反应活化能都降低,但正反应的活化能仍大于逆反应的活化能,故C错误;
D.催化剂需要适宜温度,在1100℃,曲线II、III重合,说明Al2O3催化剂可能几乎失去活性,故D正确。
综上所述,答案为C。
20. 一定温度下,向四个体积不等的恒容密闭容器中分别通入,发生反应,t min后,四个容器中NOCl的转化率如图所示。
下列叙述一定正确的是
A. B. b、d两点的压强相等
C. c点对应容器中, D. 内,a点的平均反应速率大于d
【答案】A
【解析】
【分析】温度相同,浓度随容器体积的增大而减小,浓度越小,反应速率越慢,达到平衡所需的时间越长,所以体积为V1 L的容器中反应速率最快,体积为V4L的容器中反应速率最慢。a点、b点反应速率比c点快,现c点的NOCl转化率比a点、b点高,则表明a点、b点反应已达到平衡,而c点不一定达到了平衡,d点容器体积大压强小,此时转化率却低,说明d点一定没有达到平衡,据此分析;
【详解】A.根据已知条件列出V1时的三段式:平衡常数;
V2时的三段式:,平衡常数,温度不变,平衡常数不变,则,A正确;
B.b、d两点NOCl的转化率相等,则t min后气体总物质的量相等,由于V4> V2,则b点的压强大于d点,B错误;
C.c点NOCl的转化率最高,但是无法判断c点的前面是否还有最高点,若c点后面还有最高点,则c点不是平衡点,因此无法判断,C错误;
D.根据分析t min后a点反应已达到平衡,平均反应速率为0,d点没有达到平衡,反应仍在正向进行,故内,a点的平均反应速率小于d点,D错误;
故答案选A。
Ⅱ卷(共54分)
21. 高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含有Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如下图所示。回答下列问题:
相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
金属离子
开始沉淀的pH
8.1
6.3
1.5
3.4
8.9
6.2
6.9
沉淀完全的pH
10.1
8.3
2.8
4.7
10.9
8.2
8.9
提示:①或不溶性硅酸盐均不溶于溶液。②“除杂2”的目的是生成沉淀除去
(1)在“溶浸”前,先把矿石研磨成粉末的原因是:___________。
(2)“滤渣1”含有S和___________;写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式:___________。
(3)“氧化”中添加适量的的作用是将___________。
(4)“调pH”除铁和铝,溶液的pH范围应调节为___________~6.2之间。
(5)“除杂1”的目的是除去和,“滤渣3”的主要成分是___________。
(6)“沉锰”时有气泡冒出,写出“沉锰”的离子方程式:___________。
(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料,其化学式为,其中Ni、Co、Mn的化合价分别为、、。当时,___________。
【答案】(1)增大接触面积,加快溶浸速率
(2) ①. ②.
(3)将氧化为
(4)4.7 (5)、
(6)
(7)
【解析】
【分析】二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素),加入,金属元素变为硫酸盐,反应过程中会生成S,含Si元素的物质不反应,所以滤渣1中含有S和。滤液加入,可将溶液中的氧化为。再加入氨水调节pH,使、分别全部转化为、沉淀,即滤渣2。溶液继续加入,可将、变为、沉淀,即滤渣3。溶液再接着加入,将变为沉淀,即滤渣4。向反应后的溶液中加入,可将变为沉淀,最后向沉淀中加入即可得到。
【小问1详解】
研磨矿石可以增大反应物接触面积,加快浸出反应速率,提高原料浸出率,是浸出操作中常见的目的。
【小问2详解】
根据分析可知,滤渣1的成分是S和。“溶浸”中与在稀硫酸中反应生成了和S,配平可得化学方程式为。
【小问3详解】
开始沉淀的,在本流程除杂的pH范围内无法完全沉淀,因此加入具有氧化性的将氧化为,可在较低pH下沉淀除去。
【小问4详解】
调pH需要保证、都完全沉淀,同时不能让目标离子和后续要除去的沉淀;由表格可知,沉淀完全的pH为4.7,因此pH下限为4.7,开始沉淀的pH值为6.2,所以上限为6.2。
【小问5详解】
根据分析可知,滤渣3的主要成分为、。
【小问6详解】
沉锰时与电离得到的反应生成沉淀,和剩余发生反应生成,配平得到离子方程式。
【小问7详解】
化合物中所有元素化合价代数和为0,Li为价、O为价,代入已知条件Ni、Co、Mn的化合价分别为、、,化学式为,得: ,代入解得。
22. 回答下列问题。
(1)在标准状况下的11.2 L甲烷完全燃烧生成和液态水放出444.8 kJ热量,能表示甲烷燃烧热的热化学方程式是___________。
(2)298 K时,燃烧生成放热121 kJ,(l)蒸发吸热44 kJ,表示燃烧热的热化学方程式为:___________。
(3)化学反应所放出的热量,可以用实验的方法进行测定。可用如图所示装置来测定中和反应的反应热。
将50 mL 0.5 mol/L的盐酸与50 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应(在稀溶液中,可以近似认为反应前后溶液密度、比热容均与水的相等,即实验所测的温度差数据如表所示。
第一次
第二次
第三次
第四次
3.1℃
3.2℃
3.0℃
4.3℃
①仪器a的名称为:___________。
②倒入NaOH溶液的正确操作是___________(填字母)。
a.沿玻璃棒缓慢倒入 b.分三次倒入 c.一次迅速倒入
③本次实验所测的中和反应反应热___________(保留3位有效数字);若没有隔热层,则计算所得的反应热与上述实验相比___________(填“偏大”“偏小”或“不变”,下同)。若用醋酸溶液代替盐酸,与氢氧化钠溶液混合进行实验,放出的热量Q与上述实验相比___________。
④关于中和反应反应热的测定实验,下列说法正确的是___________(填标号)。
a.实验中,应记录初始温度与反应过程中达到的最高温度
b.实验中,测量酸液的初始温度后,可以使用同一支温度计直接测量碱液的初始温度
c.实验过程中,若使用铁质搅拌棒,会导致测得的中和热值偏小
【答案】(1)
(2)
(3) ①. 环形玻璃搅拌器 ②. c ③. -51.8 ④. 偏大 ⑤. 偏小 ⑥. ac
【解析】
【小问1详解】
标准状况下的11.2 L甲烷物质的量为0.5 mol,燃烧放热444.8 kJ,则1 mol甲烷完全燃烧生成和液态水放热889.6 kJ,热化学方程式应该是 ;
【小问2详解】
(物质的量)生成气态水放热,则生成气态水放热,又液化放热,由盖斯定律可得完全燃烧生成液态水放热,热化学方程式应该是 ;
【小问3详解】
①中和热测定装置中为环形玻璃搅拌棒,用于搅拌使溶液混合均匀;②为减少热量散失,倒入溶液需要一次迅速倒入,故答案选c;③第四次温度偏差过大,舍去,平均温度差,溶液总质量,,生成水的物质的量,因此;若没有隔热层,热量散失,测得偏小,偏小,为负值,因此计算所得偏大;醋酸是弱酸,电离过程吸热,因此反应放出总热量偏小;④a.中和热测定需要记录初始温度和反应达到的最高温度,计算温度差,正确;b.测量酸后温度计沾有酸,直接测量碱温度会导致误差,需要洗涤后再测,错误;c.铁质搅拌棒导热性好,会导致热量散失,测得温度差偏小,中和热值(放热绝对值)偏小,正确;故答案选ac。
23. 氢能是一种极具发展潜力的清洁能源,科学家正积极研究其多元化应用。
Ⅰ.甲烷、水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一,反应原理为:
①
②
在恒温条件下,向体积为2L的恒容密闭容器中通入和,10 min时达到平衡,测得的物质的量为1.2 mol,甲烷的转化率为80%。回答下列问题:
(1)计算的选择性=___________。[的选择性]
(2)平衡时反应①和反应②共吸收___________kJ的热量。
(3)反应①平衡常数的表达式为___________。
Ⅱ.常作供氢剂,研究发现产生的可在较低温度下还原。
(4)图1分别是260℃、280℃和300℃下还原过程中反应体系电阻随反应时间变化的曲线,可用___________(填标号)表示反应的快慢。
a. b. c. d.
(5)图1中曲线对应的反应温度由大到小的顺序为:___________。(用“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”表示)
Ⅲ.氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中产生电能。某研究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图2所示:
(6)正极上的电极反应式是___________。
(7)该电池以3.2A恒定电流工作14分钟,消耗体积为0.49 L,故可测得该电池将化学能转化为电能的转化率为___________。[已知:该条件下的摩尔体积为24.5 L/mol;电荷量q(C)=电流I(A)×时间(s);;。]
【答案】(1)75% (2)341.6
(3)
(4)d (5)Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ
(6)
(7)70%
【解析】
【分析】本题以氢能利用为载体,串联反应热计算、平衡常数、反应速率及燃料电池等考点。第 (1)(2) 问结合甲烷转化率与 CO 选择性,联立求解各反应消耗的 CH₄量,计算吸热与产物分布;第 (3) 问书写平衡常数表达式;第 (4)(5) 问通过电阻变化率分析反应速率与温度影响;第 (6)(7) 问结合熔融碳酸盐燃料电池,书写正极反应式并计算能量转化率,综合考查化学原理的应用。
【小问1详解】
已知初始投料:n(CH4)=2mol,n(H2O)=4 mol,甲烷转化率80%,平衡时n(CO) =1.2 mol。根据题意,平衡时,则反应①消耗的为,反应②消耗的CH4为2× 80%- 1.2= 0.4 mol, 故n(CO2)= 0.4 mol。选择性:;
【小问2详解】
反应①吸热:1.2 mol × 198 kJ/mol=237.6 kJ,反应②吸热:0.4mol× 260kJ/mol =104 kJ 总吸热:237.6+104 = 341.6 kJ;
【小问3详解】
反应①平衡常数的表达式为;
【小问4详解】
反应速率可用单位时间内反应物浓度的变化表示,本题中用电阻变化率表示,即,选d;
【小问5详解】
温度越高,反应速率越快,电阻下降越快,故温度由大到小:Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ;
【小问6详解】
正极上O2得电子,与CO2结合生成,电极反应式:;
【小问7详解】
实际电路转移的电荷量:,已知:该条件下的摩尔体积为24.5 L/mol,消耗H2的物质的量:n(H2)=,1mol H2在燃料电池中转移2mol 电子,理论释放的电能对应的电子数:n(e-) = 0.02 mol×2 = 0.04 mol,电子总电荷量:0.04 mol×6.0×1023 mol-1×1.60×10-19C=3840C,转化率=。
24. 教材中用酸性和(草酸)反应研究影响反应速率的因素,某实验小组欲通过测定单位时间内生成的速率,探究某种影响化学反应速率的因素,设计实验方案如下(溶液已酸化):
实验序号
实验温度
参加反应的物质
溶液颜色褪至无色时所需时间/s
酸性
溶液
V/mL
V/mL
V/mL
1
25℃
2
0.02
4
0.1
0
6
2
2
0.02
3
0.1
8
3
50℃
2
0.02
0.1
1
(1)试写出酸性和的离子反应方程式为:___________。
(2)通过实验1、2,可探究___________因素对反应速率的影响,由此得出___________℃,___________。
(3)实验中,若将图1的气体收集装置改为图2,实验完毕后,应先___________,再___________,最后平视量气管刻度进行读数。为减小气体测量误差,量气管中的液体应为___________。
A. B.NaOH溶液 C.饱和溶液 D.饱和溶液
(4)由实验2数据计算___________(保留一位有效数字)。
(5)同学们在实验中发现反应速率总是如图所示,其中时间内速率变快的主要原因可能是:①产物(或)是反应的催化剂;②___________。
【答案】(1)
(2) ①. 草酸浓度 ②. 25 ③. 1
(3) ①. 恢复至室温 ②. 上下移动量气管至左右液面相平 ③. D
(4)0.002 (5)反应放热使体系温度升高
【解析】
【分析】控制变量的关键在于单一变量,做对照实验,找出两组实验中的变量即可确定研究的对象,据此解答。
【小问1详解】
草酸和酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应生成二氧化碳、锰离子和水,草酸是弱酸,保留化学式,离子反应方程式为:
【小问2详解】
①由实验1、2中数据可知,所加酸性 溶液的浓度、体积相同, 溶液的浓度相同,体积不同,混合后草酸的浓度不同,根据控制变量法,可分析出实验 1、2 探究的是其它条件相同时, 浓度变化对化学反应速率的影响;
②根据控制变量法,通过实验1、2可探究草酸浓度的改变对反应速率的影响,浓度是单一变量。则通过实验1、2的溶液温度应相同,所以=25°C;
③根据控制变量法,溶液的总体积相等:2+4=2+3+,则1 mL;
【小问3详解】
①收集装置改为图2后,实验完毕所测定数据。既要结合实际情况,又要便于计算得出正确结论。所以首先应该恢复到常温。虽然标准状况便于计算,但不符合实际情况;
②再应该注意测量气体体积,必须说明压强的数值,没有压强的体积值,没法使用。所量气体体积的压强最好是常压,便于测定和计算使用,这就要求干燥管和量气管中液面要相平,这样压强就相等,都等于常压;
③为了减小气体体积的测量误差,不能被溶解或被反应消耗,也不能被增加。
A.能溶于水,故A错误;
B.溶液能反应消耗,故B错误;
C.饱和溶液是水溶液,所以也能溶解,故C错误;
D.饱和溶液既不与反应消耗,也因存在高浓度的,故而能抑制的溶解,故D正确;
选择D。
【小问4详解】
实验现象是溶液紫红色褪去,所以反应中全部消耗完,所以反应消耗的应该按消耗的量来算而不是所加入的全部的量,由上面反应方程式比例可知
【小问5详解】
由反应速率随时间变化图可知, 和 的反应 时间段内速率加快, 之后速率减慢,根据影响化学反应速率的因素分析: 时间段内,速率加快,①可能是生成了催化剂,发生自催化反应使速率加快;②也可能是反应是放热反应,溶液的温度升高,使反应速率加快;③因为此反应是在溶液中的反应,不考虑压强的影响;④随着反应的进行,溶液的浓度逐渐减小,反应速率逐渐减慢,故也不能从浓度角度来分析。
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哈九中2024级高二上学期9月月考
化学试卷
(考试时间:90分钟 满分:100分)
Ⅰ卷(共46分)
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 Fe-56
一、选择题(每题只有一个正确选项,每题2分,共28分)
1. 下列能使反应的平衡常数改变的是
A. 升高温度 B. 加催化剂 C. 增大氮气的浓度 D. 增大压强
2. 在相同温度下,已知2H2 (g)+O2 (g)=2H2O(g) △H1 ;
2H2 (g)+O2 (g)=2H2O(l) △H2 ;
H2 (g)+1/2O2 (g)=H2O(l) △H3 ,则△H1, △H2, △H3大小关系为
A. △H1=△H2=△H3 B. 2△H3=△H2>△H1
C. △H3>△H2>△H1 D. 2|△H3|=|△H2|>|△H1|
3. 反应在四种不同情况下的反应速率分别为①;②;③;④。该反应进行的快慢顺序为
A. ②>④>③>① B. ④>②>③>①
C. ③>②>①>④ D. ②>③>①>④
4. 铅蓄电池放电的反应为:,电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是
A. 电池工作时,发生氧化反应
B. 电池工作时,通过隔膜向负极移动
C. 电池工作时,负极的电极反应方程式为
D. 反应中每生成1mol,转移电子数为2mol
5. 钢铁的防护有多种方法,下列对于图中的方法描述错误的是
A. a、b以导线连接,可选择Zn做辅助电极
B. a、b以电源连接,辅助电极一般是惰性电极
C. a、b分别连接直流电源,通电后外电路电子被强制从辅助电极流向b电极
D. a、b分别连接直流电源的负极、正极,该方法是牺牲阳极法
6. 肼()与氧化剂剧烈反应,释放大量的热量,可作火箭燃料。已知下列反应:
①
②
③
则反应的为
A. B. C. D.
7. 下列热化学方程式书写正确的是
A. 甲烷的标准燃烧热为ΔH=-890 kJ·mol-1,其燃烧热的热化学方程式为:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890 kJ·mol-1
B. 在200℃、101 kPa时,H2与碘蒸气作用生成1 mol HI放出热量7.45kJ,其热化学方程式为I2(g)+H2(g)2HI(g) ΔH=-14.9 kJ·mol-1
C. H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则H2SO4(aq)+Ca(OH)2(aq)=CaSO4(s)+2H2O(l) ΔH=2×(-57.3) kJ·mol-1
D. 在101 kPa时,2 g H2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ热量,则水分解的热化学方程式表示为:2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.6 kJ·mol-1
8. 在调节pH和Fe3+浓度的废水中加入H2O2可有效降解工业废水的有机污染物p-CP。现探究有关因素对该降解反应速率的影响,设计如表所示的实验方案。测得实验①~④p-CP的浓度随时间变化的关系如下图
实验编号
T/K
pH
c(Fe3+)/(10-3mol·L-1)
H2O2
Fe3+
①
298
3
6.0
0.30
②
313
3
6.0
0.30
③
298
10
6.0
0.30
④
298
3
a
0.30
下列说法错误的是
A. a<6.0
B. 实验①和②探究温度对该降解反应速率的影响
C. 若想使反应立即停止,可向溶液中加入pH≥10的碱性溶液
D. 实验①在50~150s内的反应速率为v(p-CP)=8×10-5mol·L-1·s-1
9. 氮化镓(GaN)是一种重要的半导体材料,广泛应用于光电信息材料等领域,可利用反应制备。反应历程(TS代表过渡态)如下:
下列说法错误的是
A. 反应i是放热过程 B. 反应ii中脱去步骤的活化能为2.69 eV
C. 反应iii包含2个基元反应 D. 总反应的速控步包含在反应ii中
10. 在容积不变的密闭容器中发生反应:(正反应放热),830℃时反应的平衡常数是1.0,下列说法正确的是
A. 容器内的压强不变时,说明反应达到平衡状态
B. 830℃时,充入0.1molCO和保持温度不变,CO平衡转化率为75%
C. 若平衡时移走,化学反应速率加快
D. 1000℃时,某时刻和的浓度均为,此时平衡向正反应方向移动
11. 可逆反应:在恒容密闭容器中进行,达到平衡状态的标志是
①单位时间内生成的同时生成
②单位时间内生成的同时生成
③用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
12. 水煤气变换是重要的化工过程,主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。我国科学家在这一变换中利用双功能催化剂突破了低温下高转化率与高反应速率不能兼得的难题。反应历程如图所示:下列说法正确的是
A. 低温下实现高反应速率是因为使用了双功能催化剂降低了水煤气变换反应的
B. 过程Ⅰ存在吸热过程、过程Ⅲ存在放热过程
C. 过程Ⅱ有共价键的断裂,一定没有共价键的形成
D. 图示中的2个分子只有一个分子参与了反应
13. 利用下图所示装置进行实验,能达到相应实验目的的是
A.测定中和反应的反应热
B.测定化学反应速率
C.灼烧海带
D.制备乙酸乙酯
A. A B. B C. C D. D
14. 在两个密闭的锥形瓶中,0.05g形状相同的镁条(过量)分别与的盐酸和醋酸反应,测得容器内压强随时间的变化曲线如图,下列说法正确的是
A. 虚线代表的是盐酸与镁条反应时容器内压强随时间的变化曲线
B. 溶液完全中和上述两种酸溶液,盐酸消耗NaOH溶液的体积更大
C. 反应中醋酸的电离被促进,两种溶液最终产生的氢气总量基本相等
D. 任意相同时间段内,盐酸与Mg反应的化学反应速率均快于醋酸与Mg反应的化学反应速率
二、单选题(每题3分,共18分)
15. 环戊二烯X容易发生聚合生成二聚体Y:。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示。下列说法正确的是
A. 温度: B. 净反应速率:
C. 反应速率: D. 浓度:
16. 在甲、乙均为2 L的恒容密闭容器中均充入和,在恒温和绝热两种条件下仅发生反应: ,测得压强变化如图所示。
下列说法正确的是
A. 放出的热量:
B. 乙容器中0~5 min内
C. 的转化率:
D. 平衡常数:
17. 一定条件下铁可以和发生反应:。一定温度下,向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的气体,反应过程中气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示,下列说法正确的是
A. 平衡常数
B. 时该化学反应达到平衡状态
C. 4 min内,的转化率约为71.4%
D. 4 min时,再加入CO和各0.1 mol,平衡不移动
18. 硫含量是生铁质量的重要指标,精确测定铁水中硫含量是高炉炼铁过程中的重要任务,利用硫化物固体电解质浓差电池定硫工作原理如图所示,电池两边产生一定硫分压差时,两极会产生相应的电势,若已知某硫分压(p's2),测定其电池电势,则可通过公式计算得出另一硫分压(p"s2),从而确定铁水中的硫含量,N电极反应为S2(p"s2)+2Mg2++4e-=2MgS。下列有关该浓差电池说法正确的是
A. M极电势比N极电势高 B. 该电池为电解池
C. M极上的电极反应式:2MgS-4e-=2Mg2++S2(p"s2) D. Mg2+从左向右移动
19. 两个均充有H2S的刚性密闭容器,起始压强均为pkPa,以温度、Al2O3催化剂为条件变量,进行实验:2H2S(g)2H2(g)+S2(g),反应相同时间,结果如图所示。下列说法错误的是
A. 温度升高,H2S分解的正,逆反应速率均增大
B. 900℃,ts后达平衡,H2的平均生成速率为pkPa∙s−1
C. Al2O3催化剂使得正反应的活化能小于逆反应的活化能
D. 1100℃,曲线II、III重合,说明Al2O3催化剂失去活性
20. 一定温度下,向四个体积不等的恒容密闭容器中分别通入,发生反应,t min后,四个容器中NOCl的转化率如图所示。
下列叙述一定正确的是
A. B. b、d两点的压强相等
C. c点对应容器中, D. 内,a点的平均反应速率大于d
Ⅱ卷(共54分)
21. 高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含有Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如下图所示。回答下列问题:
相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
金属离子
开始沉淀的pH
8.1
6.3
1.5
3.4
8.9
6.2
6.9
沉淀完全的pH
10.1
8.3
2.8
4.7
10.9
8.2
8.9
提示:①或不溶性硅酸盐均不溶于溶液。②“除杂2”的目的是生成沉淀除去
(1)在“溶浸”前,先把矿石研磨成粉末的原因是:___________。
(2)“滤渣1”含有S和___________;写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式:___________。
(3)“氧化”中添加适量的的作用是将___________。
(4)“调pH”除铁和铝,溶液的pH范围应调节为___________~6.2之间。
(5)“除杂1”的目的是除去和,“滤渣3”的主要成分是___________。
(6)“沉锰”时有气泡冒出,写出“沉锰”的离子方程式:___________。
(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料,其化学式为,其中Ni、Co、Mn的化合价分别为、、。当时,___________。
22. 回答下列问题。
(1)在标准状况下的11.2 L甲烷完全燃烧生成和液态水放出444.8 kJ热量,能表示甲烷燃烧热的热化学方程式是___________。
(2)298 K时,燃烧生成放热121 kJ,(l)蒸发吸热44 kJ,表示燃烧热的热化学方程式为:___________。
(3)化学反应所放出的热量,可以用实验的方法进行测定。可用如图所示装置来测定中和反应的反应热。
将50 mL 0.5 mol/L的盐酸与50 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应(在稀溶液中,可以近似认为反应前后溶液密度、比热容均与水的相等,即实验所测的温度差数据如表所示。
第一次
第二次
第三次
第四次
3.1℃
3.2℃
3.0℃
4.3℃
①仪器a的名称为:___________。
②倒入NaOH溶液的正确操作是___________(填字母)。
a.沿玻璃棒缓慢倒入 b.分三次倒入 c.一次迅速倒入
③本次实验所测的中和反应反应热___________(保留3位有效数字);若没有隔热层,则计算所得的反应热与上述实验相比___________(填“偏大”“偏小”或“不变”,下同)。若用醋酸溶液代替盐酸,与氢氧化钠溶液混合进行实验,放出的热量Q与上述实验相比___________。
④关于中和反应反应热的测定实验,下列说法正确的是___________(填标号)。
a.实验中,应记录初始温度与反应过程中达到的最高温度
b.实验中,测量酸液的初始温度后,可以使用同一支温度计直接测量碱液的初始温度
c.实验过程中,若使用铁质搅拌棒,会导致测得的中和热值偏小
23. 氢能是一种极具发展潜力的清洁能源,科学家正积极研究其多元化应用。
Ⅰ.甲烷、水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一,反应原理为:
①
②
在恒温条件下,向体积为2L的恒容密闭容器中通入和,10 min时达到平衡,测得的物质的量为1.2 mol,甲烷的转化率为80%。回答下列问题:
(1)计算的选择性=___________。[的选择性]
(2)平衡时反应①和反应②共吸收___________kJ的热量。
(3)反应①平衡常数的表达式为___________。
Ⅱ.常作供氢剂,研究发现产生的可在较低温度下还原。
(4)图1分别是260℃、280℃和300℃下还原过程中反应体系电阻随反应时间变化的曲线,可用___________(填标号)表示反应的快慢。
a. b. c. d.
(5)图1中曲线对应的反应温度由大到小的顺序为:___________。(用“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”表示)
Ⅲ.氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中产生电能。某研究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图2所示:
(6)正极上的电极反应式是___________。
(7)该电池以3.2A恒定电流工作14分钟,消耗体积为0.49 L,故可测得该电池将化学能转化为电能的转化率为___________。[已知:该条件下的摩尔体积为24.5 L/mol;电荷量q(C)=电流I(A)×时间(s);;。]
24. 教材中用酸性和(草酸)反应研究影响反应速率的因素,某实验小组欲通过测定单位时间内生成的速率,探究某种影响化学反应速率的因素,设计实验方案如下(溶液已酸化):
实验序号
实验温度
参加反应的物质
溶液颜色褪至无色时所需时间/s
酸性
溶液
V/mL
V/mL
V/mL
1
25℃
2
0.02
4
0.1
0
6
2
2
0.02
3
0.1
8
3
50℃
2
0.02
0.1
1
(1)试写出酸性和的离子反应方程式为:___________。
(2)通过实验1、2,可探究___________因素对反应速率的影响,由此得出___________℃,___________。
(3)实验中,若将图1的气体收集装置改为图2,实验完毕后,应先___________,再___________,最后平视量气管刻度进行读数。为减小气体测量误差,量气管中的液体应为___________。
A. B.NaOH溶液 C.饱和溶液 D.饱和溶液
(4)由实验2数据计算___________(保留一位有效数字)。
(5)同学们在实验中发现反应速率总是如图所示,其中时间内速率变快的主要原因可能是:①产物(或)是反应的催化剂;②___________。
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