高中化学鲁科版化学反应原理第一章化学反应原理与能量转化单元测试 一等奖_第1页
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西庄中学2023高二化学反应原理第一章基础知识回顾韩城市西庄中学高二化学备课组第一部分:一、化学反应的反应热1.反应热。(1)概念:化学上规定,当化学反应在一定的温度下进行时,反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应,简称为反应热。(2)符号:用Q表示,Q>0,表示反应吸热;Q<0,表示反应放热。2.反应热的测定。(1)主要仪器:量热计,它由内外两个筒组成,内筒是反应容器,外筒起保温作用。(2)操作:将反应物加入内筒并将之迅速混合,测量反应前后溶液温度的变化值。(3)计算:公式为Q=-cm(T2-T1)。其中,c表示溶液及量热计的热容,T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度。二、化学反应的焓变1.焓:用来描述物质所具有的能量的物理量,符号:H,单位:kJ·mol-1,用它的变化来描述化学反应的反应热。2.反应焓变。(1)定义:反应产物的总焓与反应物的总焓之差,符号:ΔH。(2)表达式:ΔH=H(反应产物)-H(反应物)。(3)意义:如果ΔH>0,即反应产物的焓大于反应物的焓,说明反应是吸收能量的,为吸热反应;若ΔH<0,即反应产物的焓小于反应物的焓,说明反应是释放能量的,为放热反应。1.如何从微观与宏观角度判断一个化学反应是放热反应还是吸热反应?答案:从宏观角度,反应物的总能量大于生成物,是放热反应;反应物的总能量小于生成物,是吸热反应。从微观角度,化学键的断裂所吸收的能量大于化学键的形成所释放的能量,是吸热反应;化学键的断裂所吸收的能量小于化学键的形成所释放得能量,是放热反应。三、热化学方程式1.定义。在热化学中,将一个化学反应的物质变化和反应的焓变同时表示出来的化学方程式。2.意义。热化学方程式不仅表示物质的变化,还表明了能量的变化。例如:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)ΔH=kJ·mol-1,表示在298_K和101_kPa的条件下,1_molC(s)和1_molH2O(g)完全反应生成1molCO(g)和1molH2(g)时吸收的热量为kJ。第二部分:一、电解的原理1.电解熔融氯化钠。离子在电场中的定向移动是电解质溶液和熔融电解质导电的原因。在电场作用下,熔融氯化钠中的Na+和Cl-分别移向与电源负极和正极相连的电极。其中,与电源负极相连的电极带有电子,Na+在这个电极上得到电子,被还原成钠原子,电极反应式为2Na++2e-=Na;与电源正极相连的电极带有正电性,Cl-将电子转移给这个电极,自身被氧化成Cl,最终生成Cl2,电极反应:2Cl--2e-=Cl2↑。将两个电极发生的反应组合起来,就得到电解熔融氯化钠制备金属钠的化学反应:2NaCleq\o(=,\s\up7(通电),\s\do5(熔融))2Na+Cl2↑。2.电解。让直流电通过电解质溶液或熔融的电解质,在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。3.电解池。借助电流引起氧化还原反应的装置,也就是把电能转变为化学能的装置,叫做电解池。4.电解原理。(1)构成电解池的条件。①与电源相连的两个电极。其中与电源正极相连的电极称为阳极,与电源负极相连的电极称为阴极。②电解质溶液或熔融的电解质。③形成闭合回路。(2)电解原理。①电子流向:通电时,电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极,经过阴、阳离子定向运动形成的内电路,再从电解池的阳极流出,并沿导线流回电源的正极。②离子移动方向:阳离子移向电解池的阴极,阴离子移向电解池的阳极。③电极反应:阳极:金属电极或电解质溶液中的阴离子失去电子发生氧化反应。阴极:电解质溶液中的阳离子得到电子发生还原反应。1.如何确定电解池的阴、阳极?答案:(1)通过与直流电源的连接:阳极——连接电源正极;阴极——连接电源负极。(2)通过发生的反应:阳极——发生氧化反应;阴极——发生还原反应。(3)通过电子流向及反应中电子得失:阳极——电子流出,反应中失电子;阴极——电子流入,反应中得电子。(4)通过离子移动方向:阳极——溶液中阴离子去向的一极;阴极——溶液中阳离子去向的一极。二、电解原理的应用1.电解食盐水制备烧碱、氢气、氯气。(1)电极反应式。阳极:2Cl--2e-=Cl2↑,阴极:2H++2e-=H2↑。(2)电解反应化学方程式:2NaCl+2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2NaOH+H2↑+Cl2↑;在电场作用下,Na+、H+移向阴极,Cl-、OH-移向阳极。电解过程中,由于阴极区H+浓度变小,水的电离平衡向生成H+、OH-的方向移动,使阴极区溶液中的OH-富集,如果设法用隔膜阻止OH-移向阳极,则氢氧化钠可以在阴极附近的溶液中富集。因此,阴极产物为H2和NaOH,阳极产物为Cl2。2.铜的电解精炼。电解精炼铜时,用精铜作阴极,粗铜作阳极,用硫酸酸化的CuSO4溶液作电解质溶液。阳极反应式为Cu(粗铜)-2e-=Cu2+,阴极反应式为Cu2++2e-=Cu(精铜)。粗铜中的锌、镍和铁等比铜活泼的金属也发生氧化反应溶解变成金属阳离子进入溶液。银、金、铂等不如铜活泼的金属在电解过程中不发生反应,最终沉积在电解池的底部与其他不溶性杂质混在一起形成阳极泥。3.电镀。电镀是应用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层金属或合金的方法。电镀时,通常把镀件作阴极,镀层金属作阳极,用含有镀层金属离子的盐溶液作电镀液。2.电镀和电解精炼过程中电解质溶液的变化有何不同?答案:(1)电镀时,以镀层金属作阳极时,阳极消耗的金属离子与阴极析出的金属阳离子完全相等,因此电镀液的浓度不变。(2)电解精炼铜时,以粗铜为材料做阳极,属于活性电极,粗铜中有杂质(锌、铁、镍、银、金等),当铜不断溶解时,位于金属活动性顺序铜之前的金属如Zn、Fe、Ni等,也会失去电子,如Zn-2e-=Zn2+。但它们的阳离子氧化性比铜弱,并不在阴极析出,而只是留在电解液里,故Cu2+的浓度减小。第三部分:一、原电池的工作原理1.原电池的定义。电化学上将化学能转化为电能的装置称为原电池。2.铜锌原电池装置及实验现象分析。(1)装置。(2)实现现象。电流计指针电极表面变化情况Ⅰ发生偏转锌片质量减少,铜片质量增加Ⅱ发生偏转锌片质量减少,铜片质量增加(3)实验分析。电极名称负极正极电极反应Zn-2e-=Zn2+Cu2++2e-=Cu电子流向电子流出电子流入电池反应Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu1.铜锌原电池中盐桥的作用是什么?答案:盐桥可提供定向移动的阴阳离子,使由它连接的两溶液保持电中性,保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移,使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。导线的作用是传递电子,沟通外电路;而盐桥的作用则是沟通内电路。3.原电池的工作原理。外电路中电子由负极流向正极;内电路(电解质溶液)中阴离子移向负极,阳离子移向正极;电子发生定向移动从而形成电流,实现了化学能向电能的转化。4.原电池的构成条件。(1)活泼性不同的两个电极;(2)电极均与电解质溶液接触;(3)形成闭合回路;(4)能自发地发生氧化还原反应。二、化学电源1.化学电源的分类。(1)一次电池:只能放电,不能充电,使用后弃去,可能造成环境污染。(2)可充电电池:也称二次电池,可以反复充电和放电,放电时是一个原电池,将化学能转化为电能;充电时是一个电解池,将电能转化为化学能。(3)燃料电池:电池负极输入燃料,发生氧化反应;正极输入氧气,发生还原反应,实现一个相当于燃烧反应的电池反应,将化学能转化为电能。2.常见化学电源。(1)锌锰干电池(一次电池)。负极(锌)发生的反应:Zn-2e-=Zn2+,正极(石墨):2NHeq\o\al(+,4)+2e-=2NH3+H2,电池反应:Zn+2NHeq\o\al(+,4)=Zn2++2NH3+H2。(2)铅蓄电池(二次电池)。负极:Pb+SOeq\o\al(2-,4)-2e-=PbSO4,正极:PbO2+SOeq\o\al(2-,4)+4H++2e-=PbSO4+2H2O,总反应为:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。(3)氢氧燃料电池。电解质溶液是KOH溶液,在负极通入H2,正极通入O2,电极反应为:负极:2H2+4OH--4e-=4H2O,正极:O2+2H2O+4e-=4OH-,总反应:2H2+O2=2H2O。三、金属的腐蚀与防护1.金属的腐蚀。(1)定义:金属表面跟周围接触到的气体或液体发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏。(2)分类:金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是指金属与其他物质直接接触发生化学反应而发生的腐蚀;电化学腐蚀是指不纯的金属或合金接触电解质溶液,使较活泼的金属发生电化学反应而引起的腐蚀。现实生活中,两种腐蚀往往同时发生,但电化学腐蚀更普遍,危害更严重。(3)钢铁的腐蚀:以钢铁的腐蚀为例进行分析:析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强(pH≤水膜酸性很弱或呈中性电极负极Fe-2e-===Fe2+反应正极2H++2e-===H2↑O2+2H2O+4e-===4OH-总反应式Fe+2H+===Fe2++H2↑2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍3.化学腐蚀与电化学腐蚀的本质相同吗?两者有何区别?答案:两者的本质相同,都是金属失去电子被氧化即A=ne-+An+。两者的区别是化学腐蚀没有电流产生,而电化学腐蚀有电流产生。2.金属的防护。(1)电化学防护①牺牲阳极保护法—原电池原理a.负极:比被保护金属活泼的金属;b.正极:被保护的金属设备。②外加电流的阴极保护法—电解原理a.阴极:被保护的金属设备;b.阳极:惰性金属。(2)改变金属的内部结构,如制成合金、不锈钢等。(3)加防护层,如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。西庄中学2023—2023第一学期周末训练题一1.下列反应中,生成物的总焓大于反应物的总焓的是(D)A.氢气在氧气中燃烧B.铁丝在氧气中燃烧C.硫在氧气中燃烧D.焦炭在高温下与水蒸气反应解析:生成物的总焓大于反应物的总焓,该反应为吸热反应,故D项正确。2.热化学方程式C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)ΔH=+kJ·mol-1表示(C)A.碳和水反应吸收kJ能量B.1mol碳和1mol水反应生成一氧化碳和氢气并吸收kJ热量C.1mol固态碳和1mol水蒸气反应生成一氧化碳气体和氢气,并吸热kJD.1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸收kJ热量解析:物质的量的多少未描述,状态也未描述,故A项错误;反应物和生成物的状态未标出,故B项错误;阐明意义时既说明物质的状态又描述了物质的量的多少,故C项正确;化学式前的计量数表该物质的量,1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸热kJ/NA,故D项错误。3.在298K、100kPa时,已知:2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)ΔH1H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)ΔH22Cl2(g)+2H2O(g)=4HCl(g)+O2(g)ΔH3则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是(A)A.ΔH3=ΔH1+2ΔH2B.ΔH3=ΔH1+ΔH2C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2D.ΔH3=ΔH1-ΔH2解析:①2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)ΔH1;②H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)ΔH2;③2Cl2(g)+2H2O(g)=4HCl(g)+O2(g)ΔH3;则反应③=①+2×②,由盖斯定律可知,ΔH3=ΔH1+2ΔH2。4.下列对热化学方程式:H2(g)+I2(g)eq\o(=,\s\up7(200℃),\s\do5(101kPa))2HI(g)ΔH=-kJ/mol的叙述中,正确的是(D)A.1mol氢气和1mol碘蒸气完全反应需要吸收kJ的热量B.1个氢分子和1个碘分子完全反应需要吸收kJ的热量C.1molH2(g)与1molI2(g)完全反应生成2mol的HI气体放出kJ的热量D.200℃时,1molH2(g)与1molI2(g)完全反应生成2molHI时放出解析:只要依据书写热化学方程式的注意事项,对本题就不难作出判断。在A选项中既未指明生成物的状态,又把放热看作了吸热;在B选项中错误地将热化学方程式中的系数认为表示分子的个数;在C选项中没有指明反应的温度;在D选项中正确地表达出了该反应的意义。5.在25℃、101kPa下,1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热kJ,A.CH3OH(l)+eq\f(3,2)O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=+kJ·mol-1B.2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-1452kJ·mol-1C.CH3OH(l)+eq\f(3,2)O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-kJ·mol-1D.2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)ΔH=+1452kJ·mol-1解析:书写热化学方程式的要点是:状态明、符号清、量对应,同时还需注意的是:一个化学反应不仅仅有一个热化学方程式,只需ΔH与化学计量数对应即可。题目考查对热化学方程式的书写要求:①注明反应物、生成物的聚集状态;②明确ΔH的“+”表示吸热,“-”表示放热;③ΔH的值与热化学方程式中的化学计量数相对应。在四个选项中,C选项中所对应的H2O的状态与题意不符先排除;甲醇的燃烧反应为放热反应,ΔH为负值,将A、D两个选项排除;具体ΔH的大小计算如下:6.根据下列热化学方程式:(1)C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-kJ·mol-1(2)H2(g)+eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH2=-kJ·mol-1(3)CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)ΔH3=-kJ·mol-1可以计算出2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)的反应热为(B)A.ΔH=+kJ·mol-1B.ΔH=-kJ·mol-1C.ΔH=-kJ·mol-1D.ΔH=+kJ·mol-1解析:2×(1)+2×(2)-(3)可得反应式2C(s)+2H(g)+O2(g)=CH3COOH(l)反应热ΔH=2ΔH1+2ΔH2-ΔH3=-kJ·mol-1。7.下列关于电解池中形成的闭合回路的叙述正确的是(D)A.电解池中的闭合回路仅是由电子的定向运动形成的B.金属导线中电子由电源的负极流向电解池的阳极,从电解池的阴极流向电源的正极C.在电解质溶液中,阴离子向阴极移动,阳离子向阳极移动D.相同时间内阳离子在阴极得到的电子与阴离子在阳极失去的电子数相等解析:电解池中的闭合回路在导线与电极上由电子的定向移动形成,在电解质中由离子的定向移动形成,故A项错误;电子由电源的负极流向电解池的阴极,由阳极流向电源的正极,故B项错误;而在电解质溶液中,阴离子向阳极移动,阳离子向阴极移动,故C项错误;在相同时间内通过阳极和阴极的电子数相同,故D项正确。8.下列图示中关于铜电极的连接错误的是(C)解析:C项中,铜应作阳极,镀件作阴极。9.关于电解饱和NaCl水溶液,下列叙述正确的是(B)A.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液,溶液呈棕色C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液,溶液呈无色D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性解析:电解饱和NaCl溶液,阴极:2H++2e-=H2↑,促进水的电离,[OH-]增大显碱性,滴入酚酞试液溶液呈红色,A、C都错;阳极:2Cl--2e-=Cl2↑,滴入KI溶液,Cl2+2I-=2Cl-+I2,溶液呈棕色,B正确;电解后整个溶液呈碱性,D错。10.用石墨电极电解CuCl2溶液(如右图)。下列分析正确的是(A)A.a端是直流电源的负极B.通电使CuCl2发生电离C.阳极上发生的反应:Cu2++2e-=CuD.通电一段时间后,在阴极附近观察到黄绿色气体解析:通电时,阳离子Cu2+向阴极移动,并在阴极放电生成Cu,阴离子Cl-向阳极移动并在阳极放电生成Cl2,从而可以确定a、b分别为电源的负极和正极,故A项正确,C、D两项错误;CuCl2溶液发生电解而不是电离,故B项错误。11.右图为电解饱和食盐水示意图,下列说法正确的是(C)A.阳极上析出氢气B.阴极上发生氧化反应C.电解时,溶液的pH增大D.与电源正极相连的是电解池的阴极解析:A项中,阳极发生氧化反应生成氯气,故A错误;B项中,阴极发生还原反应生成氢气,故B错误;C项中,电解方程式2NaCl+2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2NaOH+Cl2↑+H2↑,可知生成氢氧化钠,则电解时,溶液的pH增大,故C正确;D项中,与电源正极相连的是电解池的阳极,故D错误。12.下列有关电解原理的应用的说法正确的是(C)A.氯化铝是一种电解质,可用于电解法制铝B.电解法精炼铜时,以粗铜作阴极,纯铜作阳极C.电解饱和食盐水时,阴极反应式为2H++2e-=H2↑D.在铁制品上镀银时,铁制品与电源正极相连解析:电解法制铝是采用氧化铝作原料,而不是氯化铝,故A项错误;电解精炼铜,粗铜作阳极,精铜作阴极,故B项错误;电解食盐水,阴极是氢离子得电子析出氢气,电极反应式书写正确;电镀时,被镀制品作阴极,与电源负极相连,故D项错误。13.右图是某同学用Cu在Fe片上镀铜的实验装置,下列说法正确的是(C)A.Cu2+在A极被还原B.溶液蓝色逐渐变浅C.铜片连接A极,铁制品连接B极D.A极和B极直接相连,铜片被氧化解析:用Cu在Fe片上镀铜时,镀件铁为阴极,连接B极,该极上是铜离子发生得电子的还原反应;镀层金属铜为阳极,连接A极,该极上是金属铜发生失电子的氧化反应,Cu-2e-=Cu2+;电镀液是含有的镀层金属铜离子的盐,电镀液中铜离子浓度不变,所以溶液蓝色不变。14.用石墨作电极电解下列溶液:①稀H2SO4②K2SO4溶液③CuCl2溶液④CuSO4溶液⑤KOH溶液(1)阴极、阳极都有气体产生,且体积比(相同条件下)为2∶1的是(填序号)________,其阳极的电极反应式都是__________________________________________,阴极的电极反应式都是____________,总反应的化学方程式都是______________________。(2)阴极、阳极都有气体产生,其中溶液酸性增强的是________,碱性增强的是________(填序号)。(3)一个电极析出金属,一个电极逸出气体,且溶液酸性增强的是________(填序号),其总反应的化学方程式是________。解析:(1)依据电解规律,电解稀硫酸、K2SO4或KOH溶液相当于电解水,产生氢气和氧气的体积比为2∶1;(2)电解稀硫酸消耗水,c(H+)增大,酸性增强,电解KOH溶液消耗水,c(OH-)增大,碱性增强;(3)依据电解规律可知,应该是“放氧生酸型”,应为硫酸铜溶液。答案:(1)①②⑤4OH--4e-=2H2O+O2↑4H++4e-=2H2↑2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2H2↑+O2↑(2)①⑤(3)④2CuSO4+2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2Cu+2H2SO4+O2↑15.如下图所示,X、Y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色、无臭气体放出。符合这一情况的是附表中的(A)a极板b极板X电极Z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2解析:由a极板质量增加知溶液中阳离子在a极板生成金属析出,则a为阴极,X为负极;因B项中a极板不析出金属,C项中为正极可否定,又由b极板有无色无臭气体放出否定D项,故选A项。16.右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置.通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊试液,下列实验现象中正确的是(A)A.a电极附近呈蓝色,b电极附近出现红色B.一电极逸出无味气体,另一电极逸出刺激性气味气体C.a电极附近呈红色,b电极附近出现蓝色D.逸出气体的体积a电极的小于b电极的解析:a连接电源的负极,为电解池的阴极,b连接电源的正极,为电解池的阳极,电解Na2SO4水溶液时,阳极发生的反应为:4OH--4e-=2H2O+O2↑或2H2O-4e-=4H++O2↑,阴极反应为:2H++2e-=H2↑,或2H2O+2e-=H2↑+2OH-。a电极生成OH-离子,呈碱性,滴加石蕊呈蓝色,b电极生成H+离子,呈酸性,滴加石蕊呈红色,故A正确,C项错误。两极生成的气体分别为氧气和氢气,都为无色无味气体,且二者的体积比为2∶1,故B、D两项均错误。17.右图是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极,则下列有关的判断正确的是(C)A.a为负极、b为正极B.a为阳极、b为阴极C.电解过程中,d电极质量增加D.电解过程中,氯离子浓度不变解析:电流由正极流出,即a为电源正极,b为电源负极,则c极为电解池阳极,d为电解池的阴极,电极为惰性电极,溶液中的离子放电,Cu2+在阴极d析出,阴离子Cl-在c极上放电产生Cl2。18.以硫酸铜溶液作电解液,对含有杂质Fe、Zn、Ag的粗铜进行电解精炼。下列叙述正确的是(D)①粗铜与直流电源负极相连②阴极发生的反应为Cu2++2e-=Cu③电路中每通过×1023个电子,得到的精铜质量为16g④杂质Ag以Ag2SO4的形式沉入电解槽形成阳极泥A.①③B.②④C.③④D.②③解析:粗铜作阳极与电源正极相连,发生反应:Zn-2e-=Zn2+,Fe-2e-=Fe2+,Cu-2e-=Cu2+,Ag以单质的形式沉入电解槽形成阳极泥,①④错;阴极反应为Cu2++2e-=Cu,故通过×1023个电子即mol电子时,析出铜mol,质量为16g,②③正确。19.(2023·蚌埠高二检测)从SOeq\o\al(2-,4)、Cl-、H+、Cu2+中选出合适的离子组成电解质,采用碳棒作电极对其水溶液进行电解。(1)若使电解质含量减少但水量不变,可采用的电解质是______________________(写化学式或反应式,下同)。(2)若使电解质和水量都减小,可采用的电解质是______,其阳极的电极反应为________,其总反应方程式为________。(3)若两极分别放出H2和O2,可采用的电解质是________。(4)若使两极分别放出气体,且体积比为1∶1,可采用的电解质是__________,其阴极电极反应为________。解析:首先明确,上述离子可组成的电解质有:CuSO4、CuCl2、HCl、H2SO4四种。其次,在熟练掌握离子放电顺序的基础上要明确电解的类型:如CuCl2、HCl是电解电解质型,电解方程式:CuCl2eq\o(=,\s\up7(通电))Cu+Cl2↑、2HCleq\o(=,\s\up7(通电))H2↑+Cl2↑;H2SO4是电解水型,电解方程式:2H2Oeq

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