2019-2020年高一化學(xué)(魯科版)必修1教學(xué)案:第2章 第3節(jié)2課時 氧化劑和還原劑(含答案).doc
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2019-2020年高一化學(xué)(魯科版)必修1教學(xué)案:第2章 第3節(jié)2課時 氧化劑和還原劑(含答案) 細(xì)讀教材記主干 1.常見的氧化劑 (1)活潑的非金屬單質(zhì),如Cl2、O2等。 (2)含有較高價態(tài)元素的含氧酸,如HNO3、濃H2SO4等。 (3)含有較高價態(tài)元素的鹽,如KMnO4、FeCl3等。 2.常見的還原劑 (1)活潑的金屬單質(zhì),如Na、Mg、Al、Zn、Fe等。 (2)某些非金屬單質(zhì),如H2、C等。 (3)含有較低價態(tài)元素的化合物,如CO、SO2、FeSO4等。 3.常見氧化劑對應(yīng)的還原產(chǎn)物 4.常見還原劑對應(yīng)的氧化產(chǎn)物 [重點剖析] 1.概念 氧化性:氧化劑得電子的能力。 還原性:還原劑失電子的能力。 2.與元素價態(tài)的關(guān)系 元素處于最高價態(tài)時只有氧化性; 元素處于最低價態(tài)時只有還原性; 元素處于中間價態(tài)時既有還原性又有氧化性。 3.氧化性和還原性的強(qiáng)弱比較 (1)根據(jù)氧化還原方程式判斷: 氧化劑+還原劑===還原產(chǎn)物得到電子,化合價降低,被還原+氧化產(chǎn)物失去電子,化合價升高,被氧化 上述反應(yīng)要順利進(jìn)行必須具備: 氧化性:氧化劑>氧化產(chǎn)物; 還原性:還原劑>還原產(chǎn)物。 (2)根據(jù)金屬活動性順序判斷: (3)根據(jù)反應(yīng)的難易判斷: 不同的氧化劑與同一種還原劑反應(yīng),反應(yīng)越容易,說明氧化劑的氧化性越強(qiáng);不同的還原劑與同一種氧化劑反應(yīng),反應(yīng)越容易,說明還原劑的還原性越強(qiáng)。例如:H2+Cl22HCl、H2+Br22HBr,則氧化性:Cl2>Br2。 (4)根據(jù)產(chǎn)物的價態(tài)判斷。例如:2Fe+Cl22FeCl3、Fe+SFeS,則氧化性:Cl2>S。 [特別提醒] (1)氧化性、還原性的強(qiáng)弱取決于物質(zhì)得失電子的難易程度,而與得失電子數(shù)目的多少無關(guān)。 2Na+Cl2點燃,2NaCl;Cu+Cl2點燃,CuCl2。 1 mol Na和1 mol Cu分別失1 mol e-和2 mol e-,但還原性Na>Cu。 (2)元素的化合價處于最高價態(tài)時,具有氧化性,但不一定具有強(qiáng)氧化性,如Na+;處于最低價態(tài)時,具有還原性,但不一定有強(qiáng)還原性,如F-。[典例印證] [例題1] 已知下列三個反應(yīng)在同溫、同濃度的情況下進(jìn)行,下列結(jié)論正確的是( ) ①2W-+X2===2X-+W2; ②2Y-+W2===2W-+Y2; ③2X-+Z2===2Z-+X2。 A.還原性X->Y- B.在Y-、X-、W-、Z-中以Z-的還原性最強(qiáng) C.氧化性Z2>W(wǎng)2 D.反應(yīng)2Z-+Y2===2Y-+Z2能發(fā)生 [解析] 在氧化還原反應(yīng)中氧化性:氧化劑>氧化產(chǎn)物,還原性:還原劑>還原產(chǎn)物,由此得出三個反應(yīng)中有關(guān)微粒的氧化性、還原性強(qiáng)弱:①中氧化性X2>W(wǎng)2,還原性W->X-,②中氧化性W2>Y2,還原性Y->W(wǎng)-,③中氧化性Z2>X2,還原性X->Z-,所以Y-的還原性最強(qiáng),D中反應(yīng)不能發(fā)生。 [答案] C 在氧化還原反應(yīng)中,遵循“強(qiáng)制弱”規(guī)律,氧化性強(qiáng)的物質(zhì)能制取氧化性弱的物質(zhì),還原性強(qiáng)的物質(zhì)能制取還原性弱的物質(zhì)。 1.已知氧化性:Br2>Fe3+>I2,還原性:I->Fe2+>Br-,則下列反應(yīng)不能發(fā)生的是( ) A.Br2+2I-===2Br-+I(xiàn)2 B.Br2+2Fe2+===2Br-+2Fe3+ C.2Fe3++2I-===2Fe2++I(xiàn)2 D.2Fe3++2Br-===2Fe2++Br2 解析:選D 在氧化還原反應(yīng)中氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性,D項不符合,不能發(fā)生。 [重點剖析] 1.守恒規(guī)律 (1)質(zhì)量守恒(元素的原子個數(shù)守恒):反應(yīng)前后各元素的原子個數(shù)不變。 (2)得失電子守恒:反應(yīng)過程中元素的原子失去電子的總數(shù)等于元素的原子得到電子的總數(shù)。 2.同種元素反應(yīng)規(guī)律 (1)歧化反應(yīng):相同價態(tài)的同種元素反應(yīng)后一部分化合價升高,另一部分化合價降低的氧化還原反應(yīng)。 (2)歸中反應(yīng):不同價態(tài)的同種元素發(fā)生反應(yīng)時,高價態(tài)降低,低價態(tài)升高的氧化還原反應(yīng)。 3.難易規(guī)律 越易失電子的物質(zhì),失電子后就越難得電子;越易得電子的物質(zhì),得電子后就越難失電子。 應(yīng)用:例如①根據(jù)金屬活動性順序表判斷: 還原性:K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag>Pt>Au; 氧化性:Ag+>Hg2+>Cu2+>(H+)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+。 ②非金屬單質(zhì)及陰離子: 氧化性:F2>O2>Cl2>Br2>I2>S; 還原性: S2->I->Br->Cl->F-。 4.反應(yīng)先后規(guī)律 同一氧化劑與含多種還原劑(物質(zhì)的量濃度相同)的溶液反應(yīng)時,首先被氧化的是還原性較強(qiáng)的物質(zhì);同一還原劑與含多種氧化劑(物質(zhì)的量濃度相同)的溶液反應(yīng)時,首先被還原的是氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)。例如,將Cl2通入物質(zhì)的量濃度相同的NaBr和NaI的混合溶液中,因為還原性I->Br-,所以Cl2先與I-反應(yīng)。 (1)根據(jù)歧化反應(yīng)和歸中反應(yīng)的元素價態(tài)變化規(guī)律,可以判斷元素價態(tài)的相對高低。 (2)難失電子的物質(zhì)不一定易得電子,難得電子的物質(zhì)不一定易失電子。有些物質(zhì)既不易失電子也不易得電子。 [典例印證] [例題2] 從礦物學(xué)資料查得,一定條件下自然界存在如下反應(yīng):14CuSO4+5FeS2+12H2O===7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4,下列說法正確的是( ) A.Cu2S既是氧化產(chǎn)物,又是還原產(chǎn)物 B.5 mol FeS2發(fā)生反應(yīng),有10 mol電子轉(zhuǎn)移 C.產(chǎn)物中的SO有一部分是氧化產(chǎn)物 D.FeS2只作還原劑 [解析] 分析元素價態(tài)變化,得 Cu2S僅是還原產(chǎn)物,A項錯誤。5 mol FeS2和14 mol CuSO4正好反應(yīng),反應(yīng)過程中Cu得電子:141 mol=14 mol,S得電子:71 mol=7 mol,S失電子:37 mol=21 mol,反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移了21 mol,B項錯誤;產(chǎn)物中部分SO;是由FeS2中硫元素失電子形成的,是氧化產(chǎn)物,C項正確;FeS2既是氧化劑,又是還原劑。 [答案] C 同種元素間氧化還原反應(yīng)分析時,一定首先分清氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物。依據(jù)即:元素化合價變化時只靠近不交叉。 2.已知反應(yīng)(未配平):KMnO4+KCl+H2SO4―→K2SO4+MnSO4+Cl2↑+H2O。 (1)此反應(yīng)的氧化劑是________,氧化產(chǎn)物是________,被氧化的元素是________(填化學(xué)式或元素符號)。 (2)上述反應(yīng)中若標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生11.2 L氣體物質(zhì),則轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為________。 (3)上述反應(yīng)中氧化劑與氧化產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為____________________________。 解析:據(jù)化合價升降(或得失電子守恒)可配平方程式為:2KMnO4+10KCl+8H2SO4===6K2SO4+2MnSO4+5Cl2↑+8H2O。 答案:(1)KMnO4 Cl2 Cl (2)6.021023 (3)2∶5 題組一 氧化劑和還原劑 1.判斷正誤 (1)具有氧化性的物質(zhì)在反應(yīng)中一定是氧化劑。( ) (2)不可能存在一種反應(yīng)物既作氧化劑又作還原劑的情況。( ) (3)氧化性越強(qiáng)的物質(zhì)得電子能力越強(qiáng)。( ) (4)元素處于最高價態(tài)的物質(zhì)一定具有強(qiáng)氧化性。( ) (5)非金屬元素的單質(zhì)一定具有氧化性。( ) (6)當(dāng)一種物質(zhì)中某元素處于最低價態(tài)時,該物質(zhì)只具有還原性。( ) 答案:(1) (2) (3)√ (4) (5) (6) 2.從硫元素的化合價態(tài)上判斷,下列物質(zhì)中的硫元素不能表現(xiàn)氧化性的是( ) A.Na2S B.S C.SO2 D.H2SO4 解析:選A 硫元素處于最低價態(tài)(-2價)時無氧化性。 3.指出下列反應(yīng)中的氧化劑和還原劑。 (1)C+O2CO2____________________。 (2)Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑__________________________________________。 (3)2Na+2H2O===2NaOH+H2↑___________________________________________。 (4)Cl2+SO2+2H2O===2HCl+H2SO4_______________________________________。 (5)2FeCl3+2KI===2FeCl2+2KCl+I(xiàn)2_______________________________________。 (6)3FeCl2+4HNO3(稀)===2FeCl3+Fe(NO3)3+NO↑+2H2O_____________________。 解析:氧化劑是反應(yīng)中得電子,所含元素化合價降低的反應(yīng)物;還原劑是反應(yīng)中失電子,所含元素化合價升高的反應(yīng)物。 答案:(1)氧化劑O2;還原劑C (2)氧化劑H2SO4;還原劑Zn (3)氧化劑H2O;還原劑Na (4)氧化劑Cl2;還原劑SO2 (5)氧化劑FeCl3;還原劑KI (6)氧化劑HNO3;還原劑FeCl2 題組二 氧化還原反應(yīng)的規(guī)律 4.重鉻酸銨[(NH4)2Cr2O7]是一種受熱易分解的鹽,具有很強(qiáng)的氧化性,下列各組對重鉻酸銨受熱分解產(chǎn)物的判斷符合實際的是( ) A.CrO3+NO2+H2O B.Cr2O3+NH3+H2O C.CrO3+N2+H2O D.Cr2O3+N2+H2O 解析:選D 鉻元素化合價要下降,另一種元素則要上升,符合條件的只有D,其他選項都違背了氧化還原反應(yīng)的規(guī)律:化合價有降就有升。 5.在含有Cu(NO3)2、Mg(NO3)2和AgNO3的溶液中加入適量的鋅粉,首先被置換出來的是( ) A.Mg B.Cu C.Ag D.H2 解析:選C 根據(jù)氧化還原反應(yīng)的先后規(guī)律,一種還原劑與多種氧化劑反應(yīng)時,氧化性較強(qiáng)的首先被還原。根據(jù)金屬活動性順序表,氧化性強(qiáng)弱順序為:Ag+>Cu2+(>H+)>Zn2+>Mg2+,故首先被置換出來的是Ag。 一、選擇題 1.下列粒子中,只具有氧化性的是( ) ①S2-?、贔e2+ ③S?、蹾+?、軳a+?、轒g A.①⑥ B.②③ C.④⑤ D.②③④⑤ 解析:選C 元素處于最高價態(tài)時只具有氧化性。 2.下列物質(zhì)屬于常見氧化劑的一組是( ) A.Cl2、O2、FeCl3、KMnO4 B.O2、KMnO4、C、H2 C.Na、K、FeCl2、H2、CO D.CuO、CO、Fe2O3、H2 解析:選A 常作氧化劑的有O2、Cl2、濃硫酸、HNO3、KMnO4、FeCl3等,常作還原劑的有C、H2、CO、Zn、Al、Fe等。 3.下列變化過程需要加入還原劑的是( ) A.KClO3→KCl B.KCl→AgCl C.Fe2O3→Fe D.C→CO2 解析:選C 根據(jù)題意,需要加入還原劑才能實現(xiàn)物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化,則說明各選項中箭頭左邊的物質(zhì)在變化中應(yīng)作氧化劑,即表現(xiàn)為有元素化合價降低的情況,判斷各選項知A、C項符合這一點。但對于A項還要注意,實現(xiàn)KClO3→KCl的變化有多種方式,如KClO3受熱分解也能得到KCl,即實現(xiàn)A項轉(zhuǎn)化不一定需要加入還原劑。 4.在3Cl2+6KOHKClO3+5KCl+3H2O的反應(yīng)中,下列說法不正確的是( ) A.Cl2是氧化劑,KOH是還原劑 B.KCl是還原產(chǎn)物,KClO3是氧化產(chǎn)物 C.反應(yīng)中每消耗3 mol Cl2,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為5NA D.氧化劑物質(zhì)的量是還原劑物質(zhì)的量的5倍 解析:選A 反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移情況可表示為: 在該反應(yīng)中,Cl2既是氧化劑又是還原劑,KClO3是氧化產(chǎn)物,KCl是還原產(chǎn)物,當(dāng)反應(yīng)中消耗3 mol Cl2 時,轉(zhuǎn)移電子為5 mol,則電子數(shù)為5NA。被還原的氯氣(氧化劑)與被氧化的氯氣(還原劑)的物質(zhì)的量之比為5∶1。 5.在下列三個化學(xué)反應(yīng)中: ①N2+O22NO ②4AgNO32Ag2O+4NO2↑+O2↑ ③2NH4Cl+Ba(OH)2BaCl2+2NH3↑+2H2O 按氮元素被氧化、被還原、既不被氧化又不被還原的順序排列,正確的是( ) A.①②③ B.②①③ C.③②① D.③①② 解析:選A ①中氮元素由0價→+2價,被氧化;②中AgNO3中氮元素為+5價,NO2中氮元素為+4價,化合價降低,被還原;③中氮元素的化合價沒有變化,A項正確。 6.在CaO+3CCaC2+CO↑中氧化劑與還原劑的質(zhì)量比是( ) A.2∶1 B.1∶2 C.1∶1 D.3∶1 解析:選A 該反應(yīng)中C既是氧化劑又是還原劑。2→Ca2起氧化劑作用, ―→O起還原劑作用,二者質(zhì)量之比為2∶1。 7.下列變化需要加入氧化劑才能實現(xiàn)的是( ) A.Na2O2→Na2O B.Fe→FeCl3 C.CuSO4→Cu D.HClO→Cl2 解析:選B 需要加入氧化劑才能實現(xiàn)的變化屬于氧化反應(yīng),即反應(yīng)前后元素化合價升高。A項,O元素化合價由-1→-2;B項,F(xiàn)e元素化合價由0→+3;C項,Cu元素化合價由+2→0;D項,Cl元素化合價由+1→0。 8.已知在相同條件下,下列幾種微粒的還原性強(qiáng)弱順序為Cl-SO2,與已知相矛盾,故B項反應(yīng)是不能發(fā)生的。 9.已知KH和H2O反應(yīng)生成H2和KOH,反應(yīng)中1 mol KH( ) A.失去1 mol電子 B.得到1 mol電子 C.失去2 mol電子 D.沒有電子得失 解析:選A 根據(jù)題干信息,KH和H2O反應(yīng)生成H2和KOH可寫出該反應(yīng)的方程式:KH+H2O===H2↑+KOH(利用觀察法即可配平)。本反應(yīng)為氧化還原反應(yīng),化合價發(fā)生變化的只有H元素,KH中H為-1價,H2O中H為+1價,反應(yīng)后變?yōu)镠2中的0價,因此該反應(yīng)中每有1 mol KH參加反應(yīng),氫元素就失去1 mol電子。 10.[雙選]在一定條件下,KClO3與I2發(fā)生下列反應(yīng):2KClO3+I(xiàn)2===2KIO3+Cl2,下列推斷正確的是( ) A.該反應(yīng)屬于置換反應(yīng) B.氧化性I2>KClO3 C.還原性KClO3>I2 D.還原劑為I2,氧化劑為KClO3 解析:選A、D 該反應(yīng)屬于置換反應(yīng),A正確。 2KO3+2===2KO3+l2 氧化劑 還原劑 氧化產(chǎn)物 還原產(chǎn)物 氧化性:還原性: 11.在反應(yīng)H2S+H2SO4===S↓+SO2↑+2H2O中,若有32 g硫生成則轉(zhuǎn)移電子為( ) A.6 mol B.2 mol C.3 mol D.4 mol 解析:選B 生成32 g (1 mol)硫轉(zhuǎn)移電子2 mol。 12.用0.1 molL-1的Na2SO3溶液30 mL,恰好將210-3 mol XO還原,則元素X在還原產(chǎn)物中的化合價是( ) A.+4 B.+3 C.+2 D.+1 解析:選A 利用守恒規(guī)律解答。 ―→ ~ 失2e- 1 mol 2 mol 0.003 mol n(e-)=0.006 mol。 設(shè)X在還原產(chǎn)物中的化合價是m,則有 ―→~得(7-m)e- 1 mol (7-m)mol 210-3 mol 0 .006 mol (7-m)210-3=0.006,m=4。 二、非選擇題 13.某反應(yīng)中反應(yīng)物與生成物有:AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H3AsO4、H2O和一種未知物質(zhì)X。 (1)已知KBrO3在反應(yīng)中得到電子,則該反應(yīng)的還原劑是________。 (2)已知0.2 mol KBrO3在反應(yīng)中得到1 mol 電子生成X,則X的化學(xué)式為__________。 (3)根據(jù)上述反應(yīng)可推知__________。 a.氧化性:KBrO3>H3AsO4 b.氧化性:H3AsO4>KBrO3 c.還原性:AsH3>X d.還原性:X>AsH3 (4)將氧化劑和還原劑的化學(xué)式及其配平后的系數(shù)填入下列方框中,并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目: +…… 解析:(1)此題的考點為從化合價變化角度來判斷氧化劑和還原劑。已知KBrO3為得電子物質(zhì),故其化合價一定降低,作氧化劑,那么還原劑只能是題目所提供的AsH3,AsH3中As的化合價為-3價,反應(yīng)后變?yōu)楹?價As的H3AsO4,故還原劑為AsH3。(2)、(4)題的考點為氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒。0.2 mol KBrO3在反應(yīng)中得1 mol 電子,故1 mol KBrO3得5 mol電子,即反應(yīng)后Br的化合價應(yīng)從+5價降為0價,故另一物質(zhì)為Br2,同時因為氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物已知,可直接進(jìn)行配平。 As:-3價→+5價 升8價 Br:+5價→0價 降5價 根據(jù)化合價升降相等,在AsH3前配系數(shù)5,在KBrO3前配系數(shù)8,在Br2前配系數(shù)4;再根據(jù)K原子守恒,K2SO4應(yīng)在生成物中,系數(shù)為4;則H2SO4應(yīng)在反應(yīng)物中,系數(shù)為4;H2O在生成物中,系數(shù)為4;配平后用單線橋標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目。 (3)此題的考點為氧化還原反應(yīng)中的基本規(guī)律:氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物,還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物,故選a、c。 答案:(1)AsH3 (2)Br2 (3)a、c (4) 14.分析下列氧化還原反應(yīng),標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目,并指出氧化劑還原劑。 (1)MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O (2)Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe (3)3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O (4)2KClO32KCl+3O2↑ 答案:(1) 還原劑:HCl 氧化劑:MnO2 (2) 還原劑:Al 氧化劑:Fe2O3 (3) 還原劑:Cu 氧化劑:HNO3 (4) 還原劑:KClO3 氧化劑:KClO3 15.已知下列兩個反應(yīng): ①Fe+H2SO4(稀)===FeSO4+H2↑; ②Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O。 試回答下列問題: (1)反應(yīng)①中________元素被氧化,還原產(chǎn)物為________;反應(yīng)②中________作還原劑,________元素被還原(填元素符號)。 (2)當(dāng)反應(yīng)①生成2 g H2 時,消耗H2SO4的質(zhì)量是________g。 (3)反應(yīng)②中生成32 g SO2氣體時,消耗H2SO4的質(zhì)量是________g,其中有________g H2SO4被還原,轉(zhuǎn)移電子________mol。 解析:(1)化合價升高的元素被氧化,對應(yīng)產(chǎn)物為氧化產(chǎn)物,含該元素的物質(zhì)為還原劑,化合價降低的元素被還原,對應(yīng)產(chǎn)物為還原產(chǎn)物,含該元素的物質(zhì)為氧化劑。(2)據(jù)關(guān)系式H2SO4~H2可知生成2 g H2時消耗98 g H2SO4。(3)據(jù)關(guān)系式2H2SO4(參加反應(yīng))~H2SO4(還原)~SO2~2e-可知生成32 g SO2時,消耗98 g H2SO4,有49 g H2SO4被還原,轉(zhuǎn)移1 mol電子。 答案:(1)Fe H2 Cu S (2)98 (3)98 49 1 16.閱讀下面科普信息,回答問題: (1)工業(yè)鹽的主要成分是NaNO2,曾多次發(fā)生過因誤食NaNO2而中毒的事件,其原因是NaNO2把人體內(nèi)的Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+而失去與O2結(jié)合的能力,這說明NaNO2具有________性。下列不能實現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化的物質(zhì)是________。 A.Cl2 B.O2 C.Fe D.KMnO4(H+) (2)工業(yè)鹽中毒后,可服用維生素C來緩解中毒狀況,這說明維生素C具有________性。 (3)在Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O的反應(yīng)中,1 mol Fe參加反應(yīng)時,被還原的HNO3為________mol,轉(zhuǎn)移電子數(shù)________mol。 解析:(1)Fe2+―→Fe3+發(fā)生了氧化反應(yīng),故NaNO2具有氧化性,所以實現(xiàn)此轉(zhuǎn)化也應(yīng)選擇具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì),而Fe與Fe2+不能反應(yīng),故Fe不能實現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化。(2)緩解中毒,則應(yīng)能使Fe3+―→Fe2+,所以維生素C具有還原性。(3)Fe和HNO3的反應(yīng)中,只有一部分HNO3起氧化作用,生成NO, 1 mol Fe參加反應(yīng)時,被還原的HNO3為1 mol,轉(zhuǎn)移了3 mol e-。 答案: (1)氧化 C (2)還原 (3)1 3
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