03新课标III卷理科综合化学解析版.docx

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03新课标III卷理科综合化学解析版

2021年新课标

卷理科综合化学03

可能用到的相对原子质量:

H1 C12 N14 O16 Na23 Mg24 S32 Cl35.5 Ca40 

Cr52Fe56 Cu64 Ag108Ba137

一、选择题(本大题共7小题,每小题6分,共42分)

7.化学与生活、科技及环境密切相关。

下列说法正确的是()

A.2020年3月9日,发射了北斗系统第五十四颗导航卫星,其计算机的芯片材料是一种有机高分子材料

B.白葡萄酒含维生素C等多种维生素,通常添加微量SO2的目的是防止营养成分被氧化

C.酒精与84消毒液混合,可增强杀灭新型冠状病毒效果

D.《新修本草》中有关于“青矾”的描述为:

“本来绿色,新出窟未见风者,正如瑙璃……烧之赤色……”这里的赤色是析出了Cu单质

【答案】B

【解析】A项,计算机的芯片材料是高纯度单质硅,是无机材料,A错误;B项,二氧化硫具有还原性,可防止营养成分被氧化,B正确;C项,84消毒液的有效成分为NaClO,有强氧化性,乙醇有还原性,二者混合发生氧化还原反应产生有毒Cl2,不仅降低消毒效果,还可能引发中毒,C错误;D项,“青矾”即为绿矾,化学式为FeSO4·H2O,烧之赤色,赤色是Fe2O3,D错误;故选B。

8.《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)》中指出,洛匹那韦(Lopinavir)与氯喹类药物均可用于治疗新冠肺炎。

洛匹那韦(Lopinavir)(图1)和羟基氯喹(图2)的结构分别如图所示,对这两种有机化合物描述正确的是()

A.洛匹那韦是一种人工合成的蛋白质

B.洛匹那韦能够发生酯化、加成、氧化、还原反应

C.羟基氯喹的分子式为C18H24N3OCl

D.羟基氯喹分子苯环上的一氯代物有5种

【答案】B

【解析】A项,蛋白质是高分子化合物,A项不符合题意;B项,该物质有羟基,可发生酯化反应;有苯环,可发生加成,加氢还原反应;有机物可发生氧化反应,B项符合题意;C项,分子式应为C18H26N3OCl,C项不符合题意;D项,羟基氯喹分子中苯环上的一氯代物有3种,D项不符合题意;故选B。

9.设NA为阿伏加德罗常数值。

下列说法正确的是(  )

A.常温下,1LpH=9的CH3COONa溶液中,发生电离的水分子数为1×10-9NA

B.常温下,10mL5.6mol·L-1FeCl3溶液滴到100mL沸水中,生成胶粒数为0.056NA

C.向Na2O2通入足量的水蒸气,固体质量增加bg,该反应转移电子数为

D.6.8gKHSO4晶体中含有的离子数为0.15NA

【答案】C

【解析】A项,常温下,pH=9的CH3COONa溶液,水电离出的氢氧根离子浓度是1×10-5mol·L-1,1L该溶液中,发生电离的水分子数为1×10-5NA,故A错误;B项,氢氧化铁胶体粒子是氢氧化铁的聚集体,常温下,10mL5.6mol·L-1FeC13溶液滴到100mL沸水中,生成胶粒数小于0.056NA,故B错误;C项,2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑~2e-,由化学方程式可知,过氧化钠反应生成氢氧化钠时质量增大,固体增加4g转移2mol电子,向Na2O2通入足量的水蒸气,固体质量增加bg,该反应转移电子数为

,故C正确;D项,KHSO4固体含有K+、HSO

,6.8gKHSO4晶体中含有的离子数为

×2×NA=0.1NA,故D错误。

10.某兴趣小组设计如图实验装置探究氧化铜与足量的硫反应。

下列说法错误的是(  )

A.加热前应先关闭a,打开K、c,排除装置内空气

B.酸性高锰酸钾溶液用于检验和吸收SO2气体

C.撤离酒精灯,反应能继续进行,说明该反应为放热反应

D.实验后,产物中的黑色固体是CuS

【答案】D

【解析】硫能与空气中的氧气反应生成SO2,造成干扰,所以加热前应先关闭a,打开K、c,排除装置内空气,A项正确;SO2具有还原性,能与酸性高锰酸钾溶液反应生成无色物质,实验现象明显,同时SO2是污染性气体,可用酸性高锰酸钾溶液吸收,B项正确;S与CuO的反应条件是加热,反应的条件由反应放热维持,说明该反应为放热反应,C项正确;CuO、Cu2S均是黑色固体,实验后产物中的黑色固体可能是Cu2S或CuO或CuS,不能确定产物一定是CuS,需要补出实验证明,D项错误。

11.下列离子方程式正确的是()

A.Na2S2O3溶液与稀H2SO4反应:

S2O32-+6H+=2S+3H2O

B.在海带灰的浸出液中滴加H2O2得到

2I-+H2O2+2H+=I2+O2↑+2H2O

C.向NH4Al(SO4)2溶液中加入Ba(OH)2溶液至SO42-恰好沉淀完全:

Al3++2SO42-+2Ba2++4OH-=AlO2-+2BaSO4↓+2H2O

D.Fe与稀硝酸反应,当n(Fe):

n(HNO3)=1:

2时:

3Fe+2NO3-+8H+=3Fe2++2NO↑+4H2O

【答案】D

【解析】A项,.Na2S2O3溶液与稀H2SO4反应生成硫酸钠、二氧化硫、硫单质和水,正确的离子方程式为:

S2O32-+2H+=2S↓+SO2↑+H2O,故A错误;B项,在海带灰的浸出液中滴加H2O2得到I2,反应生成碘单质和水,正确的离子飞方程式为:

2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O,故B错误;C.向NH4Al(SO4)2溶液中加入Ba(OH)2溶液至SO42-恰好沉淀完全,由于铵根离子结合氢氧根离子能力大于氢氧化铝,则反应生成氢氧化铝沉淀和一水合氨,正确的离子方程式为:

NH4++Al3++2SO42-+2Ba2++4OH-=Al(OH)3↓+NH3·H2O+2BaSO4↓,故C错误;D项,Fe与稀硝酸反应,当n(Fe):

n(HNO3)=3:

8时,Fe与稀硝酸恰好完全反应生成Fe(NO3)2、H2O、NO,n(Fe):

n(HNO3)=1:

2>3:

8,Fe过量,氧化产物为Fe2+,还原产物为NO,所以离子方程式为:

3Fe+2NO3-+8H+=3Fe2++2NO↑+4H2O,故D正确。

故选D。

12.用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH

,模拟装置如图所示,下列说法正确的是

A.阳极的电极反应式为Fe-3e-=Fe3+

B.阴极的电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑

C.电解一段时间后,阴极室溶液中的pH升高

D.电解一段时间后,阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4

【答案】C

【解析】A项,Fe为阳极,发生反应Fe-2e-=Fe2+,A错误;B项,阴极上H+放电生成H2,电极反应式为2H++2e-=H2↑,B错误;C项,电解时,阴极上H+放电生成H2,溶液中c(OH-)增大,溶液中pH增大,C正确;D项,电解时,溶液中NH

向阴极室移动,H+放电生成H2,溶液中OH-和NH

结合生成电解质NH3·H2O,所以阴极室中溶质为NH3·H2O和(NH4)3PO4或NH4H2PO4、(NH4)2HPO4,D错误。

13.短周期主族元素R、X、Y、Z的原子序数依次增大,化合物M、N均由这四种元素组成,且M的相对分子质量比N小16。

分别向M和N中加入烧碱浓溶液并加热,二者均可产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。

下列说法错误的是()

A.X形成的某阳离子X5+中每个X都达到8电子结构

B.M和N可能发生反应

C.R与Y形成的具有漂白性的物质和Y与Z形成的具有漂白性的物质等物质的量混合后漂白性增强

D.X和Z的最简单气态氢化物之间反应能生成两种盐

【答案】C

【解析】向M和N中加入烧碱浓溶液并加热,二者均可产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则M、N中含有铵根;又M的相对分子质量比N小16,刚好一个氧原子的质量,可能有多种情况:

若M是亚硫酸铵(NH4)2SO3,则N是硫酸铵(NH4)2SO4;若M是亚硫酸氢铵NH4HSO3,则N是硫酸氢铵NH4HSO4;若M是高氯酸铵NH4ClO3,则N是氯酸铵NH4ClO4等;又R、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,故R是H,X是N,Y是O,Z是S或Cl等。

A项,某阳离子X5+,为N5+,其结构式为

,每个氮原子周围均满足8电子结构,故A正确,不符合题意;B项,若M是亚硫酸氢铵NH4HSO3,N是硫酸氢铵NH4HSO4,二者反应生成硫酸铵、二氧化硫和水,故B正确,不符合题意;C项,过氧化氢和二氧化硫反应会生成硫酸:

H2O2+SO2=H2SO4,漂白性减弱,故C错误,符合题意;D项,X和Z的最简单气态氢化物可能分别是氨气和硫化氢,二者分别呈酸碱性,可发生反应生成硫化铵、硫氢化铵,故D正确,不符合题意;故选C。

二、非选择题(本大题共4小题,共58分)

(一)必做题

26.(14分)某兴趣小组欲探究反应2Fe2++I2

2Fe3++2I-,设计如下实验:

(1)I、Ⅱ均未检验出Fe3+,检验有无Fe3+的试剂是___________。

(2)经检验,Ⅱ→Ⅲ的过程中产生了Fe3+。

对Fe3+产生的原因作出如下假设:

假设a:

Fe2+被空气氧化,离子方程式为___________;

假设b:

Fe2+被酸性溶液中NO3-氧化;

假设c:

Fe2+被

氧化。

小组同学通过进一步实验证实了a、b不是产生Fe3+的主要原因,又查阅资料得知2Fe2++I2

2Fe3++2I-

的反应限度小、产生的c(Fe3+)低,故推测c(Fe3+)增大是因为向Ⅱ的浅黄色溶液中加入AgNO3溶液后,___________,促使该平衡正向移动。

(3)上述推测虽然合理,但Ⅳ中灰黑色浑浊中只检验出少量AgI,主要成分是Ag。

小组同学查阅资料得知新制的AgI见光分解速率较慢,故又对Ⅱ→Ⅲ过程中产生Fe3+的原因提出了假设d:

___________,该反应的离子方程式为___________,并设计实验证明该假设合理,实验方案为___________。

(4)经测定,Ⅲ→Ⅳ的过程中温度几乎无变化,c(Ag+)随反应时间的变化如题图所示。

若在实验开始时,先向Ⅲ的溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液,c(Ag+)随反应时间的变化与题图相同。

则Ⅳ中迅速出现灰黑色浑浊的原因可能是___________。

【答案】

(1)KSCN溶液(苯酚溶液不得分,其它合理答案给分)(1分)

(2)4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O(2分)Ag+与I-生成了沉淀,降低了的浓度(2分)

(3)可能由氧化产生(2分)Fe2++Ag+=Fe3++Ag(2分)向1mL0.1mol/LFeSO4溶液中加入1mL0.1mol/LAgNO3溶液,出现灰黑色固体后,取上清液于试管中,再向试管中加入硫氰化钾溶液,若溶液变红,则证明假设成立(3分)

(4)反应生成的Ag作催化剂,加快了反应速率。

(答到催化作用就给分)(2分)

【解析】

(1)检验Fe3+的试剂为KSCN溶液;

(2)Ⅱ→Ⅲ的过程中产生了Fe3+,若是亚铁离子被空气氧化,离子方程式为:

4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O;Ⅱ中存在2Fe2++I2

2Fe3++2I-,加入AgNO3溶液后,阴离子与碘离子产生黄色沉淀,碘离子浓度降低,使上述平衡正向移动,产生了三价铁离子;(3)Ⅳ中灰黑色浑浊中只检验出少量AgI,主要成分是Ag,说明银离子被还原,则一定有微粒被氧化,故产生Fe3+的原因可能是银离子将亚铁离子氧化所得,反应的离子方程式为:

,Fe2++Ag+=Fe3++Ag,若用实验证明银离子能否氧化亚铁离子,可设计实验方案:

向1mL0.1mol/LFeSO4溶液中加入1mL0.1mol/LAgNO3溶液,出现灰黑色固体后,取上清液于试管中,再向试管中加入硫氰化钾溶液,若溶液变红,则证明假设成立;(4)Ⅲ→Ⅳ的过程中,温度几乎不变,发生反应Fe2++Ag+=Fe3++Ag,实验开始时,向Ⅲ中加入几滴Fe2(SO4)3溶液,仍能迅速出现灰黑色沉淀,且c(Ag+)变化图像与未加Fe2(SO4)3相同,说明三价铁不能催化该反应,且单质银为该反应催化剂,反应初期,由于催化剂能加快反应速率,催化剂是影响反应速率的主要因素,故反应速率快,故答案为:

反应生成的Ag

作催化剂,加快了反应速率。

27.(14分))工业上以铬铁矿(主要成分是FeO·Cr2O3,含少量MgCO3、Al2O3、SiO2等)为原料制取铬酸钠(Na2CrO4)晶体,其工艺流程如下:

已知:

①+3价Cr在酸性溶液中性质稳定,当pH>9时以CrO

形式存在且易被氧化。

②常温下,部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下:

阳离子

Fe3+

Fe2+

Mg2+

Al3+

Cr3+

开始沉淀时的pH

1.9

7.0

9.1

沉淀完全时的pH

3.2

9.0

11.0

4.7(>10溶解)

5.6(>9溶解)

(1)提高酸浸速率的措施有_______________________________________(答两条),滤渣3的主要成分是____________(填化学式)。

(2)流程中两次使用了H2O2进行氧化,第二次氧化时反应的离子方程式为____________________________________________________。

(3)如果把“调pH=4.7”和“调pH>11”中间的“过滤”步骤省略,引起的后果是________________________________。

(4)制取铬酸钠后的废水中含有的Cr2O72-可以用绿矾除去,测得反应后的溶液中含Cr3+、Fe2+、Fe3+、H+等阳离子。

①该反应的离子方程式为______________________________。

②含一定浓度Cr3+的废水排放到河塘中会使鱼类等水生生物死亡,原因是____________________________________________________。

【答案】

(1)升高温度、将铬铁矿粉碎、搅拌、增加硫酸浓度等(任答两条即可)(4分)Mg(OH)2(2分)

(2)2CrO2-+3H2O2+2OH-=2CrO42-+4H2O(2分)

(3)pH>11时Al(OH)3会溶解,引入杂质离子AlO2-,使产品不纯(2分)

(4)①Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O(2分)

②重金属离子可使蛋白质变性(或重金属中毒)(2分)

【解析】铬铁矿用稀硫酸酸浸,FeO、Cr2O3、MgCO3、Al2O3与硫酸反应变成溶液,而SiO2不反应,过滤得到滤渣1为SiO2;然后通入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+,再调节pH=4.7时,Fe3+、Al3+完全沉淀,过滤得到滤渣2为Al(OH)3和Fe(OH)3;再调节pH=11,Mg2+完全沉淀被除去,过滤沉淀得滤渣3为Mg(OH)2;此时Cr元素以CrO2-的形式存在,过滤后,向滤液中再加入H2O2,将CrO2-氧化为CrO42-,最后采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法得到Na2CrO4晶体。

(1)提高酸浸速率的措施有升高温度、将铬铁矿粉碎、搅拌、增加硫酸浓度等;由分析可知滤渣3为Mg(OH)2。

(2)第一次加入H2O2是为了将Fe2+氧化为Fe3+,第二次加入H2O2是为了将CrO2-氧化为CrO42-,第二次氧化时反应的离子方程式为2CrO2-+3H2O2+2OH-=2CrO42-+4H2O。

Na2CrO4溶液得到Na2CrO4晶体,可以采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法;

(3)“调pH=4.7”时沉淀成分是Al(OH)3和Fe(OH)3,如果不把Al(OH)3除去,当继续加入NaOH至pH=11时,Al(OH)3会溶解,引入杂质离子AlO2-。

(4)①Cr2O72-可以用绿矾除去,Cr2O72-和FeSO4反应的离子方程式为Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O。

②Cr3+为重金属离子,重金属离子可使蛋白质变性,因此含一定浓度Cr3+的废水排放到河塘中会使鱼类等水生生物死亡。

28.(15分)研究二氧化碳甲烷化对资源综合利用有重要意义。

相关的主要化学反应有:

I.CO2(g)+4H2(g)

CH4(g)+2H2O(g)ΔH1=-165kJ·mol-1

Ⅱ.CO(g)+3H2(g)

CH4(g)+H2O(g)ΔH2=-206kJ·mol-1

Ⅲ.CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)ΔH3

请回答:

(1)ΔH3=___________kJ·mol-1。

在低温下反应Ⅲ才能自发进行,则ΔS__________0(填“>”、“<”、“=”)

(2)在恒容密闭容器中,以n(H2):

n(CO2):

n(CO)=4∶1∶1充入容器,维持压力为0.1Mpa,测得不同温度下CO2、CO转化率如图所示。

①下列描述正确的是___________。

A.D→B过程中,升高温度使反应I和反应Ⅲ的CO2转化率均提高

B.比较A点和C点,转化率CO大于CO2,说明反应速率Ⅱ大于I

C.约660℃以前,以反应I、Ⅱ为主,约660℃以后反应Ⅲ为主

D.比较A和F,升高温度使反应Ⅲ向逆反应方向移动所致

②计算E点时,反应Ⅲ的平衡常数K=___________(保留小数点后两位)

③已知甲烷的收率[Y(CH4)=

×100%],在恒容密闭容器中,充入n(H2)∶n(CO2)=4∶1,探究不同压强下甲烷的收率与温度关系如图所示,画出0.1Mpa时甲烷的收率与温度变化曲线_______。

(3)据报道,Pd—Mg/SiO2催化CO2甲烷化的机理如图所示,写出生成CH4的最后一步反应方程式___________。

【答案】

(1)-41(2分)<(2分)

(2)①D(3分)②3.27(3分)

(2分)

(3)MgOCH3+H=CH4+MgO(3分)

【解析】

(1)已知I.CO2(g)+4H2(g)

CH4(g)+2H2O(g)ΔH1=-165kJ·mol-1

Ⅱ.CO(g)+3H2(g)

CH4(g)+H2O(g)ΔH2=-206kJ·mol-1

根据盖斯定律,Ⅱ-I可得反应Ⅲ∶CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)ΔH3=-41kJ·mol-1;该反应ΔH<0,在低温下才能自发进行,根据ΔH-TΔS<0,则ΔS<0;

(2)①A项,根据已知信息,反应I和反应Ⅲ均为放热反应,D→B过程中,升高温度,反应I和反应Ⅲ平衡均向逆向移动,反应ICO2转化率降低,反应ⅢCO2转化率提高,故A错误;B项,在恒容密闭容器中,维持压力为0.1Mpa,A点和C点的温度也相同,此时,反应I、Ⅱ中参加反应的各物质的量浓度也相等,则反应I、Ⅱ的反应速率相等,故B错误;C项,根据图示,反应I、Ⅱ为相互竞争关系,反应Ⅲ与反应I、Ⅱ为抑制关系,约660℃以前,CO转化率降低,以反应Ⅱ为主;CO2转化率先降后升,是反应I、Ⅲ共同作用的结果,则约660℃以前,以反应I、Ⅱ、Ⅲ为主;约660℃以后,CO转化率降低,CO2转化率升高,反应Ⅲ为主,故C错误;D项,由图示可知,A→FCO转化率降低,升高温度,使反应Ⅲ平衡向逆反应方向移动,故D正确;答案选D;②设初始,投入容器的n(H2)、n(CO2)、n(CO)分别为4mol、1mol、1mol,E点时,CO转化率为0,则平衡时n(CO)为1mol,同时对应的CO2转化率为30%,此时可以看做只有反应ICO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g)发生,平衡时n(CO2)=1mol×(1-30%)=0.7mol,n(H2)=4mol-4×1mol×30%=2.8mol,n(H2O)=2×1mol×30%=0.6mol,反应ⅢCO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)的反应前后气体分子数目相等,计算平衡常数时物质的量可代表其浓度,则平衡常数K=

=3.27;③在恒容密闭容器中,充入n(H2)∶n(CO2)=4∶1,发生反应I.CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g)ΔH1=-165kJ·mol-1,该反应正向为气体分子数目减小的放热反应,恒温恒容时,减小压强,反应I平衡逆向移动,甲烷的收率减小;恒压恒容时,升高温度,反应I平衡逆向移动,甲烷的收率减小;根据②中计算,0.1Mpa,约660℃左右,1molCO2参与反应转化率为30%,生成甲烷的物质的量为0.3mol,甲烷的收率[Y(CH4)=

×100%],则约660℃左右,甲烷的收率Y(CH4)=

×100%=

×100%=30%,则0.1Mpa时甲烷的收率与温度变化曲线

;(3)Pd-Mg/SiO2催化CO2甲烷化的总反应为CO2+4H2

CH4+2H2O,根据机理如图所示,生成CH4的最后一步反应方程式MgOCH3+H=CH4+MgO。

(二)选做题

37.[化学——选修3:

物质结构与性质](15分)我国秦俑彩绘和汉代器物上用的颜料被称为“中国蓝”、“中国紫”,近年来,人们对这些颜料的成分进行了研究,发现其成分主要为BaCuSi4O10、BaCuSi2O6

(1)颜料中含有Cu元素,基态Cu原子的价电子排布式为___________;Si、O、Ba元素电负性由大到小的顺序为_____,干冰、Si、SiC熔点由高到低的顺序为_____________。

(2)“中国蓝”的发色中心是以Cu2+为中心离子的配位化合物,其中提供孤电子对的是_______元素。

(3)铜可作CH3CH2OH氧化生成CH3CHO的催化剂。

乙醇的沸点高于乙醛,其主要原因是_____________________________。

(4)C、N元素与颜料中的氧元素同周期。

①写出CO的一种常见等电子体分子的电子式________________;C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为__________________________________。

②C、N元素能形成一种类石墨的聚合物半导体g-C3N4其单层平面结构如图1,晶胞结构如图2。

ⅰ.g-C3N4中氮原子的杂化类型是___________________。

ⅱ.根据图2,在图1中用平行四边形画出一个最小重复单元_____________。

ⅲ.已知该晶胞的体积为Vcm3,中间层原子均在晶胞内部。

设阿伏加德罗常数的值为NA,则g-C3N4的密度为___________________。

【答案】

(1)3d104s1(1分)O>Si>Ba(2分)SiC>Si>CO2(1分)

(2)O(或氧)(1分)(3)乙醇分子间存在氢键(1分)

(4)①

(1分)N>O>C(1分)

②sp2杂化(1分)

(3分)

(3分)

【解析】

(1)基态Cu原子的价电子排布式为3d104s1;同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增强,则电负性:

O>C,同主族元素从上到下电负性逐渐减弱,则电负性:

C>Si,Ba是金属,电负性最小,则有O>Si>Ba;干冰是分子晶体,单质硅和SiC是共价晶体,晶体硅是Si-Si键,碳化硅是C-Si键,因为C的原子半径小于Si,Si-Si大于C-Si键键长,熔沸点高低:

碳化硅>晶体硅,则干冰、Si、SiC熔点由高到低的顺序为:

SiC>Si>CO2;

(2)“中国蓝”的发色中心是以Cu2+为中心离子的配位化合物,其中Cu2+提供空轨道,O原子提供孤电子对;(3)氢键的作用力大于范德华力,则分子间形成氢键的沸点较高,C2H5OH分子间存在氢键

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