高考化学铝及其化合物推断题经典压轴题及详细答案.docx

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高考化学铝及其化合物推断题经典压轴题及详细答案

高考化学铝及其化合物推断题-经典压轴题及详细答案

一、铝及其化合物

1.为了降低电子垃圾对环境构成的影响,将一批废弃的线路板简单处理后,得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线:

(1)第①步Cu与混酸反应的离子方程式为________________。

得到滤渣1的主要成分为___________。

(2)第②步中加入H2O2的作用是__________________,使用H2O2的优点是_________;调溶液pH的目的是_________________。

(3)简述第③步由滤液2得到CuSO4·5H2O的方法是_________________________。

(4)由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O,设计了以下三种方案:

上述三种方案中,_______方案不可行,原因是________________;

从原子利用率角度考虑,_______方案更合理。

(5)用滴定法测定CuSO4·5H2O含量。

取ag试样配成100mL溶液,每次取20.00mL,消除干扰离子后,用cmol·L-1EDTA(H2Y2-)标准溶液滴定至终点,平均消耗EDTA溶液bmL。

滴定反应如下:

Cu2++H2Y2-→CuY2-+2H+。

写出计算CuSO4·5H2O质量分数的表达式ω=__________________。

【答案】Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O或3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2OAu、Pt将Fe2+氧化为Fe3+不引入杂质,对环境无污染使Fe3+、Al3+沉淀除去加热滤液2,经过蒸发、冷却、结晶、过滤,最终制得硫酸铜晶体甲所得产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质乙

×100%

【解析】

【分析】

【详解】

(1)Cu与混酸反应的实质是与H+、NO3-反应,随反应进行离子浓度逐渐减小,所以离子方程式为Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O,3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O,Au、Pt不与混酸反应,所以滤渣的主要成分是Au、Pt;

(2)加过氧化氢的目的是把亚铁离子氧化成铁离子,方便除去;而且加入过氧化氢不会引入新的杂质且无污染;调节溶液的pH目的是使Fe3+、Al3+沉淀除去;

(3)由滤液2得到CuSO4·5H2O的方法是把滤液蒸发得浓溶液再冷却结晶,过滤得硫酸铜晶体;

(4)甲方案不可行,因为滤渣2的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀,加入硫酸沉淀全部溶解使制得的产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质;从原子利用率角度分析,乙方案更合理,不仅能除去硫酸铁,同时增加了硫酸铝的量,原子利用率较高;

(5)由滴定反应方程式得100mL溶液中n(Cu2+)=b×10-3×a×5mol,所以CuSO4·5H2O质量分数=b×10-3×a×5×250/a×100%。

2.氢能源是一种重要的清洁能源。

现有两种可产生H2的化合物甲和乙。

将6.00g甲加热至完全分解,只得到一种短周期元素的金属单质和6.72LH2(已折算成标准状况),甲与水反应也能产生H2,同时还产生一种白色沉淀物,该白色沉淀可溶于NaOH溶液。

化合物乙在催化剂存在下可分解得到H2和另一种单质气体丙,丙在标准状态下的密度为1.25g/L。

请回答下列问题:

(1)甲的化学式是__________;乙的电子式是__________。

(2)甲与水反应的化学方程式是__________。

(3)气体丙与金属镁反应的产物是__________(用化学式表示)。

(4)乙在加热条件下与CuO反应可生成Cu和气体丙,写出该反应的化学方程式__________。

有人提出产物Cu中可能还含有Cu2O,请设计实验方案验证之__________(已知Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O)。

【答案】AlH3

AlH3+3H2O=Al(OH)3↓+3H2↑Mg3N22NH3+3CuO

3Cu+N2+3H2O将固体溶于稀硫酸中,如果溶液变蓝,说明产物中含有Cu2O,反之则无Cu2O

【解析】

【分析】

将6.00g甲加热至完全分解,只得到一种短周期元素的金属单质和6.72L的H2(已折算成标准状况),甲与水反应也能产生H2,同时还产生一种白色沉淀物,该白色沉淀可溶于NaOH溶液,因此白色沉淀是Al(OH)3,则金属单质是铝,因此甲是AlH3。

化合物乙在催化剂存在下可分解得到H2和另一种单质气体丙,丙在标准状况下的密度为1.25g·L-1,则丙的相对分子质量是1.25×22.4=28,因此丙是氮气,则乙是氨气NH3,据此解答。

【详解】

(1)根据以上分析可知甲的化学式是AlH3。

乙是氨气,含有共价键的共价化合物,电子式为

(2)甲与水反应生成氢气和氢氧化铝,反应的化学方程式是AlH3+3H2O=Al(OH)3↓+3H2↑。

(3)氮气与金属镁反应的产物是Mg3N2。

(4)氨气在加热条件下与CuO反应可生成Cu和氮气,根据原子守恒可知该反应的化学方程式为2NH3+3CuO

3Cu+N2+3H2O。

铜与稀硫酸不反应,则根据Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O可知,要检验产物Cu中可能还混有Cu2O可以将固体溶于稀硫酸中,如果溶液变蓝,说明产物中含有Cu2O,反之则无Cu2O。

3.现有金属单质A、B、C和气体甲、乙、丙以及物质D、E、F、G、H,它们之间的相互转化关系如图所示

图中有些反应的生成物和反应的条件没有标出

请根据以上信息完成下列各题:

(1)写出下列物质的化学式:

B_______、丙__________。

(2)写出黄绿色气体乙的一种用途___________,反应过程⑦可能观察到的实验现象是______。

对应的化学方程式是_______。

(3)反应③中的离子方程式是_________。

【答案】AlHCl杀菌消毒、强氧化剂、漂白白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑

【解析】

【分析】

金属A颜色反应为黄色证明A为金属Na,Na与水反应生成气体甲为H2,D为NaOH;金属B和氢氧化钠溶液反应产生H2,说明B为金属Al,黄绿色气体乙为Cl2,气体甲是H2,H2和Cl2反应生成丙为HCl,HCl溶于水得到的物质E为盐酸溶液,盐酸与金属C反应产生F溶液是金属氯化物,该氯化物与Cl2还可以反应产生G,G与NaOH溶液反应生成红褐色沉淀H为Fe(OH)3,则G为FeCl3,推断物质F为FeCl2;判断C为Fe,以此解答该题。

【详解】

根据上述分析可知A是Na,B是Al,C为Fe,气体甲是H2,气体乙是Cl2,气体丙是HCl;D是NaOH,E是盐酸,F是FeCl2,G是FeCl3,H是Fe(OH)3。

(1)根据上述分析可知,物质B是Al,丙是HCl;

(2)黄绿色气体乙是Cl2,该物质可以与水反应产生HCl和HClO,HClO具有强氧化性,可作氧化剂,氧化一些具有还原性的物质,也用于杀菌消毒或用于物质的漂白;

(3)FeCl2与NaOH溶液发生反应:

FeCl2+2NaOH=Fe(OH)2↓+2NaCl,Fe(OH)2具有还原性,容易被溶解在溶液中的氧气氧化,发生反应:

4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,固体由白色迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,因此可观察到的实验现象是白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色;

(4)反应③是Al与NaOH溶液发生反应产生NaAlO2和H2,反应的离子方程式为:

2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。

【点睛】

本题是无机物推断,物质的颜色及转化关系中特殊反应是物质推断的突破口,再结合转化关系推断,需要学生熟练掌握元素化合物知识,试题培养了学生的分析能力及逻辑推理能力。

4.实验室有NaHSO4、Ba(OH)2、NH3·H2O、NaHCO3、KAl(SO4)2五种无色溶液,现欲通过它们之间的相互反应的现象对其进行鉴别。

部分物质间的反应现象如表。

A

B

C

D

E

A

B

C

↑↓

D

↑↓

E

表中“↑”表示生成气体物质,“↓”表示生成沉淀。

根据以上信息,回答以下问题。

(1)B,E的化学式分别为________、________。

(2)写出A的电离方程式:

_____________。

(3)向含有0.1mol溶质的D溶液中滴加E溶液,所生成沉淀的物质的量之和最多为________mol。

【答案】NaHSO4Ba(OH)2NH3·H2O⇌NH4++OH-0.25

【解析】

【分析】

NaHSO4、Ba(OH)2、NH3·H2O、NaHCO3、KAl(SO4)2五种无色溶液中,相互反应能同时生成沉淀和气体的只有NaHCO3与KAl(SO4)2的反应,只生成气体的反应只有NaHCO3和NaHSO4反应,故B为NaHSO4,C为NaHCO3,D为KAl(SO4)2,与NaHSO4、NaHCO3、KAl(SO4)2都能生成沉淀的物质为Ba(OH)2,故E为Ba(OH)2,A为NH3·H2O,据此分析解答。

【详解】

(1)根据上述分析可知,B为NaHSO4,E为Ba(OH)2,故答案为:

NaHSO4;Ba(OH)2;

(2)A为NH3·H2O,是弱电解质,电离生成NH4+和OH-,电离方程式NH3·H2O

NH4++OH-,故答案为:

NH3·H2O

NH4++OH-;

(3)向含有0.1mol溶质的D溶液中滴加E溶液,Al3+刚好完全沉淀时反应的离子反应方程式为2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-===2Al(OH)3↓+3BaSO4↓,此时沉淀Al(OH)3和BaSO4的物质的量之和为0.25mol,SO42-刚好完全沉淀时反应的离子反应方程式为Al3++2SO42-+2Ba2++4OH-===AlO2-+2BaSO4↓+2H2O,此时沉淀BaSO4的物质的量为0.2mol,则生成沉淀的物质的量n:

0.2mol≤n≤0.25mol,所所以生成的沉淀的物质的量之和最多为0.25mol,故答案为:

0.25。

5.(某混合物甲中含有明矾[KAl(SO4)2·12H2O]、Al2O3和Fe2O3。

在一定条件下由甲可实现如图所示的物质之间的转化:

请回答下列问题:

(1)写出A、B的化学式:

A___,B___。

(2)试剂a最好选用下列试剂中的(______)

A.NaOH溶液B.稀盐酸C.二氧化碳D.氨水

写出相应的离子方程式___。

(3)写出反应②(生成溶液C和沉淀)的离子方程式___。

(4)固体D可以作为复合性的化学肥料,D中所含物质的化学式为___。

【答案】Fe2O3Al2O3DAl3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-K2SO4和(NH4)2SO4

【解析】

【分析】

KAl(SO4)2溶于水,Al2O3和Fe2O3均不溶于水,混合物甲加水溶解后,溶液中是KAl(SO4)2,沉淀是Al2O3和Fe2O3;向沉淀中加NaOH溶液,Fe2O3不反应,Al2O3可与NaOH溶液反应生成NaAlO2,AFe2O3,为向NaAlO2溶液中通入过量CO2可得Al(OH)3沉淀和碳酸氢钠,Al(OH)3受热分解生成B为Al2O3;向溶液中加过量氨水,溶液与过量氨水反应,Al3+被沉淀,得到氢氧化铝沉淀,溶液中剩余的是K2SO4 和(NH4)2SO4,经过蒸发、结晶,得到的是K2SO4和(NH4)2SO4,以此来解答。

【详解】

(1)由上述分析可知,A为Fe2O3,B为Al2O3,

故答案为:

Fe2O3;Al2O3;

(2)依据流程分析,向溶液中加入的试剂a应沉淀铝离子,应向溶液中加过量氨水,溶液与过量氨水反应,Al3+被沉淀,得到氢氧化铝沉淀,反应方程式为Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+,

A.NaOH溶液若加入过量会使氢氧化铝沉淀溶解,故A错误;

B.加稀盐酸不能得到氢氧化铝沉淀,故B错误;

C.通入二氧化碳不能得到氢氧化铝沉淀,故C错误;

D.加入氨水可生成氢氧化铝沉淀,且过量氨水不与氢氧化铝反应,故D正确;

故答案为:

D;Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;

(3)反应②中二氧化碳过量,反应生成沉淀和碳酸氢钠,向NaAlO2溶液中通入过量CO2可得Al(OH)3沉淀和碳酸氢钠,其离子方程式为AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-,

故答案为:

AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-;

(4)向溶液中加入的试剂a应沉淀铝离子,应向溶液中加过量氨水,溶液与过量氨水反应,Al3+被沉淀,得到氢氧化铝沉淀,溶液中剩余的是K2SO4和(NH4)2SO4,经过蒸发、结晶,得到的是K2SO4和(NH4)2SO4;固体D可以作为复合性的化学肥料,D中所含物质的化学式为K2SO4和(NH4)2SO4;

故答案为:

K2SO4和(NH4)2SO4。

6.已知A、B、C、D是中学化学的常见物质,且A、B、C均含有同一种元素。

在一定条件下它们之间的相互转化关系如图所示(部分反应中的H2O已略去)。

请回答下列问题:

(1)若A可用于自来水消毒,D是生产、生活中用量最大、用途最广的金属单质,加热蒸干B的溶液不能得到B。

则B的化学式为__。

(2)若D是氯碱工业的主要产品之一,B有两性,则反应②的离子方程式是__。

(3)若A、C、D都是常见气体,C是导致酸雨的主要气体,则反应③的化学方程式为___。

(4)若A的焰色反应呈黄色,D为二氧化碳,则反应②的离子方程式是___。

【答案】FeCl3Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O2H2S+SO2═3S+2H2OCO32-+CO2+H2O═2HCO3-

【解析】

【分析】

(1)D是生产、生活中用量最大、用途最广的金属单质,则D是铁,A可用于自来水消毒,A为Cl2;

(2)若D是氯碱工业的主要产品之一,B有两性,D为NaOH、B为Al(OH)3;

(3)C是形成酸雨的主要气体,则A为H2S、D为O2、B为S、C为SO2;

(4)若A的焰色反应呈黄色,说明A中含有Na元素,且A、B、C均含有同一种元素据此分析。

【详解】

(1)D是生产、生活中用量最大、用途最广的金属单质,则D是铁,A可用于自来水消毒,由转化关系可知,A为Cl2、B为FeCl3、C为FeCl2;

(2)若D是氯碱工业的主要产品之一,B有两性,由转化关系可知,A为铝盐、D为NaOH、B为Al(OH)3、C为NaAlO2,反应②为氢氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水,反应的离子方程式是:

Al(OH)3+OH−=AlO2−+2H2O;

(3)若A、C、D都是常见气体,C是形成酸雨的主要气体,则A为H2S、D为O2、B为S、C为SO2,反应③为硫化氢与二氧化硫反应生成硫和水,反应的化学方程式为:

2H2S+SO2═3S+2H2O;

(4)若A的焰色反应呈黄色,D为二氧化碳,由转化关系可知,A为NaOH、B为Na2CO3、C为NaHCO3,反应②为碳酸钠溶液与二氧化碳反应生成碳酸氢钠,反应的的离子方程式是:

CO32−+CO2+H2O═2HCO3−。

7.A、B、C、X均为中学常见的纯净物,它们之间有如下转化关系(副产物已略去)。

试回答:

(1)若X是强氧化性单质,则A不可能是____。

a.Sb.N2c.Nad.Mge.Al

(2)若A为强碱溶液,则X可能为____。

a.CO2b.AlCl3c.Ald.Mge.Al2O3

(3)若X是金属单质,向C的水溶液中滴加AgNO3溶液,产生不溶于稀HNO3的白色沉淀,则B的化学式为____;C溶液在贮存时应加入少量X,理由是(离子方程式表示)___,检验此C溶液中金属元素价态的操作方法是____。

(4)若A、B、C为含有金属元素的化合物,X为强电解质,A溶液与C溶液反应生成B,则B的化学式为____,X的化学式可能为(写出不同类物质)____或____,反应②的离子方程式为___或___。

【答案】deabFeCl32Fe3++Fe=3Fe2+加入硫氰化钾,不显血红色,然后加入氯水,显血红色,则为亚铁离子Al(OH)3盐酸氢氧化钠Al(OH)3+3H+=Al3++3H2OAl(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O。

【解析】

【分析】

(1)根据常见的强氧化剂单质氧气和氯气分析;

(2)根据各物质的转化关系分析;

(3)在溶液C中滴入AgNO3,产生不溶于稀HNO3的白色沉淀,此沉淀为AgCl,由题意与转化关系可推知A为Cl2,x为还原性较强的金属,由所学知识推x为铁单质;

(4)x为强电解质,应属于强酸、强碱或者盐类,但根据图所示转化关系确定x只能为强碱或强酸。

能与强碱、强酸连续反应的常见物质就是铝的化合物。

【详解】

(1)a.S与氧气反应生成SO2,SO2和氧气反应生成SO3,故不选a;

b.N2与氧气在放电条件下生成NO,NO与氧气反应生成NO2,故不选b;

c.Na与氧气在常温下生成Na2O,Na2O与氧气加热生成Na2O2,故不选c;

d.金属Mg与氧气反应生成氧化镁固体,氧化镁与氧气不反应,故选d;

e.Al与氧气反应生成氧化铝,氧化铝与氧气不反应,故选e;

选de。

(2)a.CO2与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠,碳酸钠溶液与二氧化碳反应生成碳酸氢钠,故选a;

b.AlCl3与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠,偏铝酸钠溶液与氯化铝反应生成氢氧化铝沉淀,故选b;

c.Al与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠,偏铝酸钠与铝不反应,故不选c;

d.Mg与氢氧化钠溶液不反应,故不选d;

e.Al2O3与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠,偏铝酸钠溶液与氧化铝不反应,故不选e;

选ab;

(3)铁与氯气反应生成氯化铁,则B为FeCl3,氯化铁溶液与铁反应生成氯化亚铁,C为FeCl2,Fe2+易被氧化,所以FeCl2在贮存时,应加入铁粉来还原Fe3+,离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+;检验此C溶液中含有Fe2+的操作方法是:

加入硫氰化钾,不显血红色,然后加入氯水,显血红色,则为亚铁离子 。

(4)若x为强酸,则A为偏铝酸盐、B为氢氧化铝、C是铝盐;若x为强碱,则A为铝盐、B为氢氧化铝、C是偏铝酸盐;则B的化学式为Al(OH)3,X的化学式可能为盐酸或氢氧化钠,反应②的离子方程式为Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O或Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O。

8.图中A~J均为中学化学中常见的物质,它们之间有如下转化关系。

其中A、D为金属单质。

(反应过程中生成的水及其他产物已略去)

请回答以下问题:

(1)B是__________,H是_______________。

(填化学式)

(2)写出J与D反应转化为G的离子方程式_________________________________。

(3)A在常温下也可与NaOH溶液反应生成F,写出此反应的化学方程式 _______。

【答案】Fe2O3Fe(OH)22Fe3++Fe=3Fe2+2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑

【解析】

【分析】

A、D为常见金属单质,B、C为金属氧化物,反应条件是高温进行,可以判断为铝热反应,可以推断A为Al,D为Fe,B为铁的氧化物,结合C与氢氧化钠反应证明C为Al2O3,E为AlCl3,F为NaAlO2,通过转化关系判断,G为FeCl2,H为白色沉淀Fe(OH)2,I为红褐色沉淀Fe(OH)3,B为Fe2O3,J为FeCl3,依据判断结果分析解答问题。

【详解】

A、D为常见金属单质,B、C为金属氧化物,反应条件是高温进行,可以判断为铝热反应,可以推断A为Al,D为Fe,B为铁的氧化物,结合C与氢氧化钠反应证明C为Al2O3,E为AlCl3,F为NaAlO2,通过转化关系判断,G为FeCl2,H为白色沉淀Fe(OH)2,I为红褐色沉淀Fe(OH)3,B为Fe2O3,J为FeCl3;

(1)依据分析判断可知B为:

Fe2O3;H的化学式为:

Fe(OH)2;故答案为:

Fe2O3;Fe(OH)2;

(2)反应“J+D→G”的离子方程式为铁和三氯化铁的氧化还原反应,离子方程式为:

2Fe3++Fe=3Fe2+;故答案为:

2Fe3++Fe=3Fe2+;

(3)A为Al在常温下也可与NaOH溶液反应生成F为偏铝酸钠,反应的化学方程式为:

2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;故答案为:

2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。

9.简要回答下列问题

(1)医疗上,常用胃舒平[主要成分Al(OH)3]来治疗胃酸(主要成分盐酸)过多,其理由是__________(用离子方程式表示)。

(2)生活中不能用铝制容器储存氢氧化钠溶液的原因是__________(用化学方程式表示)。

(3)工业制备漂白粉原理是__________(用化学方程式表示)。

(4)人们常用雕花玻璃装饰房间。

在玻璃上雕花时发生反应的化学方程式是__________。

(5)硅酸钠的水溶液俗称水玻璃,向其中通入过量的CO2,会出现软而透明的凝胶胶体,其化学方程式是__________。

【答案】3H++Al(OH)3=Al3++3H2OAl2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;2Al+2NaOH+2H2O=2NaA1O2+3H2↑2Cl2+2Ca(OH)2==CaCl2+Ca(ClO)2+2H2OSiO2+4HF=SiF4↑+2H2ONa2SiO3+2CO2+2H2O==H2SiO3↓+2NaHCO3

【解析】

【分析】

玻璃的主要成分之一为二氧化硅,它是酸性氧化物,不能与硫酸、硝酸、盐酸等发生反应,但能与氢氟酸发生反应。

不过,二氧化硅与氢氟酸反应,表现的不是酸性氧化物的性质,是氢氟酸特有的性质。

【详解】

(1)胃舒平中的Al(OH)3与胃酸中的盐酸反应,生成氯化铝和水,其理由是3H++Al(OH)3=Al3++3H2O;

答案为:

3H++Al(OH)3=Al3++3H2O;

(2)生活中不能用铝制容器储存氢氧化钠溶液,因为铝表面的Al2O3与NaOH反应后,里面的Al与NaOH溶液继续反应,化学方程式为Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;2Al+2NaOH+2H2O=2NaA1O2+3H2↑;

答案为:

Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;2Al+2NaOH+2H2O=2NaA1O2+3H2↑;

(3)工业上利用氯气与石灰乳反应生产漂白粉,反应的化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2==CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O;

答案为:

2Cl2+2Ca(OH)2==CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O;

(4)在玻璃上雕花是利用氢氟酸与玻璃中的SiO2发生复分解反应,反应的化学方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O;

答案为:

SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O;

(5)向硅酸钠水溶液中通入过量的CO2,会出现

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