高考化学备考冲刺之易错点点睛化学能与热能教师版.docx

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高考化学备考冲刺之易错点点睛化学能与热能教师版

2019高考化学备考冲刺之易错点点睛--化学能与热能(教师版)

【高考预测】

1、了解化学反应中能量转化的原因,能说出常见的能量转化形式。

2、了解化学能与热能的相互转化。

了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。

3、了解热化学方程式的含义,能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算

4、了解能源是人类生存和社会发展的重要基础,了解化学在解决能源危机中的重要作用。

【知识导学】

一.化学反应的焓变

1、定义:

化学反应过程中所释放或吸收的能量,都可以热量〔或转换成相应的热量〕来表示,称为焓变〔ΔH〕,单位:

kJ/mol或kJ•mol-1

在化学反应中,旧键的断裂需要吸收能量,而新键的形成那么放出能量。

总能量的变化取决于上述两个过程能量变化的相对大小。

任何一个化学反应中,反应物所具有的总能量与生成物所具有的总能量总不会相等的。

在新物质产生的同时总是伴随着能量的变化。

注意:

(1)反应热和键能的关系

例如:

1molH2和1molCl2反应生成2molHCl的反应热的计算。

1moLH2分子断裂开H—H键需要吸收436kJ的能量;1molCl2分子断裂开Cl—Cl键需要吸收243kJ的能量,而2molHCl分子形成2molH—Cl键放出431kJ·mol-1×2mol=862kJ的能量,所以,该反应H2〔g〕+Cl2〔g〕=2HCl〔g〕的反应热

△H=生成物分子形成时释放的总能量—反应物分子断裂时所需要吸收的总能量

=862kJ·mol--436kJ·mol-1-243kJ·mol—1=183kJ·mol-1

由于反应后放出的能量使反应本身的能量降低,故规定△H=反应物的键能总和—生成物的键能总和

〔2〕反应焓变与反应条件的关系

焓是科学家们为了便于计算反应热而定义的一个物理量,它的数值与物质具有的能量有关。

对于一定量的纯净物质,在一定的状态〔如温度、压强〕下,焓有确定的数值。

在同样的条件下,不同的物质具有的能量也不同,焓的数值也就不同;同一物质所处的环境条件〔温度、压强〕不同,以及物质的聚集状态不同,焓的数值也不同。

焓的数值的大小与物质的量有关,在相同的条件下,当物质的物质的量增加一倍时,焓的数值也增加一倍。

因此,当一个化学放映在不同的条件下进行,尤其是物质的聚集状态不同时,反应焓变是不同的。

2、放热反应和吸热反应

(1)放热反应:

即有热量放出的化学反应,其反应物的总能量大于生成物的总能量。

(2)吸热反应:

即吸收热量的化学反应,其反应物的总能量小于生成物的总能量。

二.热化学方程式

1.热化学方程式与普通化学方程式的区别有三点不同

〔1〕热化学方程式必须标有热量变化。

〔2〕热化学方程式中必须标明反应物和生成物的状态,因为反应热除跟物质的量有关外,还与反应物和生成物的聚集状态有关。

〔3〕热化学方程式中各物质的系数只表示各物质对应的物质的量,因此,有时可用分数表示,但要注意反应热也发生相应变化。

2、书写热化学方程式时明确以下问题:

(1)反应放出或吸收的热量的多少与外界的温度和压强有关,需要注明,未特别注明的指101kPa和25℃时的数据。

(2)物质的聚集状态不同,反应吸收和放出的热量不同,因此要注明反应物和生成物的聚集状态。

(3)热化学方程式中的热量数据,是与各化学计量数为物质的量时相对应的,不是几个分子反应的热效应。

因此式中化学计量数可以是整数,也可以是分数。

一般出现分数时是以某一反应物或生成物为“1mol”时其它物质才出现的。

(4)无论热化学方程式中化学计量数为多少,△H的单位总是KJ/mol,但△H的数值与反应式中的系数有关。

三.燃烧热、中和热

1.燃烧热

(1)概念:

在101kPa时,1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。

燃烧热的单位一般用kJ/mol表示。

注意:

完全燃烧,是指物质中以下元素完全转变成对应的物质:

C→C02,H→H20,S→S02等。

(2)表示的意义:

例如C的燃烧热为393.5kJ/mol,表示在101kPa时,1molC完全燃烧放出393.5kJ的热量。

2.中和热

(1)概念:

在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应而生成1molH20,这时的反应热叫中和热。

(2)中和热的表示:

H+(aq)+OH-(aq)=H2O

(1);△H=-57.3kJ/mol。

3.使用化石燃料的利弊及新能源的开发

(1)重要的化石燃料:

煤、石油、天然气

(2)煤作燃料的利弊问题

①煤是重要的化工原料,把煤作燃料简单烧掉太可惜,应该综合利用。

②煤直接燃烧时产生S02等有毒气体和烟尘,对环境造成严重污染。

③煤作为固体燃料,燃烧反应速率小,热利用效率低,且运输不方便。

④可以通过清洁煤技术,如煤的液化和气化,以及实行烟气净化脱硫等,大大减少燃煤对环境造成的污染,提高煤燃烧的热利用率。

(3)新能源的开发

①调整和优化能源结构,降低燃煤在能源结构中的比率,节约油气资源,加强科技投入,加快开发水电、核电和新能源等就显得尤为重要和迫切。

②最有希望的新能源是太阳能、燃料电池、风能和氢能等。

这些新能源的特点是资源丰富,且有些可以再生,为再生性能源,对环境没有污染或污染少。

理解中和热时注意:

①稀溶液是指溶于大量水的离子。

②中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。

③中和反应的实质是H+和OH-化合生成H20,假设反应过程中有其他物质生成,这部分反应热也不在中和热内。

四.中和热测定实验

在50mL1.0mol/L盐酸跟50mL1.1mol/L氢氧化钠溶液在下图装置中进行中和反应。

通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。

试回答以下问题。

〔1〕大小烧杯间填满碎纸条的作用是什么?

〔2〕大烧杯上如不盖硬纸板,对求得中和热的数值有何影响?

〔3〕改用60mL1.0mol/L盐酸跟50mL1.1mol/L氢氧化钠溶液进行反应,与上述实验相比,所放热量是否相等?

所求中和热数值是否相等?

简述理由。

〔4〕用相同浓度和体积的氨水代替氢氧化钠溶液进行上述实验,为什么测得中和热的数值偏低?

五.反应焓变的计算

1.盖斯定律:

对于一个化学反应,无论是一步完成还是分几步完成,其反应焓〔热量〕变是一样的。

2.据盖斯定律计算化学反应的焓变

进行反应的焓变计算应注意的问题

(1)由于△H与反应物的物质的量有关,因此热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与△H相对应。

如化学计量数成倍减少或增加,那么△H也要成倍的减少或成倍的增加。

当反应向逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,正负号相反。

(2)在使用盖斯定律时,伴随着两个或多个方程式的加减处理时,△H的计算一定要带上正负号。

【典型例题】

题型一:

有关热化学反应方程式的的含义及书写

1.一定量的物质参加反应放出的热量,写出其热化学反应方程式

例1.将0.3mol的气态高能燃料乙硼烷〔B2H6〕在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649.5kJ热量,该反应的热化学方程式为_____________。

又:

H2O〔g〕=H2O〔l〕;△H2=-44.0kJ/mol,那么11.2L〔标准状况〕乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是_____________kJ。

【解析】0.3mol乙硼烷完全燃烧生成液态水放出649.5kJ热量,那么1mol乙硼烷完全燃烧放出的热量为:

因此乙硼烷燃烧的热化学反应方程式为:

由于1mol水汽化需吸热44kJ,那么3mol液态水全部汽化应吸热:

,所以1mol乙硼烷完全燃烧产生气态水时放热:

,那么11.2L〔标准状况〕乙硼烷完全燃烧产生气态水放出热量是:

2、有关反应焓变的计算

〔1〕盖斯定律及其应用

化学反应的反应热只与反应的始态〔各反应物〕和终态〔各生成物〕有关,而与具体反应进行的途径无关,如果一个反应可以分几步进行,那么各分步及反应的反应热之和与该反应一步完成的反应热是相同的,这就是盖斯定律。

例如:

可以通过两种途径来完成。

如上图

H2〔g〕+1/2O2〔g〕=H2O〔g〕;△H1=-241.8kJ/mol

H2O〔g〕=H2O〔l〕;△H2=-44.0kJ/mol

根据盖斯定律,那么

△H=△H1+△H2=-241.8kJ/mol+〔-44.0kJ/mol〕=-285.8kJ/mol

其数值与用量热计测得的数据相同。

〔2〕根据一定量的物质参加反应放出的热量〔或根据的热化学方程式〕,进行有关反应焓变的计算或比较大小。

例2、:

欲得到相同的热量,需分别燃烧固体碳和氢气的质量比约为

A.2:

3.25B.12:

3.25C.1:

1D.393.5:

241.8

【解析】由题意可列得方程

答案:

B

(3)利用键能计算反应热

方法:

ΔH=∑E(反应物)-∑E〔生成物〕,即反应热等于反应物的键能总和跟生成物的键能总和之差。

通常人们把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。

键能常用E表示,单位是kJ/mol。

例题3、CH3—CH3→CH2=CH2+H2;有关化学键的键能如下。

化学键C-HC=CC-CH-H

键能〔kJ/mol〕414.4615.3347.4435.3

试计算该反应的反应热

【解析】ΔH=[6E(C-H)+E(C-C)]-[E(C=C)+4E(C-H)+E(H-H)]=(6×414.4+347.4)kJ/mol-(615.3+4×414.4+435.3)kJ/mol=+125.6kJ/mol

这说明,上述反应是吸热的,吸收的热量为125.6kJ/mol。

题型三:

燃烧热、中和热的判断、求算及测量

例4、以下说法正确的选项是

A.在101kPa时,1mol物质完全燃烧时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热

B.酸和碱发生中和反应生成1mol水,这时的反应热叫中和热

C.燃烧热或中和热是反应热的种类之一

D.在稀溶液中,1molCH3COOH和1molNaOH完全中和时放出的热量为57.3kJ

【解析】此题旨在考查对燃烧热、中和热的定义的理解,特别是两概念中应注意的问题,故不难确定答案为C。

【易错点点睛】

【1】以下说法正确的选项是()

A、在101kPa时,1molC与适量

反应生成1molCO时,放出110.5kJ热

量,那么C的燃烧热为110.5kJ/mol

B、在10lkPa时,lmol

完全燃烧生成液态水,放出285、8kJ热量,

燃烧热

为—285.8KJ/mol

C、鉴定HCL和NaOH反应的中和热时,每次实验均应测量3个温度,即盐酸起

始温度、NaOH起始温度和反应后终止温度

D、在稀溶液中:

,假设将含

0.5mol

的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合,放出的热量等于57.3KJ

【错解分析】此题有的同学对燃烧热、中和热的概念搞不清容易误选B或者C

【答案】此题的正确选项为C

【易错点点睛】燃烧热:

在101kPa时1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。

中和热:

在稀溶液中,强酸和强碱发生中和反应生成1mol水时的反应热。

【2】肼〔N2H4〕是火箭发动机的燃料,反应时N2O4为氧化剂,生成氮气和水蒸气。

N2〔g〕+2O2〔g〕=N2O4〔g〕;△H=+8.7kJ/mol

N2H4〔g〕+O2〔g〕=N2〔g〕+2H2O〔g〕;△H=-534.0kJ/mol

以下表示肼跟N2O4反应的热化学方程式,正确的选项是〔〕

A、2N2H4〔g〕+N2O4〔g〕=3N2〔g〕+4H2O〔g〕;△H=-542.7kJ/mol

B、2N2H4〔g〕+N2O4〔g〕=3N2〔g〕+4H2O〔g〕;△H=-1059.3kJ/mol

C、2N2H4〔g〕+N2O4〔g〕=3N2〔g〕+4H2O〔g〕;△H=-1076.7kJ/mol

D、N2H4〔g〕+

N2O4〔g〕=

N2〔g〕+2H2O〔g〕;△H=-1076.7kJ/mol

【错解分析】对盖斯定律的概念理解不透。

【答案】此题的正确选项为C

N2〔g〕+2O2〔g〕=N2O4〔g〕;△H=+8.7kJ/mol①

N2H4〔g〕+O2〔g〕=N2〔g〕+2H2O〔g〕;△H=-534.0kJ/mol②

②×2-①即得到

2N2H4〔g〕+N2O4〔g〕=3N2〔g〕+4H2O〔g〕;△H=-1076.7kJ/mol

【易错点点睛】对于一个化学反应,无论是一步完成,还是分几步完成,其反应的焓变是一样的。

另外还要注意热化学方程式的书写,一定要注意规范性。

【3】CH3—CH3→CH2=CH2+H2;有关化学键的键能如下。

化学键         C-H  C=C  C-C  H-H

键能〔kJ/mol〕414.4  615.3 347.4  435.3

试计算该反应的反应热?

【解析】ΔH=[6E(C-H)+E(C-C)]-[E(C=C)+4E(C-H)+E(H-H)]=(6×414.4+347.4)kJ/mol-(615.3+4×414.4+435.3)kJ/mol=+125.6kJ/mol

这说明,上述反应是吸热的,吸收的热量为125.6kJ/mol。

【易错点点睛】ΔH=∑E(反应物)-∑E〔生成物〕,即反应热等于反应物的键能总和跟生成物的键能总和之差。

通常人们把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。

键能常用E表示,单位是kJ/mol。

【4】充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水,并放出热量bkJ,那么乙炔燃烧的热化学方程式正确的选项是                                      

A.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l); ΔH=-2bkJ/mol

B.C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l); ΔH=2bkJ/mol

C.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l); ΔH=-4bkJ/mol

D.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l); ΔH=bkJ/mol

【答案】A

【解析】以上各式中化学计量数及物质状态标注都正确;该反应放热,△H应为负值;生成1mol二氧化碳气体,放出热量bkJ,那么又生成4mol二氧化碳气体,放出热量4bkJ。

【易错点点睛】1.△H只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边,并用“;”隔开。

放热反应,△H为“-”,吸热反应△H为“+”,△H的单位一般为KJ·mol-1。

 2.反应热△H的测定与条件有关。

绝大多数△H是在25℃、101KPa下测定的。

书写时可不注明温度和压强。

3.热化学方程式中的热量数据,是与各化学计量数为物质的量时相对应的,不是几分子反应的热效应。

因此式中的计量数可是整数,也可以是分数。

一般出现分数时是以某反应物或生成物为“1mol”时其它物质才出现的,不能随便都写分数。

4.必须注明聚集状态,用s、l、g分别表示固体、液体、气体。

5.无论热化学方程式中化学计量数为多少,△H的单位总是KJ·mol-1,但△H的数值与反应式中的系数有关。

【5】“摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。

吸食时将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合后摇动即能制冷。

该化学物质是〔〕

A、氯化钠B、生石灰C、氢氧化钠D、硝酸铵

【答案】D

【解析】将该物质和水混合后摇动即能制冷,说明此物质溶于水时,可以吸收大量的热。

四个选项中,氯化钠溶解时没有明显的放热或吸热现象;生石灰和氢氧化钠溶解时均能放出大量的热;只有硝酸铵溶解时,吸收大量的热,能起到致冷作用。

【易错点点睛】由于对“溶质在水中溶解时的热量变化”的认识不清,造成失误。

【6】以下热化学方程式中的ΔH能表示物质燃烧热的是〔〕

A.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH=-566KJ·mol-1

B.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890KJ·mol-1

C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-571.6KJ·mol-1

D.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)ΔH=-184.6KJ·mol-1

【答案】B

【解析】“燃烧热”的定义是:

在101kPa时,1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的能量;热化学方程式中的化学计量数表示物质的量。

A、C项中CO、H2的物质的量是2mol,不行;D项H2不是在氧气中燃烧,不符合燃烧热的定义。

【易错点点睛】“生成稳定的氧化物”的两层涵义:

①指燃烧产物不能再燃烧〔如生成CO2、H2O、SO2、N2等〕;②是生成物的聚集状态在燃烧热测定条件下处于稳定状态,一般燃烧热常用298K时数据,如H2的燃烧热是指1mol氢气完全燃烧生成液态水时放出的热量。

燃烧热的计算标准是以可燃物为1mol来进行测量和计算的,因此在计算燃烧热时,热化学方程式里的化学计量数常常出现分数。

【7】H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1。

以下四个化学反应方程式:

①H2SO4(aq)+2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l);

②H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)+2H2O(l);

③HCl(aq)+NH3•H2O(aq)=NH4Cl(aq)+H2O(l);

④CH3COOH(aq)+NH3•H2O(aq)=CH3COONH4(aq)+H2O(l)。

其中反应热为57.3kJ·mol-1的是〔〕

A、①和②B、③C、④D、以上都不对

【答案】D

【易错点点睛】中和热的标准是以生成1molH2O所放出的热量来衡量的。

弱酸或者弱碱在稀溶液中发生中和反应时,由于弱电解质的电离需要吸收更多的热量,它们的中和热一般低于57.3kJ·mol-1;而如果是浓硫酸与碱反应,那么由于浓硫酸溶解时表现为放热,那么测得的中和热要高于上值。

【8】:

H+(aq)+OH-(aq)=H2O△H1=-57.3kJ·mol-1,

H2SO4(浓)+NaOH(aq)=

Na2SO4(aq)+H2O(l)△H2=m,以下说法正确的选项是()

A.上述热化学方程式中的计量数表示分子个数B.△H1>△H2

C.△H2=-57.3kJ·mol-1D.|△H1|>|△H2|

【答案】B

【解析】热化学方程式中的化学计量数表示物质的量,A项不对;浓H2SO4在稀释时放热,含0.5molH2SO4的浓H2SO4与1molNaOH反应放出的热量应等于浓硫酸稀释时放出的热量和中和热之和,因此,△H2<△H1<0,且|△H1|>|△H2|。

【易错点点睛】此题旨在考查对“热化学方程式的意义”的理解和对“中和热”概念的掌握,属于容易题。

【9】在以下各说法中,正确的选项是

A、△H>0表示放热反应,△H<0表示吸热反应

B、热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量,可以是分数

C、1molH2SO4与1molBa(OH)2反应生成BaSO4沉淀时放出的热叫做中和热

D、1molH2与0.5molO2反应放出的热就是H2的燃烧热

【答案】B

【解析】A项,△H>0表示吸热反应,△H<0表示放热反应;C项,“中和热”是指在稀溶液中,酸和碱发生中和反应,生成1mol水时放出的热量。

1molH2SO4与1molBa(OH)2反应生成2mol水,放出的热大于中和热;D项,在101kPa时,1molH2与0.5molO2反应,生成液态水时放出的热才是H2的燃烧热;题中没有说明生成的水的聚集状态,不行。

【易错点点睛】此题旨在考查对“热化学方程式的意义”的理解和对“中和热”、“燃烧热”概念的掌握。

【10】据《参考消息》报道,有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点。

假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用,关于其有利因素的以下说法中,你认为不妥当的是

A、硅便于运输、贮存,从安全角度考虑,硅是最正确的燃料

B、硅的来源丰富,易于开采,且可再生

C、硅燃烧放出的热量大,且燃烧产物对环境污染程度低,容易有效控制

D、寻找高效新催化剂,使硅的生产耗能很低,是硅能源开发利用的关键技术

【答案】D

【解析】A项,硅是固体,从安全角度考虑,不必考虑泄露的问题,便于运输、贮存,说法正确;B项,硅元素在自然界中的含量居第二位,来源丰富,说法也对:

C项,硅燃烧,生成的二氧化硅是固体,说法也对;D项,理论上,制备硅不需要催化剂,说法不对。

【易错点点睛】此题旨在讨论硅作新型燃料的特点和硅能源开发利用的优势,由于属于容易题。

【11】31g白磷变成红磷放出18.39kJ热量,以下两反应中:

P4(s)+5O2(g)=2P2O5(s),△H=Q1kJ·mol-1

4P(红,s)+5O2(g)=2P2O5(s),△H=Q2kJ·mol-1

那么以下说法中正确的选项是()

A.Q1>Q2,白磷比红磷稳定B.Q1>Q2,红磷比白磷稳定

C.Q1

【答案】D

【解析】根据白磷变成红磷放出18.39kJ热量可知,白磷所含的能量高,红磷所含的能量低,红磷比白磷稳定;红磷转化为白磷的反应是吸热反应。

根据“盖斯定律”,将两方程式叠加得:

P4(s)=4P(红,s),△H=(Q1-Q2)kJ·mol-1<0,因此Q1

【易错点点睛】此题旨在考查对“放热反应”概念的理解和对“盖斯定律”在化学反应中有关反应热的计算中的运用,属于中等难度题。

【12】根据热化学方程式:

S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=-297.23kJ·mol-1,以下说法正确的选项是:

A、1molSO2(g)的能量总和大于1moS(s)和1molO2(g)的能量总和

B、1molSO2(g)的能量总和小于1molS(s)和1molO2(g)的能量总和

C、S(g)+O2(g)=SO2(g)△H=-QkJ·mol-1;Q的值大于297.23

D、S(g)+O2(g)=SO2(g)△H=-QkJ·mol-1;Q的值等于297.23

【答案】BC

【解析】S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=-297.23kJ·mol-1是表示S的燃烧热的热化学方程式。

根据“放热反应的实质是反应物的总能量高于生成物的总能量”可知,1molSO2(g)的能量总和小于1molS(s)和1molO2(g)的能量总和,那么A项正确,B项错误;根据“盖斯定律”,S(s)+O2(g)=SO2(g)可以看作是通过“S(s)=S(g)〔此过程是吸热的,设焓变为△H1,那么△H1>0〕”与“S(g)+O2(g)=SO2(g)〔△H=-QkJ·mol-1〕”两个过程实现,反应热等于两个过程的热效应的叠加,即:

-297.23kJ·mol-1=-QkJ·mol-1+△H1,那么:

Q>297.23。

【易错点点睛】此题以硫的燃烧热为例,旨在考查对“热化学方程式的意义”的理解、对“燃烧热”概念的掌握和“盖斯定律”的运用,属于中等难度题。

【13】工业由粗硅制取纯硅有以下反应:

①Si(s)+3HCl(g)

SiHCl3(g)+H2(g);△H=-318kJ·mol-l

②SiHCl3(g)+H2(g)

Si(s)+3HCl(g);

以下关于上述反应的说法中不正确的选项是

A、反应①、②均为氧化还原反应

B、反应①、②均为置换反应

C、假设反应①放热,那么反应②一定吸热

D、欲提高SiHCl3产率,可减压或升温

【答案】D

【解析】从化学反应的形式来看,反应①、②均为置换反应,都属于氧化还原反应,A、B两项的结论都对;反应①、②互为逆过

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