江苏省版高考化学新增分大一轮复习专题4常见的非金属及其化合物第13讲含硫化合物的性质及应用讲.docx

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第13讲 含硫化合物的性质及应用

考纲要求

 1.了解硫及其重要化合物的主要性质和重要应用。

2.了解硫的氧化物对生态环境的影响。

考点一 硫及其氧化物的性质

一、硫单质的性质及应用

1.硫元素的存在形态

2.硫单质的物理性质

硫单质俗称硫黄,是一种淡黄色固体;不溶于水,微溶于酒精,易溶于CS2;有多种同素异形体,如单斜硫、斜方硫等。

3.从化合价的角度认识硫单质的化学性质

H2O2

(1)S的氧化性

S与Fe、Cu、Hg反应的化学方程式依次为Fe+SFeS、2Cu+SCu2S、S+Hg===HgS(此反应适用于除去室内洒落的Hg)。

(2)S的还原性

①S与O2反应的化学方程式为S+O2SO2,在空气中燃烧火焰为淡蓝色。

②与强氧化剂反应(如浓硫酸)的化学方程式为

S+2H2SO4(浓)3SO2↑+2H2O。

(3)S与NaOH溶液反应的化学方程式为3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O,该反应中硫既是氧化剂,又是还原剂,此反应可用于除去试管内黏附的S。

二、硫的氧化物(SO2、SO3)的性质及应用

1.二氧化硫(SO2)

(1)物理性质

二氧化硫是无色、有刺激性气味的有毒气体,是大气污染物之一;易溶于水,通常状况下,1体积水溶解约40体积SO2。

(2)化学性质

按要求完成下列方程式:

①酸性氧化物的通性

②氧化性(如与H2S溶液反应):

SO2+2H2S===3S↓+2H2O

③还原性

④漂白性:

可使品红溶液等有机色质褪色,生成不稳定的化合物。

2.三氧化硫(SO3)

SO3在标准状况下为无色、针状晶体,能与水反应:

SO3+H2O===H2SO4,放出大量的热,SO3是酸性氧化物,它跟碱性氧化物或碱都能反应生成硫酸盐。

3.硫的氧化物的污染与治理

(1)来源:

含硫化石燃料的燃烧及金属矿物的冶炼等。

(2)危害:

危害人体健康,形成酸雨(pH小于5.6)。

(3)治理:

燃煤脱硫,改进燃烧技术。

(4)硫酸型酸雨的形成途径有两个:

途径1:

空气中飘尘的催化作用,使2SO2+O22SO3、SO3+H2O===H2SO4。

途径2:

SO2+H2OH2SO3、2H2SO3+O2===2H2SO4。

(1)硫在自然界中仅以化合态存在(  )

(2)硫在空气中燃烧的产物是二氧化硫,在纯氧中燃烧的产物是三氧化硫(  )

(3)硫黄易溶于CS2,所以可用CS2溶解试管内壁的硫(  )

(4)SO2有漂白性,所以SO2可使溴水褪色(  )

(5)SO2气体通入BaCl2溶液产生白色沉淀BaSO3(  )

(6)SO2和Cl2等物质的量混合后通入装有湿润的有色布条的集气瓶中,漂白效果更好(  )

(7)SO2、漂白粉、活性炭、Na2O2都能使红墨水褪色,其原理相同(  )

答案 

(1)× 

(2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)×

解析 (4)漂白性是指使有机色质褪色,SO2使溴水褪色体现了二氧化硫的还原性。

(5)由于亚硫酸的酸性比盐酸弱,BaSO3可溶于盐酸,故不会生成沉淀。

(6)SO2和Cl2等物质的量混合后在溶液中发生反应:

SO2+Cl2+2H2O===H2SO4+2HCl,从而失去漂白能力。

1.(SO2性质基础填空)将SO2分别通入下列四种溶液中

回答下列问题:

(1)试管a中的实验现象:

KMnO4溶液________,证明SO2具有________性;

(2)试管b中的实验现象:

品红溶液________,证明SO2具有________性;

(3)试管c中能产生白色沉淀,该沉淀是________;

(4)试管d中能产生白色沉淀,该沉淀是________。

答案 

(1)褪色 还原 

(2)褪色 漂白 (3)BaSO4

(4)BaSO3

2.在BaCl2溶液中通入SO2气体,未见沉淀生成,若再通入下列四种气体①Cl2、②NH3、③NO2、④H2S,均会产生沉淀。

回答下列问题:

(1)通入四种气体时产生的沉淀分别是

①______________________;②____________________;

③______________________;④____________________。

(2)用方程式表示①和④产生沉淀的原因

①________________________________________________________________________;

④________________________________________________________________________。

答案 

(1)①BaSO4 ②BaSO3 ③BaSO4 ④S

(2)①SO2+Cl2+2H2O===SO+2Cl-+4H+、SO+Ba2+===BaSO4↓(或SO2+Cl2+2H2O+Ba2+===BaSO4↓+2Cl-+4H+)

④2H2S+SO2===3S↓+2H2O(或2H2S+H2SO3===3S↓+3H2O)

(1)SO2不能漂白酸碱指示剂,如只能使紫色的石蕊溶液变红,但不能使之褪色。

(2)SO2的漂白性和还原性的区别

SO2使品红溶液褪色表现的是SO2的漂白性,加热后溶液颜色复原;SO2使酸性高锰酸钾溶液、溴水、氯水、碘水褪色表现的是SO2的还原性,加热后溶液颜色不复原。

(3)SO2氧化性的表现

SO2通入氢硫酸、硫化钠溶液中都会出现淡黄色沉淀,表现了SO2的氧化性。

(4)三类漂白剂的区别

类型

原理

举例

特点

备注

氧化型

将有机色质内部“生色团”破坏掉

HClO、NaClO、

Ca(ClO)2、Na2O2、

H2O2、O3等

不可逆、持久

无选择性

加合型

与有机色质内部“生色团”“化合”成无色物质

SO2

可逆、不持久

有选择性

吸附型

将有色物质吸附而褪色

活性炭

物理变化

吸附色素

题组一 硫及其氧化物的性质

1.(2018·镇江调研)下列说法错误的是(  )

A.残留在试管内壁上的硫可用CS2溶解除去,也可用热的NaOH溶液除去

B.硫单质与变价金属反应时一般生成高价态的金属硫化物

C.汞蒸气有毒,实验室里不慎洒落一些汞,可撒上硫粉进行处理

D.单质硫或含硫物质燃烧时,氧气少量时生成SO2,氧气足量时生成SO3

答案 BD

解析 硫能溶于CS2,且能与NaOH反应生成可溶性的Na2S和Na2SO3,A项正确;硫在氧气中燃烧只生成SO2,D项错误。

2.有学生为了证明SO2是一种酸性氧化物,做了以下实验:

向滴有酚酞的氢氧化钠溶液中通入过量的SO2气体,溶液褪色,关于该实验下列说法错误的是(  )

A.该实验一定能证明SO2是一种酸性氧化物

B.若SO2是一种酸性氧化物,溶液中可能发生的反应是:

SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O

C.若SO2是一种酸性氧化物,溶液中可能发生的反应是:

SO2+Na2SO3+H2O===2NaHSO3

D.若要证明SO2是一种酸性氧化物,还需在实验结束后再加酚酞或氢氧化钠溶液

答案 A

解析 酸性氧化物的概念:

能够与水反应只生成对应的酸,能够与碱反应只生成盐和水的氧化物为酸性氧化物。

A项,向滴有酚酞的氢氧化钠溶液中通入过量的SO2气体,溶液褪色,可能是因为二氧化硫的漂白性,所以该实验不能说明二氧化硫为酸性氧化物,故A错误;C项,若SO2是一种酸性氧化物,二氧化硫与氢氧化钠反应生成亚硫酸钠溶液,亚硫酸钠溶液再与二氧化硫、水反应生成亚硫酸氢钠,故C正确。

3.将二氧化硫气体通入KIO3淀粉溶液中,溶液先变蓝后褪色。

此过程中二氧化硫表现出(  )

A.酸性B.还原性

C.氧化性D.漂白性

答案 B

解析 将二氧化硫气体通入KIO3淀粉溶液,溶液先变蓝后褪色,说明先生成碘,碘继续与二氧化硫反应生成HI和硫酸,发生I2+SO2+2H2O===H2SO4+2HI,反应中二氧化硫表现还原性。

题组二 SO2的检验

4.(SO2气体的检验)下列实验中能证明某气体为SO2的是(  )

①使澄清石灰水变浑浊 ②使湿润的蓝色石蕊试纸变红 ③使品红溶液褪色 ④通入足量NaOH溶液中,再滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,该沉淀溶于稀盐酸 ⑤通入溴水中,能使溴水褪色,再滴加Ba(NO3)2溶液有白色沉淀产生

A.都能证明B.都不能证明

C.③④⑤均能证明D.只有⑤能证明

答案 D

解析 ①CO2也能使澄清石灰水变浑浊;②酸性气体均能使湿润的蓝色石蕊试纸变红;③Cl2也能使品红溶液褪色;④CO2、SO2均有此现象。

5.(SO2与CO2混合气体中成分的检验)下图是检验某无色气体A是SO2和CO2的混合气体的装置图,按要求回答下列问题:

(1)B中加入的试剂是________,作用是_______________________________________。

(2)C中加入的试剂是__________,作用是_____________________________________。

(3)D中加入的试剂是______________,作用是_________________________________。

(4)实验时,C中应观察到的现象是___________________________________________

________________________________________________________________________。

答案 

(1)品红溶液 检验SO2

(2)酸性KMnO4溶液 除去SO2并检验SO2是否除尽

(3)澄清石灰水 检验CO2

(4)酸性KMnO4溶液的颜色变浅但不褪成无色(或不褪色,或不褪成无色)

解析 一定要理解题意是检验气体成分,检验二氧化硫用品红溶液,吸收二氧化硫用酸性KMnO4溶液,检验二氧化碳用澄清石灰水;在检验二氧化碳之前,必须除尽二氧化硫,因为二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊。

C装置的作用是除去SO2并检验SO2是否除尽,所以酸性高锰酸钾溶液颜色变浅,但不能褪成无色,若褪成无色则不能证明二氧化硫已除尽。

检验SO2和CO2同时存在的一般流程

SO2和CO2都能使澄清的石灰水变浑浊,检验二者同时存在的一般流程为

流程设计

检验SO2⇒除去SO2⇒检验SO2是否除尽⇒检验CO2

选用试剂

品红溶液

酸性KMnO4溶液

品红溶液

澄清的石灰水

预期现象

褪色

褪色

不褪色

变浑浊

注意 有时为简化装置,可将除去SO2和检验SO2是否除尽合并为一个装置,用较浓的酸性KMnO4溶液,现象是酸性KMnO4溶液颜色变浅,但不褪成无色。

题组三 SO2的污染与防治

6.下列说法不正确的是(  )

A.改燃煤为燃气,可以减少废气中SO2等有害物质的排放量,是治理“雾霾”等灾害天气的一种措施

B.向煤中加入适量石灰石,使煤燃烧产生的SO2最终生成CaSO3,可减少对大气的污染

C.大量燃烧化石燃料排放的废气中含SO2,从而使雨水的pH<5.6形成酸雨

D.硫和氮的氧化物是形成酸雨的主要物质

答案 B

7.(SO2的吸收与检测)食品、大气、工业尾气中SO2均需严格检测或转化吸收,下列有关SO2的检测或吸收方法正确的是(  )

A.滴定法:

用酸性KMnO4溶液滴定葡萄酒试样以测定葡萄酒中SO2的浓度

B.沉淀法:

用Ba(OH)2溶液沉淀SO2,然后将沉淀在空气中洗涤、过滤、干燥、称重以测定大气中SO2的浓度

C.氨酸法:

用氨水吸收尾气中的SO2后再将吸收液与硫酸反应,将富集后的SO2循环使用

D.石灰—石膏法:

常温下用石灰石吸收尾气中的SO2得到CaSO3,再经氧化可用于生产石膏

答案 C

解析 A项,葡萄酒中的乙醇能被酸性高锰酸钾溶液氧化,对SO2的检测有干扰;B项,大气中的CO2能与Ba(OH)2溶液形成沉淀,对SO2的检测有干扰;C项,氨水吸收SO2生成(NH4)2SO3或NH4HSO3,(NH4)2SO3或NH4HSO3与硫酸反应能产生SO2,SO2可以循环使用;D项,石灰石吸收SO2,需要在高温下才能进行。

 

四种常见的SO2尾气处理方法

方法一:

钙基固硫法

为防治酸雨,工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧,燃烧时硫、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙,从而使硫转移到煤渣中,反应原理为CaO+SO2CaSO3,2CaSO3+O22CaSO4,总反应方程式为2CaO+2SO2+O22CaSO4。

方法二:

氨水脱硫法

该脱硫法采用喷雾吸收法,雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2,其反应的化学方程式为2NH3+SO2+H2O===(NH4)2SO3,2(NH4)2SO3+O2===2(NH4)2SO4。

(或生成NH4HSO3,然后进一步氧化)

方法三:

钠、碱脱硫法

钠、碱脱硫法是用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2,得到Na2SO3和NaHSO3,发生反应的化学方程式为2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O,Na2CO3+SO2===Na2SO3+CO2,Na2SO3+SO2+H2O===2NaHSO3。

方法四:

双碱脱硫法

先利用烧碱吸收SO2,再利用熟石灰浆液进行再生,再生后的NaOH碱液可循环使用,化学反应原理为

①吸收反应:

2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O,2Na2SO3+O2===2Na2SO4。

②再生反应:

Na2SO3+Ca(OH)2===CaSO3↓+2NaOH,Na2SO4+Ca(OH)2===CaSO4↓+2NaOH。

考点二 硫酸 硫酸根离子的检验

1.硫酸的物理性质

H2SO4是无色液体,能与水以任意比互溶,溶解时可放出大量的热,浓H2SO4稀释的方法是将浓H2SO4沿烧杯内壁缓缓倒入水中并用玻璃棒不断搅拌。

2.硫酸是强电解质,写出稀硫酸与下列物质反应的离子方程式

(1)铁:

Fe+2H+===Fe2++H2↑;

(2)MgO:

MgO+2H+===Mg2++H2O;

(3)Ba(OH)2:

Ba2++2OH-+2H++SO===BaSO4↓+2H2O;

(4)Na2SO3:

SO+2H+===H2O+SO2↑;

(5)BaCl2:

Ba2++SO===BaSO4↓。

3.浓H2SO4的特性

(1)填写下表

实验

实验现象

浓硫酸的特性

少量胆矾加入浓硫酸中

蓝色固体变白

吸水性

用玻璃棒蘸取浓硫酸滴在滤纸上

沾有浓H2SO4的滤纸变黑

脱水性

将铜片加入盛有浓硫酸的试管中加热

铜片逐渐溶解,产生无色刺激性气味的气体

强氧化性、酸性

(2)分别写出浓硫酸与Cu、C反应的化学方程式:

Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O、

C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O。

(3)常温下,铁、铝遇浓H2SO4钝化,可用铝槽车运输浓H2SO4。

4.SO的检验

检验SO的正确操作方法:

被检液取清液有无白色沉淀产生(判断有无SO)。

先加稀盐酸的目的是防止CO、SO、Ag+干扰,再加BaCl2溶液,有白色沉淀产生。

整个过程中可能发生反应的离子方程式:

CO+2H+===CO2↑+H2O、SO+2H+===SO2↑+H2O、Ag++Cl-===AgCl↓、Ba2++SO===BaSO4↓。

(1)浓硫酸具有强氧化性,所以浓硫酸不可用于干燥H2和CO(  )

(2)铜片溶于热的浓硫酸,体现了浓硫酸的酸性和强氧化性(  )

(3)向溶液中滴加酸化的Ba(NO3)2溶液出现白色沉淀,说明该溶液中一定有SO(  )

(4)将少量铜加入浓硫酸中加热,很快能观察到溶液变为蓝色(  )

(5)50mL18.4mol·L-1的浓硫酸与足量的铜反应,可产生SO2物质的量为0.46mol(  )

(6)一定量浓硫酸中加入足量锌粒加热,产生的气体为SO2和H2的混合气体(  )

答案 

(1)× 

(2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√

解析 

(1)浓硫酸虽然具有强氧化性,但不能氧化H2、CO,因而可以干燥H2、CO。

(3)酸化的NO可将SO氧化为SO,也会产生白色沉淀BaSO4。

(4)由于浓硫酸具有吸水性,不能得到蓝色溶液。

(5)随反应进行,浓硫酸变为稀硫酸,反应停止,故0.92molH2SO4不可能完全反应。

(6)Zn与浓硫酸反应产生SO2,变为稀硫酸时产生H2。

 

硫酸是中学化学实验室的常见药品,其性质有:

①酸性 ②吸水性 ③脱水性 ④强氧化性 ⑤催化作用。

请将序号填在相应的横线上:

(1)锌和稀H2SO4制H2________________。

(2)浓硫酸作干燥剂________________。

(3)实验室用乙醇和冰醋酸制取乙酸乙酯________________________________________。

(4)乙酸乙酯的水解________________。

(5)纤维素的水解________________。

(6)浓硫酸使湿润的石蕊试纸先变红,后又变黑___________________________________。

答案 

(1)① 

(2)② (3)②⑤ (4)⑤ (5)⑤

(6)①③

题组一 硫酸的性质及应用

1.下列关于鉴别1mol·L-1的稀硫酸和98%的浓硫酸的叙述正确的是(  )

A.常温下测定两溶液的导电能力,导电能力强的是浓硫酸

B.加热条件下可以用铜片鉴别两种溶液

C.常温下铝片不能用于鉴别两种溶液

D.两溶液敞口在空气中放置一段时间后质量明显增大的是浓硫酸

答案 BD

2.浓硫酸分别与三种钠盐反应,现象如图。

下列分析正确的是(  )

A.对比①和②可以说明还原性:

Br->Cl-

B.①和③相比可说明氧化性:

Br2>SO2

C.②中试管口白雾是HCl遇水蒸气所致,说明酸性:

H2SO4>HCl

D.③中浓H2SO4被还原成SO2

答案 A

解析 A项,反应①生成的红棕色气体是溴蒸气,反应②白雾是氯化氢,说明浓硫酸能将溴离子氧化成溴单质,而不能将氯离子氧化成氯气;B项,反应③生成的是二氧化硫气体,非氧化还原反应,而且亚硫酸钠与溴化钠不是同一类型;C项,白雾说明氯化氢易挥发;D项,反应③生成的是二氧化硫气体,非氧化还原反应。

3.探究铜和浓硫酸的反应,下列装置或操作错误的是(  )

A.上下移动装置甲中的铜丝可控制生成SO2的量

B.装置乙可用于收集SO2气体

C.为确认甲中有CuSO4生成,将试管中的液体倒入装置丙中稀释,观察颜色

D.利用装置丁将硫酸铜溶液加热浓缩、冷却结晶,可析出CuSO4·5H2O

答案 B

解析 可控制铜丝与溶液接触面积来控制反应速率,故A不符合题意;二氧化硫的密度比空气的大,因此用装置乙收集二氧化硫时,应长进短出,故B符合题意;将试管中的液体倒入装置丙中,若变蓝,则有硫酸铜生成,故C不符合题意;利用装置丁将硫酸铜溶液加热浓缩、冷却结晶,可析出硫酸铜晶体,故D不符合题意。

题组二 SO的检验

4.(SO的检验及干扰因素排除)下列过程中,最终的白色沉淀物不一定是BaSO4的是(  )

A.Fe(NO3)2溶液白色沉淀

B.Ba(NO3)2溶液白色沉淀

C.无色溶液白色沉淀

D.无色溶液无色溶液白色沉淀

答案 C

解析 A项,二氧化硫被硝酸氧化为硫酸,加氯化钡一定生成硫酸钡沉淀;B项,亚硫酸根被硝酸氧化为硫酸根,沉淀也是硫酸钡;C项,所得沉淀可能是氯化银;D项,先加过量盐酸无沉淀,再加氯化钡产生的白色沉淀一定是硫酸钡。

 

5.(SO检验的应用)有一瓶Na2SO3溶液,可能部分被氧化,某同学进行如下实验:

取少量溶液,滴入Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀,再加入足量稀硝酸,充分振荡后,白色沉淀不溶解。

对此实验的下列叙述正确的是(  )

A.实验证实Na2SO3已部分氧化

B.实验中加入Ba(NO3)2溶液后的沉淀一定是BaSO4

C.实验中加入足量硝酸后的沉淀是BaSO4和BaSO3的混合物

D.此次实验不能确定Na2SO3是否部分被氧化

答案 D

解析 Na2SO3溶液可能部分被氧化变质,则滴入Ba(NO3)2溶液,生成的白色沉淀一定有亚硫酸钡,可能有硫酸钡,加入足量稀硝酸后,亚硫酸钡被氧化成硫酸钡,即此时的白色沉淀是硫酸钡。

SO检验的易错点

(1)误将Ag+、Pb2+判断成SO。

如向待测液中滴加BaCl2溶液,再加稀盐酸有白色沉淀便断定含SO。

其错误是未注意溶液中不含SO,而含Ag+或Pb2+时也会产生同样的现象:

Ag++Cl-===AgCl↓(白色),Pb2++2Cl-===PbCl2↓(白色)。

(2)误将SO判断成SO。

如向待测液中滴加用稀盐酸酸化的Ba(NO3)2溶液生成白色沉淀,便误以为有SO。

该错误是未注意NO在酸性环境中具有强氧化性,发生反应:

Ba2++SO===BaSO3↓(白色),3BaSO3+2H++2NO===3BaSO4↓(白色)+2NO↑+H2O。

考点三 硫及其化合物的相互转化及应用

1.理清硫元素的化合价与氧化性、还原性之间的关系

2.掌握硫及其化合物之间的转化规律

(1)相同价态硫的转化是通过酸、碱反应实现的

如:

写出②、③、④反应的化学方程式:

②H2SO3+2NaOH===Na2SO3+2H2O;

③Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+H2O+SO2↑;

④SO2+Na2SO3+H2O===2NaHSO3。

(2)不同价态硫的转化是通过氧化还原反应实现的

当硫元素的化合价升高或降低时,一般升高或降低到其相邻的价态,即台阶式升降,可用下图表示

如:

H2SSSO2SO3

写出③、④、⑤反应的化学方程式:

③2SO2+O22SO3;

④S+H2H2S;

⑤SO2+2H2S===3S↓+2H2O。

注意 

(1)同种元素相邻价态的粒子间不发生氧化还原反应,如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。

(2)当硫元素的高价态粒子与低价态粒子反应时,一般生成中间价态,如2Na2S+Na2SO3+3H2SO4===3Na2SO4+3S↓+3H2O。

题组一 硫及其化合物的转化关系应用

1.海水中主要含有Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Cl-、Br-、SO、HCO、CO等离子,火力发电时排放的烟气可用海水脱硫,其工艺流程如下图所示,下列说法错误的是(  )

A.海水pH约为8的原因主要是天然海水含CO、HCO

B.吸收塔中发生的反应有SO2+H2OH2SO3

C.氧化主要是氧气将HSO、SO、H2SO3氧化为SO

D.经稀释“排放”出的废水中,SO浓度与海水相同

答案 D

解析 A项,海水中CO、HCO发生水解,CO+H2OHCO+OH-,HCO+H2OH2CO3+OH-,所以天然海水的pH≈8,呈弱碱性,故A正确;B项,由流程分析可知吸收塔中发生的反应有SO2+H2OH2SO3,故B正确;C项,天然海水吸收了含硫烟气后,要用O2进行氧化处理,因为氧气具有氧化性,所以能将H2SO3、HSO、SO等氧化为硫酸,如亚硫酸被氧化的反应为2H2SO3+O2===2H2SO4,故C正确。

2.含硫煤燃烧会产生大气污染物,为防治该污染,某工厂设计了新的治污方法,同时可得到化工产品,该工艺流程如图

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