全国天原杯化学竞赛复赛试题及详解.docx
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全国天原杯化学竞赛复赛试题及详解
2009年全国初中化学素质和实验能力竞赛
（第十九届天原杯）复赛试题
试题说明：
1、考试时间：
2小时
2、本试卷共6页，满分100分。
附加题20分计入总分。
答案必须写在答题卷上。
3、可能用到的相对原子质量：
H：
1C：
12N：
14O：
16Na：
23Mg：
24
Si：
28S：
32C1：
35.5Fe：
56Cu．：
64Zn：
65Ba：
137
一、选择题（本题包括15个小题，每小题2分，共30分。
每小题有1个或2个选项符合题意。
若有两个答案的错1个不得分，漏选1个扣1分。
）
1、为了警示世人因气候变化对人类危害的关注，2009年“世界环境日”的主题是：
“团结起来应对气候变化”。
下列做法或认识不符合这—主题的是
A、提倡乘坐公共交通、骑自行车或步行的方式出行
B、在生产和生活活动中提倡使用节能技术和节能用具
C、植树造林，严禁乱砍滥伐
D、广泛使用酒精、沼气，既可解决能源问题，也有利减轻温室效应
解析：
使用酒精、沼气，可以节约能源，但仍会产生温室效应，D不正确
2、分类法是一种行之有效、简单易行的科学方法。
某同学用下表所示形式对所学知识进行分类，其中甲与乙、丙、丁是包含关系。
下列各组中，有错误的组合是
选项
甲
乙、丙、丁
A
常见干燥剂
浓硫酸、石灰石、碱石灰
B
常见合金
不锈钢、焊锡、生铁
C
常见营养物质
蛋白质、维生素、无机盐
D
常见碱
烧碱、纯碱、熟石灰
解析：
石灰石不能用作干燥剂，A错误；纯碱Na2CO3不是碱，而是盐，D错误
3、2008年诺贝尔化学奖授予钱永健等发明的绿色荧光蛋白标记技术，这项发明为细胞生物学和神经生物学的发展带来一场革命，对我们理解绿色荧光蛋白如何发光作出了贡献。
绿色荧光蛋白分子中含有氨基（一NH2，具有碱的性质）和羧基（一COOH，具有酸的性质）。
该分子具有的性质是
A、只能与硫酸反应，不能与氢氧化钾反应B、只能与氢氧化钾反应，不能与硫酸反应
C、既能与硫酸反应，又能与氢氧化钾反应D、既不能与硫酸反应，又不能与氢氧化钾反应
解析：
荧光蛋白分子中既含有氨基，具有碱的性质，又含有羧基，具有酸的性质，因此既能和碱反应，又能和酸反应，选C
4、1~18号元素中X元素的原子最外层只有1个电子，Y元素的原子的第三层有6个电子，
Z元素的第二层也有6个电子，在化合物中只有Z元素的化合价为负。
由这三种元素组
成的化合物的化学式可能是
A、XYZ4B、X2YZ3C、X3YZ4D、XYZ3
解析：
1~18号元素中，最外层只有1个电子的只有H，Li，Na，均为+1价，Y元素的原子的第三层有6个电子，则Y为S；Z元素的第二层也有6个电子，Y为O，因此可能形成H2SO3，选B。
A、C、D的化合价代数和均不为零
5．咖喱是一种烹饪辅料，若白衬衣被咖喱汁玷污后，用普通肥皂洗涤时，会发现黄色污渍变为红色，浸泡在水中后红色又变黄色。
据此判断可能与咖喱有相似化学作用的试剂是
A、活性炭B、石蕊溶液C、无水硫酸铜D、淀粉溶液
解析：
咖喱能够在不同性质的溶液中呈现不同的颜色，与酸碱指示剂的化学作用相似，选B
6、对下列实验指定容器中的水，其解释没有体现水的主要作用的是
A
B
C
D
实
验
装
置
硫在氧气中燃烧
测定空气中氧气含量
铁丝在氧气中燃烧
探究燃烧的条件
解释
集气瓶中的水：
吸收放出的热量
量筒中的水：
通过水体积的变化得出O2体积
集气瓶中的水：
冷却溅落融熔物，防止集气瓶炸裂
烧杯中的水：
加热铜
片；隔绝空气
解析：
硫和氧气反应生成尔二氧化硫，二氧化硫是一种有刺激性气味，易溶于水的污染性气体，A中水的主要作用是吸收二氧化硫，而不是吸收热量，A错误
7、将一定质量的a、b、c、d四种物质放入一密闭容器中，在一定条件下反应一段时间后，测得反应后各物质的质量如下。
下列说法错误的是
物质
a
b
c
d
反应前质量/g
6.40
3.20
4.00
0.50
反应后质量/g
待测
2.56
7.20
0.50
A、a和b是反应物，d可能是催化剂B、反应后a物质的质量为4.64g
C、c物质中元素的种类，一定和a、b二种物质中元素的种类相同
D、若物质a与物质b的相对分子质量之比为2﹕1，则反应中a与b的化学计量数（系数）之比为2﹕l
解析：
根据质量守恒定律，得反应后a的质量为3.84g，B错误；a，b质量减少，为反应物，d质量恒定，可能为催化剂，A正确；c由a和b化合而成，元素的种类一定相同，C正确；a消耗了6.40-3.84=2.56g，b消耗了3.20-2.56=0.64g，则化学计量数之比为（2.56/2）﹕（0.64/1）=2﹕l，D正确
8、ClSO3H称为氯磺酸，是—种强酸。
对于反应：
C1SO3H+HCOOH==CO+HCl+H2SO4有如下判断，其中合理的是
A、此反应属于复分解反应B、此反应中碳元素的化合价发生改变
C、反应后溶液的pH变大D、反应后溶液的pH减小
解析：
此反应不符合复分解反应的特点，A错误；反应前，C的化合价为+2价，反应后也是+2价，未发生改变，B错误；反应后生成HCl和H2SO4，酸浓度增大，pH减小，C错误，D正确，选D
9、物质与水发生的复分解反应称为水解反应。
例如：
Al2S3+6H2O=2Al（OH）3↓+3H2S↑。
根据上述观点，下列说法中不正确的是
A、NaF的水解产物是NaOH和HFB、CaO2的水解产物是Ca（OH）2和H2O2
C、PCl3的水解产物之一是PH3D、Mg3N2水解产物是Mg（OH）2和NH3
解析：
通过观察反应式可以看出，水解反应中，阳离子与氢氧根结合生成碱，阴离子与氢结合生成酸，从而NaF+H2O=NaOH+HF，A正确；CaO2+2H2O=Ca（OH）2+H2O2,B正确；PCl3+3H2O=P（OH）3+3HCl,C错误；Mg3N2+6H2O=3Mg（OH）2+2NH3，D正确
10、有Na、S、O、H四种元素中的二种或三种元素组成四种常见的化合物。
其中甲能跟氯化钡反应生成一种硫酸盐和另—种盐；乙能跟氢氧化钠反应生成盐和水；丙能跟盐酸反应生成盐和水；丁呈中性，且可以分别跟氧化钙或二氧化碳发生化合反应，生成相应的碱或酸。
下列推断：
①甲—定是硫酸钠；②乙可能是硫酸；③丙—定是氢氧化钠；④丁—定是水。
其中正确的一组是
A、①②③B、②③④C、①③④D、①②④
解析：
甲能跟氯化钡反应生成一种硫酸盐和另—种盐，可知甲也是盐，而由Na、S、O、H四种元素，并且能够与钡生成沉淀的必然含有硫酸根，因此为Na2SO4或NaHSO4，由于最多由三种元素组成，因此必然是Na2SO4，①正确；乙能跟氢氧化钠反应生成盐和水，可能是硫酸，②正确；能够与酸反应生成盐和水的有碱或者碱性氧化物，因此丙可能是NaOH，或者Na2O，③不正确；丁既能够和酸性氧化物，又能和碱性氧化物反应，并且呈中性，定然是水，因此④正确，从而得出答案选D
11、质量相等的锌和铁分别和质量相等、溶质质量分数也相等的稀盐酸反应，反应情况如右图所示。
则下列叙述中正确的是
A、图线a、b分别表示锌、铁的反应情况
B、锌、铁均反应完，盐酸有剩余
C、盐酸均反应完，—定有锌剩余
D、盐酸均反应完，—定有铁剩余
解析：
质量相等的锌和铁，由于锌相对原子质量比铁大，锌的物质的量较少，即均完全反应后产生的氢气量较少。
根据图中可以看出，产生氢气的量最重一样多，说明铁必然没有反应完全（若反应完全，即使锌反应完全也不可能和铁产生同样多的氢气），因此B、C排除。
锌比铁更活泼，反应速度比铁快，因此达到反应完全的时间短，a为锌，b为铁，A正确；一定有铁剩余，则HCl必然完全反应，因此D也正确，选AD
12、下列制备物质的没汁中，理论上正确、操作上可行、经济上合理的是
解析：
CO转变为CO2可以通过经济上更为合理的燃烧制得，A错误；B中消耗了硝酸银，经纪上不合理；Fe点燃只能生成四氧化三铁，理论上不正确，只有D符合要求
13、—定质量某硝酸钾样品中不含可溶性杂质。
在10℃时加蒸馏水使之充分溶解，残留固体的质量为250g。
若该实验在40℃下进行时，残留固体质量为120g；70℃时为20g。
已知KNO3在不同温度下的溶解度如下。
对该样品的推断正确的是
温度/℃
10
40
55
70
溶解度/g
20
65
100
140
A、该硝酸钾样品为纯净物B、40℃时溶于水的硝酸钾为130g
C、70℃时KNO3溶液为饱和溶液D、55℃左右时KNO3完全溶解
解析：
设溶剂水的质量为x，则10℃时溶解的硝酸钾质量为0.2xg，40℃时溶解的硝酸钾质量为0.65xg，从而0.2x+250=0.65x+120，得x=288.9g，从而固体总质量为307.8g。
70℃时，能够溶解的硝酸钾质量可以通过溶解度计算得到，为404.5g，大于固体的总质量，然而仍然有固体未溶，说明剩余的20g不是硝酸钾，而是不溶性杂志，A错误；根据水的质量，可求出，40℃时溶于水的硝酸钾为288.9*0.65=187.8g，B错误；70℃时KNO3溶液为饱和溶液中288.9g水中应有404.5g硝酸钾，因此C错误；固体共307.8g，其中20g不溶性杂志，从而硝酸钾质量为287.8g，因此刚好完全溶解时溶解度约为100，因此55℃左右时KNO3完全溶解，D正确
14、一定量的木炭在盛有氮气和氧气混合气体的密闭容器中燃烧后生成CO和CO2，且测得反应后所得CO、CO2、N2的混合气体中碳元素的质量分数为24％，则其中氮气的质量分数可能为
A、10％B、30％C、50％D、70％
解析：
我们已知碳元素的质量分数，而与碳元素相关联的只有氧元素。
因此要求氮气的质量分数，首先我们要从氧元素的质量分数入手。
混合气体中含有CO、CO2，因此碳元素与氧元素的含量之比应介于12：
16（全部为CO时）与12：
32（全部为CO2时）之间，因此氧元素的质量分数应介于32%与64%之间，由于总共只有三种元素，因此氮气的质量分数必然介于12%（100%-24%-64%）与44%（100%-24%-32%）之间，因此答案选B
15、用下图装置测定水中氢、氧元素的质量比，其方法是分别测定通氢气前后玻璃管（包括氧化铜）的质量差和U型管（包括碱石灰）的质量差，计算得氢元素和氧元素的质量比大于1﹕8。
下列对导致这一结果的原因的分析中合理的是
A、
、Ⅱ装置之间缺少干燥装置
B、
装置干燥剂量不足，水没有被完全吸收
C、CuO没有全部被还原
D、Ⅱ装置中玻璃管内有水冷凝
解析：
次试验装置O的含量通过计算玻璃管前后的质量差求的，而H的含量通过U型管的质量差减去玻璃管的质量差而求的，因此，
、Ⅱ装置之间缺少干燥装置，会导致U型管的质量差增大，氢元素含量偏大，A正确；水未完全吸收导致氢偏低，B不正确；氧化铜未被完全还原，导致O偏低，但同时生成的水也减少，最终的比值不变，C不正确；同样Ⅱ装置中玻璃管内有水冷凝，也会导致U型管的质量差增大，氢元素含量偏大，D正确，选AD
二、填空题（本题包括10个小题，共40分）
16．（2分）构建和谐社会，建设社会主义新农村的目标之一是让农民饮用清洁的自来水。
ClO2是新一代饮用水的消毒剂，许多发达国家采用ClO2代替C12进行自来水的消毒。
请回答下列问题：
（1）ClO2的名称为_____________；
（2）制取ClO2的微观过程如图所示：
（其中：
表示钠原子，表示氯原子，表示氧原子）
该反应的化学方程式是_____________________________________。
解析：
（1）根据化合物的命名规则，应为二氧化氯；
（2）Cl2+2NaClO22NaCl+2ClO2
17．（5分）2008年9月27日，太空第一次留下了“中国人的脚印”。
我国研制的航天员舱外
服为航天员成功进行太空行走提供了可靠的保证。
（1）航天员舱外服除了要隔热、散热外，在航天服这个密封的空间中还要有通讯系统、动力系统、输送养料系统和废气处理系统，其中废气处理包括两个步骤：
第一步，让废气进入一个装有木炭的盒子除去臭气，这一过程利用了木炭的性，发生了_________（填“物理变化”或“化学变化”）；笫二步，再用氢氧化锂（LiOH）作吸收剂除去二氧化碳（氢氧化锂和氢氧化钠都是碱，具有相似的化学性质），写出该反应的化学方程式____________。
（2）在太空舱里，NiFe2O4可用于促进宇航员呼出的CO2转化为O2，而自身的质量及化学性质保持不变，你认为NiFe2O4在这一反应中是________。
你对维持舱内O2、CO2气体含量的建议是_______________。
解析：
（1）除臭，利用的是吸附性，发生的是物理变化
（2）反应前后自身的质量和化学性质保持不变的物质，为催化剂；维持氧气、二氧化碳的含量可以通过种植绿色植物，以促进二氧化碳通过光合作用转化为氧气
18．（3分）废旧干电池中许多物质应该是可以回收利用的。
某种型号干电池的剖面如下图
所示。
请回答下列问题：
（1）提取干电池内填充物中的MnO2：
取填充物溶于水、过滤、洗涤，得到黑色不溶物。
再
经过__________的处理，即得到MnO2。
（2）取
（1）中过滤得到的滤液，分为两份，一份加入烧碱溶液，加热产生一种刺激性气味的气体，该气体的水溶液pH>7，且常用作化肥，则
该气体的化学式为______；另一份加入AgNO3溶液，产生白色沉淀，滴加稀HNO3沉淀不溶解，则可推知A物质的化学式为________________。
解析：
（1）过滤后的不溶物必然含有水分，需经过灼烧才能得到MnO2。
（2）碱性气体，并且可以用做化肥的必然是氨气，化学式为NH3，加入AgNO3溶液生成不溶于硝酸的白色沉淀，则说明必然含有氯离子。
从而可知，A的阳离子为铵根，阴离子为氯离子，因此A为NH4Cl
19、（2分）某环境监测小组的同学，利用CO与PdCl2溶液反应（水也参与反应）产生黑色金属钯粉末的反应原理，来检测CO对空气的污染情况。
请写出此反应的化学方程式__________________，反应中作还原剂的物质名称是_______________。
解析：
题目已经给出，反应物为CO、PdCl2及H2O，产物有Pd，对比CO还原氧化铜可知生成物中应该还有二氧化碳，因此另外一种生成物应该是HCl，从而反应方程式为：
CO+PdCl2+H2OPd+CO2+2HCl
20、（4分）现有X、Y、Z三种元素，其中X原子核内只有一个质子；Y原子L层电子数是K层电子数的2倍；X与Z形成的化合物的分子式为ZX3，每个分子内有10个电子。
请回答下列问题：
（1）写出Z元素的原子结构示意图__________；X分别与Y、Z形成的化合物中，具有5个
原子核的微粒的化学式为________________。
（2）某些常见物质可用来合成新材料，如利用高温高压法使石墨转变为人造金刚石。
科学家认为Y、Z元素可形成一种比金刚石更硬的化合物，后来人们在实验室成功合成了含有这些元素的化合物（制作晶体薄膜材料），这种化合物的化学式是______________；试推测合成这种化合物所需的条件是____________________。
解析：
（1）质子数为1的元素为H，得X为H；L层有电子，说明K层填满了，为2个，因此L层有4个，共6个，因此Y为第6号元素C；ZX3共10个电子，则Z有7个，为N元素，原子结构示意图为，CH或NH组成的5个原子核微粒可以为CH4或者NH4+
（2）Y、Z为C和N，C没有负化合价，呈现+4价，而氮则为负化合价，我们说过N为-3价，因此化学式为C3N4。
由题可知，石墨转变为金刚石需要利用高温高压法，因此合成这种化合物所需的条件类比可知为高温高压。
21、（5分）硫化氢（H2S）是一种有毒的气体，工业上产生的硫化氢要经过处理，使其变成硫单质。
富玛克斯法治理硫化氢的方法和步骤如下：
①用2％~3％的Na2CO3溶液作吸收剂生成两种酸式盐，其中一种为NaHS；
②再加入一种RNO（液）（R表示一种有机基团）与生成的这种酸式盐的水溶液反应生成硫、碱和RNHOH；
③第二步生成的碱在溶液中与另一种酸式盐反应生成正盐；
④RNHOH与空气中的氧发生反应又得到RNO。
（1）写出步骤①中另一种酸式盐的化字式______；
（2）步骤②反应的化学方程式为__________；富玛克斯法的总反应的化学方程式为____________；RNO在整个过程中起到_________的作用。
（3）富玛克斯法治理硫化氢优点是__________________。
解析：
：
（1）另一种酸式盐只有碳酸氢根了，因此为NaHCO3
（2）由题可知，反应物为RNO，NaHS，生成物为S，碱（只可能是NaOH），以及RNHOH，虽然RNO我们没有学过，但是只要观察前后的变化，其实相当于ＲＮＨＯＨ比ＲＮＯ多了两个Ｈ，因此方程式为：
RNO+NaHS+H2O S↓+NaOH+ＲＮＨＯＨ
第一步：
Ｈ２Ｓ＋Ｎａ２ＣＯ３ ＮａＨＳ＋ＮａＨＣＯ３
第三步：
ＮａＯＨ＋ＮａＨＣＯ３ Ｎａ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ
第四步：
２ＲＮＨＯＨ＋Ｏ２ ２ＲＮＯ＋２Ｈ２Ｏ
因此总反应为：
2H2S+O22S↓+2H2O
RNO在总反应前后质量和化学性质都没有变化，相当于催化剂的作用
（3）从总反应方程式可以看出，富玛克斯法的原料循环利用，符合绿色化学的要求
B
C
一
D
↓
一
E
一
一
一
↑
F
一
一
↓
↓
A
B
C
D
E
22、（6分）实验室有A、B、C、D、E、F六瓶溶液，另有六张写有Na2CO3、BaCl2、Ca（NO3）2、KCl、稀H2SO4、AgNO3的标签。
现将部分瓶内溶液各取少许进行两两混合实验，结果见右图（说明：
“↓”表示生成沉淀、“↑”表示生成气体、“一”表示无明显变化或生成微溶物，空格表示该实验未做。
）
由实验结果，判断各瓶上应贴的标签是：
A________；B________；C________；D________；E________；F________。
解析：
对于推断题，首先找其中的突破点。
B与ADEF均不反应，六种溶液中只能与一种溶液反应的只有KCl，因此B为KCl，因此，C为AgNO3；能够生成气体的只有Na2CO3和稀H2SO4，因此E和D为Na2CO3和稀H2SO4。
而C和E不反应，因此E为稀H2SO4（硫酸银微溶，碳酸银不溶），D为Na2CO3；E和F能够生成沉淀，因此F为BaCl2；从而A为Ca（NO3）2
23、（4分）由新型无机非金属材料制成的新型发动机，热效率高、寿命长。
这类材料中研究
较多的是化合物G。
化合物G的相对分子质量为140，含有硅元素，其质量分数为60%，另
含有元素Y。
化合物E（含两种元素）与NH3反应制得G和HCl。
（1）G和E的化学式分别为_________、________。
（2）粉末状G能够与氧气在高温下反应，所得产物中有一种是空气的主要成分，另一种是氧化物，该过程的化学方程式为___________。
（3）常压的条件下向G中添加氧化铝，经高温烧结制成一种高强度、超硬度、耐磨损、抗
腐蚀的陶瓷材料“赛伦”，化学式可表示为Si6-xAlxOxY8-x。
不同温度下x的值不同，在
1400℃时x为2.0，则“赛伦”中Y元素的化合价为___________。
解析：
（1）m（Si）=140*60%=84，因此G中Si的原子数为3.而G是由E和NH3反应制得，因此G另外一种元素必然为N，N的原子数为140*40%/14=4，因此，化学式为Si3N4。
进一步推导出E为Si和Cl组成的化合物，根据化合价可知，化学式为SiCl4.
（2）产物中有一种是空气的主要成分——氮气，另一种氧化物则必然是SiO2，因此方程式为：
Si3N4+O2高温N2+SiO2，
（3）x=2.0，则化学式为Si4Al2O2Y6，因此，Y元素的化合价为（4*4+3*2-2*2）/6=3
24、（5分）常温下由两种常见的气体A和B组成的混合物，经分析混合气体中只含碳和氢
两种元素，并且A的相对分子质量大于B的相对分子质量，不论A和B以何种比例混合，
碳元素与氢元素的质量比总小于3：
1，由此可确定A的化学式是_________；B的化学式是
_______；这样判断的理由是_____________________。
若上述气体中碳元素与氢元素的质量
比为6：
5，则混合气体中A与B的质量之比为______________。
解析：
不论A和B以何种比例混合，碳元素与氢元素的质量比总小于3：
1，说明A和B两种物质中碳元素与氢元素的质量比都小于或等于3：
1，即原子个数比均小于或等于（3/12）：
（1/1）=1：
4。
常见的物质中，甲烷CH4刚好等于1：
4，并且没有比1：
4更小的由CH两种元素组成的化合物了，因此另外一种气体只有可能是氢气了。
因此，A为CH4，B为H2.
设A质量为1，B质量为x，则（3/4）:
（1/4+x）=6/5,因此x=3/8，从而AB质量比为8：
3
25．（4分）某化学实验小组为了除去混在N2中的O2，将混合气体通过红热的铜丝网后，发现铜丝网变黑。
在研究如何除去黑色物质，回收再利用铜丝网的讨论中，制定了下列方案。
请根据以上方案回答：
（1）乙方案的烧杯中发生反应的化学方程式是（其中B物质自行确定）_________。
两种方案相比较，甲方案明显的不足之处是_____________。
（2）若采用甲乙两种方案处理此黑色铜丝网，则回收的铜丝网a的质量（填“<”、“>”、“=”）铜丝网b的质量。
（3）实验小组的同学发现，按乙方案反应后烧杯中的液体有腐蚀性，应加以适当的处理。
他们采取加入铁粉的方案处理废液。
加入足量的铁粉充分搅拌，最后得到的溶液中溶质为______________。
解析：
（1）溶液法除去铜表面的氧化铜可以采用酸溶解的方法，因此氧化铜和酸反应，铜不和酸反应。
因此，方程式为CuO+H2SO4==CuSO4+H2O（其他合理答案也可）；对比于甲方案，很明显，甲需要制取CO且CO有毒、尾气CO未处理、实验装置复杂等
（2）甲中CO还原氧化铜生成铜，而乙中氧化铜中铜进入溶液成为了硫酸铜，因此，甲质量大于乙质量
（3）铁粉首先能够与硫酸铜发生置换反应，生成铜和硫酸亚铁，然后铁粉能够和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，铜和氢气脱离溶液，因此溶质为硫酸亚铁
三、实验题（本题包括4个小题，共20分）
26、（5分）人的胃液里含有适量的盐酸，可以帮助消化，但如果胃酸分泌过多，人会感到胃痛。
小军拿来了一种抗酸药（治疗胃酸过多的药物），该药物说明书的部分内容如图所示。
当小军看到药物说明书上的服用方法后，对此产生了探究的兴趣，请你和他一起完成探究活动。
（写实验操作和实验现象）
【提出问题】抗酸药为什么嚼碎后服用。
说明书
主要成分：
碳酸镁
适应症：
用于缓解胃酸过多引起的胃痛。
用法：
嚼碎后服用
注意事项：
胃溃疡患者慎服。
【作出猜想】他的猜想是。
【设计实验】实验一：
将一片
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