高考化学硫及其化合物综合题含详细答案.docx

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高考化学硫及其化合物综合题含详细答案

2020-2021高考化学硫及其化合物综合题含详细答案

一、高中化学硫及其化合物

1.物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个角度。

请根据图所示回答下列问题:

(1)X与Y反应可生成淡黄色固体,反应的化学方程式____________________。

(2)欲制备Na2S2O3,从氧化还原角度分析,下列选项中合理的反应物是______(填序号)。

a.Na2SO3与Sb.Na2S与S

c.SO2与Na2SO4d.Na2SO3与Na2SO4

(3)7.7g锌镁合金与一定量浓硫酸恰好完全反应,生成SO2与H2的混合气体3.36L(标准状况),反应中转移的电子的物质的量为___________。

(4)处理SO2废气的一种工艺如图所示:

①SO2和酸性Fe2(SO4)3溶液反应的离子方程式是________________________。

②溶液B与空气发生反应生成溶液C,其中氧化剂是______________。

③推断Fe3+、O2和SO42-的氧化性由强到弱的顺序是______________。

【答案】2H2S+SO2=3S↓+2H2Oa0.3molSO2+2Fe3++2H2O=2Fe2++SO42-+4H+O2O2>Fe3+>SO42-

【解析】

【分析】

(1)根据图示,X为S元素的化合价为-2的气态氢化物,则X为H2S,Y为S元素的化合价为+4的氧化物,则Y为SO2,W为S元素的化合价为+6的酸,则W为H2SO4,Z为S元素的化合价为+4的盐,则Z为Na2SO3,据此分析结合物质的性质解答;

(2)欲制备Na2S2O3,从氧化还原角度分析,反应属于归中反应;

(3)锌镁合金与浓硫酸发生:

Zn+2H2SO4═ZnSO4+SO2↑+2H2O,Mg+2H2SO4═MgSO4+SO2↑+2H2O随着反应的进行,硫酸浓度降低,发生:

Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑,Mg+H2SO4═MgSO4+H2↑,生成气体为SO2和H2的混合物根据反应方程式可知,不论生成氢气还是SO2,生成气体的物质的量与金属的物质的量相等,即合金中锌镁的物质的量与SO2和H2的混合气体的物质的量相等,列关系式解答;

(4)由工艺流程可知,A中的反应为2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+,B中的反应为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,C中铁离子循环利用,结合氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化物分析,

①SO2和酸性Fe2(SO4)3溶液发生氧化还原反应生成硫酸亚铁和硫酸;

②B中的反应为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,氧元素化合价降低做氧化剂;

③氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性。

【详解】

(1)X为H2S,Y为SO2,H2S与SO2反应可生成S单质,反应的化学方程式:

2H2S+SO2=3S↓+2H2O;

(2)Na2S2O3中硫元素为+2价,若有两种含硫元素的物质制备Na2S2O3,所发生的反应属于归中反应,两种物质硫元素的化合价一个高于+2价,一个低于+2价;

a.Na2SO3中硫元素为+4价,硫单质中硫元素为0价,故a合理;

b.Na2S中硫元素的化合价为-2价,S单质中硫元素为0价,故b不合理;

c.SO2中硫元素为+4价,Na2SO4中硫元素为+6价,故c不合理;

d.Na2SO3中硫元素为+4价,Na2SO4中硫元素为+6价,故d不合理;

答案选a;

(3)锌镁合金与浓硫酸发生:

Zn+2H2SO4═ZnSO4+SO2↑+2H2O,Mg+2H2SO4═MgSO4+SO2↑+2H2O随着反应的进行,硫酸浓度降低,发生:

Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑,Mg+H2SO4═MgSO4+H2↑,生成气体为SO2和H2的混合物,物质的量为

=0.15mol,根据反应方程式可知,不论生成氢气还是SO2,生成气体的物质的量与金属的物质的量相等,即合金中锌镁的物质的量与SO2和H2的混合气体的物质的量相等,为0.15mol,根据氧化还原反应电子得失守恒,反应中,锌镁分别由单质0价变为+2价离子,锌镁失去的电子总量即为反应中转移的电子总量,设锌、镁的物质的量分别为x、y,则x+y=0.15mol,65x+24y=7.7g,解得:

x=0.1mol,y=0.05mol,反应中转移的电子的物质的量=0.1mol×(2-0)+0.05mol×(2-0)=0.3mol;

(4)①由上述分析可知溶液A中的反应为SO2和酸性Fe2(SO4)3溶液发生氧化还原反应生成硫酸亚铁和硫酸,反应的离子方程式为:

SO2+2Fe3++2H2O=2Fe2++SO42-+4H+;

②B中的反应为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,氧元素化合价降低,氧气做氧化剂;

③A中发生SO2+2Fe3++2H2O=2Fe2++SO42-+4H+,溶液B中发生4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,由氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可知氧化性为O2>Fe3+>SO42−。

2.A、B是两种有刺激气味的气体。

试根据下列实验事实填空。

(1)写出A~F各物质的化学式:

A__________、B__________、C__________、D__________、E__________、F__________。

(2)写出A、B跟水反应的离子方程式:

______________________。

【答案】Cl2SO2H2SO4HClBaSO3BaSO4Cl2+SO2+2H2O===4H++SO42-+2Cl-

【解析】

【详解】

(1)由A、B是两种有刺激气味的气体。

且A、B和水反应的产物能与Ba(OH)2和AgNO3均产生沉淀,B能与Ba(OH)2产生沉淀,由此可知A为Cl2;B为SO2;

A、B与H2O反应的化学方程式为:

Cl2+SO2+2H2O===H2SO4+2HCl;

B与Ba(OH)2反应的化学方程式为:

Ba(OH)2+SO2===BaSO3↓+H2O;

含C、D的无色溶液与Ba(OH)2反应的化学方程式为:

H2SO4+Ba(OH)2===BaSO4↓+2H2O;

溶液D与AgNO3溶液反应的化学方程式为:

HCl+AgNO3===AgCl↓+HNO3;

故C为H2SO4;D为HCl;E为BaSO3;F为BaSO4。

【点睛】

熟记物质的物理性质和化学性质是解决本题的关键,本题的突破口为:

A、B是两种有刺激气味的气体。

等物质的量与水反应。

结合后面沉淀现象,能推知由反应:

Cl2+SO2+2H2O===H2SO4+2HCl。

3.A~H等8种物质存在如下转化关系(反应条件,部分产物为标出).已知:

A是酸式盐,B是能使品红溶液褪色的气体,G是红棕色气体。

按要求回答问题:

(1)写出下列物质的化学式:

A________,B________,写出B的一种危害__________。

(2)写出下列反应的化学方程式:

E→F____________;红热的木炭与D的浓溶液反应的方程式:

____________;铜与H的浓溶液反应的离子方程式:

_____________。

(3)检验某溶液中是否含A中阳离子的方法_____________。

【答案】NH4HSO3SO2酸雨4NH3+5O2

4NO+6H2OC+2H2SO4(浓)

CO2↑+2SO2↑+2H2OCu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O取该溶液少许滴加NaOH溶液,加热,若生成的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,则证明有NH4+

【解析】

【分析】

G是红棕色气体,则G是NO2;F和O2反应生成NO2,所以F是NO;NO2和水反应生成的H是HNO3;A是酸式盐,和NaOH反应生成E,E和O2反应生成NO,则E是NH3;B能使品红溶液褪色,且B能和O2反应生成C,所以B是SO2,C是SO3;SO3和水反应生成的D为H2SO4;A是酸式盐且是铵盐,所以A是NH4HSO3。

【详解】

(1)通过以上分析知,A、B分别是NH4HSO3、SO2,SO2属于酸性氧化物,能和H2O反应生成H2SO3,H2SO3不稳定,易被空气氧化生成H2SO4,随雨水降落地面而形成酸雨,所以其一种危害是酸雨;

(2)氨气和氧气在高温高压催化剂条件下发生氧化还原反应生成NO和H2O,反应方程式为4NH3+5O2

4NO+6H2O,C和浓硫酸在加热条件下反应生成SO2、CO2和H2O,反应方程式为C+2H2SO4(浓)

CO2↑+2SO2↑+2H2O,铜和稀硝酸反应生成Cu(NO3)2、NO和H2O,离子方程式为3Cu+8H++2NO3﹣=3Cu2++NO↑+2H2O;

(3)NH4+检验方法是取该溶液少许滴加NaOH溶液,加热,若生成的气体能使润湿的红色石蕊试纸变蓝,则证明有NH4+,故答案为取该溶液少许滴加NaOH溶液,加热,若生成的气体能使润湿的红色石蕊试纸变蓝,则证明有NH4+。

4.有一白色粉末X,对X检验时,所做实验和现象为:

(1)写出X的化学式___。

(2)在①步反应中H2SO4的作用是___。

①在水溶液中电离,并呈强酸性②具有高沸点、难挥发性③浓硫酸具有吸水性④浓硫酸具有脱水性⑤浓硫酸具有强氧化性

(3)写出④、⑤两步反应的离子方程式:

___、___。

【答案】Na2SO3①②BaSO3+2H+=Ba2++SO2↑+H2OSO32-+Br2+H2O=2H++SO42-+2Br-

【解析】

【分析】

根据加氯化钡溶液产生白色沉淀,加入盐酸沉淀会消失和加入溴水,溴水褪色,说明具有还原性离子,且反应后加入氯化钡也会产生白色沉淀,所以X为亚硫酸钠,与硫酸反应生成二氧化硫,二氧化硫与氢氧化钠反应得到亚硫酸钠,则X为Na2SO3,据此分析。

【详解】

根据加氯化钡溶液产生白色沉淀,加入盐酸沉淀会消失和加入溴水,溴水褪色,说明具有还原性离子,且反应后加入氯化钡也会产生白色沉淀,所以X为亚硫酸钠,与硫酸反应生成二氧化硫,二氧化硫与氢氧化钠反应得到亚硫酸钠,则X为Na2SO3;

(1)X的化学式为Na2SO3;

(2)在①步反应中硫酸与亚硫酸钠反应生成硫酸钠、二氧化硫和水,则H2SO4的作用是①在水溶液中电离,并呈强酸性、②具有高沸点、难挥发性;

答案为①②;

(3)二氧化硫与氢氧化钠反应的离子方程式为:

SO2+2OH=SO32-+H2O;亚硫酸钠与氯化钡反应生成与硫酸钡沉淀,离子方程式为:

Ba2++SO32-=BaSO3↓;亚硫酸钠与溴水发生氧化还原反应生成硫酸钠和氢溴酸,离子方程式为:

SO32-+Br2+H2O=2H++SO42-+2Br-。

5.研究表明不含结晶水的X(由4种短周期元素组成),可作为氧化剂和漂白剂,被广泛应用于蓄电池工业等。

为探究X的组成和性质,设计并完成了下列实验:

已知:

气体单质B可使带火星的木条复燃。

(1)X中含有的元素为:

____;图中被浓硫酸吸收的气体的电子式为:

_____。

(2)请写出①的化学方程式:

_____。

(3)已知X常用于检验Mn2+,它可将Mn2+氧化成MnO4-。

请写出X溶液和少量MnCl2溶液反应的离子方程式:

_____。

【答案】N、H、S、O

2(NH4)2S2O8+8NaOH=4Na2SO4+4NH3+O2↑+6H2O7S2O82-+2Mn2++4Cl-+8H2O=2Cl2↑+2MnO4-+14SO42-+16H+

【解析】

【分析】

从图中可以采集以下信息:

m(X)=4.56g,m(BaSO4)=9.32g,V(O2)=0.224L,V(NH3)=1.12L-0.224L=0.896L。

n(BaSO4)=

,n(O2)=

,n(NH3)=

在X中,m(NH4+)=0.04mol×18g/mol=0.72g,m(S)=0.04mol×32g/mol=1.28g,则X中所含O的质量为m(O)=4.56g-0.72g-1.28g=2.56g,n(O)=

X中所含NH4+、S、O的个数比为0.04:

0.04:

0.16=1:

1:

4,从而得出X的最简式为NH4SO4,显然这不是X的化学式,X可作为氧化剂和漂白剂,则其分子中应含有过氧链,化学式应为(NH4)2S2O8。

(1)从以上分析,可确定X中含有的元素;图中被浓硫酸吸收的气体为NH3。

(2)反应①中,(NH4)2S2O8与NaOH反应,生成BaSO4、NH3、O2等。

(3)已知X常用于检验Mn2+,它可将Mn2+氧化成MnO4-。

则(NH4)2S2O8与MnCl2反应生成MnO4-、Cl2、SO42-等。

【详解】

(1)从以上分析,可确定X中含有的元素为N、H、S、O;图中被浓硫酸吸收的气体为NH3,电子式为

答案为:

N、H、S、O;

(2)反应①中,(NH4)2S2O8与NaOH反应,生成BaSO4、NH3、O2等,且三者的物质的量之比为4:

4:

1,化学方程式为2(NH4)2S2O8+8NaOH=4Na2SO4+4NH3+O2↑+6H2O。

答案为:

2(NH4)2S2O8+8NaOH=4Na2SO4+4NH3+O2↑+6H2O;

(3)已知X常用于检验Mn2+,它可将Mn2+氧化成MnO4-。

则(NH4)2S2O8与MnCl2反应生成MnO4-、Cl2、SO42-等。

S2O82-中有两个O从-1价降低到-2价,共得2e-;MnCl2中,Mn2+由+2价升高到+7价,Cl-由-1价升高到0价,MnCl2共失7e-,从而得到下列关系:

7S2O82-+2Mn2++4Cl-——2Cl2↑+2MnO4-+14SO42-,再依据电荷守恒、质量守恒进行配平,从而得出反应的离子方程式为7S2O82-+2Mn2++4Cl-+8H2O=2Cl2↑+2MnO4-+14SO42-+16H+。

答案为:

7S2O82-+2Mn2++4Cl-+8H2O=2Cl2↑+2MnO4-+14SO42-+16H+。

6.一无色透明的溶液做如下实验:

①取少量溶液滴加盐酸酸化的BaCl2溶液有白色沉淀生成。

②另取部分溶液加入Na2O2,有无色无味气体放出且有白色沉淀生成,加入Na2O2的量与生成沉淀的量的关系如图所示,试问:

(1)Cu2+、NH4+、Al3+、Mg2+、Na+、Fe3+、K+、SO42-等离子中一定存在的离子是__;可能存在的离子是__;一定不存在的离子是___。

(2)上述溶液至少由___等物质混合成。

【答案】SO42-、Al3+、Mg2+Na+、K+Cu2+、Fe3+、NH4+Al2(SO4)3、MgSO4

【解析】

【分析】

因是“无色透明溶液”,该溶液中不能含有有色的Cu2+、Fe3+,根据“取少量溶液滴加盐酸酸化的BaCl2溶液有白色沉淀生成”可知溶液中含有SO42-;向溶液中加入过氧化钠,产生无色无味气体,说明该溶液中不含NH4+,因为若有 NH4+,会与过氧化钠与水反应生成的氢氧化钠反应生成氨气,氨气具有刺激性气味;当向溶液中加入过氧化钠时,会生成白色沉淀,且沉淀量先增加后减少,但不会完全消失,说明溶液中含有Al3+、Mg2+;由于沉淀达到最大量后,加入过量的过氧化钠后沉淀立刻溶解,则溶液中一定不存在NH4+;因此该溶液中一定存在的离子为:

SO42-、Al3+、Mg2+,可能含有Na+、K+,一定不存在的离子为:

Cu2+、Fe3+、NH4+,据此进行解答。

【详解】

(1)因是“无色透明溶液”,该溶液中不能含有有色的Cu2+、Fe3+,根据“取少量溶液滴加盐酸酸化的BaCl2溶液有白色沉淀生成”可知溶液中含有SO42-;向溶液中加入过氧化钠,产生无色无味气体,说明该溶液中不含NH4+,因为若有 NH4+,会与过氧化钠与水反应生成的氢氧化钠反应生成氨气,氨气具有刺激性气味.当向溶液中加入过氧化钠时,会生成白色沉淀,且沉淀量先增加后减少,但不会完全消失,说明溶液中含有Al3+、Mg2+;由于沉淀达到最大量后,加入过量的过氧化钠后沉淀立刻溶解,则溶液中一定不存在NH4+,因此该溶液中一定存在的离子为:

SO42-、Al3+、Mg2+,可能含有Na+、K+,一定不存在的离子为:

Cu2+、Fe3+、NH4+;

(2)溶液中一定含有的离子为SO42-、Al3+、Mg2+,所以至少存在的物质为:

Al2(SO4)3、MgSO4。

7.常温下某淡黄色固体单质A,与它的气态氢化物B和氧化物C之间,有如右图的转变关系,试回答:

(1)A是_______、B是_______、C是_______。

(2)B的物质的量为x,氧气的物质的量为y,则当B跟氧气恰好反应,完全转化为A时,x与y的数值关系为_______;若当B转化为C时,反应后,常温下体系中只有C一种气体,x与y的数值关系是_______________。

【答案】SH2SSO2

【解析】

【详解】

(1)常温下某淡黄色固体单质A为S,S与O2在点燃时发生反应产生C是SO2,它的气态氢化物B是H2S,H2S不完全燃烧产生S和H2O,完全燃烧产生SO2和H2O,因此A、B、C三种物质分别是:

A为S,B为H2S,C为SO2;

(2)H2S物质的量是x,氧气的物质的量为y,当H2S跟氧气恰好反应,完全转化为S时,发生反应:

2H2S+O2

2S+2H2O,根据方程式可知x与y的数值关系是:

y:

x=

当H2S部分转化为S单质,部分转化为SO2气体,2H2S+O2

2S+2H2O反应后,在常温下体系中只有SO2这一种气体,此时

<y:

x,根据方程式2H2S+3O2

2SO2+2H2O可知,当y:

x=3:

2时,只有SO2一种气体剩余,若y:

x>

时,O2过量,H2S完全转化为SO2,O2还有剩余,2H2S+3O2

2SO2+2H2O反应后,常温下体系中除了有SO2气体外,还有剩余的O2,所以符合要求的x与y的数值关系是

8.有关物质的转化关系如图所示(部分物质与条件已略去).X、Y、Z是三种常见金属单质,Z为紫红色,A是一种常见的酸,B的焰色反应呈紫色(透过蓝色钴玻璃),D为红褐色固体,F可用作净水剂.

请回答下列问题:

(1)F、Z的化学式分别为、.

(2)检验F中阴离子的操作方法是.

(3)写出溶液Ⅰ转化为溶液Ⅱ的离子方程式.

(4)写出反应①的化学方程式,该反应中每消耗2.24L(标准状况)O2,转移的电子的物质的量为mol.

【答案】

(1)KAl(SO4)2.12H2O;Cu;

(2)取少量F于试管中配成溶液,再向其中加入盐酸酸化的氯化钡溶液,产生白色沉淀,则证明含有SO42﹣;

(3)Al3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O;

(4)4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3;0.4.

【解析】

X、Y、Z是三种常见金属单质,Z为紫红色,则Z为Cu;B的焰色反应呈紫色(透过蓝色钴玻璃),B中含有K元素,C在空气中放置生成D为红褐色固体,则C为Fe(OH)2、D为Fe(OH)3,D加热生成E为Fe2O3,金属X与氧化铁反应得到Fe,为铝热反应,则X为Al,Y为Fe,溶液1中含有铝盐、亚铁盐,与B反应生成氢氧化铁与溶液Ⅱ,则B为KOH,溶液Ⅱ中含有KAlO2,溶液Ⅱ中加入常见的酸A得到溶液Ⅲ,再经过浓缩、降温得到F,F可用作净水剂,可知A为硫酸、F为KAl(SO4)2.12H2O.

(1)F、Z的化学式分别为KAl(SO4)2.12H2O、Cu,故答案为KAl(SO4)2.12H2O;Cu;

(2)F中阴离子为硫酸根离子,检验硫酸根离子方法是:

取少量F于试管中配成溶液,再向其中加入盐酸酸化的氯化钡溶液,产生白色沉淀,则证明含有SO42﹣,

(3)溶液Ⅰ转化为溶液Ⅱ的离子方程式:

Al3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O,

(4)反应①的化学方程式:

4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,该反应中每消耗2.24L(标准状况)O2,其物质的量为

=0.1mol,转移的电子的物质的量为0.1mol×4=0.4mol

【点评】本题考查无机物推断,涉及Al、Fe等元素单质化合物性质,物质的颜色、反应现象及转化中特殊反应等是推断突破口,需要学生熟练掌握元素化合物性质,涉及电子式,是对学生综合能力的考查,难度中等.

9.以下是与氧气性质有关的实验,回答相关问题。

(1)写出铜和氧气反应的化学方程式__。

(2)写出铁丝在氧气中燃烧的化学方程式__,该反应的实验现象为__。

(3)硫燃烧时瓶底盛少量水的作用是__,硫在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈的原因是因为___不同。

【答案】2Cu+O2

2CuO3Fe+2O2

Fe3O4剧烈燃烧,火星四射,放出热量,生成黑色固体吸收生成的二氧化硫气体,防止污染空气氧气浓度

【解析】

【详解】

(1)该实验的原理是:

铜粉与氧气反应生成氧化铜;发生反应的化学方程式为2Cu+O2

2CuO;

(2)该铁丝在氧气中燃烧生成了四氧化三铁,该反应的化学方程式是:

3Fe+2O2

Fe3O4;反应的实验现象是:

剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体;

(3)由于二氧化硫是对大气有污染的气体,做硫在氧气燃烧的实验时瓶底盛放少量水的作用是:

吸收二氧化硫防止污染空气;

硫在空气中燃烧产生淡蓝色火焰、在氧气中燃烧蓝紫色火焰,氧气中氧气的浓度比空气中氧气的浓度要大。

10.锰酸锂(LiMn2O4)可作为锂离子电池的正极材料,在工业上可利用软锰矿浆(主要成分为MnO2,含少量Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质)吸收含硫烟气(主要成分SO2)制备锰酸锂,生产流程:

已知:

①软锰矿浆在吸收含硫烟气的过程中酸性逐渐增强。

②在此流程中部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH如表:

沉淀物

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Al(OH)3

Mn(OH)2

开始沉淀

2.7

7.6

3.4

7.7

完全沉淀

3.7

9.6

4.7

9.8

 

(1)含硫烟气在通入软锰矿浆前需要先冷却,冷却的原因是____________________。

(2)滤液1中所含金属阳离子有_____________(填离子符号)。

(3)在实际生产中,Li2CO3与MnO2按物质的量之比1∶4混合均匀加热制取LiMn2O4,反应过程:

①升温到515℃时,Li2CO3开始分解产生CO2和碱性氧化物A,写出A的名称________,此时比预计Li2CO3的分解温度(723℃)低得多,可能原因是_______________;

②升温到566℃时,MnO2开始分解产生另一种气体X,X恰好与①中产生的CO2物质的量相等,同时得到固体B,固体B是______。

③升温到720℃时,第三阶段反应开始,固体质量逐渐增加,当质量不再增加时,得到高纯度的锰酸锂。

请写出该阶段反应的化学方程式_________________。

(4)由“滤液1”得到“滤液2”同时回收Al(OH)3的实验方案如下:

边搅拌边向滤液1中加入_____________,再加入NaOH溶液调节pH范围为____________,过滤得到滤液2和滤渣,向滤渣中加入NaOH溶液pH≥12,搅拌、过滤,再向所得滤液中通入过量的CO2过滤、洗涤、低温烘干得Al(OH)3。

(5)工业上,将Li2CO3粗品制备成高纯Li2CO3的部分工艺:

a.将Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液,LiOH溶液做阴极液,两者用离子选择透过膜隔开,用惰性电

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