人教版高中化学必修一高三31铝与氢氧化钠溶液的反应1.docx

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人教版高中化学必修一高三31铝与氢氧化钠溶液的反应1

高中化学学习材料

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河南省罗山高中2016届高三化学复习精选课时练(含解析):

必修一3.1铝与氢氧化钠溶液的反应

(1)

选择题

1、向含1molHCl和lmolMgSO4的混合溶液中加入1mol/L的Ba(OH)2溶液,产生沉淀的物质的量(n)与加入Ba(OH)2溶液体积(V)间的关系图正确的是()

A.

B.

C.

D.

【答案】D

【解析】含1molHCl和lmolMgSO4的混合溶液中加入Ba(OH)2后,首先发生反应Ba2++SO42﹣=BaSO4↓,生成既不溶于水又不溶于酸的BaSO4沉淀,同时OH﹣跟盐酸的H+发生中和反应OH﹣+H+=H2O,由于HCl的存在,OH﹣不能与Mg2+产生沉淀Mg(OH)2,待H+完全反应,OH﹣与Mg2+开始生成Mg(OH)2沉淀,由OH﹣+H+=H2O可知,H+完全反应时加入的Ba(OH)2为0.5mol,加入Ba(OH)2溶液的体积为

=0.5L=500mL,产生参加反应的硫酸根为0.5mol,此阶段沉淀n(BaSO4)=0.5mol,溶液中n(SO42﹣)=1mol﹣0.5mol=0.5mol,n(Mg2+)=1mol;

继续加入Ba(OH)2,发生反应Ba2++SO42﹣=BaSO4↓、Mg2++2OH﹣=Mg(OH)2↓,此时加入相同质体积的Ba(OH)2溶液,生成的沉淀的量比上一阶段要多,当再加入0.5molBa(OH)2时,溶液中的SO42﹣恰好沉淀,参加反应的Mg2+物质的量为0.5mol,此阶段又产生沉淀n(BaSO4)=0.5mol,n=0.5mol,加入Ba(OH)2溶液的体积为

=0.5L=500mL,此时溶液中n(Mg2+)=1mol﹣0.5mol=0.5mol;

在继续加入Ba(OH)2溶液,发生反应Mg2++2OH﹣+=Mg(OH)2↓,沉淀的量继续增大,此时加入相同质体积的Ba(OH)2溶液,生成的沉淀的量较第二阶段小,但与第一阶段相同,但当再加入0.5molBa(OH)2时,0.5molMg2+完全沉淀,加入Ba(OH)2溶液的体积为

=0.5L=500mL,此时沉淀达最大量,此阶段又产生沉淀n=0.5mol,再加入Ba(OH)2溶液不再产生沉淀.

由上述分析可知三个阶段加入的加入Ba(OH)2溶液的体积相同为500mL;

第一阶段产生沉淀n(BaSO4)=0.5mol;

第二阶段又生成沉淀n(BaSO4)=0.5mol,n=0.5mol,此时沉淀总量为1.5mol,加入Ba(OH)2溶液的总体积为1L;

第三阶段又生成沉淀n=0.5mol,此时沉淀总量为2mol,加入Ba(OH)2溶液的总体积为1.5L.

沉淀的量与Ba(OH)2溶液体积关系图为:

故选:

D.

2、甲、乙两烧杯中各盛有100ml3mol/L的盐酸和NaOH溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后测得生成的气体体积比为V(甲):

V(乙)=1:

2,则加入铝粉的质量为()

A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.8g

【答案】A

【解析】

(1)假设铝都不足,按照铝来计算,则产生的H2之比为1:

1不符合

(2)假设铝都过量,按照盐酸和氢氧化钠来计算,则产生的H2之比1:

3不符合

(3)1个反应铝过量,1个反应铝不足。

按照反应2Al-----6HCl----3H22Al---2NaOH------3H2盐酸消耗的多的多,所以,盐酸中铝过量,按照盐酸来算,,氢氧化钠中铝不足,按照铝来计算。

2Al-----6HCl----3H22Al---2NaOH------3H2

6323

0.60.3x0.6

计算得x=0.4质量=0.4×27=10.8g,故选A正确。

3、将13.0gAl、Fe、Cu组成的合金溶于足量的NaOH溶液中,产生气体6.72L(标况).另取等质量的合金溶于过量的稀硝酸中生成6.72L(标况)NO,向反应后的溶液中加入过量的NaOH溶液,得到沉淀的质量是(  )

A.11.85gB.12.7g

C.27.45gD.28.3g

【答案】B

【解析】合金溶于足量的NaOH溶液中,金属铝和氢氧化钠反应产生气体氢气6.72L(标准状况),物质的量为

=0.3mol,根据电子转移守恒可知n(Al)=

=0.2mol,故金属铝的质量为0.2mol×27g/mol=5.4g,金属铝提供电子的量是0.6mol,

将合金溶于过量稀硝酸中,分别生成Al3+、Fe3+、Cu2+离子,根据电子守恒,金属共提供电子的物质的量为

×3=0.9mol,故Fe、Cu共提供的电子物质的量为0.9mol﹣0.6mol=0.3mol,向反应后的溶液中加入过量的NaOH溶液,铝离子全部转化为偏铝酸根离子,不会出现沉淀,所得沉淀为氢氧化铁、氢氧化铜,由电荷守恒可知,反应中金属铁、铜提供的电子的物质的量等于生成碱的氢氧根离子的物质的量,即n(OH﹣)=0.3mol,所以反应后沉淀的质量等于13.0g﹣5.4g+0.3mol×17g/mol=12.7g,

故选B.

4、将10.7gMg、Al和Fe组成的合金溶于足量的氢氧化钠溶液中,产生标准状况下3.36L气体.另取等质量的合金溶于过量盐酸中,生成标准状况下7.84L气体,向反应后的溶液中加入过量NaOH溶液,得到沉淀物质的量为(  )

A.0.1molB.0.2molC.0.25molD.0.3mol

【答案】B

【解析】Mg、Al和Fe组成的合金溶于足量的氢氧化钠溶液中,只有Al反应生成氢气,根据电子转移守恒,Al提供电子物质的量为:

×2=0.3mol;

另取等质量的合金溶于过量盐酸中,金属均与盐酸反应生成氢气,两过程中Al反应生成氢气体积相等,根据电子转移守恒,Mg、Fe提供电子总物质的量为

×2﹣0.3mol=0.4mol,故Mg、Fe总物质的量为

=0.2mol,向反应后的溶液中加入过量NaOH溶液,得到沉淀为氢氧化镁、氢氧化亚铁,根据原子守恒,沉淀物质的量等于金属物质的量,即沉淀物质的量为0.2mol

5、一定量的镁铝合金与足量的氢氧化钠溶液反应产生3.36L氢气。

若将等质量的该合金完全溶于稀硝酸,反应中硝酸被还原只产生4.48L的NO(气体的体积均已折算到标准状况),在反应后的溶液中,加入足量的氢氧化钠溶液,生成沉淀的质量为()

A.11.4gB.16.5gC.9.7gD.8.7g

【答案】D

【解析】标准状况下3.36L氢气的物质的量是3.36L/22.4L/mol=0.15mol,4.48LNO的物质的量是4.48L/22.4L/mol=0.2mol。

Mg、Al合金中只有Al与氢氧化钠溶液反应,根据2Al~3H2,可知Al的物质的量是0.1mol;与硝酸反应生成0.2mol的NO,得到电子的物质的量是0.2mol×3=0.6mol,设合金中Mg的物质的量是x,根据得失电子守恒,得2x+0.1mol×3=0.6mol,所以x=0.15mol,所以加入足量氢氧化钠溶液时只生成氢氧化镁沉淀,质量是0.15mol×58g/mol=8.7g,答案选D。

6、常温下,将一定量的钠铝合金置于水中,合金全部溶解,得到20mLpH=14的溶液,然后用1mol/L的盐酸滴定,测得生成沉淀的质量与消耗盐酸的体积关系如图所示,则下列说法正确的是(  )

A.原合金质量为0.92g B.产生氢气的体积为896mL(标准状况下)

C.图中m的值为1.56 D.图中V2的值为60

【答案】C

【解析】由图象可知,向合金溶解后的溶液中加盐酸,先发生NaOH+HCl═NaCl+H2O,后发生NaAlO2+HCl+H2O═NaCl+Al(OH)3↓,最后发生Al(OH)3↓+3HCl═AlCl3+3H2O,合金溶解后剩余的氢氧化钠的物质的量为0.02L×1mol/L=0.02mol,由

NaOH+HCl═NaCl+H2O

0.02mol0.02mol

则V1为0.02mol÷1mol/L=0.02L=20mL,生成沉淀时消耗的盐酸为40mL-20mL=20mL,其物质的量为由0.02L×1mol/L=0.02mol,由

NaAlO2+HCl+H2O═NaCl+Al(OH)3↓

0.02mol0.02mol0.02mol

A、由钠元素及铝元素守恒可知,合金的质量为0.04mol×23g/mol+0.02mol×27g/mol=1.46g,故A错误;B、由2Na+2H2O═2NaOH+H2↑、2Al+2H2O+2NaOH═2NaAlO2+3H2↑,生成氢气的物质的量为0.02mol+0.03mol=0.05mol,其标况下的体积为0.05mol×22.4L/mol=1.12L,故B错误;C、由上述计算可知,生成沉淀为0.02mol,其质量为0.02mol×78g/mol=1.56g,故C正确;D、由Al(OH)3↓+3HCl═AlCl3+3H2O可知,溶解沉淀需要0.06molHCl,其体积为60mL,则V2为40mL+60mL=100mL,故D错误;故选C。

7、将13.0gAl、Fe、Cu组成的合金溶于足量的NaOH溶液中,产生气体6.72L(标况)。

另取等质量的合金溶于过量的稀硝酸中生成6.72L(标况)NO,向反应后的溶液中加入过量的NaOH溶液,得到沉淀的质量是()

A.11.85gB.12.7gC.27.45gD.28.3g

【答案】B

【解析】合金溶于足量的NaOH溶液中,金属铝和氢氧化钠反应产生气体氢气6.72L(标准状况),物质的量为0.3mol,所以金属铝的质量是5.4g,金属铝失电子的量是0.6mol,将合金溶于过量稀硝酸中,分别生成Al3+、Fe3+、Cu2+离子,生成NO的物质的量是6.72L÷22.4L/mol=0.3mol,则根据电子守恒,金属共失去电子的物质的量为0.3mol×3=0.9mol,向反应后的溶液中加入过量的NaOH溶液,铝离子全部转化为偏铝酸根离子,不会出现沉淀,反应中金属铁、铜失去电子的物质的量0.3mol等于生成碱的氢氧根离子的物质的量,即n(OH-)=0.3mol,所以反应后沉淀的质量等于13.0g-5.4g+0.3mol×17g/mol=12.7g,选B。

8、某同学将某种金属分别与等体积甲、乙两种溶液反应,所加金属的质量与相同条件下产生气体的体积关系如图所示,下列推论可能正确的是(  )

A.金属是镁,甲溶液为0.2mol·L-1盐酸,乙溶液为0.1mol·L-1盐酸

B.金属是铁,甲溶液为pH=1的醋酸,乙溶液为pH=1的盐酸

C.金属是铝,甲溶液为0.1mol·L-1盐酸,乙溶液为0.1mol·L-1氢氧化钠溶液

D.金属是铝,甲溶液为0.1mol·L-1氢氧化钠溶液,乙溶液为0.1mol·L-1盐酸

【答案】C

【解析】根据图象可知甲、乙与过量金属反应时,乙与金属反应产生的气体多,由此可知A、B选项不正确,足量铝与等物质的量的氢氧化钠、盐酸反应,与氢氧化钠反应放出的氢气多,所以D不正确。

9、某化学小组为测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数,设计了如下实验方案:

方案Ⅰ:

铜铝混合物

测定生成气体的体积

方案Ⅱ:

铜铝混合物

测定剩余固体的质量下列有关判断中不正确的是()

A.溶液A和溶液B均可以是盐酸或NaOH溶液B.溶液A和溶液B选用稀硝酸

C.若溶液B选用浓硝酸,测得铜的质量分数偏小D.实验室中方案Ⅱ更便于实施

【答案】B

【解析】

10、将5.1g镁铝合金,投入到500mL2mol/L的盐酸中,金属完全溶解,再加入4mol/L的NaOH溶液,若要生成的沉淀最多,加入的这种NaOH溶液的体积是()

A.200mLB.250mLC.425mLD.560mL

【答案】B

【解析】

11、将足量的铝粉分别投入等物质的量浓度的NaOH溶液和盐酸中,待反应结束后,两者产生的气体在相同状况下占有相同的体积。

下列叙述不正确的是()

A.两反应中转移的电子数相等B.消耗铝的质量相等

C.消耗NaOH溶液和盐酸的体积不相等

D.反应后两溶液混合会产生白色沉淀且溶液中的溶质只有NaCl

【答案】D

【解析】

12、某无色溶液能与Al反应生成H2,则能大量共存的离子组是()

A.SO42-、K+、Na+、CrO42- B.Mg2+、K+、HCO3-、Cl-  

C.Ca2+、NH4+、Cl-、NO3-  D.Na+、K+、S2O32-、SO42-

【答案】D

【解析】

13、(能力挑战题)甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol·L-1的盐酸和氢氧化钠溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后测得生成的气体体积比为甲∶乙=1∶2,则加入铝粉的质量为(  )

A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.6g

【答案】A

【解析】根据反应方程式:

2Al+6HCl====2AlCl3+3H2↑,

2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑,

两者产生的气体量之比为1∶2,若Al完全反应,则产生气体量相同。

可判断出,两个反应中酸应该不足,碱应该过量。

m(HCl)=0.1L×3mol·L-1×36.5g·mol-1=10.95g

2Al+6HCl====2AlCl3+3H2↑

6×36.53×2

10.95gm(H2)=0.3g

则Al与NaOH反应生成的H2的质量为0.3g×2=0.6g

2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑

2×273×2

m(Al)=5.4g0.6g

14、为测定某镁铝合金样品中铝的含量,进行了下列实验:

取一定量合金,加入100mL0.3mol/L稀硫酸,合金完全溶解,产生的气体在标准状况下体积为560mL;再加入0.2mol/LNaOH溶液至沉淀质量恰好不再变化,用去350mLNaOH溶液。

则所取样品中铝的物质的量为()

A.0.005molB.0.01molC.0.025molD.0.03mol

【答案】B

综合题

15、为探索工业废料的再利用,某化学兴趣小组设计了如下实验流程,用含有铝、铁和铜的合金废料制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO4·7H2O)和胆矾晶体。

请回答:

(1)写出步骤Ⅰ反应的离子方程式:

(2)试剂X是。

步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需进行的实验操作是。

(3)进行步骤Ⅱ时,该小组用如图7所示装置及试剂制取CO2并将制得的气体通入溶液A中。

一段时间后,观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少。

为了避免固体C减少,可采取的改进措施是。

(4)用固体F制备CuSO4溶液,可设计以下三种途径:

写出途径①中反应的离子方程式,请选出你认为的最佳途径并说明选择的理由。

【答案】

(1)2Al+2OH—+2H2O=2AlO2-+3H2↑

(2)稀硫酸或H2SO4过滤

(3)在装置Ⅰ、Ⅱ之间增加一个盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶

(4)3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O

途径②最佳,理由是原料利用率高,环境污染小

【解析】

16、金属铝质轻且有良好的防腐蚀性,在国防工业中有非常重要的作用。

完成下列填空:

1.铝原子核外电子云有种不同的伸展方向,有种不同运动状态的电子。

2.镓(Ga)与铝同族。

写出镓的氯化物和氨水反应的化学方程式。

3.硅与铝同周期。

SiO2是硅酸盐玻璃(Na2CaSi6O14)的主要成分,Na2CaSi6O14也可写成Na2O·CaO·6SiO2。

盛放NaOH溶液的试剂瓶若用玻璃瓶塞容易形成粘性的硅酸盐而无法打开,发生反应的化学方程式。

长石是铝硅盐酸,不同类长石其氧原子的物质的量分数相同。

由钠长石化学式NaAlSi3O8可推知钙长石的化学式为

4.用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。

如:

2Al+4BaO

3Ba↑+BaO·Al2O3

常温下Al的金属性比Ba的金属性(选填“强”“弱”)。

利用上述方法可制取Ba的主要原因是。

a.高温时Al的活泼性大于Bab.高温有利于BaO分解

c.高温时BaO·Al2O3比Al2O3稳定d.Ba的沸点比Al的低

【答案】

(1)9、13;

(2)GaCl3+3NH3·H2O=3NH4Cl+Ga(OH)3↓

(3)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+2H2O、CaAl2Si6O16(4)弱、d

【解析】

(1)s轨道只有1个伸展方向、p轨道有3个伸展方向,Al核外电子排布为1s22s22p63s23p1,涉及3个s轨道、2个p轨道,因此其核外电子云(轨道)的伸展方向有9个;核外13个电子的运动状态各不相同,因此核外有13种不同运动状态的电子。

(2)同主族元素化学性质相似,因此类比氯化铝与氨水的反应可得氯化稼与氨水反应的方程式。

(3)在Na2O、CaO、SiO2中,只有SiO2是酸性氧化物,可与NaOH作用生成可用作粘合剂的硅酸钠溶液;由“长石是铝硅酸盐”,结合钠长石的化学式可知钙长石就是将钠长石的中钠更换为钙,铝硅酸阴离子不变,以及化合物中化合价代数和等于0可得钙长石的化学式为:

Ca(AlSi3O8)2,即CaAl2Si6O16。

(4)利用元素Ba、Al在元素周期表的位置可知金属活泼性:

Al<Ba;但Al在高温下可将氧化钡中钡置换出来,原因是Ba的沸点低于铝,高温时Ba转化为气体脱离反应体系,使反应正向进行。

17、将一只铝制的易拉罐内充满二氧化碳,然后往罐内注入足量的NaOH溶液,立即用胶布密封罐口,经过一段时间后,罐壁凹瘪,又过一段时间后,瘪了的罐壁重新鼓起来。

(1)罐壁凹瘪的原因是;

反应的化学方程式是。

(2)瘪罐重新鼓起来的原因是;

反应的离子方程式是。

【答案】

(1)CO2与NaOH反应,罐内气体减少,压强减小

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O

(2)铝与NaOH溶液反应放出氢气,罐内气体增多,压强增大

2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2↑

【解析】试题分析:

罐壁凹瘪的原因是罐内气体减少,说明二氧化碳被吸收。

瘪罐重新鼓起来说明气体增加,可以生成的可以是铝与氢氧化钠溶液反应生成了气体。

考点:

无机化合物反应

点评:

本题涉及到的都是简单的化学反应,关键是理解罐壁凹瘪和重新鼓起来的原因是气体的量在发生变化。

18、向一金属易拉罐内(内空)放入一匙某白色晶体(CO2的固体——干冰),摇动几下后,立即注入6mol/L过量的氢氧化钠溶液,用胶布密封罐口。

过一段时间后,罐壁变瘪;再过一段时间后,瘪了的罐壁又重新鼓了起来。

⑴要产生上述实验现象,做易拉罐的金属是__________________;

⑵罐壁变瘪的原因是____________________________________,

离子方程式是____________________________________;

⑶罐壁再度鼓起的原因是___________________________。

【答案】⑴铝;⑵二氧化碳与氢氧化钠反应后,罐内压强减小CO2+2OH-=CO32-+H2O

⑶铝与氢氧化钠溶液反应后产生氢气,罐内压强增大

【解析】试题分析:

(1)能和氢氧化钠溶液反应的是铝,所以做易拉罐的金属是铝。

(2)二氧化碳与氢氧化钠反应后,罐内压强减小,所以罐壁变瘪,反应的离子方程式是CO2+2OH-=CO32-+H2O。

(3)铝与氢氧化钠溶液反应后产生氢气,罐内压强增大,所以罐壁再度鼓起。

考点:

考查铝的性质、离子方程式的书写

点评:

该题是中等难度的试题,试题基础性强,注重考查学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,有利于培养学生的逻辑思维能力和规范答题能力。

19、如图是测定铝粉(含镁粉)的纯度的实验装置。

所用的NaOH(足量)的物质的量浓度为4.5mol·L-1。

不同时间电子天平的读数如下表所示:

实验操作

时间/min

电子天平的读数/g

烧杯+NaOH溶液

0

120

烧杯+NaOH溶液+样品

0

135

1

134.5

2

134.1

3

133.8

4

133.8

 

(1)反应中生成气体的质量g。

(2)试计算样品中铝的质量分数。

(写出解题过程)

(3)反应后溶液(溶液的体积变化忽略)的c(OH-)。

(写出解题过程)

【答案】

20、铝是地壳中含量最高的金属元素,其单质及合金在生产生活中的应用日趋广泛.

(1)真空碳热还原﹣氯化法可实现由铝矿制备金属铝,其相关的热化学方程式如下:

Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)═3AlCl(g)+3CO(g)△H=+akJ?

mol﹣1

3AlCl(g)═3Al(l)+AlCl3(g)△H=+bkJ?

mol﹣1

则反应Al2O3(s)+3C(s)═2Al(l)+3CO(g)△H=  kJ?

mol﹣1(用含a、b的代数式表示).

(2)Al4C3是真空碳热还原﹣氯化法反应过程的中间产物,它可以与盐酸反应制取CH4,某新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料,两电极上分别通入CH4和O2,电解质为KOH溶液.某研究小组用该甲烷燃料电池作为电源,进行电解饱和MgCl2溶液的实验,如图所示.

回答下列问题:

①闭合K开关后,c、d电极上均有气体产生.其中c电极产生的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝.则b处通入的气体为  ,负极上发生的电极反应式为 ﹣ .

②电解氯化镁溶液的离子反应方程式为 ;

③若甲烷通入量为224mL(标准状况),且反应完全,则理论上通过电解池的电量为 (法拉第常数F=9.65×l04C?

mol﹣1),如果电能利用率为75%,则能产生的氯气体积为 mL(标准状况).

(3)镁铝合金(Mg17Al12)是一种潜在的贮氢材料,可在氩气氛围中,将一定化学计量比的Mg、Al单质在一定温度下熔炼获得.该合金在一定条件下完全吸氢的反应方程式为:

Mg17Al12+17H2═17MgH2+12Al.得到物质的量之比为17:

12的MgH2和Al的混合物Y,Y在一定条件下释放出氢气.

①熔炼制备镁铝合金(Mg17Al12)时通入氩气的目的是  .

②在6.0mol/LHCl溶液中,混合物Y能完全释放出H2.1molMg17Al12完全吸氢后得到的混合物Y与上述盐酸完全反应,释放出H2的物质的量为  .

③25℃时在②所得溶液中加入适量的NaOH溶液至沉淀恰好不再变化,过滤得滤液.测得滤液的pH为13.则该溶液中由水电离出的c(OH﹣)为  .

【答案】

(1)a+b;

(2)①O2;CH4﹣8e﹣+10OH﹣═CO32﹣+7H2O;

②Mg2++2Cl﹣+2H2O

Mg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑;

③7.72×103C,672ml;

(3)①防止MgAl被空气氧化;

②52;

③0.1mol/L;

【解析】解:

(1)①Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)═3AlCl(g)+3CO(g)△H=+akJ?

mol﹣1

②3AlCl(g)═3Al(l)+AlCl3(g)△H=+bkJ?

mol﹣1

依据盖斯定律计算①+②得到:

Al2O3(s)+3C(s)═2Al(l)+3CO(g)△H=a+

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