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高中化学学习材料

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考点20化学实验方案设计与评价

1.(2013·上海化学·14)为测定镀锌铁皮锌镀层的厚度,将镀锌皮与足量盐酸反应,待产生的气泡明显减少时取出,洗涤,烘干,称重。

关于该实验的操作对测定结果的影响判断正确的是

A.铁皮未及时取出,会导致测定结果偏小

B.铁皮未洗涤干净,会导致测定结果偏大

C.烘干时间过长,回导致测定结果偏小

D.若把盐酸换成硫酸,会导致测定结果偏大

【答案】C

2.(2013·上海化学·10)下列关于实验室制备乙酸乙酯和乙酸丁酯的描述正确的是

A.均采用水浴加热B.制备乙酸乙酯时正丁醇过量

C.均采用边反应边蒸馏的方法D.制备乙酸乙酯时乙醇过量

【答案】C

3.(2013·北京理综·28)(15分)

某学生对SO2与漂粉精的反应进行实验探究:

操作

现象

取4g漂粉精固体,加入100mL水

部分固体溶解,溶液略有颜色

过滤,测漂粉精溶液的pH

pH试纸先变蓝(约为12),后褪色

液面上方出现白雾;

稍后,出现浑浊,溶液变为黄绿色;

稍后,产生大量白色沉淀,黄绿色褪去

(1)Cl2和Ca(OH)2制取漂粉精的化学方程是。

(2)pH试纸颜色的变化说明漂粉精溶液具有的性质是。

(3)向水中持续通入SO2,未观察到白雾。

推测现象i的白雾由HCl小液滴形成,进行如下实验:

a.用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾,无变化;

b.用酸化的AgNO3溶液检验白雾,产生白色沉淀。

①实验a目的是。

②由实验a、b不能判断白雾中含有HC1,理由是。

(4)现象ii中溶液变为黄绿色的可能原因:

随溶液酸性的增强,漂粉精的有效成分和C1-发生反应。

通过进一步实验确认了这种可能性,其实验方案是。

(5)将A瓶中混合物过滤、洗涤,得到沉淀X

①向沉淀X中加入稀HC1,无明显变化。

取上层清液,加入BaC12溶液,产生白色沉淀。

则沉淀X中含有的物质是。

②用离子方程式解释现象iii中黄绿色褪去的原因:

【答案】

(1)

(2)碱性、漂白性;

(3)①、检验白雾中是否Cl2,排除Cl2干扰;

②、白雾中含有SO2,SO2可以使酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀;

(4)向漂白精溶液中逐滴滴入硫酸,观察溶液颜色是否变为黄绿色;

(5)①、CaSO4;

②、

4.(14分)(2013·新课标卷Ⅱ·27)

氧化锌为白色粉末,可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。

纯化工业级氧化锌(含有Fe(Ⅱ),Mn(Ⅱ),Ni(Ⅱ)等杂质)的流程如下:

工业ZnO浸出液滤液

滤液滤饼ZnO

提示:

在本实脸条件下,Ni(Ⅱ)不能被氧化:

高锰酸钾的还原产物是MnO2

回答下列问题:

(1)反应②中除掉的杂质离子是,发生反应的离子方程式为

加高锰酸钾溶液前,若pH较低,对除杂的影响是;

(2)反应③的反应类型为.过滤得到的滤渣中,除了过量的锌外还有;

(3)反应④形成的沉淀要用水洗,检验沉淀是否洗涤干净的方法是

(4)反应④中产物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2.取干操后的滤饼11.2g,煅烧后可得到产品8.1g.则x等于。

参考答案:

(1)Fe2+和Mn2+;

MnO4-+3Fe2++7H2O===MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+;

3Mn2++2MnO4-+2H2O===5MnO2↓+4H+;

不会形成Fe(OH)3和MnO2沉淀。

或无法除去Fe2+和Mn2+;

(2)置换反应;Ni

(3)取最后一次洗涤液少量,滴入稀盐酸,加入氯化钡溶液,没有白色沉淀生成,证明洗涤干净。

(4)1

 

5.(2013·安徽理综·27)(13分)

二氧化铈

是一种重要的稀土氧化物。

平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末(含

以及其他少量可溶于稀酸的物质)。

某课题组以此粉末为原料回收铈,设计实验流程如下:

(1)洗涤滤渣A的目的是为了去除(填离子符号),检验该离子是否洗涤的方法是。

(2)第②步反应的离子方程式是,滤渣B的主要成分是。

(3)萃取是分离稀土元素的常用方法,已知化合物TBP作为萃取剂能将铈离子从水溶液中萃取出来,TBP(填“能”或“不能”)与水互溶。

实验室进行萃取操作是用到的主要玻璃仪器有、烧杯、玻璃棒、量筒等。

(4)取上述流程中得到的

产品0.536g,加硫酸溶解后,用0.1000mol•

标准溶液滴定终点是(铈被还原为

),消耗25.00mL标准溶液,该产品中

的质量分数为。

27.

【答案】

(1)滤渣上附着的Fe3+、Cl-,取最后洗涤液少量,滴加AgNO3,如无白色沉淀,则洗干净。

(2)2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2

+4H2OSiO2

(3)不能分液漏斗

(4)97.01%

6.(2013·安徽理综·28)(14分)

某酸性工业废水中含有

光照下,草酸

能将其中的

转化为

某课题组研究发现,少量铁明矾

即可对该反应堆起催化作用。

为进一步研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下:

(1)在25°C下,控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同,调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量,作对比实验,完成以下实验设计表(表中不要留空格)。

测得实验①和②溶液中的

浓度随时间变化关系如图所示。

(2)上述反应后草酸被氧化为(填化学式)。

(3)实验①和②的结果表明;实验①中

时间段反应速率

)=

(用代数式表示)。

(4)该课题组队铁明矾

中起催化作用的成分提出如下假设,请你完成假设二和假设三:

假设一:

起催化作用;

假设二:

假设三:

…………

(5)请你设计实验验证上述假设一,完成下表中内容。

(除了上述实验提供的试剂外,可供选择的药品有

等。

溶液中

的浓度可用仪器测定)

实验方案(不要求写具体操作过程)

预期实验结果和结论

28.

【答案】

(2)CO2

(3)PH越大,反应的速率越慢

(4)Al3+期催化作用;Fe2+和Al3+起催化作用

(5)取PH=5的废水60ml,加入10ml草酸和30ml蒸馏水,滴加几滴FeSO4,测定反应所需时间

预期现象与结论:

与②对比,如果速率明显加快,故起催化作用的为Fe2+

7.(2013·江苏化学·16)(12分)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。

硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。

以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:

(1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为。

(2)加入H2O2氧化时,发生反应的化学方程式为。

(3)滤渣2的成分是(填化学式)。

(4)煅烧过程存在以下反应:

2MgSO4+C

2MgO+2SO2↑+CO2↑

MgSO4+C

MgO+SO2↑+CO↑

MgSO4+3C

MgO+S↑+3CO↑

利用右图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。

D中收集的气体可以是(填化学式)。

B中盛放的溶液可以是(填字母)。

a.NaOH溶液b.Na2CO3溶液c.稀硝酸d.KMnO4溶液

A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应,产物中元素最高价态为+4,写出该反应的离子方程式:

【参考答案】

16.(12分)

(1)MgCO3+2H+=Mg2++CO2↑+H2O

(2)2FeSO4+H2O2+H2SO4=Fe2(SO4)3+2H2O

(3)Fe(OH)3

(4)

CO

d

3S+6OH-

2S2-+SO32-+3H2O

8、(2013·浙江理综·28)(14分)

利用废旧镀锌铁皮可制备磁性Fe3O4胶体粒子及副产物ZnO。

制备流程如下:

已知:

Zn及其化合物的性质与Al及其化合物的性质相似。

请回答下列问题:

(1)用NaOH溶液处理废旧镀锌铁皮的作用有。

A.去除油污B.溶解镀锌层C.去除铁锈D.钝化

(2)调节溶液A的pH可产生Zn(OH)2沉淀,为制得ZnO,后续操作步骤是。

(3)由溶液B制得Fe3O4胶体粒子的过程中,须持续通入N2,其原因是。

(4)Fe3O4胶体粒子能否用减压过滤法实现固液分离?

(填“能”或“不能”),理由是。

(5)用重铬酸钾法(一种氧化还原滴定法)可测定产物Fe3O4中的二价铁含量。

若需配制浓度为0.01000mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液250mL,应准确称取K2Cr2O7g(保留4位有效数字,已知MK2Cr2O7=294.0g·mol-1)。

配制该标准溶液时,下列仪器不必要用到的有。

(用编号表示)

①电子天平②烧杯③量筒④玻璃棒⑤容量瓶⑥胶头滴管⑦移液管

(6)滴定操作中,如果滴定前装有K2Cr2O7标准溶液的滴定管尖嘴部分有气泡,而滴定结束后气泡消失,则滴定结果将(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

【答案】

(1)A、B

(2)抽滤、洗涤、灼烧

(3)N2气氛下,防止Fe2+被氧化

(4)不能胶体粒子太小,抽滤时溶液透过滤纸

(5)0.7350③⑦

(6)偏大

9.(2013·福建理综·25)(15分)

固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。

某学习小组以Mg(NO3)2为研究对象,拟通过实验探究其热分解的产物,提出如下4种猜想:

甲:

Mg(NO3)2、NO2、O2乙:

MgO、NO2、O2丙:

Mg3N2、O2丁:

MgO、NO2、N2

(1)实验前,小组成员经讨论认定猜想丁不成立,理由是_____________。

查阅资料得知:

2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O

针对甲、乙、丙猜想,设计如下图所示的实验装置(图中加热、夹持仪器等均省略):

(2)实验过程

①取器连接后,放人固体试剂之前,关闭k,微热硬质玻璃管(A),观察到E中有气泡连续放出,表明________

②称取Mg(NO3)2固体3.79g置于A中,加热前通人N2以驱尽装置内的空气,其目的是________;关闭K,用酒精灯加热时,正确操作是先________然后固定在管中固体部位下加热。

③观察到A中有红棕色气体出现,C、D中未见明显变化。

④待样品完全分解,A装置冷却至室温、称量,测得剩余固体的质量为1.0g

⑤取少量剩余固体于试管中,加人适量水,未见明显现象。

(3)实验结果分析讨论

①根据实验现象和剩余固体的质量经分析可初步确认猜想_______是正确的。

②根据D中无明显现象,一位同学认为不能确认分解产物中有O2,因为若有O2,D中将发生氧化还原反应:

_____________________(填写化学方程式),溶液颜色会退去;小组讨论认定分解产物中有O2存在,未检侧到的原因是_____________________。

③小组讨论后达成的共识是上述实验设计仍不完善,需改进装里进一步研究。

【答案】

不符合氧化还原反应原理(或其它合理答案)

①装置气密性良好

②避免对产物O2的检验产生干扰(或其它合理答案)

移动酒精灯预热硬质玻璃管

(3)①乙

②2Na2SO3+O2=2Na2SO4

O2在通过装置B时已参与反应(或其它合理答案)

10、(2013·广西理综·29)(15分)铝是一种应用广泛的金属,工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。

①铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。

从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下:

②以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下:

回答下列问题:

(1)写出反应1的化学方程式;

(2)滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是,反应2的离子方程式为;

(3)E可作为建筑材料,化合物C是,写出由D制备冰晶石的化学方程式;

(4)电解制铝的化学方程式是,以石墨为电极,阳极产生的混合气体的成分是。

【答案】

(1)2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O(2分)2NaOH+Al2O3=2NaAlO2+H2O(2分)

(2)CaSiO3(2分)2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-(2分)

(3)浓H2SO4(1分)12HF+3Na2CO3+2Al(OH)3=2Na3AlF6+3CO2+9H2O(2分)

(4)2Al2O3

4Al+3O2↑(2分)O2、CO2(CO)(2分)

11.(2013·上海化学·35-39)溴化钙可用作阻燃剂、制冷剂,具有易溶于水,易吸潮等性质。

实验室用工业大理石(含有少量Al3+、Fe3+等杂质)制备溴化钙的主要流程如下:

完成下列填空:

35.上述使用的氢溴酸的质量分数为26%,若用47%的氢溴酸配置26%的氢溴酸的氢溴酸500ml,所需的玻璃仪器有玻璃棒、。

36.已知步骤Ⅲ的滤液中不含NH4+。

步骤Ⅱ加入的试剂a是,控制溶液的pH约为8.0的目的是、。

37.试剂b是,步骤Ⅳ的目的是。

38.步骤Ⅴ所含的操作依次是、。

39.制得的溴化钙可以通过如下步骤测定其纯度:

①称取4.00g无水溴化钙样品;②溶解;③滴入足量Na2CO3溶液,充分反应后过滤;④;⑤称量。

若得到1.88g碳酸钙,则溴化钙的质量分数为(保留两位小数)。

若实验操作规范而测定结果偏低,其原因是。

【答案】35.量筒、胶头滴管、烧杯、500ml容量瓶。

36.石灰水,沉淀Al3+、Fe3+

37.氢溴酸,除去过量的氢氧化钙。

38.蒸发浓缩,冷却结晶。

39.洗涤;23.50%.洗涤时,有少量的碳酸钙溶解。

12.(2013·上海化学·40-43)二氧化硫是硫的重要化合物,在生产、生活中有广泛应用。

二氧化硫有毒,并且是形成酸雨的主要气体。

无论是实验室制备还是工业生产,二氧化硫尾气吸收或烟气脱硫都非常重要。

完成下列填空:

40.实验室可用铜和浓硫酸加热或硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫。

如果用硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫,并希望能控制反应速度,上图中可选用的发生装置是(填写字母)。

41.若用硫酸和亚硫酸钠反应制取3.36L(标准状况)二氧化硫,至少需要称取亚硫酸钠

g(保留一位小数);如果已有40%亚硫酸钠(质量分数),被氧化成硫酸钠,则至少需称取该亚硫酸钠g(保留一位小数)。

42.实验室二氧化硫尾气吸收与工业烟气脱硫的化学原理相通。

石灰-石膏法和碱法是常用的烟气脱硫法。

石灰-石膏法的吸收反应为SO2+Ca(OH)2→CaSO3↓+H2O。

吸收产物亚硫酸钙由管道输送至氧化塔氧化,反应为2CaSO3+O2+4H2O→2CaSO4·2H2O。

其流程如下图:

碱法的吸收反应为SO2+2NaOH→Na2SO3+H2O。

碱法的特点是氢氧化钠碱性强、吸收快、效率高。

其流程如下图:

已知:

试剂

Ca(OH)2

NaOH

价格(元/kg)

0.36

2.9

吸收SO2的成本(元/mol)

0.027

0.232

石灰-石膏法和碱法吸收二氧化硫的化学原理相同之处是。

和碱法相比,石灰-石膏法的优点是,缺点是。

43.在石灰-石膏法和碱法的基础上,设计一个改进的、能实现物料循环的烟气脱硫方案(用流程图表示)。

【答案】40.ae41.18.9,33.1

42.酸性氧化与碱的反应。

结果便宜,成本低;吸收慢,效率低。

43、

13.(15)(2013·新课标卷Ⅱ·26)

正丁醛是一种化工原料。

某实验小组利用如下装置合成正丁醛。

发生的反应如下:

CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CHO

反应物和产物的相关数据列表如下:

沸点/。

c

密度/(g·cm-3)

水中溶解性

正丁醇

11.72

0.8109

微溶

正丁醛

75.7

0.8017

微溶

实验步骤如下:

将6.0gNa2Cr2O7放入100mL烧杯中,加30mL水溶解,再缓慢加入5mL浓硫酸,将所得溶液小心转移至B中。

在A中加入4.0g正丁醇和几粒沸石,加热。

当有蒸汽出现时,开始滴加B中溶液。

滴加过程中保持反应温度为90—95℃,在E中收集90℃以下的馏分。

将馏出物倒入分液漏斗中,分去水层,有机层干燥后蒸馏,收集75—77℃馏分,产量2.0g。

回答下列问题:

(1)实验中,能否将Na2Cr2O7溶液加到浓硫酸中,说明理由

(2)加入沸石的作用是。

若加热后发现未加沸石,应采取的正确方法是。

(3)上述装置图中,B仪器的名称是,D仪器的名称是。

(4)分液漏斗使用前必须进行的操作是(填正确答案标号)。

a.润湿b.干燥c.检漏d.标定

(5)将正丁醛粗产品置于分液漏斗中分水时,水在层(填“上”或“下”

(6)反应温度应保持在90—95℃,其原因是。

(7)本实验中,正丁醛的产率为%。

解析:

以合成正丁醛为载体考察化学实验知识。

涉及浓硫酸稀释、沸石作用、仪器名称、

分液操作、分层分析、原因分析和产率计算。

(1)不能将Na2Cr2O7溶液加到浓硫酸中,应该将浓硫酸加到Na2Cr2O7溶液,因为浓硫酸溶于水会放出大量热,容易溅出伤人。

(2)沸石的作用是防止液体暴沸,若加热后发现未加沸石,应采取的正确方法冷却后补加,以避免加热时继续反应而降低产率。

(3)B仪器是分液漏斗,D仪器是冷凝管。

(4)分液漏斗使用前必须检查是否漏水。

(5)因为正丁醛的密度是0.8017g·cm-3,比水轻,水层在下层。

(6)反应温度应保持在90—95℃,根据正丁醛的沸点和还原性,主要是为了将正丁醛及时分离出来,促使反应正向进行,并减少正丁醛进一步氧化。

(7)按反应关系,正丁醛的理论产量是:

4.0g×

=3.9g,实际产量是2.0g,产率为:

×100%=51.3%。

参考答案:

(1)不能,浓硫酸溶于水会放出大量热,容易溅出伤人。

(2)防止液体暴沸;冷却后补加;

(3)分液漏斗;冷凝管。

(4)c

(5)下

(6)为了将正丁醛及时分离出来,促使反应正向进行,并减少正丁醛进一步氧化。

(7)51%

 

14.(2013·四川理综化学·9)(15分)

为了探究AgNO3的氧化性和热稳定性,某化学兴趣小组设计了如下实验。

Ⅰ.AgNO3的氧化性

将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中,一段时间后将铁丝取出。

为检验溶液中Fe的氧化产物,将溶液中的Ag+除尽后,进行了如下实验。

可选用第试剂KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、氯水。

⑴请完成下表:

操作

现象

结论

取少量除尽Ag+后的溶液于试管中,加入KSCN溶液,振荡

存在Fe3+

取少量除尽Ag+后的溶液于试管中,加入②,振荡

存在Fe2+

【实验结论】Fe的氧化产物为存在Fe2+和Fe3+

Ⅱ.AgNO3的热稳定性性

用下图所示的实验装置A加热AgNO3固体,产生红棕色气体,在装置D中收集到无色气体。

当反应结束以后,试管中残留固体为黑色。

⑵装置B的作用是。

⑶经小组讨论并验证该无色气体为O2,其验证方法是。

⑷【查阅资料】Ag2O和粉末的Ag均为黑色;Ag2O可溶于氨水。

【提出假设】试管中残留的黑色固体可能是:

ⅰAg;ⅱ.Ag2O;ⅲ.Ag和Ag2O

【实验验证】该小组为验证上述设想,分别取少量黑色固体,进行了如下实验。

实验编号

操作

现象

a

加入足量氨水,振荡

黑色固体不溶解

b

加入足量稀硫酸,振荡

黑色固体溶解,并有气体产生

【实验评价】根据上述实验,不能确定固体产物成分的实验是①(填实验编号)。

【实验结论】根据上述实验结果,该小组得出的AgNO3固体热分解的产物有②。

9.答案:

:

变成血红色

K3[Fe(CN)6]

变成蓝色i

缓冲瓶

用带火星木条靠近瓶口,木条复燃,证明是氧气

b

AgO2NO2

15、(2013·天津化学·9)FeCl3在现代工业生产中应用广泛。

某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备无水FeCl3,再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。

.经查阅资料得知:

无水FeCl3在空气中易潮解,加热易升华。

他们设计了制备无水FeCl3的实验方案,装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下:

检查装置的气密性;

通入干燥的Cl2,赶尽装置中的空气;

用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成

.。

体系冷却后,停止通入Cl2,并用干燥的N2赶尽Cl2,将收集器密封

请回答下列问题:

装置A中反应的化学方程式为——————

步加热后,生成的烟状FeCl3大部分进入收集器,少量沉积在反应管A的右端。

要使沉积得FeCl3进入收集器,第

步操作是——————

操作步骤中,为防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步骤序号)——

装置B中的冷水作用为——————;装置C的名称为————;装置D中FeCl2全部反应完后,因为失去吸收Cl2的作用而失效,写出检验FeCl2是否失效的试剂:

——

在虚线框内画出尾气吸收装置E并注明试剂

.该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S,得到单质硫;过滤后,再以石墨为电极,在一定条件下电解滤液。

FeCl3与H2S反应的离子方程式为——————————————————

电解池中H+再阴极放电产生H2,阳极的电极反应为————————

综合分析实验

的两个反应,可知该实验有两个显著优点:

H2S的原子利用率100%;

——————————————————

(1)A中反应的化学方程式

(2)要使沉积的FeCl3进入收集器,根据FeCl3加热易升华的性质,第

的操作应该是:

在沉积的的FeCl3固体下方加热。

(3)为防止FeCl3潮解所采取的措施有

通入干燥的Cl2,

用干燥的N2赶尽Cl2,

(4)B中的冷水作用为是冷却FeCl3使其沉积,便于收集产品;装置C的名称为干燥管,

装置D中FeCl2全部反应完后,因为失去吸收Cl2的作用而失效,检验FeCl2是否失效就是检验二价铁离子,最好用

,也可以用酸性高锰酸钾溶液检验。

(5)

,吸收的是氯气,不用考虑防倒吸

(6)

(7)阳极的电极反应:

(8)该实验的另一个优点是FeCl3可以循环利用。

16.(13分)(2013·新课标卷I·26)

醇脱水是合成烯烃的常用方法,实验室合成环己烯的反应和实验装置如下:

可能用到的有关数据如下:

 

相对分子质量

密度/(g·cm3)

沸点/℃

溶解性

环己醇

100

0.9618

161

微溶于水

环己烯

82

0.8102

83

难溶于水

合成反应:

在a中加入20g环己醇和2小片碎瓷片,冷却搅动下慢慢加入1mL浓硫酸。

b中通入冷却水后,开始缓慢加热a,控制馏出物的温度不超过90oC。

分离提纯:

反应粗产物倒入分液漏斗中分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤,分离后加入无水氯化钙颗粒,静置一段时间后弃去氯化钙。

最终通过蒸馏得到纯净环己烯10g。

(1)装置b的名称是_______________

(2)加

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