人教版高二化学 选修四第四章章节练习含答案解析.docx
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人教版高二化学选修四第四章章节练习含答案解析
高二化学第四章
1．下列有关判断正确的是
A．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为：
Cu－2e－＝Cu2+
B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：
Al－3e－＋3OH－＝Al（OH）3
C．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为：
Cu－2e－＝Cu2+
D．用原电池和电解池装置都能实现2HCl+Cu
CuCl2+H2↑反应
2．科研人员设想用如图所示装置生产硫酸，下列说法正确的是（ ）
A．a为正极，b为负极B．生产过程中H+向a电极区域运动
C．电子从b极向a极移动D．负极反应式为：
3．如图所示装置中，观察到电流计指针偏转；M棒变粗；N棒变细，由此判断表中所列M，N，P物质，其中可以成立的是
M
N
P
A
Zn
Cu
稀硫酸
B
Cu
Fe
稀盐酸
C
Ag
Zn
AgNO3溶液
D
C
Fe
CuSO4溶液
4．下列图示的有关说法正确的是
A．装置①中负极反应式为H2+2e一＝2H+
B．装置①工作时，外电路电子由a电极流向b电极
C．若采用装置②精炼铜，则d为粗铜，c为纯铜
D．若装置②用惰性电极电解稀H2SO4溶液，则溶液pH升高
5．人造地球卫星用到的一种高能电池-银锌电池，它在放电时的电极反应为：
Zn+2OH－－2e－===ZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e－===2Ag+2OH－。
据此判断，氧化银是:
A．负极，被氧化B．负极，被还原
C．正极，被还原D．正极，被氧化
7．把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中（如平面图所示），经过一段时间后，首先观察到溶液变红的区域是
A．Ⅰ和Ⅲ附近B．Ⅰ和Ⅳ附近
C．Ⅱ和Ⅲ附近D．Ⅱ和Ⅳ附近
8．甲醇燃料电池（DMFC）可用于笔记本电脑、汽车等，该燃料电池是以甲醇为燃料，氧气为氧化剂，电解质可以是质子交换膜（可传导氢离子），也可以是固体氧化物（可传导氧离子），甲醇和氧气分别在多孔金属电极上发生反应，从而将化学能直接转化为电能。
下列叙述中错误的是
A．电池放电时，甲醇在负极发生氧化反应
B．以固体氧化物为电解质的电池放电时，氧离子由负极移向正极
C．以质子交换膜为电解质的电池放电时，正极的反应为：
O2+4H++4e—2H2O
D．电池的总反应是：
2CH3OH+3O22CO2+4H2O
9．（11分）设计燃料电池使汽油氧化直接产生电流，是本世纪最富有挑战性的课题之一。
最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-。
回答下列问题：
（1）以辛烷（C8H18）为汽油的代表物，则这个电池放电时必发生反应的化学方程式是。
（2）这个电池负极的电极反应式为C8H18+25O2-=8CO2+9H2O+50e-,，正极的电极反应式为,固体电解质里O2-的移动方向是。
（３）用此电池分别电解以下两种溶液，假如电路中转移了0.02mole-，且电解池的电极均为惰性电极，试回答下列问题。
电解M（NO3）x溶液时某一电极增加了
gM，则金属M的相对原子质量
（用含“
、x”的表达式表示）。
电解含有0.01molCuSO4和0.01molNaCl的混合溶液100mL，阳极产生的气体在标准状况下的体积是；将电解后的溶液加水稀释至1L，此时溶液的c（H+）=。
10．在原电池中，较活泼的金属发生反应，是极；活动性较差的金属极上发生反应，是极。
潮湿空气中钢铁表面容易发生腐蚀，发生腐蚀时，铁是极，电极反应式为；杂质碳是极，电极反应式为。
11．（9分）电化学原理在医学医疗中有重要应用。
（1）碘可用作心脏起搏器电源—锂碘电池的材料。
该电池反应如下：
2Li（s）+I2（s）
2LiI（s）△H
已知：
4Li（s）+O2（s）
2Li2O（s）△H14LiI（s）+O2（s）
I2（s）+2Li2O（s）△H2，
则△H=_____________________；碘电极作为该电池的_______极。
（2）人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素[CO（NH2）2]，其原理如图所示。
请回答下列问题：
①直流电源的负极为___________（填“A”或“B”）；
②阳极室中发生的反应依次为______________________、_______________________；
③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将_____________（填“增大”、“减小”或“不变”）；若两极共收集到气体13.44L（标准状况），则除去的尿素为___________g（忽略气体的溶解）。
12．铁及其化合物与生产、生活关系密切。
（1）下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
①该电化腐蚀称为。
②图中A和B区域相比较，腐蚀较慢的是（填字母）。
（2）实验室经常用到FeCl3溶液，在配制FeCl3溶液时常需加入少量的；将FeCl3溶液和碳酸氢钠溶液混合，将产生红褐色沉淀和无色气体，该反应的离子方程式为。
（3）已知t℃时，反应FeO（s）+CO（g）
Fe（s）+CO2（g）的平衡常数K=0.25。
①t℃时，反应达到平衡时n（CO2）：
n（CO）=
②若在1L密闭容器中加人0.02molFeO（s），并通入xmolCO，t℃时反应达到平衡。
此时
FeO（s）转化率为50%，则x=。
13．（6分）铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极板是惰性材料，电池总反应式为：
Pb+PbO2+4H++2SO42-
2PbSO4+2H2O回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）
（1）放电时：
正极的电极反应式是；当外电路通过1mol电子时，电解液中消耗H2SO4mol。
（2）充电时，Pb和电源的极相连，此时发生的电极反应式为。
14．（12分）工业上用铝土矿（主要成分为Al2O3，Fe2O3等）提取Al2O3做冶炼铝的原料，由熔盐电解法获得的粗铝中含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。
工艺流程如下图所示：
（已知：
NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华）
（1）向滤液中通入过量CO2所发生反应的离子方程式为。
（2）精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，则铝和氧化铁反应的化学方程式为。
（3）将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮而除去。
气泡的主要成分除Cl2外还含有______。
固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在________。
（4）镀铝电解池中，金属铝为阳极，熔融盐电镀液中铝元素主要以AlCl4－形式存在，则阳极的电极反应式为_____________。
（5）钢材镀铝后，抗腐蚀性能会大大增强，其原因是_____________。
15．（16分）由于Fe（OH）2极易被氧化；所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe（OH）2沉淀。
若用图所示实验装置则可制得纯净的Fe（OH）2沉淀。
两极材料分别为石墨和铁。
（1）a电极材料为________，其电极反应式为_______________．
（2）电解液d可以是________，则白色沉淀在电极上生成；也可以是________，则白色沉淀在两极之间的溶液中生成。
（填字母代号）
A．纯水B．NaCl溶液C．NaOH溶液D．CuCl2溶液
（3）液体c为苯，其作用是:
；在加入苯之前，对d溶液进行加热煮沸处理的目的是:
．
（4）为了在短时间内看到白色沉淀，可以采取的措施是。
A．改用稀硫酸做电解液
B．适当增大电源电压
C．适当缩小两电极间距离
D．适当降低电解液温度
（5）若d改为Na2SＯ4溶液，当电解一段时间，看到白色沉淀后，再反接电源，继续电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为：
．
写出反接后两极的电极反应式:
阳极：
阴极:
16．将甲、乙两铂片插入200g10%CuSO4溶液中进行电解，当阳极析出0.16g气体时，求：
（1）阴极析出多少克铜?
剩余CuSO4溶液中溶质的质量分数是多少?
（2）需要多少电荷量?
17．按右图的装置进行电解实验：
A极是铜锌合金，B极为纯铜，电解质中含有足量的铜离子。
通电一段时间后，若A极恰好全部溶解，此时B极质量增加7.68克，溶液质量增加0.03克，则A合金中Cu、Zn原子个数比为
A、4︰1B、3︰1C、2︰1D、任意比
18．常温下电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图中Ⅰ、Ⅱ所示（气体体积已换算成标准状况下的体积），根据图中信息进行下列计算：
（要求写出计算步骤）
（1）原混合溶液中NaCl和CuSO4的物质的量浓度。
（2）电解至t3时，消耗水的质量。
19．I．甲醇是一种优质燃料，可制作燃料电池。
工业上可用下列两种反应制备甲醇：
已知：
CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g）ΔH1
CO2（g）＋3H2（g）
CH3OH（g）+H2O（g）ΔH2
2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）ΔH3
则2CO（g）＋O2（g）=2CO2（g）的反应热ΔH=_______（用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示）。
II．工业上可利用“甲烷蒸气转化法生产氢气”，反应为：
CH4（g）+H2O（g）
CO（g）+3H2（g）。
已知温度、压强和水碳比[n（H2O）/n（CH4）]对甲烷平衡含量的影响如下图：
图1（水碳比为3）图2（800℃）
（1）温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是。
（2）其他条件不变，请在图2中画出压强为2MPa时，CH4平衡含量与水碳比之间关系曲线。
（只要求画出大致的变化曲线）
（3）已知：
在700℃，1MPa时，1molCH4与1molH2O在1L的密闭容器中反应，6分钟达到平衡，此时CH4的转化率为80%，求这6分钟H2的平均反应速率和该温度下反应的平衡常数是多少？
（写出计算过程，结果保留小数点后一位数字。
）
III．某实验小组设计如图a所示的电池装置，正极的电极反应式为________。
20．钠、镁、铁、铜及其化合物在科研和生产生活中有广泛的应用。
（1）Mg—H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。
该电池以海水为电解质溶液，结构如图所示。
电池工作时，正极的电极反应式。
常温下，用该电池电解200mL的饱和硫酸铜溶液（电极为惰性电极），反应时溶液中水的电离平衡移动（填“向左”“向右”或“不”）；当消耗24mg金属Mg，电解后溶液的pH=（不考虑溶液的体积变化）。
（2）利用电解法在铁制品上镀铜可以防止铁被腐蚀，以下说法正确的是。
a．电镀时，铜和石墨都可以做阳极，可溶性铜盐作电解质溶液
b．电镀过程中，温度升高，电解反应速率加快
c．电镀过程中，电能全部转化为化学能
d．电镀过程中，铜离子向阴极移动，发生还原反应
（3）NaHS可作为沉淀剂除去溶液中的Cu2+。
常温下，NaHS溶液显碱性，原因是（用离子方程式和必要的文字说明）。
向含有Cu2+的废水中加入少量NaHS固体，废水溶液的pH（填“增大”“减小”或“不变”）。
参考答案
1．C
【解析】
2．D
【解析】a通入SO2，b通入O2，所以a是负极，b是正极，A不正确。
原电池中阳离子向正极移动，B不正确。
电子从负极流向正极，C不正确。
答案选D。
3．CD
【解析】
试题分析：
该装置为原电池。
原电池中，一般负极材料比正极材料活泼且负极材料是随着反应的进行质量减少，正极质量增加或放出气泡。
根据题意知，N极是负极，M是正极，N极材料比M极活泼。
A、M极材料锌比N极材料铜活泼，错误；B、M极上产生氢气，质量不增加，错误；C、N极材料锌比M极材料银活泼，且M极上有银析出，质量增加，正确；D、N极材料铁比M极材料碳活泼，且M极上有铜析出，质量增加，正确。
考点：
考查原电池原理。
4．B
【解析】
试题分析：
A、装置1是原电池，其中通入氢气的电极是负极，氢气失去电子，电极反应式为H2－2e一＝2H+，A不正确；B、装置1中a电极是负极，b电极是正极，因此装置①工作时，外电路电子由a电极流向b电极，B正确；C、根据电流方向可知，装置2中a是正极，b是负极，因此若采用装置②精炼铜，则c为粗铜，d为纯铜，C不正确；D、若装置②用惰性电极电解稀H2SO4溶液，实质是电解水，硫酸浓度增大，酸性增强，则溶液pH降低，D不正确，答案选B。
考点：
考查电化学原理的有关应用与判断
5．C
【解析】原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。
电子经导线传递到正极，所以正极得到电子，发生还原反应。
根据方程式可知，氧化银得到电子，答案选C。
6．B
【解析】铝属于活泼金属，常温下即可被氧气氧化，在表层形成致密的氧化膜，可阻止其被继续氧化，故不需特殊方法保存。
7．B
【解析】
试题分析：
第一个图示一个电解池装置，铁做阳极，铁放电生成Fe2+，锌作阴极，H+放电，OH—在Ⅰ附近生成，故Ⅰ区域变红；第二个图示原电池的装置，锌作负极发生吸氧腐蚀，Zn在Ⅲ失去电子生成Zn2+，，氧气在铁电极上反应生成OH—，则Ⅳ附近溶液显碱性，会变红，故选B。
考点：
原电池和电解池的工作原理。
8．B
【解析】原电池中阴离子应向负极移动
9．
（1）2C8H18+25O2=16CO2+18H2O
（2）O2+4e-=2O2-；由正极流向负极
（3）①ax/0.02②0.168L0.01mol/L
【解析】
10．氧化反应，负；还原反应，正。
负，Fe-2e-=Fe2+；正，O2+H2O+4e-=4OH-
【解析】略
11．
（1）（△H1—△H2）/2；正。
（2）①负极；②2Cl－—2e－==Cl2↑，CO（NH2）2+3Cl2+H2O
N2↑+CO2↑+6HCl；③不变；7.2g。
【解析】
试题分析：
（1）已知：
①4Li（s）+O2（s）
2Li2O（s）△H1②4LiI（s）+O2（s）
I2（s）+2Li2O（s）△H2，根据盖斯定律：
（①—②）/2得△H=（△H1—△H2）/2；该反应中碘发生还原反应，碘电极作为该电池的正极。
（2）①根据题给装置图知：
与电源B相连的电极处产生H2，则溶液中的水电离产生的H+应该在阴极放电，所以B为电源的负极；②根据题意知阳极室发生的反应依次为2Cl－—2e－==Cl2↑，CO（NH2）2+3Cl2+H2O
N2↑+CO2↑+6HCl；③电解时阴极反应为：
2H2O+2e－=H2↑+2OH－，阳极反应为2Cl－—2e－==Cl2↑，CO（NH2）2+3Cl2+H2O
N2↑+CO2↑+6HCl，由上述反应式看出阴、阳极产生的OH－、H＋的数目相等，阳极室产生的H＋通过质子交换膜进入阴极室与OH－恰好完全反应生成水，电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将不变；电解收集到气体13.44L（标准状况），物质的量为0.6mol，根据电子守恒及上述反应知，阴、阳两极产生的气体物质的量之比为3:
2，则产生的氮气和二氧化碳的物质的量均为0.12mol，除去尿素的物质的量为0.12mol，质量为7.2g。
考点：
考查盖斯定律，原电池和电解原理的应用。
12．
（1）吸氧腐蚀A
（2）盐酸
（3）4；10.05
【解析】
试题分析：
B中接触了水和氧气，更加容易被腐蚀，制备氯化铁加入盐酸主要是防止氯化铁发生水解。
衡常数是指在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，
但需要注意但是固体和纯液体的浓度视为常数，不能出现在表达式中，
c（CO2）
c（CO）
则K=
所以n（CO2）：
n（CO）=1；4
（3）由于FeO（s）转化率为50%即参与反应的FeO为0.01摩尔，则消耗0.01摩尔一氧化碳，生成0.01摩尔的二氧化碳。
所以在平衡时，氧化亚铁的量为0.01、一氧化碳为X-0.01摩尔，二氧化碳为0.01摩尔，据化学平衡常数计算公式可得0.04=X—0.01即X=0.05摩尔
考点：
化学平衡的计算的相关知识点的应用
13．
（1）PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－＝PbSO4＋2H2O1
（2）负PbSO4＋2e－＝Pb＋SO42－
【解析】
（1）放电相当于原电池，在原电池中正极得到电子，根据反应式可知，二氧化铅得到电子，所以正极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－＝PbSO4＋2H2O。
根据总反应式可知，每消耗2mol硫酸，反应中就转移2mol电子，所以如果通过1mol电子，则消耗1mol硫酸。
（2）充电相当于放电的逆反应，放电是铅是负极失去电子，所以充电时铅和电源的负极相连，作阴极，得到电子，所以反应式为PbSO4＋2e－＝Pb＋SO42－。
14．（12分）
（1）AlO2—＋2H2O＋CO2＝Al（OH）3↓＋HCO3—（2分）
（2）Fe2O3＋2Al
Al2O3＋2Fe（2分）
（3）HCl和AlCl3 （2分）NaCl（2分）
（4）Al-3e-＋4Cl-=AlCl4-（2分）
（5）表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，或致密的氧化铝膜将环境中的电解质溶液与内层金属隔离（2分）
【解析】
试题分析：
（1）滤液中含有AlO2—，通入CO2，生成Al（OH）3沉淀，离子方程式为：
AlO2—＋2H2O＋CO2＝Al（OH）3↓＋HCO3—
（2）铝在高温条件下，把Fe2O3还原为Fe，化学方程式为：
Fe2O3＋2Al
Al2O3＋2Fe
（3）因为粗铝中含有氢气，所以与Cl2反应生成AlCl3和H2，AlCl3在181℃升华，所以气泡的主要成分除Cl2外还含有HCl和AlCl3；粗铝中含有Na，与Cl2反应生成NaCl，NaCl熔点为801℃，所以浮渣中肯定存在NaCl。
（4）Al失电子生成AlCl4－，电极方程式为：
Al-3e-＋4Cl-=AlCl4-
（5）Al在空气中与O2反应生成Al2O3，表面形成的致密氧化铝膜，能防止钢材腐蚀。
考点：
本题考查化学工艺流程的分析、方程式的书写、电解原理。
15．
（1）FeFe—2e—＝Fe2+
（2）CB；（3）隔绝空气防止Fe（OH）2被空气氧化；排尽溶液中的氧气，防止生成Fe（OH）2在溶液中氧化；（4）BC；（5）白色沉淀迅速变化成灰绿色，最后变成红褐色；2H2O-4e-==O2↑+4H+；2H2O+2e-==H2↑+2OH-
【解析】
试题分析：
（1）制纯净的Fe（OH）2沉淀，则Fe为阳极，失去电子，b与电源正极相连，则b为阳极，发生的电极反应为Fe-2e-=Fe2+，故答案为：
Fe；Fe-2e-=Fe2+；
（2）纯水导电性太差，影响物质的制备，而NaCl、NaOH溶液中氢离子放电，可生成Fe（OH）2沉淀，电解液为CuCl2溶液，发生Fe+CuCl2=Cu+CuCl2，则电解液b可选择BC，故答案为：
BC；（3）苯的密度水的小，不溶于水，可隔绝空气，防止氢氧化亚铁被氧化，为防止氢氧化亚铁被氧化，并在实验加入苯之前，对d溶液进行加热煮沸的目的是排出溶液中的氧气，故答案为：
隔绝空气防止氢氧化亚铁被氧化；加热煮沸；（4）短时间内看到白色沉淀，适当增大电源电压、适当缩小两电极间距离可增大反应的速率，而改用稀硫酸不能生成沉淀，降低温度反应速率减慢，故答案为：
BC．（5）反接电源时，电解方程式是2H2O=2H2↑+O2↑，生成的O2会将Fe（OH）2氧化，其现象是白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，故答案为：
白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色．答案为白色沉淀迅速变化成灰绿色，最后变成红褐色；2H2O-4e-==O2↑+4H+；2H2O+2e-==H2↑+2OH-
考点：
电极反应式的书写
16．
（1）0.64g;9.3%
（2）1.93×103C
【解析】
（1）这是一道化学与物理综合的试题，涉及的知识点有电化学、电学。
电解的化学方程式为：
2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4
其中阳极放出O2，阴极生成Cu，设反应中生成Cu和消耗CuSO4的质量分别为x、y。
解得x=0.64g,y=1.6g。
w（CuSO4）=
。
（2）由化学方程式中元素化合价变化可知：
每生成1molO2时，转移4mole-，所以反应中通过的电荷量为：
。
17．B
【解析】
试题分析：
从装置中看A电极是阳极，B电极是阴极，锌比铜活泼，优先铜放电，然后铜再放电。
反应过程阳极：
Zn-2e=Zn2+{Cu-2e=Cu2+
{阴极：
Cu2++2e=CuCu2++2e=Cu
第一个阶段，溶液质量增加，第二阶段溶液质量不变；
设合金中铜锌的物质的量分别是xy，所以由电子转移守恒可得
{65x-64y=0.03
64（x+y）=7.68所以可得y/x=3︰1。
故选B。
考点：
电解池的电极反应计算
点评：
电解池：
A.电解池是在外电源作用下工作的装置.电解池中与电源负极相连的一极为阴极,阳离子在该极接受电子被还原;与电源正极相连的一极为阳极,阴离子或电极本身（对电镀而言）在该极失去电子被氧化。
B.电解池（或电镀池）中,根据反应现象可推断出电极名称.凡发生氧化的一极必为阳极,凡发生还原的一极必为阴极.例如用碳棒做两极电解溶液,析出Cu的一极必为阴极;放出的一极必为阳极。
注意:
电解池中,与外电源正极相连的为阳极,与负极相连的为阴极,这一点与原电池的负对阳,正对阴恰恰相反。
18．c（CuSO4）＝0．1mol/L。
（2）0．72g
【解析】
试题分析：
（1）图像中看出阳极得到336mL气体中，224mL是氯气，112mL是氧气，故Cl20．01mol和O20．005mol，转移电子的物质的量为：
0．01mol×2＋0．005mol×4＝0．04mol。
又因为阳极首先逸出的是氯气：
n（NaCl）＝2n（Cl2）＝0．02mol，故c（NaCl）＝
。
此过程中阴极刚好析出全部铜：
Cu2++2e-=Cu，故n（CuSO4）＝n（Cu）＝
＝0．02mol，则c（CuSO4）＝
＝0．1mol/L。
（2）从图像可知，t3时，氧气的生成量为672-224=448mL，n（O2）=
，氧气全部是电解水得来的，根据关系2H2O—O2得到n（H2O）=0．04mol，m（H2O）=0．04mol×18g/mol=0．72g；
考点：
考查电解池及相关计算
19．（16分）
I．2ΔH1－2ΔH2+ΔH3（3分）
II．
（1）其他条件不变，升高温度，反应速率加快，平衡向正反应方向移动。
（或描述降温的变化，3分）
（2）如下图（2分）（形状1分，标注1分）
（3）计算过程为：
（格式2分，速率1分，常数2分，共5分）
CH4（g）+H2O（g）
CO（g）+3H2（g）
起始浓度（mol/L）1100
变化浓度（mol/L）0.80.80.82.4
平衡浓度（mol/L）
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