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离子共存与离子反应

离子共存与离子反应第1课时离子共存

1.离子共存条件:

同一溶液中若离子间符合下列任意

一个条件就会发生离子反应,它们之间便不能在溶液中大量共存。

⑴生成难溶物或微溶物:

如:

Ba2+与CO32-,Ag+与Br-,Ca2+与SO42-等不能大量共存。

⑵生成气体或挥发性物质:

如:

NH4+与OH-,H+与CO32-、HCO3-、S2-、HS-、SO32-、HSO3-等不能大量共存。

⑶生成难电离物质:

如:

H+与CH3COO-、CO32-、S2-、SO32-等因生成弱酸不能大量共存;OH-与NH4+因生成的弱碱不能大量共存;H+与OH-生成水不能大量共存。

⑷发生氧化还原反应:

氧化性离子(如Fe3+、NO3-、ClO-、MnO4-(H+)等)与还原性离子(如S2-、I-、Fe2+、SO32-等)不能大量共存。

2.附加隐含条件的应用规律:

⑴溶液无色透明时,则溶液中一定没有有色离子,如Cu2+、Fe3+、Fe2+、MnO4-

⑵强碱性溶液中肯定不存在与OH-反应的离子,如Fe3+、Fe2+、HCO3-、NH4+、Al3+

⑶强酸性溶液中肯定不存在与H+反应的离子,如HCO3-、CO32-、S2-、CH3COO-、AlO2-

【例1】(2010安徽卷,9)在pH=1的溶液中能大量共存的一组离子或分子是()

A.Na+、Mg2+、ClO—、NO3—B.Al3+、NH4+、Br-、Cl-

C.K+、Cr2O72-、CH3CHO、SO42-D.Na+、K+、SiO32-、Cl-

答案:

B解析:

酸性环境下A中生成次氯酸,C中Cr2O72-氧化CH3CHO,D中生成硅酸沉淀。

【例2】(2010广东理综卷,7)能在溶液中大量共存的一组离子是()

A.NH4+、Ag+、PO43-、Cl-B.Fe3+、H+、I-、HCO3-

C.K+、Na+、NO3-、MnO4-D.Al3+、Mg2+、SO42-、CO32-

解析:

A中Ag+和PO43-、Cl-因生成沉淀不共存;B中H+和HCO3-离子生成气体不共存,Fe3+和I-因发生氧化还原反应不共存;D中Al3+和CO32-因互促水解不共存。

答案:

C

【例3】(2010上海卷,9)下列离子组一定能大量共存的是()

A.甲基橙呈黄色的溶液中:

I-、Cl-、NO3-、Na+B.石蕊呈蓝色的溶液中:

Na+、AlO2-、NO3-、HCO3-

C.含大量Al3+的溶液中:

K+、Na+、NO3-、ClO-D.含大量OH一的溶液中:

CO32-、Cl-、F-、K+

答案:

D解析:

此题考查了化学实验中的离子共存知识。

使甲基橙呈黄色的溶液pH大于4.4,当其处于4.4-7之间时,NO3-表现强氧化性,将I-氧化为I2,排除A;石蕊呈蓝色的溶液pH大于8,溶液呈碱性,OH-能和HCO3-反应,排除B;含大量Al3+的溶液中,溶液呈酸性,其中的H+能和ClO-结合成HClO,排除C。

知识归纳:

在给定条件下,考查离子组能否共存时,要注意其与元素化合物知识、电离平衡知识的联系。

特别要注意题干中条件的应用,比如本题中的“甲基橙呈黄色”、“石蕊呈蓝色”、“含大量的Al3+的溶液”等,倘若只分析选项中给出的离子之间能否共存,就会造成错误解答。

【例4】(2010江苏卷,6)常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是()

A.

的溶液中:

B.由水电离的

的溶液中:

C.

的溶液中:

D.

的溶液中:

【答案】C【解析】本题主要考查的是离子共存问题。

A项,由于H+、NO3-与Fe2+发生氧化还原反应而不能大量共存;B项,抑制了水的电离,溶液中存在大量的H+或OH-,但都不能与HCO3-共存;C项,溶液中的c(H+)=0.1mol/L,能与本组离子共存;D项,Fe3+能与S

CN-发生络合反应。

综上分析可知,本题选C项。

【例5】(2010浙江卷,13)某钠盐溶液中可能含

等阴离子。

某同学取5份此溶液样品,分别进行了如下实验:

①用pH计测得溶液pH大于7②加入盐酸,产生有色刺激性气体

③加入硝酸酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀,且放出有色刺激性气体

④加足量BaCl2溶液,产生白色沉淀,该沉淀溶于稀硝酸且放出气体,将气体通入品红溶液,溶液不褪色。

⑤加足量BaCl2溶液,产生白色沉淀,在滤液中加入酸化的(NH4)2Fe(SO4)溶液,再滴加KSCN溶液,显红色

该同学最终确定在上述六种离子中公含

三种阴离子。

请分析,该同学只需要完成上述哪几个实验,即可得出此结论。

()

A.①②④⑤B.③④C.③④⑤D.②③⑤

试题解析:

本题是离子组合推断、离子鉴别实验综合题。

题型难点是:

熟悉各种离子的标准检验方法,明确各种离子检验时的干扰因素。

本题的难点还有:

采用的出题方式和平时不同。

根据最终的离子分析:

NO2-,存在时一定没有SO32-,I-。

因NO2-,的氧化性可以使他们氧化。

Cl-存在下的NO2-的检验:

加入硝酸酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀,且放出有色刺激性气体。

即证明了NO2-的存在又检验出Cl-的存在。

但,仅加入盐酸产生刺激性气体也可能有SO32-的存在。

故须先确认SO32-不存在。

SO32-,CO32-,SO42-的组合检验可以用:

加足量BaCl2溶液,产生白色沉淀,该沉淀溶于稀硝酸且放出气体,将气体通入品红溶液,溶液不褪色。

来确认SO32-,SO42-不存在,CO32-一定存在。

故选择③④就可以,顺序是先④后③。

本题答案:

B

【例6】(2009年江苏化学,7)在下列各溶液中,离子一定能大量共存的是()

A.强碱性溶液中:

K+、Al3+、Cl-、SO42-

B.含有0.1mol·L-1Fe3+的溶液中:

K+、Mg2+、I-、NO3-

C.含有0.1mol·L-1Ca2+溶液在中:

Na+、K+、CO32-、Cl-

D.室温下,pH=1的溶液中:

Na+、Fe3+、NO3-、SO42-

答案:

D解析:

A项,强碱性溶液意味着存在大量的OH-,所以Al3+不能共存(Al3++3OH-=Al(OH)3↓);B项,Fe3+和I-因发生氧化还原反应而不能共存(2Fe3++2I-=2Fe2++I2);C项,Ca2+和CO32-因发生复分解反应而不能共存

【考点分析】离子共存问题(一色、二性、三特殊、四反应牢记)

由于发生复分解反应,离子不能大量共存;

由于发生氧化还原反应,离子不能大量共存;

溶液酸碱性的判断(隐含条件)。

第2课时离子方程式的书写与离子方程式正误判断

书写离子方程式按照“一写、二改、三消、四查”的步骤书写。

应注意的是,第二步“改”是关键:

1、没有自由移动离子参加反应,不能写离子方程式

2、单质、氧化物、弱电解质、难溶物在离子方程式中一律写化学式,如SO2与NaOH溶液反应的离子方程式:

SO2+2OH—=SO32-+H2O,生石灰与盐酸反应离子方程式:

CaO+2H+=Ca2++H2O,锌与醋酸溶液反应离子方程式:

Zn+2HAC=Zn2++2AC—+H2↑

3、弱酸及多元弱酸的酸式酸根离子不能拆开写,如NaHS溶液与NaOH溶液反应:

HS-+OH-=S2-+H2O,NaHCO3溶液与盐酸反应:

HCO3-+H+=H2O+CO2↑

强调:

书写离子方程式时一定要注意如下十个“不要”:

①不要忽视反应条件;②不要忽视溶液的浓度;

③不要忽视方程式的电荷平衡;④不要忽视电解质的强弱;

⑤不要忽视了电解质的溶解性;⑥不要忽视了平衡理论;

⑦不要忽视难溶物溶解性大小的比较;⑧不要忽视反应中的滴加次序;

⑨不要忽视方程式中系数的化简,当每一项都有公约数时才能化简;

⑩不要忽视反应中量的关系,不足量的反应物应按化学式中比例关系参加反应。

【例1】(2010全国卷1)能正确表示下列反应的离子方程式是()

A.将铜屑加入

溶液中:

B.将磁性氧化铁溶于盐酸:

C.将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合:

D.将铁粉加入稀硫酸中:

【解析】A正确,符合3个守恒;B错误,电荷不守恒,Fe3O4中Fe有两种价态,正确应该为:

Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O;C错误,得失电子不守恒,电荷不守恒;正确的应为:

3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O;D错误,不符合客观实际,反应后铁只能产生Fe2+和H2;【答案】A

【例2】(2010天津卷,5)下列实验设计及其对应的离子方程式均正确的是()

A.用FeCl3溶液腐蚀铜线路板:

Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+

B.Na2O2与H2O反应制备O2:

Na2O2+H2O=2Na++2OH-+O2↑

C.将氯气溶于水制备次氯酸:

Cl2+H2O=2H++Cl-+ClO-

D.用浓盐酸酸化的KMnO4溶液与H2O2反应,证明H2O2具有还原性:

2MnO

+6H++5H2O2=2Mn2++5O2↑+8H2O解析:

B中元素不守恒,正确的离子方程式为:

2Na2O2+2H2O==4Na++4OH-+O2;C中的HClO是弱酸,不能拆成离子形式;D的离子方程式本身没有问题,但KMnO4的强氧化性能将浓盐酸氧化,不能实现证明H2O2具有还原性的目的(还原性:

HCl>H2O2,HCl先反应),D错。

答案:

A

【例3】(2010上海卷,19)下列反应的离子方程式正确的是()

A.苯酚与碳酸钠溶液的反应

B.等体积、等浓度的Ca(HCO3)2溶液和NaOH溶液混合

C.硫酸亚铁溶液中加入用硫酸酸化的过氧化氢溶液

D.淀粉碘化钾溶液在空气中变蓝

答案:

AD解析:

此题考查了离子方程式的正误判断。

苯酚是一种具有弱酸性的有机物,故其在离子方程式中应保留化学式,生成的苯酚钠是强电解质,离子方程式正确,A对;等体积等浓度的碳酸氢钙和氢氧化钠溶液混合时,氢氧化钠不足量,离子方程式为:

OH-+HCO3-+Ca2+=H2O+CaCO3↓,B错;反应前后的电荷不守恒,C错;空气中的氧气可以氧化I-为I2,其遇淀粉变蓝,D对。

知识归纳:

判断离子方程式的正误判时,关键抓住离子方程式是否符合客观事实、化学式的拆分是否准确、是否遵循电荷守恒和质量守恒、氧化还原反应中的得失电子是否守恒等;就能很好的解决问题。

【例4】(2010江苏卷,3)下列离子方程式表达正确的是()

A.用惰性电极电解熔融氯化钠:

B.用氢氧化钠

溶液除去铝表面的氧化膜:

C.用稀氢氧化钠溶液吸收二氧化氮:

D.用食醋除去水瓶中的水垢:

【答案】B【解析】本题主要考查的是离子方程式的正误判断。

A项,电解的是熔融状态的NaCl,不是NaCl溶液,2NaCl

2Na+Cl2↑;B项,Al2O3能溶于NaOH溶液,生成偏铝酸盐;C项,NO2与NaOH反应,生成硝酸盐和亚硝酸盐,2OH-+2NO2=NO3-+NO2-+H2O;D项,水垢中的主要成分为CaCO3,是难溶物。

综上分析可知,本题选B项。

【例5】(2010四川理综卷,9)下列离子方程式书写正确的是()

A.向明矾溶液中加入过量的氢氧化钡溶液:

B.向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸:

C.向磷酸二氢铵溶液中加入足量的氢氧化钠溶液:

D.向

中加入足量的氢氧化钠溶液并加热:

答案A解析:

本题考查离子方程式正误判断;氢氧化钡溶液过量,Al3+转化为AlO2-,SO42-完全转化为沉淀,A项正确;硝酸有强氧化性,可将Fe2+氧化为Fe3+,硝酸被还原为NO,B不符合客观事实,错误;在磷酸二氢铵中加入足量的氢氧化钠,磷酸二氢根离子中的氢将被中和,C项错误;

中存在两种官能团,分别是-Br和-COOH,加入足量的氢氧化钠后加热,与-COOH发生中和反应,与-Br发生水解反应,故应该生成CH2OHCOO-,D项错误。

【例6】(2009年宁夏理综·12)能正确表示下列反应的例子方程式是()

A.向次氯酸钙溶液通入过量CO2:

Ca2++2ClO—+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO

B.向次氯酸钙溶液通入SO2:

Ca2++2ClO—+SO2+H2O=CaSO3↓+2HClO

C.氢氧化钙溶液与碳酸氢镁溶液反应:

HCO3—+Ca2++OH—=CaCO3↓+H2O

D.在氯化亚铁溶液中加入稀硝酸:

3Fe2++4H++NO3—=3Fe3++NO↑+2H2O

答案:

D解析:

A选项CO2过量的话,应该生成HCO3—方程式应为:

ClO—+CO2+H2O=HClO+HCO3—;B选项HClO可将CaSO3氧化为CaSO4,正确的方程式为:

Ca2++ClO—+SO2+H2O=CaSO4↓+Cl—+2H+;C选项要考虑到Mg(OH)2为沉淀即可,Mg2++2HCO3—+2Ca2++4OH—=Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+2H2O。

第3课时离子浓度大小比较

1、弱酸、弱碱溶液分析

 H2S:

C(H2S)>C(H+)>C(HS-)>C(S2-)>C(OH-)

 NH3·H2O:

C(NH3·H2O)>C(OH-)>C(NH4+)>C(H+)

 H3PO4:

C(H3PO4)>C(H+)>C(H2PO4-)>C(HPO42-)>C(PO43-)>C(OH-)

2、盐溶液(比较离子浓度大小)

  Na2CO3:

C(Na+)>C(CO32-)>C(OH-)>C(HCO3-)>C(H+)

  NaHCO3:

C(Na+)>C(HCO3-)>C(OH-)>C(H+)>C(CO32-)

3、弱酸、弱碱与其对应盐的混合液(物质的量之比为1∶1)

 ①一般规律是:

酸、碱的电离程度>其对应盐的水解程度

 如:

CH3COOH~CH3COONa混合液呈酸性:

C(CH3COO-)>C(Na+)>C(H+)>C(OH-)

NH3·H2O~NH4Cl混合液呈碱性:

C(

NH4+)>C(Cl-)>C(OH-)>C(H+)

 ②特殊情况:

HCN~NaCN混合液呈碱性:

C(Na+)>C(CN-)>C(OH-)>C(H+)

4.电荷守恒规律

 所谓电荷守恒,即溶液中所有阳离子所带的正电荷等于所有阴离子所带的负电荷。

如Na2CO3:

C(Na+)+C(H+)=2C(CO32-)+C(HCO3-)+C(OH-)

5.物料守恒

 ⑴原子守恒指某些特征性的原子是守恒的。

如Na2CO3溶液中无论碳原子以什么形式存在,但n(Na)=n(C),故:

c(Na+)=2c(CO32-)+2c(HCO3-)+2c(H2CO3)

 ⑵质子守恒指水电离出的H+的物质的量等于OH-的物质的量。

如Na2CO3溶液中:

    c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)

解析:

粒子浓度的守恒关系:

1、电荷守恒:

电解质溶液中,无论存在多少种离子,浓液总是成电中性,即阳离子所带正电荷总数一定等于阴离子所带负电荷总数。

2、质子守恒:

电解质溶液中粒子电离出的氢离子等于粒子接受的氢离子总数。

3、物料守恒:

电解质溶液中某一组分的原始浓度(起始浓度)应等于该组分在溶液中各组分存在形式的浓度之和。

【例1】(2010江苏卷,12)

常温下,用0.1000mol·L

NaOH

溶液滴定20.00mL0.1000mol·L

溶液所得滴定曲线如右图。

下列说法正确的是()

A.点①所示溶液中:

B.点②所

示溶液中:

C.点③所示溶液中:

D.滴定过程中可能出现:

【答案】D【答案】D【解析】本题主要考查的是粒子浓度大小的比较。

A项,处于点①时,酸过量,根据电荷守恒,则有

B项,在点②时,pH=7。

仍没有完全反应,酸过量,

;C项。

时,两者完全反应,此时由于

的水解,溶液呈碱性,但水解程度是微弱的,

D项,在滴定过程中,当

的量少时,不能完全中和醋酸,则有

综上分析可知,本题选D项。

【例2】(2010浙江卷,26)(15分)已知:

①25℃时弱电解质电离平衡数:

Ka(CH3COOH)=

,Ka(HSCN)=0.13;难溶电解质的溶度积常数:

Kap(CaF2)=

②25℃时,

mol·L-1氢氟酸水溶液中,调节溶液pH(忽略体积变化),得到c(HF)、c(F-)与溶液pH的变化关系,如下图所示:

请根据以下信息回答下旬问题:

图2

(1)25℃时,将20mL0.10mol·L-1CH3COOH溶液和20mL0.10mol·L-1HSCN溶液分别与20mL0.10mol·L-1NaHCO3溶液混合,实验测得产生的气体体积(V)随时间(t)变化的示意图为图2所示:

反应初始阶段,两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是,反应结束后所得两溶液中,c(CH3COO-)c(SCN-)(填“>”、“<”或“=”)

(2)25℃时,HF电离平衡常数的数值Ka

,列式并说明得出该常数的理由。

(3)

mol·L-1HF溶液与

mol·L-1CaCl2溶液等体积混合,调节混合液pH为4.0(忽略调节混合液体积的变化),通过列式计算说明是否有沉淀产生。

试题解析:

给信息多,可以对信息进行初步分析,也可以根据问题再去取舍信息。

信息分析:

①HSCN比CH3COOH易电离,CaF2难溶。

②F-PH=6,PH=0时以HF存在。

F-与HF总量不变。

问题引导分析(解题分析与答案):

(1)相同的起始条件,只能是因为两种酸的电离度不同导致溶液中起始反应时H+

浓度不同引起反应速率的不同。

反应结束后,溶质为CH3COONa和NaSCN,因CH3COOH酸性弱于HSCN,故CH3COONa水解程度大,c(CH3COO-)<c(SCN-)。

(2)HF电离平衡常数Ka=【c(H+)*c(F-)】/c(HF),其中c(H+)、c(F-)、c(HF)都是电离达到平衡时的浓度,选择中间段图像求解。

根据图像:

PH=4时,c(H+)=10-4,c(F-)=1.6×10-3、c(HF)=4.0×10-4。

Ka=0.4×10-3。

(3)PH=4.0,则c(H+)=10-4,此时:

根据HF电离,产生的c(F-)=1.6×10-3,而溶

液中的c(Ca2+)=2.0×10-4。

c2(F-)×c(Ca2+)=5.12×10-10,5.12×10-10大于Kap(CaF2)=

,此时有少量沉淀产生。

离子反应单元测试

一、选择题

1.下列反应的离子方程式正确的是()

A 铝片跟氢氧化钠溶液反应:

Al+2OH-=AlO2-+H2↑

B 硫酸镁溶液跟氢氧化钡溶液反应:

SO42-+Ba2+=BaSO4↓

C 碳酸钙跟醋酸反应:

CaCO3+2CH3COOH=Ca2++2CH3COO-+H2O+CO2↑

D 铜片跟稀硝酸反应:

Cu+NO3-+4H+=Cu2++NO↑+2H2O

2.下列离子方程式中正确的是()。

A.澄清石灰水与稀盐酸反应:

Ca(OH)2+2H+==Ca2++2H2O

B.钠与水的反应:

Na+2H2O==Na++2OH-+H2↑

C.铜片插入硝酸银溶液中:

Cu+Ag+==Cu2++Ag

D.大理石溶于醋酸的反应:

CaCO3+2CH3COOH==Ca2++2CH3COO-+CO2↑+H2O

3.下列离子方程式中,正确的是()

A.硫酸亚铁溶液与过氧化氢溶液混合:

Fe2++2H2O2+4H+=Fe3++4H2O

B.小苏打溶液与稀硫酸混合:

CO32-+2H+=CO2↑+H2O

C.大理石溶解于醋酸:

CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O

D.明矾溶液加热水解生成沉淀:

Al3++3H2O

Al(OH)3↓+3H+

4.在PH=1含Ba2+离子的溶液中,还能大量存在的离子是()。

A.AlO2-B.ClO-C.Cl-D.SO42-

5.已知某溶液中存在较多的H+、SO42-、NO3-,则该溶液中还可能大量存在的离子组是()。

A.Al3+、CH3COO-、Cl-B.Mg2+、Ba2+、Br-

C.Mg2+、Cl-、I-、D.Na+、NH4+、Cl-

6、下列离子方程或化学方程式正确的是()

A.SO2气体缓慢地通入Na2O2粉末中2Na2O2+2SO2=Na2SO3+O2

B.向含有0.1molNaOH的溶液中通入3.36L(标况)CO2气体:

2OH-+CO2==CO32-+H2O

C.Fe(NO3)2中加入盐酸:

3Fe2++4H++NO3—=3Fe3++NO↑+2H2O

D.向100ml0.1mol/LFeBr2溶液中通入0.025molCl2:

2Fe2++4Br-+3Cl2==2Fe3++2Br2+6Cl-

7、下列离子组在溶液中可以大量共存的是()

A.pH=0的溶液中Na+、CH3COO-、Cl-、Cu2+B.pH=14的溶液中K+、AlO2-、CO32-、NO3-

C.使pH试纸变红的溶液中:

Fe2+、I-、NO3-、ClO-D.中性溶液中:

Mg2+、Fe3+、SO42-、Cl-

8、下列离子组:

①Al3+与OH-、②AlO2-与H+、③CO32-与H+、④Fe3+与S2-,不用其他任何试剂,只要相互滴加就能鉴别的是()

A.①②B.①③C.①②③D.①②③④

9、某酸的酸式盐NaHY在水溶液中,HY-的电离程度小于HY-的水解程度。

下列有关叙述中正确的是(

A.HY-的水解方程式为:

HY-+H2O

H3O++Y2-

B.H2Y的电离方程式为:

H2Y+H2O

HY-+H3O+

C.在该酸式盐溶液中,离子浓度的大小关系为:

c(Na+)>c(HY-)>c(OH-)>c(H+)

D.在该酸式盐溶液中,离子浓度的大小关系为:

c(Na+)>c(Y2-)>c(HY-)>c(OH-)>c(H+)

10、经测定某溶液中只含NH4+、Cl-、H+、OH-四种离子,下列说法错误的是()

A.溶液中四种粒子之间不可能满足:

c(Cl-)>c(H+)>c(NH4+)>c(OH-)

B.若溶液中粒子间满足:

c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+),则溶液中溶质一定为:

NH3·H2O和NH4Cl。

C.若溶液中粒子间满足:

c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-),则溶液中溶质一定只有NH4Cl。

D.若溶液中c(NH4+)=c(Cl-),则该溶液一定显中性。

11、关于小苏打水溶液的表述正确的是()

A、c(Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)

B、c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(OH-)

C、HCO3-的电离程度大于HCO3-的水解程度

D、存在的电离有:

NaHCO3=Na++HCO3-,HCO3-

H++CO32-H2O

H++OH-

12.常温下将稀NaOH溶液与稀CH3COOH溶液混合,不可能出现的结果是

A.pH>7,且c(OH—)>c(Na+)>c(H+)>c(CH3COO—)

B.pH>7,且c(Na+)+c(H+)=c(OH—)+c(CH3COO—)

C.pH<7,且c(CH3COO—)>c(H+)>c(Na+)>c(OH—)

D.pH=7,且c(CH3COO—)

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