專題5化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)第2講 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)提能力

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1、高考第二輪復(fù)習(xí)高分專題訓(xùn)練 1雙選題用以下三種途徑來制取相同質(zhì)量的硝酸銅:銅與濃硝酸反應(yīng);銅與稀硝酸反應(yīng);銅與氧氣反應(yīng)生成CuO,CuO再與稀硝酸反應(yīng)。下列有關(guān)敘述不正確的是()A所消耗的硝酸的量:B對(duì)環(huán)境造成的危害,最小C因銅與濃硝酸作用最快,故制取硝酸銅的最佳方案是D三種途徑所消耗的銅的質(zhì)量相等解析:法消耗的HNO3多,且產(chǎn)生的污染性氣體也多,最佳方案應(yīng)是。答案:AC2某課外實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的下列實(shí)驗(yàn)不合理的是()解析:NO2能與水發(fā)生反應(yīng),不能用排水法收集,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。答案:C3下列化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置或操作正確的是()解析:濃H2SO4稀釋不能在容量瓶中進(jìn)行,更不能將濃H2SO4倒入水中,A項(xiàng)錯(cuò);

2、蒸餾時(shí)溫度計(jì)水銀球應(yīng)在蒸餾燒瓶支管口處,B項(xiàng)錯(cuò);收集比空氣重的NO2氣體應(yīng)長(zhǎng)進(jìn)短出,C項(xiàng)錯(cuò)。答案:D4用如圖裝置制取、提純、收集表中的四種氣體(a、b、c表示相應(yīng)儀器中加入的試劑),其中可行的是()氣體abcANO2濃硝酸銅片NaOH溶液BSO2濃硫酸CuNaOH溶液CNH3濃氨水生石灰堿石灰DCO2稀鹽酸CaCO3濃硫酸解析:A項(xiàng)和B項(xiàng)生成的氣體均會(huì)被NaOH溶液吸收,C項(xiàng)NH3應(yīng)用向下排空氣法收集答案:D5下圖表示從固體混合物中分離X的兩種方案,請(qǐng)根據(jù)方案1和方案2指出下列說法合理的是()A可以選用方案1分離碳酸氫鈉中含有的氯化銨B方案1中殘留物應(yīng)該具有的性質(zhì)是受熱易揮發(fā)C方案2中加入的試

3、劑一定能夠與除X外的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)D方案2中加入NaOH溶液可以分離出SiO2和Fe2O3混合物中的Fe2O3解析:碳酸氫鈉加熱分解,A錯(cuò)誤;加熱后留下的殘留物一定是固體或難揮發(fā)的液體,B錯(cuò)誤;加入的試劑可以是水且不一定發(fā)生化學(xué)反應(yīng),C錯(cuò)誤;二氧化硅能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成溶于水的硅酸鈉,進(jìn)而分離出氧化鐵,D正確。答案:D(限時(shí)45分鐘,滿分100分)一、選擇題(本題包括7小題,每小題6分,共42分)1雙選題下列化學(xué)實(shí)驗(yàn)事實(shí)及其解釋都正確的是()A向KMnO4溶液中滴加鹽酸,KMnO4溶液的氧化能力增強(qiáng)。說明鹽酸具有氧化性B向澄清的AlCl3稀溶液中加入NaOH濃溶液,振蕩,溶液仍為澄清。說

4、明該兩種溶液混合是物理變化C向FeCl3溶液中加入過量Cu粉,振蕩、靜置,溶液由黃色變?yōu)榫G色。說明Fe3具有氧化性D向CaCl2溶液中滴入少量Na2CO3溶液,產(chǎn)生白色沉淀。說明CaCO3難溶于水解析:向KMnO4溶液中滴加鹽酸后其氧化能力增強(qiáng)的原因是溶液呈酸性;AlCl3與足量的NaOH溶液反應(yīng)生成NaAlO2,屬于化學(xué)變化;向FeCl3溶液中加入過量Cu粉生成綠色的FeCl2和CuCl2的混合溶液。答案:CD2大膽、科學(xué)的假設(shè)與猜想是科學(xué)探究的先導(dǎo)和價(jià)值所在。在下列假設(shè)(猜想)引導(dǎo)下的探究肯定沒有意義的是()A探究SO2與Na2O2反應(yīng)可能有Na2SO4生成B探究Na與水的反應(yīng)可能有O2生

5、成C探究濃硫酸與銅在一定條件下反應(yīng)產(chǎn)生的黑色物質(zhì)中可能有CuSD探究向滴有酚酞試液的NaOH溶液中通入Cl2,酚酞紅色褪去的現(xiàn)象是溶液的酸堿性改變所致,還是HClO的漂白性所致解析:因?yàn)镠2O中O若變成O2,則氧元素價(jià)態(tài)升高,水是還原劑,但單質(zhì)鈉只能作還原劑。答案:B3下列實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)正確的是()A分解高錳酸鉀制取氧氣后,殘留在試管內(nèi)壁上的黑色物質(zhì)可用稀鹽酸洗滌B失去標(biāo)簽的AgNO3溶液、稀鹽酸、NaOH溶液、AlCl3溶液可選用(NH4)2CO3溶液作鑒別試劑C用銅絲代替鉑絲做焰色反應(yīng)D在裂化汽油中加入酸性高錳酸鉀,振蕩后若紫色褪去即可證明其中含甲苯等苯的同系物解析:加入(NH4)2CO3溶

6、液時(shí),AgNO3溶液中產(chǎn)生白色沉淀,稀鹽酸中產(chǎn)生無色無味氣體,NaOH溶液中產(chǎn)生無色有刺激性氣味的氣體,AlCl3溶液中既有白色沉淀又有無色無味氣體產(chǎn)生。高錳酸鉀分解后殘留的二氧化錳可以用熱的濃鹽酸洗滌,不能用稀鹽酸來清洗。做焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)應(yīng)選用鉑絲,不能選用銅絲,因?yàn)殂~絲灼燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的綠色火焰。裂化汽油中含有較多的烯、炔等不飽和烴,能使酸性高錳酸鉀溶液褪色。答案:B4雙選題下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象預(yù)測(cè)正確的是()A實(shí)驗(yàn):振蕩后靜置,上層溶液顏色保持不變B實(shí)驗(yàn):酸性KMnO4溶液中出現(xiàn)氣泡,且顏色逐漸褪去C實(shí)驗(yàn):微熱稀HNO3 片刻,溶液中有氣泡產(chǎn)生,廣口瓶?jī)?nèi)始終保持無色D實(shí)驗(yàn):繼續(xù)煮沸溶液至紅褐色,停

7、止加熱,當(dāng)光束通過體系時(shí)可產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)解析:本題考查化學(xué)實(shí)驗(yàn),意在考查考生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)論的運(yùn)用能力。實(shí)驗(yàn):Br2能與NaOH溶液反應(yīng),上層溶液顏色褪去,A項(xiàng)錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn):濃硫酸使蔗糖脫水炭化,生成的SO2氣體能使酸性KMnO4溶液紫色褪去、CO2從溶液中逸出,B項(xiàng)正確;實(shí)驗(yàn):銅與稀HNO3微熱,反應(yīng)生成NO,在廣口瓶中NO與O2接觸生成紅棕色的NO2,C項(xiàng)錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn):Fe(OH)3膠體可產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng),D項(xiàng)正確。答案:BD5下列有關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)圖像表現(xiàn)的內(nèi)容錯(cuò)誤的是()A銅鋅原電池B轉(zhuǎn)移溶液C氨的制取裝置 D模擬鐵銹蝕裝置解析:由A項(xiàng)兩燒杯中的溶液可推知:盛放硫酸鋅溶液的燒杯中

8、的電極應(yīng)為鋅棒,盛放硫酸銅溶液的燒杯中的電極應(yīng)為銅棒。由原電池原理判斷:鋅棒應(yīng)為負(fù)極,銅棒應(yīng)為正極,故A不正確。答案:A6下列相關(guān)實(shí)驗(yàn)不能達(dá)到預(yù)期目的的是()相關(guān)實(shí)驗(yàn)預(yù)期目的A相同溫度下,等質(zhì)量的大理石塊、大理石粉末分別與等體積、等濃度的鹽酸反應(yīng)探究接觸面積對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響B(tài)把裝有顏色相同的NO2和N2O4混合氣的兩支試管(密封)分別浸入冷水和熱水中探究溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響C在蔗糖中加入稀硫酸,水浴加熱,再加入新制的氫氧化銅并加熱探究蔗糖水解產(chǎn)物具有還原性D兩支試管中裝有等體積、等濃度H2O2溶液,向其中一支試管中加入CuSO4溶液探究CuSO4溶液對(duì)H2O2分解速率的影響解析: C項(xiàng),蔗

9、糖中加入稀H2SO4,水浴加熱后應(yīng)加入NaOH中和過量的稀H2SO4,再加新制的Cu(OH)2并加熱。答案:C7用下圖裝置測(cè)定水中氫、氧元素的質(zhì)量比,其方法是分別測(cè)定通氫氣前后玻璃管的質(zhì)量差和U形管的質(zhì)量差,實(shí)驗(yàn)測(cè)得m(H)m(O)18。下列對(duì)導(dǎo)致這一結(jié)果的原因的分析中,一定錯(cuò)誤的是()A、裝置之間缺少干燥裝置B裝置后缺少干燥裝置C裝置中玻璃管內(nèi)有水冷凝DCuO沒有全部被還原解析:用H2還原CuO時(shí),裝置中CaCl2吸收的是生成的水,而裝置中玻璃管通H2前后的質(zhì)量差為反應(yīng)時(shí)消耗CuO中氧的質(zhì)量,即生成水中氧元素的質(zhì)量,而m(水)m(氧)m(氫)。當(dāng)Zn和稀H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生的H2不干燥m(水)

10、偏大,裝置后不加干燥裝置,使中CaCl2吸收空氣中的水分m(水)偏大,中玻璃管內(nèi)有水冷凝m(氧)偏小,都會(huì)造成測(cè)得m(H)m(O)18。H2O的組成與CuO是否完全反應(yīng)無關(guān),只與通H2前后玻璃管的質(zhì)量差和生成的水有關(guān)。答案:D二、非選擇題(本題包括4小題,共58分)8(16分)地下水中硝酸鹽造成的氮污染已成為一個(gè)世界性的環(huán)境問題。文獻(xiàn)報(bào)道某課題組模擬地下水脫氮過程,利用Fe粉和 KNO3溶液反應(yīng),探究脫氮原理及相關(guān)因素對(duì)脫氮速率的影響。(1)實(shí)驗(yàn)前:先用0.1molL1H2SO4洗滌Fe粉,其目的是_,然后用蒸餾水洗滌至中性;將KNO3溶液的pH調(diào)至2.5;為防止空氣中的O2對(duì)脫氮的影響,應(yīng)向

11、KNO3溶液中通入_(寫化學(xué)式)。(2)下圖表示足量Fe粉還原上述KNO3溶液過程中,測(cè)出的溶液中相關(guān)離子濃度、pH隨時(shí)間的變化關(guān)系(部分副反應(yīng)產(chǎn)物曲線略去)。請(qǐng)根據(jù)圖中信息寫出t1時(shí)刻前該反應(yīng)的離子方程式_。t1時(shí)刻后,該反應(yīng)仍在進(jìn)行,溶液中NH的濃度在增大,F(xiàn)e2的濃度卻沒有增大,可能的原因是_。(3)該課題組對(duì)影響脫氮速率的因素提出了如下假設(shè),請(qǐng)你完成假設(shè)二和假設(shè)三:假設(shè)一:溶液的pH;假設(shè)二:_;假設(shè)三:_;(4)請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述假設(shè)一,寫出實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)論。 (已知:溶液中的NO濃度可用離子色譜儀測(cè)定)實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)論:解析:本題主要考查化學(xué)實(shí)驗(yàn),意在考查考生對(duì)圖像的分析能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)

12、計(jì)能力。(1)鐵的表面被空氣氧化形成氧化膜,需加酸除去;為防止空氣中的O2對(duì)脫氧的影響,可向溶液中通入N2或稀有氣體等。(2)由圖可知,鐵和KNO3反應(yīng)生成Fe2和NH.(4)探究溶液的pH對(duì)反應(yīng)速率的影響,可設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),使其他量保持不變,僅改變?nèi)芤褐衏(H)即可。答案:(1)去除鐵粉表面的氧化物等雜質(zhì)N2(2)4FeNO10H=4Fe2NH3H2O生成的Fe2水解(或和溶液中的OH結(jié)合)(3)溫度鐵粉顆粒大小 (4)實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)論:分別取等體積、等濃度的KNO3溶液于不同的試管中;調(diào)節(jié)溶液呈酸性且pH各不相同,并通入N2;分別向上述溶液中加入足量等質(zhì)量的同種Fe粉;用離子色譜儀測(cè)定相同反應(yīng)時(shí)間

13、時(shí)各溶液中 NO的濃度,若pH不同的KNO3溶液中,測(cè)出的NO濃度不同,表明pH對(duì)脫氮速率有影響,否則無影響。 (本題屬于開放性試題,合理答案均可)9(15分)問題提出 教材中在檢驗(yàn)Cu與稀硝酸反應(yīng)的還原產(chǎn)物時(shí),實(shí)驗(yàn)直接在試管中進(jìn)行,由于試管中有空氣,開始往往看到的是紅棕色氣體,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)原理無法吻合。某?;瘜W(xué)活動(dòng)小組對(duì)這一實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究,并提出改進(jìn)措施。研究目的與要求(1)克服教材實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn),并能證明Cu與稀硝酸反應(yīng)生成的是NO。NO不溶于水,可以與O2反應(yīng)產(chǎn)生紅棕色的NO2(2改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)必須達(dá)到的要求:節(jié)約藥品、操作簡(jiǎn)便、現(xiàn)象明顯、減少污染。實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)方案一:(1)按圖1所示接

14、好儀器 檢查裝置氣密性的方法是_。(2)根據(jù)你對(duì)裝置和研究目的的理解,請(qǐng)補(bǔ)充制取NO并驗(yàn)證NO不溶于水的實(shí)驗(yàn)操作:_。(3)驗(yàn)證NO和O2生成NO2的實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象是_。實(shí)驗(yàn)方案二:(4)按圖2所示連接裝置,檢查氣密性后,在干燥管內(nèi)加入3.2g 銅片,在燒杯中加入適量經(jīng)過預(yù)熱的稀硝酸。(5)打開止水夾,用注射器快速抽空干燥管內(nèi)的空氣,使稀硝酸充滿整個(gè)干燥管,然后關(guān)閉止水夾。觀察到的現(xiàn)象是_。(6)反應(yīng)停止后,打開止水夾,用注射器將抽取的空氣慢慢推入干燥管內(nèi),發(fā)現(xiàn)干燥管內(nèi)的氣體變成紅棕色,且液面緩緩上升,Cu和稀硝酸反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。不斷充入O2,直至加入的3.2 g Cu完全反應(yīng),則共消耗的氧氣在

15、標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_L。解析:題干已經(jīng)指出教材實(shí)驗(yàn)的不足,并提出了改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案的要求,要克服教材實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn),必須使反應(yīng)在無O2的環(huán)境中進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)方案一:(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置圖1可以確定檢查裝置氣密性的方法是關(guān)閉活塞,從U形管的右端加水使兩邊產(chǎn)生液面差,靜置一會(huì),觀察液面差是否縮小。(2)連接好裝置,打開活塞,從U形管的右端快速注入稀硝酸,直到左端完全充滿液體,關(guān)閉活塞,會(huì)發(fā)現(xiàn)U形管中液面左降右升,這就證明了生成的NO不溶于水。(3)打開分液漏斗的活塞,在壓力作用下,NO會(huì)進(jìn)入分液漏斗內(nèi),與分液漏斗中的空氣反應(yīng)生成紅棕色氣體NO2。因此驗(yàn)證NO和O2反應(yīng)生成NO2的實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象是將活塞慢慢打開,

16、觀察到分液漏斗內(nèi)有紅棕色氣體出現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)方案二:(5)根據(jù)操作和裝置知反應(yīng)時(shí)銅片表面有氣泡產(chǎn)生,液面下降,溶液變藍(lán)等現(xiàn)象。(6)根據(jù)電子守恒:2n(O2)n(Cu)3.2640.05(mol),V(O2)0.56 L。答案:(1)關(guān)閉活塞,從U形管的右端加水,使兩邊產(chǎn)生液面差,靜置一會(huì),觀察液面差是否縮小(2)連接好裝置,打開活塞,從U形管的右端注入稀硝酸,直到左端完全充滿液體,然后關(guān)閉活塞,觀察現(xiàn)象 (3)將活塞慢慢打開,觀察到分液漏斗內(nèi)有紅棕色氣體生成(5)干燥管內(nèi)銅片溶解,表面有氣泡產(chǎn)生,干燥管內(nèi)液面逐漸下降,溶液變成藍(lán)色,當(dāng)稀硝酸不與銅片接觸時(shí),液面停止下降 (6)0.5610(12分)

17、工業(yè)上可用下列儀器組裝一套裝置來測(cè)定黃鐵礦中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(忽略SO2、H2SO3與氧氣的反應(yīng))。實(shí)驗(yàn)的正確操作步驟如下:A連接好裝置,并檢查裝置的氣密性B稱取研細(xì)的黃鐵礦樣品C將2.0 g樣品小心地放入硬質(zhì)玻璃管中D以1 L/min的速率鼓入空氣E將硬質(zhì)玻璃管中的黃鐵礦樣品加熱到800850F用300 mL的飽和碘水吸收SO2,發(fā)生的反應(yīng)是:I2SO22H2O=2HIH2SO4G吸收液用CCl4萃取、分離H取20.00 mL G中所得溶液,用0.200 0 molL1的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。試回答:(1)步驟G中所用主要儀器是_,應(yīng)取_(填“上”或“下”)層溶液進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。(2)裝置中的作用

18、是_。(3)裝置正確的連接順序是_(填編號(hào))。(4)步驟H中滴定時(shí)應(yīng)選用_作指示劑,可以根據(jù)_現(xiàn)象來判斷滴定已經(jīng)達(dá)到終點(diǎn)。(5)假定黃鐵礦中的硫在操作E中已全部轉(zhuǎn)化為SO2,并且被飽和碘水完全吸收,滴定得到的數(shù)據(jù)如下表所示:滴定次數(shù)待測(cè)液的體積/mLNaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積/mL滴定前滴定后第一次20.000.0020.48第二次20.000.2220.20第三次20.000.3620.38則黃鐵礦樣品中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(保留小數(shù)點(diǎn)后1位)。解析:(1)步驟G是萃取操作,需要用的儀器是分液漏斗,下層為CCl4,應(yīng)取上層溶液進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。(2)酸性高錳酸鉀是用來除去空氣中的SO2和其他還原性氣

19、體。(3)先要用酸性高錳酸鉀溶液來除去空氣中的SO2和其他還原性氣體,然后用堿石灰干燥,再連接發(fā)生裝置,再接玻璃絲,最后吸收SO2。(4) 用堿來滴定G中所得溶液中的酸,用酚酞作指示劑,滴入最后一滴NaOH溶液后,溶液變?yōu)闇\紅色,并在半分鐘內(nèi)不褪色。(5)第一次數(shù)據(jù)與第二、三次數(shù)據(jù)相差較大,舍去,取第二、三次數(shù)據(jù)的平均值可得V(NaOH)20.00 mL,n(NaOH)c(NaOH)V(NaOH)0.200 0 molL120.00103 L4103 mol,SSO24H4NaOH,n(S)n(SO2)n(NaOH)1103 mol,300 mL吸收液中含有的n(S)1103 mol0.015

20、 mol,w(S)100%100%24.0%。 答案:(1)分液漏斗上(2)除去空氣中的SO2和其他還原性氣體(3)(4)酚酞滴入最后一滴NaOH溶液后,溶液變?yōu)闇\紅色,并在半分鐘內(nèi)不褪色(本問答甲基橙和對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象也給分)(5)24.0%11(15分)某中學(xué)化學(xué)興趣小組想測(cè)定飽和氯水的pH,并進(jìn)行氯水的氧化性和制漂白劑等實(shí)驗(yàn)。他們使用如下圖裝置制取較多量的飽和氯水?;卮穑?1)寫出儀器的名稱:A_,B_。(2)寫出甲、丁裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式,甲:_;?。篲。(3)制取結(jié)束時(shí),氯水已飽和的現(xiàn)象是_。(4)漂白粉在溶液中存在下列平衡:ClOH2OHClOOH,下列措施能提高漂白效果的是_。A

21、加水稀釋B通入CO2C加入適量鹽酸D加入少量NaOHE加少量白醋(5)為使制取過程簡(jiǎn)便并保證制得的氯水純凈,有同學(xué)提出如下建議:在乙和丙之間增加下圖中的a裝置,你認(rèn)為有無必要_(填“有”或“無”)。若撤去乙,直接將甲和丙相連,你認(rèn)為是否可行?_,理由是_。在丙的長(zhǎng)導(dǎo)管下口處,接下圖中的b,可以提高氯氣的吸收效果,原因是_。解析:(2)甲中是以加熱方式制氯氣,其方程式為MnO24HCl(濃) MnCl2Cl22H2O,丁中Cl2與Ca(OH)2反應(yīng)生成Ca(ClO)2和CaCl2。(3)氯水的主要成分是氯氣,因此當(dāng)燒瓶?jī)?nèi)液體及上方氣體為黃綠色時(shí),證明氯氣和H2O反應(yīng)已達(dá)平衡,即飽和狀態(tài)。(4)根據(jù)平衡移動(dòng)原理,加入物質(zhì)能中和OH,平衡右移,HClO濃度增大,漂白效果增強(qiáng),故可選B、C、E。(5)因氯氣與H2O反應(yīng),通入丙前干燥不必要;撤去乙,HCl溶解于丙,影響氯水pH的測(cè)定;接b裝置增大氯氣與水的接觸面積,提高了氯氣的吸收速率。答案:(1)分液漏斗燒瓶(2)MnO24HCl(濃)MnCl2Cl22H2O 2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O(3)液體及液體上方呈黃綠色(4)B、C、E(5)無否大量的HCl被吸收于丙中,影響氯水pH的測(cè)定增大了氯氣與水的接觸面積,提高了氯氣的吸收速率12

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