(人教通用版)2015屆高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)講義 第五節(jié) 海水資源的開(kāi)發(fā)利用及環(huán)境保護(hù)
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1、 第五節(jié)海水資源的開(kāi)發(fā)利用及環(huán)境保護(hù) 明考綱要求 理主干脈絡(luò) 1.了解海水的綜合利用。 2.了解常見(jiàn)元素單質(zhì)及其重要化合物對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響。 3.了解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)的相互關(guān)系(如化學(xué)與生活、材料、能源、環(huán)境等)。 4.理解在化工生產(chǎn)中遵照“綠色化學(xué)”思想的重要性。 海水資源的綜合利用 1.水資源的利用 2.化學(xué)資源的開(kāi)發(fā)利用 (1)氯堿工業(yè)。 ①電解NaCl溶液:(寫(xiě)出化學(xué)方程式,下同) 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑; ②產(chǎn)物制鹽酸:H2+Cl22HCl; ③制漂白液
2、:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。 (2)海水提鎂。 海水Mg(OH)2MgCl2(溶液)MgCl26H2OMgCl2Mg 1 / 16 (3)海水提溴。 海水(酸化)Br2HBrBr2(液) (4)海帶中提碘。 海帶海帶灰含I-的溶液I2I2的有機(jī)溶液I2 1.判斷下列描述的正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“”)。 (1)(2013福建高考)從海水中提取物質(zhì)都必須通過(guò)化學(xué)反應(yīng)才能實(shí)現(xiàn)。( ) (2)(2013浙江高考)實(shí)驗(yàn)室從海帶提取單質(zhì)碘的方法是:取樣→灼燒→溶解→過(guò)濾→萃取。( ) (3)海水淡化的方法有蒸餾法、電滲析法、明礬
3、凈化法等。( ) (4)海水中提取鎂所涉及的化學(xué)反應(yīng)全都是氧化還原反應(yīng)。( ) (5)蒸發(fā)海水制成飽和食鹽水,將其電解可制得金屬鈉。( ) 答案:(1) (2) (3) (4) (5) 2.海水是巨大的資源寶庫(kù),以下是海水資源的利用: ①海水的淡化 ②海水中提取食鹽?、酆K刑崛〗饘冁V?、芎K刑崛〉狻、莺K刑崛′? 上述化工生產(chǎn)中涉及氧化還原反應(yīng)的有__________。 答案:③④⑤ 3.從海水提取溴的工藝流程中出現(xiàn)了兩次Br-Br2的過(guò)程,這樣設(shè)計(jì)的目的是什么? 提示:把海水中的溴元素富集。 4.氯化鎂晶體(MgCl26H2O)加熱失去結(jié)晶水生成MgCl2時(shí),為
4、什么要在HCl的氣流中進(jìn)行? 提示:MgCl2易發(fā)生水解反應(yīng),在HCl的氣流中可抑制MgCl2的水解。 一、從海水中提取鎂的方法 (1)工藝流程: (2)基本步驟及主要反應(yīng): ①制熟石灰:CaCO3CaO+CO2↑,CaO+H2O===Ca(OH)2。 ②沉淀:Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓。 ③酸化:Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O。 ④蒸發(fā)結(jié)晶:析出MgCl26H2O。 ⑤脫水:在氯化氫氣流中使MgCl26H2O脫水制得無(wú)水氯化鎂。 ⑥電解:電解熔融氯化鎂制得鎂。 二、從海水中提取溴的方法 1.工藝流程 2
5、.基本步驟及主要反應(yīng) (1)濃縮:海水曬鹽和海水淡化的過(guò)程中Br-得到濃縮。 (2)氧化:向濃縮的海水中通入Cl2,將Br-氧化為Br2,反應(yīng)的離子方程式為:Cl2+2Br-===Br2+2Cl-。 (3)富集:利用溴的揮發(fā)性,通入熱空氣或水蒸氣,吹出的溴蒸氣用SO2吸收。反應(yīng)的化學(xué)方程式為:Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4。 (4)提取:再用Cl2將HBr氧化得到產(chǎn)品溴。 三、海帶中碘元素的檢驗(yàn)和從海帶中提取碘的方法 1.海帶中含有碘元素的檢驗(yàn) (1)反應(yīng)原理:2H++2I-+H2O2===I2+2H2O (2)實(shí)驗(yàn)步驟及證明方法 2.海帶中提碘
6、 (1)工藝流程。 (2)兩種原理。 ①主要的化學(xué)原理:Cl2+2KI===2KCl+I(xiàn)2。 ②主要物理原理:?jiǎn)钨|(zhì)碘用苯或四氯化碳萃取,分液后用蒸餾法將碘與有機(jī)溶劑分開(kāi)。 1.(2014泰安模擬)從海水中提取鎂,正確的方法是( ) A.海水Mg(OH)2Mg B.海水MgCl2溶液―→MgCl2晶體Mg C.海水Mg(OH)2MgOMg D.海水Mg(OH)2MgCl2溶液―→MgCl26H2O―→MgCl2(熔融)Mg 2.從海水中提取鎂的工藝流程可表示如下: 下列說(shuō)法不正確的是( ) A.用此法提取鎂的優(yōu)點(diǎn)之一是原料來(lái)源豐富 B.步驟⑥電解M
7、gCl2時(shí)陰極產(chǎn)生氯氣 C.步驟⑤可將晶體置于HCl氣體氛圍中脫水 D.上述工藝流程中涉及化合、分解和復(fù)分解反應(yīng) 3.從海水中提取的溴占世界溴年產(chǎn)量的左右。已知溴水呈橙色,將SO2氣體通入溴水時(shí),可以使溴水褪色。則下列有關(guān)敘述中正確的是( ) A.SO2使溴水褪色,顯示了SO2的漂白性 B.SO2使溴水褪色,顯示了SO2的還原性 C.從溴水中提取單質(zhì)溴,可以用乙醇進(jìn)行萃取 D.SO2是形成酸雨的唯一原因 4.海水中溴元素以Br-形式存在,工業(yè)上用空氣吹出法從海水中提取溴的工藝流程如圖: (1)步驟①反應(yīng)的離子方程式是_______________________
8、________________________。 (2)步驟③反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______________________________________________。 從理論上考慮,下列也能吸收Br2的是________。 A.NaOH B.FeCl2 C.Na2SO3 D.H2O (3)步驟⑤蒸餾的過(guò)程中,溫度應(yīng)控制在80~90℃。溫度過(guò)高或過(guò)低都不利于生產(chǎn),請(qǐng)解釋原因:________________________________________________________________________ ___________________________
9、_____________________________________________ 5.從海帶中提取碘的實(shí)驗(yàn)過(guò)程涉及下列操作,其中正確的是( ) 6.(2014南京模擬)從海帶中提取碘單質(zhì),成熟的工藝流程如下,下列關(guān)于海水制碘的說(shuō)法,不正確的是( ) 干海帶海帶灰懸濁液濾液碘水I2的CCl4溶液I2 A.實(shí)驗(yàn)室在蒸發(fā)皿中灼燒干海帶,并且用玻璃棒攪拌 B.含I-的濾液中加入稀硫酸和雙氧水后,碘元素發(fā)生氧化反應(yīng) C.在碘水中加入幾滴淀粉溶液,溶液變藍(lán)色 D.碘水加入CCl4得到I2的CCl4溶液,該操作為“萃取” [答案專(zhuān)區(qū)] 1.解析:從海水
10、中提取鎂時(shí),首先用石灰乳將海水中的Mg2+沉淀出來(lái),然后再用鹽酸將其溶解得到MgCl2溶液,從MgCl2溶液中冷卻結(jié)晶得到MgCl26H2O,在HCl氣流中加熱MgCl26H2O得到無(wú)水MgCl2,最后電解熔融MgCl2得到單質(zhì)Mg。 答案:D 2.解析:電解熔融MgCl2時(shí)陽(yáng)極上得到Cl2,陰極上得到Mg。 答案:B 4.解析:(1)(2)離子方程式和化學(xué)方程式分別為:2Br-+Cl2===Br2+2Cl-,SO2+Br2+2H2O===2HBr+H2SO4;只從理論上考慮,NaOH具有強(qiáng)堿性,能吸收Br2,F(xiàn)e2+、SO具有強(qiáng)還原性也能吸收Br2,但Br2在水中的溶解度較小,不能用
11、水吸收。(3)溫度過(guò)高,大量水蒸氣隨溴排出,溴氣中水蒸氣的含量增加;溫度過(guò)低,溴不能完全蒸出,產(chǎn)率太低。 答案:(1)2Br-+Cl2===Br2+2Cl- (2)SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr ABC (3)若溫度過(guò)高,大量水蒸氣隨溴排出,溴氣中水蒸氣的含量增加;溫度過(guò)低,溴不能完全蒸出,產(chǎn)率太低 3.解析:因?yàn)镾O2具有較強(qiáng)的還原性,而溴單質(zhì)具有較強(qiáng)的氧化性,將SO2氣體通入溴水時(shí),發(fā)生反應(yīng)SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr而使溴水褪色。由于乙醇和水互溶,故不能作萃取劑(從溴水中提取溴)。酸雨有硫酸酸雨(主要由SO2導(dǎo)致)和硝酸酸雨(主要由NO和
12、NO2導(dǎo)致)兩種。 答案:B 5.解析:灼燒海帶應(yīng)用坩鍋,A項(xiàng)錯(cuò)誤;過(guò)濾時(shí)應(yīng)用玻璃棒引流,B項(xiàng)錯(cuò)誤;苯的密度比水的小,萃取了單質(zhì)碘的苯在上層,應(yīng)從分液漏斗的上口倒出,C項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案:D 6.解析:灼燒干海帶應(yīng)在坩堝中進(jìn)行,而不應(yīng)在蒸發(fā)皿中灼燒海帶。 答案:A 環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué) 1.環(huán)境污染 (1)環(huán)境問(wèn)題: 主要是指由于人類(lèi)不合理的開(kāi)發(fā)和利用自然資源而造成的生態(tài)環(huán)境破壞,以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類(lèi)生活所造成的環(huán)境污染。 (2)“三廢”:主要指廢氣、廢水、廢渣的污染。 (3)大氣污染物的來(lái)源: 化石燃料的燃燒和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的廢氣及其攜帶的顆
13、粒物。 2.綠色化學(xué) (1)綠色化學(xué): 其核心指利用化學(xué)原理從源頭上消除和減少工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染。 (2)原子經(jīng)濟(jì)性: 環(huán)氧乙烷的生成,其特點(diǎn)為:反應(yīng)物中的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物,原子的利用率達(dá)到100%。 ①經(jīng)典方法: CH2===CH2+Ca(OH)2+Cl2―→+CaCl2+H2O。 ②現(xiàn)代化工生成方法: 2CH2===CH2+O2 。 上述兩反應(yīng)的原子經(jīng)濟(jì)性為100%的是②。 1.判斷下列描述的正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“”)。 (1)(2013廣東高考)用Na2S作沉淀劑,除去廢水中的Cu2+和Hg2+。( ) (2)(2012江蘇
14、高考)改進(jìn)汽車(chē)尾氣凈化技術(shù),減少大氣污染物的排放。( ) (3)(2011福建高考)CO2、CH4、N2等均是造成溫室效應(yīng)的氣體。( ) (4)(2011天津高考)使用無(wú)磷洗衣粉,可徹底解決水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題。( ) (5)(2011福建高考)使用清潔能源是防止酸雨發(fā)生的重要措施之一。( ) 答案:(1)√ (2)√ (3) (4) (5)√ 2.環(huán)境污染已成為人類(lèi)社會(huì)面臨的重大威脅,下列名詞與環(huán)境污染無(wú)關(guān)的是________。 ①溫室效應(yīng) ②赤潮?、鬯嵊辍、芄饣瘜W(xué)煙霧?、莩粞鯇涌斩础、蕹毕、叽蟛弊硬 、嗨A 答案:⑥、⑦ 3.“綠色化學(xué)”要求從技術(shù)上,經(jīng)濟(jì)上設(shè)計(jì)可行的
15、化學(xué)反應(yīng),使其盡可能減少對(duì)環(huán)境的副作用,設(shè)計(jì)由銅、濃H2SO4等制取CuSO4的實(shí)驗(yàn)方案,要求設(shè)計(jì)方案符合“綠色化學(xué)”的要求。 提示: 常見(jiàn)的環(huán)境污染與防治方法 1.常見(jiàn)的環(huán)境污染成因 (1)酸雨——SO2及NOx的排放。 (2)光化學(xué)煙霧——主要是NOx、碳?xì)浠衔镌斐傻摹? (3)臭氧空洞——氟氯代烴、NOx的排放。 (4)溫室效應(yīng)——大氣中CO2、CH4含量的增加造成的。 (5)白色污染——聚乙烯等難降解的塑料制品。 (6)水華、赤潮——含磷洗衣粉的大量使用、工農(nóng)業(yè)及城市污水的任意排放造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。 2.環(huán)境污染的類(lèi)型及防治措施 主要污染物
16、及來(lái)源 主要危害 防法措施 大氣污染 ①污染物:硫氧化物、氮氧化物、碳?xì)浠衔?、固體顆粒 ②來(lái)源:化石燃料的燃燒,工業(yè)煙塵 ①危害人體健康 ②破壞建筑物 ③影響動(dòng)、植物生長(zhǎng) ④改變氣候 ①開(kāi)發(fā)新能源,減少化石燃料的燃燒 ②對(duì)工業(yè)尾氣進(jìn)行處理 ③立法管理 水污染 ①污染物:重金屬鹽、耗氧有機(jī)物,氮、磷化合物等 ②來(lái)源:工業(yè)廢水、生活廢水、實(shí)驗(yàn)室和醫(yī)院廢水 ①污染飲用水、影響人畜健康 ②影響植物生長(zhǎng) ③形成水華、赤潮,影響水中生物生長(zhǎng) ①對(duì)廢水進(jìn)行無(wú)害化處理后排放 ②立法管理 土壤污染 ①污染物:重金屬鹽、廢塑料、工業(yè)廢料、建筑垃圾 ②來(lái)源:生活垃圾、
17、工廠、建筑、化肥、農(nóng)藥、各種廢水 ①使土壤板結(jié)、硬化 ②水肥流失 ①對(duì)垃圾回收和分類(lèi)處理,綜合利用 ②控制各種污水排放 1.(2012海南高考)化學(xué)與環(huán)境密切相關(guān),下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( ) A.CO2屬于大氣污染物 B.酸雨是pH小于7的雨水 C.CO2、NO2或SO2都會(huì)導(dǎo)致酸雨的形成 D.大氣中CO2含量的增加會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)加劇 2.Ⅰ.某硝酸廠附近的空氣中的主要污染物為氮的氧化物。為了保護(hù)環(huán)境和綜合利用,可采用氨—堿兩級(jí)吸收法。此法兼有堿吸收和氨吸收兩法的優(yōu)點(diǎn),其吸收工藝流程如下: (1)排空物質(zhì)的主要成分為_(kāi)______________
18、_____________________________________。 (2)進(jìn)入吸收塔以前加一個(gè)緩沖器的目的是______________________________________。 (3)從吸收塔排出的混合液的用途之一為_(kāi)_______________________________________。 Ⅱ.空氣的主要污染物為硫的氧化物和氮的氧化物。研究人員設(shè)計(jì)了同時(shí)凈化廢氣中二氧化硫和氮的氧化物的方法,將其轉(zhuǎn)化為硫酸和硝酸,工藝流程如下: 各室中發(fā)生的反應(yīng)如下: 氧化室:在氧化室中SO2和NO2氣體與水作用生成H2SO4和NO。 清除室:NO+NO2===N2O
19、3;N2O3+2H2SO4===2NOHSO4+H2O 分解室:4NOHSO4+O2+2H2O===4H2SO4+4NO2 回答下列問(wèn)題: (1)物質(zhì)①和②分別為(寫(xiě)化學(xué)式)____________________、_________________________。 (2)寫(xiě)出氧化室中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________________________。 [答案專(zhuān)區(qū)] 1.解析:SO2及氮的氧化物是導(dǎo)致酸雨形成的主要物質(zhì),而CO2是造成溫室效應(yīng)的主要物質(zhì)。C錯(cuò)誤;CO2無(wú)毒,不屬于大氣污染物;酸雨是pH小于5.6
20、的降水。 答案:D Ⅱ.(1)根據(jù)各室中的反應(yīng),物質(zhì)①、②分別為分解室中NOHSO4與O2、H2O反應(yīng)生成的NO2、H2SO4。 (2)氧化室中SO2和NO2與水發(fā)生反應(yīng)生成H2SO4和NO,反應(yīng)方程式為:NO2+SO2+H2O===H2SO4+NO。 答案:Ⅰ.(1)N2、O2 (2)使氨氣和污染的空氣充分混合 (3)用作肥料 2.解析:Ⅰ.(1)排空物質(zhì)是無(wú)污染的氣體,主要成分為N2、O2。 (2)進(jìn)入吸收塔以前加一個(gè)緩沖器的目的是使氨氣和污染的空氣充分混合,使氮的氧化物與氨氣充分反應(yīng),從而轉(zhuǎn)化為無(wú)毒的N2。 (3)從吸收塔排出的混合液含有銨鹽,可以作為氮肥。 Ⅱ.(1
21、)NO2、H2SO4 (2)NO2+SO2+H2O===H2SO4+NO 蒸 餾 實(shí) 驗(yàn) 蘇教版教材較人教版教材,在蒸餾自來(lái)水制取蒸餾水的實(shí)驗(yàn)中增加了溫度計(jì)和沸石(碎瓷片),并詳細(xì)介紹了蒸餾的操作方法及蒸餾原理,更易被學(xué)生系統(tǒng)掌握。 某些地區(qū)的自來(lái)水中含有Fe3+,實(shí)驗(yàn)室可通過(guò)蒸餾自來(lái)水的方法獲得少量純凈的水(蒸餾水)。 在蒸餾燒瓶中加入幾粒沸石(或碎瓷片),再加入少量含有Fe3+的水,按圖所示組裝實(shí)驗(yàn)儀器,加熱燒瓶,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 (2012浙江高考)粗產(chǎn)品蒸餾提純時(shí),下列裝置中溫度計(jì)位置正確的是________,可
22、能會(huì)導(dǎo)致收集到的產(chǎn)品中混有低沸點(diǎn)雜質(zhì)的裝置是________。 答案:C AB 教材中通過(guò)蒸餾水的制取,介紹了蒸餾的操作要點(diǎn)及蒸餾原理,并明確了溫度計(jì)水銀球的位置。而高考命題者卻移動(dòng)了溫度計(jì)水銀球的位置,并依據(jù)位置判斷收集餾分物質(zhì)的沸點(diǎn)高低,突出了實(shí)驗(yàn)操作的創(chuàng)新意識(shí)。 在實(shí)驗(yàn)不變的情況下,高考還有可能從以下出題點(diǎn)設(shè)題: 1.在蒸餾裝置中,溫度計(jì)水銀球的位置為什么要放在蒸餾燒瓶的支管口處? 提示:溫度計(jì)測(cè)量的是餾分蒸氣的溫度而不是混合液的溫度。 2.進(jìn)行蒸餾實(shí)驗(yàn)時(shí),往往向蒸餾燒瓶的混合液中加入碎瓷片,其作用是什么? 提示:為了防止暴沸。 3.蒸餾裝置中冷凝管冷卻水
23、的進(jìn)出水方向是如何選擇的? 提示:水流方向與蒸氣氣流的方向相反,即下口進(jìn)水,上口出水。 4.利用蒸餾裝置分離互溶的液體混合物時(shí),兩組分的沸點(diǎn)高低有何要求? 提示:要求兩組分的沸點(diǎn)差別在30℃以上,且差別越大,分離得效果越好。 蒸餾是分離互溶、但沸點(diǎn)不同的液態(tài)混合物的常用方法,也是歷年高考中的??键c(diǎn),蒸餾操作需要重點(diǎn)注意溫度計(jì)水銀球的位置,冷卻水的流動(dòng)方向等。 1.進(jìn)行蒸餾實(shí)驗(yàn)操作的注意事項(xiàng) ①蒸餾燒瓶需墊石棉網(wǎng)加熱或水浴加熱。 ②蒸餾燒瓶所盛液體不能超過(guò)燒瓶容量的1/2。 ③溫度計(jì)的量程應(yīng)高于餾分的最高沸點(diǎn),要使溫度計(jì)的水銀球在蒸餾燒瓶的支管口處。 ④若對(duì)餾分在冷
24、凝管里用自來(lái)水冷卻,自來(lái)水要從冷凝管的水口的低口進(jìn)、高口出。 2.溫度計(jì)水銀球的位置對(duì)產(chǎn)品純度的影響 (1)溫度計(jì)水銀球在蒸餾燒瓶的支管口處,收集的是溫度計(jì)顯示的沸點(diǎn)的餾分。 (2)若溫度計(jì)水銀球在蒸餾燒瓶的支管口以下,收集的餾分中會(huì)混有比溫度計(jì)顯示溫度低的沸點(diǎn)的雜質(zhì)。 (3)若溫度計(jì)水銀球在蒸餾燒瓶的支管口以上,收集的餾分中會(huì)混有比溫度計(jì)顯示溫度高的沸點(diǎn)的雜質(zhì)。 以“海水中提取食鹽、鎂、溴的過(guò)程”為載體串聯(lián)海水資源開(kāi)發(fā)的知識(shí) 高考載體(2009天津高考T9改編) 海水是巨大的資源寶庫(kù),從海水中提取食鹽、鎂和溴的過(guò)程如下: [知識(shí)串聯(lián)設(shè)計(jì)] (
25、1)請(qǐng)列舉三種海水淡化的方法:____________、____________、____________。 (2)工業(yè)上電解精制后的食鹽水可以制得燒堿、氫氣和氯氣、寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________________________________________________________。 (3)粗鹽中含有Ca2+、Mg2+、SO,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,如何精制食鹽(除去Ca2+、Mg2+、SO)? (4)步驟Ⅳ中加入生石灰發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程
26、式(或離子方程式)為_(kāi)___________________、____________________。 (5)灼燒氯化鎂結(jié)晶水合物時(shí)為什么在HCl的氣流中進(jìn)行? (6)工業(yè)上能否用電解熔融MgO的方法冶煉鎂?為什么? (7)步驟Ⅰ中已獲得Br2,步驟Ⅱ中又將Br2還原為Br-,其目的是______________________。 (8)步驟Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2,吸收率可達(dá)95%,有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)________________________________________________
27、_____________________________, 由此反應(yīng)可知,除環(huán)境保護(hù)外,在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)解決的主要問(wèn)題是__________________。 答案:(1)蒸餾法 電滲析法 離子交換法 (2)2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ (3)精制食鹽水的過(guò)程為: (4)CaO+H2O===Ca(OH)2、Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓ (5)抑制MgCl2的水解 (6)不能;MgO的熔點(diǎn)高、需消耗大量能源 (7)富集溴元素 (8)Br2+SO2+2H2O===4H++SO+2Br- 強(qiáng)酸對(duì)設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕 希望對(duì)大家有所幫助,多謝您的瀏覽!
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