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考點(diǎn)互動(dòng)探究 考例考法直擊 教師備用習(xí)題 考試說明 第25講化學(xué)反應(yīng)的方向與限度化學(xué)平衡常數(shù) 1 了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性及化學(xué)平衡的建立 2 掌握化學(xué)平衡的特征 了解化學(xué)平衡常數(shù) k 的含義 能利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算 一 可逆反應(yīng)1 定義 在 下既可以向 方向進(jìn)行 同時(shí)又可以向 方向進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng) 2 特點(diǎn) 反應(yīng)物與生成物同時(shí)存在 任一組分的轉(zhuǎn)化率都 填 大于 或 小于 100 3 表示 在方程式中用 表示 二 化學(xué)平衡狀態(tài)1 概念一定條件下的 反應(yīng)中 當(dāng)正 逆兩個(gè)方向的反應(yīng)速率 時(shí) 反應(yīng)體系中所有參加反應(yīng)的物質(zhì)的 保持恒定 達(dá)到一種表面靜止的狀態(tài) 知識(shí)梳理 考點(diǎn)一可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡狀態(tài) 同一條件 正反應(yīng) 逆反應(yīng) 小于 可逆 相等 質(zhì)量或濃度 2 化學(xué)平衡的建立在一定條件下 把某一可逆反應(yīng)的反應(yīng)物加入固定容積的密閉容器中 反應(yīng)過程如下 最大 逐漸減小 逐漸增大 保持不變 同理 若在相同的條件下 把同一可逆反應(yīng)的生成物加入相同容器內(nèi) 即反應(yīng)從逆向開始 也可以建立相同的平衡狀態(tài) 以上過程可用如圖7 20 1表示 圖7 20 1 正反應(yīng) 逆反應(yīng) 3 平衡特點(diǎn) 圖7 20 2 正反應(yīng)速率 逆反應(yīng)速率 質(zhì)量或濃度 4 判斷平衡狀態(tài)的方法 逆向相等 變量不變 1 逆向相等 反應(yīng)速率必須一個(gè)是正反應(yīng)的速率 一個(gè)是逆反應(yīng)的速率 且經(jīng)過換算后同一種物質(zhì)的反應(yīng)速率和生成速率相等 2 變量不變 如果一個(gè)量是隨反應(yīng)進(jìn)行而改變的 當(dāng)不變時(shí)為平衡狀態(tài) 一個(gè)隨反應(yīng)的進(jìn)行始終保持不變的量 不能作為是否是平衡狀態(tài)的判斷依據(jù) 答案 1 2 3 4 5 6 7 解析 1 正逆反應(yīng)不是在同一條件下進(jìn)行的 錯(cuò)誤 2 平衡狀態(tài)反應(yīng)并沒有停止 仍然在進(jìn)行著 錯(cuò)誤 3 對(duì)反應(yīng)a g b g c g d g 壓強(qiáng)一直不隨時(shí)間而變 錯(cuò)誤 4 可逆反應(yīng)反應(yīng)時(shí)向兩個(gè)方向同時(shí)進(jìn)行 所以充入由18o組成的氧氣一段時(shí)間后 18o存在于二氧化硫 氧氣和三氧化硫中 正確 5 一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到的平衡狀態(tài)就是這個(gè)反應(yīng)在該條件下所能達(dá)到的限度 正確 7 濃度是變量 顏色不變時(shí)也就是濃度不變了 可以說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài) 正確 2 對(duì)于可逆反應(yīng)2no g o2 g 2no2 g 1 現(xiàn)向恒容密閉容器中加入含18o的氧氣 達(dá)到平衡后 18o存在于 中 達(dá)到平衡的過程中 正反應(yīng)速率逐漸 填 增大 減小 或 不變 2 能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是 a v no2 2v o2 b 容器內(nèi)氣體總物質(zhì)的量保持不變c v逆 no 2v正 o2 d 容器內(nèi)氣體的密度保持不變 答案 1 no o2 no2減小 2 bc 題組訓(xùn)練 題組一可逆反應(yīng) 答案 d 解析 x y的平衡濃度之比為1 3 轉(zhuǎn)化濃度亦為1 3 故c1 c2 1 3 a c不正確 平衡時(shí)y生成表示逆反應(yīng) z生成表示正反應(yīng) 且vy 生成 vz 生成 應(yīng)為3 2 b不正確 由可逆反應(yīng)的特點(diǎn)可知0 c1 0 14mol l 1 2 在一個(gè)密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng) 2so2 g o2 g 2so3 g 反應(yīng)過程中某一時(shí)刻測(cè)得so2 o2 so3的濃度分別為0 2mol l 1 0 2mol l 1 0 2mol l 1 當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí) 可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)是 a c so3 0 4mol l 1b c so2 c so3 0 15mol l 1c c so2 0 25mol l 1d c so2 c so3 0 5mol l 1 答案 c 題組二化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷 答案 c 解析 可逆反應(yīng)平衡狀態(tài)受外界條件影響 當(dāng)外界條件改變時(shí) 能引起平衡狀態(tài)改變 直到達(dá)到新的平衡狀態(tài) 故a正確 反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí) 各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變導(dǎo)致各組分的含量不變 故c錯(cuò)誤 可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí) 反應(yīng)沒有停止 只是正逆反應(yīng)速率相等 處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài) 故d正確 2 2016 河南清豐第一高級(jí)中學(xué)月考 在一定溫度下的定容密閉容器中 當(dāng)下列條件不再改變時(shí) 表明反應(yīng)a s 2b g c g d g 已達(dá)到平衡狀態(tài)的現(xiàn)象是 a 混合氣體的壓強(qiáng)b 混合氣體的密度c 氣體的總物質(zhì)的量d 單位時(shí)間內(nèi)生成nmolc的同時(shí)消耗2nmolb 答案 b 3 1 在一定條件下 可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的本質(zhì)特征是 下列關(guān)系中能說明反應(yīng)n2 g 3h2 g 2nh3 g 已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是 a 3v正 n2 v正 h2 b v正 n2 v逆 nh3 c 2v正 h2 3v逆 nh3 d v正 n2 3v逆 h2 2 在一定溫度下的恒容密閉容器中 可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí) 一些宏觀物理量恒定不變 a 各物質(zhì)的濃度不變 b 混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變 c 容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變 d 容器內(nèi)氣體密度不變 e 容器內(nèi)氣體顏色不變 能說明反應(yīng)n2 g 3h2 g 2nh3 g 達(dá)到平衡狀態(tài)的有 能說明反應(yīng)h2 g i2 g 2hi g 達(dá)到平衡狀態(tài)的有 能說明反應(yīng)2no2 g n2o4 g 達(dá)到平衡狀態(tài)的有 能說明反應(yīng)c s h2o g co g h2 g 達(dá)到平衡狀態(tài)的有 答案 1 正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等c 2 abc ae abce abcd 解析 2 中判斷時(shí)首先要注意本題中反應(yīng)的條件是恒溫恒容 其次要注意反應(yīng)物和生成物中是否有固體物質(zhì)存在 以及反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量的變化 在反應(yīng)過程中氣體的質(zhì)量不變 因此在恒容狀態(tài)下不能用密度判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài) 由于反應(yīng)物和生成物均為無(wú)色氣體 因此也不能用顏色來判定 是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng) 反應(yīng)過程中氣體的質(zhì)量不變 物質(zhì)的量也不變 所以不能用平均相對(duì)分子質(zhì)量 壓強(qiáng)和密度判定反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài) 在反應(yīng)過程中氣體的質(zhì)量保持不變 因此不能用密度來判定反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài) 反應(yīng)過程中氣體的質(zhì)量和氣體的物質(zhì)的量均發(fā)生改變 因此a b c d均可用來判定反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài) 由于反應(yīng)物和生成物中的氣體均為無(wú)色 因此不能用顏色來判定反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài) 方法技巧突破化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷1 兩審 一審題干條件 是恒溫恒容還是恒溫恒壓 二審反應(yīng)特點(diǎn) 1 全部是氣體參與的等體積反應(yīng)還是非等體積反應(yīng) 2 有固體或液體參與的等體積反應(yīng)還是非等體積反應(yīng) 2 具體示例 1 概念在一定溫度下 一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí) 生成物 與反應(yīng)物 的比值是一個(gè)常數(shù) 用符號(hào) 表示 2 表達(dá)式對(duì)于一般的可逆反應(yīng) ma g nb g pc g qd g 在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí) 濃度平衡常數(shù) kc 壓強(qiáng)平衡常數(shù)kp 固體和純液體的濃度視為常數(shù) 知識(shí)梳理 考點(diǎn)二化學(xué)平衡常數(shù) 濃度冪之積 濃度冪之積 k 3 意義 1 k值的大小反應(yīng)了化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度 k值越大 反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越 正反應(yīng)進(jìn)行的程度越 當(dāng)k 105時(shí) 認(rèn)為反應(yīng)進(jìn)行得較完全 2 k值的大小只能預(yù)示某可逆反應(yīng)向某方向進(jìn)行的最大限度 不能預(yù)示反應(yīng)達(dá)到平衡所需要的時(shí)間 3 k只受 影響 與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無(wú)關(guān) 與壓強(qiáng)變化無(wú)關(guān) 4 應(yīng)用 1 利用化學(xué)平衡常數(shù) 判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡或向何方向進(jìn)行 對(duì)于化學(xué)反應(yīng)aa g bb g cc g dd g 的任意狀態(tài) 濃度商 qc qc k 反應(yīng)向 反應(yīng)方向進(jìn)行 qc k 反應(yīng)處于 狀態(tài) qc k 反應(yīng)向 反應(yīng)方向進(jìn)行 高 大 溫度 正 平衡 逆 2 利用k可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng) 若升高溫度 k值增大 則正反應(yīng)為 熱反應(yīng) 若升高溫度 k值減小 則正反應(yīng)為 熱反應(yīng) 3 計(jì)算轉(zhuǎn)化率 利用平衡常數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)化率的主要途徑是利用溫度不變時(shí) 平衡常數(shù)不變列方程求解 4 計(jì)算相關(guān)反應(yīng)的平衡常數(shù) 若反應(yīng)方向改變 則平衡常數(shù)變?yōu)槠涞箶?shù) 若方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小 盡管是同一反應(yīng) 平衡常數(shù)也會(huì)改變同次冪 但意義不變 吸 放 答案 1 2 3 4 5 6 7 解析 1 平衡常數(shù)只與溫度有關(guān) 平衡移動(dòng)不一定是溫度引起的 所以錯(cuò)誤 2 對(duì)于放熱反應(yīng) 溫度升高平衡逆向移動(dòng) 平衡常數(shù)減小 錯(cuò)誤 3 只要溫度不變 則k值不變 正確 4 平衡常數(shù)改變一定改變了溫度 所以平衡一定移動(dòng) 正確 5 由于溫度不變 所以平衡常數(shù)k不會(huì)增大 錯(cuò)誤 6 改變條件 使反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率都增大 可能是壓強(qiáng)造成的 平衡常數(shù)不一定增大 錯(cuò)誤 7 平衡常數(shù)表達(dá)式中不能寫入固體物質(zhì) 因此該表達(dá)式錯(cuò)誤 2 高爐煉鐵發(fā)生反應(yīng) feo s co g fe s co2 g h 0 1 此反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為k 2 溫度下降 則平衡常數(shù)k值 填 增大 減小 或 不變 3 已知1100 時(shí) k 0 263 此時(shí)測(cè)得高爐中c co2 0 025mol l 1 c co 0 1mol l 1 在這種情況下 該反應(yīng) 填 是 或 沒有 處于化學(xué)平衡狀態(tài) 此時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率是正反應(yīng)速率 填 或 逆反應(yīng)速率 其原因是 題組訓(xùn)練 題組一化學(xué)平衡常數(shù)及其影響因素 答案 d 答案 b 圖7 20 4 解析 1 縱坐標(biāo)是平衡分壓的負(fù)對(duì)數(shù) 反應(yīng)溫度升高 so2和no的平衡分壓的負(fù)對(duì)數(shù)減小 即平衡分壓增大 說明平衡逆向移動(dòng) 所以平衡常數(shù)減小 2 根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式的規(guī)則書寫即可 題組二利用平衡常數(shù)判斷反應(yīng)狀態(tài)及其熱效應(yīng) 1 tk時(shí) 向2 0l恒容密閉容器中充入1 0molcocl2 反應(yīng)cocl2 g cl2 g co g 經(jīng)過一段時(shí)間后達(dá)到平衡 反應(yīng)過程中測(cè)定的部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表 下列說法正確的是 a 反應(yīng)在前2s的平均速率v co 0 080mol l 1 s 1b 保持其他條件不變 升高溫度 平衡時(shí)c cl2 0 11mol l 1 則反應(yīng)的 h 0c tk時(shí)起始向容器中充入0 9molcocl2 0 10molcl2和0 10molco 反應(yīng)達(dá)到平衡前v正 v逆d tk時(shí)起始向容器中充入1 0molcl2和0 9molco 達(dá)到平衡時(shí) cl2的轉(zhuǎn)化率大于80 答案 c 2 在容積為1l的密閉容器中 進(jìn)行如下反應(yīng) a g 2b g c g d g 在不同溫度下 d的物質(zhì)的量n d 和時(shí)間t的關(guān)系如圖7 20 5 請(qǐng)回答下列問題 1 700 時(shí) 0 5min內(nèi) 以b表示的平均反應(yīng)速率為 2 能判斷反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是 a 容器中壓強(qiáng)不變b 混合氣體中c a 不變c v正 b 2v逆 d d c a c c 3 若最初加入1 0mola和2 2molb 利用圖中數(shù)據(jù)計(jì)算800 時(shí)的平衡常數(shù)k 該反應(yīng)為 填 吸熱 或 放熱 反應(yīng) 4 800 時(shí) 某時(shí)刻測(cè)得體系中物質(zhì)的量濃度如下 c a 0 06mol l c b 0 50mol l c c 0 20mol l c d 0 018mol l 則此時(shí)該反應(yīng) 填 向正反應(yīng)方向進(jìn)行 向逆反應(yīng)方向進(jìn)行 或 處于平衡狀態(tài) 圖7 20 5 答案 1 0 18mol l min 2 abc 3 0 9吸熱 4 向正反應(yīng)方向進(jìn)行 3 2016 滄州高三質(zhì)檢 2007年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予德國(guó)科學(xué)家格哈德 埃特爾 以表彰他在表面化學(xué)研究領(lǐng)域做出的開拓性貢獻(xiàn) 1 有人認(rèn)為 該研究可以提高合成氨反應(yīng)在鐵催化劑表面進(jìn)行的效率 從而提高原料的轉(zhuǎn)化率 你是否認(rèn)同他的觀點(diǎn) 填 是 或 否 理由是 2 合成氨反應(yīng) n2 g 3h2 g 2nh3 g 在某溫度時(shí) k 0 4 若出現(xiàn)下列狀態(tài) 反應(yīng)將向哪個(gè)方向進(jìn)行以達(dá)到平衡狀態(tài) 在后面空白處填 向逆反應(yīng)方向進(jìn)行 向正反應(yīng)方向進(jìn)行 或 已經(jīng)達(dá)平衡狀態(tài) a c n2 c h2 1mol l 1 c nh3 0 5mol l 1 可以達(dá)到平衡 b c n2 0 3mol l 1 c h2 0 1mol l 1 c nh3 0 03mol l 1 可以達(dá)到平衡 若該反應(yīng)升高溫度再達(dá)到平衡時(shí) k為0 2 則正反應(yīng)為 反應(yīng) 答案 1 否催化劑只能提高化學(xué)反應(yīng)速率 不能改變化學(xué)反應(yīng)的限度 2 a 向正反應(yīng)方向進(jìn)行b 向逆反應(yīng)方向進(jìn)行 放熱 題組三化學(xué)平衡常數(shù) 轉(zhuǎn)化率的有關(guān)計(jì)算 1 在10l恒容密閉容器中充入x g 和y g 發(fā)生反應(yīng)x g y g m g n g 所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表 下列說法正確的是 a 實(shí)驗(yàn) 中 若5min時(shí)測(cè)得n m 0 050mol 則0至5min時(shí)間內(nèi) 用n表示的平均反應(yīng)速率v n 1 0 10 2mol l 1 min 1b 實(shí)驗(yàn) 中 該反應(yīng)的平衡常數(shù)k 2 0c 實(shí)驗(yàn) 中 達(dá)到平衡時(shí) x的轉(zhuǎn)化率為60 d 實(shí)驗(yàn) 中 達(dá)到平衡時(shí) b 0 060 答案 c 2 2016 福建廈門一中月考 將e和f加入密閉容器中 在一定條件下發(fā)生反應(yīng) e g f s 2g g 忽略固體體積 平衡時(shí)g的體積分?jǐn)?shù) 隨溫度和壓強(qiáng)的變化如表所示 已知kp是用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算 分壓 總壓 物質(zhì)的量分?jǐn)?shù) 下列說法正確的是 a b fb 平衡常數(shù)k 1000 k 810 c 915 2 0mpa時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為kp 4 5mpad 1000 3 0mpa時(shí)e的轉(zhuǎn)化率為83 答案 c 3 在1 0l密閉容器中放入0 10mola g 在一定溫度下進(jìn)行如下反應(yīng) a g b g c g h 85 1kj mol 1反應(yīng)時(shí)間 t 與容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng) p 的數(shù)據(jù)見下表 回答下列問題 1 欲提高a的平衡轉(zhuǎn)化率 應(yīng)采取的措施為 2 由總壓強(qiáng)p和起始?jí)簭?qiáng)p0計(jì)算反應(yīng)物a的轉(zhuǎn)化率 a 的表達(dá)式為 平衡時(shí)a的轉(zhuǎn)化率為 反應(yīng)的平衡常數(shù)k 3 由總壓強(qiáng)p和起始?jí)簭?qiáng)p0表示反應(yīng)體系的總物質(zhì)的量n總和反應(yīng)物a的物質(zhì)的量n a n總 mol n a mol 下表為反應(yīng)物a濃度與反應(yīng)時(shí)間的數(shù)據(jù) 計(jì)算 a 分析該反應(yīng)中反應(yīng)物的濃度c a 變化與時(shí)間間隔 t 的規(guī)律 得出的結(jié)論是 由此規(guī)律推出反應(yīng)在12h時(shí)反應(yīng)物的濃度c a 約為 mol l 1 方法技巧化學(xué)平衡計(jì)算題的解題思路 1 2015 天津卷 某溫度下 在2l的密閉容器中 加入1molx g 和2moly g 發(fā)生反應(yīng) x g my g 3z g 平衡時(shí) x y z的體積分?jǐn)?shù)分別為30 60 10 在此平衡體系中加入1molz g 再次達(dá)到平衡后 x y z的體積分?jǐn)?shù)不變 下列敘述不正確的是 a m 2b 兩次平衡的平衡常數(shù)相同c x與y的平衡轉(zhuǎn)化率之比為1 1d 第二次平衡時(shí) z的濃度為0 4mol l 1 答案 d 2 2014 天津卷 運(yùn)用相關(guān)化學(xué)知識(shí)進(jìn)行判斷 下列結(jié)論錯(cuò)誤的是 a 某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行 因此該反應(yīng)是熵增反應(yīng)b nh4f水溶液中含有hf 因此nh4f溶液不能存放于玻璃試劑瓶中c 可燃冰主要是甲烷與水在低溫高壓下形成的水合物晶體 因此可存在于海底d 增大反應(yīng)物濃度可加快反應(yīng)速率 因此用濃硫酸與鐵反應(yīng)能增大生成h2的速率 答案 d 解析 當(dāng) h t s 0時(shí) 反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行 吸熱反應(yīng)的 h 0 吸熱反應(yīng)能自發(fā) 說明 s 0 a項(xiàng)正確 nh4f溶液中f 水解生成hf hf能與玻璃中的sio2發(fā)生反應(yīng)4hf sio2 sif4 2h2o 故nh4f溶液不能存放在玻璃試劑瓶中 b項(xiàng)正確 可燃冰需在低溫高壓下形成 所以可燃冰可存在于海底 c項(xiàng)正確 常溫下 濃硫酸使鐵發(fā)生鈍化 d項(xiàng)錯(cuò)誤 3 2014 江蘇卷 雙選 一定溫度下 在三個(gè)體積均為1 0l的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng) 2ch3oh g ch3och3 g h2o g 下列說法正確的是 a 該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)b 達(dá)到平衡時(shí) 容器 中的ch3oh體積分?jǐn)?shù)比容器 中的小c 容器 中反應(yīng)到達(dá)平衡所需時(shí)間比容器 中的長(zhǎng)d 若起始時(shí)向容器 中充入ch3oh0 15mol ch3och30 15mol和h2o0 10mol 則反應(yīng)將向正反應(yīng)方向進(jìn)行 答案 ad 4 2016 海南卷 順 1 2 二甲基環(huán)丙烷和反 1 2 二甲基環(huán)丙烷可發(fā)生如下轉(zhuǎn)化 該反應(yīng)的速率方程可表示為v 正 k 正 c 順 和v 逆 k 逆 c 反 k 正 和k 逆 在一定溫度時(shí)為常數(shù) 分別稱作正 逆反應(yīng)速率常數(shù) 回答下列問題 1 已知 t1溫度下 k 正 0 006s 1 k 逆 0 002s 1 該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)值k1 該反應(yīng)的活化能ea 正 小于ea 逆 則 h 0 填 小于 等于 或 大于 2 t2溫度下 圖中能表示順式異構(gòu)體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化的曲線是 填曲線編號(hào) 平衡常數(shù)值k2 溫度t1 t2 填 小于 等于 或 大于 判斷理由是 圖7 25 4 答案 1 3小于 2 b7 3小于放熱反應(yīng)升高溫度時(shí)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng) 1 2016 合肥質(zhì)檢 已知 a g 2b g 2c g h qkj mol 1 q 0 在恒容的密閉容器中充入1mola和2molb 一定條件下發(fā)
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