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文檔簡介
無機(jī)化工流程題解題指導(dǎo)選擇題只有1個(gè)選項(xiàng)符合題意1.軟錳礦主要成分是MnO2,還含有少量的CaO、MgO、CuO等雜質(zhì)。用軟錳礦生產(chǎn)MnSO4晶體的部分工藝流程如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A.可用NaOH溶液檢驗(yàn)浸出液中的Fe2+B.CaCO3的作用是調(diào)節(jié)溶液pHC.BaS可除去Cu2+D.“深度除雜”中加入MnF2可除去Mg2+、Ca2+2.(2023·濟(jì)南三模)利用反應(yīng)2CoCl2+10NH3+2NH4Cl+H2O2=2[Co(NH3)6]Cl3+2H2O,制備三氯化六氨合鈷的流程如圖所示:已知:①鈷元素常見價(jià)態(tài)有+2、+3價(jià),Co2+和[Co(NH3)6]3+在水溶液中穩(wěn)定存在,Co3+和[Co(NH3)6]2+不能在水溶液中穩(wěn)定存在;②常溫時(shí)Ksp[Co(OH)2]=1.6×10-15。下列說法錯(cuò)誤的是()A.加入的氯化銨可以抑制氨水電離,防止生成Co(OH)2B.加入濃氨水與過氧化氫的順序可以調(diào)換C.趁熱過濾并冷卻后加入10mL濃鹽酸,是為了提高產(chǎn)率D.測得所得產(chǎn)品中氮元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31.0%,可能原因是產(chǎn)品中混有[CoCl(NH3)5]Cl23.(2023·煙臺(tái)期末)以鉻鐵礦(FeCr2O4,含F(xiàn)e、Mg、Si氧化物等雜質(zhì))為主要原料制備紅礬鈉(Na2Cr2O7·2H2O)的工藝流程如下。下列說法錯(cuò)誤的是()A.“浸取”時(shí)主要反應(yīng)的離子方程式:2FeCr2O4+7H2O2+2OH-=2Fe3++4CrOeq\o\al(2-,4)+8H2OB.“酸化”的目的是將CrOeq\o\al(2-,4)轉(zhuǎn)化為Cr2Oeq\o\al(2-,7)C.“蒸發(fā)結(jié)晶”得到的副產(chǎn)品為Na2SO4D.將母液導(dǎo)入“酸化”操作中可實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用4.(2023·青島二中月考)堿式氧化鎳(NiOOH)是鎳電池的活性正極材料。某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組利用含NiO廢渣(含少量CuO、SiO2雜質(zhì))制備堿式氧化鎳的流程如下:下列敘述錯(cuò)誤的是()A.為了提高“浸出”速率,可用玻璃棒進(jìn)行攪拌B.濾渣Ⅰ和濾渣Ⅱ的主要成分分別為SiO2和CuSC.為簡化操作,可將“過濾Ⅰ”和“過濾Ⅱ”合并進(jìn)行D.“母液”中仍存在大量的鎳元素,需要進(jìn)一步回收利用5.(2022·河北卷)LiBr溶液可作為替代氟利昂的綠色制冷劑。合成LiBr工藝流程如下:下列說法錯(cuò)誤的是()A.還原工序逸出的Br2用NaOH溶液吸收,吸收液直接返回還原工序B.除雜工序中產(chǎn)生的濾渣可用煤油進(jìn)行組分分離C.中和工序中的化學(xué)反應(yīng)為Li2CO3+2HBr=CO2↑+2LiBr+H2OD.參與反應(yīng)的n(Br2)∶n(BaS)∶n(H2SO4)為1∶1∶16.(2022·福建卷)用鉻鐵合金(含少量Ni、Co單質(zhì))生產(chǎn)硫酸鉻的工藝流程如下:下列說法錯(cuò)誤的是()A.“浸出”產(chǎn)生的氣體含有H2B.“除雜”的目的是除去Ni、Co元素C.流程中未產(chǎn)生六價(jià)鉻化合物D.“濾渣2”的主要成分是Fe2(C2O4)37.(2022·山東卷)工業(yè)上以氟磷灰石[Ca5F(PO4)3,含SiO2等雜質(zhì)]為原料生產(chǎn)磷酸和石膏,工藝流程如下:回答下列問題:(1)酸解時(shí)有HF產(chǎn)生。氫氟酸與SiO2反應(yīng)生成二元強(qiáng)酸H2SiF6,離子方程式為________________________________________________________________________________________________________________。(2)部分鹽的溶度積常數(shù)見下表。精制Ⅰ中,按物質(zhì)的量之比n(Na2CO3)∶n(SiFeq\o\al(2-,6))=1∶1加入Na2CO3脫氟,充分反應(yīng)后,c(Na+)=________mol·L-1;再分批加入一定量的BaCO3,首先轉(zhuǎn)化為沉淀的離子是________。BaSiF6Na2SiF6CaSO4BaSO4Ksp1.0×10-64.0×10-69.0×10-41.0×10-10(3)SOeq\o\al(2-,4)濃度(以SO3%計(jì))在一定范圍時(shí),石膏存在形式與溫度、H3PO4濃度(以P2O5%計(jì))的關(guān)系如圖甲所示。酸解后,在所得100℃、P2O5%為45的混合體系中,石膏存在形式為__________________(填化學(xué)式);洗滌時(shí)使用一定濃度的硫酸溶液而不使用水,原因是________________________________,回收利用洗滌液X的操作單元是________;一定溫度下,石膏存在形式與溶液中P2O5%和SO3%的關(guān)系如圖乙所示,下列條件能實(shí)現(xiàn)酸解所得石膏結(jié)晶轉(zhuǎn)化的是________(填標(biāo)號(hào))。A.65℃、P2O5%=15、SO3%=15B.80℃、P2O5%=10、SO3%=20C.65℃、P2O5%=10、SO3%=30D.80℃、P2O5%=10、SO3%=108.(2024·貴州六校聯(lián)盟聯(lián)考)廢鎳催化劑主要含Ni,還有少量Cu、Fe、Al及其氧化物、SiO2。某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)如圖所示工藝流程回收鎳,制備硫酸鎳晶體(NiSO4·7H2O)。該小組同學(xué)查閱資料知:①鎳的化學(xué)性質(zhì)與鐵相似,能與酸緩慢反應(yīng)。②常溫下,溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:金屬離子Ni2+Al3+Fe3+Fe2+開始沉淀時(shí)(c=0.01mol·L-1)的pH7.23.72.27.5沉淀完全時(shí)(c=1.0×10-5mol·L-1)的pH8.74.73.29.0(1)廢鎳催化劑“粉碎”的目的是_________________________________________________________________________________。(2)濾渣2的成分是________(用化學(xué)式表示)。(3)“溶液中加入H2O2的目的是________________________________________________________________________(用離子方程式表示);該溫度下,Ni(OH)2的溶度積常數(shù)Ksp是________。(4)下列物質(zhì)調(diào)濾液pH,最好選用_____________(填序號(hào))。a.氨水 B.NiCO3c.稀H2SO4 D.Na2CO3若調(diào)pH前c(Ni2+)=1.0mol·L-1,Al3+和Fe3+濃度均為0.01mol/L,則“調(diào)pH”需控制濾液pH的范圍為________。(5)Mg2+易水解,海水中提取鎂有類似B的操作,如從MgCl2溶液中獲得溶質(zhì)MgCl2·6H2O晶體需要在________氣流氛圍中,進(jìn)行________、過濾、洗滌、干燥等操作。9.(2024·濰坊五縣區(qū)段測)利用含硒物料(主要成分為Se、S、Fe3O4、SiO2和少量含Cu、Ag的化合物)制取精硒的工業(yè)流程如下:已知:硫單質(zhì)熔點(diǎn):單斜硫119℃、正交硫95℃;單斜硫eq\o(,\s\up7(<95.6℃),\s\do5(>95.6℃))正交硫?;卮鹣铝袉栴}:(1)“脫硫”選擇溫度為95℃的原因是_______________________________________________________________________________;實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行“過濾”操作時(shí),用到的玻璃儀器除燒杯外,還有________。(2)“氧化浸取”中,Se被氧化為Na2SeO4并收集到ClO2氣體,該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為________________________________________________________________________________________________________________。(3)“除雜”中,Na2S濃度對(duì)粗硒除雜的影響如圖所示,精硒中的雜質(zhì)含量先降低后上升的原因是________________________________________________________________________________________________________________。(4)“酸化”過程中制取精硒的離子方程式為_______________________________________________________________________________。(5)測定精硒中硒的含量:準(zhǔn)確稱量0.2000g樣品,用濃H2SO4將樣品中的Se氧化得到SeO2;生成的SeO2加入到硫酸酸化的KI溶液中充分反應(yīng)。用0.4000mol·L-1的Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn),消耗Na2S2O3溶液24.00mL。精硒中硒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________________________________________________________。上述過程發(fā)生的反應(yīng):Se+2H2SO4(濃)=2SO2↑+SeO2+2H2O、SeO2+4KI+2H2SO4(濃)=Se+2I2+2K2SO4+2H2O、2Na2S2O3+I(xiàn)2=Na2S4O6+2NaI無機(jī)化工流程題解題指導(dǎo)1.A[在第一步加稀H2SO4會(huì)使CuO和Fe溶解,用NaOH溶液,銅離子產(chǎn)生藍(lán)色沉淀,亞鐵離子產(chǎn)生白色沉淀后變?yōu)榧t褐色,顏色變化不能反映Fe2+是否存在,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由題圖中加CaCO3沉鐵可知此時(shí)應(yīng)為調(diào)節(jié)pH使鐵轉(zhuǎn)為沉淀,B項(xiàng)正確;加BaS為除重金屬,溶液中只有Cu2+是重金屬離子,故可知加入BaS為除Cu2+,C項(xiàng)正確;經(jīng)前面一系列除雜可知此時(shí)剩下Ca2+和Mg2+為雜質(zhì)離子,且CaF2和MgF2均為難溶物,故為不引入新雜質(zhì)可用MnF2除雜,同時(shí)MnF2也為難溶物,不會(huì)引入新雜質(zhì),D項(xiàng)正確。]2.B[A.直接加入氨水,溶液中的OH-濃度增大,會(huì)導(dǎo)致Co2+以沉淀形式析出,則加入氯化銨可以抑制氨水電離出OH-,防止Co(OH)2沉淀的生成,故A正確;B.Co2+和[Co(NH3)6]3+在水溶液中穩(wěn)定存在,Co3+和[Co(NH3)6]2+不能在水溶液中穩(wěn)定存在,若先加入H2O2不易將Co2+氧化,先將Co2+轉(zhuǎn)化成[Co(NH3)6]2+更易被H2O2氧化成穩(wěn)定的[Co(NH3)6]3+,故加入濃氨水與過氧化氫的順序不可以調(diào)換,故B錯(cuò)誤;C.趁熱過濾并冷卻后加入少量濃鹽酸能有效促進(jìn)[Co(NH3)6]Cl3的析出,從而提高產(chǎn)率,故C正確;D.[Co(NH3)6]Cl3產(chǎn)品中氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為eq\f(6×14,59+6×17+3×35.5)×100%=31.4%,當(dāng)測得氮元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31.0%(<31.4%)時(shí),說明配體NH3分子數(shù)偏少,可能的原因是產(chǎn)品中混有[CoCl(NH3)5]Cl2,故D正確。]3.A[“浸取”時(shí),F(xiàn)eCr2O4被氧化為CrOeq\o\al(2-,4),雜質(zhì)Fe、Mg的氧化物及Fe(OH)3出現(xiàn)在濾渣1中,Si的氧化物轉(zhuǎn)化成SiOeq\o\al(2-,3),然后加入硫酸進(jìn)行中和,SiOeq\o\al(2-,3)形成H2SiO3沉淀出現(xiàn)在濾渣2中,經(jīng)酸化后得到的溶液中有H2SO4、Na2SO4、Na2Cr2O7,“蒸發(fā)結(jié)晶”得到副產(chǎn)品Na2SO4,最后冷卻結(jié)晶得到產(chǎn)品紅礬鈉。A.“浸取”時(shí)發(fā)生氧化還原反應(yīng),過氧化氫將鉻鐵礦中正二價(jià)的鐵元素氧化為Fe3+,將鉻元素由正三價(jià)氧化為正六價(jià),由于浸取液為堿性,F(xiàn)e3+最終被轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,A符合題意;B.由流程圖知,“酸化”前鉻元素以CrOeq\o\al(2-,4)形式存在,“酸化”后鉻元素的存在形式為Cr2Oeq\o\al(2-,7),故“酸化”的目的是將CrOeq\o\al(2-,4)轉(zhuǎn)化為Cr2Oeq\o\al(2-,7),B不符合題意;C.“酸化”后的溶液中有H2SO4、Na2SO4、Na2Cr2O7,“蒸發(fā)結(jié)晶”可得到副產(chǎn)品Na2SO4,C不符合題意;D.母液中含有硫酸和少量Na2Cr2O7,可導(dǎo)入“酸化”操作中實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用,D不符合題意。]4.D[NiO廢渣(含少量CuO、SiO2雜質(zhì))加入稀硫酸,NiO、CuO和稀硫酸反應(yīng),二氧化硅和稀硫酸不反應(yīng),過濾,向?yàn)V液中加入硫化氫沉淀銅離子,過濾,向?yàn)V液中加入氫氧化鈉和通入氯氣得到NiOOH沉淀,過濾得到NiOOH。A.用玻璃棒進(jìn)行攪拌,增大接觸面積,提高“浸出”速率,故A正確;B.二氧化硅和稀硫酸不反應(yīng),因此濾渣Ⅰ是SiO2,除銅時(shí)加入硫化氫,因此濾渣Ⅱ的主要成分是CuS,故B正確;C.濾渣Ⅰ和濾渣Ⅱ的主要成分分別為SiO2和CuS,因此可簡化操作,可將“過濾Ⅰ”和“過濾Ⅱ”合并進(jìn)行,故C正確;D.“母液”中主要是氯化鈉、氫氧化鈉,鎳元素含量幾乎沒有,因此不需要進(jìn)一步回收鎳,故D錯(cuò)誤。]5.A[由流程可知,氫溴酸中含有少量的溴,加入硫化鋇將溴還原生成溴化鋇和硫,再加入硫酸除雜,得到的濾渣為硫酸鋇和硫;加入碳酸鋰進(jìn)行中和,得到的溴化鋰溶液經(jīng)濃縮等操作后得到產(chǎn)品溴化鋰。還原工序逸出的Br2用NaOH溶液吸收,吸收液中含有溴化鈉和次溴酸鈉等物質(zhì),若直接返回還原工序,則產(chǎn)品中會(huì)有一定量的溴化鈉,導(dǎo)致產(chǎn)品的純度降低,A說法錯(cuò)誤;除雜工序中產(chǎn)生的濾渣為硫酸鋇和硫,硫?qū)儆诜菢O性分子形成的分子晶體,而硫酸鋇屬于離子晶體,根據(jù)相似相溶原理可知,硫可溶于煤油,而硫酸鋇不溶于煤油,因此可用煤油進(jìn)行組分分離,B說法正確;中和工序中,碳酸鋰和氫溴酸發(fā)生反應(yīng)生成溴化鋰、二氧化碳和水,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Li2CO3+2HBr=CO2↑+2LiBr+H2O,C說法正確;根據(jù)電子守恒可知,溴和硫化鋇反應(yīng)時(shí)物質(zhì)的量之比為1∶1;根據(jù)硫酸鋇的化學(xué)組成及鋇元素守恒可知,n(BaS)∶n(H2SO4)為1∶1,因此,參與反應(yīng)的n(Br2)∶n(BaS)∶n(H2SO4)為1∶1∶1,D說法正確。]6.D[由流程可知,加入稀硫酸溶解,生成氣體為氫氣,溶液中含Ni2+、Co2+、Cr3+、Fe2+加入Na2S分離出濾渣1含CoS和NiS,Cr3+、Fe2+不會(huì)沉淀,再加入草酸除鐵生成FeC2O4,過濾分離出硫酸鉻,以此來解答。A.四種金屬均與稀硫酸反應(yīng)生成H2,A正確;B.共有四種金屬,由流程可知,沉鐵后分離出硫酸鉻,則“除雜”的目的是除去Ni、Co元素,B正確;C.由上述分析可知,流程中未產(chǎn)生六價(jià)鉻化合物,C正確;D.“濾渣2”的主要成分是FeC2O4,D錯(cuò)誤。]7.(1)6HF+SiO2=2H++SiFeq\o\al(2-,6)+2H2O(2)2.0×10-2SOeq\o\al(2-,4)(3)CaSO4·0.5H2O減少CaSO4的溶解損失,提高產(chǎn)品石膏的產(chǎn)率酸解AD解析氟磷灰石用硫酸溶解后過濾,得到粗磷酸和濾渣,濾渣經(jīng)洗滌后結(jié)晶轉(zhuǎn)化為石膏;粗磷酸以精制Ⅰ脫氟、除硫酸根離子和SiFeq\o\al(2-,6),過濾,濾液經(jīng)精制Ⅱ等一系列操作得到磷酸。(1)氫氟酸與SiO2反應(yīng)生成二元強(qiáng)酸H2SiF6,該反應(yīng)的離子方程式為6HF+SiO2=2H++SiFeq\o\al(2-,6)+2H2O。(2)精制Ⅰ中,按物質(zhì)的量之比n(Na2CO3)∶n(SiFeq\o\al(2-,6))=1∶1加入Na2CO3脫氟,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2SiF6+Na2CO3=Na2SiF6↓+CO2↑+H2O,充分反應(yīng)后得到沉淀Na2SiF6,溶液中有飽和的Na2SiF6,且c(Na+)=2c(SiFeq\o\al(2-,6)),根據(jù)Na2SiF6的溶度積可知Ksp=c2(Na+)·c(SiFeq\o\al(2-,6))=4c3(SiFeq\o\al(2-,6)),c(SiFeq\o\al(2-,6))=eq\r(3,\f(4.0×10-6,4))mol·L-1=1.0×10-2mol·L-1,因此c(Na+)=2c(SiFeq\o\al(2-,6))=2.0×10-2mol·L-1;同時(shí),粗磷酸中還有硫酸鈣的飽和溶液,c(Ca2+)=c(SOeq\o\al(2-,4))=eq\r(9.0×10-4)mol·L-1=3.0×10-2mol·L-1;分批加入一定量的BaCO3,當(dāng)BaSiF6沉淀開始生成時(shí),c(Ba2+)=eq\f(1.0×10-6,1.0×10-2)mol·L-1=1.0×10-4mol·L-1,當(dāng)BaSO4沉淀開始生成時(shí),c(Ba2+)=eq\f(1.0×10-10,3.0×10-2)mol·L-1≈3.3×10-9mol·L-1,因此,首先轉(zhuǎn)化為沉淀的離子是SOeq\o\al(2-,4),然后才是SiFeq\o\al(2-,6)。(3)根據(jù)圖中的坐標(biāo)信息,酸解后,在所得100℃、P2O5%為45的混合體系中,石膏存在形式為CaSO4·0.5H2O;CaSO4在硫酸中的溶解度小于在水中的,因此,洗滌時(shí)使用一定濃度的硫酸溶液而不使用水的原因是:減少CaSO4的溶解損失,提高產(chǎn)品石膏的產(chǎn)率;洗滌液X中含有硫酸,其具有回收利用的價(jià)值,由于酸解時(shí)使用的也是硫酸,因此,回收利用洗滌液X的操作單元是:酸解。由圖甲信息可知,溫度越低,越有利于實(shí)現(xiàn)酸解所得石膏結(jié)晶的轉(zhuǎn)化,由圖乙信息可知,體系溫度為65℃時(shí),位于65℃線上方的晶體全部以CaSO4·0.5H2O形式存在,位于65℃線下方的晶體全部以CaSO4·2H2O。體系溫度為80℃時(shí),位于80℃線下方的晶體全部以CaSO4·2H2O形式存在,在兩線之間以兩種晶體的混合物形式存在。A.P2O5%=15、SO3%=15,由圖乙信息可知,該點(diǎn)坐標(biāo)位于65℃線以下,晶體以CaSO4·2H2O形式存在,可以實(shí)現(xiàn)石膏晶體的轉(zhuǎn)化,A符合題意;B.P2O5%=10、SO3%=20,由圖乙信息可知,該點(diǎn)坐標(biāo)位于80℃線的上方,晶體全部以CaSO4·0.5H2O形式存在,故不能實(shí)現(xiàn)晶體的轉(zhuǎn)化,B不符合題意;C.P2O5%=10、SO3%=30,由圖乙信息可知,該點(diǎn)坐標(biāo)位于65℃線上方,晶體全部以CaSO4·0.5H2O形式存在,故不能實(shí)現(xiàn)晶體轉(zhuǎn)化,C不符合題意;D.P2O5%=10、SO3%=10,由圖乙信息可知,該點(diǎn)坐標(biāo)位于80℃線下方,晶體全部以CaSO4·2H2O形式存在,故能實(shí)現(xiàn)晶體的完全轉(zhuǎn)化,D符合題意;綜上所述,能實(shí)現(xiàn)酸解所得石膏結(jié)晶轉(zhuǎn)化的是AD。8.(1)增大固體表面積,提高酸浸速率(2)Fe(OH)3、Al(OH)3(3)2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O10-15.6(4)b4.7≤pH<6.2(5)HCl蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶解析由題給流程可知,廢鎳催化劑粉碎后加入稀硫酸酸浸,將金屬元素轉(zhuǎn)化為可溶的硫酸鹽,二氧化硅與稀硫酸不反應(yīng),過濾得到含有二氧化硅的濾渣和含有可溶硫酸鹽的濾液;向?yàn)V液中加入有機(jī)溶劑萃取、分液得到含有銅離子的有機(jī)層和溶液;向溶液中加入過氧化氫溶液,將溶液中亞鐵離子氧化為鐵離子,加入碳酸鎳調(diào)節(jié)溶液pH,將溶液中鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀,過濾得到含有氫氧化鐵、氫氧化鋁的濾渣和含有硫酸鎳的濾液;硫酸鎳溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到七水硫酸鎳晶體。(1)廢鎳催化劑粉碎可以增大固體表面積,有利于增大反應(yīng)物的接觸面積,提高反應(yīng)速率;(2)由分析可知,濾渣2的主要成分為氫氧化鐵、氫氧化鋁;(3)由分析可知,加入過氧化氫溶液的目的是將溶液中亞鐵離子氧化為鐵離子,反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;由表格數(shù)據(jù)可知,氫氧化鎳的溶度積Ksp=0.01×(10-6.8)2=10-15.6;(4)由分析可知,調(diào)節(jié)溶液pH目的是將溶液中鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀,為防止中和溶液中氫離子時(shí)引入新雜質(zhì),調(diào)節(jié)溶液pH時(shí)應(yīng)加入碳酸鎳固體;根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知鐵離子完全沉淀時(shí)的pH是3.2,鋁離子完全沉淀時(shí)的pH是4.7,c(Ni2+)=0.01mol·L-1時(shí),鎳離子開始沉淀時(shí)的pH是7.2,所以氫氧化鎳的溶度積常數(shù)是0.01×(10-6.8)2=10-15.6,由于調(diào)pH前鎳離子濃度是1.0mol·L-1,則鎳離子開始沉淀時(shí)氫氧根離子的濃度是eq\r(\f(10-15.6,1.0))mol·L-1=10-7.8mol·L-1,對(duì)應(yīng)的pH是6.2,則需控制
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