第四章化学反应与电能单元测试卷（含解析）-2023-2024学年高二化学人教版选择性必修1

第四章 化学反应与电能 单元测试卷
一、单选题
1．下列实验设计或所选装置合理的是
A．通过注射器活塞右移，验证与反应放热 B．溶液吸收尾气 C．电解溶液，制备金属 D．测定中和反应反应热
A．A B．B C．C D．D
2．某小组同学设计如下实验能证实为可逆反应。已知是一种无色的稳定的络离子。
实验装置 实验序号 实验操作和现象
注：a、b均为石墨电极 ① ⅰ．闭合K，指针向右偏转 ⅱ．待指针归零，向U型管左管中加入10滴 KI溶液，
② ⅰ．闭合K，指针向右偏转 ⅱ．待指针归零，向U型管左管中滴加10滴 溶液，指针向左偏转
下列说法不正确的是
A．电流表指针归零，说明上述可逆反应达到了化学平衡状态
B．①中加入KI溶液后，上述平衡向正反应方向移动，电流表指针向右偏转
C．②中加入溶液后，导致还原性：，上述反应向逆反应方向移动
D．②中电流表指针再次归零时，向U型管右管中滴加饱和溶液，电流表指针向右偏转
3．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中正确的是
A．氢氧燃料电池在酸性介质中的正极反应式：
B．粗铜精炼时，与电源负极相连的是纯铜，电极反应式为
C．用铁棒作阳极、碳棒作阴极电解饱和氯化钠溶液的离子方程式为2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-
D．铁件上镀银时，铁件与电源正极相连
4．甲醛是房屋装修过程中常见的一种污染物。一种监测空气中甲醛含量的燃料电池传感器如图。下列说法正确的是
A．M极为电池的负极，发生还原反应
B．N极的电极反应式为
C．传感器工作过程中，移向M极
D．当电路中转移电子时，消耗3.2mg
5．盐酸羟胺()是一种常见的还原剂和显像剂，其化学性质类似。工业上主要采用图1所示的方法制备。电池装置中含Fe的催化电极反应机理如图2所示。不考虑溶液体积变化，下列说法正确的是
A．电池工作时，Pt电极作正极
B．图2中，A为和，B为
C．电池工作时，每消耗2.24LNO(标准状况下)，左室溶液质量增加3.3g
D．Pt电极发生的电极方程式为
6．硅锰电池是一种新型电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．电池充电时，电极连接外接电源的正极
B．电池工作时，通过质子交换膜由Si@C电极区移向电极区
C．电池充电时，Si@C电极的电极反应式是
D．放电时，导线上每通过0.2mol电子，正极区溶液的质量增加8.7g
7．下列说法正确的是
A．明矾和均可用作水处理剂，其作用机理完全相同
B．电解法精炼镍时，粗镍作阴极，纯镍作阳极
C．当温度、压强一定时，在合成氨的原料气中添加少量惰性气体，有利于提高反应气的平衡转化率
D．同温同压下，在光照和点燃条件下的ΔH相同
8．用惰性电极实现电解，下列说法正确的是
A．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液的pH不变
B．电解稀氢氧化钠溶液，要消耗，故溶液的pH减小
C．电解溶液，在阴极上和阳极上析出的产物的物质的量之比为2：1
D．电解溶液，在阴极上是放电生成氢气
9．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法错误的是
A．甲：反应时盐桥中的阳离子移向溶液
B．乙：正极的电极反应式为
C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
10．地下水是隐藏的资源。最近文献报道的一种可用于修复被污染的地下水的模拟装置如图所示，石墨做电极，下列说法错误的是

A．该装置是原电池，乙池中石墨作正极
B．装置工作时，质子从甲池进入乙池
C．当处理含1mol的废水时，有6molH+通过质子膜
D．甲池发生的电极反应为
11．肼()碱性燃料电池的原理示意图如图所示，电池总反应为：。下列说法错误的是

A．电极b发生还原反应
B．电子由电极b流出经用电器流入电极a
C．物质Y是NaOH溶液
D．电极a的电极反应式为
12．研究青铜器在潮湿环境中发生的腐蚀对于文物保护和修复有重要意义。如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。下列说法错误的是

A．青铜基体做负极
B．青铜器在潮湿环境中不发生化学腐蚀
C．参与的反应为：
D．环境中的与正负极的产物形成a的离子方程式为：
13．一种清洁、低成本的三步法氯碱工艺工作原理的示意图如下图。下列说法不正确的是

A．与传统氯碱工艺相比，该方法可避免使用离子交换膜
B．理论上，每消耗1mol，可生产5mol和3mol
C．第一步中阳极反应为：
D．第二步中，放电结束后，电解质溶液中的含量降低
二、多选题
14．为节约资源，许多重要的化工产品可以进行联合生产。如氯碱工业、金属钛的冶炼工业、甲醇的合成工业可以进行联合生产。联合生产时的物质转化如下图所示：
部分反应的热化学方程式为：



下列关于联合生产的有关说法正确的是
A．通过电解溶液可以实现镁的再生
B．电解饱和食盐水时，阴极附近溶液pH升高
C．甲醇与氧气在碱性环境下形成的燃料电池中，正极的电极反应式为
D．反应在任何条件下均不能自发进行
三、非选择题
15．二氧化硫是一种空气污染物，在日常生活和工业生产中有多种处理方法。
Ⅰ.煤燃烧会产生二氧化硫，一般在燃烧前要进行脱硫处理。煤的电化学脱硫是借助电解槽阳极发生氧化反应的产物，将煤中黄铁矿(FeS2)或有机硫化物氧化成可溶于水的含硫化合物而达到净煤目的。如图是一种脱硫机理：

说明：l—电极a，2—黄铁矿，3—MnSO4、H2SO4混合溶液，4—未反应黄铁矿，5—电解产品(含Fe3+、SO)。
(1)电极a应与电源 相连。
(2)电解刚刚开始时阴极反应为： 写出含硫物质FeS2转化的离子方程式 。
(3)电解一段时间后，混合溶液中H+的物质量浓度将 (填“增大”或“不变”或“减小”)。
Ⅱ.烟气净化技术中低浓度SO2烟气脱硫技术尤为重要，在所有SO2吸收剂中，亚硫酸氢钠－亚硫酸钠溶液的化学机理可适用于吸收与再生循环操作。当pH＞7.4时，亚硫酸氢钠-亚硫酸钠溶液作为理想的吸收剂对SO2气体有良好的吸收能力。(注：pH=-lg[H+])
n(SO)：n(HSO) 91：9 1：1 9：91
pH 8.2 7.2 6.2
如图为双极膜和阴膜组合电渗析法处理时pH＜6的吸收液(双极膜在直流电场作用下，会将水解离为H+和OH-)

(4)A室中发生的主要化学方程式为 ，理想的SO2吸收剂从 室流出(填“A”或“B”)。
16．回答下列问题：
(1)工业上，在强碱性条件下用电解法除去废水中的，装置如图所示，依次发生的反应有：

ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
①石墨电极上发生 (填“氧化”或“还原”)反应；阴极反应式为 。
②除去1mol，外电路中至少需要转移 mol电子。
③为了使电解池连续工作，需要不断补充 (填化学式)
(2)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐()已成为环境修复研究的热点之一，Fe还原水体中的的反应原理如图所示。

①作负极的物质是 (填名称)
②正极的电极反应式是 。
17．某化学兴趣小组同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的开关时，观察到电流表的指针发生了偏转。

请回答下列问题：
(1)甲池中负极的电极反应为 。
(2)乙池中A(石墨)电极为 (填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)。乙池中B极质量增加10.8g时，甲池中理论上消耗O2的体积为 L(标准状况)，丙池中 (填“C”或“D”)极析出 g铜。
(3)一种以CO2和甲醇为原料，利用SnO2(mSnO2/CC)和CuO纳米片(CuONS/CF)作催化电极，制备甲酸(甲酸盐)的电化学装置的工作原理如图所示。

注： (甲酸)的化学式为HCOOH，书写方程式时采用HCOOH即可。
①图中电极a为 极，电解过程中阳极电极反应式为 。
②当有8molH+通过质子交换膜时，理论上装置中生成HCOO-和HCOOH共计 mol。
18．处理再利用有多种方法。
(1)碱法脱硫：
用溶液吸收。已知：氢硫酸和碳酸的电离常数如表。
①用化学用语表示溶液显碱性的原因： 。
②用过量的溶液吸收的离子方程式是 。
(2)热分解法脱硫
在密闭容器中发生反应。其他条件不变时，的平衡转化率随温度和压强的变化如图。

，反应中 (填“是”或“不是”)气态，理由是 。
(3)间接电解法脱硫
间接电解法脱硫过程的示意图如图。

①溶液X的主要溶质是 。
②简述在电解反应器中溶液再生的原理： 。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】A．Na与H2O反应有H2生成，从而使注射器活塞向右移动，A错误；
B．SO2有毒，选用NaOH溶液吸收，球形干燥管防倒吸，B正确；
C．电解熔融MgCl2制备金属Mg，电解氯化镁溶液，阳极得到氯气，阴极得到氢气，C错误；
D．根据图示可知简易量热计中缺少搅拌用的玻璃搅拌器，D错误；
故选B。
2．D
【分析】实验①开始之前，闭合K，装置中a为负极，b为正极，发生反应，指针归零，反应达到平衡，增大I-的浓度，平衡正向移动，指针向右偏转，达新平衡后，指针归零。实验②是加入硝酸银溶液，沉淀I-，I-浓度减小，平衡逆向移动，此时a为正极，b为负极，指针向左偏转。
【详解】A．电流表指针归零，无电子转移，说明上述可逆反应达到了化学平衡状态，A正确；
B．①中加入KI溶液后，碘离子浓度增加，平衡向正反应方向移动，a发生氧化反应，a为负极，b为正极，电流表指针向右偏转，B正确；
C．②中加入硝酸银溶液后，生成碘化银沉淀，降低了碘离子浓度，平衡向逆反应方向移动，还原性Fe2+>I-，C正确；
D．向右管中滴加饱和氟化铵溶液，生成，铁离子浓度减小，平衡向逆反应方向移动，a发生还原反应，a为正极，指针向左偏转，D错误；
答案选D。
3．B
【详解】A．酸性介质中不可能生成OH-，故氢氧燃料电池在酸性介质中的正极反应式为：，故A错误；
B．粗铜精炼时，与电源负极相连的是纯铜即作阴极，发生还原反应，其电极反应式为，故B正确；
C．用铁棒作阳极、碳棒作阴极电解饱和氯化钠溶液，则阳极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，阴极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，该电解反应的离子方程式为，故C错误；
D．铁件上镀银时，铁件与电源负极相连做阴极，银电极与电源正极相连作阳极，故D错误；
选B。
4．D
【分析】氧气得电子，发生还原反应，a为正极，甲醛失电子生成二氧化碳，b为负极。
【详解】A．氧气得电子，M为正极，发生还原反应，A错误；
B．N极是负极，发生失去电子的氧化反应，故电极反应为，B错误；
C．传感器工作时，移向负极，即N极，C错误；
D．传感器工作过程中，1mol氧气转移4mol电子，故当电路中转移电子时，消耗1×10-4mol氧气，即3.2mg ，D正确；
答案选D。
5．C
【分析】根据图1可得，电池工作时，Pt电极失去电子作负极，电极反应式为：，含Fe的催化电极做正极，发生反应机理如图2所示，根据反应机理分析可得，A为，B为。据此解题。
【详解】A．电池工作时，Pt电极失去电子作负极，A项错误；
B．图2中，A为，B为，B项错误；
C．电池工作时，每消耗2.24LNO(标准状况下)，生成同时有移向正极，因此质量增加3.3g，C项正确；
D．酸性条件下，Pt电极发生的电极方程式应为，D项错误。
故选C。
6．D
【分析】根据图示，放电时，Si@C电极上，Si失电子生成，Si@C电极是负极，电极反应式是；得电子生成，电极是正极，电极反应式为。
【详解】A．放电时，电极是正极，则电池充电时，MnO2电极连接外接电源的正极，A正确；
B．电池工作时，阳离子向正极移动，通过质子交换膜由Si@C电极区向电极区移向，B正确；
C．放电时，Si@C是负极，电池充电时，Si@C电极为阴极，电极反应式是，C正确；
D．放电时，正极反应式为，导线上每通过0.2mol电子，有0.1mol 进入溶液，同时有0.2mol H+由负极通过质子交换膜进入正极区，正极区溶液的质量增加8.9g，D错误；
故选D项。
7．D
【详解】A.明矾和均可用作水处理剂，其作用机理不完全相同，具有强氧化性还可起到杀菌消毒作用，A错误；
B.电解法精炼镍时，粗镍作阳极，纯镍作阴极，B错误；
C.当温度、压强一定时，在原料气(和的比例不变)中添加少量惰性气体，等效于对原平衡减压，平衡逆向移动，平衡转化率下降，C错误；
D.同温同压下，在光照和点燃条件下的△H是相同的，焓变=生成物总能量-反应物总能量，与反应条件无关，D正确；
故选D项。
8．C
【详解】A．电解稀溶液，实质是电解水，因溶剂减少，浓度将增大，故溶液的pH变小，选项A错误；
B．电解稀NaOH溶液，虽然在阳极放电，但同时也在阴极放电，其实质同样是电解水，溶液的浓度也将变大，故溶液的pH变大，选项B错误；
C．电解溶液，其实质也是电解水，在阴极和阳极分别析出和，二者的物质的量之比为2：1，选项C正确；
D．电解溶液，在阴、阳两极上分别析出Cu和，选项D错误；
答案选C。
9．A
【详解】A．甲装置为原电池，左侧铜片为负极，右边银为正极，盐桥中阳离子向正极移动，即向AgNO3溶液移动，故A错误；
B．氧化银得电子作正极，生成银和氢氧根离子，电极反应式为Ag2O+2e-+H2O═2Ag+2OH-，故B正确；
C．石磨棒作正极，锌筒作负极，失电子生成锌离子，发生氧化反应，因锌被消耗，所以锌筒会变薄，故C正确；
D．图为铅蓄电池，放电时的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，所以使用一段时间后，酸性减弱，导电能力下降，故D正确。
答案选A。
10．C
【分析】由图可知，装置为原电池装置，失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，为负极；硝酸根离子得到电子发生还原反应生成氮气，为正极；
【详解】A．由分析可知，该装置是原电池，乙池中石墨作正极，A正确；
B．装置工作时，阳离子向正极移动，故质子从甲池进入乙池，B正确；
C．正极反应为，故当处理含1mol的废水时，转化5mol电子，则有5molH+通过质子膜，C错误；
D．失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，反应为，D正确；
故选C。
11．B
【分析】该燃料电池中，通入燃料肼的电极为负极、通入氧气的电极为正极，电解质溶液呈碱性，则负极反应式为N2H4+4OH--4e-═N2↑+4H2O，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，电流从正极沿导线流向负极，据此分析解答。
【详解】A．由上述分析可知，b电极为正极，发生还原反应，A正确；
B．a为负极、b为正极，电子从负极a经用电器流入正极b，故B错误；
C．b电极上生成氢氧根离子，钠离子通过阳离子交换膜加入右侧，所以Y为NaOH溶液，故C正确；
D．a电极上肼失电子发生氧化反应，电极反应式为N2H4+4OH--4e-═N2↑+4H2O，故D正确；
答案选B。
12．B
【详解】A．根据图知，氧气得电子生成氢氧根离子、Cu失电子生成铜离子，发生吸氧腐蚀，则Cu作负极被氧化，腐蚀过程中，c(青铜基体)做负极，故A正确；
B．青铜器在潮湿环境中也会与氧气、二氧化碳、水反应生成碱式碳酸铜，也会发生化学腐蚀，故B错误；
C．氧气在正极得电子生成氢氧根离子，电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，故C正确；
D．Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，负极上生成铜离子、正极上生成氢氧根离子，所以该离子反应为氯离子、铜离子和氢氧根离子反应生成Cu2(OH)3Cl沉淀，离子方程式为，故D正确。
答案选B。
13．B
【分析】第一步在电解池阴极充入氧气，阳极Na0.44MnO2失电子制氢氧化钠；第二步原电池提取Na+和Cl-；第三步利用电解生产氯气；石墨电极为阳极氯离子失电子产生氯气；
【详解】A．传统氯碱工艺电解饱和食盐水，使用阳离子交换膜；与传统氯碱工艺相比，该方法可避免使用离子交换膜，选项A正确；
B．理论上，每消耗1mol O2，转移4mol电子，第一步生成4mol NaOH；根据钠守恒，第二步提取4mol NaCl，第三步生成2mol Cl2，选项B错误；
C．根据图示，第一步中阳极反应为：Na0.44MnO2-xe-=Na0.44-xMnO2+xNa+，选项C正确；
D．第二步中，放电结束后，Na0.44-xMnO2→Na0.44MnO2，Ag→AgCl，电解质溶液中NaCl的含量降低，选项D正确；
答案选B。
14．BD
【详解】A．电解MgCl2溶液的反应方程式为：MgCl2+2H2OMg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑，得不到金属镁，工业上通过电解熔融MgCl2可以实现镁的再生，A错误；
B．电解饱和食盐水时，阳极反应为：2Cl- -2e-=Cl2↑，阴极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故阴极附近溶液pH升高，B正确；
C．甲醇与氧气在碱性环境下形成的燃料电池中，正极发生还原反应，应该是得到电子，该电极的电极反应式为，C错误；
D．由题干信息可知，反应a： 反应b： ，根据盖斯定律可知，反应a-反应b得到反应 =(-70kJ/mol)-(-221kJ/mol)=+141.0kJ/mol，即该反应是一个气体体积减小的吸热反应，即，故在任何条件下均不能自发进行，D正确；
故答案为：BD。
15．(1)正极
(2) 2H++2e-=H2↑ FeS2+15Mn3++8H2O=Fe3++15Mn2++2+16H+
(3)增大
(4) 4NaHSO3+O2=2Na2SO4+2SO2+2H2O B
【分析】根据原理装置图可知，Mn2+在阳极失去电子，发生氧化反应，阳极的电极反应式为Mn2+-e-=Mn3+，H+在阴极得到电子，发生还原反应，阴极的电极反应式为2H++2e-=H2↑，混合液中发生反应FeS2+15Mn3++8H2O=Fe3++15Mn2++2+16H+，据此分析解答问题。
【详解】（1）电极a发生Mn2+-e-=Mn3+，是电解池的阳极，应与电源的正极相连
（2）电解刚刚开始时H+在阴极得到电子，发生还原反应，阴极的电极反应式为2H++2e-=H2↑，根据电解产物产品含Fe3+、，则FeS2转化的离子方程式FeS2+15Mn3++8H2O=Fe3++15Mn2++2+16H+；
（3）脱硫过程中Mn3+将FeS2氧化成Fe3+和，存在的离子反应为：8H2O+FeS2+15Mn3+=Fe3++16H++2+15Mn2+，电解一段时间后，混合溶液中H+的物质量浓度将增大；
（4）已知双极膜在直流电场作用下，会将水解离为H+和OH-，阳极为氢氧根离子失电子生成氧气，电极反应式为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，pH<6时溶液主要微粒是NaHSO3，A室中亚硫酸氢钠被氧气氧化为硫酸钠，发生的主要化学方程式为4NaHSO3+O2=2Na2SO4+2SO2+2H2O，实现SO2再生，在B室SO2被Na2SO3吸收生成NaHSO3，理想的SO2吸收剂从B室流出。
16．(1) 氧化 (或) 5
(2) 铁
【分析】电解池中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；阴极上阳离子得电子，化合价降低，发生还原反应；阳极上阳极或离子失电子，化合价升高，发生氧化反应。
【详解】（1）①根据上述的离子反应可知，铁电极应该不失电子，故应该为连接负极，为阴极，则石墨电极为连接正极的阳极，阳极上发生氧化反应；阴极上水电离出来的氢离子得电子产生氢气，电极反应式为(或)；
②2×(i+ii)+iii可得5Cl2+2CN-+12OH-＝N2+10Cl-+2+6H2O，根据反应，消耗2molCN-，转移10mol电子，则除去1molCN-，转移5mol电子；
③根据反应i、ii，为了使电解池连续工作，需要不断补充NaOH；
（2）①根据图像可知，铁失电子，作负极；
②硝酸根离子得电子，与氢离子反应生成铵根离子和水，电极反应式为。
17．(1)CH3OH＋8OH－－6e－＝CO＋6H2O
(2) 阳极 0.56 D 3.2
(3) 负 CH3OH-4e-+H2O= HCOOH+4H+ 6
【详解】（1）甲池中两电极分别通入甲醇和氧气，为燃料电池，因此为原电池，通入CH3OH的电极为负极，发生失去电子的氧化反应，电解质溶液显碱性，则电极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－＝CO＋6H2O。
（2）乙池中电解AgNO3溶液，其中A电极与甲池的正极相连，作阳极，B作阴极，银离子放电：Ag++e－＝Ag，乙池中B极质量增加10.8g时，即析出银是10.8g，物质的量是，转移0.1mol电子。1mol氧气得到4mol电子，则根据电子得失守恒可知甲池中理论上消耗O2的物质的量是＝0.025mol，在标准状况下的体积为0.025mol×22.4L/mol＝0.56L；丙池中D电极与甲池中负极相连，作阴极，铜离子放电，根据电子得失守恒可知析出铜的物质的量是＝0.05mol，质量是0.05mol×64g/mol＝3.2g。
（3）①由图可知二氧化碳在左侧电极发生反应，其中碳元素化合价降低，则a为负极，则电极b为正极，右侧电极为阳极，电极反应式为：CH3OH-4e-+H2O= HCOOH+4H+；
②由第一问的分析可知，阳极反应为：CH3OH-4e-+H2O= HCOOH+4H+，阴极电极反应为:
2CO2+2e-+H2O=HCOO-+ HCO，由此可以发现，若有8molH+通过质子交换膜时，则转移8mol电子，则此时该装置生成HCOO-和HCOOH共计2mol+4mol=6mol。
18．(1)
(2) 是 其他条件不变时，增大压强，H2S的转化率减小，说明该反应是气体体积增大的反应，S2是气态
(3) FeCl2、HCl 含FeCl2和HCl的溶液加入阳极区，Fe2+放电生成Fe3+，且H+由阳极区进入阴极区，FeCl3溶液得以再生
【详解】（1）①中的在溶液中分步水解使溶液呈碱性(第一步为主)，水解离子方程式为：；
②由电离常数可知，弱酸和弱酸根离子在溶液中的电离程度的顺序为，即过量的溶液吸收生成，离子方程式是: ；
（2）在密闭容器中发生反应，已知，由图可知，其他条件不变时，压强越大H2S的转化率越小，即增大压强，平衡逆向移动，生成物气体分子总数大于反应物气体分子总数，反应中是气态；
（3）①由图可知，吸收反应器中反应的方程式为H2S+2FeCl3=2FeCl2+S↓+2HCl，溶液X为FeCl2和HCl的混合溶液；
②由图可知，电解反应器中右侧电极为电解池的阴极，氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，左侧电极为阳极，FeCl2和HCl的混合溶液中Fe2+在阳极失去电子发生氧化反应生成Fe3+，H+通过质子交换膜进入阴极区，FeCl3溶液在阳极区得以再生。
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