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专题08化学反应速率与化学平衡

2023年高考真题

1.(2023・北京卷)下列事实能用平衡移动原理解释的是

A.凡。?溶液中加入少量MnO,固体,促进HQ,分解

B.密闭烧瓶内的NO?和N2O4的混合气体,受热后颜色加深

C.铁钢放入浓HNO3中,待不再变化后,加热能产生大量红棕色气体

D.锌片与稀H/SO,反应过程中,加入少量CuSOa固体,促进的产生

【答案】B

【详解】A.MnCh会催化H2O2分解,与平衡移动无关,A项错误;

B.NO2转化为N2O4的反应是放热反应,升温平衡逆向移动,NO?浓度增大,混合气体颜色加深,B项正

确:

C.铁在浓硝酸中钝化,加热会使表面的氧化膜溶解,铁与浓硝酸反应生成大量红棕色气体,与平衡移动无

关,C项错误;

D.加入硫酸铜以后,锌置换出铜,构成原电池,从而使反应速率加快,与平衡移动无关,D项错误;

故选B。

2.(2023・湖南卷)向一恒容密闭容器中加入lmolCH4和一定量的HQ,发生反应:

CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)oCH4的平衡转化率按不同投料比X随温度的变化曲线如

n(H2O)J

%

2

H寸

A.X]<x2

B.反应速率:Vb正<v0正

C.点a、b、c对应的平衡常数:Ka<Kh=Kc

D.反应温度为工,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态

【答案】B

【详解】A.•定条件下,增大水的浓度,能提高CH4的转化率,即x值越小,CH4的转化率越大,则,<x?,

故A正确;

B.b点和c点温度相同,CH」的起始物质的量都为1mol,b点x值小于c点,则b点加水多,反应物浓度

大,则反应速率:Vb正叫正,故B错误;

C.由图像可知,x一定时,温度升高CH4的平衡转化率增大,说明正反应为吸热反应,温度升高平衡正向

移动,K增大;温度相同,K不变,则点a、b、c对应的平衡常数:K.vK^Kc,故C正确;

D.该反应为气体分子数增大的反应,反应进行时压强发生改变,所以温度一定时,当容器内压强不变时,

反应达到平衡状态,故D正确;

答案选B。

3.(2023•辽宁卷)一定条件下,酸性KMnO,溶液与HWQ,发生反应,Mn(II)起催化作用,过程中不同价

态含Mn粒子的浓度随时间变化如下图所示。下列说法正确的是

L0

8

o.6

o.4

o.2

oa.0

A.Mn(III)不能氧化H2c2O,

B.随着反应物浓度的减小,反应速率逐渐减小

C.该条件下,乂11(11)和乂11"1])不能大量共存

2+

D.总反应为:2MnO;+5C2O^+16H-=2Mn+10CO2T+8H.O

【答案】C

【分析】开始一段时间(大约13min前)随着时间的推移Mn(卯)浓度减小直至为0,Mn(HI)浓度增大直至

达到最大值,结合图像,此时间段主要生成Mn(HI),同时先生成少量Mn(N)后Mn(N)被消耗;后来(大约

13min后)随着时间的推移Mn(HI)浓度减少,Mn(H)的浓度增大;据此作答。

【详解】A.由图像可知,随着时间的推移Mn(IU)的浓度先增大后减小,说明开始反应生成Mn(III),后

Mn(UI)被消耗生成Mn(II),Mn(HI)能氧化H2c2O4,A项错误;

B.随着反应物浓度的减小,到大约13min时开始生成Mn(H),Mn(II)对反应起催化作用,13min后反应速

率会增大,B项错误;

C.由图像可知,Mn(Vll)的浓度为0后才开始生成Mn(ll),该条件下Mn(II)和Mn(VH)不能大量共存,C项

正确;

D.H2c2。4为弱酸,在离子方程式中应以化学式保留,总反应为2M11O4+5H2c2O4+6H+=2Mn2++10C(M+8H20,

D项错误;

答案选C。

反应过程中该焕烧及反应产物的占比随时间的变化如图(已知:反应I、m为放热反应),下列说法不氐触的

A.反应焰变:反应i>反应n

B.反应活化能:反应k反应II

c.增加HCI浓度可增加平衡时产物n和产物I的比例

D.选择相对较短的反应时间,及时分离可获得高产率的产物I

【答案】C

【详解】A.反应I、in为放热反应,相同物质的量的反应物,反应I放出的热量小于反应”放出的热量,

反应放出的热量越多,其焰变越小,因此反应焰变:反应i>反应n,故A正确;

B.短时间里反应I得到的产物比反应n得到的产物多,说明反应I的速率比反应n的速率快,速率越快,

其活化能越小,则反应活化能:反应k反应II,故B正确;

c.增加HCI浓度,平衡正向移动,但平衡时产物n和产物I的比例可能降低,故c错误:

D.根据图中信息,选择相对较短的反应时间,及时分离可获得高产率的产物I,故D正确。

综上所述,答案为C。

5.(2023・山东卷)一定条件下,化合物E和TFAA合成H的反应路径如下:

ETFAAFGHTFAA

已知反应初始E的浓度为O.lOmolL」,TFAA的浓度为0.08mol-L“,部分物种的浓度随时间的变化关系如图

所示,忽略反应过程中的体积变化。下列说法正确的是

A.ti时刻,体系中有E存在

B.t2时亥(I,体系中无F存在

C.E和TFAA反应生成F的活化能很小

D.反应达平衡后,TFAA的浓度为0.08mol-L」

【答案】AC

【分析】一定条件下,化合物E和TFAA合成H的反应路径中,共发生三个反应:

①E+TFAA——>F②F——>G@G."H+TFAA

ti之后的某时刻,H为0.02molLl此时TFAA的浓度仍为0,则表明0.1()mol-L"E、起始时的0.08mol-L“TFAA、

G分解生成的002moiTFAA全部参加反应,生成O.lOmoll/F:在t2时刻,H为0.08moH/,TFAA为

0.06molL',G为().01mol-L1,则F为0.01molL'«

【详解】A.ti时刻,H的浓度小于0.02moH/,此时反应③生成F的浓度小于0.02molB,参加反应①

的H的浓度小于0.1mo卜LL则参加反应E的浓度小于0.1mol-LL所以体系中有E存在,A正确;

B.由分析可知,t2时刻,H为0.08mol-LLTFAA为0.06mo心,G为0.01molL”,则F为0.01mol・LL

所以体系中有F存在,B不正确;

C.ti之后的某时刻,H为0.02mollL此时TFAA的浓度仍为0,表明此时E和TFAA完全反应生成F,

所以E和TFAA生成F的反应速率快,反应的活化能很小,C正确;

D.在t2时刻,H为0.08mo卜LLTFAA为0.06mo卜L」,G为0.01molU,F为0.01moHA只有F、G全

部转化为H和TFAA时,TFAA的浓度才能为0.08moH/i,而G=sH+TFAA为可逆反应,所以反应达平衡

后,TFAA的浓度一定小于小08moi•!/,D不正确;

故选ACo

:佥2023年高考模拟题

1.(2023•河北•模拟预测)在523.15K、7MPa的条件下,乙烯通过固体酸催化可直接与水反应生成乙醇:

C2H4(g)+H,O(g)C2H50H(g)o该反应的吉布斯自由能(AG)与温度(T)的关系如图所示(已知:分压=总

压x物质的量分数)。下列说法正确的是

A.乙烯通过固体酸催化直接与水反应生成乙醇属于取代反应

B.加入更多的固体酸催化剂,有利于提高乙醇的平衡产率

C.由图像可知C2H4(g)+HQ(g).C2H50H(g)AHX)

D.当反应达到平衡状态时,体系的总压强为p,其中C2H/g)、HQ(g)、GHQH(g)均为Imol,则用分

3

压表示的平衡常数%,=一

P

【答案】D

【详解】A.C2H4(g)+H2O(g)2H50H(g)是加成反应,故A错误;

B.固体酸作为催化剂,不能影响化学平衡的最终状态,对乙醇的平衡产率没有影响,故B错误;

C.ASv0,根据图示,低温条件下AG<0,高温条件下AG>0,可知低温条件下反应能自发进行,则AH<0,

故C错误;

D.平衡时C2H4(g)、H2O(g),C?H50H(g)均为ImoL则三者的分压均为故用分压表示的平衡常数

1

3

Kp-3।=工,故D正确.

“X"

故选D。

2.(2023•江苏镇江・江苏省镇江第一中学校考一模)Deacon催化氧化法将HC1转化为Ch的反应为:

4HCl(g)+O2(g).•2Cl2(g)+2H2O(g)AH,研究发现CuCL(s)催化反应的过程如下:

反应i:2CuCh(s).-2CuCl(s)+C12(g)

反应ii:2CuCl(s)+O2(g).•2CuO(s)+Ch(g)

反应iii:.......

下列关于Deacon催化氧化法制Ch的说法正确的是

A.反应i增大压强,达新平衡后C12浓度减小

B.反应4HCl(g)+O2(g)'2Cb(g)+2H2O(g)的AH〉。

C.由反应过程可知催化剂参与反应,通过改变反应路径提高平衡转化率

D.推断反应iii应为CuO(s)+2HCl(g).CuCl2(s)+H2O(g)

【答案】D

【详解】A.温度不变,平衡常数不变,K=c(Cb),因此反应i增大压强,达新平衡后CL浓度不变,A错误;

B.反应4HCl(g)+O2(g).'2c12(g)+2H2O(g)是放热反应,B错误;

C.由反应i、ii、iii知,催化剂CuCh参加反应,催化剂通过改变反应历程,从而提高反应速率,但催化剂

不影响平衡,改变不了平衡转化率,故C错误;

D.依据盖斯定律,用“[总反应-(反应i十反应ii)]x9得反应iii:CuO(s)+2HCl(g)HCuC12(s)+H2O(g),故D

正确;

故选D。

3.(2023春•河北石家庄•高三校联考期中)恒温恒容条件下,向密闭容器中加入等物质的量的M和N,发

生反应:M(g)+N(g).X(g)+Y(g),已知该反应的正反应速率、:=kc(M),其中速率常数满足关系

F

Alnk=--^(R,A为常数,T为温度,Ea为反应的活化能)。上述反应在催化剂Catl、Cat2作用下的关系如

图。下列说法错误的是

■AlnJt/(kJmor'K')

//(K」)

A.使用催化剂Catl时反应的活化能较高

B.平衡时M和N的转化率相等

C.增大N的浓度不影响正反应速率和平衡状态

D.若改为恒容绝热容器,平衡时M的转化率一定降低

【答案】C

【详解】A.从曲线的斜率上可以分析出使用催化剂Catl时反应的活化能较高,故A说法正确;

B.反应物的系数相等,投料相等,所以平衡时的转化率也相等,故B说法正确;

C.根据Vo^kclM),增大N的浓度不影响正反应速率,但一定会影响平衡状态,故C说法错误;

D.若改为恒容绝热容器,无论反应是吸热反应还是放热反应,平衡时M的转化率一定降低,故D说法正

确;

答案为C。

4.(2023•河北张家口•统考一模)工业上制备BaS涉及如下反应:

LBaSO4(s)+4C(s)[i14C0(g)+BaS(s)△H=+571.2kJ・mol“

n.BaSO4(s)+4CO(g)海]4CO2(g)+BaS(s)△H=-118.8kJ・moH

将物质的量之比为1:3的BaSCM和C加入密闭容器发生反应,实验测得体系中生成物平衡物质的量分数与

温度的变化关系如图所示,下列说法错误的是

生成■平育,虐的・分a%

A.温度升高,反应物和生成物粒子的有效碰撞几率均增大

B.7/C之后,C02平衡物质的量分数改变由C(s)+CCh(g)嶙为2co(g)导致

C.增大起始BaSCU和C的物质的量之比,可增大C的平衡转化率

D.平衡后缩小容器容积,BaS的平衡产率降低

【答案】C

【详解】A.温度升高,反应物和生成物粒子的有效碰撞几率均增大,A正确;

B.工℃之后,BaS的物质的量分数不再改变,CO2平衡物质的量分数随温度升高而减小、C0平衡物质的

量分数随温度升高而增大,改变的原因由C(s)+CC>2(g)「2CO(g)导致,B正确;

C.固体的物质的量不影响平衡,c错误;

D.平衡后缩小容器容积,反应I平衡逆向移动,导致反应H平衡逆向移动,BaS的平衡产率降低,D正确;

故选C。

5.(2023•北京丰台♦统考二模)工业上可以利用水煤气(HZ、CO)合成二甲醛(CH30cH:,),同时生成CO?。合

成过程中,主要发生三个反应,T℃时,有关反应及相关数据如下。

2H,(g)+CO(g)CH,OH(g)AW=-91.8kJ-mor'

2CH,OH(g),CH,OCH,(g)+H2O(g)AH=-23.5kJ.

CO(g)+H2O(g).CO2(g)+H2(g)AW=-41.3kJmor'

保持原料气组成、压强、反应时间等因素不变,进行实验,测得CO转化率随温度变化曲线如下图。下列说

法不正确的是

A.TC时,水煤气合成二甲醛的热化学方程式:

1

3H2(g)+3CO(g).CH30cH3(g)+CC>2(g)AW=-248.4kJ-moP

B.T℃时,增大压强、加入催化剂均可提高CO的平衡转化率

C.220℃~240℃时,温度升高反应速率加快,CO转化率升高

D.温度高于240℃时,温度升高CO转化率降低的原因可能是平衡逆向移动

【答案】B

【详解】A.已知:T℃时,有关反应及相关数据如下

①2H2(g)+CO(g)CH30H(g)A/7=-91.8kJmor,

②2cH30H(g).CH30cH3(g)+H2O(g)\H=-23.5kJ-mo『

③CO(g)+HQ(g).,CC)2(g)+H2(g)A//=-41.3kJmol1

由盖斯定律可知,2x①+②+③得反应3H2(g)+3CO(g)「CH3OCH3(g)+CC)2(g),则其焰变为

AH=-248.4kJ-rnoP',A正确;

B.加入催化剂可以加快反应速率,但是不能改变物质的平衡转化率,B错误;

C.升高温度反应速率加快,2由图可知,20℃~240℃时,温度升高反应速率加快,且CO转化率升高,C

正确;

D.反应均为放热反应,温度高于240℃时,温度升高导致平衡逆向移动,使得CO转化率降低,D正确;

故选B。

6.(2023•辽宁辽阳•统考一模)一定条件下,向一恒容密闭容器中通入适量的NO和。2,发生反应:

2NO(g)+O2(g)=N2O4(g)-经历两步反应:®2NO(g)+O2(g)=2NO2(g);②2NO?(g)=电。」(g)。反应

体系中NO。、NO、N?O,的浓度(c)随时间的变化曲线如图所示。下列叙述正确的是

A.曲线a是c(NOj随时间,的变化曲线

B.乙时,C(NO)=C(NO2)=2C(N2O4)

C.4时,c(NOj的生成速率大于消耗速率

C(,CN

D.g时,C(N2O4)=-^°^

【答案】D

【详解】A.NCh是中间产物,其浓度先增大,后减小,曲线a代表NO,A项错误;

B.根据图像可知,:时NO、NO,.MO,的浓度相等,B项错误;

C.4时,NC>2浓度在减小,说明生成速率小于消耗速率,C项错误;

D.根据氮元素守恒,〃时,NO完全消耗,则C(NO2)+2C(N2O4)=%,D项正确;

故选D。

7.(2023•浙江金华•校联考模拟预测)乙醛与HCN的加成反应分两步进行:

Oo

HI

第一步:-C+CN-<?>CH〕C-H平衡常数%

3I

CN

0OH

第二步:CH-C-H+H+^?>CH&:-H平衡常数K,

TI

CNCN

该反应的总反应速率(v)与溶液pH的关系如图所示(已知室温下HCN的Ka=6.2xl0>°),下列说法正确的是

A.1分子加成反应的最终产物中,sp3杂化的原子有2个

B.加少量NaOH,因c(CN-)增大,总反应速率加快

C.加NaOH过多,因第二步平衡逆向移动,总反应速率减小

D.将HCN溶液的pH调至9,则溶液中c(CN-)>c(HCN)

【答案】B

O

I

【详解】A.1分子加成反应的最终产物为CH「C-H,其中的饱和碳为sp3杂化,另外氧原子也是sp3

3I

CN

杂化,则一共有3个,A错误;

B.加入少量氢氧化钠可以和HCN反应生成CN,则其浓度增大,反应速率增快,B正确;

C.加NaOH过多,则溶液中氢离子浓度会比较低,导致第二步反应较慢,成为影响总反应速率的主要因素,

故总反应速率较慢,C错误;

+CHC(N10+9

D.将HCN溶液的pH调至9,则c(H)=1.0x10-9,根据题意K;I()-()=6.2x1O^,将c(H)=1.0x10

c(HCN)

.c(CN-)

代入可知,-7------r=6.2x10<1,故c(CN-)<c(HCN),D错误;

c(HCN)

故选Bo

8.(2023,北京西城・统考二模)中国科学家首次用Cg改性铜基催化剂,将草酸二甲酯加氢制乙二醇的反应

条件从高压降至常压。草酸二甲酯加氢的主要反应有:

CH3OOCH,COOCH3(g)+2H2(g)CH3OOCCH2OH(g)+CH30H(g)

草酸二甲酯乙酸二甲酯

②CHQOCCH20H(g)+2H2(g),HOCH2CH2OH(g)+CH,OH(g)

③HOCH2cH20H(g)+H式g).•C2H5OH(g)+H2O(g)

其他条件相同时,相同时间内温度对产物选择性的影响结果如图。

0o

8O

二醇

6

O-O

4乙酥酸甲酯/

2O-\4

450460470480490

温度/K

〃(生成B所用的草酸二甲酯)

己知:i.物质B的选择性S(B)="(转化的草酸二甲酯)/%

ii.450~500K,反应③的平衡常数远大于反应①和反应②的平衡常数

下列说法不思硼的是

A.制乙二醇适宜的温度范围是470~480K

B.实验条件下反应③的活化的最高,升温更有利于反应③

C.减压可提高乙二醇的平衡产率

D.铜基催化剂RJC6n改性后反应速率增大,可以降低反应所需的压强

【答案】C

【详解】A.由图可知,温度为470~480K时,生成乙二醇的选择性最高,A正确;

B.由图可知,升高温度有利于生成乙醇,实验条件下反应③的活化能最高,所以升温有利于反应③,B正

确;

C.反应②为气体分子数减小的反应,则增大压强可以提高乙二醇的平衡产率,C错误;

D.铜基催化剂用C6n改性后,将草酸二甲酯加氢制乙二醉的反应条件从高压降至常压,则催化剂可以使反

应速率增大,D正确;

故选C。

9.(2023春・辽宁锦州•高三统考阶段练习)工业上用Na2c0.3固体作固硫剂,氢气还原辉铝矿(M0S2)获得铜

(Mo)的反应原理为:MoS2(s)+4H2(g)+2Na2co3(s)UMo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s)在恒容密闭容器中

进行该反应,平衡时气体浓度和正逆反应平衡常数与温度的关系如图所示。下列说法正确的是

图1平衡时气体浓度与温度关系图2正逆反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系

A.该反应在低温下可以自发进行

B.粉碎矿物和增大压强都能提高辉铜矿的平衡转化率

C.结合图1分析推测图2中T,温度为13(TC

D.若图1中A点对应温度下体系总压强为lOMPa,则H?O(g)的分压为5MPa

【答案】C

【详解】A.由方程式聚集状态知AS>0,由图1可知正反应是吸热反应△”>(),则根据△G=A4-TASVO

知,该反应为高温下的自发反应,故A错误;

B.该反应是气体分子数增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向进行,不利于反应向右进行,不能提高辉

铝矿的平衡转化率,故B错误;

C.根据图I可知,130℃时该反应的平衡常数K=由耳普&=匚芸£=1,

根据图2可知,TrC是正逆

c(H2)2.0

化学平衡常数相等,即此时平衡常数为1,故C正确;

D.A点各组分的浓度之和为5moi/L,在同一容器中,压强之比等于物质的量之比,也等于浓度之比,所以

若A点对应温度下体系压强为lOMPa时,HzCKg)的浓度为2mol/L,则在0组)的分压为4MPa,故D错误;

答案为C。

E

10.1889年,Arrhenius提出了反应速率常数k随温度的变化关系lnk=--^+C(R,C均为常数)。已知2N0(g)

+O2(g)峰92NO2(g),经历反应1和反应2两步:

1

反应1:2N0(g)峰”N2O2(g)AHi=-46.3kJ-mol'

反应2:N?02(g)+Ch(g)噜”2N0?(g)AH2=-65.7kJ-mol-1

两步反应的活化能Eai<Ea2。某课题组通过实验绘制出两步反应InK、Ink随申的变化曲线如图所示(K表

示平衡常数),下列说法中不正确的是

T

A.2moiNO与ImolCh充分反应,放出热量小于112kJ

B.曲线③表示的是k2随:的变化关系

C.温度越高,单位时间内NO的转化率可能越低

D.相同条件下,02浓度的变化比NO浓度的变化对反应速率影响更显著

【答案】B

【分析】反应1、2均为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,故①②为InK曲线;升高温

FF1

度,反应速率增大,Ink变大,故③④为Ink曲线:lnk=-R:+C=甘x1+C,两步反应的活化能Eai<Ea2,

则反应2斜率更大,故④为k2随1的变化关系;

1

【详解】A.反应1:2NO(g)噜”N2O2(g)AHi=-46.3kJ-mol

反应2:N2C)2(g)+c>2(g)晦为2NO?(g)AH2=-65.7kJ-mol-1

由盖斯定律可知,反应1+2得:2NO(g)+O2(g)脩B2NO2(g)AH2=-112kJmor',反应可逆反应,故2moiNO

与ImolCh充分反应,放出热量小于112kJ,故A正确;

B.由分析可知,曲线④表示的是k2随亨的变化关系,故B错误;

C.反应为放热反应,温度越高,平衡逆向移动,则单位时间内NO的转化率可能越低,故C正确;

D.活化能越小反应越快,活化能越大反应越慢,决定总反应速率的是慢反应;两步反应的活化能Eai<Ea2,

相同条件下,Ch浓度的变化比NO浓度的变化对反应速率影响更显著,故D正确;

故选B。

11.(2023•河北衡水・衡水市第二中学校考模拟预测)在某密闭容器中以物质的量之比1:2充入NO、O,,

发生反应:NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g),2NO2(g),NzO乂g)。实验测得体系中含N物种的浓度随

时间的变化如图所示。下列叙述错误的是

•Tr

o

l

u

)

/

0/,,2〃s

A.M时,C(O2)=3C(N2O4)B.J时,NO的转化率为75%

1D.时,c(N2O4)=^x^amol-L-'-c(NO2)^|

C.时,c(O3)=amol-U

【答案】C

(分析】①代表NO,②代表NO2,③代表N2O4,由图知,在t3之前,同时发生NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g),

NO(g)+O,(g)NO,(g)+O(g)

2NC)2(g).-N2O(g);设2

4改变值(mol/L)xxxx

2NO2(g).N2O4(g)

则各成分的量为c(NO)=(a-x)mol/L,c(Ch)=(2a-x)mol/L,

改变值(mol/L)yf

c(NO2)=(x-y)mol/L,c(N2O4)=0.5ymol/L,c(Ch)=xmol/L;在t?时,NO已消耗完;

【详解】A.由图知,。时,c(NO)=(a-x)mol/L=c(NO2)=(x-y)mol/L=c(N2C)4)=0.5ymol/L,则得x=0.75amol/L,

y=0.5amol/L,则c(NO)=c(NC>2)=c(N2O4)=0.25amol/L,c(Ch)=0.75amol/L,则c(O2)=3c(N2O4),A正确;

B.结合选项A可知,L时,初始NO为amol/L,消耗NO为0.75amol/L,则NO的转化率为75%,B

正确:

NO(g)+O,(g).NO式g)+O2(g)

C.改变值(mol/L)xxxx'W卜网't2时实际消耗NOVamol/L,则

c(O3)>amol-L-',C不正确;

D.氮原子为amol/L,NO不存在,按氮元素守恒c(Na)=;x[amolC-c(NO2)],D正确;

答案选C。

12.(2023.北京朝阳•统考二模)脱除汽车尾气中的NO和CO包括以下两个反应:

①2NO+CO.N2O+CO,

②NQ+CON,+C

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