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文档简介

专题04氧化还原反应

W考纲考情

1.理解氧化还原反应的本质和特征;

2.从多个角度理解氧化剂和还原剂等概念;

3.会比较与判断氧化性或还原性强弱;

考纲4.知道常见的氧化剂和还原剂;

5.能判断氧化还原反应中的电子转移方向和数目;

6.能够利用得失电子守恒进行有关氧化还原反应的计算;

7.掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。

氧化还原反应是中学化学教材中的重要概念,贯穿整个高中化学的始终,因此,它是历年

高考的必考内容,填空题、简答题均有可能出现。预计在2023年高考中,氧化还原反应

考情预测在高考中考查形式有:(1)出现在阿伏伽德罗常数的正误判断中;(2)出现在离子共存问题

中;(3)出现在离子方程式的正误判断中;(4)出现在简答题中根据信息书写化学方程式,

能力要求高,难度较大。

核心素养宏观辨识与微观探析证据推理与模型认知

♦3思维导图

氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物、被氧化、被还原

氧化还原反应的概念氧化性:氧化剂强于氧化产物

同一个自发的氧化还原反应中

还原性:还原剂强于还原产物

守恒规律

强弱规律

基本规律

氧化还原反应价态规律

归中规律

先后规律

写出已知的物质,预测主要的生成物

陌生氧化还原反应化学

(或离子)方程式的书写根据氧化还原反应得失电子守恒配平发生氧化还原反应的物质

根据质量守恒配平其余的物质

检查质量、电荷、得失电子是否守恒,溶液的酸碱性是否符合,“1”“I”标注是否正确

导考点提炼

高频考点一氧化还原反应基本概念

1.氧化还原反应基本概念图解

失电子(实质),化合价升高(特征),被氧化元

失去

氧化高

产物生

失电子的能力

得失电子总数相

等,化合价升降

总数相等

得电子的能力元

氧加剂产立生成价

反发生还原还原

氧化性反应低

产物生

得电子(实质),化合价降低(特征),被还原

2.常见氧化剂和还原剂

(1)常见氧化剂及其还原产物

酸性KMnO4>

氧化剂Fe3+浓

C12(X2)o2HC1OH2so4HNO3H2O2

K2Cr2O7

还原产2-

H2O/O/

(-)Fe2+/FeMn2+>Cr3+

crxcrso2NO2/NOH2O

物OH-

(2)常见还原剂及其氧化产物

还原剂金属单质非金属单质Fe2+2

H2S/S"HI/FNH3coSO2/SO5

非金属

氧化产物金属离子Fe3+、SO3、soF

SSO2I2N2>NOCO2

氧化物

3.电子转移的表示方法

(1)双线桥法:①标变价,②画箭头,③算数目,④说变化。

失“e一

I1

还原剂+氧化剂一氧化产物+还原产物

It

得ne~

(2)单线桥法:箭头由失电子原子指向得电子原子,线桥上只标电子转移的数目,不标“得”“失”字样。

ne

I;

还原剂+氧化剂・氧化产物+还原产物

【典例剖析】

【例1】(2022•浙江省6月选考)关于反应Na2s2O3+H2sO4=Na2SCU+S|+SO2T+H2O,下列说法正确的是()

A.H2sO4发生还原反应B.Na2s2O3既是氧化剂又是还原剂

C.氧化产物与还原产物的物质的量之比为2:1D.ImolNa2s2O3发生反应,转移4moi电子

【答案】B

【解析】Na2s2O3+H2sCU=Na2sO4+SJ+SO2T+H2O,该反应的本质是硫代硫酸根离子在酸性条件下发上歧化

反应生成硫和二氧化硫,化合价发生变化的只有S元素一种,硫酸的作用是提供酸性环境。A项,H2s04转化

为硫酸钠和水,其中所含元素的化合价均未发生变化,故其没有发生还原反应,A不正确;B项,Na2s2O3中的

S的化合价为+2,其发生歧化反应生成S(0价)和SC)2(+4价),故其既是氧化剂又是还原剂,B正确;C项,该

反应的氧化产物是SO2,还原产物为S,氧化产物与还原产物的物质的量之比为1:1,C不正确;D项,根据

其中S元素的化合价变化情况可知,ImolNa2s2O3发生反应,要转移2moi电子,D不正确。故选B。

【例2】(2021•湖南选择性考试)KIO3常用作食盐中的补碘剂,可用“氯酸钾氧化法”制备,该方法的第一步反

应为6I2+11KC1O3+3H2O&6KH(K)3)2+5KC1+3C12T。下列说法错误的是()

A.产生22.4L(标准状况)Cb时,反应中转移lOmole.

B.反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为11:6

C.可用石灰乳吸收反应产生的Cb制备漂白粉

D.可用酸化的淀粉碘化钾溶液检验食盐中1。3一的存在

【答案】A

【解析】分析反应6I2+11KC1O3+3H2O46KH(IO3)2+5KC1+3a2T可知,I元素化合价由0价升高到+5价,上

为还原剂,C1元素化合价由+5价降到-1价和0价,KC1O3作为氧化剂。A项,依据分析生成3moicL为标准,

反应转移60moie「,产生22.4L(标准状况)即ImolCL时,反应转移20moie「,故A错误;B项,依据方程式可

知,I元素化合价由0价升高到+5价,E为还原剂,C1元素化合价由+5价降到-1价和。价,KC1C>3作为氧化

剂,卜为还原剂,氧化剂与还原剂的物质的量之比为11:6,故B正确;C项,漂白粉可由生成的氯气与石灰

乳反应制得,发生反应2Ca(OH)2+2C12=CaCb+Ca(ClO)2+2H2O,故C正确;D项,在酸性溶液中Q一和「发生

反应:IO3-+5「+6H+=3l2+3H2。,可用酸化的淀粉碘化钾溶液检验食盐中IO3-的存在,故D正确;故选A。

【变式探究】

1.(2022•浙江省稽阳联谊学校高三联考)关于反应:10NaN3+2KNO3=K2O+5Na2O+16N2T,下列说法正确的

是()

A.反应物KNO3中N被氧化

B.NaN3中氮元素为-3价

C.标准状况下,若有6.5gNaN3参加反应,则生成3.584LN2

D.若ImolKNCh参加反应,转移电子的物质的量为10moi

2.(2022.天津市五校高三联考)神舟十二号飞船的控制计算机、数据管理计算机完全使用国产CPU芯片,

制作芯片刻蚀液为硝酸与氢氟酸的混合溶液,其工艺涉及的反应为:Si+HNO3+6HF=H2SiF6+HNO2+H2+H2O,

下列说法正确的是()

A.H2SiF6中Si元素的化合价为+6价

B.该反应中,HNO3仅作氧化剂

C.该反应中,生成标准状况下2.24LH2时,转移电子的物质的量为0.2mol

D.芯片刻蚀液可用硫酸代替

3.(2022•湖南省湖湘教育三新探索协作体高三联考)铁氟酸钾为深红色晶体,俗称“赤血盐”,常用来检验Fe?+,

碱性条件下可发生反应:4K3[Fe(CN)6]+4KOH=4K4[Fe(CN)6]+O2T+2H2O,下列说法不正确的是()

A.该反应中K3[Fe(CN)6]表现氧化性,被还原

B.K3[Fe(CN)6]溶液加入到含有Fe?+的溶液中,生成的蓝色沉淀中铁元素存在两种价态

C.KOH作还原剂,0.4molKOH被氧化时,转移0.4mol电子

D.O.lmol铁氟酸钾参与反应时,生成标准状况下02560mL

4.(2023•浙江省浙里卷天下高三开学测试)高氯酸钱可以用于固体火箭的推进剂,关于2NH4ClO4(s)=N2(g)

+Cb(g)+2C)2(g+4H20(g)反应,下列说法不氐做的是()

A.0.5molNH4C104完全分解产生气体的体积约为44.8L

B.NH4cle)4既是氧化剂又是还原剂

C.该反应中,还原产物与氧化产物的物质的量之比为1:3

D.上述NH4c1CU的分解反应,反应物的总键能小于生成物的总键能

方误区警示

1.误认为有单质参与或生成的反应一定是氧化还原反应。如02与03的转化为非氧化还原反应。

2.误认为元素由化合态变为游离态一定被还原,其实不一定。如HCl-Cb,氯元素被氧化,CuO—Cu,

铜元素被还原。

3.误认为氧化还原反应中有一种元素被氧化,则一定有另一种元素被还原,其实不一定。如C12+H2O

HC1+HC1O中,被氧化和被还原的都是氯元素。

4.误认为具有氧化性的物质和具有还原性的物质一定都能发生化学反应,其实不一定。如S02具有还原性,

浓H2s04具有氧化性,但二者不发生氧化还原反应。

5.误认为同种元素的高价态的物质一定比低价态物质的氧化性强,其实不一定。如HC10的氧化性高于

HC1O4O

高频考点二氧化还原反应的基本规律

1.氧化还原反应的基本规律

化合价升高总数与降低总数相等,实质是反应中失电子总数与得电子总数

定义相等。即“(氧化剂)X变价原子个数x化合价变化值=成还原剂)x变价原子个

守恒律数X化合价变化值。

①直接计算参与氧化还原反应物质间的数量关系。

应用

②配平氧化还原反应方程式。

氧化性:氧化剂>氧化产物;

定义

还原性:还原剂〉还原产物。

强弱律

①判断某氧化还原反应中,氧化性、还原性的相对强弱。

应用

②判断某氧化还原反应能否正常进行。

当存在多种还原剂(氧化剂)时,氧化剂(还原剂)通常先和还原性(氧化性)

定义

最强的还原剂(氧化剂)反应。

①判断某一氧化还原反应能否正常进行。

优先律

②可判断物质发生氧化还原反应的先后顺序。

应用

如:向NaBr和Nai的混合溶液中通入CL,因「的还原性强于Br,则先

发生反应:2「+Ch=2Cr+l2,然后发生反应:2BL+C12=2C「+Br2。

有多种价态的元素,处于最高价态时只具有氧化性(如H2s04中的S元素),

定义处于最低价态时只具有还原性(如H2s中的S元素),处于中间价态时既有

价态律氧化性又有还原性(如SO2中的S元素)。

①判断氧化还原反应能不能发生。

应用

②判断同种元素的不同物质间发生氧化还原反应时的化合价变化情况。

同种元素不同价态间发生归中反应时,元素的化合价只接近而不交叉,最

定义

多达到同种价态。

转化律

-20+6+4

如:H2S+H2SO4(*)=S1+SO2T+2H2O(H2STS,、

应用H2so4TSO2)5CP

+C1O5+6H+=3C12T+3H2。0

2.物质氧化性、还原性强弱的应用

当不同的氧化剂作用于同一还原剂时,若氧化产物价态相同,可依据

反应条件的难易程度来判断氧化剂氧化性的相对强弱,一般来说反应条件

(1)依据反应条件越苛刻,说明反应越难发生(即氧化剂得电子越困难),则对应氧化剂的氧

来判断。化性越弱,例如:

CU+4HNO3(浓)===CU(NC>3)2+2NO2T+2H2。

Cu+2H2SO4(浓)ACUSO4+SO2T+2H2O

氧化性:浓硝酸>浓硫酸。

①根据元素周期表判断

\

物质氧化

性、还原性:___1_________

:___1_________

强弱判断

的常用方(2)根据“三表”判--------------------------------------

②根据金属及非金属的活动性顺序表判断

法断。

//e对应的一'、,

,离子是Fe2+,

一--------

KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu

还原性逐渐减弱,对应离子的氧化性逐渐增强

F2CI2Br2I2S

氧化性逐渐减弱,对应阴离子的还原性逐渐增强

①两种不同的金属构成原电池的两极时,负极是电子流出的一极,正极是

(3)依据“两池”判电子流入的极。则两种金属的还原性:正极〈负极。

断。②用惰性电极电解混合溶液时,在阴极先得电子的阳离子的氧化性较强,

在阳极先失去电子的阴离子的还原性较强。

(4)依据“三度”判一般情况下,浓度越大,温度越高,氧化剂的氧化性(或还原剂的还原

断(即:浓度、温性)越强;酸碱度是影响氧化性强弱的重要因素。

度、酸碱度)。

例如:①KMnCU在酸性条件下具有较强的氧化性,常温下即可和浓盐酸

反应制取氯气;②HNC>3(浓)的氧化性强于HNC>3(稀)的氧化性;③HNC>3(热)

的氧化性强于HN03(冷)的氧化性。

【典例剖析】

[例1]常温下,在溶液中可发生以下反应:

①16H++10Z—+2X0;=2X2++5Z2+8H2O

3+

②2M2++R2=2M+2R-

③2R-+Z2=R2+2Z-

由此判断下列说法错误的是()

A.氧化性强弱顺序为XO1<Z2<R2VM3+B.还原性强弱顺序为X2+<ZNR-<M2+

C.Z元素在反应①中被氧化,在反应③中被还原D.常温下可发生反应:2M2++Z2=2M3++2Z-

【答案】A

【解析】氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,故根据反应①知,氧化性:Z2<XO4,A错误;还原剂的

还原性强于还原产物的还原性,故根据反应①知,还原性:X2+<Z,根据反应②知,还原性:R<M2+,根据

反应③知,还原性:Z<R,综合上述判断,B正确;Z元素在反应①中化合价升高,被氧化,在反应③中化

3+

合价降低,被还原,C正确;根据反应②知,氧化性:R2>M,根据反应③知,氧化性:Z2>R2,则氧化性:

3+

Z2>M,故常温下可发生反应2M2++Z2=2M3++2Z,D正确。

【例2】在复杂体系中,确认化学反应先后顺序有利于解决问题。下列反应先后顺序判断正确的是

()

A.在含等物质的量的Fe2+、Ag\Cu2\H+的溶液中加入Zn:Ag\Cu2\H\Fe2+

2

B.在含等物质的量的AIO2-、OH、CO32-溶液中,逐滴加入盐酸:A102\A1(OH)3>OH'CO3-

C.在含等物质的量的Ba(0H)2、KOH的溶液中通入CO2:KOH、Ba(OH)2>BaCO3

D.在含等物质的量的FeB"、Feb的溶液中缓慢通入Cb:r、Br\Fe2+

【答案】A

【解析】A项,在含等物质的量的Fe3+、Ag+、Cu2+,H+的溶液中加入锌粉,由氧化性Ag>+Fe3+>Cu2+>

H+>Fe2+,则化学反应的先后顺序为Ag+、Fe3\Cu2\H\Fe2+,正确;B项,在含等物质的量的AlOr0H>

CO32-的溶液中,逐滴加入盐酸,先发生OH-与盐酸的反应,错误;C项,在含等物质的量的Ba(OH)2、KOH的

溶液中,缓慢通入C02,贝IJ化学反应的先后顺序为Ba(.0H)2、KOH、K2co3、BaCCh,错误;D项,含等物质

的量的FeBn、Feb的溶液中,缓慢通入氯气,由还原性r>Fe2+>Br;则化学反应的先后顺序为1-、Fe?+、Br,

错误。

【变式探究】

1.现有下列几个离子反应:

+3+

①CnOM+14H+6CP=2Cr+3cl2T+7H2O

②2Fe?++Br2=2Fe3++2B「

3+2+

@2Fe+SO2+2H2O=2Fe+SO1+4H+

下列有关性质的比较中正确的是()

3+

A.氧化性:Cr2O7>Cl2>FeB.氧化性:Cl2>Br2>Cr2Or

2+3+2+

C.还原性:SO2<Fe<BrD.还原性:CP>Cr>Fe

2.(2022•河南省名校高三联考)已知:①5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2j+Na2so4+4H2so4+CbT;②

FeSCU+MnCh+H2s。4一Fe2(SC>4)3+MnSCh+HzCM末配平)。

下列有关说法正确的是()

A.MnS04在反应①中作还原剂,在反应②中作氧化产物

B.还原性:FeSO4>Cl2>MnSO4

C.根据上述反应判断:NaCICh不能氧化FeS04

D.转移电子数相同时,反应①中生成的H2s04与反应②中消耗的H2s04的物质的量之比为2:5

3.已知H2SO3+12+H2O=H2SO4+2HI,将0.1molCI2通入100mL含等物质的量的HI与H2SO3的混合

溶液中,有一半的HI被氧化,则下列说法正确的是()

A.物质的还原性:HI>H2SO3>HC1

B.H2SO3的物质的量浓度为0.6mol-L1

C.若再通入0.05molCL,则恰好能将HI和H2SO3完全氧化

+

D.通入0.1molCb发生反应的离子方程式为5Cl2+4H2SO3+2r+4H2O=4SOr+l2+10CP+16H

4.(2023•山西省吕梁市高三阶段性测试)(双选)钢元素在酸性溶液中有多种存在形式,其中VO2+为蓝色,

VCh+为淡黄色,VO2+具有较强的氧化性,Fe2+、SCh2一等能把VO2+还原为VO2+,向VOSCU溶液中滴加酸性KMnCU

溶液,溶液颜色由蓝色变为淡黄色。下列说法正确的是()

2+2

A.在酸性溶液中氧化性:MnO4>VO>SO4-

22+2

B.亚硫酸钠溶液与酸性(VO2)2SO4溶液发生反应:2Vo2++2H++SO3=2VO+SO4-+H2O

C.向VOSO4溶液中滴加FeCb,溶液由蓝色变为淡黄色

D.向含lmolVC>2+的溶液中滴加含ImolKMnCU的酸性溶液完全反应,转移电子为5moi

加技巧点拨

根据影响因素判断氧化性、还原性强弱的方法

(1)浓度:同一种物质浓度越大,氧化性(或还原性)越强。如氧化性:浓H2s。4>稀H2s。4,浓HNO3>稀HNO3,

还原性:浓HC1>稀HC1。

(2)温度:同一种物质,温度越高其氧化性越强。如热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强。

(3)酸碱性:同一种物质,所处环境酸(碱)性越强其氧化性(还原性)越强。

+2+

如酸性条件:2MnOl+6H+5SOF=2Mn+5SOF+3H2O

-

中性条件:2MnC)4+H20+3SOF=2MnO2+3S0F+20H

碱性条件:2MnO1+2OH~+SOF=2MnOr+SOa~+H2O

其氧化性为KMnC>4(酸性)>KMnO4(中性),KMnOK碱性)。

高频考点三氧化还原反应方程式的书写与配平

1.氧化还原方程式配平的基本原则

―|电子守恒1氧化剂和还原剂得失电子总数相等,

配化合价升高总数=化合价降低总数

大|质量守恒反应前后原子的种类和个数不变

—|电荷守恒]—离子反应前后,阴、阳离子所带电

荷总数相等

2.氧化还原方程式配平的一般步骤

T标变价|■■丽反应前后变价元素的化合价|

配T列得失H列出化合价的变化值]

五T求总数fi过求最小公倍数使化合价升降总值相等|

T配系数卜确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化

骤学计量数,观察法配平其他物质的化学计量数

T查守恒|~陋查质量、电荷、电子是否守恒|

3.书写信息型氧化还原反应的步骤(三步法)

根据氧化还原.顺序规律确定氧化性最.强的为氧化剂,还原性最强的为还原.齐小

根据化合价规律及题给信息和已知元素化合物性质确定相应的还原产物、氧化

第1步

产物;根据氧化还原反应的守恒规律确定氧化剂、还原剂、还原产物、氧化产

物的相应化学计量数。

根据溶液的酸碱性,通过在反应方程式的两端添加H+或OH一的形式使方程式

第2步

两端的电荷守恒。

根据原子守恒,通过在反应方程式两端添加印。(或其他小分子)使方程式两端

第3步

的原子守恒。

【典例剖析】

【例1】高铁酸钠(NazFeCU)是水处理过程中使用的一种新型净水剂作剂,它的氧化性比高镒酸钾更强,本身

在反应中被还原为Fe?+离子.配平制取铁酸钠的化学方程式:

Fe(NO3)3+NaOH+Cl2=Na2FeO4+NaCl+6NaNO3+8H2O.反应中,

元素被氧化,每生成8molH20转移电子总数为0

【答案】2;16;3;2;6;Fe;6NA

【解析】依据方程式可知:反应前后Fe元素的化合价有+3一+6失去3个电子,化合价升3,被氧化,而

C1元素则有0--1价,得到1个电子,化合价降1,氧化还原反应中得失电子应守恒,所以假设Fe(NO3)3前

的系数为2,Cb前的系数为3,再通过质量守恒定律,推断得出该反应的化学方程式即2Fe(NO3)3+16

NaOH+3cl2=2Na2FeO4+6NaNO3+6NaCl+8H2O;每生成8molH2O即消耗3moicb转移电子总数为6NA。

【例2】(2021•河北选择性考试)绿色化学在推动社会可持续发展中发挥着重要作用。某科研团队设计了一种

熔盐液相氧化法制备高价铭盐的新工艺,该工艺不消耗除铭铁矿、氢氧化钠和空气以外的其他原料,不产生废

弃物,实现了Cr—Fe—Al—Mg的深度利用和Na+内循环。工艺流程如图:

气体A

冲£口溶液电9Nam°v(T+

(?2(g)+熔融NaOHH2O(1)

Fe(CrO)一高温连区氧化|一|工序①|一|过滤|_介稳态NaOH溶液(循环)

22粗分离

(含A1203,MgO)

过量气体A

滤渣I无色」下?④匚A1(OH)(S)+

过量气体A+H2O(g)T工,②|3

溶液比耳物质V的溶液

―4:解1MgCO(s)一|煨烧-MgO(s)

|过『|―-4贾3

固体III混合气体IV

回答下列问题:

(1)高温连续氧化工序中被氧化的元素是(填元素符号)。

(2)工序①的名称为=

(3)滤渣的主要成分是(填化学式)。

(4)工序③中发生反应的离子方程式为o

(5)物质V可代替高温连续氧化工序中的NaOH,此时发生的主要反应的化学方程式为

,可代替NaOH的化学试剂还有(填化学式)。

⑹热解工序产生的混合气体最适宜返回工序(填“①”或"②”或“③”或“④”惨与内循

环。

(7)工序④溶液中的铝元素恰好完全转化为沉淀的pH为o(通常认为溶液中离子浓度

06333

小于10-5moi•广为沉淀完全;A1(OH)3+OH-A1(OH)4-:^=10,Kw=10"4,^sp[Al(OH)3]=10-)

【答案】(l)Fe、Cr(2)溶解浸出(3)MgO、Fe2O3

(4)2Na2CrO4+2CO2+H2O=NazCnCh+ZNaHCChJ

(5)4Fe(CrO2)2+7O2+16NaHCO38Na2CrO4+2Fe2O3+I6CO2+8H2ONa2cO3

(6)②(7)8.37

【解析】由题给流程可知,铭铁矿、氢氧化钠和空气在高温下连续氧化发生的反应为,在熔融氢氧化钠作

用下,Fe(CrO2)2被氧气高温氧化生成铭酸钠和氧化铁,氧化铝与熔融氢氧化钠反应转化为偏铝酸钠,氧化镁不

反应;将氧化后的固体加水溶解,过滤得到含有氧化镁、氧化铁的滤渣1和含有过量氢氧化钠、铭酸钠、偏铝

酸钠的滤液;将滤液在介稳态条件下分离得到铭酸钠溶液、氢氧化钠溶液和偏铝酸钠溶液;向铭酸钠溶液中通

入过量的二氧化碳得到重倍酸钠和碳酸氢钠沉淀;向偏铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳气体得到氢氧化铝沉

淀和碳酸氢钠;向滤渣1中通入二氧化碳和水蒸气,氧化镁与二氧化碳和水蒸气反应转化为碳酸氢镁溶液;碳

酸氢镁溶液受热分解得到碳酸镁固体和二氧化碳、水蒸气,二氧化碳、水蒸气可以在工序②循环使用;碳酸镁

高温煨烧得到氧化镁。(1)高温连续氧化工序中被氧化的元素是铁元素和铭元素;(2)由分析可知,工序①为将氧

化后的固体加水溶解浸出可溶性物质;(3)滤渣I的主要成分是氧化铁和氧化镁;(4)工序③中发生的反应为铭酸

钠溶液与过量的二氧化碳反应生成重铝酸钠和碳酸氢钠沉淀,反应的离子方程式为2Na2CrC>4+2CO2+H2O=

Na2Cr2O7+2NaHCO3;;(5)碳酸氢钠代替高温连续氧化工序中的氢氧化钠发生的主要反应为高温下,Fe(CrO2)2

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