山東省濰坊市臨朐一中2012屆高三化學二輪復習 專題12 化學實驗學案
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1、專題十二 化學實驗 【考綱展示】 1.認識化學是以實驗為基礎(chǔ)的一門科學。了解有關(guān)化學實驗的基礎(chǔ)知識,理解化學實驗研究中的重要應用,綜合應用化學實驗基礎(chǔ)知識與基本技能解決一些化學問題。 (1)了解化學實驗室常用儀器的主要用途、使用方法和注意問題。 (2)掌握化學實驗的基本操作。能識別化學品安全使用標志,了解實驗室一般事故的預防和處理方法。 (3)掌握常見氣體的實驗室制法(包括所用試劑、儀器、反應原理和收集方法)。 (4)能對常見的物質(zhì)進行檢驗、分離和提純,了解常見離子的檢驗方法,能根據(jù)要求配制溶液(如配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)、物質(zhì)的量濃度的溶液)。 (5)能根據(jù)實驗試題要求,做到
2、:①設(shè)計、評價或改進實驗方案;②了解控制實驗條件的方法;③分析和處理實驗數(shù)據(jù),得出合理結(jié)論;④繪制和識別典型的實驗儀器裝置。 2.了解科學探究的基本過程,并運用以實驗和推理為基礎(chǔ)的科學探究方法解決有關(guān)問題。 【知識回扣】 知識網(wǎng)絡 要點掃描 一、重要儀器及使用方法 名稱 使用方法及注意事項 托盤天平 ①托盤天平使用的第一步操作是調(diào)節(jié)天平平衡。②稱量時遵循“左物右碼”的原則。③稱量干燥的固體藥品應放在紙上稱量,易潮解、有腐蝕性的藥品(如NaOH),必須放在玻璃器皿里稱量。④托盤天平精確到小數(shù)點后一位數(shù)字。 量筒 ①讀數(shù)時,視線應與凹液面的最低處相平。②量筒上無“0”刻度
3、。③量筒上標有使用的溫度值。④量筒精確到小數(shù)點后一位數(shù)字。 容量瓶 ①容量瓶使用的第一步操作是檢查是否漏水。②常見容量瓶規(guī)格有100mL、250mL、500mL、1000mL幾種,只能配制容量瓶上規(guī)定體積的溶液。③容量瓶上標有刻度線、溫度和規(guī)格。④用玻璃棒引流的方法將溶液轉(zhuǎn)入容量瓶。 滴定管 ①用于準確量取一定體積液體的儀器,分酸式和堿式兩種。②酸式、堿式滴定管不能混用,酸式滴定管還可以盛放氧化性試劑,堿式滴定管還可以盛放還原性試劑。③精確到小數(shù)點后兩位數(shù)字。④使用的第一步操作是檢查是否漏水。⑤調(diào)整液面時,應使滴管的尖嘴部分充滿溶液,使液面保持在“0”或“0”以下的某一定刻度。讀數(shù)時視
4、線與管內(nèi)凹液面的最低處相平或相切。 溫度計 ①溫度計上有“0”刻度。②不能充當玻璃棒用于液體攪拌。 酒精燈 ①酒精燈中的酒精不能超過酒精燈容質(zhì)的2/3,不能少于1/5。②不能向燃著的酒精燈中添加酒精。③酒精燈用完后用燈帽蓋滅。④酒精燈引起失火,應立即用濕抹布蓋滅。 洗氣瓶 ①氣體流向“深入淺出”。②洗氣瓶中只能盛放液體試劑。 玻璃棒 ①主要用于固體的溶解、液體的稀釋中的攪拌操作。②過濾、溶液配制中的引流。③轉(zhuǎn)移少量液體藥品,用于溶液性質(zhì)的檢驗 漏洞 漏斗分為普通漏斗、長頸漏斗和分液漏斗。普通漏斗用于過濾、向小口容器中添加液體和組裝防倒吸裝置,長頸漏斗用于向氣體發(fā)生裝置中注入
5、液體,分液漏斗用于分離密度不同且互不相溶的液體混合物,也可向反應容器中隨時加入液體反應物。 二、氣體制備及性質(zhì)實驗 中學化學中涉及的重要氣體有O2、H2、Cl2、CO2、SO2、NH3、NO、NO2等。 1.氣體的制取裝置 (1)裝置選擇及組裝 ①氣體制備裝置選擇 O2、NH3等采用“固體+固體氣體”的裝置,氣體發(fā)生裝置選擇大試管,裝置圖如圖1所示 H2、CO2等采用“塊狀固體+液體→氣體”可采用啟普發(fā)生器或其簡易裝置,裝置圖如圖2所示。 Cl2等采用“固體+液體氣體”的裝置,氣體發(fā)生裝置一般選擇燒瓶,裝置如圖3所示。 圖1 圖2
6、 圖3 ②裝置氣密性檢驗 制備氣體的裝置必須氣密性良好,否則會導致氣體制備失敗。檢驗的方法有升溫水柱法和注液液柱法,圖1裝置可采用升溫水柱法,圖2裝置可采用注水水柱法,圖3兩種方法都可以。 (2)氣體的凈化 ①干燥劑及其選擇 氣體分類 氣體舉例 干燥劑類別 干燥劑舉例 酸性氣體 Cl2、CO2、SO2、 HCl、NO2等 酸性干燥劑、 中性干燥劑 濃硫酸、P2O5、CaCl2等 中性氣體 H2、O2、N2等 所有干燥劑 濃硫酸 堿性氣體 NH3 堿性干燥劑 堿石灰 ②凈化劑及其選擇 制備Cl2、CO2、H2等氣體時,一般采用鹽酸,所以制得的氣
7、體中常含有HCl,除去的方法是分別通過飽和食鹽水、飽和碳酸氫鈉溶液和水即可。若還需除去氣體中的水蒸氣,應最后除去水蒸氣。 (3)氣體的收集和驗滿 ①氣體收集的方法 收集方法 氣體特點 氣體舉例 排空 氣法 向上 不與空氣成分反應且密度大于空氣 Cl2、O2、CO2、SO2、HCl、NO2等 向下 不與空氣成分反應且密度小于空氣 H2、NH3等 排水法 不溶于水,不與水反應 H2、O2等 排溶液法 不能用排水法收集的氣體 Cl2(排飽和食鹽水法) ②氣體驗滿的方法 方法 適用范圍及方法 藍色石蕊試紙法 酸性氣體:Cl2、CO2、SO2、HCl、NO
8、2等 紅色石蕊試紙法 堿性氣體:NH3 特殊方法 用帶火星的木條驗滿O2;用燃著的木條驗滿CO2;蘸濃氨水的玻璃棒驗滿HCl或Cl2; (4)尾氣吸收與處理 實驗過程中必須對尾氣進行無害化處理。酸性氣體用堿液吸收,氨氣和HCl用水吸收,要注意防倒吸??扇夹詺怏w點燃。 2.氣體性質(zhì)實驗 (1)水溶性實驗:如SO2的水溶性實驗,NH3、HCl的噴泉實驗、NO2的水溶性實驗。 (2)燃燒實驗:如H2、CO等可燃氣體在空氣中的燃燒實驗;H2、鐵絲、銅絲在Cl2中的燃燒實驗。 【熱點透視】 熱點題型 【典例1】下列與實驗有關(guān)的敘述正確的是( ) A.配制溶液時,若加水超過
9、容量瓶刻度,應用膠頭滴管將多余溶液吸出 B.稀釋濃硫酸時,應將蒸餾水沿玻璃棒緩慢注入濃硫酸中 C.檢驗某溶液中是否含有SO42—時,應取少量該溶液,依次加入BaCl2溶液和稀硫酸 D.酸堿滴定時,若加入待測液前用待測液潤洗錐形瓶,將導致測定結(jié)果偏高 解析:配制溶液時,若加水超過容量瓶刻度,則所配溶液的物質(zhì)的量濃度偏小,實驗失敗,應重新配制,A錯;稀釋濃硫酸時,應將濃硫酸沿玻璃棒緩慢注入蒸餾水中,B錯;檢測某溶液中是否含有SO42—時,應取少量該溶液,先加入稀鹽酸,排除等CO32—、Ag+、SO32—離子的干擾,再加入溶液,C錯誤;酸堿滴定時,若加入待測液前用待測液潤洗錐形瓶,則消耗的標
10、準液體積增大,測定結(jié)果偏高,D正確。 答案:D 命題意圖:利用選擇題的四個選項考查了溶液的稀釋、配制、中和滴定中的誤差分析和離子的檢驗方法。目的是利用有限的題目盡量多地承載考試大綱界定的知識點。 【典例2】實驗室以含有Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-等離子的鹵水為主要原料制備無水CaCl2和Br2,流程如下: (1)操作Ⅰ使用的試劑是 ,所用主要儀器的名稱是 。 (2)加入溶液W的目的是 。用CaO調(diào)節(jié)溶液Y的pH,可以除去Mg2+。由表中數(shù)據(jù)可知,理論上可選擇PH最大范圍是 。酸化溶液Z時,使用
11、的試劑為 。 開始沉淀時的PH 沉淀完全時的PH Mg2+ 9.6 11.0 Ca2+ 12.2 c(OH-)=1.8mol·L-1 (3)實驗室用貝殼與稀鹽酸反應制備并收集CO2氣體,下列裝置中合理的是 。 (4)常溫下,H2SO3的電離常數(shù)Ka1=1.2×10—2,Ka2=6.3×10—3,H2CO3的電離常數(shù)Ka1=4.5×10—7,Ka2=4.7×10—11。某同學設(shè)計實驗驗證H2SO3酸性強于H2CO3:將SO2和CO2氣體分別通入水中至飽和,立即用酸度計測兩溶液的pH,若前者的pH小于后者,則H2SO3酸性強于H2CO3。該
12、實驗設(shè)計不正確,錯誤在于 。 設(shè)計合理實驗驗證H2SO3酸性強于H2CO3(簡要說明實驗步驟、現(xiàn)象和結(jié)論): 。儀器器自選。 供選的試劑:CO2、SO2、Na2CO3、NaHCO3、KMnO4、NaHSO3、蒸餾水、飽和石灰水、酸性KMnO4 溶液、品紅溶液、PH試紙。 解析:(1)氯氣具有強氧化性,通入氯氣后可以將溶液中的Br-氧化為溴單質(zhì),因為單質(zhì)溴極易溶于有機溶劑,所以可以采用萃取的方法,萃取的主要儀器是分液漏斗。由流程
13、圖可知單質(zhì)溴在下層,因此該有機溶劑的密度要比水的大且不溶于水,所以該試劑是CCl4; (2)由于SO42-會與Ca2+結(jié)合形成微溶性的硫酸鈣而影響氯化鈣的制備,因此必需除去;由表中數(shù)據(jù)可知pH大于11時Mg2+沉淀完全,pH大于12.2時,Ca2+開始沉淀,所以理論上可選擇pH最大范圍是11.0≤PH<12.2;因為不能引入新的雜質(zhì),所以酸化溶液Z時,使用的試劑應該為鹽酸。 (3)實驗室制取CO2的特點是固體和液體反應且不需要加熱,由于鹽酸易揮發(fā),因此在收集之前需要除去揮發(fā)出HCl氣體,因為CO2的密度大于空氣,所以采用向上排空氣法收集CO2氣體。若采用長頸漏斗時,長頸漏斗的下端必須插入到
14、溶液中,以防止CO2氣體從長頸漏斗中逸出,因此選項b、d正確。 (4)H2SO3和H2CO3均屬于二元酸,要想通過比較二者的pH來驗證二者的酸性強弱,必須使二者的濃度相同,但是SO2和CO2氣體溶于水后的飽和溶液其濃度顯然不相等(因為二者的溶解度不同),所以該實驗設(shè)計不正確;要檢驗酸性強弱,可以采用多種方法,例如利用水解原理(酸越弱相應的強堿鹽就越易水解),也可以利用較強的酸制取較弱的酸來檢驗。由于SO2和CO2氣體均可以使飽和石灰水變混濁,所以CO2氣體在通入飽和石灰水之前必須除去CO2氣體中混有的SO2氣體。 答案:(1)四氯化碳;分液漏斗 (2)除去溶液中的SO42-;11.0≤p
15、H<12.2;鹽酸 (3)b、d (4)用于比較pH的兩種酸的物質(zhì)的量濃度不相等;參考方案如下: 方案一:配制相同物質(zhì)的量濃度的NaHSO3和NaHCO3溶液,用酸度計(或pH試紙)測兩溶液的pH。前者的pH小于后者,證明H2SO3酸性強于H2CO3。 方案二:將SO2氣體依次通過NaHCO3(Na2CO3)溶液、酸性KMnO4溶液、品紅溶液、澄清石灰水。品紅溶液不褪色、且澄清石灰水變混濁,證明H2SO3酸性強于H2CO3。 方案三:將CO2氣體依次通過NaHSO3(Na2SO3)溶液、品紅溶液。品紅溶液不褪色,證明H2SO3酸性強于H2CO3。 命題意圖:本題主要考查常見的基本實
16、驗操作、儀器的使用、離子的除雜和實驗方案設(shè)計,綜合性強。 熱點預測 【預測1】下列實驗方法能夠達到實驗目的的是( ) A.用BaCl2溶液檢驗Na2SO3溶液是否變質(zhì) B.乙酸乙酯和乙酸鈉溶液可以用萃取的方法分離 C.除去FeCl3溶液中少量的FeCl2:加入稍過量雙氧水 D.用溶解、過濾的方法提純含有少量硫酸鋇的碳酸鋇 解析:空氣中Na2SO3會被氧化為Na2SO4,但二者與BaCl2反應生成的BaSO3 、BaSO4都為白色,無法區(qū)別;乙酸乙酯和乙酸鈉溶液互不相溶,可以用分液的方法分離,B錯誤;雙氧水可以將Fe2+氧化為Fe3+,而且不會帶入新的雜質(zhì),C正確;硫酸鋇、碳
17、酸鋇都不溶于水,故D錯誤。 答案:C 預測點評:該題考查了化學實驗的基本操作,考查學生對實驗基礎(chǔ)知識掌握的熟練程度和靈活與應用。 【預測2】實驗室里用硫酸廠燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2等)制備聚鐵(堿式硫酸鐵的聚合物)和綠礬(FeSO4·H2O),過程如下: 請回答下列問題: (1)過程①中,F(xiàn)eS和O2、H2SO4反應的化學方程式為(不必配平): 。 (2)將過程②中產(chǎn)生的氣體通入下列溶液中,溶液會腿色的是 。 A.品紅溶液 B.紫色石蕊試液 C.酸性高錳酸鉀溶液
18、 D.溴水 (3)過程③中,需要加入的物質(zhì)是 。 (4)過程④中,蒸發(fā)結(jié)晶需要使用酒精燈、三角架、泥三角,還需要的儀器有 。 (5)過程⑥中,將溶液Z加熱到70~80℃,目的是 。 (6)實驗室為測定所得到的聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分數(shù),進行下列實驗。①用分析天平稱取樣品2.700g;②將樣品溶于足量鹽酸后,加入足量的氯化鋇溶液;③過濾、洗滌、干燥,稱量,得固體質(zhì)量為3.495g。若該聚鐵主要成分為[Fe(OH)(SO4)] n,則該聚鐵中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為
19、 。 解析:(1)FeS和O2、H2SO4反應時,F(xiàn)eS做還原劑,O2作氧化劑,反應的化學方程式為4FeS+3O2+6H2SO4=2Fe2(SO4)3+6H2O+4S。 (2)SO2既具有還原性,又具有漂白性,還具有酸性氧化物的通性。故能使品紅溶液、酸性高錳酸鉀溶液、溴水褪色。 (3)溶液X中的鐵是Fe3+,綠礬中的鐵為Fe2+,故應加入Fe粉,將Fe3+還原為Fe2+。 (4)蒸發(fā)結(jié)晶用到的儀器有:酒精燈、三角架、泥三角、玻璃棒、蒸發(fā)皿等。 (5)升高溫度,促進水解,使之生成Fe(OH)3。 (6)向樣品溶液中加入稀鹽酸,OH—與鹽酸反應生成H2O,加入BaCl2后發(fā)生反應
20、Ba2++SO42—=BaSO4↓,根據(jù)S守恒有n(SO42—)=n(Ba2+)==0.015mol,由聚鐵主要成分的化學式知n(Fe3+)=0.015mol,所以ω(Fe)==31.11%。注意有效數(shù)字的保留。 答案:(1)4FeS+3O2+6H2SO4=2Fe2(SO4)3+6H2O+4S(方程式不配平但反應物、生成物齊整也可)(2)ACD(3)Fe或鐵(4)蒸發(fā)皿、玻璃棒(5)升高溫度,促進Fe3+水解(6)31.11% 預測點評:本題以工藝流程考查元素化合物、鹽類水解及化學實驗知識,是一道綜合性較強的題目,也是目前高考命題的熱門形式。 命題意圖:本題通過CO2與C反應,考查學生對
21、元素化合物知識及常見儀器的連接方式、實驗方案評價的理解和掌握。 【直擊高考】 1. 下列有關(guān)實驗原理或?qū)嶒灢僮髡_的是( ) A.用水濕潤的pH試紙測量某溶液的pH B.用量筒量取20mL0.5000mol·L-1 H2SO4溶液于燒杯中,加水80mL,配制成0.1000 mol·L-1H2SO4溶液 C.實驗室用圖2所示裝置制取少量氨氣 D.實驗室用圖3所示裝置除去Cl2中的少量HCl 2. 下列有關(guān)實驗原理、方法和結(jié)論都正確的是( ) A.向飽和FeCl3溶液中滴加過量氨水,可制取Fe(OH)3膠體 B.取少量溶液X,向其中加入適量新制氨水,再加幾滴KS
22、CN溶液,溶液變紅,說明X溶液中一定含有Fe2+ C.室溫下向苯和少量苯酚的混合溶液中加入適量NaOH溶液,振蕩、靜置后分液,可除去苯中少量苯酚 D.已知I3-I2+I-,向盛有KI3溶液的試管中加入適量CCl4,振蕩靜置后CCl4層顯紫色,說明KI3在CCl4中的溶解度比在水中的大 3. 下列有關(guān)實驗操作、現(xiàn)象和解釋或結(jié)論都正確的是( ) 選項 實驗操作 現(xiàn)象 解釋或結(jié)論 A 過量的Fe粉中加入稀HNO3,充分反應后,滴入KSCN溶液 溶液呈紅色 稀HNO3將Fe氧化為Fe3+ B AgI沉淀中滴入稀KCl溶液 有白色沉淀出現(xiàn) AgCl比Agl更難溶 C
23、 Al箔插入稀HNO3中 無現(xiàn)象 Al箔表面被HNO3氧化,形成致密的氧化膜 D 用玻璃棒蘸取濃氨水點到紅色石蕊試紙上 試紙變藍色 濃氨水呈堿性 4. 向四支試管中分別加入少量不同的無色溶液進行如下操作,結(jié)論正確的是 操作 現(xiàn)象 結(jié)論 A 滴加BaCl2溶液 生成白色沉淀 原溶液中有SO42- B 滴加氯水和CCl4,振蕩、靜置 下層溶液顯紫色 原溶液中有I- C 用潔凈鉑絲蘸取溶液進行焰色反應 火焰呈黃色 原溶液中有Na+,無K+ D 滴加稀NaOH溶液,將濕潤紅色石蕊試紙置于試管口 試紙不變藍 原溶液中無NH4+ 5. 在實
24、驗室進行下列實驗, 括號內(nèi)的實驗用品都能用到的是( ) A.硫酸銅晶體里結(jié)晶水含量的測定(坩堝、溫度計、硫酸銅晶體) B.蛋白質(zhì)的鹽析(試管、醋酸鉛溶液、雞蛋白溶液) C.鈉的焰色反應(鉑絲、氯化鈉溶液、稀鹽酸) D.肥皂的制?。ㄕ舭l(fā)皿、玻璃棒、甘油) 6. 不能鑒別AgNO3、BaCl2、K2SO3和Mg(NO3)2四種溶液(不考慮他們間的相互反應)的試劑組是( ) A. 鹽酸、硫酸 B. 鹽酸、氫氧化鈉溶液 C. 氨水、硫酸 D. 氨水、氫氧化鈉溶液 7. MnO2是一種重要的無機功能材料,粗MnO2的提純是工業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。某研究
25、性學習小組設(shè)計了將粗MnO2(含有較多的MnO和MnCO3)樣品轉(zhuǎn)化為純MnO2實驗,其流程如下: (1)第①步加稀H2SO4時,粗MnO2樣品中的 (寫化學式)轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)。 (2)第②步反應的離子方程式 +ClO3-+ =MnO2+Cl2↑+ 。 (3)第③步蒸發(fā)操作必需的儀器有鐵架臺(含鐵圈)、 、 、 ,已知蒸發(fā)得到的固體中有NaClO3和NaOH,則一定還有含有 (寫化學式)。 (4)若粗MnO2樣品的質(zhì)量為12.69g,第①步反應后,經(jīng)過濾得到8.7g MnO2,
26、并收集到0.224LCO2(標準狀況下),則在第②步反應中至少需要 mol NaClO3 8. 某化學小組的同學到實驗室學習。在實驗桌上擺有下列儀器: (1)指導教師要求同學們寫出儀器的名稱,甲同學書寫的答案如下表,請你找出其中的錯誤,將改正后的名稱填寫在下表中(若正確,則該空不需要填寫)。 儀器編號 a b c d e 名稱 試管 容量瓶 廣口瓶 堿式滴定管 普通漏斗 改正的名稱 (2)關(guān)于e的用途,乙同學說:組成防倒吸裝置。你還能說出其他兩種用途嗎? ①
27、 ; ② 。 (3)丙同學想用下圖裝置以大理石和稀鹽酸反應制取CO2。教師指出,這需要太多的稀鹽酸,造成浪費。該同學選用了上面的一種儀器,加在裝置上,解決了這個問題。請你把該儀器畫在圖中合適的位置。 9.下表是實驗室制備氣體的有關(guān)內(nèi)容: 編號 實驗內(nèi)容 實驗原理 氣體發(fā)生裝置 ① 制備氧氣 H2O2→O2 ② 制備氨氣 NH4Cl→NH3 ③ 制備氯氣 HC
28、l→Cl2 (1)上述氣體中:從制備過程看,必須選擇合適的氧化劑才能實現(xiàn)的是 (填氣體名稱,下同);從反應原理看,明顯不同于其他兩種氣體的是 。 (2)根據(jù)表中所列實驗原理,從下列裝置中選擇合適的氣體發(fā)生裝置,將其編號填入上 表中的空格中。 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ (3)某學習小組設(shè)計了如下圖實驗,將氯氣依次通過下列裝置以驗證氯氣的性質(zhì): ①通入氯氣
29、后,A中的現(xiàn)象是 ,整套實驗裝置存在的明顯缺陷是 。 ②請你幫該小組同學設(shè)計一個實驗,證明洗氣瓶B中的Na2SO3已被氧化: (4)若用排空氣法收集Cl2,在方框內(nèi)畫出氣體收集裝置圖。 (5)若將多余的Cl2用100 mL 1.7mol/L的NaOH溶液完全吸收。對吸收后的溶液進 行分析化驗,測知其pH等于13 (不考慮反應前后溶液的體積變化),ClO—和ClO3—的
30、物質(zhì) 的量濃度之比為5∶1。則在整個過程中被氧化的氯氣的物質(zhì)的量為 mol。 專題十二 1.D 2.C 3.D 4.B 5.C 6.D 7. (1)MnO和MnCO3;(2)5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+; (3)酒精燈、蒸發(fā)皿、玻璃棒;NaCl;(4)0.02mol。 8.(1) 儀器編號 c d 名稱 改正的名稱 集氣瓶 酸式滴定管 (2)①往細口容器中加液體;②組成過濾裝置(只要答對兩個即可,其它合理答案亦可) (3) (只需畫對試管的位置即可) 9. (1)Cl2,NH3 (2)①Ⅳ②Ⅱ③Ⅰ或Ⅳ(3)①溶液變藍色;無尾氣吸收裝置 ②取少量溶液于試管中,向其中滴加稀鹽酸至不再產(chǎn)生氣體,再向其中滴加氯化鋇溶液,若產(chǎn)生白色沉淀,則證明亞硫酸鈉被氧化。(其他合理答案也給分) (4) (5)0.03
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