(新課改省份專版)2020高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 4.6 重點(diǎn)專攻 硫的轉(zhuǎn)化、SO2等硫化物學(xué)案(含解析).doc
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第6課時(shí) 重點(diǎn)專攻——硫的轉(zhuǎn)化、SO2等硫化物 考點(diǎn)一 二氧化硫性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)探究 二氧化硫的實(shí)驗(yàn)室制備與探究流程 [提醒] 用70%左右的濃硫酸而不用98.3%的濃硫酸或稀硫酸的原因:若用98.3%的濃硫酸,因其含水少,硫酸主要以分子形式存在,H+濃度很小,難以反應(yīng)。若用稀硫酸,則含水量多,因SO2易溶于水,不利于SO2的逸出。 [典例] 已知:2H2SO4(濃)+CCO2↑+2SO2↑+2H2O,下圖虛線框中的裝置可用來檢驗(yàn)濃硫酸與木炭粉在加熱條件下反應(yīng)產(chǎn)生的所有氣體產(chǎn)物,填寫下列空白: (1)如果將裝置中①②③三部分儀器的連接順序變?yōu)棰冖佗?,則可以檢出的物質(zhì)是________________;不能檢出的物質(zhì)是____________。 (2)如果將儀器的連接順序變?yōu)棰佗邰?,則可以檢出的物質(zhì)是________________;不能檢出的物質(zhì)是____________。 (3)如果將儀器的連接順序變?yōu)棰冖邰?,則可以檢出的物質(zhì)是________________;不能檢出的物質(zhì)是____________。 [解析] 裝置①為檢驗(yàn)產(chǎn)物H2O,只能放在裝置②③之前,因?yàn)槿舴旁谘b置②③之后或裝置②③之間,則氣流通過裝置②或③溶液后會(huì)帶出水蒸氣,則無法驗(yàn)證使無水CuSO4變藍(lán)的水蒸氣是否是反應(yīng)生成物。裝置③和裝置②位置也不得變更,因?yàn)镾O2、CO2均能使澄清石灰水變渾濁。故在用澄清石灰水來驗(yàn)證CO2前一定要排除SO2的干擾。 [答案] (1)SO2、CO2 H2O (2)H2O、SO2 CO2 (3)SO2、CO2 H2O [備考方略] 檢驗(yàn)SO2和CO2同時(shí)存在的一般流程 SO2和CO2均可使澄清石灰水變渾濁,若通入的氣體過量,沉淀都可以溶解消失。檢驗(yàn)SO2、CO2混合氣體中存在CO2的一般流程如下: 流程設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)裝置 所選試劑 品紅溶液 酸性KMnO4溶液 品紅溶液 澄清石灰水 預(yù)期現(xiàn)象 褪色 褪色 不褪色 變渾濁 注意事項(xiàng):有時(shí)為了簡化裝置,可將除去SO2和檢驗(yàn)SO2是否除盡合并為一個(gè)裝置,并使用較濃的酸性KMnO4溶液,現(xiàn)象為酸性KMnO4溶液的顏色變淺。 [綜合訓(xùn)練] 1.(2017北京高考)根據(jù)SO2通入不同溶液中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,所得結(jié)論不正確的是( ) 選項(xiàng) 溶液 現(xiàn)象 結(jié)論 A 含HCl、BaCl2的FeCl3溶液 產(chǎn)生白色沉淀 SO2有還原性 B H2S溶液 產(chǎn)生黃色沉淀 SO2有氧化性 C 酸性KMnO4溶液 紫色溶液褪色 SO2有漂白性 D Na2SiO3溶液 產(chǎn)生膠狀沉淀 酸性: H2SO3>H2SiO3 解析:選C 產(chǎn)生的白色沉淀為BaSO4,SO2中硫元素的化合價(jià)從+4升高到+6,被Fe3+氧化,體現(xiàn)了SO2的還原性,A項(xiàng)正確;黃色沉淀為硫單質(zhì),SO2中硫元素的化合價(jià)從+4降低為0,被H2S還原,體現(xiàn)了SO2的氧化性,B項(xiàng)正確;紫色溶液褪色,是因?yàn)樗嵝愿咤i酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性,能將SO2氧化,自身被還原為無色的Mn2+,體現(xiàn)了SO2的還原性而不是漂白性,C項(xiàng)錯(cuò)誤;膠狀沉淀為硅酸,發(fā)生的反應(yīng)為SO2+H2O+SiO===H2SiO3↓+SO,原理為強(qiáng)酸制弱酸,因此H2SO3的酸性強(qiáng)于H2SiO3,D項(xiàng)正確。 2.某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室用除去表面氧化物的鐵釘(碳素鋼)與濃硫酸共熱制取SO2并完成相關(guān)性質(zhì)探究(不考慮水蒸氣)。 (1)有同學(xué)認(rèn)為制得的SO2中可能混有雜質(zhì),其化學(xué)式為________和________,原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)為驗(yàn)證氣體成分,興趣小組同學(xué)設(shè)計(jì)了下圖所示裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。 ①為驗(yàn)證并吸收SO2,裝置B中加入的試劑為__________,裝置C中品紅溶液的作用是________________________________________________________________________; ②裝置D中加入的試劑為_______________________________________________; ③裝置G中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象為__________________________________________; ④裝置H的作用為____________________________________________________。 (3)興趣小組設(shè)計(jì)如圖裝置驗(yàn)證二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)。 ①能驗(yàn)證SO2具有氧化性的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為__________________________________ ________________________________________________________________________; ②為驗(yàn)證SO2的還原性,取試管b中充分反應(yīng)后的溶液分成三份,分別進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn): 方案Ⅰ:向第一份溶液加入品紅溶液,紅色褪去 方案Ⅱ:向第二份溶液加入BaCl2溶液,產(chǎn)生白色沉淀 方案Ⅲ:向第三份溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成 上述方案中合理的是________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”);試管b中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________。 解析:(1)鐵釘中含有的C在加熱條件下會(huì)和濃硫酸反應(yīng)生成CO2;隨著反應(yīng)進(jìn)行,濃硫酸變稀,鐵與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,故制得的SO2中可能混有的雜質(zhì)為CO2和H2。 (2)①裝置B中加入酸性KMnO4溶液能檢驗(yàn)并吸收SO2,若SO2被吸收完全,裝置C中品紅溶液不褪色;②裝置D中加入澄清石灰水,可檢驗(yàn)氣體中是否有CO2;③裝置E中濃硫酸可干燥氣體,裝置F中CuO與H2反應(yīng)生成H2O,G中無水硫酸銅吸收水蒸氣后變藍(lán)色;④裝置H裝有干燥劑,其作用為防止空氣中H2O進(jìn)入干燥管而影響H2的檢驗(yàn)。 (3)①Na2S和SO2發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成S,故a試管中有淡黃色沉淀生成;②方案Ⅱ合理,SO2被氧化生成SO,和Ba2+反應(yīng)生成白色沉淀,據(jù)此能證明SO2的還原性,試管b中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cl2+SO2+2H2O===4H++2Cl-+SO。 答案:(1)CO2 H2 鐵釘中含有的C在加熱條件下會(huì)和濃硫酸反應(yīng)生成CO2;隨著反應(yīng)進(jìn)行,濃硫酸變稀,鐵與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣 (2)①酸性KMnO4溶液(或其他合理答案也可) 驗(yàn)證SO2是否吸收完全 ②澄清石灰水 ③無水硫酸銅變藍(lán)色 ④防止空氣中H2O進(jìn)入干燥管而影響H2的檢驗(yàn) (3)①a試管中有淡黃色沉淀生成 ②Ⅱ Cl2+SO2+2H2O===4H++2Cl-+SO 考點(diǎn)二 硫及其化合物的相互轉(zhuǎn)化與應(yīng)用 1.理清硫元素的化合價(jià)與氧化性、還原性之間的關(guān)系 2.掌握硫及其化合物之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律 (1)相同價(jià)態(tài)硫的轉(zhuǎn)化是通過酸、堿反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的 如: 反應(yīng)②、③、④的化學(xué)方程式為 ②H2SO3+2NaOH===Na2SO3+2H2O; ③Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+H2O+SO2↑; ④Na2SO3+H2O+SO2===2NaHSO3。 (2)不同價(jià)態(tài)硫的轉(zhuǎn)化是通過氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的 當(dāng)硫元素的化合價(jià)升高或降低時(shí),一般升高或降低到其相鄰的價(jià)態(tài),即臺階式升降,可用下圖表示 如:H2SSSO2SO3 [提醒]?、偻N元素相鄰價(jià)態(tài)的粒子間不發(fā)生氧化還原反應(yīng),如S和H2S、S和SO2、SO2和濃硫酸之間不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 ②當(dāng)硫元素的高價(jià)態(tài)粒子與低價(jià)態(tài)粒子反應(yīng)時(shí),一般生成中間價(jià)態(tài),如2Na2S+Na2SO3+3H2SO4===3Na2SO4+3S↓+3H2O。 [考法精析] 考法一 含硫化合物之間的相互轉(zhuǎn)化 [典例1] X為下列各選項(xiàng)物質(zhì),X不能滿足如圖轉(zhuǎn)化關(guān)系的是( ) A.H2S B.N2 C.S D.NH3 [解析] 2H2S+3O2===2SO2+2H2O、2SO2+O22SO3、SO3+H2O===H2SO4、H2SO4+H2S===S+SO2+2H2O,A不符合;N2+O2放電,2NO,2NO+O2===2NO2,3NO2+H2O===2HNO3+NO,HNO3和N2不反應(yīng),B符合;S+O2===SO2,2SO2+O22SO3,SO3+H2O===H2SO4,S+2H2SO4(濃)3SO2+2H2O,C不符合;4NH3+5O24NO+6H2O,2NO+O2===2NO2,3NO2+H2O===2HNO3+NO,NH3+HNO3===NH4NO3,故D不符合。 [答案] B [歸納總結(jié)] 中學(xué)階段常見的符合ABCD轉(zhuǎn)化關(guān)系示例: 硫元素 H2SSO2SO3H2SO4 SSO2SO3H2SO4 氮元素 N2NONO2HNO3 NH3NONO2HNO3 碳元素 CCOCO2H2CO3 鈉元素 NaNa2ONa2O2NaOH 考法二 利用轉(zhuǎn)化關(guān)系推斷物質(zhì) [典例2] 硫在空氣中燃燒生成氣體A,把A溶于水得溶液B,向B中滴加溴水,溴水褪色,B變成C,在C里加Na2S產(chǎn)生氣體D,把D通入B溶液得淺黃色沉淀E。A、B、C、D、E都含同一種元素。按A、B、C、D、E順序排序的是( ) A.SO2、H2SO4、H2SO3、H2S、S B.SO2、H2SO3、H2SO4、H2S、S C.SO2、H2SO3、H2SO4、SO3、Na2S2O3 D.SO3、H2SO4、H2SO3、SO2、Na2S2O3 [解析] 硫在空氣中燃燒生成SO2,SO2溶于水得H2SO3,向H2SO3中滴加溴水生成H2SO4和HBr,在H2SO4溶液中加Na2S產(chǎn)生氣體H2S,H2S與H2SO3反應(yīng)產(chǎn)生淺黃色沉淀S,故B項(xiàng)正確。 [答案] B [歸納總結(jié)] 同價(jià)態(tài)硫元素之間的轉(zhuǎn)化也是物質(zhì)推斷的重要突破點(diǎn),可以從物質(zhì)類別的角度進(jìn)行分析與遷移。 如:SO2、Na2SO3、NaHSO3之間的轉(zhuǎn)化代表著酸性氧化物、正鹽、酸式鹽之間的轉(zhuǎn)化;H2S、Na2S、NaHS之間的轉(zhuǎn)化代表著二元弱酸、正鹽、酸式鹽之間的轉(zhuǎn)化,可類比CO2、Na2CO3、NaHCO3之間的轉(zhuǎn)化。 (注:上述轉(zhuǎn)化可通過與酸或堿反應(yīng)實(shí)現(xiàn)) [綜合訓(xùn)練] 1.含硫煤燃燒會(huì)產(chǎn)生大氣污染物,為防治該污染,某工廠設(shè)計(jì)了新的治污方法,同時(shí)可得到化工產(chǎn)品,該工藝流程如圖所示,下列敘述不正確的是( ) A.該過程中可得到化工產(chǎn)品H2SO4 B.該工藝流程是除去煤燃燒時(shí)產(chǎn)生的SO2 C.該過程中化合價(jià)發(fā)生改變的元素為Fe和S D.圖中涉及的反應(yīng)之一為Fe2(SO4)3+SO2+2H2O===2FeSO4+2H2SO4 解析:選C 根據(jù)圖可知,該工藝中Fe2(SO4)3溶液吸收SO2生成FeSO4和H2SO4,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe2(SO4)3+SO2+2H2O===2FeSO4+2H2SO4,該工藝不僅吸收了SO2,還得到了化工產(chǎn)品H2SO4,A、D正確;根據(jù)以上分析可知該工藝流程是除去煤燃燒時(shí)產(chǎn)生的SO2,B正確;該過程中化合價(jià)發(fā)生變化的元素有氧、鐵、硫,C錯(cuò)誤。 2.在下列物質(zhì)轉(zhuǎn)化中,A是一種正鹽,D的相對分子質(zhì)量比C的相對分子質(zhì)量大16,E是酸,當(dāng)X無論是強(qiáng)酸還是強(qiáng)堿時(shí),都有如下的轉(zhuǎn)化關(guān)系: 當(dāng)X是強(qiáng)酸時(shí),A、B、C、D、E均含同一種元素;當(dāng)X是強(qiáng)堿時(shí),A、B、C、D、E均含另外同一種元素。請回答: (1)A是________,Y是________,Z是________。 (2)當(dāng)X是強(qiáng)酸時(shí),E是________,寫出B生成C的化學(xué)方程式:______________________。 (3)當(dāng)X是強(qiáng)堿時(shí),E是________,寫出B生成C的化學(xué)方程式:___________________。 解析:因D的相對分子質(zhì)量比C大16,則Y為O2,進(jìn)而推知C、D為氧化物,BCD為連續(xù)氧化的過程。因E為酸,故C、D均為非金屬氧化物,Z為H2O。當(dāng)X為強(qiáng)堿時(shí),該連續(xù)氧化關(guān)系為NH3NONO2HNO3,進(jìn)而推知A為銨鹽;當(dāng)X為強(qiáng)酸時(shí),該連續(xù)氧化關(guān)系為H2SSO2SO3H2SO4,進(jìn)而推知A為硫化物。綜上所述A為(NH4)2S。 答案:(1)(NH4)2S O2 H2O (2)H2SO4 2H2S+3O22SO2+2H2O (3)HNO3 4NH3+5O24NO+6H2O 考點(diǎn)三 高考新載體——???種含硫化合物 Na2S2O35H2O俗名大蘇打,它是無色透明的晶體,易溶于水,溶于水后呈堿性。 1.Na2S2O3的化學(xué)性質(zhì) (1)與酸反應(yīng)生成單質(zhì)硫,放出SO2氣體: S2O+2H+===S↓+SO2↑+H2O。 (2)Na2S2O3是中等強(qiáng)度的還原劑,能被I2、Cl2、KMnO4等氧化劑氧化: ①2Na2S2O3+I(xiàn)2===Na2S4O6+2NaI,此反應(yīng)用于定量測定碘。 ②Na2S2O3+4Cl2+5H2O===Na2SO4+H2SO4+8HCl,此反應(yīng)在紡織和造紙工業(yè)上作脫氯劑。 ③5Na2S2O3+8KMnO4+7H2SO4===8MnSO4+5Na2SO4+4K2SO4+7H2O。 2.Na2S2O3的制備方法 將Na2S和Na2CO3以2∶1的物質(zhì)的量比配成溶液,然后通入SO2,反應(yīng)大致可分三步進(jìn)行: (1)Na2CO3和SO2反應(yīng)生成Na2SO3: Na2CO3+SO2===Na2SO3+CO2。 (2)Na2S與SO2反應(yīng)生成Na2SO3和H2S: Na2S+SO2+H2O===Na2SO3+H2S, H2S是強(qiáng)還原劑,遇到SO2時(shí)析出硫: 2H2S+SO2===3S↓+2H2O。 (3)Na2SO3和S作用生成Na2S2O3: Na2SO3+S===Na2S2O3。 將上面三個(gè)反應(yīng)合并得到總反應(yīng): 2Na2S+Na2CO3+4SO2===3Na2S2O3+CO2。 溶液蒸發(fā)濃縮后,冷卻至293~303 K時(shí)即析出Na2S2O35H2O,用上述方法制得的Na2S2O3中常含有Na2SO4和Na2SO3等雜質(zhì)。 [提醒] 制取硫代硫酸鈉的另一種方法是在沸騰的狀況下,使Na2SO3溶液同硫粉反應(yīng):Na2SO3+SNa2S2O3。 過二硫酸鈉中S為+6價(jià),含有1個(gè)過氧鍵(—O—O—),性質(zhì)與過氧化氫相似,具有氧化性。作為氧化劑參與反應(yīng)時(shí),過氧鍵斷裂,過氧鍵中的氧原子由-1價(jià)變?yōu)椋?價(jià),硫原子化合價(jià)不變,如S2O+2I-2SO+I(xiàn)2、5S2O+2Mn2++8H2O10SO+2MnO+16H+。過二硫酸鈉不穩(wěn)定,受熱分解生成Na2SO4、SO3和O2。 連二亞硫酸鈉屬于一級遇濕易燃物品,又名低亞硫酸鈉。有含結(jié)晶水(Na2S2O42H2O)和不含結(jié)晶水(Na2S2O4)兩種。前者為白色細(xì)粒結(jié)晶,后者為淡黃色粉末。相對密度2.3~2.4,赤熱時(shí)分解,能溶于冷水,在熱水中分解,不溶于乙醇。其水溶液性質(zhì)不穩(wěn)定,有極強(qiáng)的還原性,屬于強(qiáng)還原劑,能將I2、Cu2+、Ag+還原。暴露于空氣中易吸收氧氣而氧化,同時(shí)也易吸潮發(fā)熱而變質(zhì),并能奪取空氣中的氧結(jié)塊并發(fā)出刺激性酸味。在無氧條件下,用鋅粉還原亞硫酸氫鈉可制得連二亞硫酸鈉。 吸收空氣中氧氣的方程式:2Na2S2O4+O2+2H2O===4NaHSO3或Na2S2O4+O2+H2O===NaHSO3+NaHSO4。 焦亞硫酸鈉又稱二硫五氧酸鈉 1.性質(zhì) 成品為白色或微黃結(jié)晶粉末,溶于水、甘油,微溶于乙醇,露置空氣中易氧化成硫酸鈉,與強(qiáng)酸接觸放出二氧化硫而生成相應(yīng)的鹽類,加熱到150 ℃分解,通常用NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得,其方程式為2NaHSO3===Na2S2O5+H2O。 2.用途 ①醫(yī)藥工業(yè)用于生產(chǎn)氯仿、苯甲醛等; ②食品工業(yè)用作漂白劑、防腐劑、疏松劑、抗氧化劑、護(hù)色劑及保鮮劑; ③印染工業(yè)用作棉布漂白后的脫氯劑、棉布煮煉劑; ④制革工業(yè)用于皮革處理,能使皮革柔軟、豐滿、堅(jiān)韌,具有防水、抗折、耐磨等性能。 [典例1] 硫代硫酸鈉(Na2S2O3)可用作分析試劑及鞣革還原劑。它受熱、遇酸易分解。工業(yè)上可用反應(yīng)2Na2S+Na2CO3+4SO2===3Na2S2O3+CO2制得。實(shí)驗(yàn)室模擬該工業(yè)過程的裝置如圖所示。 回答下列問題: (1)b中反應(yīng)的離子方程式為__________________________________________________, c中試劑為__________________________________________________________。 (2)反應(yīng)開始后,c中先有渾濁產(chǎn)生,后又變澄清。此渾濁物是____________。 (3)d中的試劑為____________。 (4)實(shí)驗(yàn)中要控制SO2生成速率,可以采取的措施有_____________________________ ________________________________________________________________________(寫出兩條)。 (5)為了保證硫代硫酸鈉的產(chǎn)量,實(shí)驗(yàn)中通入的SO2不能過量,原因是________________________________________________________________________。 [解析] (2)由該反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物的元素組成可知此渾濁物是S。(3)d裝置的作用是吸收反應(yīng)中產(chǎn)生的CO2,故d中的試劑為NaOH溶液。(4)溶液中的反應(yīng)速率受溫度、濃度的影響,故可通過控制反應(yīng)溫度及滴入酸溶液的速率的方式達(dá)到目的。(5)SO2溶于水可形成酸性較強(qiáng)的亞硫酸,而Na2S2O3遇酸會(huì)分解。 [答案] (1)SO+2H+===SO2↑+H2O或HSO+H+===SO2↑+H2O 硫化鈉和碳酸鈉混合溶液 (2)硫(或S) (3)NaOH溶液 (4)控制反應(yīng)溫度、調(diào)節(jié)酸的滴加速率(或調(diào)節(jié)酸的濃度等) (5)若SO2過量,溶液顯酸性,產(chǎn)物分解 [典例2] (2018全國卷Ⅰ節(jié)選)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛。回答下列問題: (1)生產(chǎn)Na2S2O5,通常是由NaHSO3過飽和溶液經(jīng)結(jié)晶脫水制得。寫出該過程的化學(xué)方程式:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)利用煙道氣中的SO2生產(chǎn)Na2S2O5的工藝為: ①pH=4.1時(shí),Ⅰ中為________溶液(寫化學(xué)式)。 ②工藝中加入Na2CO3固體、并再次充入SO2的目的是________。 (3)Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑。在測定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時(shí),取50.00 mL葡萄酒樣品,用0.010 00 molL-1的碘標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn),消耗10.00 mL。滴定反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________________________________, 該樣品中Na2S2O5的殘留量為______gL-1(以SO2計(jì))。 [解析] (1)根據(jù)題給信息,將NaHSO3過飽和溶液結(jié)晶脫水可得到Na2S2O5,則化學(xué)方程式為2NaHSO3===Na2S2O5+H2O。 (2)①酸性條件下,SO2與Na2CO3溶液生成NaHSO3。②工藝中加入Na2CO3固體并再次通入SO2,其目的是得到NaHSO3過飽和溶液。 (3)根據(jù)電子、電荷及質(zhì)量守恒,可寫出反應(yīng)的離子方程式為S2O+2I2+3H2O===2SO+4I-+6H+。n(S2O)=n(I2)=0.010 00 molL-110.0010-3 L=510-5 mol,該樣品中S2O的殘留量(以SO2計(jì))為510-5 mol264 gmol-1=0.128 gL-1。 [答案] (1)2NaHSO3===Na2S2O5+H2O (2)①NaHSO3?、诘玫絅aHSO3過飽和溶液 (3)S2O+2I2+3H2O===2SO+4I-+6H+ 0.128- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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