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2.4化学反应的调控 课件(共17张ppt)化学人教版(2023)选择性必修1

2.4化学反应的调控课件(共17张ppt)

化学人教版(2023)选择性必修1

(共17张PPT)

第4节化学反应的调控

第二章化学反应速率与化学平衡

课堂引入

从合成氨说起

18世纪末,英国化学家克鲁克斯“先天下之忧而忧”,率先发出为了使子孙后代免于饥饿“向空气要氮肥”的号召。

思考交流

从哪些角度选择固氮反应?分析以下两种方法的可行性。

常温K=3.8×10-31

常温K=5.0×108

氧化法:

还原法:

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

N2(g) + O2(g) 2NO(g)

H =-92.4 kJ/mol

德国化学家哈伯向合成氨发起冲击。1908年7月,他在实验室用氮气和氢气在600 ℃、20 MPa下得到了氨,但是产率只有2%。

思考交流

如何选择合适的合成氨的生产条件?可以从哪些角度分析?

化学反应速率

化学平衡

理论

实践

数据分析

结合教材表2-2的数据并结合图2-11和12讨论如何选择反应条件。N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) H =-92.4 kJ/mol

温度/℃ 氨的含量/% 0.1 MPa 10 MPa 20 MPa 30 MPa 60 MPa 100 MPa 200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8

300 2.20 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6

400 0.40 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8

500 0.10 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5

600 0.05 4.50 9.10 13.8 23.1 31.4

综合分析

(1)压强:

合成氨厂一般采用的压强为:

10 MPa~30 Mpa。

压强越大,对材料的强度和设备的制造要求也越高,需要的动力也越大,这会加大生产出资,可能降低综合经济效益。

综合分析

(2)温度:

一般采用的温度为400~500 ℃

温度的选择—快与少、慢与多的权衡

温度太低,反应速率太小,达到平衡所需的时间变长,不经济。升高温度,转化率降低,另外,合成氨所需的催化剂铁触媒的活性在500 ℃左右活性最大。

综合分析

(3)催化剂:

合成氨反应为什么慢?

怎样降低反应的活化能?

目前,合成氨工业中普遍使用的是以铁为主体的多成分催化剂,又称铁触媒。铁触媒在500℃左右时的活性最大,这也是合成氨一般选择400~500℃进行的重要原因。另外,为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”,原料气必须经过净化。

—活化能高

—改变反应历程

思考交流

在温度与压强的最佳条件下,平衡混合物中氨的含量仍不高,怎么办?温度/℃ 氨的含量/% 0.1 MPa 10 MPa 20 MPa 30 MPa 60 MPa 100 MPa 200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8

300 2.20 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6

400 0.40 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8

500 0.10 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5

600 0.05 4.50 9.10 13.8 23.1 31.4

综合考虑

压强:综合成本与设备耐压

10 MPa~30 MPa

催化剂:现在常用铁触媒,其活性最好的温度为500 ℃左右。温度:综合考虑,特别是催化剂的活性温度

一般选择400~500 ℃

将氨及时分离出来,原料气循环使用

【拓展】合成氨生产流程

造气→净化→合成氨

合成氨最佳工艺的探索

(1)氰化法(1898年)

德国化学家弗兰克(A. Frank 1834-1916)等:

CaCN2+3H2O = 2NH3+CaCO3

CaC2+N2= CaCN2+C

合成氨最佳工艺的探索

(2)哈伯:

锇(剧毒)作催化剂

17.5 MPa~20.0 MPa、500~600 ℃

氨含量6%

1918年获得诺贝尔化学奖

合成氨最佳工艺的探索

(3)博施:

铁作催化剂

开发了适合高温、高压下的合成设备——熟铁做内衬

设计了获得大量廉价原料气的方法——水煤气作为氢气来源、氮气由液化空气而得

1931年获得诺贝尔化学奖

(4)埃尔特:

合成氨的反应历程

2023年获得诺贝尔化学奖

扩散→吸附→表面反应→脱附→扩散

原料用量n(N2):n(H2):

理论值为1:3;实际为1:2.8

课堂小结

合成氨生产的

适宜条件

温度

压强

催化剂

浓度

理论联系实际

平衡正向移动

成本别太高

速率别太低

效率必须高

如何为一个化学反应选择适宜的生产条件?

2.4化学反应的调控 课件(共17张ppt)化学人教版(2023)选择性必修1

2.4化学反应的调控课件(共17张ppt) 化学人教版(2023)选择性必修1 (共17张PPT) 第4节化学反应的调控 第二章化学反应速率与化学平衡 课堂引入 从合成氨说起 18世纪末,英国化学家克鲁克斯“先天下之忧而忧”,率先发出为了使子孙后代免于饥饿“向空气要氮肥”的号召。 思考交流 从哪些角度选择固氮反应?分析以下两种方法的可行性。 常温K=3.8×10-31 常温K=5.0×108 氧化法: 还原法: N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) N2(g) + O2(g) 2NO(g) H =-92.4 kJ/mol 德国化学家哈伯向合成氨发起冲击。1908年7月,他在实验室用氮气和氢气在600 ℃、20 MPa下得到了氨,但是产率只有2%。 思考交流

如何选择合适的合成氨的生产条件?可以从哪些角度分析? 化学反应速率 化学平衡 理论 实践 数据分析 结合教材表2-2的数据并结合图2-11和12讨论如何选择反应条件。N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) H =-92.4 kJ/mol 温度/℃ 氨的含量/% 0.1 MPa 10 MPa 20 MPa 30 MPa 60 MPa 100 MPa 200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8 300 2.20 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6 400 0.40 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8 500 0.10 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5 600 0.05 4.50 9.10 13.8 23.1 31.4 综合分析 (1)压强: 合成氨厂一般采用的压强为: 10 MPa~30 Mpa。 压强越大,对材料的强度和设备的制造要求也越高,需要的动力也越大,这会加大生产出资,可能降低综合经济效益。 综合分析 (2)温度:

第2章 化学反应速率与化学平衡-高中化学全册必背章节知识清单(新人教版选择性必修1)(学生版)

第二章 化学反应速率与化学平衡 第一节 化学反应速率 一、化学反应速率 1、化学反应速率:定量描述________________程度的物理量。 2、表示方法:用单位时间内反应物浓度________________或生成物浓度的________________来表示。 (1)表达式:V =Δc /Δt (2)单位:mol/(L·min)或mol/(L·s) 3、化学反应速率的测定 (1)测定原理:利用与化学反应中任何一种化学物质的________________相关的可观测量进行测定。 (2)测定方法 ①直接观察测定:如________________和________________等。 ②科学仪器测定:在溶液中,当反应物或生成物本身有较明显的颜色时,可利用________________和________________变化间的比例关系测量反应速率。 4、化学反应速率的计算 (1)公式法: v =Δc Δt =Δn V Δt v (反应物)=-Δc 反应物Δt v (生成物)=Δc 生成物 Δt (2)运用同一反应中“速率之比等于化学计量数之比”的规律进行计算。 对于一个化学反应:m A +n B===________________,v (A)=-Δc A Δt ,v (B)=-Δc B Δt ,v (C)=Δc C Δt , v (D)=Δc D Δt , 且有:v A m =v B n =v C p =v D q 。 (3)“三段式”法 ①求解化学反应速率计算题的一般步骤: 写出有关反应的化学方程式;找出各物质的________________、某时刻量;转化量之比等于化学计量数之比; 先根据已知条件列方程计算: 反应: m A(g)+n B(g) = p C(g) 起始浓度/mol·L - 1: a b c

高中化学(新人教版)选择性必修一课后习题:化学反应的调控(课后习题)【含答案及解析】

化学反应的调控 课后篇素养形成 必备知识基础练 1.在合成氨反应中使用催化剂和施加高压,下列叙述中正确的是() A.都能提高反应速率,都对化学平衡无影响 B.都对化学平衡有影响,但都不影响达到平衡状态所用的时间 C.都能缩短达到平衡状态所用的时间,只有施加高压对化学平衡有影响 D.使用催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间,而施加高压无此效果 解析对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),使用催化剂只能提高反应速率,缩短达到平衡状态所用的时间,不能使化学平衡发生移动。施加高压既能提高反应速率,使反应达到平衡状态所用的时间缩短,也能使化学平衡向生成NH3的方向移动。故答案为C。 2.下列有关合成氨工业的说法正确的是() A.N2的量越多,H2的转化率越大,因此,充入的N2越多越有利于NH3的合成 B.恒容条件下充入稀有气体有利于NH3的合成 C.工业合成氨的反应是熵增加的放热反应,在任何温度下都可自发进行 D.工业合成氨的反应是熵减小的放热反应,在低温时可自发进行 项,投料比为n(N2)∶n(H2)=1∶2.8时,更有利于NH3的合成;B项,恒容条件下,充入稀有气体对平衡无影响;C、D项,ΔH-TΔS<0时反应自发进行,而合成氨反应的ΔH<0、ΔS<0,故在低温条件下该反应能自发进行。 3.可逆反应3H2(g)+N2(g)2NH3(g)ΔH<0,达到平衡后,为了使H2的转化率增大,下列选项中采用的三种方法都正确的是() A.升高温度,减小压强,增加氮气 B.降低温度,增大压强,加入催化剂 C.升高温度,增大压强,增加氮气 D.降低温度,增大压强,分离出部分氨 ,升高温度平衡逆向移动,降低温度平衡正向移动,A、C项错误;加入催化剂可增大反应速率,但对平衡移动无影响,B项错误;因合成氨的正反应是气体体积减小的反应,所以增大压强会使平衡向正反应方向移动,增加反应物浓度或减小生成物浓度会使平衡向正反应方向移动,D项正确。 4.在合成氨工业中,要使氨的产率增大,同时又能提高化学反应速率,可采取的措施有()

2023版高中化学人教版选择性必修1 第四章 化学反应与电能 第1课时 原电池的工作原理

第四章化学反应与电能 第一节原电池 ▶第1课时原电池的工作原理 基础过关练 题组一原电池的构成条件 1.在理论上可设计成原电池的化学反应是() A.HCl(aq)+NaOH(aq)NaCl(aq)+H2O(l)ΔH<0 B.CO2(g)+2NaOH(aq)Na2CO3(aq)+H2O(l)ΔH<0 C.CaO(s)+H2O(l)Ca(OH)2(s)ΔH<0 D.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH<0 2.(2021河北唐山一中期中)下列装置能够组成原电池的是() 3.(2022湖北高中协作体期中)如图所示装置,电流表指针发生偏转,同时A极逐渐变粗,B极逐渐变细,C为电解质溶液,则下列各项中符合的是() 1

2 A.A 是Zn,B 是Cu,C 为稀硫酸 B.A 是Cu,B 是Zn,C 为稀硫酸 C.A 是Fe,B 是Ag,C 为稀AgNO 3溶液 D.A 是Ag,B 是Fe,C 为稀AgNO 3溶液 题组二 原电池的工作原理 4.(2022福建宁德期中)铜锌原电池为电化学构建认识模型奠定了重要的基础,懂得原理才能真正做到举一反三,应用到其他复杂的电池分析中。盐桥中装有琼脂凝胶,内含氯化钾。有关下图两种原电池的说法错误的是( ) A.原电池Ⅰ和Ⅱ的反应原理都是Zn+Cu 2+ Zn 2++Cu B.电池工作时,导线中电子流向为Zn →Cu

C.正极反应为Zn-2e-Zn2+,发生还原反应 D.电池Ⅱ工作时,盐桥中的K+向右侧烧杯移动,Cl-向左侧烧杯移动 5.(2021河北六校期中联考)某同学用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有含KNO3饱和溶液的琼胶)设计成一个原电池,装置示意图如图所示,下列判断中正确的是() A.该原电池的工作原理是Cu+2Ag+2Ag+Cu2+ B.实验过程中取出盐桥,原电池能继续工作 C.实验过程中,左侧烧杯中N O3-的浓度不变 D.实验过程中电子流向为Cu电极→Cu(NO3)2溶液→AgNO3溶液→Ag 电极 6.(2020江西南昌十中期末)某兴趣小组设计了如图所示原电池装置(盐桥中含有饱和K2SO4溶液)。下列说法正确的是() A.该原电池的正极反应是Cu2++2e-Cu B.甲烧杯中溶液的红色逐渐变浅 C.盐桥中的S O42-流向甲烧杯 3

2.4化学反应的调控教案-2021-2022学年高中化学人教版(2019)选择性必修一

第二章化学反应速率与化学平衡 第四节化学反应的调控 1、认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要意义,能讨论化学反应条件的选择和优化。 2、能从限度、速率等角度对化学反应和化工生产条件进行综合分析。 重点:利用所学的化学反应速率和化学平衡理论解释合成氨中的相关问题。 难点:利用所学的化学反应速率和化学平衡理论解释合成氨中的相关问题。 一、导入新课 合成氨的发展: 我国合成氨工业的发展是在20世纪30年代开始的,经过几十年的不懈奋斗和发展,我国已经拥有了许多不同流程、不同规模的合成氨工厂。 我国目前拥有了一支能够进行合成氨生产的科研等方面的研究技术团队,让我国已成为世界上最大的合成氨生产国,产量约占世界总产量的1/3。 合成氨的应用: 合成氨工业是关系我国国民经济的重要行业,是我国化肥工业的基础,也是传统煤化工的重要组成部分。氨是重要的化工原料,主要用于制造氮肥、硝酸、丁腈橡胶等;氨在冶金、机械加工、电子、造纸等行业用途广泛。 二、新课讲授 【展示】合成氨的热化学方程式 【设疑】根据热化学方式你能概括出合成氨反应的特点吗? 【学生概括】可逆性:反应为反应 体积变化:正反应是气体体积的反应 焓变:△H 0

【师】根据合成氨反应的特点,应如何选择反应条件,以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中按的含量?请填入下表。 【师】升高温度、增大压强、增大反应物浓度及使用催化剂等,都可以使合成氨的反应速率增大且有利于提高平衡混合物中氨的含量。催化剂可以增大反应速率,但不改变平衡混合物的组成。那么,在实际生产中到底选择哪些适宜的条件呢? 【师】数据分析:表中的实验数据是在不同温度、压强下,平衡混合物中氨的含量的变化情况(初始时氮气和氢气的体积比是1∶3)。分析表中数据,结合合成氨反应的特点,讨论应如何选择反应条件,以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量。

2022-2023学年高二化学人教版2019选择性必修一精讲精练 化学反应速率(原卷版)

第一节化学反应速率第1课时化学反应速率 一、单选题 1.下列关于化学反应速率的说法正确的是 A.化学反应速率是指在一段时间内反应物物质的量的减少或生成物物质的量的增加量 B.化学反应速率为0.2mol·L-1·min-1,是指反应经过1min后,某物质的浓度是0.2mol·L-1 C.对于任何化学反应来说,反应速率越快,反应现象越明显 D.化学反应速率可以衡量化学反应进行的快慢 2.已知4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),下列关系正确的是 A.υ(NH3)= υ(O2)B.5υ(O2)=6υ(H2O) C.υ(NH3)= υ(NO)D.2υ(NH3)=3υ(H2O) 3.对于反应A(s)+3B(g)=2C(g)+D(g)来说,下列反应速率中最快的是 A.v(A)=0.3mol·L-1·min-1B.v(B)=0.6mol·L-1·min-1 C.v(C)=0.5mol·L-1·min-1D.v(D)=0.001mol·L-1·s-1 4.在一定条件下,将3molA和1molB两种气体混合于固定容积为2L的密闭容器中,发生反应:3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g)。2min末该反应达到平衡,测得生成0.8molD,0.4molC。下列判断不正确的是 A.x=1 B.2min时,A的浓度为0.9mol·L-1 C.B的转化率为60% D.2min内A的反应速率为0.3mol·L-1·min-1 5.用甲、乙两装置测定锌与稀硫酸反应速率。下列说法错误的是 A.甲乙两实验均需要秒表 B.实验前将乙装置注射器活塞外拉,放开后若回到原位,说明气密性良好 C.其他条件相同时,乙装置所测速率比甲装置误差小 D.甲、乙装置是通过测单位时间锌的质量变化测定反应速率 6.反应mA(g)+nB(g)=wC(g)中,在同一时间段内测得:A每分钟减少0.15 mol·L-1,B每分钟减少0.05 mol·L-1,C每分钟增加0.1 mol·L-1,则下列叙述正确的是() A.在体积和温度不变的条件下,随着反应的进行,体系的压强逐渐增大 B.化学计量数之比是m∶n∶w=3∶1∶2

《化学反应的方向》示范课教学设计【化学人教版高中选择性必修第一册(新课标)】

第三节化学反应的方向 ◆教学目标 1、结合学过的化学反应实例,了解自发过程和化学反应的自发性。 2、通过“有序”和“无序”的对比,了解熵和熵变的意义。 3、初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响,能用焓变和熵变解释化学反应的方向,培养证据推理与模型认知能力。 ◆教学重难点 焓变和熵变与化学反应方向的关系,综合判据的理解与应用。 ◆教学过程 【新课导入】 生活中很对自然现象,如高山流水、熟透的苹果落地,其势能减少,状态趋向于稳定,能量趋向于最低,扑克、玩具散落时,“乱七八糟”,混乱度趋向于最大。其实化学反应也有类似现象,如室温下,冰块会融化;铁器暴露在潮湿的空气中会生锈;甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧等。,这些化学变化都是自发进行的反应,它们都有内能变化或混乱度的变化。那么,它们的变化过程又有哪些规律呢?本节课我们将进行一些探讨。 冰块融 品红在水中的扩散 【新知讲解】 【阅读理解】阅读教材p41、42的内容。 一、用焓判据判断反应进行的方向 【交流讨论】

1.下列反应在一定条件下都能自发进行,你知道这些反应能自发进行的主要原因吗?它们有何共同特点? C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) △H = -2217.5kJ·mol-1 2Na(s) + Cl2(g) = 2NaCl(s) △H = -822 kJ·mol-1 4Fe(s) + 3O2(g) = Fe2O3(s) △H = -1648.4 kJ·mol-1 H2(g) + F2(g) = 2HF(g) △H = -546.6 kJ·mol-1 2.从能量角度分析它们为什么可以自发进行? 【分析1】共同特点:△H < 0 即放热反应 【分析2】放热反应使体系能量降低,能量越低越稳定 △H < 0 有利于反应自发进行 【讲解】研究表明,对于化学反应而言,绝大多数放热(体系能量降低)反应都能自发进行,且反应放出的热量越多,体系能量降低得也越多,反应越完全。 能量判据(焓判据)∶ 自发过程的体系趋向于从高能状态转变为低能状态(△H ﹤0),即△H<0的反应有自发进行的倾向 二、用熵判据判断反应进行的方向 【交流讨论】 是不是所有自发进行的化学反应都是放热的?观察以下自发进行的反应,分析为何能自发进行。 2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l) 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) (NH4) 2CO3(s) = NH4HCO3(s)+NH3(g) 【分析】三者都是吸热反应,说明△H <0有利于反应自发进行,但自发反应不一定要△H<0焓变只是反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。 【过渡】那么还有那些因素决定了反应的自发性呢?我们来看一下过程。 火柴的散落,扑克牌多次洗牌,墨水的扩散,固体的溶解,气体的扩散这些都是自发的过程。

2023版高中化学人教版选择性必修1 第一章 化学反应的热效应 专题强化练1 突破热化学方程式的书写

1 专题强化练1 突破热化学方程式的书写 1.(1)25 ℃、101 kPa 下,4.0 g 硫粉在氧气中完全燃烧生成二氧化硫,放出27 kJ 的热量,写出表示硫燃烧热的热化学方程 式: 。 (2)NaBH 4(s)与H 2O(l)反应生成NaBO 2(s)和H 2(g),在25 ℃、101 kPa 下,已知每消耗3.8 g NaBH 4(s)放热21.6 kJ,该反应的热化学方程式是 。 2.生产液晶显示器的过程中使用的化学清洗剂NF 3是一种温室气体,其存储能量的能力是CO 2的12 000~20 000倍。表中是几种化学键的键能: 化学键 F —F N —F 键能 (kJ ·mol -1) 941.7 154.8 283.0 写出利用N 2和F 2制备NF 3的热化学方程 式: 。 3.将CH 4与H 2O(g)通入聚焦太阳能反应器,可发生反应: CH 4(g)+H 2O(g) CO(g)+3H 2(g) ΔH=+206 kJ ·mol -1 ① 已知:CH 4(g)+2O 2(g) CO 2(g)+2H 2O(g) ΔH=-802 kJ ·mol -1 ②

写出由CO2和H2O(g)反应生成CO的热化学方程式:。 4.已知:SO2(g)+1 2 O 2(g)SO3(g)的ΔH=-98kJ·mol-1。钒催化剂参与反应的能量变化如图所示,V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为。 5.(2022黑龙江哈尔滨六中月考)回答下列问题: (1)氢气可将CO2还原为甲烷,反应为CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)。科研人员结合实验与计算机模拟结果,研究了在 Pt/SiO2催化剂表面上CO2与H2的反应历程,前三步历程如图所示,其中吸附在Pt/SiO2催化剂表面用“·”标注,Ts表示过渡态。物质吸附在催化剂表面形成过渡态的过程会(填“放出热量”或“吸收热量”);反应历程中最小能垒步骤的化学方程式 为。 2

高中化学(新人教版)选择性必修一同步习题:化学反应的方向(同步习题)【含答案及解析】

第三节化学反应的方向 基础过关练 题组一自发过程与自发反应 1.下列关于自发过程的叙述中,正确的是( ) A.只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程 B.需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程 C.同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能 D.非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程 2.下列过程是非自发过程的是( ) A.水由高处向低处流 B.天然气的燃烧 C.整齐火柴的散落 D.室温下水结成冰 题组二反应焓变与反应方向 3.下列过程的方向能用焓判据判断的是( ) A.湿的衣服经过晾晒变干 B.硝酸铵溶于水 C.水蒸气凝结成水 D.CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) ΔH>0 4.(2020浙江慈溪六校高二上期中)下列说法正确的是( ) A.放热反应一定是自发进行的 B.吸热反应一定是非自发进行的 C.自发进行的反应一定容易发生

D.体系混乱度增大有利于反应自发进行 题组三反应熵变与反应方向 5.下列对熵变的判断中不正确的是( ) A.少量的食盐溶于水中:ΔS>0 B.碳和氧气反应生成CO(g):ΔS>0 C.气态水变成液态水:ΔS>0 D.CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g):ΔS>0 6.碳酸铵[(NH4)2CO3]能自发地分解产生氨气,下列说法正确的是( ) A.碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体,使体系的熵增加 B.碳酸铵分解是因为外界给予了能量 C.碳酸铵分解是吸热反应,根据焓判据可知不能自发分解 D.碳酸盐都不稳定,都能自发分解 7.(2020河南顶级名校高二上月考)下列自发反应可以用熵判据来解释的是( ) A.2NO2(g) N2O4(g) ΔH=-56.9 kJ·mol-1 B.2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) ΔH=+56.7 kJ·mol-1 C.N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.3 kJ·mol-1 O2(g) H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1 D.H2(g)+1 2 题组四化学反应方向的判断 8.(2020陕西宝鸡渭滨高二上期末)以下对影响反应方向因素的判断不正确的是( ) A.有时焓变对反应的方向起决定性作用 B.有时熵变对反应的方向起决定性作用 C.焓变和熵变是判断反应方向的两个主要因素

第二章第四节化学反应的调控专题强化2021-2022学年上学期高二化学人教版(2019)选择性必修一

第二章第四节化学反应的调控专题强化2021-2022学年上学期高二化学人教版(2019)选择性第必修一 一、单选题(共16题) 1.比较合成氨工业与制硫酸中SO2催化氧化的生产过程,正确的是() A. 都按化学方程式中的系数比投料 B. 都选择了较大的压强 C. 使用不同的催化剂加快反应速率 D. 都采用吸收剂分离产物 2.下列说法中正确的是() A. 合成氨反应选择在400~500℃进行的重要原因是催化剂在500℃左右时的活性最大 B. 在工业生产条件优化时,只考虑经济性就行,不用考虑环保 C. 工业合成氨的反应是∆H<0、∆S<0的反应,在任何温度下都可自发进行 D. 在合成氨中,为增加H2的转化率,充入的N2越多越好 3.下列化学与生产.生活相关的说法正确的是() A. 生铁、青铜等合金比纯金属耐腐性强 B. 石油主要由各种烃组成的混合物,可以通过分馏的方法分离出C8H18 C. 分离工业合成氨产品的方法是将氨气液化 D. 氨的催化氧化的适宜条件为高温、高压、催化剂 4.绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率。原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比。在下列用氨气氮肥的制备反应中,原子利用率最高的是( ) A. NH3+NaCl+H2O+CO2=NaHCO3+NH4Cl B. 2NH3+CO2=2H2O+CO(NH2)2 C. 8NH3+3Cl2=N2+6NH4Cl D. NH3+HCl=NH4Cl 5.对于合成氨工业,只从提高原料转化率看,从下列条件中选择最适宜的组合是() ①高温②低温③低压④高压⑤催化剂⑥加氨⑦除氨. A. ②④⑤ B. ②④⑦ C. ①④⑤ D. ②③⑥ 6.硝酸生产中,500℃时,NH3和O2可能发生如下反应: ①4NH3(g)+5O2(g)⇌4NO (g)+6H2O (g)△H=﹣9072kJ•mol﹣1 K=1.1×1026 ②4NH3(g)+4O2(g)⇌2N2O (g)+6H2O (g)△H=﹣1104.9kJ•mol﹣1 K=4,.4×1028 ③4NH3(g)+3O2(g)⇌2N2(g)+6H2O (g)△H=﹣1269.02kJ•mol﹣1 K=7,.1×1034 其中,②、③是副反应.若要减少副反应,提高单位时间内NO的产率,最合理的措施是()A. 增大O2浓度 B. 使用合适的催化剂 C. 减小压强 D. 降低温度 7.化学与社会、环境密切相关。下列说法正确的是()

第06讲化学反应的调控-2023年新高二化学暑假讲义习题(人教版2019选择性必修1)(原卷版)

第06讲化学反应的调控 1.变化观念与平衡思想:知道如何应用化学反应速率和化学平衡分析合成氨的适宜条件,体会应用化学原理分析化工生产条件的思路和方法。 2.科学态度与社会责任:认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中的重要应用,探索最适宜的化工生产条件。 一、合成氨反应的原理分析 1.合成氨反应的特点 合成氨反应:N2(g)+3H23(g)。已知298 K时:ΔH=-92.4 kJ·mol-1,ΔS= -198.2 J·mol-1·K-1。 (1)自发性:常温(298 K)下,ΔH-TΔS<0,能自发进行。 (2)可逆性:反应为可逆反应。 (3)体积变化(熵变):ΔS<0,正反应是气体体积缩小的反应。 (4)焓变:ΔH<0,是放热反应。 2.原理分析 根据合成氨反应的特点,利用我们学过的影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析应如何选择反应条件,以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量,请填写下表。 条件提高反应速率提高平衡转化率 压强增大压强增大压强 温度升高温度降低温度 催化剂使用无影响 浓度增大反应物浓度增大反应物浓度,降低生成物浓度 根据在不同温度和压强下(初始时N2和H2的体积比为1∶3),平衡混合物中氨的含量实验数据分析,提高反应速率的条件是升高温度、增大压强;提高平衡混合物中氨的含量的条件是降低温度、增大压强。二者在温度这一措施上是不一致的。实验数据的分析与理论分析的结论是一致的。 【归纳总结】选择适宜工业生产条件的流程 (1)分析反应特点。主要分析反应的方向性、可逆性、反应热和熵变等。

(2)原理分析。根据反应特点,利用影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析增大反应速率、提高原料转化率的反应条件。 (3)根据实验数据进一步分析反应条件,确定适宜条件的范围及催化剂的筛选。 (4)根据工业生产的实际情况、经济效益及环保要求等最终确定适宜的条件。 二、工业合成氨的适宜条件 1.问题讨论 (1)压强 ∶原理分析:压强越大越好。 ∶选用条件:目前,我国合成氨厂一般采用的压强为10~30 MPa。 ∶合成氨时不采用更高压强的理由:压强越大,对材料的强度和设备的制造要求也越高,需要的动力也越大,这将会大大增加生产投资,并可能降低综合经济效益。 (2)温度 ∶原理分析:低温有利于提高原料的平衡转化率。 ∶选用条件:目前,在实际生产中一般采用的温度为400~500 ∶。 ∶不采用低温的理由:温度降低会使化学反应速率减小,达到平衡所需时间变长,这在工业生产中是很不经济的。 合成氨反应一般选择400~500 ∶进行的又一重要原因为铁触媒在500 ∶左右时的活性最大。 (3)催化剂 ∶原理分析:在高温、高压下,N2和H2的反应速率仍然很慢。 ∶选用条件:通常采用加入以铁为主体的多成分催化剂,又称铁触媒。 ∶选择催化剂的理由:改变反应历程,降低反应的活化能,使反应物在较低温度时能较快地进行反应。 另外,为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”,原料气必须经过净化。 (4)浓度 ∶原理分析:在500 ∶和30 MPa时,平衡混合物中NH3的体积分数及平衡时N2和H2的转化率仍较低。 ∶采取的措施:采取迅速冷却的方法,使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去;应将NH3分离后的原料气循环使用,并及时补充N2和H2,使反应物保持一定的浓度。 ∶采取该措施的理由:分离出NH3以促使平衡向生成NH3的方向移动,此外原料气的循环使用并及时补充原料气,既提高了原料的利用率,又提高了反应速率,有利于合成氨反应。2.工业合成氨的适宜条件

第11讲 化学反应的调控 -2021年新高二化(人教版2019选择性必修1)(解析版)

课前导入 钢铁生产是十七世纪从英国开始的第一次产业革命的两大产业之一。高炉炼铁的主要反应是: Fe 2O 3+3CO 高温 2Fe+3CO 2 其中CO 的反应是 C+O 2 点燃 CO 2 ① CO 2+C 高温 2CO ② 炼制1吨生铁所需焦炭的实际用量,远高于按照化学方程式计算所需的量,且从高炉炉顶出来的气体中含有没有利用的CO 气体。开始,炼铁工程师们认为是因为CO 与铁矿石接触不充分,于是设法增加高炉的高度。然而,令人吃惊的是,高炉增高后,高炉尾气中的比例竟然没有改变。这成了炼铁技术中的科学悬念。有关人士一直在探究其中的原因,直到十九世纪下半叶,法国科学家勒夏特列经过深入的研究,才将这一迷底解开。原来,产生上述现象的原因是反应②是一个可逆反应,并且至上而下发生在高炉中有焦炭的地方。后来的研究说明,在高炉中Fe 2O 3和CO 反应也不能全部转化为Fe 和CO 2。 那么,有什么方法可以对化学反应进行调控,让其尽可能多地转化为目标产物呢? 知识导航 第11讲 化学反应的调控

一、合成氨反应的原理分析 工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,其反应如下: N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1 根据合成氨反应的特点,应如何选择反应条件,以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量?请填入下表。 对合成氨反应的影响 影响因素 浓度温度压强催化剂 增大合成氨的反应速率 提高平衡混合物中氨的含量 二、合成氨反应的数据分析 下表的实验数据是在不同温度、压强下,平衡混合物中氨的含量的变化情况(初始时氮气和氢气的体积比是1:3)。 温度/℃ 氨的含量/% 0.1MPa 10MPa 20MPa 30MPa 60MPa 100MPa 200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8 300 2.20 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6 400 0.40 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8 500 0.10 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5 600 0.05 4.50 9.1 13.8 23.1 31.4 思考与交流:合成氨的反应,应如何选择反应条件,以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量? 思考与交流:综合上述两个方面,分析增大合成氨的反应速率与提高平衡混合物中氨的含量所应采取的措施是否一致。在实际生产中到底选择哪些适宜的条件呢? 三、调控化学反应需考虑的问题 1.反应限度:要考虑尽量增大反应物的__________,充分利用原料。 2.反应速率:要选择较快的____________,提高单位时间内的产量。 3.生产要求:要考虑设备的要求和技术条件。 【答案】转化率反应速率 四、合成氨反应的条件调控 工业合成氨的适宜条件 知识预习

2.4化学反应的调控同步课时练(A)2021-2022学年高二化学人教版(2019)选择性必修1

绝密启用前 2.4化学反应的调控同步课时练(A )2021-2022学年高二化 学人教版(2019)选择性必修1【原卷】 一、单选题(共15题) 1.下列有关合成氨工业的叙述,可用勒夏特列原理来解释的是( ) A.使用铁触媒,使2N 和2H 混合气体有利于合成氨 B.高压比常压条件更有利于合成氨的反应 C.500℃左右比室温更有利于合成氨的反应 D.合成氨时采用循环操作,可提高原料的利用率 2.工业上用氮气和氢气合成氨:22 3N 3H 2NH 催化剂高温、高压 (反应放热), 从反应速率和化学平衡两方面看,合成氨的适宜条件一般为压强:10~30MPa ,温度:500℃左右,催化剂:铁触媒。下列有关合成氨工业的叙述不正确的是( ) A.使用铁触媒,可使氮气和氢气混合气体之间的反应在较低温度下取得较高的反应速率 B.工业上选择上述条件下合成氨,可以使氮气全部转化为氨 C.上述化学平衡的移动受到温度、反应物的浓度、压强等因素的影响 D.温度升高,不利于提高氮气的转化率 3.如图所示为工业合成氨的流程图。有关说法错误的是( ) A.步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B.步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率,又可以加快反应速率 C.步骤③、④、⑤均有利于提高原料平衡的转化率

D.产品液氨除可生产化肥外,还可用作制冷剂 4.合成氨反应达到平衡时,3NH 的体积分数与温度、压强的关系如图所示,据此分析合成氨工业中最有前途的研究方向是( ) A.提高分离技术 B.研制耐高压的合成塔 C.研制低温催化剂 D.探索不用2N 和2H 合成氨的新途 径 5.目前工业上利用甲烷催化裂解生产不含一氧化碳和二氧化碳的清洁氢气。该过程多用铁、钴和镍等过渡金属纳米催化剂: 150042CH (g) C(s)2H (g) ℃催化剂 ,已知温度升高,甲烷的平衡转化率增大。下 列有关说法不正确的是( ) A.甲烷裂解属于吸热反应 B.在反应体系中加催化剂,反应速率增大 C.增大体系压强,不能提高甲烷的转化率 D.在1500℃以上时,甲烷的转化率很高,但几乎得不到C ,是因为该反应为放热反应 6.工业上合成氨一般采用700 K 左右的温度,其原因是( ) ①适当提高合成氨的速率 ②提高2H 的转化率 ③提高氨的产率 ④催化剂在700 K 时活性最大 A.①③ B.①② C.②③④ D.①④

化学反应的调控同步课时练(B) 高二化学人教版(2019)选择性必修1

绝密★启用前 2.4化学反应的调控同步课时练(B )2021-2022学年高二化学人 教版(2019)选择性必修1【原卷】 一、单选题(共15 题) 1.符合工业合成氨生产实际的是( ) A .25V O 作催化剂 B .反应温度由催化剂 决定 C .将2N 和2H 液化 D .3NH 由吸收塔吸收 2.关于合成氨工业的下列说法正确的是( ) A.从合成塔出来的气体,其中氨气一般占15%,所以生产氨的工业效率都很低 B.由于3NH 易液化,22N H 、可循环使用,则总的说来氨的产率很高 C.合成氨工业的反应温度控制在700K 左右,目的是使平衡向正反应方向进行 D.合成氨工业采用10~30MPa ,是因为该条件下催化剂的活性最好 3.生活污水中的氮和磷主要以铵盐和磷酸盐的形式存在,可用电解法从溶液中除去。有Cl -存在时。除氮原理如图1所示。主要依靠有效氯(HClO 、ClO -)将+4NH 或NH 3氧化为N 2。在不同pH 条件下进行电解时,氮的去除率和水中有效氯浓度与溶液pH 的关系如图2所示。 下列说法不正确的是 ( ) A .pH=3 时,主要发生ClO -氧化NH 3的反应 B .pH>8 时,有效氯浓度随 pH 的增大而减小

C .pH>8 时,+4NH 转变为 NH 3· H 2O ,且有利于NH 3逸出 D .pH<8 时,氮的去除率随 pH 的减少而下降的原因是 c(HClO)减小 4.在研究合成氨方法的历史上,不同的研究者曾3次获得诺贝尔化学奖。氨是氮肥工业及制取硝酸、炸药等的原料。下列说法中正确的是( ) A.2N 和2H 在点燃或光照条件下可合成3NH B.3NH 和3HNO 溶于水后都能导电,故二者都是电解质 C.3NH 遇到浓硝酸会发生反应产生大量白烟 D.由3NH 制3HNO 的过程中,氮元素被还原 5.工业上常利用1223N (g)3H (g)2NH (g)92.4kJ mol H -−−−−→+∆=-⋅←−−−−高温、高压 催化剂 合成氨,下列说 法错误的是( ) A.合成氨是一个放热反应 B.反应过程中涉及共价键的断裂和形成 C.反应中2N 是氧化剂 D.每生成30.2molNH ,转移的电子数目是A 0.3N 6.某工业生产中发生反应:()()()2A g B g 2M g 0H ∆<+。下列有关该工业生 产的说法正确的是( ) A .工业上合成M 时,一定采用高压条件,因为高压有利于M 的生成 B .若物质B 价廉易得,工业上一般采用加入过量的B 以提高A 和B 的转化率 C .工业上一般采用较高温度合成M ,因温度越高,反应物的转化率越高 D .工业生产中常采用催化剂,因为生产中使用催化剂可提高M 的日产量 7.对于合成氨的反应来说,使用催化剂和施加高压,下列叙述中正确的是( ) A .都能提高反应速率,都对化学平衡状态无影响 B .都对化学平衡状态有影响,都不影响达到平衡状态所用的时间

人教版(2019)选择性必修1《2.4 化学反应的调控》练习卷(3)

人教版(2019)选择性必修1《2.4 化学反应的调控》练习卷(3) 一、单选题(本大题共17小题,共51.0分) 1.有关合成氨工业的说法中,正确的是() A. 从合成塔出来的混合气体中NH3只占15%,所以生产氨的工厂的效率都很低 B. 由于氨易液化,N2、H2是循环使用,所以总体来说氨的生产率很高 C. 合成氨的反应温度控制在500℃左右,目的是使化学平衡向正反应方向移动 D. 合成氨厂采用的压强是2~5MPa,因在该压强下铁触媒的活性最大 2.对于合成氨反应,达到平衡后,以下分析正确的是 A. 升高温度,对正反应的反应速率影响更大 B. 增大压强,对逆反应的反应速率影响更大 C. 减小反应物浓度,对正反应的反应速率影响更大 D. 加入催化剂,对逆反应的反应速率影响更大 3.对于合成氨N 2(g)+3H2(g) ⇌ 2NH3(g)ΔH=−92.4kJ·mol−1反应,达到平衡后,以下分析正 确的是() A. 升高温度,对正反应的反应速率影响更大 B. 增大压强,对正反应的反应速率影响更大 C. 减小反应物浓度,对逆反应的反应速率影响更大 D. 加入催化剂,对逆反应的反应速率影响更大 4.合成氨反应的正反应是气态物质系数减小的放热反应。合成氨工业的生产流程如图所示。 下列关于合成氨工业的说法中不正确的是() A. 将混合气体进行循环利用符合绿色化学思想 B. 合成氨反应需在低温下进行

C. 对原料气进行压缩是为了增大原料气的转化率 D. 使用催化剂可以提高反应速率,但不能使平衡向正反应方向移动 5.关于工业合成氨的叙述中错误的是() A. 在动力、设备、材料允许的条件下尽可能在高压下进行 B. 温度越高越有利于工业合成氨 C. 在工业合成氨中N2、H2的循环利用可提高其利用率,降低成本 D. 及时从反应体系中分离出氨气有利于平衡向正反应方向移动 6.工业合成氨反应中,使用催化剂和施以高压,下列叙述正确的是() A. 都能提高反应速率,都对化学平衡状态无影响 B. 都对平衡状态有影响,都不影响达到平衡状态所用的时间 C. 都能缩短达到平衡状态所用的时间,只有加压对化学平衡状态有影响 D. 催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间,而压强无此作用 7.将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中,在一定条件下,发生如下反应并达到平衡:X(g)+ 3Y(g)⇌2Z(g)△H<0。当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时,表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是() 改变条件新平衡与原平衡比较 A升高温度X的转化率变小 B增大压强X的浓度变小 C充入一定量Y Y的转化率增大 D使用适当催化剂X的体积分数变小 A. A B. B C. C D. D 8.对于可逆反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H<0,下列研究目的和示意图相符的是() A B C D 研究目的压强对反应的影响 (P2>P1) 温度对反应的影 响 平衡体系增加N2对 反应的影响 催化剂对反应的影 响 图示 A. A B. B C. C D. D

人教版(2019)高中化学选择性必修1第四章 化学反应与电能章末检测含完整解析

第四章化学反应与电能章末检测 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。第Ⅰ卷45分,第Ⅱ卷55分,共100分。 第Ⅰ卷(选择题共45分) 一、选择题(本大题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有1个选项符合题意,不选、 多选、错选均不给分) 1.[2022·四川成都外国语学校期中] 一种生产和利用氢能的途径如图D4-1所示,下列说法错 误的是() 图D4-1 A.氢能属于二次能源 B.2H2O(l)2H2(g)+O2(g),该过程不能自发进行 C.太阳能、风能、氢能都属于新能源 D.太阳能电池的供电原理与燃料电池相同 2.[2022·山东青岛期中] 下列装置不能达到实验目的的是() 图D4-2 A.用装置①在铁制品上镀铜 B.用装置②探究H2C2O4浓度对化学反应速率的影响 C.用装置③证明醋酸为弱酸 D.用装置④探究温度对2NO2N2O4平衡的影响

3.某同学为研究原电池原理,设计了如图D4-3所示的两种装置,溶液A、溶液B均为硫酸盐溶液,闭合开关K1、K2后,装置①和装置②中小灯泡均可以发光。 图D4-3 下列有关说法错误的是 () A.断开开关K1前后,装置①中负极质量均减小 B.溶液A为CuSO4溶液,溶液B为ZnSO4溶液 C.消耗相同质量的金属Zn,装置②产生的电能比装置①更多 D.装置②溶液A中生成ZnCl2,溶液B中生成K2SO4 4.[2022·上海市北中学期中] 有一种新型的燃料电池,它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中,然后分别向两极通入乙烷和氧气,其总反应为2C2H6+7O2+8KOH4K2CO3+10H2O,有关此电池的推断正确的是() A.负极反应为14H2O+7O2+28e-28OH- B.放电过程中KOH的物质的量浓度下降 C.每消耗1 mol C2H6,则电路中转移的电子为12 mol D.放电一段时间后,负极周围的pH升高 5.[2022·辽宁鞍山一中阶段考] 近年来电池研究领域涌现出一类纸电池,其厚度仅0.5 mm,可以任意弯曲。组成与传统电池类似。某纸电池结构如图D4-4所示,其M极为嵌锂石墨烯(Li x C6),N极为钴酸锂(LiCoO2),电解质为六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸酯溶液(无水)。下列说法错误的是() 图D4-4 A.放电时,M电极反应式为Li x C6-x e-x Li++C6

2022-2023学年人教版高二化学上学期同步2-4 化学反应的调控(含详解)

2.4 化学反应的调控练习(原卷版) 1.4NH3+5O24NO+6H2O是工业上制硝酸的重要反应,下列有关说法错误的是()A.使用催化剂可以加快反应速率B.增大压强可以加快反应速率 C.反应达到平衡时,v(正)=v(逆)D.增大O2的量可以使NH3100%转变为NO 2.N2+3H22NH3是工业上制造氮肥的重要反应。下列关于该反应的说法正确的是()A.达到平衡时,反应速率:v(正)=v(逆)=0 B.增加N2的浓度能加快反应速率 C.降低体系温度能加快反应速率 D.若向某密闭容器小加入1mol N2和过量的H2,最终能生成2 mol NH3 3.下列有关化学反应速率和限度的说法中,不正确的是() A.在金属钠与足量水反应中,增加水的量能加快反应速率 B.实验室用H2O2分解制O2,加入几滴FeCl3溶液后,反应速率明显加快 C.一定条件下的反应:2SO2+O2⇌2SO3中,SO2的转化率不能达到100% D.实验室用碳酸钙和稀盐酸反应制取CO2,用碳酸钙粉末比块状碳酸钙反应要快 4.A2(g)+3B2(g)⇋2AB3(g)为放热反应,且合成AB3的反应速率v=kc(A2)c1.5(B2)c﹣1(AB3).合成过程中,为提高合成AB3的反应速率并提高其产率,可以采用的措施是()A.升高反应温度B.将AB3从反应体系中分离出去 C.使用适宜的催化剂D.降低反应体系的压强 5.下列有关化学反应速率和限度的说法中,不正确的是() A.双氧水制氧气时加入少量二氧化锰,反应速率明显加快 B.铁粉代替铁钉与稀硫酸反应可以加快制取氢气的速率 C.2SO2+O2⇌2SO3反应中,SO2的转化率不能达到100% D.2SO2+O2⇌2SO3反应达到化学平衡状态时,正、逆反应速率等于零 6.反应SO2+O2=2SO3密闭容器中进行,下列关于该反应的说法错误的是()A.升高温度能加快反应速率B.使用恰当的催化剂能加快反应速率 C.减小O2的浓度则减缓反应速率D.增大O2浓度可使SO2完全转化为SO3 7.可逆反应:CO(气)+NO2(气)⇌CO2(气)+NO(气);该反应正方向为放热反应,在下列情况下不能使反应速度加快的是() A.恒容条件下充入NO2B.升高温度 C.减小压强,扩大容积体积D.增加压强,缩小容器体积

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