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第7章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡

kCHEMISTRYA

第1耕化學(xué)反應(yīng)速率

課程標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)建構(gòu)

1.知道化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法,了解測(cè)定化學(xué)反應(yīng)速

率的簡(jiǎn)單方法。

2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究,了解溫度、濃度、壓強(qiáng)和催化劑對(duì)

化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

?速方公—?內(nèi),?

3.知道化學(xué)反應(yīng)是有歷程的,認(rèn)識(shí)基元反應(yīng)活化能對(duì)[三R式H""市0啊而'件杵M

1座車‘關(guān)—1]

化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

4.能進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)速率的簡(jiǎn)單計(jì)算,能通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究

分析不同組分濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,能用一定

理論模型說(shuō)明外界條件改變對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

雙基過(guò)關(guān)夯實(shí)必備知識(shí)

一、化學(xué)反應(yīng)速率

1.表示方法

通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的遮少量或生成物濃度的增加量來(lái)表示。

2.數(shù)學(xué)表達(dá)式及單位

v=呼,單位為moLL〕s—?或molLLmin?。

3.化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系

對(duì)于已知反應(yīng):〃iA(g)+〃B(g)=pC(g)+4D(g),當(dāng)單位相同時(shí),用不同反

應(yīng)物或生成物表示的化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)值之比等于方程式中各物質(zhì)的也受讓量

數(shù)之比,即WA):%B):u(C):WD)=〃z:〃:〃:一

【特別提醒】

(1)一般不用固體或純液體物質(zhì)表示化學(xué)反應(yīng)速率。

⑵由。=船計(jì)算得到的是一段時(shí)間內(nèi)的平均速率,用不同物質(zhì)表示時(shí),其數(shù)

值可能不同,但意義相同。

【診斷1】判斷下列說(shuō)法是否正確,正確的打J,錯(cuò)誤的打X。

(1)化學(xué)反應(yīng)速率為0.5mol.L-,.s-,是指1s時(shí)某物質(zhì)的濃度為0.5molL"

'()

(2)對(duì)于任何化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō),反應(yīng)速率越快,反應(yīng)現(xiàn)象就越明顯()

(3)化學(xué)反應(yīng)速率是指一定時(shí)間內(nèi)任何一種反應(yīng)物濃度的減少或任何一種生

成物濃度的增加()

(4)甲、乙兩容器中分別充入2moiNCh和4moiNO2,5分鐘后兩者各反應(yīng)

掉NO21mol和2mol,則說(shuō)明乙中反應(yīng)速率大()

⑸對(duì)于反應(yīng)4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O⑴,o(NO)與。(。2)的關(guān)系為

4“NO)=5O(O2)()

(6)對(duì)于2sCh(g)+Ch(g)2so3(g),v(SO2)=1mol/(L?s)與v(O2)=0.5

mol/(Ls)表示的反應(yīng)前者快()

(7)在相同的時(shí)間間隔內(nèi)反應(yīng)速率快的反應(yīng)生成的生成物的物質(zhì)的量也多

()

答案(1)X(2)X(3)X(4)X(5)X(6)X(7)X

二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

1.內(nèi)因

反應(yīng)物本身的性質(zhì)是主要因素。如相同條件下Mg、Al與稀鹽酸反應(yīng)的速率

大小關(guān)系為Mg>AL

2.外因

(M)-*增大反應(yīng)物濃度,反應(yīng)速率也從反之減小

財(cái)于有氣體參加的反應(yīng),增大壓強(qiáng),反應(yīng)速率

皿,反之一小

恒升高溫度,反應(yīng)速率地上,反之減小

舄K使用合適催化劑,能增大化學(xué)反應(yīng)速率,且

雙詈廣正、逆反應(yīng)速率增大程度蛔

反應(yīng)物間的接觸面積、光輻射、放射線輻射、

@^喔>超聲波等

3.有效碰撞理論

(1)活化分子、活化能、有效碰撞

①活化分子:能夠發(fā)生有效碰撞的分子。

②活化能:

反應(yīng)過(guò)程

圖中:E為正反應(yīng)的活化能,Ei為逆反應(yīng)的活化能為使用催化劑時(shí)的活

化能,反應(yīng)熱為E\—£20

③有效碰撞:活化分子之間能夠引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的碰撞。

(2)活化分子、有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系

【特別提醒】

(1)固體或純液體物質(zhì)量的改變,不影響化學(xué)反應(yīng)速率。

(2)稀有氣體對(duì)有氣體參與的反應(yīng)速率的影響

①恒溫恒壓

“不變,v變大,4

*[逐生.述空逑生」

②恒溫恒容

_2"、曠均不變.。不變,

一歹:速率不變

【診斷2】判斷下列說(shuō)法是否正確,正確的打J,錯(cuò)誤的打義。

(1)增大反應(yīng)物的量,反應(yīng)速率一定增大()

⑵升高溫度時(shí),不論正反應(yīng)是吸熱還是放熱,正、逆反應(yīng)的速率都增大()

⑶增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng),反應(yīng)速率一定增大()

(4)催化劑都不參加化學(xué)反應(yīng)()

(5)加熱使反應(yīng)速率增大的原因之一是活化分子百分?jǐn)?shù)增大()

答案⑴義(2)7(3)X(4)X(5)V

-------.重難突破■------------------------培育關(guān)鍵能力——

考點(diǎn)一化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算與比較

【典例1】(2020?浙江寧波十校模擬)某溫度下,在容積為2L的密閉容器中

投入一定量的A、B發(fā)生反應(yīng)3A(g)+Z?B(g)cC(g)\H=~QkJ?moL(Q>0),

12s時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡,生成C的物質(zhì)的量為0.8mol,反應(yīng)過(guò)程中A、B的物質(zhì)

的量濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()

?

?

A.前12s內(nèi),A的平均反應(yīng)速率為0.025

B.12s后,A的消耗速率等于B的生成速率

C.化學(xué)計(jì)量數(shù)之比b:c=l:2

D.12s內(nèi),A和B反應(yīng)放出的熱量為0.2。kJ

答案C

解析分析圖像可知,12s內(nèi)A的濃度變化為(0.8—0.2)molLf=0.6mol-L

-1,反應(yīng)速率。(A)=]=0.6:;[L1=005molLsjA項(xiàng)錯(cuò)誤;分析圖像,

12s內(nèi)B的濃度變化為(0.5—0.3)molL-,=0.2molL-1,U(B)=絲黑」=小

mol-L'-sI速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,3:。=。.05:土,則0=l,3:c=

0.8

0.05:1,則c=2,A、B的化學(xué)計(jì)量數(shù)不同,12s后達(dá)到平衡狀態(tài),A的消耗

速率不等于B的生成速率,B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確;消耗3molA放熱QkJ,12s

內(nèi)消耗A的物質(zhì)的量為().6molL-,X2L=1.2mol,消耗1.2molA放出的熱量

為0.4QkJ,D項(xiàng)錯(cuò)誤。

【對(duì)點(diǎn)練1](化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算)NH3和純凈的02在一定條件下發(fā)生反

應(yīng):4NH3(g)+302(g)2N2(g)+6H2O(g),現(xiàn)向一容積不變的2L密閉容器中

充入4molNH3和3molO2,4min后,測(cè)得生成的小。值)占混合氣體體積的40%,

則下列表示此段時(shí)間內(nèi)該反應(yīng)的平均速率不正確的是()

A.D(N2)=0.125inolL-|min1

B.。(a0)=0.375molL-,-min-1

C.-(02)=0.225mol-L'rnin1

D.v(NHa)=0.250mol-L-^min1

答案C

解析設(shè)4min時(shí),生成6xmolH2(D(g)

4NII:i(g)+3()2(g)^=^2N2(g)+6H.,()(g)fi(總)

起始/mol43007

變化/molzLr3.7'6.r

1min/mol4-3-7+i

據(jù)題意,有k=Q4解得:x=0.5,則4min內(nèi)H2O的變化濃度為Ac(H2O)

/I人

3mol1.5mol-L1

==1.5mol-L0(H2O)=1.—=0.375mol-L'-min1,再由各物質(zhì)

9乙Td?111111

表示的速率之比等于各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,可得各物質(zhì)表示的反應(yīng)速率分別

1-1-1

為u(N2)=0.125mol-L_min,P(NH3)=0.250mobf'min,v(O2)=0.1875

molL-,min-,o

【對(duì)點(diǎn)練2](化學(xué)反應(yīng)速率的比較)在四個(gè)不同的容器中,在不同的條件下

進(jìn)行合成氨反應(yīng):N&)+3H2(g)高嬴舄壓2NHa(g)。根據(jù)在相同時(shí)間內(nèi)測(cè)定的

結(jié)果判斷,生成氨的速率最快的是()

A.。32)=0.01mol-L-,-s-,

B.O(N2)=0.3mol-L-,-min1

C.U(NH3)=0.15mol-L'-min1

D.O(H2)=0.3mol-L'-min1

答案B

解析在速率單位相同時(shí),把速率除以其相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù),數(shù)值大者

反應(yīng)速率快。A項(xiàng),o(H2)=0.01molL*-s1=0.6mol-L'min',1z;(H2)=0.2mol-L

-'?min-1;B項(xiàng),v(N2)=0.3molL-,-minIC項(xiàng),^v(NHs)=O.O75mol-L-,-min

D項(xiàng),1P(H2)=().1molLminZ由此可知,B項(xiàng)中表示的反應(yīng)速率最快。

【對(duì)點(diǎn)練3](用其他物理量表示的化學(xué)反應(yīng)速率)工業(yè)制硫酸的過(guò)程中,

SCh(g)轉(zhuǎn)化為SCh(g)是關(guān)鍵的一步,55()°C時(shí),在1L的恒溫容器中,反應(yīng)過(guò)

程中部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表:

反應(yīng)時(shí)間/minSO2(g)/molO2(g)/molSOa(g)/mol

0420

51.5

102

151

若在起始時(shí)總壓為8kPa,反應(yīng)速率若用單位時(shí)間內(nèi)分壓的變化表示,而氣

態(tài)物質(zhì)分壓=總壓X氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),則1()min內(nèi)SCh(g)的反應(yīng)速率

D(SCh)=kPamin-1o

較安也

口木30

解析列出“三段式”

2sCh(g)+O2(g)2sO3(g)

初始/mol420

轉(zhuǎn)化/mol212

10min/mol212

氣體總壓之比等于氣體物質(zhì)的量之比,所以10min時(shí)體系總壓00mm滿足

piomin=5mol,即0。min=^/?()kPa,〃初始(5。2)=y?0kPa,/710min(SO2)=^/?0X

,211

pt)kPa,故o(SCh)=qpokPa—才刖kPa):10min=^pokPamin-,o

------------------歸納總結(jié)------------------

(1)“三段式”法計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率

①寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。

②找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時(shí)刻量。

③根據(jù)已知條件列方程式計(jì)算。

例如:反應(yīng)mA(g)+〃B(g)PC(g)

起始濃度/mo卜I/iabc

轉(zhuǎn)化濃度/molLrx竺莊

mm

,nx

某時(shí)刻濃度/111011一|c+良

a—xb——mtn

則WA尸/。⑻=懸式。=懸

(2)化學(xué)反應(yīng)速率的比較方法

①換算成同一物質(zhì)、同一單位表示,再比較數(shù)值的大小。

②比值法:在速率單位相同時(shí),把速率除以相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù),數(shù)值大

者反應(yīng)速率大。

考點(diǎn)二化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素的分析及應(yīng)用

【典例2]下列表格中的各種情況,可以用對(duì)應(yīng)選項(xiàng)中的圖像表示的是

()

選項(xiàng)反應(yīng)甲乙

外形、大小相近的

ANaK

金屬和水反應(yīng)

4ml,0.01mol-L-1

0.1mol-0.2mol-

KMnCM溶液分別

的L」的

B和不同濃度的2

H2c2。4H2C2O4

mLH2c2。4(草酸)

溶液溶液

溶液反應(yīng)

5mL().1mol-L1

Na2s2O3溶液和5

C熱水冷水

mL0.1mol-L1

H2so4溶液反應(yīng)

5mL4%的過(guò)氧化

無(wú)MnO?加MnO2

D氫溶液分解放出

粉末粉末

02

答案c

解析由于K比Na活潑,故大小相同的金屬K和Na與水反應(yīng),K的反應(yīng)

速率更快,又由于Na、K與H2O反應(yīng)均為放熱反應(yīng),隨著反應(yīng)的進(jìn)行,放出大

量的熱,反應(yīng)速率逐漸加快,A項(xiàng)不正確;由于起始時(shí)乙中H2c濃度大,故

其反應(yīng)速率比甲中快,B項(xiàng)不正確;由于甲反應(yīng)是在熱水中進(jìn)行的,溫度高,故

甲的反應(yīng)速率大于乙,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,反應(yīng)物濃度逐漸減小,故甲、乙中反應(yīng)

速率逐漸減小,C項(xiàng)正確;MnCh在H2O2的分解過(guò)程中起催化作用,故乙的反應(yīng)

速率大于甲,D項(xiàng)不正確。

【對(duì)點(diǎn)練4】(影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素)(2020?吉安市五校聯(lián)考)03在水中易

分解,一定條件下,03的濃度減少一半所需的時(shí)間⑺如下表所示。

//minpH

3.04.05.06.0

T/V

2030123116958

301581084815

503126157

據(jù)表中的遞變規(guī)律,推測(cè)Ch分別在條件①40℃>pH=3.0,②1()℃、pH

=4.0,③30℃、pH=7.0下,分解速率依次增大的順序?yàn)?)

A.①②③B.③②①

C.②①③D.③??

答案C

解析由表中數(shù)據(jù)可知,溫度越高反應(yīng)速率越快,pH越大反應(yīng)速率越快,

所以40℃、pH=3.0時(shí),所需時(shí)間在31?158min之間;10℃、pH=4.0時(shí),

所需時(shí)間>231min;30℃、pH=7.0時(shí),所需時(shí)間V15min,則分解速率依次

增大的順序?yàn)棰?、①、③。故答案選C。

【對(duì)點(diǎn)練5】(外界條件對(duì)正逆反應(yīng)速率的影響)某溫度下,在容積一定的密

閉容器中進(jìn)行如下反應(yīng):2X(g)+Y(g)Z(g)+W(s)A/7>0o下列敘述正確的

是()

A.向容器中充入氧氣,反應(yīng)速率不變

B.加入少量W,逆反應(yīng)速率增大

C.升高溫度,正、逆反應(yīng)速率均增大

D.將容器的容積壓縮,可增大單位體積內(nèi)活化分子的百分?jǐn)?shù),有效碰撞次

數(shù)增大

答案AC

解析向恒容容器中充入氮?dú)猓鞣磻?yīng)組分的濃度不變,反應(yīng)速率不變,A

項(xiàng)正確;W為固體,加入少量W,反應(yīng)速率不變,B項(xiàng)錯(cuò)誤;升高溫度,正、

逆反應(yīng)速率均增大,C項(xiàng)正確;將容器的容積壓縮,可增大單位體積內(nèi)活化分子

數(shù)和有效碰撞次數(shù),但活化分子百分?jǐn)?shù)不變,因?yàn)橛行鲎策€與碰撞的角度有關(guān),

D項(xiàng)錯(cuò)誤。

【對(duì)點(diǎn)練6](影響化學(xué)反應(yīng)速率因素的原因分析)(2020.湖北荊州市高三質(zhì)檢)

如圖,這種具有不同能量的分子百分?jǐn)?shù)和能量的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖,叫做一定溫度下分

子能量分布曲線圖。圖中石表示分子平均能量,Ec是活化分子具有的最低能量。

下列說(shuō)法不正確的是()

/

-Z+

會(huì)

°EE能量

一定溫度F的分子能量分布曲線

A.圖中氏與E之差表示活化能

B.升高溫度,圖中陰影部分面積會(huì)增大

C.使用合適的催化劑,E不變,及變小

D.能量大于耳的分子間發(fā)生的碰撞一定是有效碰撞

答案D

解析E表示分子的平均能量,區(qū)是活化分子具有的最低能量,能量等于或

高于艮的分子可能產(chǎn)生有效碰撞,活化分子具有的最低能量及與分子的平均能

量七之差叫活化能,A正確;當(dāng)溫度升高時(shí),使活化分子百分?jǐn)?shù)增大,陰影部分

面積會(huì)增大,B正確;催化劑使活化能降低,加快反應(yīng)速率,使用合適的催化劑,

E不變,民變小,C正確;E表示分子的平均能量,及是活化分子具有的最低能

量,能量等于或高于瓦的分子可能產(chǎn)生有效碰撞,D錯(cuò)誤。

------------------易錯(cuò)警示------------------S

(1)催化劑在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中參與了反應(yīng),降低了正、逆反應(yīng)的活化能,同

等程度改變正、逆反應(yīng)速率,但不會(huì)改變反應(yīng)的限度和反應(yīng)熱。

(2)升高溫度,正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率都增大,但增大的程度不同;降低

溫度,正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率都減小,但減小的程度不同。

考點(diǎn)二捽制變量研究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

【典例3]已知:2KMnCU+5H2c2Ch+3H2so4=2MnSO4+K2sCU+

IOCO2t+8H2OO某化學(xué)小組欲探究H2c2。4溶液和酸性KMnCh溶液反應(yīng)過(guò)程

中濃度、溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)(忽略溶液體積變化):

0.01mol-L

10.1mol-L-1

酸性H2C2O4溶水的體反應(yīng)溫反應(yīng)時(shí)

編號(hào)

KMnCh液積/mL度/℃間/min

溶液體積體積/mL

/mL

I220202.1

IIVi21205.5

IIIV2205()().5

下列說(shuō)法不正確的是()

A.Vi=l,V2=2

B.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)I、III的目的是探究溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響

C.實(shí)驗(yàn)計(jì)時(shí)是從溶液混合開始,溶液呈紫紅色時(shí)結(jié)束

D.實(shí)驗(yàn)IH中用酸性KMnO4溶液的濃度變化表示的反應(yīng)速率o(KMnO4)=

0.01mol-L'-min1

答案C

解析A項(xiàng),實(shí)驗(yàn)I和實(shí)驗(yàn)I【反應(yīng)溫度相同,實(shí)驗(yàn)II中加入了1mL水,根

據(jù)控制變量的原則,溶液總體積應(yīng)保持不變,因而弘=1,類比分析可得上=2,

A正確;B項(xiàng),實(shí)驗(yàn)I、HI的溫度不同,其他條件相同,因而可知設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)I、

HI的目的是探究溫度去反應(yīng)速率的影響,B正確;C項(xiàng),酸性KMnCM溶液呈紫

紅色,由表中數(shù)據(jù)可知,草酸溶液過(guò)量,KMnCh可反應(yīng)完全,因而可以用顏色

變化來(lái)判斷反應(yīng)終點(diǎn),即實(shí)驗(yàn)計(jì)時(shí)是從溶液混合開始,溶液紫紅色剛好褪去時(shí)結(jié)

0.01mol-L-1X2mL

束,C錯(cuò)誤;D項(xiàng),根據(jù)實(shí)驗(yàn)HI中有關(guān)數(shù)據(jù)可知,△c(KMnO4)=

4mL

△c(KMnO4)()005molL

=0.005mol-L^1,o(KMnO4)==0.01mol-L1min,,

Ar().5min

D正確。

------------------名師點(diǎn)撥------------------、

控制變量法探究影響反應(yīng)速率的因素題目解題策略

(1)確定變量:理清影響實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果的所有因素。

(2)定多變一:在探究時(shí),先確定其他的因素不變,只變化一種因素,看這

種因素與探究的問(wèn)題存在怎樣的關(guān)系;這樣確定一種以后,再確定另一種,通過(guò)

分析每種因素與所探究問(wèn)題之間的關(guān)系,得出所有影響因素與所探究問(wèn)題之間的

關(guān)系O

(3)數(shù)據(jù)有效:解答時(shí)注意選擇數(shù)據(jù)(或設(shè)置實(shí)驗(yàn))要有效,且變量統(tǒng)一,否則

無(wú)法作出正確判斷。

【對(duì)點(diǎn)練7】(控制變量的應(yīng)用)(2020.天津第一中學(xué)月考)為了進(jìn)一步探究硫

酸銅的量對(duì)氫氣生成速率的影響,該同學(xué)設(shè)計(jì)了如下一系列實(shí)驗(yàn)。將表中所給的

混合溶液分別加入到6個(gè)盛有過(guò)量Zn粒的反應(yīng)瓶中,收集產(chǎn)生的氣體,記錄獲

得相同體積氣體所需的時(shí)間。

―實(shí)驗(yàn)

ABcDEF

混合溶液

4mol-L-'H2so”mL30ViV2V3以V5

飽和CuSO4溶液/mL00.52.55V620

H2O/mLV7V8V9Vio100

請(qǐng)完成此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),其中:0=,,6=,%=。

答案301017.5

解析若研究CuS04的量對(duì)H2生成速率的影響,則實(shí)驗(yàn)中除CuSCh的量不

同之外,其他物質(zhì)的量均相同,則VI=V2=V3=M=V5=30,最終溶液總體積相

同。由實(shí)驗(yàn)F可知,溶液的總體積均為50mL,則必=10,V9=17.5O

【對(duì)點(diǎn)練8】(控制變量的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì))碘在科研與生活中有重要作用,某興趣

小組用0.20mol/LKI、0.4%淀粉溶液、0.20mol/LK2s2。8、0.010mol/LNa2s2O3

等試劑,探究反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

已知:S2Ot+2F=2SOF+h(?)

h+2S2OF=2r+S4Ol(快)

(1)向KI、Na2s2O3與淀粉的混合溶液中加入一定量的K2s2O8溶液,當(dāng)溶液

中的Na2s2。3耗盡后,溶液顏色將由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色,為確保能觀察到藍(lán)色,S20M

與S2CT初始的物質(zhì)的量需滿足的關(guān)系為:〃(S2O]):〃(S2O歹)。

(2)如果實(shí)驗(yàn)中不使用Na2s2。3溶液,可能存在的不足是。

(3)為探究反應(yīng)物濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案如下表:

試劑體積WmL

顯色

實(shí)驗(yàn)KI

K2S2O8Na2s2O3淀粉時(shí)

序號(hào)溶水

溶液溶液溶液間r/s

①101004126.8

②51054154.0

③2.510Vi41108.2

④1()554153.8

⑤57.57.54V2t\

表中Vi=mL,理由是;V2=mL,理由是

顯色時(shí)間t\大約是。

(4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以得出的結(jié)論是

答案(1)>0.5

(2)顯色時(shí)間太短,不易測(cè)量

(3)7.5保證每次實(shí)驗(yàn)溶液總體積相等1保證淀粉溶液的用量相同

72.0s(54.0s?72.0s)

(4)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度成正比關(guān)系(反應(yīng)物濃度越大,反應(yīng)速率越大)

解析(1)由題意可知,向KI、Na2s2O3與淀粉的混合溶液中加入一定量的

K2s2O&溶液,先發(fā)生反應(yīng)S2O「+2「=2SO1+b(慢),后發(fā)生反應(yīng)b+2S20M

=21+S4O釘(快),當(dāng)溶液中的Na2s2。3耗盡后,碘才能與淀粉反應(yīng)使溶液顏色

由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色,根據(jù)方程式S2O1+2「=2SCr+l2可知,生成1mol12需1

"

molSzO?,根據(jù)I2+2S2O歹=2「+S4??匆豢芍?b與S2O1的物質(zhì)的量的關(guān)系為

1:2,即1mol12需2molS2O歹,恰好反應(yīng)時(shí)以SzO端):的0歹)=1:2,為確

保能觀察到藍(lán)色,碘需有剩余,則S2O歹應(yīng)少量,所以n(S2Ot):n(S20t)>1:2。

(2)如果實(shí)驗(yàn)中不使用Na2s2。3溶液,可能存在的不足是顯色時(shí)間太短,不易測(cè)量。

(3)該實(shí)驗(yàn)是探究反應(yīng)物濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,實(shí)驗(yàn)①與實(shí)驗(yàn)②對(duì)照,溶

液體積均是25mL,為確保溶液體積不變,所以匕=7.5mL,理由是保證每次實(shí)

驗(yàn)溶液總體積相等。V2=\mL,理由是保證淀粉溶液的用量相同。對(duì)比幾組實(shí)驗(yàn)

數(shù)據(jù),顯色時(shí)間外大約是72.0s。(4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以得出的結(jié)論是,反應(yīng)速率

與反應(yīng)物濃度成正比關(guān)系,即反應(yīng)物濃度越大,反應(yīng)速率越大。

微專題24高考熱點(diǎn)——催化劑與反應(yīng)機(jī)理

知識(shí)進(jìn)階

催化劑和活化能

1.催化劑

(1)催化劑的概念及作用原理

催化劑是一種改變反應(yīng)速率但不改變反應(yīng)平衡狀態(tài)的物質(zhì)。在有的反應(yīng)中催

化劑參與化學(xué)反應(yīng),其作用是降低該反應(yīng)發(fā)生所需要的活化能,可以把一個(gè)較難

發(fā)生的反應(yīng)變成幾個(gè)較容易發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。

(2)催化劑的特點(diǎn)和影響因素

①催化劑具有高度的選擇性(或?qū)R恍?。一種催化劑并非對(duì)所有的化學(xué)反應(yīng)

都有催化作用,例如二氧化鎬在氯酸鉀受熱分解中起催化作用,加快化學(xué)反應(yīng)速

率,但對(duì)其他的化學(xué)反應(yīng)就不一定有催化作用。

②某些化學(xué)反應(yīng)并非只有唯一的催化劑,例如氯酸鉀受熱分解中能起催化作

用的還有氧化鎂、氧化鐵和氧化銅等。

③絕大多數(shù)催化劑都有其活性溫度范圍,溫度過(guò)高或過(guò)低,催化活性都會(huì)降

低。

2.活化能

⑴活化能的概念

活化能是指化學(xué)反應(yīng)中,由反應(yīng)物分子到達(dá)活化分子所需的最小能量。從過(guò)

渡態(tài)理論的角度,活化能也可以看成過(guò)渡態(tài)分子與反應(yīng)物分子的能量差值。

⑵活化能與\H的關(guān)系

正、逆反應(yīng)活化能的差值就是反應(yīng)的焙變,可表示為正一E逆。

⑶活化能與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系

活化能越大,化學(xué)反應(yīng)速率越小。

3.催化劑與活化能、的關(guān)系

催化劑能改變反應(yīng)的活化能,但不能改變反應(yīng)的△斤0

?案題鼐揭_____________________________

【典例1】(2020?山東學(xué)業(yè)水平等級(jí)考試)1,3-丁二烯與HBr發(fā)生加成反應(yīng)分

7cH、

兩步:第一步H+進(jìn)攻1,3-丁二烯生成碳正離子(CH,C”CH力第二步Bd進(jìn)攻碳正

高?子完成1,2-加成或1,4-加成。反應(yīng)進(jìn)程中的能量變化如圖所示。己知在0℃

和40℃時(shí),12加成產(chǎn)物與l,4j川成產(chǎn)物的比例分另U為70:30和15:85o下

列說(shuō)法正確的是()

反應(yīng)進(jìn)程

A.1,4-加成產(chǎn)物比1,2-加成產(chǎn)物穩(wěn)定

B,與()℃相比,4()℃時(shí)1,3-丁二烯的轉(zhuǎn)化率增大

C.從()°C升至40°C,1,2-加成正反應(yīng)速率增大,1,4-加成正反應(yīng)速率減

D.從0C升至4()°C,1,2-加成正反應(yīng)速率的增大程度小于其逆反應(yīng)速

率的增大程度

答案AD

解析結(jié)合圖像可知,1,4-加成產(chǎn)物的能量比1,2.加成產(chǎn)物的能量低,即1,4-

加成產(chǎn)物比1,2.加成產(chǎn)物穩(wěn)定,A項(xiàng)正確;結(jié)合題圖和題中信息只能判斷不同溫

度下1,3?丁二烯發(fā)生1,2-加成反應(yīng)和1,4-加成反應(yīng)的傾向,不能判斷1,3-丁二烯

的轉(zhuǎn)化率,B項(xiàng)錯(cuò)誤;溫度升高,1,2.加成反應(yīng)和1,4?加成反應(yīng)的正反應(yīng)速率均

加快,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由0℃升溫至40℃時(shí),1,3.丁二烯發(fā)生的反應(yīng)由以1,2.加

成為主變?yōu)橐?,4-加成為主,即1,2-加成正反應(yīng)速率的增大程度小于其逆反應(yīng)速

率的增大程度,D項(xiàng)正確。

【典例2】(2018?全國(guó)卷I)對(duì)于反應(yīng)2N2O5(g)-4NCh(g)+O2(g),R.AOgg

提出如下反應(yīng)歷程:

第一步N2O5NO2+NO3快速平衡

第二步NO2+NO3--NO+NO2+O2慢反應(yīng)

第三步N0+N03-2NO2快反應(yīng)

其中可近似認(rèn)為第二步反應(yīng)不影響第一步的平衡。下列表述正確的是

(填字母)。

A.第一步的逆反應(yīng))>0(第二步反應(yīng))

B.反應(yīng)的中間產(chǎn)物只有N03

C.第二步中NCh與N03的碰撞僅部分有效

D.第三步反應(yīng)活化能較高

答案AC

解析快速平衡,說(shuō)明第一步反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率都較大,則第一步反應(yīng)

的逆反應(yīng)速率大于第二步反應(yīng)的速率,A項(xiàng)正確;反應(yīng)的中間產(chǎn)物除NO3外還

有NO,B項(xiàng)錯(cuò)誤;第二步反應(yīng)慢,說(shuō)明有效碰撞次數(shù)少,C項(xiàng)正確;第三步反

應(yīng)快,說(shuō)明反應(yīng)的活化能較低,D項(xiàng)錯(cuò)誤。

—浦豳

1.(2021.廣東惠州高三第一次調(diào)研)自然界中時(shí)刻存在著氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化。實(shí)現(xiàn)

氮?dú)獍凑找欢ǚ较蜣D(zhuǎn)化一直是科學(xué)領(lǐng)域研究的重要課題,如圖為N2分子在催化

劑的作用下發(fā)生的一系列轉(zhuǎn)化示意圖:

下列敘述正確的是()

A.N2--NH3,NH3—*N0均屬于氮的固定

B.催化劑a作用下氮原子發(fā)生了還原反應(yīng)

C.催化劑a、b表面均發(fā)生了極性共價(jià)鍵的斷裂

D.使用催化劑a、b均可以提高單位時(shí)間內(nèi)生成物的產(chǎn)量

答案BD

解析氮的固定是指把空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氮的化合物的過(guò)程,NH3-NO

不屬于氮的固定,A項(xiàng)錯(cuò)誤;催化劑a作用下,N元素的化合價(jià)降低,發(fā)生還原

反應(yīng),B項(xiàng)正確;催化劑a的表面只發(fā)生N2和H?中非極性鍵的斷裂,沒有極性

鍵的斷裂,C項(xiàng)錯(cuò)誤;催化劑可以縮短反應(yīng)時(shí)間,提高單位時(shí)間內(nèi)生成物的產(chǎn)量,

D項(xiàng)正確。

2.(202。安徽合肥市二質(zhì)檢)研究表明N:O與CO在Fe+作用下發(fā)生可逆反

應(yīng)的能量變化及反應(yīng)歷程如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是()

A.反應(yīng)中Fe+是催化劑,F(xiàn)eCT是中間產(chǎn)物

B.總反應(yīng)速率由反應(yīng)②的速率決定

C.升高溫度,總反應(yīng)的平衡常數(shù)K減小

D.當(dāng)有14gN2生成時(shí),轉(zhuǎn)移1mole一

答案B

解析由圖可知,F(xiàn)e+先轉(zhuǎn)化為FeO+,FeCT后續(xù)又轉(zhuǎn)化為Fe+,反應(yīng)前后

Fe+未發(fā)生變化,因此Fe+是催化劑,F(xiàn)e(T是中間產(chǎn)物,A不符合題意;由圖可

知,反應(yīng)①的能壘高于反應(yīng)②,因此反應(yīng)①的速型較慢,總反應(yīng)速率由反應(yīng)①的

速率決定,B符合題意;由圖可知,反應(yīng)物的總能量高于生成物總能量,該反應(yīng)

正向?yàn)榉艧岱磻?yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),總反應(yīng)的平衡常數(shù)K減小,C不符

合題意;由圖可知,總反應(yīng)方程式為:N2O+COCO2+N2,N元素化合

價(jià)從+1價(jià)降低至0價(jià),當(dāng)有14gN2生成時(shí),即生成0.5molN2,轉(zhuǎn)移電子的物

質(zhì)的量為0.5molX2=lmol,D不符合題意。

-1

3.已知反應(yīng)2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)AH=-752kJ-mol的反

應(yīng)機(jī)理如下:

①2NO(g)N2O2(g)(快)

②N2O2(g)+H2(g)N2O(g)+H2O(g)(慢)

③N2(D(g)+H2(g)N2(g)+H2O(g)(快)

下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()

A.①的逆反應(yīng)速率小于②的正反應(yīng)速率

B.②中N2O2與H2的碰撞僅部分有效

C.N2O2和N20是該反應(yīng)的催化劑

D.總反應(yīng)中逆反應(yīng)的活化能比正反應(yīng)的活化能大

答案AC

解析①為快反應(yīng),說(shuō)明正反應(yīng)的活化能和逆反應(yīng)的活化能都較小,反應(yīng)更

容易發(fā)生;②為慢反應(yīng),說(shuō)明正反應(yīng)的活化能和逆反應(yīng)的活化能都較大,②中正

反應(yīng)的活化能大于①中逆反應(yīng)的活化能,因此①的逆反應(yīng)速率大于②的正反應(yīng)速

率,A項(xiàng)錯(cuò)誤;②反應(yīng)為慢反應(yīng),反應(yīng)慢說(shuō)明反應(yīng)的活化能大,氣體分子發(fā)生碰

撞時(shí),許多碰撞都不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng),因此碰撞僅部分有效,B項(xiàng)正確;反應(yīng)過(guò)

程中N2O2和N20是中間產(chǎn)物,不是催化劑,C項(xiàng)錯(cuò)誤;總反應(yīng)為放熱反應(yīng),則

總反應(yīng)中逆反應(yīng)的活化能比正反應(yīng)的活化能大,D項(xiàng)正確。

4.(2020.重慶市二診)我國(guó)有較多的科研人員在研究甲醛的氧化,有人提出

()

_11_

HCHO(H-C-H)與02在羥基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H2O

的歷程,該歷程示意圖如圖(圖中只畫出了HAP的部分結(jié)構(gòu))。

下列說(shuō)法正確的是()

A.該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是CO2

B.HCHO在反應(yīng)過(guò)程中有C==O鍵發(fā)生斷裂

C.根據(jù)圖示信息,CO2分子中的氧原子全部來(lái)自02

D.HAP能提高HCHO與02應(yīng)的活化能,但不改變反應(yīng)路徑

答案A

解析由題干信息,HCHO與02在羥基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成

C02、H2O,HCHO中的C從()價(jià)升高至+4價(jià),作還原劑,則對(duì)應(yīng)生成的CO2

為氧化產(chǎn)物,A選項(xiàng)正確;根據(jù)圖示,整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中,HCHO在反應(yīng)過(guò)程中有

C—H鍵的斷裂和C==O鍵的形成,B選項(xiàng)錯(cuò)誤;由圖示可知,CCh分子中氧原

子一部分來(lái)自02,一部分還來(lái)自HCHO,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;HAP在反應(yīng)中作催化劑,

可降低HCHO與Ch應(yīng)的活化能,D選錯(cuò)誤。

5.(2020?湖北宜昌市高三聯(lián)考)我國(guó)科研人員研究了在Cu-ZnO—ZrCh催化

劑上CO?加氫制甲醇過(guò)程中水的作用機(jī)理,其主反應(yīng)歷程如圖所示(H2-*H+*H,

帶*標(biāo)記的物質(zhì)是該反應(yīng)歷程中的中間產(chǎn)物或過(guò)渡態(tài))。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()

A.第①步中CO2和H2分子中都有化學(xué)鍵斷裂

B.水在整個(gè)歷程中可以循環(huán)使用,整個(gè)過(guò)程不消耗水也不產(chǎn)生水

C.第③步的反應(yīng)式為:*H3co+H2O-CH3OH+*HO

D.第④步反應(yīng)是一個(gè)放熱過(guò)程

答案B

解析A.第①步反應(yīng)中CCh和H2反應(yīng)產(chǎn)生*H和*HCOO,可見兩種分子中

都有化學(xué)鍵斷裂,A正確;B.根據(jù)圖示可知:在第③步反應(yīng)中有水參加反應(yīng),第

④步反應(yīng)中有水生成,所以水在整個(gè)歷程中可以循環(huán)使用,但是整個(gè)過(guò)程中總反

應(yīng)為CO2+3H2fCH3OH+H2O,整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生水,B錯(cuò)誤;C.在反應(yīng)歷程中,

第③步中需要水,*H3co與小0反應(yīng)生成CH30H和*HO,反應(yīng)方程式為:*H3co

+H2O->CH3OH+*HO,C正確;D.第④步反應(yīng)是*H+*HO=H2O,形成化學(xué)鍵

釋放能量,可見第④步反應(yīng)是一個(gè)放熱過(guò)程,D工確。

微專題25利用斷點(diǎn)突破化學(xué)反應(yīng)速率圖像

知識(shí)進(jìn)階

1.當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到一種平衡后,若某一時(shí)刻外界條件發(fā)生改變,都可能使

速率一時(shí)間圖像的曲線出現(xiàn)不連續(xù)的情況,根據(jù)出現(xiàn)“斷點(diǎn)”前后的速率大小,

即可對(duì)外界條件的變化情況作出判斷。如圖:

n時(shí)刻改變的條件是使用了催化劑或可能增大壓強(qiáng)(僅適用于反應(yīng)前后氣體

物質(zhì)的量不變的反應(yīng))。

他條件不變時(shí),分別改變下列條件、對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡產(chǎn)生影響,下列

條件與圖像不相符的是(0?力:。正逆;h時(shí)改變條件,f2時(shí)重新建立平衡)()

答案c

解析分析時(shí)要注意改變條件瞬間。正、。說(shuō)的變化。增大02的濃度,C,正增

大,。逆瞬間不變,A正確;增大壓強(qiáng),。正、??斩荚龃?,0正增大的倍數(shù)大于。逆,

B正確;升高溫度,0E、。愛都瞬間增大,C錯(cuò)誤;加入合適催化劑,。正、0逆同

時(shí)同倍數(shù)增大,D正確。

名師點(diǎn)撥

。一,圖像中無(wú)“斷點(diǎn)”,曲線是“漸變”的,即逐漸升高或降低,則改變的

條件是濃度。若曲線是向上“漸變”,表示改變的條件是“增強(qiáng)”,反之,改變

的條件是“減弱”,如工業(yè)合成氨的反應(yīng):N2(g)-F3H2(g)2NH3(g)A/7<0o

因n時(shí)刻改變條件后,V,遂正,平衡逆向移動(dòng),故改變的條件是增大

NH3的濃度。

星題M線.

1.對(duì)于反應(yīng):X(g)+Y(g)2Z(g)A/7<0的反應(yīng),某一時(shí)刻改變外界條件,

其速率隨時(shí)間的變化圖像如圖所示。則下列說(shuō)法符合該圖像的是()

A,力時(shí)刻,增大了X的濃度

B.力時(shí)刻,升高了體系溫度

C.力時(shí)刻,降低了體系溫度

D.力時(shí)刻,使用了合適催化劑

答案D

解析由圖像可知,外界條件同等程度地增大了該反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率。

增大X的濃度.升高(或降低)體系溫度均不會(huì)同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率,

A、B、C錯(cuò)誤;使用合適催化劑可同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率,D正確。

2.某密閉容器中充入等物質(zhì)的量的A和B,一定溫度下發(fā)生反應(yīng)A(g)+

xB(g)2C(g),達(dá)到平衡后,在不同的時(shí)間段內(nèi)反應(yīng)物的濃度隨時(shí)間的變化如

圖甲所示,正逆反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化如圖乙所示,下列說(shuō)法中正確的是()

A.3()~4()min間該反應(yīng)使用了合適催化劑

B.化學(xué)方程式中的工=1,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

C.3()min時(shí)降低溫度,40min時(shí)升高溫度

D.前8minA的平均反應(yīng)速率為0.08mol-L'-min1

答案D

解析A項(xiàng),若使用合適催化劑,則化學(xué)反應(yīng)速率加快,故錯(cuò)誤;由甲圖像

可知,A、B的濃度變化相同,故A、B的化學(xué)計(jì)量數(shù)相同,都為1;由乙圖像

可知,30min時(shí)改變的條件為減小壓強(qiáng),40min時(shí)改變的條件為升高溫度,且

升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),B、C錯(cuò)誤;前8minA

人f3一?、士少,(2.00—1.36)mol-L-1.

的平均反應(yīng)速率為o=0.08mol-L'minD正確。

onmii;nn

3.在一密閉容器中發(fā)生反應(yīng)N2+3H22NH3A/7<0,達(dá)到平衡后,只

改變某一個(gè)條件時(shí),反應(yīng)速率與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示。

HlG與'3*1k*6h

回答下列問(wèn)題:

(1)處于平衡狀態(tài)的時(shí)間段是(填字母,下同)。

A./()?力B.八?尬

C.72?f3

D.白?白E.t4~t5F.“?f6

(2)判斷力、辦、CE寸刻分別改變的一個(gè)條件。

A.增大壓強(qiáng)B.減小壓強(qiáng)

C升高溫度

D.降低溫度E.加合適催化劑D.充入氮?dú)?/p>

八時(shí)亥I];"時(shí)刻:時(shí)刻。

(3)依據(jù)(2)中的結(jié)論,下列時(shí)間段中,氨的百分含量最高的是o

A./0?力B.&3

C./3?D.,5~/6

(4)如果在/6時(shí)刻,從反應(yīng)體系中分離出部分氨,力時(shí)刻反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),

請(qǐng)?jiān)趫D中兩出反應(yīng)速率的變化曲線。

答案(l)ACDF(2)CEB(3)A

解析(1)根據(jù)圖示可知,fO?力,?13、力?fl,f5?/6時(shí)間段中,。工,Z3相

等,反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。(2)力時(shí),。正、。逆同時(shí)增大,且。過(guò)增大得更快,平衡向

逆反應(yīng)方向移動(dòng),所以。時(shí)改變的條件是升溫。13時(shí),。正、。逆同時(shí)增大且增大

量相同,平衡不移動(dòng),所以A時(shí)改變的條件是加合適催化劑。白時(shí),。正、。及同

時(shí)減小,但平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),所以白時(shí)改變的條件是減小壓強(qiáng)。(3)根據(jù)

圖示知,力?,2、白?“時(shí)間段內(nèi)平衡均向逆反應(yīng)方向移動(dòng),NH3的含量均比m?

小時(shí)間段的低,所以70?九時(shí)間段時(shí)NH3的百分含量最高。(4)砧時(shí)刻分離出部分

NH3,。道立刻減小,而。正逐漸減小,在力時(shí)刻二者相等,反應(yīng)重新達(dá)到平衡,

據(jù)此可畫出反應(yīng)速率的變化曲線。

----------------------------------------------------------------------------把握高考命脈-----------

1.(2019?浙江4月選考,22)高溫高壓液態(tài)水具有接近常溫下弱酸的c<H')

或弱堿的c(OH),油脂在其中能以較快的反應(yīng)速率水解。與常溫常壓水相比,

下列說(shuō)法不正確的是()

A.高溫高壓液態(tài)水中,體系溫度升高,油脂水解反應(yīng)速率加快

B.高溫高壓液態(tài)水中,油脂與水的互溶能力增強(qiáng),油脂水解反應(yīng)速率加快

C.高溫高壓液態(tài)水中,c(H)增大,可催化油脂水解反應(yīng),且產(chǎn)生的酸進(jìn)一

步催化水解

D.高溫高壓液態(tài)水中的油脂水解,相當(dāng)于常溫下在體系中加入了相同c(H

)的酸或相同c(OH)的堿的水解

答案D

解析溫度升高,油脂的反應(yīng)速率加快,A項(xiàng)正確;溫度升高壓強(qiáng)增大,導(dǎo)

致油脂與水的互溶能力增強(qiáng),接觸面積增大,油脂水解反應(yīng)速率加快,B項(xiàng)正確;

溫度升高,水的離子積常數(shù)增大,c(H')增大,可催化油脂水解反應(yīng),且產(chǎn)生的

酸進(jìn)一步催化水解,C項(xiàng)正確;水無(wú)論電離程度大小都存在c(H')=c(OH)水

仍然呈中性,D項(xiàng)錯(cuò)誤,故選D。

2.(2019?全國(guó)卷II)環(huán)戊二烯容易發(fā)生聚合生成二聚體,該反應(yīng)為可逆反應(yīng)。

不同溫度下,溶液中環(huán)戊二烯濃度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示,下列說(shuō)法正確的

是(填標(biāo)號(hào))。

(

-1.6

L

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L

s1.2

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