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文檔簡介
第11講鎂、鋁、銅及其重要化合物金屬冶煉考鋼要求核心素養(yǎng)L了解淡.招.相也ft重要化合物的制宏明辨識與微般探析認(rèn)用缶勇其做要化合物的兩性,能乩奔及其單要世合物的備禪性.FI!徘如及腥頁安化合物的性質(zhì);建解禁、嗣及時頁費化杏物的性質(zhì);俺從不同層出認(rèn)且金屈甘科的弟樣性、井對枷而進(jìn)行的英:能從宏觀和做觀,相靖弁的視角珍析勺解廈實際忙馳。帝方秩,掌'握其中耍性質(zhì)及其應(yīng)JJL了解富見金JK的話動性咽序.變化觀念與隼衡屈想認(rèn)M鎂?■爵.朋及其重要化M發(fā)牛化學(xué)整化需要-定的第件.并典-定規(guī)徘;訊識金屈曲嫌避4§?定規(guī)禰?3..了解含充的檄念廢K更麴應(yīng)房。科學(xué)探究與創(chuàng)新意識施發(fā)則和提出有探究價信的有治鎂.鋁、陶我」L重要化令物件.質(zhì)的探究方案,進(jìn)行賓驗探窕??茖W(xué)態(tài)度S社會責(zé)任--一一一--------"--具有可持讀發(fā)限法詛和岸色化學(xué)觀念,能對與鐐、箱■■銅戲其重要化|合物的性質(zhì)有冀的段會訥點同JH作出W隔的價帽判斷o考點一鎂、鋁及其重要化合物溫故如新L自主復(fù)習(xí)溫故如新—、鎂、鋁單質(zhì)的性質(zhì)鎂、鋁的結(jié)構(gòu)和存在形式鎂、鋁元素分別位于元素周期表的第三周期旦^族和些族,原子結(jié)構(gòu)示意(+12)2S2(-13)283圖分別為和,它們都是活潑金屬,在自然界中全部以化合態(tài)的形式存在。鋁是地殼中含量最多的金屬元素。金屬鋁的物理性質(zhì)鋁是銀白色有金屬光澤的固體,有良好的延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等,密度較小,質(zhì)地柔軟。鋁的熔點比鎂高,硬度比鎂大。3.對比掌握鎂、鋁的化學(xué)性質(zhì)鋁鎂與非金屬單質(zhì)反應(yīng)能被Cl2、O2氧化,點燃2Mg+O2=====2MgO,點燃3Mg+N2=====Mg3N2與水反應(yīng)反應(yīng)很困難能與沸水反應(yīng):Mg+2H2O=蘭==Mg(OH)2+H2t與酸(H+)反應(yīng)能與H+反應(yīng)產(chǎn)生H2反應(yīng)速率比Al快:Mg+2H+===Mg2++H2t與堿反應(yīng)能溶于強(qiáng)堿溶液產(chǎn)生h2不反應(yīng)與某些氧能與Fe2O3、MnO2、Cr2O3能在CO2中燃燒:
化物反應(yīng)等金屬氧化物發(fā)生鋁熱反應(yīng),點燃,2Mg+CO2====^2MgO+C4.鋁的制備⑴鋁土礦提宜Al2O3?!?.電解一(2)電解熔融A12O3:2華03(熔融)冰需石4A1*30(2)電解熔融A12O3:二、鋁的重要化合物1.氧化鋁和氫氧化鋁(兩性)名稱氧化鋁(A12O3)氫氧化鋁[A1(OH)3]物理性質(zhì)白色固體,熔點很高白色膠狀物質(zhì),難溶于水化學(xué)性質(zhì)與酸反應(yīng)A12O3+6H+==2AB++3H2OA1(OH)3+3H+==Ab++3H2O與堿反應(yīng)A1。+2OH-==2A1Ot+232H2OA1(OH)3+OH-==A1O^+2H2O加熱不分解2A1(OH)===zA1O+3HO^^^i-i-)3^=kl23IJ-_1>2^^制備方法A1(OH)3加熱分解A13+與足量氨水反應(yīng)A1O-溶液中通入足量CO2可溶性鋁鹽和偏鋁酸鹽混合主要用途做耐火材料冶煉鋁的原料制藥凈水作用2.常見的鋁鹽一一明礬明磯的化學(xué)式為KA1(SO4)2-12H2O,屬于復(fù)鹽。明磯凈水的原理明磯溶于水時發(fā)生電離,電離方程式為KA1(SO4)2==K++A13++2SO2-_,其中A13+發(fā)生水解反應(yīng),產(chǎn)生A1(OH)3(膠體),其吸附能力很強(qiáng),可以吸附水中的懸浮雜質(zhì)并形成沉淀,使水變得澄清。三、鎂的重要化合物物質(zhì)主要性質(zhì)及反應(yīng)方程式氧化鎂堿性氧化物MgO+2H+===Mg2++H2O氫氧中強(qiáng)堿Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O
化鎂溶解度小于碳酸鎂MgCO3+H2O=些==Mg(OH)2+CO2t氮化鎂Mg3N2+6H2O===3Mg(OH)2+2NH3t氮化鎂◎自我檢測判斷正誤(正確的打“"”,錯誤的打“X”)。(2020-浙江7月選考)Mg加入過量FeCl3溶液中可得Fe。()(2019-高考全國卷II,10B)將鎂條點燃后迅速伸入集滿CO2的集氣瓶,集氣瓶中產(chǎn)生濃煙并有黑色顆粒產(chǎn)生。()(2019-高考天津卷)鋁中添加適量鋰,制得低密度、高強(qiáng)度的鋁合金,可用于航空工業(yè)。()將MgCl2溶液加熱蒸干可制備無水MgCl2。()MgO與Al粉的混合物也可稱為鋁熱劑。()冶煉鋁時常用焦炭做還原劑。()相同質(zhì)量的鎂條分別在足量的CO2和O2中完全燃燒,所得固體的質(zhì)量相同。()工業(yè)上制造鎂粉時,可將鎂蒸氣在N2中冷卻。()⑼Al2O3的熔點高,可做耐高溫材料,實驗室可用氧化鋁坩蝸熔化NaOH、Na2CO3固體等。()明磯可做凈水劑,起到殺菌消毒的作用。()AlOvHCO§在水溶液中因發(fā)生相互促進(jìn)的水解反應(yīng)而不能大量共存。()答案:(1)X(2)V(3)V(4)X(5)X(6)X(7)X(8)X(9)X(10)X(11)X鋁的化學(xué)性質(zhì)可用以下轉(zhuǎn)化關(guān)系表示:寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的方程式(能寫離子方程式的寫離子方程式):①4Al+3O2=d^Al2O3;2232Al+FeO高UFe+AlO;23232Al+6H+==2AM+3H」;2④2Al+2OH-+2Hq===2AlO^+3H」。學(xué)以致用考點演練學(xué)以致用演練一鎂、鋁單質(zhì)的性質(zhì)及應(yīng)用1.鎂是一種活潑的金屬單質(zhì),下列關(guān)于金屬鎂的說法中正確的是()鎂能與NaOH溶液反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀大量鎂條燃燒引起的火災(zāi)不能用干冰滅火器滅火鎂在任何條件下都不能與水反應(yīng)鎂能在N2中燃燒,且生成MgN解析:選B。鎂不是兩性金屬,不能與NaOH溶液反應(yīng),故A錯誤;鎂能在CO2中燃燒,故B正確;鎂在加熱條件下能與水反應(yīng)生成氫氧化鎂和氫氣,故C錯誤;鎂能在凡中燃燒,且生成Mg3N2,故D錯誤。2.(教材改編題)下列關(guān)于鋁單質(zhì)的敘述中,正確的是()不能用鋁制器皿來盛放酸梅湯或堿水是因為鋁會和酸或堿反應(yīng)鋁制品在空氣中有很強(qiáng)的抗腐蝕性是因為鋁的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定鋁和NaOH溶液反應(yīng):Al+2OH-===AlO2-+2H2t用坩蝸鉗夾住一小塊用砂紙仔細(xì)打磨過的鋁箔在酒精燈上加熱,由于金屬鋁的熔點較低,熔化后的液態(tài)鋁會滴落下來解析:選A。A項,無論是鋁還是其氧化物都能與酸或堿反應(yīng),正確;B項,鋁在空氣中表面形成致密的氧化膜,因此有很強(qiáng)的抗腐蝕性,錯誤;C項,原子、電荷、得失電子均不守恒,正確的離子方程式為2Al+2OH一+2H2O==2Al0+3H2t,錯誤;D項,打磨后的鋁箔在酒精燈上灼燒,表面生成Al2O3,高熔點的Al2O3兜住了熔融的液態(tài)鋁,不會滴落下來,錯誤。鋁是中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)階段的唯一一種既能與酸(非氧化性酸)反應(yīng)又能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)放出H2的金屬,就鋁的這一特殊性質(zhì)回答下列問題:(1)等質(zhì)量的兩份鋁分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng),所得H2的體積之比是。足量的兩份鋁分別投入等體積、等物質(zhì)的量濃度的鹽酸和氫氧化鈉溶液中,產(chǎn)生H2的體積之比是。足量的兩份鋁分別投入等體積、一定物質(zhì)的量濃度的HCl、NaOH溶液中,二者產(chǎn)生的H2體積相等,則HCl和NaOH的物質(zhì)的量濃度之比是。甲、乙兩燒杯中各盛有100mL3mol-L-1的鹽酸和NaOH溶液,向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉,反應(yīng)結(jié)束后,測得生成的氣體體積之比為V(甲):V(乙)=1:2,則加入鋁粉的質(zhì)量為(填字母)。A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.8g解析:(1)根據(jù)化學(xué)方程式2Al+6HCl==2AlCl3+3H2t和2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2t,得Al與H2的關(guān)系式均為2Al~3H2,酸、堿均足量,古攵只要參加反應(yīng)的Al的量相等,所得H2的量必相等。因為在反應(yīng)中Al足量,產(chǎn)生的H2由HCl和NaOH的量決定。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中的關(guān)系式:6HCl~3H2、2NaOH~3H2可知,當(dāng)HCl、NaOH的物質(zhì)的量相等時,二者產(chǎn)生H2的體積之比為1:3。因為鋁足量且產(chǎn)生H2的量相等,根據(jù)關(guān)系式可得*HCl):〃(NaOH)二3:1,又因為兩溶液體積相等,故物質(zhì)的量濃度c(HCl):c(NaOH)=〃(HCl):〃(NaOH)=3:1。(4)其反應(yīng)原理分別為2Al+6HCl==2AlCL+3H2t、2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2t。由此可見,當(dāng)參加反應(yīng)的HCl和NaOH的物質(zhì)的量相同時,產(chǎn)生h2的體積之比是1:3,而題設(shè)條件體積之比為1:2,說明加入的鋁粉對鹽酸來說是過量的,而對NaOH來說是不足的。2Al+6HCl===2AlCl3+3H2t3mol6mol3mol-L-1X0.1L0.153mol則Al與NaOH反應(yīng)生成的H2為0.15molX2=0.3mol。2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2t2X27g3mol5.4g0.3mol即加入的鋁粉為5.4g。答案:(1)1:1⑵1:3(3)3:1(4)A鋁與酸、堿反應(yīng)生成h2的定量關(guān)系鋁分別與鹽酸、NaOH溶液反應(yīng)的原理:2Al+6HCl===2AlCl3+3H2t;2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2t。⑴等量的鋁分別與足量鹽酸和足量氫氧化鈉溶液反應(yīng),產(chǎn)生H2的體積之比為%Cl(H2)_^,NaOH(H2)1⑵足量的鋁分別與等體積、等物質(zhì)的量濃度的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng),產(chǎn)生H2的體積之比為'HCl(H2)_%2膈(H2)3(3)—定量的鋁分別與一定量的鹽酸和NaOH溶液反應(yīng),若產(chǎn)生H2的體積之比滿足!<'HCl(H2)<!,則鋁與鹽酸反應(yīng)時,鋁過量而鹽酸不足;鋁與NaOH,,,NaOH(H2)溶液反應(yīng)時,鋁不足而NaOH溶液過量。演練二氧化鋁、氫氧化鋁的特性及應(yīng)用中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)階段接觸到許多既能與強(qiáng)酸反應(yīng)又能與強(qiáng)堿反應(yīng)的物質(zhì),有。答案:Al、Al2O3、Al(OH)3、弱酸的銨鹽[如NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等]、弱酸的酸式鹽(如NaHCO3、KHS、NaHSO3等)、氨基酸等(除雜問題)下列除去雜質(zhì)的方法不正確的是()鎂粉中混有少量鋁粉:加入過量燒堿溶液充分反應(yīng),過濾、洗滌、干燥得到鎂粉用過量氨水除去Fe3+溶液中的少量A13+A1(OH)3中混有少量Mg(OH)2:加入足量燒堿溶液,充分反應(yīng),過濾,向濾液中通入過量CO2后再過濾、洗滌、干燥得到A1(OH)3MgO中混有少量A12O3:加入足量燒堿溶液,充分反應(yīng),過濾、洗滌、干燥得到MgO解析:選B。Al(OH)3不溶于氨水,故向含少量Al3+的Fe3+溶液中加入過量氨水時,F(xiàn)e3+、Al3+均轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀,達(dá)不到除雜的目的。(2020.高考江蘇卷)下列有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)與用途具有對應(yīng)關(guān)系的是()鋁的金屬活潑性強(qiáng),可用于制作鋁金屬制品氧化鋁熔點高,可用作電解冶煉鋁的原料氫氧化鋁受熱分解,可用于中和過多的胃酸明磯溶于水并水解形成膠體,可用于凈水解析:選D。鋁具有很好的延展性,可以用于制作鋁金屬制品,與鋁的活潑性無關(guān),A項錯誤;電解氧化鋁冶煉鋁是因為氧化鋁熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電,與熔點高無關(guān),B項錯誤;氫氧化鋁能與胃酸的主要成分鹽酸發(fā)生反應(yīng),與氫氧化鋁受熱分解無關(guān),C項錯誤;明磯中的A13+可以水解生成氫氧化鋁膠體,膠體具有很強(qiáng)的吸附能力,可以吸附水中的懸浮物,起到凈水作用,D項正確。用含少量鎂粉的鋁粉制取純凈的氫氧化鋁,下列操作步驟中最佳組合是()①加入過量鹽酸溶解②加入過量燒堿溶液溶解③過濾④通入過量CO2生成A1(OH)3沉淀⑤加入適量鹽酸生成A1(OH)3沉淀⑥加入過量燒堿溶液生成Mg(OH)2沉淀A.①⑥③⑤③B.②③④③②③⑤③D.①⑥③④③解析:選B。用含少量鎂粉的鋁粉制取純凈Al(OH)3的最佳方案如下:r?'濾液[NhAIO;r?'濾液[NhAIO;
和阪QH)通人過恥CS,過添rC沌液;含鋁雜質(zhì)的提純方法歸類利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于強(qiáng)堿的特性,可除去許多物質(zhì)中的含鋁雜質(zhì)。例如:Mg(Al):加足量NaOH溶液。Fe2O3(Al2O3):加足量NaOH溶液。Mg(OH)2[Al(OH)3]:加足量NaOH溶液。Mg2+(Al3+):加過量NaOH溶液,過濾,再加酸充分溶解。2.Al(OH)3的三種制備方法方法一:可溶性鋁鹽溶液與過量氨水反應(yīng)反應(yīng)原理:Al3++3N%H2O==Al(OH)3!+3NH才方法二:向可溶性偏鋁酸鹽溶液中通入過量CO?反應(yīng)原理:AlO-+2H2O+CO2==Al(OH)3!+HCO-方法三:相互促進(jìn)水解法考點二銅及其重要化合物—、銅單質(zhì)反應(yīng)原理:AlO-+2H2O+CO2==Al(OH)3!+HCO-方法三:相互促進(jìn)水解法考點二銅及其重要化合物—、銅單質(zhì)1.物理性質(zhì):紫紅色固體,具有良好的延展性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。2.化學(xué)性質(zhì)心金屬~w岬化地樞應(yīng)■——壁空'」CuJQH)或玖常溫下,銅在干燥的空氣中性質(zhì)穩(wěn)定,但在潮濕的空氣里會被銹蝕,在2Cu+02+C02Cu+02+C02+H20==二23寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式。銅在空氣中加熱:2Cu+O尸空=蛇60;2銅絲在硫蒸氣中反應(yīng):2Cu+S===CUqS。2二、銅的重要化合物銅及其常見化合物的顏色物質(zhì)顏色物質(zhì)顏色Cu紫紅色CuS04白色Cu0黑色CuS04-5H20藍(lán)色Cu20磚紅色Cu2(0H)2C03綠色Cu2S黑色Cu(0H)2藍(lán)色2.銅的重要化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系Ci項DH)』C也—CuOiCuSOd1□出電,5H陽
qijO1Cu{DH力完成下列方程式:(1)銅的氧化物Cu0高溫分解得到Cu20,化學(xué)方程式為4Cu0=SILcu20+02LCu20溶于稀硫酸產(chǎn)生藍(lán)色溶液和紫紅色固體,離子方程式為Cu20+2H+===Cu+Cu2++Ho0。(2)氫氧化銅氫氧化銅懸濁液煮沸變黑的原因,用化學(xué)方程式表示為Cu(0H)W=Cu0+H20。Cu2(0H)2C03的名稱為堿式碳酸銅,是銅綠、孔雀石的主要成分,受熱分解可生成黑色的氧化銅,化學(xué)方程式為Cu2(OH)2CO3====2CuO+CO2321+H2O;可溶于稀硫酸,離子方程式為Cu2(OH)2CO3+4H+==2Cu2++CO21+3H.O。(4)藍(lán)色的硫酸銅晶體受熱分解為白色的硫酸銅粉末,化學(xué)方程式為CuSO4-5H2O=d=CuSO4+5H2O。CuSO4-5H2O為藍(lán)色晶體,俗稱藍(lán)磯、膽磯。無水CuSO4為白色粉末,遇水變藍(lán)色(生成CuSO4?5H2O),可作為水的檢驗依據(jù),但無水CuSO4不能做干燥劑。日特別提醒-1銅鹽的毒性銅鹽溶液有毒,是因為銅離子能使蛋白質(zhì)變性從而使其失去生理活性,故可利用膽磯、熟石灰、水配成波爾多液,用來殺滅植物的病毒。Q自我檢測判斷正誤(正確的打“V”,錯誤的打“X”)。(1)(2020-浙江7月選考)工業(yè)上可采用高溫冶煉黃銅礦的方法獲得粗銅。()(2018-高考全國卷111,10A)用稀硫酸和鋅粒制取H2時,加幾滴CuSO4溶液以加快反應(yīng)速率。()向含較高濃度Cl-的溶液中加入Cu和CuSO4,生成CuCl沉淀而除去Cl-的反應(yīng)為Cu+Cu2++2Cl-===2CuCl。()加入稀硝酸溶解,過濾、洗滌、干燥,可除去Cu粉中混有的CuO。()將銅絲插入稀硝酸中,反應(yīng)的離子方程式為Cu+4H++2NO-===Cu2++2NO2t+H2Oo()答案:⑴"⑵V⑶V(4)X(5)X學(xué)以致用考點演練學(xué)以致用演練一銅及其重要化合物的性質(zhì)與應(yīng)用1.(2020-高考全國卷111,7,6分)宋代《千里江山圖》描繪了山清水秀的美麗景色,歷經(jīng)千年色彩依然,其中綠色來自孔雀石顏料[主要成分為Cu(OH)2?CuCO3],青色來自藍(lán)銅礦顏料[主要成分為Cu(OH)2?2CuCO3]。下列說法錯誤的是()保存《千里江山圖》需控制溫度和濕度孔雀石、藍(lán)銅礦顏料不易被空氣氧化孔雀石、藍(lán)銅礦顏料耐酸耐堿Cu(OH)2?CuCO3中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于Cu(OH)2?2CuCO3解析:選C。Cu(OH)2和CuCO3在高溫時均易分解,在潮濕的空氣中會有微量溶解,因此保存《千里江山圖》需控制溫度和濕度,A項正確;孔雀石和藍(lán)銅礦顏料中的Cu元素均為+2價,處于Cu元素的最高價態(tài),因此孔雀石、藍(lán)銅礦顏料不易被空氣氧化,B項正確;Cu(OH)2和CuCO3均能與強(qiáng)酸發(fā)生反應(yīng),C項錯誤;Cu(OH)2中Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65.3%,CuCO3中Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為51.6%,因此Cu(OH)2.CuCO3中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于Cu(OH)2?2CuCO3中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù),D項正確。2.(2021-山東省實驗中學(xué)高三診斷)氯化亞銅(CuCl)是白色粉末,微溶于水,酸性條件下不穩(wěn)定,易生成金屬Cu和Cu2+。某小組擬熱分解CuCl2-2H2O制備CuCl,并進(jìn)行相關(guān)探究。下列說法正確的是()CuC】-?2H3O匕?事-CuCb—M-CuCl+C]3140T.—g(QHg疵耳以0制備CuCl時產(chǎn)生的Cl2可以回收循環(huán)利用,也可以通入飽和NaCl溶液中除去200°CCu2(OH)2Cl2在200C時反應(yīng)的化學(xué)萬程式為Cu2(OH)2Cl2===2CuO+2HCltX氣體可以是、,目的是做保護(hù)氣,抑制CuCl2-2H2O在加熱過程中發(fā)生水解CuCl與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式:2CuCl+4H++SO2-==2Cw++2Cl-+SO2t+2H2O解析:選B。制備CuCl時產(chǎn)生的Cl2可以轉(zhuǎn)化為HCl,回收循環(huán)利用,Cl2Cu2(OH)2Cl2加熱至在飽和NaCl溶液中的溶解度小,不能被吸收除去,A錯誤;200°C時生成CuO,結(jié)合原子守恒可知,還生成HCl,則化學(xué)方程式為200CCu2(OH)2Cl2===2CuO+2HClt,B正確;CuCl2水解生成氫氧化銅和HCl,X氣體是用于抑制CuCl2水解,則X為HC1,不是N2,C錯誤;由題意可知,CuCl在酸性條件下不穩(wěn)定,易生成金屬銅和Cu2(OH)2Cl2加熱至演練二銅及其重要化合物的制備3.(2021-衡陽調(diào)研)某煉鐵廢渣中含有大量CuS及少量鐵的化合物,工業(yè)上以該廢渣為原料生產(chǎn)CuCl2-2H2O晶體的工藝流程如下:空氣鹽酸。好卜前I剖件…皿皿廢氣波渣下列說法正確的是()焙燒過程中每有1molCuS參加反應(yīng),則消耗3molO2焙燒后的廢氣能使酸性高錳酸鉀溶液褪色濾渣中主要含鐵的氧化物將獲得的CuCl2-2H2O晶體直接加熱可制得CuCl2固體高溫解析:選B。A項,2CuS+3O2=====2CuO+2SO2,由化學(xué)方程式可知,1molCuS消耗1.5molO2,錯誤;B項,廢氣中含有SO2,能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,正確;C項,調(diào)節(jié)pH時,F(xiàn)e3+水解轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3而除去,錯誤;D項,將CuCl22H2O直接加熱脫水,Cu2+水解,HCl揮發(fā)促進(jìn)水解平衡正向移動,產(chǎn)生Cu(OH)2,無法得到CuCl2固體,錯誤。4.(2021-西寧檢測)工業(yè)上由黃銅礦(主要成分為CuFeS2)冶煉銅的主要流程如下:石英砂石英砂「氣體A空氣(irtCiijS^nFrSJ^J氣石英砂請回答下列問題:氣體A中的大氣污染物可選用下列試劑中的吸收。濃硫酸b.稀硝酸c.NaOH溶液d.氨水由泡銅冶煉粗銅的化學(xué)方程式為。以CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液進(jìn)行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì))的電解精煉,下列說法正確的是。電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能粗銅接電源正極,發(fā)生氧化反應(yīng)溶液中Cu2+向陽極移動從陽極泥中可回收Ag、Pt、Au等金屬利用反應(yīng)2Cu+O2+2H2SO4==2CuSQ+2H2O可制備CuSO4,若將該反應(yīng)設(shè)計為原電池,其正極電極反應(yīng)式為。解析:⑴氣體A中的大氣污染物為SO2,可以用NaOH溶液或氨水吸收。⑵依據(jù)圖示,泡銅中的Cu2O與Al高溫下發(fā)生鋁熱反應(yīng)制得粗銅。(3)電解精煉銅過程中,電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的同時,部分電能也轉(zhuǎn)化為熱能,a錯;電解精煉銅時,粗銅做陽極,與電源正極相連,發(fā)生氧化反應(yīng),b對;電解過程中Cu2+向陰極移動,c錯;粗銅中Ag、Pt、Au的放電能力比銅弱,形成陽極泥,可以回收,d對。(4)根據(jù)總反應(yīng),O2發(fā)生還原反應(yīng),因此正極反應(yīng)式為O2+4H++4e-==2H2O。答案:(1)cd高溫3Cu2O+2Al=====Al2O3+6Cubd4H++O2+4e-===2H2O考點三金屬材料與金屬礦物的開發(fā)利用溫故如新自主復(fù)習(xí)溫故如新合金的概念及性能
回刁_由兩種或兩種以上的金屬〔或金膩與-非金屆)—一婚合而成的具捫一金屬特性的物質(zhì),一具有金屬特性--略點:多數(shù)合金的陪點比它的各成分金屬的甌熔點低_硬度:臺金的硬度-?般比它的各成分金屬的硬度友常見的金屬材料金屬材料分類金屬材料黑色僉屬材料鐵、銘、銃以及它們的合金有色金屬材料除黑色金屬以外的其他待種金屬及盅合金金屬材料幾種常見的合金?低■鋼:割性、焊接性好,但強(qiáng)度低|—|碳素鋼中同銅s強(qiáng)度高,韌性及加T一性好①震一L島誰銅:便而血熱處理后禪性好|_具有料種不同的優(yōu)良性能.用于制一直土」-不銹銅及各種特種鋼鉗合金I—種類:硅鉗臺金鉗合金I—種類:硅鉗臺金、鎂鋁合金、硬鋁等-特性:密度小、搔度高也造)性好、易于加工—用途:建筑業(yè)、容器包裝業(yè),交通運(yùn)輸業(yè)等-■銅(主要含&、Sn、Ph.我國站早使用)③隔否崟]一一黃鋼(主要含Cu、Zn等〉—白銅(主耍含Cu.Ni.Zn等)3.金屬礦物的開發(fā)利用金屬在自然界中的存在形式再才云_大多數(shù)金屬主妻以化合態(tài)存在于金屬化合
'"一物中,金屬元痣都顯正價游離態(tài)|—金■,鈾等極少數(shù)金屬金屬的冶煉實質(zhì):把金屬從化合態(tài)還原為游離態(tài)。熱還方法:根據(jù)金屬的活動性順序不同,金屬冶煉的方法分為熱分解法、熱還原法、電解法等。
熱分解法2HgoW==Hg±O2±2Ag2O=A=4Ag+O2t熱還原法CO做還原劑高溫Fe2O3+3CO===^Fe+3CO2(高爐煉鐵)日2做還原劑高溫WO3+3H2=====W+3H2O活潑金屬做還原劑高溫3MnO2+4Al旦當(dāng)Mn+2A12O3電解法電解.2Al2O3(熔融)冰晶石^"犯吐電解MgCl2(熔融)====Mg+Cl2t由解2NaCl(熔融)=====>Na+Cl2t冶煉方法主要反應(yīng)原理(舉例)實驗原理高溫下,鋁與氧化鐵發(fā)生反應(yīng),放出大量的熱,生成的鐵呈熔融態(tài),易實驗原理高溫下,鋁與氧化鐵發(fā)生反應(yīng),放出大量的熱,生成的鐵呈熔融態(tài),易與Al2O3分離?;瘜W(xué)方程式為Fe2O3+2Al=S溫蛇Fe+Al2O3實驗裝置一岫為鋁熱反應(yīng)撮供高溫條件如一氯酸岬,產(chǎn)生皺氣,引發(fā)反應(yīng)v國比株和制粉的混合物G實驗現(xiàn)象鎂帶劇烈燃燒,放出大量的熱,并發(fā)出耀眼的白光,氧化鐵與鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)。紙漏斗的下部被燒穿,有熔融物落入沙中原理(1)制取熔點較高、活動性弱于Al的金屬,如鐵、格、錳、鎢等。應(yīng)用(2)金屬焊接,如野外焊接鋼軌等4.鋁熱反應(yīng)自我檢測判斷正誤(正確的打“"”,錯誤的打“X”)。⑴(2019?高考全國卷III,7B)鋁合金大量用于高鐵建設(shè)。()金屬元素的單質(zhì)在常溫下均為固體。()金屬元素在不同化合物中化合價均相同。()合金材料中不可能含有非金屬元素,合金中的金屬元素都以化合態(tài)形式存在。()港珠澳大橋的建設(shè)使用了大量鋼材,鋼材是合金。()金屬元素的單質(zhì)只有還原性,其離子只有氧化性。()合金的硬度一般大于其成分金屬,而熔點一般低于其成分金屬。()金屬氧化物與鋁粉的混合物都是鋁熱劑。()用金屬鈉在高溫下還原TiCl4可制取金屬鈦。()人類歷史上使用鋁的時間比鐵晚,原因是鋁的冶煉成本高。()電解氯化鎂溶液制取金屬鎂。()答案:⑴"⑵X⑶X(4)X(5)V(6)X⑺V(8)X(9)V(10)X(11)X學(xué)以致用考點演練學(xué)以致用演練一金屬材料、合金的性能與應(yīng)用1.下列生活用品中主要由黑色金屬材料制造的是()塑鋼門窗B.不銹鋼刀C.純銅導(dǎo)線D.18K金首飾解析:選B。冶金工業(yè)上習(xí)慣把鐵、鉻、錳以及它們的合金(主要指合金鋼及鋼鐵)叫作黑色金屬材料。塑鋼門窗是以聚氯乙烯樹脂為主要原料制造的,A項錯誤;不銹鋼刀為鐵的合金,主要由黑色金屬材料制造而成,B項正確;純銅導(dǎo)線為銅單質(zhì),屬于有色金屬材料,C項錯誤;18K金首飾為金的合金,屬于有色金屬材料,D項錯誤。C919大型飛機(jī)的制造采用了大量新材料鋁鋰合金。下列關(guān)于鋁鋰合金的說法不正確的是()鋁鋰合金是鋁與鋰形成的混合物鋁鋰合金的硬度比鋰大鋁鋰合金的熔點比鋁低鋁鋰合金耐酸堿腐蝕解析:選D。鋁鋰合金中的鋁既能與酸反應(yīng),又能與堿反應(yīng),鋰能與酸反應(yīng),故鋁鋰合金不耐酸堿腐蝕。演練二金屬冶煉、金屬礦物的開發(fā)利用(2021-長子高三模擬)《五金?鐵》中記載:“若造熟鐵,則生鐵流出時,相連數(shù)尺內(nèi),低下數(shù)寸,筑一方塘,短墻抵之。其鐵流入塘內(nèi),數(shù)人執(zhí)柳木排立墻上……眾人柳棍疾攪,即時炒成熟鐵?!币韵抡f法不正確的是()金屬冶煉方法由金屬活動性決定熟鐵比生鐵質(zhì)地更硬,延展性稍差炒鐵是為了降低鐵水中的碳含量該法與近代往生鐵水中吹空氣煉鋼異曲同工解析:選B?;顒有圆煌慕饘伲湟睙挿椒ú煌?,即金屬冶煉方法由金屬活動性決定,故A正確;熟鐵比生鐵質(zhì)地更軟,且延展性好,故B錯誤;炒鐵過程中降低了鐵水中的碳含量,從而將生鐵轉(zhuǎn)化成熟鐵,故C正確;該冶煉方法和近代往生鐵水中吹空氣煉鋼,都是利用空氣中氧氣氧化C元素,其原理基本相同,故D正確。(2021?九江質(zhì)檢)下列說法正確的是()A-工業(yè)上通過電解氯化鈉溶液制備金屬鈉和氯氣鋼鐵廠用熱還原法冶煉鐵X業(yè)上電解熔融狀態(tài)的Al2O3制備Al不涉及氧化還原反應(yīng)/、石灰乳"口、煅燒"C電解"MgCl2(aq)^Mg(OH)2MgOMg解析:選B。電解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2,得不到單質(zhì)鈉,A錯誤;電解熔融Al2O3發(fā)生的是氧化還原反應(yīng),C錯誤;工業(yè)上冶煉鎂是電解熔融MgCl2而不是MgO,D錯誤。鋁熱反應(yīng)的本質(zhì)是利用鋁的還原性,將難熔金屬從其氧化物中置換出來,關(guān)于鋁熱反應(yīng)回答下列問題:(1)用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反應(yīng)實驗,需要的試劑還有(填字母)。A.KClB.KClO3C.MnO2D.Mg(2)用等物質(zhì)的量的MgO和Fe2O3組成的混合物在一定條件下與Al粉進(jìn)行鋁熱反應(yīng)。引發(fā)鋁熱反應(yīng)的操作是。產(chǎn)物中單質(zhì)是(填名稱)。(3)取少量(1)中鋁熱反應(yīng)所得的固體混合物,將其溶于足量稀硫酸,滴加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象,(填“能”或“不能”)說明固體混合物中無Fe2O3,理由是(用離子方程式說明)。解析:⑴做鋁熱反應(yīng)的實驗時,需要KClO3做助燃劑,且用鎂條引燃。(2)①在混合物上加少量KClO3固體并插上Mg條,點燃Mg條后放出熱量,使KC1O3固體分解放出。2,進(jìn)一步加劇Mg的燃燒,可在短時間內(nèi)使混合物溫度迅速升高,引發(fā)反應(yīng)。②MgO不能與鋁發(fā)生鋁熱反應(yīng),所以產(chǎn)物中單質(zhì)為鐵。⑶反應(yīng)后固體混合物中若有Fe2O3,因發(fā)生反應(yīng):Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+===3Fez+,F(xiàn)e3+轉(zhuǎn)化為Fe2+,加KSCN溶液不會變紅。答案:(1)BD(2)①加少量KC1O3,插上鎂條并將其點燃②鐵(3)不能Fe2O3+6H+===2F&++3H2O、Fe+2Fe3+===3F但+|[課后達(dá)標(biāo)檢測J一、選擇題1.(2021-北京西城區(qū)高三測試)我國出土的文物呈現(xiàn)了瑰麗的歷史文化。下列文物中,主要成分屬于合金的是()解析:選D。西夏佛經(jīng)紙本是纖維素的一種,主要成分不屬于合金,故A
項錯誤;西漢素紗禪衣是絲綢的一種,主要成分不屬于合金,故B項錯誤;唐獸首瑪瑙杯的主要成分是二氧化硅,不屬于合金,故C項錯誤;東漢青銅奔馬是銅合金,主要成分屬于合金,故D項正確。中華人民共和國勛章使用銅胎鍍金材質(zhì),主要元素為國徽、五角星、中國結(jié)、如意、蘭花等,主色調(diào)為紅色和金色。下列關(guān)于金屬材料的說法正確的是()鐵是人類在生產(chǎn)、生活中最早使用的金屬材料金、銀、銅是應(yīng)用最廣泛的金屬材料鈦被譽(yù)為“21世紀(jì)的金屬”,應(yīng)用前景很廣闊銅是導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性最好的有色金屬解析:選C。銅是人類最早使用的金屬材料,A錯;鐵、鋁及其合金是應(yīng)用最廣泛的金屬材料,B錯;銀的導(dǎo)電性比銅好,D錯。下列關(guān)于鋁及其化合物的說法不正確的是()Al既可用于食品包裝,也可用作建筑材料Al2O3既可用來冶煉金屬Al,也可用作耐火材料明磯[KAl(SO4)2?12H2O]既可用作凈水劑,也可用作消毒劑Al(OH)3既可用作治療胃酸過多的藥物,也可用來制備一些鋁鹽解析:選C。A項,金屬鋁具有良好的延展性,因此鋁可以制成鋁箔用于食品包裝,金屬鋁也可用作建筑材料,如鋁合金門窗等,正確;B項,電解熔融的Al2O3可冶煉金屬Al,由于Al2O3具有耐高溫的性質(zhì),也可用作耐火材料,正確;C項,明磯[KAl(SO4)212H2O]溶于水后,Al3+能發(fā)生水解反應(yīng),生成的Al(OH)3膠體具有吸附作用,C項,明磯[KAl(SO4)212H2O]溶于水后,Al3+能發(fā)生水解反應(yīng),生成的Al(OH)3科學(xué)家發(fā)明的透明堅硬鎂鋁氧化物新型材料,可以用作顯示器和手機(jī)屏幕。下列有關(guān)鎂和鋁的說法正確的是()A.鎂的金屬性比鋁弱
鎂和鋁的氧化物都可以與鹽酸反應(yīng)鎂和鋁原子的最外層電子數(shù)都為3鎂和鋁的氧化物都可以與氫氧化鈉溶液反應(yīng)解析:選B。鎂的金屬性比鋁強(qiáng),A項錯誤;鎂和鋁的氧化物都可以與鹽酸反應(yīng),B項正確;鎂和鋁原子的最外層電子數(shù)分別是2和3,C項錯誤;氧化鋁是兩性氧化物,可以與氫氧化鈉溶液反應(yīng),氧化鎂是堿性氧化物,與氫氧化鈉溶液不反應(yīng),D項錯誤。下列化學(xué)反應(yīng)在冶金工業(yè)中沒有得到廣泛應(yīng)用的是()電解.MgCl2(熔融)==Mg+Cl212125°CAI2O3+3C=====2A1+3CO1高溫Fe2O3+3CO=====>Fe+3CO2焙燒HgS+O2=====ig+SO2解析:選B。Al為活潑金屬,不能用炭還原法冶煉,應(yīng)用電解法冶煉。6.(2020-新高考山東卷)利用下列裝置(夾持裝置略)進(jìn)行實驗,能達(dá)到實驗?zāi)康牡氖牵ǎ┘滓腋擅旱腗gCl甲乙干煤的MgClr-6H3O|Hi|丙「用甲裝置制備并收集CO2用乙裝置制備漠苯并驗證有HBr產(chǎn)生用丙裝置制備無水MgCl2。.用丁裝置在鐵上鍍銅解析:選C。A項,CO2的密度比空氣大,收集時應(yīng)用向上排空氣法,錯誤;
B項,液漠易揮發(fā),會與AgNO3溶液反應(yīng),干擾HBr的檢驗,錯誤;C項,由MgCl26H2O制備無水MgCl2需要在HCl氛圍中干燥脫水,抑制其水解,正確;D項,鐵上鍍銅,Cu應(yīng)做電解池的陽極,F(xiàn)e做陰極,則Cu連接電源的正極,F(xiàn)e連接電源的負(fù)極,錯誤。7.(2021-長沙模擬)下列均為實驗過程中產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量(7)與加入試劑的量0)之間的關(guān)系圖,其中正確的是()圖①:向AlCl圖①:向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至過量且邊滴邊振蕩圖②:向NaAlO2溶液中逐滴滴加稀鹽酸至過量且邊滴邊振蕩圖③:向NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入氫氧化鈉溶液直至過量圖④:向NaOH、Ba(OH)2、NaAlO2的混合溶液中逐漸通入二氧化碳至過量解析:選C。生成沉淀與沉淀溶解消耗NaOH的物質(zhì)的量之比應(yīng)為3:1,A項錯誤;一開始滴入鹽酸即產(chǎn)生沉淀,且最終沉淀全部溶解,生成沉淀與沉淀溶解消耗HCl的物質(zhì)的量之比為1:3,B項錯誤;滴加NaOH溶液,依次與溶液中Al3+、NH才、Al(OH)3反應(yīng),沉淀生成、溶解以及村《才完全反應(yīng)時消耗NaOH的物質(zhì)的量之比為3:1:1,C項正確;逐漸通入CO2,CO2首先與Ba(OH)2反應(yīng)生成BaCO3沉淀,再與NaOH反應(yīng)生成Na2CO3,然后與NaAlO2反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀,接著與Na2CO3反應(yīng)生成NaHCO3,最后與BaCO3反應(yīng)生成Ba(HCO3)2,BaCO3沉淀溶解,即最終溶液中的沉淀只有Al(OH)3,D項錯誤。通過觀察化學(xué)實驗現(xiàn)象,分析歸納出正確的結(jié)論,是學(xué)習(xí)化學(xué)科學(xué)最基本的技能之一。下列由實驗現(xiàn)象得出正確結(jié)論的是(選項實驗現(xiàn)象結(jié)論
選項實驗現(xiàn)象結(jié)論A把相同大小的一塊鋁和鎂分別投入相同濃度的NaOH溶液中:鋁溶解,溶液中有氣泡放出,而鎂沒有任何變化由此得出:鋁的金屬性比鎂強(qiáng)B取一塊鋁箔,用酒精燈點燃:鋁箔只熔化成液體而沒有滴落下來由此得出:鋁不易燃燒C向氯化銨溶液中投入鋁片:鋁片上產(chǎn)生大量氣泡由此得出:該氣體是氨氣D向氯化鋁溶液中逐滴滴加NaOH溶液至過量:先產(chǎn)生白色沉淀,后沉淀逐漸溶解,最后沉淀完全消失由此得出:氫氧化鋁能溶于強(qiáng)堿溶液解析:選D。A項,比較金屬性的強(qiáng)弱是依據(jù)金屬單質(zhì)與水或非氧化性酸反應(yīng)產(chǎn)生H2的快慢程度,錯誤;B項,由于表面生成了熔點很高的氧化鋁,兜住了熔融的液態(tài)鋁,故不會滴落下來,錯誤;C項,產(chǎn)生的氣體應(yīng)為H2和NH3的混合氣體,錯誤。下列是部分礦物資源鋁土礦(主要含有氧化鋁、氧化鐵)和黃銅礦(主要成分為CuFeS2)的利用及產(chǎn)品生產(chǎn)流程,有關(guān)說法不正確的是()除雜一分為CuFeS2)的利用及產(chǎn)品生產(chǎn)流程,有關(guān)說法不正確的是()除雜一Hu【粗)主L偵桁)礦物資源相土礦黃制礦金FeO+SOj+atA.除雜過程中鋁元素的存在形式的變化如下所示:Al2O3——AlO2Al(OH)3—Al2O3B.Al和Cu(精)均在電解槽的陰極獲得C.粗銅煉制過程中發(fā)生反應(yīng)2CuFeS2+O2=S溫£u2S+2FeS+SO2,每轉(zhuǎn)移1.2mol電子,則有0.2mol硫被氧化若電解法分別制鋁和銅的過程中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等,理論上獲得的鋁和銅的物質(zhì)的量之比為3:2解析:選D。制鋁過程中Al~3e-,制銅過程中Cu~2e-,當(dāng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等時,鋁和銅的物質(zhì)的量之比為2:3。下表中,對陳述I、II的正確性及其有無因果關(guān)系的判斷都正確的是()選項陳述I陳述II判斷A銅綠的主要成分是堿式碳酸銅可用稀鹽酸除去銅器表面的銅綠I對;II對;無B銅表面易形成致密的氧化膜銅制容器可以盛放濃硫酸I對;II對;有C向硫酸銅溶液中通入少量氨,有藍(lán)色沉淀產(chǎn)生,過濾后灼燒濾渣,最后變成黑色固體把銅絲放在酒精燈火焰上灼燒,銅絲表面變黑I對;II對;有D藍(lán)色硫酸銅晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色硫酸銅粉末是物理變化硫酸銅溶液可用作游泳池的消毒劑I錯;II對;無解析:選D。稀鹽酸可以與Cu2(OH)2CO3反應(yīng),而且稀鹽酸不能與Cu反應(yīng),I、II有因果關(guān)系,A錯誤;銅表面不能形成致密的氧化膜,B錯誤;I、II均正確,但沒有因果關(guān)系,C錯誤;藍(lán)色硫酸銅晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色硫酸銅粉末,有新物質(zhì)生成,屬于化學(xué)變化,CuSO4溶液可用作游泳池的消毒劑,但與前者沒有因果關(guān)系,D正確。11.(2021-洛陽統(tǒng)考)^(Ga)與鋁同主族,曾被稱為“類鋁”,其氧化物和氫氧化物均為兩性化合物。工業(yè)制備鎵的流程如圖所示,下列判斷不合理的是()Al、Ga均處于IIIA族Ga2O3可與鹽酸反應(yīng)生成GaClGa(OH)3可與NaOH反應(yīng)生成NaGaO2酸性:Al(OH)3>Ga(OH)3解析:選D。鎵(Ga)與鋁同主族,均處于IIIA族,故A項正確;Ga2O3與Al2O3的性質(zhì)具有相似性,可與鹽酸反應(yīng)生成GaCl3,故B項正確;Ga(OH)3屬于兩性氫氧化物,與Al(OH)3的性質(zhì)相似,能與NaOH溶液反應(yīng)生成NaGaO2,故C項正確;化學(xué)反應(yīng)遵循強(qiáng)酸制弱酸的原理,在NaAlO2和NaGaO2的混合液中通入CO2,只有Al(OH)3沉淀生成,而沒有Ga(OH)3沉淀生成,說明酸性:Al(OH)3<H2CO3<Ga(OH)3,故D項錯誤。二、非選擇題把NaOH、MgCl2、AlCl3三種固體組成的混合物溶于足量水后有1.16g白色沉淀,在所得的濁液中逐滴加入1mol/LHCl溶液,加入HCl溶液的體積與生成沉淀的質(zhì)量關(guān)系如圖所示,回答下列問題:此’8
潁*&QLA點的沉淀物的化學(xué)式為;B點的沉淀物的化學(xué)式為。原混合物中MgCl2的質(zhì)量是g,AlCl3的質(zhì)量是g,NaOH的質(zhì)量是g。Q點HCl溶液加入量是mL。解析:(1)因為在濁液中加入HCl溶液至10mL,沉淀質(zhì)量一直為1.16g,說明濁液顯堿性,Al元素以AlO_形式存在,繼續(xù)加入HCl溶液,AlOf轉(zhuǎn)變?yōu)锳l(OH)3沉淀,加至30mL時,AlO云全部轉(zhuǎn)變?yōu)锳l(OH)3,所以A點的沉淀物為Mg(OH)2,A點至B點間,沉淀物為Mg(OH)2和Al(OH)3的混合物。當(dāng)加入HCl溶液超過30mL時,Mg(OH)2和Al(OH)3同時溶解。(2)原混合物中:m(MgCL)=」,?g'X95g/mol=1.90g;258g/mol又AlCl3~AlO/HCl〃(AlCl3)=1mol/LX(30-10)X10-3L=0.02mol,
m(AlCl3)=0.02molX133.5g/mol=2.67g;濁液中存在的NaOH的物質(zhì)的量為NaOH+HCl==NaCl+H2O0.01mol1mol/LX0.01LMgCl2消耗的NaOH的物質(zhì)的量為MgCl2~2NaOH1.90g1.90g95g/molX2=0.04molAlCl3消耗的NaOH的物質(zhì)的量為Al3+~4NaOH~
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