高中化學(xué)新教材同步必修第一冊(cè) 第3章 第二節(jié) 第2課時(shí) 物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計(jì)算中的應(yīng)用教案講義_第1頁
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文檔簡介

第2課時(shí)物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計(jì)算中的應(yīng)用[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.能從物質(zhì)的量的角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)的組成及化學(xué)變化,能運(yùn)用物質(zhì)的量與其他物理量之間的換算關(guān)系進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。2.能結(jié)合物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計(jì)算中的應(yīng)用,進(jìn)一步體會(huì)守恒思想,強(qiáng)化宏觀辨識(shí)與微觀探析能力。一、物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計(jì)算中的應(yīng)用1.化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)與相關(guān)物理量的關(guān)系2CO+O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2CO2化學(xué)計(jì)量數(shù)212擴(kuò)大NA倍2NANA2NA物質(zhì)的量2mol1_mol2_mol質(zhì)量56g32_g88_g標(biāo)況下氣體體積44.8L22.4_L44.8_L結(jié)論:(1)化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于其粒子數(shù)目之比,等于其物質(zhì)的量之比。(2)對(duì)于有氣體參加的反應(yīng),在同溫同壓下各氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于其體積之比。2.物質(zhì)的量應(yīng)用于化學(xué)方程式計(jì)算的基本步驟例如:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑2×23g2mol2mol22.4Lm(Na)n(H2O)n(NaOH)V(H2)則有eq\f(2×23g,mNa)=eq\f(2mol,nH2O)=eq\f(2mol,nNaOH)=eq\f(22.4L,VH2)3.醫(yī)療上頗為流行的“理療特效熱”,就是利用鐵緩慢氧化放出均勻、穩(wěn)定的熱,使患處保持溫?zé)釥顟B(tài)。若56g鐵粉完全氧化成氧化鐵,則需要消耗標(biāo)況下氧氣的體積為________。答案16.8L解析由反應(yīng)方程式4Fe+3O2=2Fe2O34×56g3×22.4L56gV(O2)則eq\f(56×4g,56g)=eq\f(3×22.4L,VO2L)V(O2)=eq\f(3×22.4L×56g,4×56g)=16.8L。1書寫格式規(guī)范化:在根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算的過程中,各物理量、物質(zhì)名稱、公式等盡量用符號(hào)表示,且數(shù)據(jù)的運(yùn)算要公式化并帶單位。2單位運(yùn)用對(duì)應(yīng)化:根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算時(shí),如果題目所給的兩個(gè)量單位不一致,要注意兩個(gè)量的單位要“上下一致,左右相當(dāng)”。3如果兩種反應(yīng)物的量都是已知的,求解某種產(chǎn)物的量時(shí),必須先判斷哪種物質(zhì)過量,然后根據(jù)不足量的物質(zhì)進(jìn)行計(jì)算。二、化學(xué)計(jì)算中的常用方法1.關(guān)系式法當(dāng)已知物和未知物之間是靠多個(gè)反應(yīng)來聯(lián)系時(shí),只需直接確定已知量和未知量之間的比例關(guān)系,即“關(guān)系式”。如:把一定量的CO還原Fe2O3生成的CO2通入到澄清石灰水中,得10g沉淀,那么參加反應(yīng)的CO的質(zhì)量是________g。答案2.8解析(1)根據(jù)化學(xué)方程式確定關(guān)系:3CO+Fe2O3eq\o(=,\s\up7(△))2Fe+3CO2CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O則關(guān)系式為3CO~3CO2~3CaCO3即CO~CaCO3(2)利用關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算CO~CaCO328100m(CO)10g則eq\f(28,mCO)=eq\f(100,10g)m(CO)=2.8g。2.守恒法(1)反應(yīng)前后元素、質(zhì)量、原子個(gè)數(shù)不變。如:4.6g鈉在空氣中久置,最終得到Na2CO3的質(zhì)量是多少克?答案10.6g解析鈉在空氣中最終轉(zhuǎn)化為Na2CO3的過程中鈉的原子個(gè)數(shù)不變,可得關(guān)系式:2Na~Na2CO32×231064.6gm(Na2CO3)則eq\f(2×23,4.6g)=eq\f(106,mNa2CO3)m(Na2CO3)=eq\f(106×4.6g,2×23)=10.6g。(2)還原劑失電子總數(shù)=氧化劑得電子總數(shù)如:用1mol·L-1的Na2SO3溶液30mL恰好將2×10-2mol的XOeq\o\al(-,4)還原,已知氧化產(chǎn)物為SOeq\o\al(2-,4),則元素X在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)為________。答案+4解析氧化還原反應(yīng)中得失電子總數(shù)相等,設(shè)元素X在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)為x,則有:1mol·L-1×0.03L×(6-4)=2×10-2mol×(7-x),解得x=+4。(3)溶液中陽離子所帶正電荷總數(shù)=陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)如:某溶液中含F(xiàn)e3+、Cl-和SOeq\o\al(2-,4),經(jīng)測(cè)定c(Fe3+)=0.4mol·L-1,c(Cl-)=0.2mol·L-1,則c(SOeq\o\al(2-,4))=__________。答案0.5mol·L-1解析溶液中陽離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù),則3c(Fe3+)=c(Cl-)+2c(SOeq\o\al(2-,4))c(SOeq\o\al(2-,4))=eq\f(3cFe3+-cCl-,2)=eq\f(0.4mol·L-1×3-0.2mol·L-1,2)=0.5mol·L-1。3.差量法(1)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的有關(guān)物理量發(fā)生的變化,找出所謂“理論差量”,如反應(yīng)前后的質(zhì)量、物質(zhì)的量、氣體體積等。該差量的大小與反應(yīng)物質(zhì)的有關(guān)量成正比。差量法就是借助這種比例關(guān)系,解決一定量變的計(jì)算題。(2)將agCO、H2的混合氣體在足量O2中充分燃燒,把產(chǎn)生的氣體(>100℃)通入足量的Na2O2固體中,完全反應(yīng)后,過氧化鈉的質(zhì)量增加________g。答案a解析由下列反應(yīng)方程式:eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(2CO+O2\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2CO2,2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2))→CO+Na2O2=Na2CO3eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(2H2+O2\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2H2O,2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑))→H2+Na2O2=2NaOH所以Na2O2與CO2、H2O反應(yīng)后增加的質(zhì)量與原混合氣體CO、H2的質(zhì)量相同。(1)有關(guān)化學(xué)方程計(jì)算的三個(gè)等式關(guān)系各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比=各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比=各物質(zhì)構(gòu)成粒子的粒子數(shù)之比=相同條件下的體積之比。(2)化學(xué)計(jì)算中常用方法①守恒法(質(zhì)量守恒、電荷守恒、電子守恒)②差量法(質(zhì)量差值法、體積差值法)③關(guān)系式法(利用元素守恒建立關(guān)系式、利用方程式建立關(guān)系式、利用電子守恒建立關(guān)系式)1.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,3.25g鋅與足量的鹽酸反應(yīng)生成xL氫氣,下列比例式正確的是()A.Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑1mol1mol3.25gxLB.Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑65g1L3.25gxLC.Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑1mol22.4L0.05molxLD.Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑65g1mol3.25gxL答案C解析比例式應(yīng)注意單位要“上下一致,左右對(duì)應(yīng)”。2.(2019·合肥高一檢測(cè))0.56g氧化鈣恰好與20mL鹽酸反應(yīng),則此鹽酸的物質(zhì)的量濃度是()A.0.10mol·L-1 B.0.20mol·L-1C.0.50mol·L-1 D.1.00mol·L-1答案D解析CaO+2HCl=CaCl2+H2O56g2mol0.56gc(HCl)×20×10-3L則:eq\f(56g,0.56g)=eq\f(2mol,cHCl×20×10-3L)解得c(HCl)=1.00mol·L-1。3.(2019·云南省宜良一中月考)由Na、Mg、Al三種金屬中的兩種組成的混合物共10g,跟足量的鹽酸反應(yīng),產(chǎn)生0.5g標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣,則此混合物中必定含有()A.Al B.MgC.Na D.都不可能含有答案C解析本題運(yùn)用“極限”的思維方法,先求出Na、Mg、Al分別與足量鹽酸反應(yīng),產(chǎn)生0.5gH2所需的質(zhì)量:2Na~Mg~eq\f(2,3)Al~H24624182m(Na)m(Mg)m(Al)0.5g得m(Na)=eq\f(46×0.5g,2)=11.5g,m(Mg)=eq\f(24×0.5g,2)=6g,m(Al)=eq\f(18×0.5g,2)=4.5g;再根據(jù)“平均值”的思維方法,比10g大的只有鈉,而推知一定含鈉,C正確。4.(2018·黑龍江大慶第一中學(xué)期中)由CuO、Fe2O3組成的混合物共10.0g,加入500mL某濃度鹽酸中,混合物完全溶解,當(dāng)再加入250mL2.0mol·L-1的NaOH溶液時(shí),得到的沉淀最多。該鹽酸的物質(zhì)的量濃度為()A.0.5mol·L-1 B.1.0mol·L-1C.2.0mol·L-1 D.3.0mol·L-1答案B解析CuO、Fe2O3組成的混合物與鹽酸反應(yīng)生成氯化銅、氯化鐵,鹽酸可能有剩余,向反應(yīng)后溶液中加入NaOH溶液,Cu2+、Fe3+完全沉淀時(shí),沉淀的量最大,此時(shí)溶液中溶質(zhì)為NaCl,根據(jù)鈉元素守恒有n(NaCl)=n(NaOH)=0.25L×2.0mol·L-1=0.5mol,根據(jù)氯元素守恒有n(HCl)=n(NaCl)=0.5mol,故該鹽酸的物質(zhì)的量濃度為eq\f(0.5mol,0.5L)=1.0mol·L-1。5.某廢水處理站用甲醇處理氨廢水,反應(yīng)為NH3+2O2eq\o(=,\s\up7(酶))NOeq\o\al(-,3)+H++H2O,6H++6NOeq\o\al(-,3)+5CH3OHeq\o(=,\s\up7(酶))3N2↑+5CO2↑+13H2O。在處理過程中,NH3轉(zhuǎn)化為NOeq\o\al(-,3)的轉(zhuǎn)化率可達(dá)95%,而NOeq\o\al(-,3)轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率可達(dá)96%。若每天處理含NH30.034g·L-1的廢水500m3,則理論上每天所需甲醇的質(zhì)量為()A.24.32kg B.30kgC.25.3kg D.4.08kg答案A解析根據(jù)甲醇處理氨廢水的反應(yīng)原理,可得關(guān)系式NH3~NOeq\o\al(-,3)~eq\f(5,6)CH3OH,理論上每天所需甲醇的質(zhì)量為eq\f(0.034g·L-1×500×103L,17g·mol-1)×95%×96%×eq\f(5,6)×32g·mol-1=2.432×104g。6.現(xiàn)加熱5g碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物,使碳酸氫鈉完全分解,混合物質(zhì)量減少了0.31g,則原混合物中碳酸鈉的質(zhì)量為()A.3.38gB.4.58gC.4.16gD.4.41g答案C解析碳酸鈉較穩(wěn)定,加熱不分解,只有碳酸氫鈉分解,設(shè)混合物中含有xgNaHCO3,則2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3+CO2↑+H2OΔm2×84g106g62gxg0.31g解得:x=0.84,所以m(Na2CO3)=5g-m(NaHCO3)=5g-0.84g=4.16g。7.向500mL氫氧化鈉溶液中投入10.8g鋁,二者恰好完全反應(yīng),計(jì)算回答:(1)鋁的物質(zhì)的量是________。(2)氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度是________。(3)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成氫氣的體積是________。答案(1)0.4mol(2)0.8mol·L-1(3)13.44L解析(1)鋁的摩爾質(zhì)量是27g·mol-1,n(Al)=eq\f(10.8g,27g·mol-1)=0.4mol。(2)設(shè)參加反應(yīng)的氫氧化鈉的物質(zhì)的量是n,則2Al+2H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑2mol2mol0.4moln則eq\f(2mol,0.4mol)=eq\f(2mol,n),n=0.4mol,c(NaOH)=eq\f(0.4mol,0.5L)=0.8mol·L-1。(3)設(shè)生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣的體積是V,2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑2mol3×22.4L0.4molV所以V=eq\f(0.4mol×3×22.4L,2mol)=13.44L。8.(2018·湖北麻城一中高一月考)將2.5g碳酸鈉、碳酸氫鈉和氫氧化鈉的固體混合物完全溶于水制成稀溶液,然后向該溶液中逐滴加入1mol·L-1鹽酸,所加入鹽酸的體積與產(chǎn)生二氧化碳的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)關(guān)系如圖所示。(1)寫出OA段所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:____________________________________________________________________________________________________________________________。(2)當(dāng)加入35mL鹽酸時(shí),所產(chǎn)生的二氧化碳的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)是________。(3)計(jì)算原混合物中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。答案(1)H++OH-=H2O、COeq\o\al(2-,3)+H+=HCOeq\o\al(-,3)(2)0.224L(3)42.4%解析(1)設(shè)碳酸鈉、碳酸氫鈉和氫氧化鈉的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol、zmol,則xmol+ymol=1mol·L-1×0.02L、2xmol+ymol+zmol=1mol·L-1×0.045L、106g·mol-1×xmolg碳酸鈉、碳酸氫鈉和氫氧化鈉的固體混合物完全溶于水制成稀溶液,溶質(zhì)為碳酸鈉和氫氧化鈉。AB段發(fā)生反應(yīng)NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O,消耗鹽酸體積為(45-25)mL=20mL,那么之前Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl消耗鹽酸體積也應(yīng)該是20mL,而OA段++OH-=H2O,再發(fā)生反應(yīng)COeq\o\al(2-,3)+H+=HCOeq\o\al(-,3)。(2)結(jié)合圖像可知,當(dāng)加入35mL鹽酸時(shí),V(鹽酸)為25~35mL時(shí)發(fā)生碳酸氫鈉與鹽酸的反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w,消耗鹽酸的物質(zhì)的量為0.01L×1mol·L-1=0.01mol,根據(jù)方程式HCOeq\o\al(-,3)+H+=CO2↑+H2O可知產(chǎn)生二氧化碳的物質(zhì)的量是0.01mol,標(biāo)準(zhǔn)狀況下其體積為0.01mol×22.4L·mol-1=0.224L。(3)由(1)中分析知,碳酸鈉的質(zhì)量是0.01mol×106g·mol-1=1.06g,則固體混合物中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是eq\f(1.06g,2.5g)×100%=42.4%。題組一物質(zhì)的量在化學(xué)方程式中的應(yīng)用1.(2018·銀川高一檢測(cè))實(shí)驗(yàn)室利用反應(yīng)2KClO3eq\o(=,\s\up7(△))2KCl+3O2↑制取氧氣,今24.5gKClO3參加反應(yīng),則得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氧氣的體積是()A.2.24LB.4.48LC.44.8LD.6.72L答案D解析24.5gKClO3的物質(zhì)的量是eq\f(24.5g,122.5g·mol-1)=0.2mol,2KClO3eq\o(=,\s\up7(△))2KCl+3O2↑2mol3mol0.2moln(O2)mol×22.4L·mol-1=6.72L。2.一塊表面被氧化的鈉的質(zhì)量是10.8g,投入水中,完全反應(yīng)得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣0.2g,則原鈉塊中被氧化的鈉的質(zhì)量是()A.4.6g B.6.2gC.7.8g D.9.2g答案A解析設(shè)產(chǎn)生0.2g氫氣需鈉的質(zhì)量為x。2Na+2H2O=2NaOH+H2↑46g2gx0.2geq\f(46g,x)=eq\f(2g,0.2g)解得x=4.6g,則氧化鈉的質(zhì)量是10.8g-4.6g=6.2g,n(Na2O)=eq\f(6.2g,62g·mol-1)=0.1mol。根據(jù)反應(yīng):4Na+O2=2Na2O可知,被氧化的鈉的物質(zhì)的量為0.1mol×2=0.2mol,被氧化的鈉的質(zhì)量為0.2mol×23g·mol-1=4.6g。3.把11.2g鐵加入到500mL鹽酸中,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出氫氣的體積是3.36L,鹽酸的物質(zhì)的量濃度是()A.0.2mol·L-1 B.0.3mol·L-1C.0.4mol·L-1 D.0.6mol·L-1答案D解析鐵與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe+2HCl=FeCl2+H2↑,鐵的物質(zhì)的量為0.2mol,完全反應(yīng)時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成氫氣0.2mol,實(shí)際反應(yīng)生成氫氣的物質(zhì)的量為eq\f(3.36L,22.4L·mol-1)=0.15mol<0.2mol,鐵過量,按氫氣的物質(zhì)的量計(jì)算鹽酸的物質(zhì)的量濃度:eq\f(0.15mol×2,0.5L)=0.6mol·L-1。4.1.6g部分被氧化的鎂跟足量的鹽酸反應(yīng),在標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成氫氣1.12L,在與鹽酸反應(yīng)前,被氧化的鎂的質(zhì)量是()A.1.2gB.0.64gC.0.4gD.0.24g答案D解析標(biāo)況下n(H2)=0.05mol,m(H2)=0.1g設(shè)參加反應(yīng)的Mg為xg,Mg+2HCl=MgCl2+H2↑24g2gxg0.1gx=1.2m(Mg)=1.2g,m(MgO)=1.6g-1.2g=0.4g設(shè)被氧化的Mg為yg,2Mg+O2=2MgO48g80gyg0.4gy=0.24。5.在一定條件下,7g炭粉與14g氧氣完全反應(yīng)生成21g氧化物,則生成物中CO與CO2的物質(zhì)的量之比是()A.1∶1B.2∶1C.2∶3D.3∶2答案A題組二化學(xué)計(jì)算中的常用方法6.21g鐵粉與8g硫粉混合加熱,若不考慮其他損失,可生成硫化亞鐵的質(zhì)量為()A.33gB.24gC.29gD.22g答案D解析根據(jù)題意n(Fe)=0.375mol,n(S)=0.25mol。由S+Feeq\o(=,\s\up7(△))FeS可知Fe過量,按S的量計(jì)算,反應(yīng)生成的n(FeS)=n(S)=0.25mol,所以m(FeS)=22g。7.有一鐵的氧化物樣品,用140mL5mol·L-1的鹽酸恰好完全溶解,所得溶液還能與通入的0.56L氯氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況)反應(yīng),使Fe2+全部轉(zhuǎn)化為Fe3+,則此氧化物為()A.Fe2O3B.Fe3O4C.Fe4O5D.Fe5O7答案D+,則溶液中溶質(zhì)最終只有FeCl3,可由n(Cl)求n(Fe)。氧化物中的氧與鹽酸中的H+結(jié)合生成H2O,可由鹽酸中的n(H+)求n(O);再由eq\f(nFe,nO)求得鐵的氧化物的化學(xué)式。n(Cl)=5mol·L-1×0.14L+2×eq\f(0.56L,22.4L·mol-1)=0.75mol;n(H+)=5mol·L-1×0.14L=0.7mol,所以eq\f(nFe,nO)=eq\f(\f(1,3)nCl-,\f(1,2)nH+)=eq\f(\f(1,3)×0.75mol,\f(1,2)×0.7mol)=eq\f(5,7),即該氧化物的化學(xué)式為Fe5O7。8.某鐵的氧化物(FexO)1.52g溶于足量鹽酸中,向所得溶液中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下112mLCl2,恰好將Fe2+完全氧化。x值為()A.0.80B.0.85C.0.90D.0.93答案A解析根據(jù)得失電子守恒可知,F(xiàn)exO被氧化為Fe3+轉(zhuǎn)移的電子數(shù)和Cl2被還原為Cl-轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。標(biāo)準(zhǔn)狀況下112mLCl2轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.01mol。則有eq\f(1.52,56x+16)×(3-eq\f(2,x))×x=0.01,解之,得x=0.80。故選A。9.工業(yè)純堿中常含有少量的NaCl雜質(zhì),某化學(xué)興趣小組取ag工業(yè)純堿樣品與足量稀鹽酸充分反應(yīng),加熱、蒸干、灼燒,得bg固體。則該樣品中純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是()A.eq\f(b-a,a)×100% B.eq\f(168a-b,51a)×100%C.eq\f(84b-a,11a)×100% D.eq\f(106b-a,11a)×100%答案D解析根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式,采用差量法可求出該樣品中Na2CO3的質(zhì)量為eq\f(b-a,11)×106g,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為eq\f(\f(b-a,11)×106,a)×100%=eq\f(106b-a,11a)×100%。10.(2018·哈爾濱六中高一3月月考)一定條件下,24mL的CO2和N2的混合氣體通過足量的過氧化鈉粉末,充分反應(yīng)后得到相同狀況下的氣體20mL,則原混合氣體中CO2的體積分?jǐn)?shù)為()A.56% B.44%C.33.3% D.66.7%答案C解析設(shè)CO2的體積為xmL,則N2的體積為(24-x)mL,將混合氣體通過足量的過氧化鈉粉末充分反應(yīng),由反應(yīng)的化學(xué)方程式2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2可知,生成O2的體積為0.5xmL,則0.5xmL+(24-x)mL=20mL,解得x=8,所以原混合氣體中CO2的體積分?jǐn)?shù)為eq\f(8mL,24mL)×100%≈33.3%。11.(2018·河北唐山一中期末考試)將amol鈉和amol鋁同時(shí)投入mg足量水中,所得溶液的密度為dg·cm-3,則該溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為()A.eq\f(82a,46a+m)% B.eq\f(8200a,46a+2m)%C.eq\f(8200a,46a+m)% D.eq\f(8200

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