物质结构与元素周期律
1.由德、法、美及波兰等多国科学家组成的科研小组合成了非常罕见的Fe原子,下列说法不正确的是 ( )
A.可以用KSCN溶液检验FeCl3和FeCl3
B.Fe与Fe的电子数相同
C.Fe与Fe互为同位素
D.Fe的中子数小于质子数
答案 A
2.下列说法正确的是( )
A.34S原子核内的中子数为16
B.1H和2H的化学性质相同
C.HO与HO互为同素异形体
D.Na和Na+的组成元素相同,且性质相同
解析 34S原子核内的中子数为18;水是化合物,HO与HO不互为同素异形体;Na和Na+的化学性质不同。
答案 C
6.下列有关元素的性质及递变规律中错误的是 ( )
A.ⅠA族与ⅦA族元素间可形成共价化合物或离子化合物
B.第三周期主族元素从左到右,最高正价从+1递增到+7
C.核外电子排布相同的微粒化学性质也相同
D.同周期的主族金属元素的化合价越高,其原子失电子能力越弱
解析 ⅠA族中的H可与ⅦA族元素形成共价化合物,ⅠA族中的金属元素可与ⅦA族元素形成离子化合物,A项正确;第三周期主族元素的最高正价等于元素的最外层电子数,从左到右,最高正价从+1递增到+7,B项正确;核外电子排布相同的微粒化学性质不一定相同,如Ar、Cl-、K+化学性质不同,而互为同位素的原子化学性质相同,如Cl和Cl,C项错误;同周期的主族金属元素的化合价越高,其原子序数越大,原子失电子能力越弱,D项正确。
答案 C
16
10.W、X、Y、Z、R为五种短周期主族非金属元素,它们在元素周期表中的相对位置如图所示。下列关于五种元素的说法正确的是( )
W
X
R
Y
Z
A.粒子半径:原子半径最大的是W,简单阴离子半径最小的是R
B.单质:氧化性最强的是Z,还原性最强的是Y
C.最高价氧化物对应水化物:酸性最强的是Z,水溶性最差的是Y
D.最简单氢化物:沸点最高的是X,稳定性最差的是W
解析 根据元素周期律,同周期主族元素,随着原子序数递增,原子半径逐渐减小,同主族元素,随着原子序数递增,原子半径逐渐增大,故Y的原子半径最大,A项错误;根据元素周期律,同周期主族元素,随着原子序数递增,元素的非金属性逐渐增强,同主族元素,随着原子序数递增,元素的非金属性逐渐减弱,元素的非金属性越强,其对应的单质的氧化性越强,故氧化性最强的是R的单质,B项错误;O、F没有最高价含氧酸,故酸性最强的是HClO4(Z的最高价氧化物对应的水化物),水溶性最差的是H2SiO3(Y的最高价氧化物对应的水化物),C项正确;Si的非金属性最弱,故SiH4的稳定性最差(Y的最简单氢化物),D项错误。
答案 D
13.下图是部分短周期元素原子半径与原子序数的关系图,下列说法不正确的是( )
A.N、Z两种元素的离子半径相比,前者较大
B.M、N两种元素的气态氢化物的稳定性相比,后者较强
C.X与M两种元素形成的化合物能与碱反应,但不能与任何酸反应
D.工业上常用电解熔融态的Y和N形成的化合物的方法制取Y的单质
答案 C
16
14.几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表:
元素代号
X
Y
Z
M
R
Q
原子半径(×10-10m)
1.86
0.99
1.43
1.60
0.75
0.74
主要化合价
最高正价
+1
+7
+3
+2
+5
—
最低负价
—
-1
—
—
-3
-2
有关X、Y、Z和M的下列说法正确的是( )
A.X、Z、R的最高价氧化物的水化物之间可两两相互反应
B.元素X和Q形成的化合物中不可能含有共价键
C.X、Z、M的单质分别与水反应,Z最剧烈
D.Y的氢化物的水溶液可用于蚀刻玻璃
解析 依据所给数据,结合元素周期律判断出:X为Na,Y为Cl,Z为Al,M为Mg,R为N,Q为O。A项,NaOH、Al(OH)3、HNO3两两之间可相互反应;B项,Na与O可以形成氧化钠和过氧化钠,过氧化钠中存在非极性共价键;C项,Na、Mg、Al分别与水反应,Na最剧烈;D项,氢氟酸常用于蚀刻玻璃,盐酸不能用于蚀刻玻璃。
答案 C
19.下图为元素周期表前四周期的一部分,下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中,正确的是( )
X
W
Y
R
Z
A.常压下五种元素的单质中,Z单质的沸点最高
B.Y、Z的阴离子与R原子的电子层结构相同
C.W的氢化物比X的氢化物稳定
D.Y元素最高价氧化物对应的水化物比W元素最高价氧化物对应的水化物的酸性强
答案 D
20. W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素,其原子半径随原子序数变化如右图。已知W的一种核
16
素的质量数为18,中子数为10;X和Ne原子的核外电子数相差1; Y的单质是一种常见的半导体材料;Z的非金属性在同周期元素中最强,下列说法中正确的是( )
A.化合物XZW既含离子键也含共价键
B.对应气态氢化物的稳定性:Y>Z
C.对应简单离子半径:X>W
D.Y的氧化物能与Z或X的最高价氧化物对应的水化物反应
解析 W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素,W的一种核素的质量数为18,中子数为10,所以W的质子数是8,为氧元素;X和Ne原子的核外电子数相差1,且W的原子半径小于X的原子半径,所以X是钠元素;Y的单质是一种常见的半导体材料,所以Y是硅元素;Z的非金属性在同周期元素中最强,且原子半径大于W,所以Z是氯元素。A项,化合物XZW是次氯酸钠,次氯酸钠中含有离子键和共价键,故正确。B项,硅元素的非金属性小于氯元素,所以对应的气态氢化物的稳定性Y<Z,故错误。C项,电子层结构相同的离子,原子序数越大,离子半径越小,则钠离子半径小于氧离子半径,故错误。D项,二氧化硅和氢氧化钠反应,和高氯酸不反应,故错误。
23.V、W、X、Y均是元素周期表中短周期元素,在周期表中的相对位置关系如表所示:
Y
V
X
W
V的最简单氢化物为甲,W的最简单氢化物为乙,甲、乙混合时有白烟生成。下列说法正确的是( )
A.原子半径:X>W>V>Y
B.Y的最高价氧化物的电子式为
C.X的最高价氧化物能与V、W最高价氧化物对应的水化物反应
D.甲、乙混合时所生成的白烟为离子化合物,只含有离子键
解析:甲、乙均是简单氢化物,甲、乙混合时有白烟生成,甲为NH3、乙为HCl,白烟是NH4Cl,所以Y、V、X、W分别是C、N、Al、Cl元素。同周期元素,从左到右原子半径逐渐减小,同主族元素,从上到下原子半径逐渐增大,则原子半径为X>W>Y>V,A项错误;根据上述分析,Y为C,CO2的电子式为O,∶∶C∶∶O,,B项错误;根据上述分析,X、V、W分别为Al、N、Cl,Al2O3是两性氧化性,能与硝酸和高氯酸反应,C项正确;白烟是NH4Cl,属于离子化合物,含有离子键和共价键,D项错误。
答案:C
24.短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X 原子的最外层电子数是其内层电子总数的3 倍,Y 原子的最外层只有2 个电子,Z 单质可制成半导体材料,W与X属于同一主族。下列叙述正确的是( )
16
A.原子半径由小到大的顺序为Y < Z Z
D.离子半径:Y>Z
解析:根据图示,A是H2、B是Na、Mg或Al等活泼金属,C是Cl2,X、Y、Z分别是H、Na(Mg或Al)、Cl。化合物NaH中含离子键,故A正确;HClO是弱酸,故B错误;非金属性:Cl>H,故C错误;离子半径:Cl->Na+,故D错误。
28.已知X、Y、Z、W、M均为短周期元素。25 ℃时,其最高价氧化物对应的水化物溶液(浓度均为0.01 mol·L-1)的pH和原子半径的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
16
A.X、M简单离子半径大小顺序:X>M
B.X、Y、Z、W、M五种元素中只有一种是金属元素
C.Z的最高价氧化物的化学式为ZO3
D.X、Z的最简单气态氢化物反应的现象:有白烟生成
【答案】C
29.W、X、Y、Z为元素周期表中短周期主族元素,W原子K、M层电子数之和是其核电荷数的一半,X与W处于同一周期,且为同周期原子半径最小的金属元素,Y原子K、L层电子数之比为1∶2,Y、Z处于同一周期,四种元素最外层电子数之和为18。下列说法正确的是( )
A.原子序数:Z>Y>X
B.原子半径:X>Y>Z
C.单质的熔点:X>W>Y
D.W、X的简单离子都能抑制水的电离
【答案】B
【解析】由题意可推知W为S,X为Al,Y为C,Z为N。原子序数:X>Z>Y(即Al>N>C),A项错误。原子半径:Al>Si,且Si>C>N,B项正确。碳单质有石墨、金刚石等,其熔点高于Al和S,C项错误。Al3+、S2-均能水解,都促进水的电离,D项错误。
30.X、Y、Z、M、R为五种短周期元素,其原子半径和最外层电子数之间的关系如图所示。下列说法正确的是( )
16
A.化合物RX中含共价键
B.化合物X2M是非电解质
C.M的单质常温常压下为气体
D.Y形成的化合物种类最多
【答案】D
【解析】由题意可知,五种元素在周期表中相对位置如图
ⅠA
…
ⅣA
ⅤA
ⅥA
X
Y
Z
R
M
由此可确定X为H,Y为C,Z为N,R为Na,M为S。
33.元素X、Y、Z、W、Q、M在元素周期表中的相对位置如图所示,其中Z元素是目前发现的非金属性最强的元素,下列说法正确的是( )
X
Y
Z
W
Q
M
A.对应氢化物的沸点:Y>Q,Z>M
B.XM4的比例模型为,其二氯取代物有两种
C.W的氧化物能在常温下与Z、M的氢化物反应
D.Y、Z的单质能分别将Q、M从它们氢化物的水溶液中置换出来
【答案】A
16
34.如图是从元素周期表中截取的一部分,已知X、Y、Z、W为四种短周期主族元素,下列说法正确的是( )
A.四种元素的原子有可能均能与氢原子形成18电子分子
B.Z元素可能为金属
C.Z的原子半径不一定比Y的原子半径大
D.W的原子序数不可能是X的原子序数的3倍
【答案】A
【解析】X、Y、Z、W是四种短周期主族元素,根据元素在周期表中的相对位置知,X、Y、Z、W属于第ⅢA族以后的元素,且X和Y位于第二周期、Z和W位于第三周期,如果W是Cl元素,则X、Y、Z分别是N、O、S元素;如果W是S元素,则X、Y、Z分别是C、N、P元素;如果W是P元素,则X、Y、Z分别是B、C、Si元素。A项,若X、Y、Z、W分别是N、O、S、Cl元素,那么它们与H原子形成18电子的分子分别是N2H4、H2O2、H2S、HCl,正确;B项,Z可能是S、P、Si元素,所以Z不可能为金属元素,错误;C项,Z位于第三周期,Y位于第二周期,所以Z的原子半径一定比Y的原子半径大,错误;D项,如果W是P元素、X是B元素,则W的原子序数是X的3倍,错误。
35.R、X、Y、Z、A是短周期主族元素,它们在周期表中的相对位置如图所示。X原子最外层电子数等于其电子层数的3倍。下列推断正确的是( )
R
X
Y
Z
A
A.气态氢化物的热稳定性由强到弱的顺序为Z>R>X>Y
B.原子半径由小到大的顺序为Z<A<Y<X
C.最高价氧化物对应的水化物酸性由弱到强的顺序为Z<R<A
D.RY3、A2X、ZA5分子中每个原子最外层都达到8电子结构
16
【答案】C
36.W、X、Y、Z为短周期主族元素且原子序数依次增大,其中X、Y、Z为同一周期元素,它们的最高价氧化物对应水化物之间,任意两种混合均可反应,Y的简单离子在该周期金属元素的简单离子中半径最小,W的原子核外电子层数与最外层电子数相同,且W与X、Z形成的化合物的水溶液分别显碱性和酸性。下列说法正确的是( )
A.W分别与X、Z形成的化合物中,化学键类型相同
B.W、X、Y、Z四种元素形成的简单离子,其半径依次增大
C.常温下,X与Z形成的化合物的水溶液pH可能大于7
D.X单质在含有Y离子的溶液中可以置换出Y单质
【答案】C
【解析】依题意知,Y为Al元素,进而可推出X为Na元素、Z为S元素或Cl元素;根据“W的原子核外电子层数与最外层电子数相同,且W与X、Z形成的化合物的水溶液分别显碱性和酸性”,可以推断W为H元素。A项,NaH中含有离子键,而H2S、HCl中含有共价键,错误。B项,Na+半径大于Al3+,错误。C项,X与Z形成的化合物可能为Na2S或NaCl,常温下,Na2S的水溶液pH>7,正确。D项,金属钠在水溶液中先与水反应,所以钠单质不可能置换出铝单质,错误。
37.现有R、X、Y、Z四种短周期元素,R的气态氢化物遇R的最高价氧化物对应的水化物气体产生“白烟”,等物质的量的Y、Z单质与足量盐酸反应产生H2的体积比为2∶3(同温同压),Y、Z的原子核外L层电子数相等。X的最高价氧化物对应的水化物为M,常温下,0.1 mol·L-1 M溶液的pH<1。下列说法不正确的是( )
A.原子半径:Y>Z>R
B.最高化合价:X>R>Z>Y
C.R的气态氢化物能使湿润的蓝色石蕊试纸变红
D.Z2X3遇水发生剧烈反应并生成白色沉淀和臭鸡蛋气味气体
【答案】C
16
38.X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素,且X、Z原子序数之和是Y、W原子序数之和的1/2。甲、乙、丙、丁是由这些元素组成的二元化合物,M是某种元素对应的单质,乙和丁的组成元素相同,且乙是一种“绿色氧化剂”,化合物N是具有漂白性的气体(常温下)。上述物质间的转化关系如图所示(部分反应物和生成物省略)。下列说法正确的是( )
A.原子半径:r(Y)>r(Z)>r(W)
B.化合物N、乙烯使溴水褪色的原理相同
C.含W元素的盐溶液可能显酸性、中性或碱性
D.Z分别与X、Y、W形成的二元化合物中,各元素均满足8电子结构
【答案】C
【解析】乙是一种“绿色氧化剂”,乙是H2O2,M是单质,所以M是O2;乙和丁的组成元素相同,丁是H2O;化合物N是具有漂白性的气体,N是SO2,丙是H2S,甲是硫化物;X、Z原子序数之和是Y、W原子序数之和的1/2,Z是Na元素;X、Y、Z、W分别是H、O、Na、S。原子半径:r(Na)>r(S)>r(O), A错误;SO2使溴水褪色发生氧化还原反应、乙烯使溴水褪色发生加成反应, B错误;含S元素的盐溶液,NaHSO4溶液显酸性、Na2SO4溶液显中性、Na2SO3溶液呈碱性, C正确;Na与H、O、S形成的二元化合物中,NaH中的H元素不满足8电子结构, D错误。
39.分别由短周期元素m、n、p、q组成的单质依次为甲、乙、丙、丁,有关反应关系如图所示(部分产物省略)。其中甲为黄绿色气体,M、W均为10电子分子且M的水溶液呈碱性,Q为离子化合物,下列说法正确的是( )
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A.原子半径:m>q>n>p
B.元素非金属性:q>n>p
C.Q的溶液可以保存在细口玻璃试剂瓶中
D.n的氧化物的水化物一定为强酸
【答案】B
40.短周期主族元素 X、Y、Z、W的原子序数依次增大,四种元素形成的单质依次为m、n、p、q;r、t、u 是这些元素组成的二元化合物,其中q存在于火山喷发口附近或地壳的岩层里;25 ℃,0.01 mol/L的v溶液中:=1.0×10-10。上述物质的转化关系如图所示,下列说法不正确的是( )
A.简单离子半径:W>Y>Z>X
B.W、Y分别与X元素形成的简单化合物的沸点: Y> W
C.Z2Y和ZX都只存在离子键
D.v能抑制水的电离,u能促进水的电离
【答案】D
【解析】25 ℃,0.01 mol/L的v溶液中:=1.0×10-10,说明v是一元强碱,v是NaOH;q为单质S,u是SO2;X、Y、Z、W的原子序数依次增大,所以X、Y、Z、W分别是H、O、Na、S四种元素。简单离子半径:S2->O2->Na+>H+, A正确;H2O的沸点大于H2S, B正确;Na2O、NaH只存在离子键, C正确;SO2的水溶液是亚硫酸,能抑制水的电离, D错误。
41. X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素,它们的最高价氧化物对应水化物分别为甲、乙、丙、丁,常温下甲、乙、丁均可与丙反应生成盐和水,W的单质及某些化合物可用于自来水的消毒,用0.1 mol/L甲溶液滴定同浓度的20 mL乙溶液,滴定曲线如图所示。下列说法正确的是( )
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A.原子半径:W>Z>Y>X
B.简单氢化物的沸点:W>X
C.Y、Z的氧化物可反应生成离子化合物
D.Z、W所形成的化合物电解可冶炼Z
【答案】C
42.现有A、B、C、D四种短周期元素,A分别与B、C、D结合生成甲、乙、丙三种化合物,且甲、乙、丙三分子中含相同数目的质子数,C、D结合生成化合物丁。有关元素的单质和甲、乙、丙、丁四种化合物的转化关系如下图所示:
(1)写出B+乙―→甲+C的化学反应方程式________________________________。
(2)根据以上条件可以确定A、B、C、D四种元素中的三种,不能被确定的第四种元素是________。(填写序号)
①A ②B ③C ④D
(3)依据下列条件可以进一步确定上述第四种元素:
①甲与丙以及乙与丙均能够发生反应,②甲、丙都是无色、有刺激性气味的物质。
据此,请回答下列问题:
写出上述第四种元素在周期表中的位置________。
16
写出C+丙―→乙+丁的化学反应方程式__________________________________
______________________________________________________________________。
答案 (1)2F2+2H2O===4HF+O2 (2)④
(3)第二周期第ⅤA族 4NH3+5O24NO+6H2O
43. X、Y、Z、L、M五种元素的原子序数依次增大,X阴离子的电子数与Y原子的内层电子数相等,Y原子的最外层电子数是次外层电子数的两倍,Z、L是空气中含量最多的两种元素,M是地壳中含量最高的金属元素。回答下列问题:
(1)L的元素名称为________;五种元素的原子半径从小到大的顺序是(用元素符号表示)_ __________________________________________________。
(2)Z、X两元素按原子数目比1∶3和2∶4构成分子A和B,用电子式表示A的形成过程________________________________________________________,
B的结构式为________。
(3)硒(Se)是人体必需的微量元素,与L同一主族,Se原子比L原子多两个电子层,则Se的原子序数为________,其最高价氧化物对应的水化物化学式为________。
(4)一定条件下,M与TiO2、C(石墨)反应只生成乙和碳化钛(TiC),二者均为某些高温结构陶瓷的主要成分。已知该反应生成1 mol乙时放出536 kJ热量,其热化学方程式为____________________________。
解析 根据Z、L是空气中含量最多的两种元素,M是地壳中含量最高的金属元素,可知Z、L分别是氮和氧,M是铝。Y原子的最外层电子数是次外层电子数的两倍,所以Y为C,X的阴离子电子数为2,所以X是氢。(1)根据同周期和同主族元素原子半径的变化规律可知,五种元素的原子半径大小顺序为:H<O<N<C<Al;(2)中A为NH3,B为N2H4;(3)Se原子比L即O原子的多两个电子层,多26个电子,有34个电子。最高价为正六价,与硫酸相似,可以写出H2SeO4;(4)根据反应物与生成物写反应方程式,配平。热化学方程式需标注物质状态和反应热。
答案 (1)氧元素 H<O<N<C<Al
(2)
16
(3)34 H2SeO4
(4)4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s,石墨)===2Al2O3(s)+3TiC(s) ΔH=-1 072 kJ·mol-1
44.原子序数由小到大排列的四种短周期元素X、Y、Z、W的原子序数之和为32,在元素周期表中X是原子半径最小的元素,Y、Z左右相邻,Z、W位于同主族。M元素与X同主族,与W同周期。
(1)M元素是 ________(填元素符号)。
(2)Z、W形成的气态氢化物的稳定性为________>________。(填化学式)
(3)写出M2Z2与水反应的离子方程式_________________________________________________
___________________________________________________________________。
(4)由X、Y、Z、W四种元素中的三种组成的一种强酸,该强酸的稀溶液能与铜反应,离子方程式为_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(5)由X、Y、Z、W四种元素组成的一种离子化合物A,已知
①1 mol A能与足量NaOH浓溶液反应生成标准状况下44.8 L气体。
②A能与盐酸反应产生气体B,该气体能与氯水反应。则A是________(填化学式)。写出该气体B与氯水反应的离子方程式_____________________________________________________________________。
(6)由X、Y、Z、W和Fe五种元素组成的相对分子质量为392的化合物C,1 mol C中含有6 mol结晶水。对化合物C进行如下实验:
a.取C的溶液加入过量浓NaOH溶液并加热,产生白色沉淀和无色刺激性气味气体。过一段时间白色沉淀变为灰绿色,最终变为红褐色;
b.另取C的溶液,加入过量BaCl2溶液产生白色沉淀,加盐酸沉淀不溶解。
①C的化学式为________。
②试写出C与M2Z2按物质的量之比为1∶2在溶液中反应的化学方程式____________________________________________________________________。
解析 元素周期表中原子半径最小的元素是氢,则X元素为H,若Z的原子序数为a,则(a-1)+a+(a+8)=3a+7=32-1,a=8,故Y、Z、W是氮、氧、硫;M元素与氢同主族,与硫同周期,则M为钠。
(4)HNO3具有强氧化性,能够和铜反应,稀硝酸与铜反应生成NO。
16
答案 (1)Na (2)H2O H2S
(3)2Na2O2+2H2O===4Na++4OH-+O2↑
(4)3Cu+2NO+8H+===3Cu2++2NO↑+4H2O
(5)(NH4)2SO3 SO2+Cl2+2H2O===4H++2Cl-+SO
(6)①(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O
②4(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O+8Na2O2===4Fe(OH)3+8NH3↑+3O2↑+8Na2SO4+22H2O
45.A、B、C、D、E、F、G是原子序数依次增大的短周期主族元素,A的原子核内无中子,B、F在元素周期表中的相对位置如图,B与氧元素能形成两种无色气体,D是地壳中含量最多的元素,E是地壳中含量最多的金属元素。
B
F
(1)BF2的结构式为____________。
(2)D和F的氢化物中沸点较高的是______________(填化学式)。
(3)实验室制取G2气体的离子方程式为_____________________
______________________________________________________。
(4)在微电子工业中,C的最简单气态氢化物的水溶液可作刻蚀剂H2O2的清除剂,所发生反应的产物不污染环境,其化学方程式为_________________________________________________________。
(5)FD2气体通入BaCl2和C的最高价氧化物对应的水化物的混合溶液中,生成白色沉淀和无色气体,有关反应的离子方程式为__________________________________________________________。
(6)火箭使用B2A8C2作燃料,N2O4
16
为氧化剂,燃烧放出的巨大能量能把火箭送入太空,并且产生三种无污染的气体,其化学方程式为__________________________________________________________。
(7)上述元素可组成盐Q:CA4E(FD4)2。向盛有20 mL 0.5 mol/L Q溶液的烧杯中加入12 mL 2.0 mol/L Ba(OH)2溶液,充分反应后,溶液中产生沉淀的物质的量为________。
答案:(1)S=C=S (2)H2O
(3)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(4)2NH3·H2O+3H2O2===N2↑+8H2O
(5)3SO2+3Ba2++2NO+2H2O===3BaSO4↓+2NO↑+4H+
(6)C2H8N2+2N2O4===2CO2↑+3N2↑+4H2O↑
(7)0.022 mol
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