新教材鲁科版化学必修第二册同步导学讲义第3章 简单的有机化合物 第1节 第1课时.docx
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新教材鲁科版化学必修第二册同步导学讲义第3章简单的有机化合物第1节第1课时
第1节 认识有机化合物
第1课时 有机化合物的性质及结构特点
[核心素养发展目标] 1.认识有机化合物的一般性质,能从不同角度将物质分为有机物和无机物,增强“宏观辨识”能力。
2.认识有机化合物中碳原子的成键特点,能拼插简单有机物的球棍模型,培养“科学探究与创新意识”。
3.理解甲烷结构,了解烃、烷烃、同系物、取代反应的概念,培养“结构决定性质”的观念。
一、认识有机化合物的性质
1.定义:
大多数含有碳元素的化合物属于有机化合物。
下列化合物中属于有机物的是①③④⑥;属于无机物的是②⑤⑦⑧。
①CH4 ②H2S ③C2H4 ④CH3Cl ⑤CO2 ⑥C2H5OH ⑦Na2CO3 ⑧H2CO3
2.有机物性质探究
实验
操作
现象
1
将酒精涂抹在手背上
液体很快消失,手背发凉
2
向盛有水的两个试管中加入适量酒精和汽油,振荡,观察
酒精和水互溶,汽油和水首先形成乳浊液,静置后分层
3
将聚乙烯塑料置于酒精灯火焰上灼烧
剧烈燃烧,火焰明亮,伴有黑烟
4
向碘水中加入适量植物油,振荡后静置
液体分层,上层呈浅褐色,下层呈无色
(1)有机化合物一定含碳元素(√)
提示 有机化合物一定含有碳元素,可能还含有H、O等元素。
(2)NH4HCO3含有碳元素,因此NH4HCO3为有机化合物(×)
提示 NH4HCO3中含有碳元素,但其结构和性质属于无机物,故NH4HCO3为无机物。
(3)有机化合物稳定性差,都易燃烧(×)
提示 大多数有机物稳定性差,易燃烧,但有的有机物如酚醛树脂,稳定性较好,不易燃烧。
(4)易溶于汽油、苯等有机溶剂的物质一定是有机物(×)
提示 有机化合物一般易溶于有机溶剂,但易溶于有机溶剂的物质不一定是有机物,如Br2、I2等。
(5)有机化合物只能存在于动植物体内,不能通过人工方法合成(×)
提示 有机物既可来源于动植物体,也可以人工合成,如用NH3和CO2可以合成有机物尿素[CO(NH2)2]。
1.CO2、CaCO3、Na2CO3都含有碳元素,它们是有机物吗?
提示 不是。
它们属于无机物,CO2为氧化物,CaCO3、Na2CO3属于盐类。
2.有机物的性质是指大多数有机物的性质,但某些性质也有很大差异,对下列有机物:
①CCl4 ②乙醇 ③醋酸 ④甘油 ⑤酚醛树脂
按要求填空。
(1)大多数有机物难溶于水,但②③④易溶于水。
(2)大多数有机物可以燃烧,但①可以灭火,是常用的灭火剂。
(3)大多数有机物是非电解质,但③及其盐为电解质。
(4)大多数有机物热稳定性差,但⑤有较强的热稳定性,是一种新型的阻燃保温材料,被誉为“保温材料之王”。
有机化合物和无机化合物性质比较
有机化合物
无机化合物
结构
大多数有机化合物只含共价键
有些只含离子键,有些只含共价键或同时含离子键和共价键
溶解性
多数不溶于水,易溶于汽油、酒精等有机溶剂
多数溶于水,而难溶于有机溶剂
耐热性
多数不耐热,熔点较低(一般低于400℃)
多数耐热,熔点较高
可燃性
多数能燃烧
多数不能燃烧
化合物类型
多数为共价化合物,多数属于非电解质
有离子化合物,也有共价化合物,多数(如酸、碱、盐等)属于电解质
反应
特点
一般比较复杂,副反应多,反应速率慢,方程式一般用“―→”连接
一般比较简单,副反应少,反应速率快,方程式一般用“===”连接
1.下列说法中正确的是( )
A.由碳、氢、氧三种元素组成的化合物一定是有机物
B.CO、Na2CO3、Cu2(OH)2CO3都含有碳元素,故都属于有机物
C.大多数有机物熔、沸点较高
D.大多数有机物难溶于水,但有些有机物易溶于水
答案 D
解+析 A项,由C、H、O三种元素组成的化合物不一定是有机物,如H2CO3;B项,CO、Na2CO3、Cu2(OH)2CO3虽都含有碳元素,但都属于无机物;C项,大多数有机物的熔、沸点较低;D项,大多数有机物难溶于水,但有些有机物如乙醇、乙酸易溶于水。
2.在我国的南海、东海海底已发现天然气(甲烷等)的水合物,它易燃烧,外形似冰,被称为“可燃冰”。
“可燃冰”的开采有助于解决人类面临的能源危机。
下列说法不正确的是( )
A.甲烷属于有机物
B.在相同条件下甲烷的密度大于空气
C.甲烷难溶于水
D.“可燃冰”是一种极具潜力的能源
答案 B
解+析 相同条件下,甲烷的密度小于空气。
3.(2018·湛江高一检测)下列不属于有机化合物特点的是( )
A.大多数有机化合物难溶于水,易溶于有机溶剂
B.有机化合物反应比较复杂,一般反应较慢
C.绝大多数有机化合物受热不易分解,而且不易燃烧
D.绝大多数有机化合物是非电解质
答案 C
解+析 绝大多数有机化合物热稳定性差,受热易分解,易燃烧,A、B、D都属于有机化合物的特点。
故选C项。
4.下列关于有机物的说法正确的是( )
A.有机物只能从动植物的有机体中提取
B.所有的有机反应都比较复杂、缓慢,并且常伴有副反应发生
C.所有的有机物都易燃烧
D.含碳的化合物不一定是有机物,但有机物都含碳元素
答案 D
解+析 有机物不一定都来源于动植物的有机体,很多有机物可以通过人工合成获取,故A错误;大多数有机反应比较复杂、缓慢且常伴有副反应发生,但有些反应,如CH4爆炸就非常迅速,故B错误;大多数有机物易燃烧,但有些有机物如CCl4、酚醛树脂就难以燃烧,故C错误;含碳的化合物如Na2CO3、H2CO3、CO等不是有机物,而是无机物,但有机物一定含碳元素,故D正确。
5.(2019·长沙高一检测)某实验小组对甲、乙、丙、丁四种固体样品的性质进行测试,结果如下表:
物质
性质
甲
乙
丙
丁
熔点
高
低
高
低
水溶性
溶
不溶
不溶
溶
稳定性(高温、加热)
稳定
分解
稳定
稳定
导电性
导电
不导电
不导电
导电
则这四种固体物质中最可能是有机物的是( )
A.甲B.乙
C.丙D.丁
答案 B
解+析 据一般有机化合物的性质,大多数有机物的熔点低,难溶于水,热稳定性差,不导电,故最有可能为有机物的为乙物质,故选B。
二、有机化合物的结构特点
1.烃
仅由碳和氢两种元素组成的有机化合物称为烃,也叫碳氢化合物,甲烷是组成最简单的烃。
2.甲烷的组成与结构
分子式
结构式
球棍模型
空间填充模型
空间结构示意图
CH4
结构特点
原子间以共价单键结合,空间结构为正四面体,碳原子位于正四面体的中心,4个氢原子位于正四面体的4个顶点
3.有机化合物的结构特点
键的个数
键的类型
碳原子连接方式
和碳原子成键的其他原子
每个碳原子形成4个共价键
单键(
)
双键(
)
三键(—C≡C—)
碳原子之间可构成碳链,也可构成碳环
碳原子可以和氢、氧、氮等原子形成多种形式的共价键
4.烷烃
(1)概念:
烃分子中,碳原子之间都以单键结合成碳链,碳原子的剩余价键均与氢原子结合,这样的烃称为烷烃。
(2)几种常见的烷烃
名称
乙烷
丙烷
正丁烷
异丁烷
分子式
C2H6
C3H8
C4H10
C4H10
结构简式
CH3CH3
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
分子通式
CnH2n+2(n≥1)
结构特点
碳和碳原子之间全为单键,剩余价键均与氢原子结合,碳原子达到“饱和”
由上表可知,相邻烷烃分子在组成上相差一个CH2原子团。
像这种结构相似、分子组成相差一个或若干个CH2原子团的有机化合物互称为同系物。
5.有机化合物分子中键的转变与物质转化
(1)取代反应:
有机化合物分子里的某些原子(或原子团)被其他原子(或原子团)代替的反应。
(2)写出CH4和Cl2在光照条件下发生取代反应的化学方程式。
①CH4+Cl2
CH3Cl+HCl
②CH3Cl+Cl2
CH2Cl2+HCl
③CH2Cl2+Cl2
CHCl3+HCl
④CHCl3+Cl2
CCl4+HCl
(3)以上各反应中,断裂的为C—H和Cl—Cl共价键,形成的为C—Cl、H—Cl共价键,生成物CH3Cl为气体,CH2Cl2、CHCl3和CCl4均难溶于水,是常用的有机溶剂,CHCl3曾作为外科手术的麻醉剂。
(1)烃是指分子中含碳、氢元素的化合物(×)
提示 烃是指分子中只含有碳和氢两种元素的有机化合物,不能含其他元素。
(2)甲烷的空间构型为以碳原子为中心的正方形结构(×)
提示 甲烷的空间构型为以碳原子为中心,4个H原子为顶点的正四面体结构。
(3)有机化合物中,碳原子可以形成碳碳单键,也可以形成碳碳双键或碳碳三键(√)
提示 碳原子在有机化合物中成键类型可以是碳碳单键、碳碳双键或是碳碳三键。
(4)烃的分子式只要满足通式CnH2n+2(n≥1),则该烃一定属于烷烃(√)
提示 根据碳原子“四价键”理论,碳原子和碳原子以单键相结合,剩余价键完全和氢原子相结合,分子式一定符合CnH2n+2,同理,只要符合通式CnH2n+2的烃,一定属于烷烃。
(5)分子组成上只要相差一个或若干个CH2原子团的有机化合物一定互为同系物(×)
提示 同系物必须是结构相似的有机物,如乙烯(CH2==CH2)和环丁烷(
)结构不相似,即使相差2个CH2原子团也不互为同系物。
1.甲烷在光照条件下能与Cl2反应,可生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4,根据要求,回答下列问题。
(1)试写出CH4和Cl2在光照条件下生成CH3Cl的化学方程式。
提示 CH4+Cl2
CH3Cl+HCl
(2)试通过化学键的变化情况,分析CH4和Cl2在光照条件下怎么形成CH3Cl的?
提示 在光照条件下,CH4中的C—H键断裂,Cl—Cl键断裂,然后重新组合形成C—Cl键和H—Cl键。
(3)生成物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4空间构型是怎样的?
为正四面体的是哪种物质?
提示 四种生成物的空间构型都是以碳原子为中心的四面体结构,但只有CCl4为正四面体构型。
2.下列物质中,属于烃的是______________,属于烷烃的是________,互为同系物的是________。
①CH4 ②NaHCO3 ③C2H6O ④C3H8 ⑤
⑥
⑦CH2Cl2 ⑧CH2==CH2
答案 ①④⑤⑥⑧ ①④⑥ ①④⑥
解+析 烃是指只含碳和氢两种元素的化合物,故①④⑤⑥⑧为烃,烷烃是指碳和碳以单键相结合形成碳链,其余价键均与氢原子结合,故属于烷烃的是①④⑥,⑤中碳和碳之间形成的为碳环,故不为烷烃。
同系物是指结构相似,分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机化合物,故为①④⑥,⑤和⑧分子式分别为C3H6和C2H4,虽相差一个CH2原子团,但结构不相似,故不互为同系物。
同系物的判断方法
同:
两种物质属于同一类物质。
似:
两种物质结构相似。
差:
两种物质分子组成上相差一个或多个CH2原子团。
1.下列有机物不属于烃类的是( )
A.HCHOB.C2H6C.C6H6D.C4H10
答案 A
解+析 A项中的HCHO除含C和H元素外,还含有O元素,故不为烃。
2.下列物质一定不属于烷烃的是( )
A.C2H6B.C2H4
C.C3H8D.CH4
答案 B
解+析 A、C、D三项,碳原子所成的键都为单键,分子组成符合CnH2n+2(n≥1)通式都属于烷烃;B项为乙烯,结构简式为CH2==CH2,不属于烷烃。
3.下列各图均能表示甲烷的分子结构,其中能反映其真实存在状况的是( )
答案 D
解+析 分子的空间填充模型不仅表示分子的空间结构,还可以表示原子的相对大小,因此能真实反映分子结构状况,故选D。
4.(2018·徐州高一检测)下列各项中,表达不正确的是( )
A.丙烷的最简式:
C3H8
B.正丁烷的球棍模型:
C.异丁烷的结构简式:
CH(CH3)3
D.甲烷为平面正方形结构,其结构式为
答案 D
解+析 甲烷为正四面体结构,不为平面正方形结构。
课时对点练
A组 基础对点练
题组一 有机化合物的性质及烃的概念理解
1.下列有关有机物的说法正确的是( )
A.有机物都是从有机体中分离出来的物质
B.有机物都是共价化合物
C.有机物不一定都不溶于水
D.有机物不具备无机物的性质
答案 C
解+析 A项不正确,很多有机物可以人工合成出来;B项不正确,有机物分子里各原子多以共价键结合,为共价化合物,但也有形成离子键的离子化合物,如CH3COONa、CH3COONH4等;C项正确,有机化合物大多数不溶于水,但也有易溶于水的,如乙醇、乙酸、葡萄糖等;D项不正确,有机化合物与无机物性质差别较大,但有些有机化合物也具有某些无机物的性质,如乙酸具有酸性等。
2.下面列举的是某化合物的组成和性质,能说明该物质肯定是有机物的是( )
A.仅由碳、氢两种元素组成
B.仅由碳、氢、氧三种元素组成
C.在氧气中燃烧只生成二氧化碳
D.熔点低而且难溶于水
答案 A
解+析 仅由碳、氢两种元素组成的化合物是烃,烃属于有机物,A正确;碳酸(H2CO3)由碳、氢、氧三种元素组成,但不属于有机物,B错误;CO在氧气中燃烧只生成CO2,而CO不属于有机物,C错误;NO、CO等物质熔点低而且难溶于水,但它们均不属于有机物,D错误。
3.下列有机物不属于烃类的是( )
A.C4H8B.C5H12C.C3H8D.CH3OH
答案 D
解+析 C4H8、C5H12、C3H8都是只含碳和氢两种元素的有机物,属于烃,CH3OH除含碳和氢两种元素外,还含有氧元素,不为烃,故D正确。
题组二 CH4的存在、组成及结构
4.(2019·河南项城三高高一段考)土卫六是环绕土星运行的一颗卫星,据国外媒体报道,土卫六表面的“海洋”中有可能存在生命,又知这些“海洋”的主要成分是液态甲烷、乙烷以及这两种物质形成的聚合物。
下列说法错误的是( )
A.土卫六表面的“海洋”中富含有机化合物
B.土卫六表面的“海洋”中含有正四面体结构的分子
C.甲烷分子中含有4种共价键
D.土卫六表面的“海洋”中主要含两种元素
答案 C
解+析 根据题给信息,土卫六表面的“海洋”的主要成分是液态甲烷、乙烷以及这两种物质形成的聚合物,所以土卫六表面的“海洋”中富含有机化合物,A正确;甲烷分子为正四面体结构,B正确;甲烷分子中4个碳氢键完全相同,C错误;由土卫六表面“海洋”的主要成分可知,主要含有碳、氢两种元素,D正确。
5.下列关于甲烷分子结构的说法正确的是( )
A.甲烷分子的电子式为
,分子中各原子都达到8电子稳定结构
B.甲烷分子中的化学键全部为非极性键
C.CH4分子比SiH4分子稳定,说明碳元素的非金属性比硅元素的非金属性强
D.CH3Cl的四个价键的键长和强度相同,夹角相等
答案 C
解+析 甲烷分子中H原子最外层只有2个电子,不是8电子稳定结构,A项错误;甲烷分子中的化学键均为碳氢极性键,B项错误;元素的非金属性越强,其简单气态氢化物越稳定,反之也成立,C项正确;一氯甲烷中C—Cl键与C—H键的键长和强度不同,故四个键的键角也不完全相等,D项错误。
6.(2019·杭州高二期末)有下列四种物质:
①氨气 ②甲烷 ③四氯化碳 ④乙烷,其中空间结构是正四面体形的是( )
A.①②③B.②③
C.②③④D.全部
答案 B
解+析 甲烷、四氯化碳的空间结构为正四面体形;氨气的空间结构为三角锥形;乙烷(
)的空间结构不是正四面体形。
7.(2019·临沂一中高一段测)下列说法中正确的是( )
A.CH3Cl是正四面体结构
B.CH2Cl2有两种结构
C.CHCl3只有一种结构,可以证明甲烷是正四面体结构
D.CCl4是正四面体结构
答案 D
解+析 CH3Cl中C原子上连有不同的原子,为四面体结构,但不是正四面体结构,A错误;甲烷分子是正四面体结构,CH2Cl2只有一种结构,B错误;CCl4中C原子连有四个相同的Cl原子,形成四个相同的化学键,分子的空间结构为正四面体,D正确。
题组三 烷烃的组成结构与同系物的判断
8.有关简单烷烃的描述,下列说法错误的是( )
A.原子间所成的键都是单键
B.都易燃烧,都难溶于水
C.分子组成上满足通式CnH2n+2(n≥1)
D.相邻两个烷烃分子组成上相差一个甲基
答案 D
解+析 相邻两个烷烃分子组成上相差一个CH2原子团,故D错误。
9.(2018·银川一中期末)现有①②③三种烃,它们的球棍模型如图所示:
下列说法正确的是( )
A.①②③三种烃为同系物
B.①和③结构相似为同系物
C.①②③三种烃都属于烷烃
D.③的结构为平面结构
答案 B
解+析 据分子的球棍模型,①的分子式为CH4,②的分子式为C2H4,③的分子式为C2H6,故①和③为同系物,故A错误、B正确;CH4和CH3CH3为烷烃,C项错误;CH3CH3的结构为立体结构,不为平面结构,故D错误。
10.某些有机化合物的分子模型如图所示
回答下列问题:
(1)属于空间填充模型的是________(填“甲”“乙”“丙”“丁”或“戊”,下同)。
(2)表示同一种有机化合物的是________。
(3)上述有机物,属于同系物的是______________________________________________,
通式为____________________。
(4)含碳量最低的是________,含氢量最低的分子中氢元素的质量分数是________(保留三位有效数字)。
答案
(1)乙、丙
(2)甲、丙
(3)甲(或丙)、乙、丁、戊 CnH2n+2(n≥1)
(4)甲(或丙) 16.7%
解+析
(1)乙、丙能表示原子的相对大小及连接形式,属于空间填充模型。
(2)甲、丙分别是甲烷的球棍模型与空间填充模型,表示同一种有机化合物。
(3)甲、乙、丙、丁、戊的分子式为CH4、C2H6、CH4、C3H8、C5H12,为烷烃,通式为CnH2n+2
(n≥1)。
(4)烷烃的通式为CnH2n+2,随n值增大,碳元素的质量分数逐渐增大,故含碳量最低的是甲烷,含氢量最低的分子是戊烷,戊烷中氢元素的质量分数是
×100%≈16.7%。
B组 综合强化练
1.(2018·山东东阿月考)下列关于碳氢化合物的说法正确的是( )
A.碳氢化合物的通式为CnH2n+2
B.燃烧产物为CO2和H2O的化合物一定是碳氢化合物
C.碳原子间以单键相连的烃是烷烃
D.碳氢化合物分子的相对分子质量一定是偶数
答案 D
解+析 A项,烷烃的通式为CnH2n+2,错误;B项,燃烧后生成CO2和H2O的化合物可能含氧元素,如CH3CH2OH,错误;C项,碳原子间以单键相连的烃可能为环烃,如环丁烷,错误;D项,据碳的成键特点,碳氢化合物中氢的个数必须为偶数,故碳氢化合物的相对分子质量一定为偶数,正确。
2.(2019·福建莆田测试)下列有关丙烷的叙述不正确的是( )
A.分子中碳原子不在同一直线上
B.光照条件下和氯气反应生成CH3CH2CH2Cl
C.能燃烧
D.所有的原子可能在同一平面内
答案 D
解+析 烷烃分子中的所有共价键都为共价单键,和CH4相似,空间结构为四面体结构,因此,丙烷C3H8中所有的原子不能在同一平面内,故D错误。
3.煤的气化是煤高效、洁净利用的方向之一。
如图为加热某地煤样所得煤气组成及体积分数随温度变化的曲线。
由图可知该煤气中( )
A.只含有碳、氢两种元素
B.所含的有机物是CH4、CnHm、CO
C.当温度低于1000℃时,CO体积分数小于CH4体积分数
D.氢气体积分数最大
答案 C
解+析 图示中有CO,CO属于无机物,故A、B两项错误;在温度低于1000℃时,CO体积分数总是小于CH4体积分数,在较低温度下CH4体积分数最大,故C项正确,D项错误。
4.(2019·临沂一中高一期末)分子中含有2~5个碳原子的直链烷烃沸点和燃烧热的数据如下表:
烷烃名称
乙烷
丙烷
丁烷
戊烷
沸点/℃
-88.6
-42.1
-0.5
36.0
燃烧热/kJ·mol-1
1560.7
2219.2
2877.6
3535.6
燃烧热:
25℃、101kPa时,1mol纯物质完全燃烧,生成稳定的氧化物所放出的热量,单位为kJ·mol-1。
根据表中数据,下列判断错误的是( )
A.正庚烷在常温、常压下肯定不是气体
B.随分子中碳原子数增加,烷烃的燃烧热逐渐增大
C.随分子中碳原子数增加,烷烃沸点逐渐升高
D.随分子中碳原子数增加,烷烃沸点和燃烧热都成比例增加
答案 D
解+析 根据表格中数据可知,随分子中碳原子数增加,烷烃的沸点升高,燃烧热增加,由于正庚烷分子中碳原子数大于戊烷分子中的碳原子数,所以正庚烷在常温、常压下肯定不是气体,A、B、C正确;根据表中数据可知,烷烃的沸点和燃烧热并不是成比例增加,D错误。
5.下列叙述中正确的是( )
A.含5个碳原子的有机物,每个分子中最多有4个C—C单键
B.正戊烷分子中所有原子均在一条直线上
C.碳原子间以单键结合,碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定符合通式CnH2n+2
D.分子式为C3H8与C6H14的两种有机物一定互为同系物
答案 D
解+析 含有5个碳原子的有机物若形成碳链,则每个分子中有4个C—C键,若形成碳环,则每个分子中有5个C—C键,A错误;正戊烷分子中所有原子不在一条直线上,B错误;不仅饱和链烃中只含有C—C键与C—H键,环烷烃中也只含有C—C键与C—H键,环烷烃的通式为CnH2n,C错误;C3H8和C6H14均为烷烃,且分子式相差3个CH2原子团,两种有机物一定互为同系物,D正确。
6.有机化合物分子种类繁多,其原因有( )
①碳原子与碳原子之间既可以形成单键,又可以形成双键、三键
②多个碳原子可以相互结合成长短不一的碳链
③碳原子之间可以形成支链
④碳原子之间可以成环
⑤碳原子形成的碳链和碳环可以相互结合
A.只有②③④⑤B.只有①②③④
C.只有①②③⑤D.全部
答案 D
解+析 有机化合物的分子式相同时,可以只有碳碳单键,也可以含有碳碳双键、三键,而且碳碳双键、三键可以在不同的位置;多个碳原子主链可长可短,可有支链,碳原子可以成环,也可以形成直链,而且有机化合物分子中可以有直链,同时可以有碳环。
上述所有条件决定了有机物种类繁多。
7.Ⅰ.有下列各组物质(在横线上填相应的序号):
①O2和O3 ②H2、D2、T2 ③12C和14C
④CH3CH2CH2CH3和(CH3)2CHCH2CH3
⑤癸烷和十六烷
⑥CH3CH2CH3和CH3CH2CH2CH(CH3)CH2CH3
⑦
和
(1)互为同位素的是__________。
(2)互为同系物的是____________。
(3)互为同素异形体的是__________。
(4)为同一种物质的是________。
Ⅱ.写出下列烷烃的分子式:
(1)含有30个氢原子的烷烃:
__________。
(2)假如某烷烃的相
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