金属的回收是工业生产中的重要课题,利用某工业冶炼废渣主要成分为和铁、锡、铅、铜的氧化物回收锡、铜、铅的工艺流程如图所示:
回答下列问题:
电炉冶炼时,焦炭的作用是______ 填“氧化剂”或“还原剂”,将焦炭粉碎的目的是______ 。熔剂的主要成分是氟石,高温下能与 反应生成两种钙盐,其中之一为CaSiF6,该反应的化学方程式为______ 。
脱铁后的溶液中含有少量的 ,为减少锡的损失,可用锡、铜、铅、铁多元合金回收处理,反应的离子方程式为______ 。
已知 可表示为:,则 也可用氧化物表示为:______ 。
脱硫后需过滤、洗涤再进入下一步工序,检验滤渣是否洗涤干净的方法是______ 。
若该冶炼废渣中锡的质量分数为 ,30t 废渣制得精锡 ,则锡的回收率为______ 。
回答下列问题:
电炉冶炼时,焦炭的作用是
脱铁后的溶液中含有少量的 ,为减少锡的损失,可用锡、铜、铅、铁多元合金回收处理,反应的离子方程式为
已知 可表示为:,则 也可用氧化物表示为:
脱硫后需过滤、洗涤再进入下一步工序,检验滤渣是否洗涤干净的方法是
若该冶炼废渣中锡的质量分数为 ,30t 废渣制得精锡 ,则锡的回收率为
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2020届高三化学二轮选修大题必练 — —— 以“化工流程”为载体的综合实验(已下线)第三单元 物质的性质与转化(能力提升)-2020-2021学年高一化学必修第一册单元测试定心卷 (鲁科版2019)
更新时间:2020-01-06 17:14:45
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【推荐1】草酸亚铁不溶于水,在碱性或中性环境中不稳定,易分解或被氧化,可广泛用于新型电池材料、感光材料的生产。以炼钢厂的脱硫渣(主要成分是)为原料生产电池级草酸亚铁晶体的工艺流程如下:(1)基态的价层电子排布式为______ 。
(2)酸浸时,加料完成后,以一定速率搅拌反应。提高铁元素浸出率的方法还有______ 。
(3)金属参与的主要反应的离子方程式为______ 。
(4)判断已经完全被还原的试剂是______ 。
(5)合成反应的适宜控制在2.0左右是因为______ 。
(6)测定制得的草酸亚铁晶体纯度:
步骤1:称取草酸亚铁固体样品,溶于溶液中,在60~80℃水浴加热,用容量瓶配成溶液。
步骤2:取上述溶液,用酸性标准溶液,消耗(都能与反应,反应中)。
步骤3:向滴定后的溶液中加入适量锌粉,将和多余恰好还原,过滤,洗涤,洗涤液并入滤液中。
步骤4:继续用酸性标准溶液滴定至终点,消耗。计算固体样品的纯度。(写出具体计算过程)______ 。
(2)酸浸时,加料完成后,以一定速率搅拌反应。提高铁元素浸出率的方法还有
(3)金属参与的主要反应的离子方程式为
(4)判断已经完全被还原的试剂是
(5)合成反应的适宜控制在2.0左右是因为
(6)测定制得的草酸亚铁晶体纯度:
步骤1:称取草酸亚铁固体样品,溶于溶液中,在60~80℃水浴加热,用容量瓶配成溶液。
步骤2:取上述溶液,用酸性标准溶液,消耗(都能与反应,反应中)。
步骤3:向滴定后的溶液中加入适量锌粉,将和多余恰好还原,过滤,洗涤,洗涤液并入滤液中。
步骤4:继续用酸性标准溶液滴定至终点,消耗。计算固体样品的纯度。(写出具体计算过程)
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解答题-实验探究题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐2】过二硫酸铵[(NH4)2S2O8]作为氧化制和漂白剂,被广泛用于蓄电池工业,在照相工业上用来除去海波。
实验1 :(NH4)2S2O8的制备原理为H2O2 +2H2SO4 +2NH3=(NH4)2S2O8+2H2O,实验室模拟制备(NH4)2S2O8的装置如图所示。
(1)仪器b的名称是______ ,b中试剂为_____ (写试刺名称),装置d的作用是____________________ 。
(2)在三颈烧斯中,浓硫酸与H2O2反应.部分转化为过一硫酸(H2SO5).此反应的化学方程式为___________________ .
(3)(NH4)2S2O8的产率(以产品含氧量表示)随溶液pH和温度的变化关系如图所示。由图可知。反应最适宜的温度和pH分别是__________
(4)充分反应后:将c中混合液经一系列操作得到晶体,用无水乙醇洗涤。原因是________ (答出一条即可).
(5)烘干产品时用红外灯低温烘干,可能的原因是______________ 。
实验II探究(NH4)2S2O8与MnSO4的反应。
(6)根据实验现象.写出(NH4)2S2O8溶液与MnSO4溶液反应的离子方程式:_________ 。
实验III: 标定(NH4)2S2O8溶液的浓度。
(7)称取一定质量的(NH4)2S2O8,配制成溶液。并用磷量法标定该溶液的浓度,移取25.00 ml (NH4)2S2O8溶液放入锥形瓶中,加入过量的KI,然后加入几滴淀粉溶液,再用0.15mol·L-1的Na2S2O3溶液滴定,发生反应:。重复上述操作三次,平均清消耗Na2S2O3溶液的体积为18.60ml,到达滴定终点时的现象是______________ ,所标定的(NH4)2S2O8的浓度为________ mol·L-1.
实验1 :(NH4)2S2O8的制备原理为H2O2 +2H2SO4 +2NH3=(NH4)2S2O8+2H2O,实验室模拟制备(NH4)2S2O8的装置如图所示。
(1)仪器b的名称是
(2)在三颈烧斯中,浓硫酸与H2O2反应.部分转化为过一硫酸(H2SO5).此反应的化学方程式为
(3)(NH4)2S2O8的产率(以产品含氧量表示)随溶液pH和温度的变化关系如图所示。由图可知。反应最适宜的温度和pH分别是
(4)充分反应后:将c中混合液经一系列操作得到晶体,用无水乙醇洗涤。原因是
(5)烘干产品时用红外灯低温烘干,可能的原因是
实验II探究(NH4)2S2O8与MnSO4的反应。
装置 | 实验现象 |
混合溶液变成紫红色 |
实验III: 标定(NH4)2S2O8溶液的浓度。
(7)称取一定质量的(NH4)2S2O8,配制成溶液。并用磷量法标定该溶液的浓度,移取25.00 ml (NH4)2S2O8溶液放入锥形瓶中,加入过量的KI,然后加入几滴淀粉溶液,再用0.15mol·L-1的Na2S2O3溶液滴定,发生反应:。重复上述操作三次,平均清消耗Na2S2O3溶液的体积为18.60ml,到达滴定终点时的现象是
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解答题-结构与性质
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【推荐3】LiMn2O4是一种锂电池材料,以高硫锰矿(主要成分为MnCO3,主要杂质为SiO2、CaCO3,还有少量MnS、FeS、CuS、NiS、FeCO3等)为原料,可按如下工艺生产得到。
已知:①碱性溶液中,在催化剂存在下空气只与硫化物反应,其中硫元素被氧化为单质。
②金属离子的1gc(M)与溶液pH的关系如下图所示。
③25℃时,相关物质的平衡常数见下表。
回答下列问题:
(1)基态Ni原子的价电子中,两种自旋状态的电子数之比为___________ 。
(2)根据矿物组成,“脱硫池”中能被NaOH溶液溶解的杂质是___________ (填化学式,下同)。若未经脱硫直接酸浸,会产生的污染物是___________ 。“滤渣”含有S和___________ 。
(3)①“酸浸池”中主要含锰组分发生反应的化学方程式为___________ 。
②“酸浸池”中加入MnO2的作用是___________ (用离子方程式表示)。
(4)“沉淀1”主要成分是___________ 。25℃时,为了使Cu2+、Ni2+沉淀完全,“上清液2”中H+浓度不大于___________ mol/L(设H2S的平衡浓度为1.0×10-6 mol/L)。
(5)LiMn2O4的晶胞中的氧原子以面心立方堆积(如图),若该晶胞参数为apm,已知阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的摩尔体积Vm=___________ m3/mol。
已知:①碱性溶液中,在催化剂存在下空气只与硫化物反应,其中硫元素被氧化为单质。
②金属离子的1gc(M)与溶液pH的关系如下图所示。
③25℃时,相关物质的平衡常数见下表。
化学式 | CuS | NiS | MnS | H2S |
平衡常数 | Ksp=6.3×10-36 | Ksp=2.0×10-19 | Ksp=2.5×10-10 | Ka1=1.0×10-7、Ka2=8.0×10-15 |
回答下列问题:
(1)基态Ni原子的价电子中,两种自旋状态的电子数之比为
(2)根据矿物组成,“脱硫池”中能被NaOH溶液溶解的杂质是
(3)①“酸浸池”中主要含锰组分发生反应的化学方程式为
②“酸浸池”中加入MnO2的作用是
(4)“沉淀1”主要成分是
(5)LiMn2O4的晶胞中的氧原子以面心立方堆积(如图),若该晶胞参数为apm,已知阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的摩尔体积Vm=
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解答题-工业流程题
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较难
(0.4)
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解题方法
【推荐1】一种利用ClO2生产NaClO2并进行尾气处理的工艺如下:
(1) 写出“反应Ⅰ”中生成ClO2的化学方程式:______________________________ 。
(2) “尾气吸收”是为了吸收未反应的ClO2,除减少污染外,还能_________________ 。
(3) 实验室用下图所示装置模拟“尾气吸收”过程,发现温度较低时吸收效果好,但该反应为放热反应。在不改变吸收液浓度和体积的条件下,欲使反应在0 ℃~5 ℃下进行,实验中可采取的措施有__________ 、_____________ 。
(4) 为了测定获得产品中NaClO2的纯度,进行如下实验:
①准确称取1.000 g上述产品,溶于水配成100.00 mL的溶液。
②取10.00 mL待测液,加入过量的KI溶液,在酸性条件下发生如下反应:ClO+4I-+4H+===2H2O+2I2+Cl-,杂质不与I-反应。
③以______ 作指示剂,再加入0.2000 mol·L-1 Na2S2O3溶液,恰好完全反应时消耗Na2S2O3溶液的体积为20.00 mL。(已知:I2+2S2O===2I-+S4O)。计算该样品中NaClO2的纯度_____ 。
(1) 写出“反应Ⅰ”中生成ClO2的化学方程式:
(2) “尾气吸收”是为了吸收未反应的ClO2,除减少污染外,还能
(3) 实验室用下图所示装置模拟“尾气吸收”过程,发现温度较低时吸收效果好,但该反应为放热反应。在不改变吸收液浓度和体积的条件下,欲使反应在0 ℃~5 ℃下进行,实验中可采取的措施有
(4) 为了测定获得产品中NaClO2的纯度,进行如下实验:
①准确称取1.000 g上述产品,溶于水配成100.00 mL的溶液。
②取10.00 mL待测液,加入过量的KI溶液,在酸性条件下发生如下反应:ClO+4I-+4H+===2H2O+2I2+Cl-,杂质不与I-反应。
③以
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解答题-原理综合题
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(0.4)
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解题方法
【推荐2】硫酸锰(MnSO4•H2O)是一种粉色晶体,易溶于水,不溶于乙醇,是重要的微量元素肥料之一,工业上由天然二氧化锰与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Si等元素的氧化物)制备硫酸锰的工艺如图所示。回答下列问题:已知:①Ksp(MgF2)=7.42×10-11
②相关金属离子[c0(Mn+)=0.1mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如表:
(1)“溶浸”前需将矿石研成粉末,其目的是_______ 。“滤渣1”中含有S和_______ ;“溶浸”时两种含锰化合物与H2SO4反应的化学方程式为_______ 。
(2)“氧化”时添加适量的MnO2的作用是_______ (用离子方程式表示),若省略“氧化”步骤,造成的后果是_______ 。
(3)加入MnF2的目的是_______ 。
(4)滤液经过_______ (写操作A的名称),可得到粉红色MnSO4•H2O晶体。
(5)构想某锂电池的负极材料晶体是锂原子嵌入石墨烯层间,晶体结构如图。①石墨的硬度小、熔沸点高的原因分别是_______ 。
②如图晶体的化学式为_______ ;该晶体中最近的两个碳原子核间距离为142pm,石墨烯层间距离为335pm,则该晶体的密度为_______ g•cm-3(用NA表示阿伏加德罗常数,列式即可)。
②相关金属离子[c0(Mn+)=0.1mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如表:
金属离子 | Mn2+ | Fe2+ | Fe3+ | Al3+ | Mg2+ |
开始沉淀的pH | 8.1 | 6.3 | 1.5 | 3.4 | 8.9 |
沉淀完全的pH | 10.1 | 8.3 | 2.8 | 4.7 | 10.9 |
(1)“溶浸”前需将矿石研成粉末,其目的是
(2)“氧化”时添加适量的MnO2的作用是
(3)加入MnF2的目的是
(4)滤液经过
(5)构想某锂电池的负极材料晶体是锂原子嵌入石墨烯层间,晶体结构如图。①石墨的硬度小、熔沸点高的原因分别是
②如图晶体的化学式为
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解答题-工业流程题
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(0.4)
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解题方法
【推荐3】二氧化锰无论在实验室还是在生产、生活中均有广泛应用。工业上可以用制备对苯二酚的废液为原料生产二氧化锰。此工艺对节约资源、保护环境、提高经济效益有着重要意义。
(1)经分析知该废液中含有硫酸锰、硫酸铵、硫酸以及Fe2+、Co2+、Ni2+等金属离子。以此为原料制备化学二氧化锰的流程如图所示。
①常温下几种有关难溶硫化物的溶度积常数如下表,若除去Fe2+后的废液中Mn2+浓度为1mol/L,欲使Co2+和Ni2+完全沉淀,而Mn2+不受损失,S2-的浓度范围应控制在___ mol/L。
②步骤⑥的化学方程式为___ 。
③步骤①~⑨中涉及到过滤的操作有___ 。(填序号)
④步骤⑨得到的副产品的化学式为___ ,其重要的用途之一是___ 。得到该副产品的操作是___ 。
(2)生产电解二氧化锰的原理是在93℃左右以石墨为电极电解硫酸锰和硫酸的混合溶液,写出阳极的电极反应式___ ,若电解过程中的电压为3V,理论上生产1tMnO2消耗电能___ kw·h。(1kw·h=3.6×106J)
(3)双氧水氧化法制备二氧化锰时所发生的反应为MnSO4+2NH3+H2O2→MnO2+(NH4)2SO4,在溶液的pH、过氧化氢的用量和反应时间一定的情况下,温度对实验结果的影响如图所示。MnO2的回收率随着温度升高先增大后减小的可能原因是___ 。
(1)经分析知该废液中含有硫酸锰、硫酸铵、硫酸以及Fe2+、Co2+、Ni2+等金属离子。以此为原料制备化学二氧化锰的流程如图所示。
①常温下几种有关难溶硫化物的溶度积常数如下表,若除去Fe2+后的废液中Mn2+浓度为1mol/L,欲使Co2+和Ni2+完全沉淀,而Mn2+不受损失,S2-的浓度范围应控制在
化合物 | MnS | CoS(α型) | NiS |
Ksp | 2.5×10-10 | 4×10-21 | 1.07×10-21 |
②步骤⑥的化学方程式为
③步骤①~⑨中涉及到过滤的操作有
④步骤⑨得到的副产品的化学式为
(2)生产电解二氧化锰的原理是在93℃左右以石墨为电极电解硫酸锰和硫酸的混合溶液,写出阳极的电极反应式
(3)双氧水氧化法制备二氧化锰时所发生的反应为MnSO4+2NH3+H2O2→MnO2+(NH4)2SO4,在溶液的pH、过氧化氢的用量和反应时间一定的情况下,温度对实验结果的影响如图所示。MnO2的回收率随着温度升高先增大后减小的可能原因是
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解答题-工业流程题
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(0.4)
【推荐1】钴是航空、军事和机械工业中不可或缺的金属,一种从含钴废料(主要含钴、钡、钛的化合物)中提取金属钴的工艺流程如下:已知:常温下,Co(OH)2、CoCO3的溶度积常数分别为1.6×10-15、8×10-13。
回答下列问题:
(1)晶体钴中钴原子的堆积方式如图所示,钴原子的配位数为_______ 。(2)“酸浸”所得浸渣中的主要成分除含有少量Ti的难溶物外,还有_______ (填化学式),此工序中浸出温度与Co浸出率的关系如图所示,综合考虑成本和浸出率,选择的最佳浸出温度为_______ ℃。(3)“除钛”时TiO2+生成TiO2·xH2O的离子方程式为_______ 。
(4)电镀废水中含有的络合态镍(II)和甘氨酸铬(III)等重金属污染已成为世界性环境问题。常用的处理方法是纳米零价铁法。
①制备纳米零价铁:
将FeCl3和NaBH4溶液在乙醇和水的混合溶液中混合搅拌(N2氛围),充分反应得到纳米零价铁、H3BO3、HCl、NaCl和H2.写出该反应的化学方程式:_______ 。
②纳米零价铁处理甘氨酸铬:
I.甘氨酸铬(结构简式如图所示)分子中与铬配位的原子为_______ 。II.研究表明:纳米零价铁对有机物的降解通常是产生液相·OH对有机物官能团进行断键,使有机络合态Cr(III)被释放到溶液中,同时氧化成无机Cr(VI)。纳米零价铁对甘氨酸铬的去除机理如图所示:对初始铬浓度为20mg·L-1的甘氨酸铬去除率进行研究,总铬去除率随时间的变化如图所示,其可能的原因是_______ 。
回答下列问题:
(1)晶体钴中钴原子的堆积方式如图所示,钴原子的配位数为
(4)电镀废水中含有的络合态镍(II)和甘氨酸铬(III)等重金属污染已成为世界性环境问题。常用的处理方法是纳米零价铁法。
①制备纳米零价铁:
将FeCl3和NaBH4溶液在乙醇和水的混合溶液中混合搅拌(N2氛围),充分反应得到纳米零价铁、H3BO3、HCl、NaCl和H2.写出该反应的化学方程式:
②纳米零价铁处理甘氨酸铬:
I.甘氨酸铬(结构简式如图所示)分子中与铬配位的原子为
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解答题-工业流程题
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(0.4)
【推荐2】Ⅰ.铁及其化合物在生产和生活中有广泛的应用。
(1)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型净水剂,工业上制备高铁酸钠的反应原理为:Fe(OH)3 + NaClO + NaOH →Na2FeO4 + X + H2O(未配平),则X的电子式为_____________ ,反应中被氧化的物质是________________ (写化学式)。
Ⅱ.铁红颜料跟某些油料混合,可以制成防锈油漆。工业制硫酸产生的硫酸渣中主要含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等,用硫酸渣制备铁红(Fe2O3)的过程如下:
已知:
已知FeS2是一种黄色难溶于水的固体。
(2)酸溶过程中Fe2O3与稀硫酸反应的化学方程式为________________ ;“滤渣A”主要成分的化学式为________________ 。
(3)还原过程中加入FeS2的目的是将溶液中的Fe3+还原为Fe2+,而本身被氧化为H2SO4,写出该反应的离子方程式________________ 。
(4)为确保铁红的质量和纯度,氧化过程中加NaOH调节溶液pH的范围是________________ ;如果加NaOH调节溶液pH=a,则滤液B中c(Fe3+)=________________ mol/L(25℃时,Ksp[Fe(OH)3]=4×10﹣38)。
(5)以甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极可以构成燃料电池。该电池负极的电极反应式为________________ 。
(1)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型净水剂,工业上制备高铁酸钠的反应原理为:Fe(OH)3 + NaClO + NaOH →Na2FeO4 + X + H2O(未配平),则X的电子式为
Ⅱ.铁红颜料跟某些油料混合,可以制成防锈油漆。工业制硫酸产生的硫酸渣中主要含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等,用硫酸渣制备铁红(Fe2O3)的过程如下:
已知:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Fe(OH)2 | Mg(OH)2 |
开始沉淀pH | 2.7 | 3.8 | 7.6 | 9.4 |
完全沉淀pH | 3.2 | 5.2 | 9.7 | 12.4 |
(2)酸溶过程中Fe2O3与稀硫酸反应的化学方程式为
(3)还原过程中加入FeS2的目的是将溶液中的Fe3+还原为Fe2+,而本身被氧化为H2SO4,写出该反应的离子方程式
(4)为确保铁红的质量和纯度,氧化过程中加NaOH调节溶液pH的范围是
(5)以甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极可以构成燃料电池。该电池负极的电极反应式为
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解答题-实验探究题
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较难
(0.4)
【推荐3】除去燃煤烟气中的有毒气体,一直是重要的科研课题。某科研小组设计如下装 置模拟工业脱硫脱氮,探究SO2和NO同时氧化的吸收效果。模拟烟气由N2 (90.02%)、SO2(4.99%)、NO(4.99%)混合而成,各气体的流量分别由流量计控制,调节三路气体相应的流量比例,充分混合后进入A。已知:FeSO4+NO[Fe(NO)]SO4(棕色)
(l)仪器A的名称是____ ,该装置出气管口有两个玻璃球泡,其作用是____ 。
(2)反应前装置中需要先通入一段时间N2,目的是____ ,其操作方法是____ 。
(3)实验中A瓶出现黑色沉淀,写出 A瓶中脱硫反应的离子方程式____ 。继续实验,现B瓶溶液颜色不变、C瓶溶液出现棕色,这些现象说明____ 。
(4)关闭活塞e,打开活塞d,在其出气管口,用NO检测仪研究A在不同温度时的脱氮率,实验结果如下图所示,分析图中信息,得出的结论是____ 。在55℃之前,脱氮率随温度升高而变化的原因可能是____ 。
(l)仪器A的名称是
(2)反应前装置中需要先通入一段时间N2,目的是
(3)实验中A瓶出现黑色沉淀,写出 A瓶中脱硫反应的离子方程式
(4)关闭活塞e,打开活塞d,在其出气管口,用NO检测仪研究A在不同温度时的脱氮率,实验结果如下图所示,分析图中信息,得出的结论是
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