某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B,一定温度下发生如下反应:A(g)+xB(g)2C(g),达到平衡后,只改变反应的一个条件,测得容器中物质的浓度、反应速率随时间的变化关系如图所示。下列说法中正确的是
A.反应方程式中的x=1, 30min时改变条件后,A的转化率将变减小 |
B.前30 min内 A的反应速率为0.05 mol/(L·min) |
C.20至40 min内表示处于平衡状态,该反应为放热反应 |
D.30 min时改变的条件是加入负催化剂,40 min时改变的条件是升高温度 |
已知2SO2(g)+ O2(g)2SO3(g) △H=-197 kJ·mol-1,向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体:(甲)2 mol SO2和1 mol O2;(乙) 1 mol SO2和0.5 mol O2;(丙) 2 mol SO3;恒温、恒容下反应达平衡时,下列关系一定正确的是
A.容器内压强p:p甲=p丙<2p乙 |
B.SO3的质量m:m甲=m丙<2m乙 |
C.c(SO2)与c(O2)之比k:k甲=k丙>k乙 |
D.反应放出或吸收热量的数值Q:Q甲=Q丙>2Q乙 |
在80℃时,0.40mol的N2O4气体充入2L已抽空的固定容积的密闭容器中,隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
已知:
(1)计算20s~40s内用N2O4表示的平均反应速率为 。
(2)计算在80℃时该反应的平衡常数K= 。
(3)反应进行至100s后将反应混合物的温度降低,混合气体的颜色 (填“变浅”、“变深”或“不变”)。
(4)要增大该反应的K值,可采取的措施有(填序号) ,若要重新达到平衡时,使c(NO2)/c(N2O4)值变小,可采取的措施有(填序号) 。
A.增大N2O4的起始浓度 | B.向混合气体中通入NO2 |
C.使用高效催化剂 | D.升高温度 |
(5)如图是80℃时容器中N2O4物质的量的变化曲线,请在该图中补画出该反应在60℃时N2O4物质的量的变化曲线。
甲醇是重要的化工原料,又可称为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H2
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H3
回答下列问题:
化学键 |
H-H |
C-O |
C O |
H-O |
C-H |
E/(kJ.mol-1) |
436 |
343 |
1076 |
465 |
413 |
(1)已知反应①中的相关的化学键键能数据如下:
由此计算△H1= kJ.mol-1,已知△H2=-58kJ.mol-1,则△H3= kJ.mol-1
(2)反应①的化学平衡常数K的表达式为 ;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为 (填曲线标记字母),其判断理由是 。
(3)合成气的组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时体系中的CO平衡转化率(a)与温度和压强的关系如图2所示。a(CO)值随温度升高而 (填“增大”或“减小”),其原因是 。图2中的压强由大到小为_____,其判断理由是_____。
合金贮氢材料具有优异的吸收氢性能,在配合氢能的开发中起到重要作用。
(1)一定温度下,某贮氢合金(M)的贮氢过程如图所示,纵轴为平衡时氢气的压强(p),横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比(H/M)。
在OA段,氢溶解于M中形成固溶体MHx,随着氢气压强的增大,H/M逐惭增大;在AB段,MHx与氢气发生氢化反应生成氢化物MHy,氢化反应方程式为:zMHx(s)+H2(g)==ZMHy(s) △H(Ⅰ);在B点,氢化反应结束,进一步增大氢气压强,H/M几乎不变。反应(Ⅰ)中z=_____(用含x和y的代数式表示)。温度为T1时,2g某合金4min内吸收氢气240mL,吸氢速率v=______mL•g-1•min。反应的焓变△HⅠ_____0(填“>”“<”或“=”)。
(2)η表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例,则温度为T1、T2时,η(T1)____ η(T2)(填“>”“<”或“=”)。当反应(Ⅰ)处于图中a点时,保持温度不变,向恒容体系中通入少量氢气,达到平衡后反应(Ⅰ)可能处于图中的_____点(填“b”“c”或“d”),该贮氢合金可通过______或_______的方式释放氢气。
(3)贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应,温度为T时,该反应的热化学方程式为_________。已知温度为T时:CH4(g)+2H2O=CO2(g)+4H2(g) △H=+165KJ•mol
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=-41KJ•mol
化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。
(1)利用“化学蒸气转移法”提纯金属钨的反应原理为W(s)+I2(g)WI2(g)。该反应在石英真空管中进行,如下图所示:
①该反应的平衡常数表达式K=_______,若K=1/2,向某恒容密闭容器中加入1mol I2(g)和足量W(s),反应达到平衡时I2(g)的转化率为__________。
②该反应的△H____0(填“>”或“<”),上述反应体系中可循环使用的物质____。
③能够说明上述反应已经达到平衡状态的有_________(填序号)。
a.I2与WI2的浓度相等
b.W的质量不再变化
c.容器内混合气体的密度保持不变
d.单位时间内,金属钨消耗的物质的量与碘化钨生成的物质的量相等
(2)利用“隔膜电解法”处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗较低等优点,其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸,总反应式为2CH3CHO+H2OCH3CH2OH+CH3COOH,实验室中,以一定浓度的乙醛和Na2SO4溶液为电解质溶液,模拟乙醛废水的处理过程,其装置如图所示。
①若以甲烷碱性燃料电池为直流电源,则燃料电池中b极应通入__________(填化学式)。
②电解池阳极区的电极反应式为_________________。
③在实际工艺处理中,阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1 m3乙醛含量为3000 mg·L-1的废水,可得到乙醇________kg(计算结果保留小数点后一位)。
二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质,节能减排,高效利用能源,能够减少二氧化碳的排放。
(1)有一种用CO2生产甲醇燃料的方法:
已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-a kJ·mol-1;
CH3OH(g)=CH3OH(l) △H=-b kJ·mol-1;
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-c kJ·mol-1;
H2O(g)=H2O(l) △H=-d kJ·mol-1,
则表示CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式为:_____________________________。
(2)在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中,通入2 molCO2和3mol H2,发生的反应为:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-a kJ/mol(a>0), 测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
①能说明该反应已达平衡状态的是________。(选填编号)
A.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
B.混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
C.单位时间内每消耗1.2mol H2,同时生成0.4molH2O
D.该体系中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1,且
保持不变
②计算该温度下此反应的平衡常数K=_______。(保留两位有效数字)。若改变条件 (填选项),可使K=1。
A.增大压强
B.增大反应物浓度
C.降低温度
D.升高温度
E.加入催化剂
(3)某甲醇燃料电池原理如图1所示。
①M区发生反应的电极反应式为_______________________________。
②用上述电池做电源,用图2装置电解饱和食盐水(电极均为惰性电极),则该电解的总反应离子方程式为: 。假设溶液体积为300mL,当溶液的pH值变为13时(在常温下测定),理论上消耗甲醇的质量为______________(忽略溶液体积变化)。
一定温度下,在恒容密闭容器中充入2molNO2与1molO2发生反应如下:
4NO2(g)+O2(g) 2N2O5(g)
(1)已知平衡常数K350℃<K300℃,则该反应是_________反应(填“吸热”或“放热”);常温下,该反应能逆向自发进行,原因是_______________________________________。
(2)下列有关该反应的说法正确的是___________。
A.扩大容器体积,平衡向逆反应方向移动,混合气体颜色变深
B.恒温恒容下,再充入2molNO2和1molO2,再次达到平衡时NO2转化率增大
C.恒温恒容下,当容器内的密度不再改变,则反应达到平衡状态
D.若该反应的平衡常数增大,则一定是降低了温度
(3)氮的化合物种类较多,如NH3、NO、NO2、HNO3、硝酸盐等。
①亚硝酸是一种弱酸,能证明亚硝酸是弱电解质的是__________。
A.常温下,亚硝酸钠溶液的pH>7
B.亚硝酸能和NaOH发生中和反应
C.用亚硝 酸 溶液做导电性实验,灯泡很暗
D.常温下,将pH=3的亚硝酸溶液稀释10倍 ,pH<4
②根据酸碱质子理论,凡是能给出质子的分子或离子都是酸,凡是能结合质子的分子或离子都是碱。按照这个理论,下列微粒属于两性物质的是___________。
a.H2O
b.NO2-
c.H2NCH2COOH
d.H2PO4-
e.H2S
③氮同主族磷元素形成的Na2HPO4溶液显碱性,若向溶液中加入足量的CaCl2溶液,溶液则显酸性,其原因是___________________________________________(用离子方程式表示)。
(4)X、Y、Z、W分别是HNO3、NH4NO3、NaOH、NaNO2四种强电解质中的一种。下表是常温下浓度均为0.01 mol·L-1的X、Y、Z、W溶液的pH。
将X、Y、Z各1mol·L-1同时溶于水中制得混合溶液,则混合溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为 ________________________________________________。
(5)N2O5是一种新型绿色硝化剂,其制备可以用硼氢化钠燃料电池作电源,采用电解法制备得到N2O5,工作原理如图。则硼氢化钠燃料电池的负极反应式为 。
(1)在某一恒温体积可变的密闭容器中发生如下反应:A(g)+B(g)2C(g) ΔH < 0。t1时刻达到平衡后,在t2时刻改变某一条件,其反应过程如图。下列说法正确的是 (填序号字母)
a.0~t1时,v正>v逆 ,t2时,v逆>v正
b.混合气体的密度不再改变时,Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡
c.t2时刻改变的条件可以是向密闭容器中加C
d.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数Ⅰ<Ⅱ
(2)工业上常用CO2和NH3通过如下反应合成尿素[CO(NH2)2]。
t℃时,向容积恒定为2L的密闭容器中加入0.10 molCO2和0. 40 molNH3,70 min开始达到平衡。反应中CO2 ( g)的物质的量随时间变化如下表所示:
时间/min |
0 |
20 |
70 |
80 |
100 |
n(CO2) /mol |
0.10 |
0.060 |
0.020 |
0.020 |
0.020 |
①20 min时,平均反应速率υ (CO2 )= mol/L·min。
②在100 min时,保持其它条件不变,再向容器中充入0. 050 mo1CO2和0. 20 molNH3,重新建立平衡后CO2的转化率与原平衡相比将 (填“增大”、“不变”或“减小”)。
③上述可逆反应的平衡常数为_ (保留一位小数)。
④下图所示装置(阴、阳极均为惰性电极)可用于电解尿素〔CO(NH2)2〕的碱性溶液制取氢气。该装置中阳极的电极反应式为 ,
(3)CH4燃料电池,装置示意如图(A、B为多孔性碳棒)。持续通入甲烷,在标准状况下,消耗甲烷体积VL。当 V="44.8" L时,电池总反应方程式为 ;用该电池为电源,以石墨作电极,电解上述实验分离出的溶液,两极均产生气泡。持续电解,在阴极附近的溶液中还可观察到的现象是________________。
I.将一定量NO2和N2O4的混合气体通入体积为1L的恒温密闭容器中,各物质浓度随时间变化的关系如图1所示。
请回答:
(1)下列选项中不能说明该反应已达到平衡状态的是 (填选项字母)。
A.容器内混合气体的压强不随时间变化而改变 |
B.容器内混合气体的密度不随时间变化而改变 |
C.容器内混合气体的颜色不随时间变化而改变 |
D.容器内混合气体的平均相对分子质量不随时间变化而改变 |
(2)反应进行到10 min时,共吸收热量11.38 kJ,则该反应的热化学方程式为 ;
(3)计算该反应的平衡常数K= 。
(4)反应进行到20 min时,再向容器内充入一定量NO2,10min后达到新的平衡,此时测得c(NO2)=0.9 mol/L。
①第一次平衡时混合气体中NO2的体积分数为w1,达到新平衡后混合气体中NO2的体积分数为w2,则w1 w2 (填“>”、“=”或“<”);
②请在图2中画出20 min后各物质的浓度随时间变化的曲线(曲线上必须标出“X”和“Y”)。
II.(1)海水中锂元素储量非常丰富,从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料。如LiFePO4电池中某电极的工作原理如下图所示:
该电池的电解质为能传导Li+的固体材料。放电时该电极是电池的 极(填“正”或“负”),该电极反应式为 。
(2)用此电池电解含有0.1 mol/L CuSO4和0.1 mol/L NaCl的混合溶液100 mL,假如电路中转移了0.02 mol e-,且电解池的电极均为惰性电极,阳极产生的气体在标准状况下的体积是__________L。
(17分)运用化学反应原理研究碳、氮、硫元素及其化合物有重要意义。
(1)已知一定量的C单质能在O2(g)中燃烧,其可能的产物及能量关系如图所示:
写出CO2(g)与C(s)反应生成CO(g)的热化学方程式_______________________。
(2)汽车尾气净化过程中发生反应2NO(g)+2CO(g)N2+2CO2(g) △H<0。一定条件下,向某密闭恒容容器中按体积比1:l充入44.8L(标准状况)NO和CO混合气体,发生上述反应,某同学根据反应过程中的有关数据绘制了如图所示曲线。
①下列关于上述反应过程的叙述正确的是 ________(填写字母代号)。
A.其它条件不变,加入催化剂,△H的值不变 |
B.及时除去二氧化碳,反应的正反应速率加快 |
C.NO、CO、N2、CO2浓度均不再变化,说明平衡未发生移动 |
D.混合气体的平均相对分子质量不再改变,证明反应达到化学平衡状态 |
②前10min内CO的平均反应速率为______,达平衡时NO的转化率为_____,能使上述平衡体系中增大的措施有__________(任写一条)。
(3)已知弱电解质在水中的电离平衡常数(25℃)如下表(单位省略):
弱电解质 |
H2CO3 |
H2SO3 |
NH3·H2O |
电离平衡常数 |
Ka1=4.2×10-7 Ka2=5.6×10-11 |
Ka1=1.54×10-2 Ka2=1.02×10-7 |
Kb=1.7×10-5 |
①室温条件下。用敞口容器加热氨水一段时间,恢复至室温后,溶液中水的电离程度比加热前_______(填写“增大”、“减小”或“不变”)了.
②常温下,0.1 mo1·L-1(NH4)2SO4溶液呈_____(填“酸”、“中”、“碱”)性。
③常温下,测得某碳酸饮料的pH=6,则该饮料________。
(13分)《华北电力大学学报:社会科学版》2014年第2期的文章《欧盟暂停征收航空碳排放税的法律思考》,该文章从欧盟暂停征收航空碳排放税的背景人手,分析了欧盟征收航空碳排放税的争议焦点所在,最后对欧盟暂停征收航空碳排放税进行了评析,并提出征收航空碳排放税是未来趋势的观点,希望在反对声中换一个视角来阐述征收航空碳排放税对于环境保护、技术革新和国际法的促进作用。
(1)用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒(杂质),这种颗粒可用如下氧化法提纯,请完成该反应的化学方程式:
____C+____KMnO4+____H2SO4→____CO2↑+____MnSO4+____K2SO4+____H2O
(2)活性炭可处理大气污染物NO。在2 L密闭容器中加入NO和活性炭(无杂质),生成气体E和F。当温度分别在T1和T2时,测得各物质平衡时物质的量如下表:
上述反应T1℃时的平衡常数为K1,T2℃时的平衡常数为K2。
①计算K1= 。
②根据上述信息判断,温度T1和T2的关系是(填序号) 。
a.T1大于T2 b.T1小于T2 c.无法比较
(3)工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气:
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ/mol
已知:2H2O (g) = 2H2 (g)+O2 (g) ΔH=+484 kJ/mol,
①写出CO完全燃烧生成CO2的热化学方程式: 。
②某温度下,在一容积可变的容器中, CO转化生成CO2的反应达到平衡时, CO、O2和CO2的物质的量分别为4 mol、2 mol、和4 mol.保持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的量作如下调整,可使平衡右移的是:
A.均增加1 mol | B.均加倍 | C.均减少1 mol | D.均减半 |
(4)现以CO、O2、熔融盐Na2CO3组成的燃料电池,采用电解法制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。其中Y为CO2。
写出石墨I电极上发生反应的电极反应式 。
写出电解池中生成FeO42-的电极反应式为 。
运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1)用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H="Q" kJ/mol。在T1℃时,反应进行到不同时间(min)测得各物质的浓度(mol/L)如下:
时间 浓度 |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
NO |
1.00 |
0.68 |
0.50 |
0.50 |
0.60 |
0.60 |
N2 |
0 |
0.16 |
0.25 |
0.25 |
0.30 |
0.30 |
CO2 |
0 |
0.16 |
0.25 |
0.25 |
0.30 |
0.30 |
①0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)=______,T1℃时,该反应的平衡常数K= ;
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是______(填字母编号)。
a.通入一定量的NO b.加入一定量的活性炭
c.加入合适的催化剂 d.适当缩小容器的体积
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3:1:1,则Q______0(填“>”或“<”)。
④在恒容条件下,能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是______(填选项编号)。
a.单位时间内生成2nmol NO(g)的同时消耗nmol CO2(g)
b.混合气体的平均相对分子质量不再发生改变
c.混合气体的密度不再发生改变
d.反应体系的压强不再发生改变
(2)某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究,测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图所示,利用以下反应:
NO+CON2+CO2(有CO) 2NON2+O2(无CO)
①若不使用CO,温度超过775 ℃,发现NO的分解率降低,其可能的原因为 ;在n(NO)/n(CO)=1的条件下,应控制最佳温度在 左右。
②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染。写出C2H6与NO2发生反应的化学方程式 。
(3)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如下图所示,在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y,则该电极反应式为 。
汽车尾气中的主要污染物是NO和CO。为减轻大气污染,人们提出通过以下反应来处理汽车尾气:
(1)2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) △H=-746.5KJ/mol (条件为使用催化剂)
已知:2C (s)+O2(g)2CO(g) △H=-221.0KJ/mol
C (s)+O2(g)CO2(g) △H=-393.5KJ/mol
则N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H= kJ·mol-1。
(2)T℃下,在一容积不变的密闭容器中,通入一定量的NO和CO,用气体传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表
时间/s |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
C(NO)10-4 mol/L |
10.0 |
4.50 |
C1 |
1.50 |
1.00 |
1.00 |
C(NO)10-3 mol/L |
3.60 |
3.05 |
C2 |
2.75 |
2.70 |
2.70 |
则c1合理的数值为 (填字母标号)。
A.4.20 B.4.00 C.3.50 D.2.50
(3)研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率。根据下表设计的实验测得混合气体中NO的浓度随时间t变化的趋势如下图所示:
则曲线Ⅰ对应的实验编号依次为 。
(4)将不同物质的量的H2O(g)和CO(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组 |
温度/℃ |
起始量/mol |
平衡量/mol |
达到平衡所需时间/min |
||
H2O |
CO |
CO |
H2 |
|||
① |
650 |
2 |
4 |
2.4 |
1.6 |
5 |
② |
900 |
1 |
2 |
1.6 |
0.4 |
3 |
③ |
900 |
a |
b |
c |
d |
t |
①实验组①中以v(CO2)表示的反应速率为 ,温度升高时平衡常数会 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
②若a=2,b=1,则c= ,达平衡时实验组②中H2O(g)和实验组③中CO的转化率的关系为
α2 (H2O) α3 (CO)(填“<”、“>”或“=”)。
(5)CO分析仪的传感器可测定汽车尾气是否符合排放标准,该分析仪的工作原理类似于燃料电池,其中电解质是氧化钇(Y2O3)和氧化锆(ZrO2)晶体,能传导O2-。
①则负极的电极反应式为________________。
②以上述电池为电源,通过导线连接成图一。若X、Y为石墨,a为2L 0.1mol/L KCl溶液,写出电解总反应的离子方程式 。电解一段时间后,取25mL上述电解后的溶液,滴加0.4mol/L醋酸得到图二曲线(不考虑能量损失和气体溶于水,溶液体积变化忽略不计)。根据图二计算,上述电解过程中消耗一氧化碳的质量为__________g。
(13分)某条件下,在2 L密闭容器中发生如下反应:2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)
在三种不同条件下进行,其中实验Ⅰ、Ⅱ都在800 ℃,实验Ⅲ在850 ℃,NO、O2的起始浓度都为0,NO2的浓度(mol·L-1)随时间(min)的变化如图所示。请回答下列问题:
(1)实验Ⅱ隐含的反应条件是 。
(2)实验II中,从反应开始至达到平衡,用氧气浓度变化表示的化学反应速率为 。
(3)800 ℃时,该反应的平衡常数K= ,该反应是 (填“吸” 或“ 放”)热反应。
(4)若实验Ⅰ中达到平衡后,再向密闭容器中通入2 mol由物质的量之比为1:1组成的NO2与O2混合气体(保持温度不变),此时反应将向 进行(填“正反应方向”或“逆反应方向”)。
(5)NO2、NO是重要的大气污染物,近年来人们利用NH3在一定条件下与之反应而将其转化为无害的参与大气循环的物质,
如:8NH3+6NO27N2+12H2O。若将此反应设计成原电池,融熔K2CO3为电解质,则正极反应方程式为: 。
(6)向AlCl3溶液中逐滴加入氨水,发生如下反应Al3++3NH3·H2O Al(OH)3↓+3NH4+ ,一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,沉淀已完全。已知当溶液中Al3+恰好沉淀完全时溶液的pH="4.7" ,则Al(OH)3的溶度积常数为 (已知:lg2=0.3)。
试题篮
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