易錯(cuò)專題05 平衡狀態(tài)和平衡圖像(原卷版)-2024-2025學(xué)年高二化學(xué)易錯(cuò)題典例精講與習(xí)題精練(人教版2019選擇性必修1)_第1頁(yè)
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易錯(cuò)專題05平衡狀態(tài)和平衡圖像聚焦易錯(cuò)點(diǎn):?易錯(cuò)點(diǎn)一化學(xué)平衡的移動(dòng)?易錯(cuò)點(diǎn)二平衡圖像典例精講易錯(cuò)點(diǎn)一化學(xué)平衡的移動(dòng)【易錯(cuò)典例】例1(2023上·重慶渝中·高二重慶巴蜀中學(xué)??茧A段練習(xí))下列事實(shí)不能用勒夏特列原理解釋的是A.Fe(SCN)3溶液中加入少量固體KSCN后顏色變深B.把食品存放在冰箱里可延長(zhǎng)保質(zhì)期C.合成氨反應(yīng),為提高原料的轉(zhuǎn)化率,理論上應(yīng)采取降低溫度的措施D.工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的過(guò)程中,使用過(guò)量的空氣以提高SO2的利用率【解題必備】化學(xué)平衡的移動(dòng)1.定義:可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)以后,若反應(yīng)條件(如溫度、壓強(qiáng)、濃度等)發(fā)生了變化,平衡混合物中各組分的濃度也會(huì)隨之改變,從而在一段時(shí)間后達(dá)到新的平衡狀態(tài)。這種由原平衡狀態(tài)向新平衡狀態(tài)的變化過(guò)程,叫做化學(xué)平衡的移動(dòng)。2.化學(xué)平衡移動(dòng)實(shí)質(zhì):化學(xué)平衡移動(dòng)是由于濃度、溫度、壓強(qiáng)的變化使可逆反應(yīng)從一種平衡狀態(tài)變?yōu)榱硪黄胶鉅顟B(tài)的過(guò)程。平衡移動(dòng)的實(shí)質(zhì)因?yàn)闂l件的變化打破了正反應(yīng)、逆反應(yīng)速率相等的關(guān)系。υ(正)>υ(逆),正向移動(dòng);υ(正)<υ(逆),平衡逆向移動(dòng)。3.勒夏特列原理(化學(xué)平衡移動(dòng)原理):如果改變影響化學(xué)平衡的條件之一(如溫度、壓強(qiáng)、以及參加反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)的濃度),平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。對(duì)可逆反應(yīng):mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)4.勒夏特列原理(化學(xué)平衡移動(dòng)原理)的應(yīng)用:(1)調(diào)控反應(yīng):根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率和平衡的條件以及化學(xué)平衡移動(dòng)原理,可調(diào)控工業(yè)反應(yīng)使之效益最大化。如合成氨工業(yè)中加入催化劑提高反應(yīng)速率,溫度控制在500℃左右,既考慮了反應(yīng)速率又兼顧了催化劑的活性的最佳溫度,充入過(guò)量N2以提高H2的轉(zhuǎn)化率等。(2)判物質(zhì)狀態(tài):由壓強(qiáng)的改變,根據(jù)平衡移動(dòng)的方向,可以判斷反應(yīng)物或生成物的狀態(tài)。(3)判化學(xué)計(jì)量數(shù):由壓強(qiáng)的改變,根據(jù)平衡移動(dòng)的方向,可以判斷方程式中某氣體物質(zhì)的計(jì)量數(shù)或反應(yīng)物和生成物之間的計(jì)量數(shù)的大小關(guān)系。(4)判ΔH符號(hào):由溫度的改變,根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)的方向,可以判斷正反應(yīng)或逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)。5.合成氨適宜條件的選擇(1)選擇依據(jù):從提高反應(yīng)速率的角度分析,提高反應(yīng)溫度、使用催化劑、適當(dāng)提高氮?dú)浔?;從平衡移?dòng)的角度分析,降低溫度、提高壓強(qiáng)和適時(shí)分離反應(yīng)產(chǎn)物氨;從實(shí)際生產(chǎn)的角度分析,溫度和壓強(qiáng)要與生產(chǎn)實(shí)際相適應(yīng)。(2)選擇原則:能加快反應(yīng)速率;提高原料的利用率;提高單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量;對(duì)設(shè)備條件要求不能太高。(3)合成氨的適宜條件:使用催化劑;適宜的壓強(qiáng):2×107~5×107Pa;適宜的溫度:500℃左右;及時(shí)分離出氨和及時(shí)補(bǔ)充氮?dú)夂蜌錃?。【變式突破?.(2023上·甘肅武威·高二天祝藏族自治縣第一中學(xué)校聯(lián)考期中)在密閉容器中進(jìn)行反應(yīng):,有關(guān)下列圖像的說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.依據(jù)圖a可判斷正反應(yīng)為放熱反應(yīng)B.在圖b中,虛線可表示使用了催化劑C.若正反應(yīng)的△H<0,圖c可表示升高溫度使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)D.由圖d中混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量隨溫度的變化情況,可推知正反應(yīng)的△H>0易錯(cuò)點(diǎn)二平衡圖像【易錯(cuò)典例】例2(2023上·江西景德鎮(zhèn)·高二統(tǒng)考期中)向一恒容密閉容器中加入和一定量的,發(fā)生反應(yīng):。的平衡轉(zhuǎn)化率按不同投料比隨溫度的變化曲線如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.反應(yīng)速率:B.C.點(diǎn)a、b、c對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù):D.反應(yīng)溫度為,當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不變時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)【解題必備】化學(xué)平衡圖像1.圖像類型:(1)速率—時(shí)間圖:此類圖象定性揭示了v正、v逆隨時(shí)間(含條件改變對(duì)速率的影響)變化的規(guī)律,體現(xiàn)了平衡的“動(dòng)、等、定、變”的基本特征,以及平衡移動(dòng)的方向等。(2)含量-時(shí)間-溫度(壓強(qiáng))圖:圖象能說(shuō)明平衡體系中各組分(或某一成分)在反應(yīng)過(guò)程中的變化情況。C%指產(chǎn)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù);B%指某反應(yīng)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù),此類圖象要注意各物質(zhì)曲線的折點(diǎn)(達(dá)平衡)時(shí)刻相同,各物質(zhì)濃度變化的內(nèi)在聯(lián)系及其比例符合化學(xué)方程式中的計(jì)量數(shù)關(guān)系。(3)恒壓(溫)圖:該類圖的縱坐標(biāo)為物質(zhì)的平衡濃度(c)或反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率(α),橫坐標(biāo)為溫度(T)或壓強(qiáng)(p),常見(jiàn)類型有:(4)速率—溫度(壓強(qiáng))圖:(5)其他圖:如圖所示曲線是其他條件不變時(shí),某反應(yīng)物的最大轉(zhuǎn)化率(α)與溫度(T)的關(guān)系曲線,圖中標(biāo)出的1、2、3、4四個(gè)點(diǎn),表示v(正)>v(逆)的點(diǎn)是3,表示v(正)<v(逆)的點(diǎn)是1,而2、4點(diǎn)表示v(正)=v(逆)。2.解題方法:(1)看圖像:一看軸,即縱、橫坐標(biāo)的意義;二看點(diǎn):即起點(diǎn)、拐點(diǎn)、交點(diǎn)、終點(diǎn);三看線,即線的走向和變化趨勢(shì);四看輔助線,即等溫線、等壓線、平衡線等;五看量的變化,如濃度變化、溫度變化、轉(zhuǎn)化率變化、物質(zhì)的量的變化等。(2)依據(jù)圖像信息,利用平衡移動(dòng)原理,分析可逆反應(yīng)的特征:吸熱還是放熱,氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)增大、減小還是不變,有無(wú)固體或純液體參加或生成等。(3)先拐先平:在化學(xué)平衡圖像中,先出現(xiàn)拐點(diǎn)的反應(yīng)先達(dá)到平衡,可能是該反應(yīng)的溫度高、濃度大、壓強(qiáng)大或使用了催化劑。(4)定一議二:勒夏特列原理只適用于一個(gè)條件的改變,所以圖像中有三個(gè)變量,先固定一個(gè)量,再討論另外兩個(gè)量的關(guān)系?!咀兪酵黄啤?.(2023上·遼寧鞍山·高二鞍山一中??计谥校┮阎铣砂狈磻?yīng):,反應(yīng)速率方程為(k為常數(shù),隨溫度的升高而增大)。下圖表示在恒壓密閉容器中,不同溫度下,達(dá)到平衡時(shí)的體積百分?jǐn)?shù)與投料比的關(guān)系。有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.該反應(yīng)低溫可自發(fā)B.其他條件不變,減小可使合成氨速率加快C.的大小關(guān)系為D.C點(diǎn)時(shí)的平衡轉(zhuǎn)化率為習(xí)題精練1.(2023上·福建福州·高二福州高新區(qū)第一中學(xué)(閩侯縣第三中學(xué))校聯(lián)考期中)用催化還原法消除氮氧化物,發(fā)生反應(yīng):,相同條件下,在3L恒容密閉容器中,選用不同催化劑,產(chǎn)生的量隨時(shí)間變化如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A.該反應(yīng)的活化能大小順序是:B.增加反應(yīng)物的量,使活化分子百分?jǐn)?shù)增加,有效碰撞增多,反應(yīng)速率加快C.當(dāng)時(shí),說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)到平衡D.若反應(yīng)在恒容絕熱的密閉容器中進(jìn)行,當(dāng)K值不變時(shí),說(shuō)明已達(dá)到平衡2.(2022上·湖南·高二校聯(lián)考期中)已知反應(yīng):

,溫度不同(T2>T1)。下列圖像正確的是A. B.C. D.3.(2023上·陜西西安·高二西安中學(xué)??计谥校?duì)于可逆反應(yīng):,下列圖象中正確的是A. B.C. D.4.(2023上·上海長(zhǎng)寧·高二上海市延安中學(xué)??计谥校┖闳菝荛]容器中,與在不同溫度下發(fā)生反應(yīng):,達(dá)到平衡時(shí),各組分的物質(zhì)的量濃度(c)隨溫度(T)變化如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A.該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度升高而增大B.曲線Y表示隨溫度的變化關(guān)系C.其他條件不變,與在℃下反應(yīng),達(dá)到平衡D.其他條件不變,提高的濃度,可提高的平衡轉(zhuǎn)化率5.(2023上·江西宜春·高二上高二中校考階段練習(xí))在一定條件下,向某恒容密閉容器中充入、,發(fā)生反應(yīng),測(cè)得反應(yīng)時(shí),不同溫度下氫氣的轉(zhuǎn)化率如圖所示。[已知:該反應(yīng)的速率方程、,、只與溫度有關(guān)]下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.圖中a、b、c三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的由大到小的順序?yàn)锽.該反應(yīng)的ΔH<0C.溫度下,起始時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)為,,則該溫度下D.升高溫度或增大壓強(qiáng),都可以提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率6.(2023上·江西宜春·高二上高二中校考階段練習(xí))向絕熱恒容密閉容器(絕熱容器指該容器可阻止熱量的傳遞,散失,對(duì)流)中通入和,在一定條件下發(fā)生反應(yīng),正反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的示意圖如圖所示,下列結(jié)論中正確的個(gè)數(shù)為①反應(yīng)在c點(diǎn)達(dá)到反應(yīng)進(jìn)行的限度②濃度:a點(diǎn)小于c點(diǎn)③反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量④,ab段的消耗量小于bc段的消耗量⑤混合物顏色不再變化,說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡⑥體系壓強(qiáng)不再變化,說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡A.2個(gè) B.3個(gè) C.4個(gè) D.5個(gè)7.(2023上·遼寧沈陽(yáng)·高二遼寧實(shí)驗(yàn)中學(xué)??计谥校┯嘘P(guān)下列圖像的分析正確的是A.圖1所示圖中的陰影部分面積的含義是某物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化量B.圖2表示在N2+3H22NH3達(dá)到平衡后,減少NH3濃度時(shí)速率的變化C.圖3表示鋁片與稀硫酸反應(yīng)的速率隨反應(yīng)時(shí)間變化的曲線,說(shuō)明t1時(shí)刻溶液的溫度最高D.圖4表示反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

ΔH<0,若O2的物質(zhì)的量一定,則a、b、c三點(diǎn)中,a點(diǎn)SO2的轉(zhuǎn)化率最高8.(2023上·福建廈門·高二廈門一中校考期中)恒壓條件下,密閉容器中將、按照體積比為1∶3合成,其中涉及的主要反應(yīng):Ⅰ.

Ⅱ.

在不同催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ,在相同的時(shí)間段內(nèi)的選擇性和產(chǎn)率隨溫度的變化如圖所示:已知:的選擇性下列說(shuō)法正確的是:A.保持恒溫恒壓下充入氮?dú)猓挥绊慍O的產(chǎn)率B.合成甲醇的適宜工業(yè)條件是約230℃,催化劑選擇CZTC.使用CZ(Zr-1)T,230℃以上,升高溫度甲醇的產(chǎn)率降低,原因可能是催化劑的活性降低D.使用CZT,230℃以上,升高溫度甲醇的產(chǎn)率降低,可能是因?yàn)榉磻?yīng)Ⅱ平衡正向移動(dòng)9.(2023上·重慶南岸·高二重慶市第十一中學(xué)校??计谥校┮韵聦?duì)圖像的描述錯(cuò)誤的是A.若圖甲容器的體積為2L,發(fā)生反應(yīng),則0~2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率B.圖乙:某溫度下發(fā)生反應(yīng),時(shí)刻改變的條件可以是加入催化劑或者增大體系壓強(qiáng)(縮小容器體積)C.圖丙:對(duì)圖中反應(yīng)升高溫度,該反應(yīng)平衡常數(shù)增大,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)D.圖?。簩?duì)于反應(yīng),,10.(2022上·安徽黃山·高二屯溪一中??计谥校└鶕?jù)相應(yīng)的圖像,下列相關(guān)說(shuō)法正確的是甲:乙:丙:?。篴A(g)+bB(g)cC(g)L(s)+aG(g)bR(g)aA+bBcCA+2B2C+3DA.由圖甲可知反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g):a+b>c且正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B.反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)外界條件對(duì)平衡影響關(guān)系如圖乙所示,則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),且a>bC.物質(zhì)的含量和壓強(qiáng)關(guān)系如圖丙所示,可知E點(diǎn)v(逆)<v(正)D.反應(yīng)速率和反應(yīng)條件變化關(guān)系如圖丁所示,則該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng),且A、B、C、D均為氣體11.(2023上·河南新鄉(xiāng)·高二統(tǒng)考期中)化工原料異丁烯()可由異丁烷()直接催化脫氫制得,反應(yīng)方程式為一定條件下,溫度、壓強(qiáng)對(duì)異丁烷平衡轉(zhuǎn)化率的影響如圖所示(假設(shè)起始時(shí)異丁烯的物質(zhì)的量為xmol且),下列說(shuō)法正確的是A.壓強(qiáng): B.反應(yīng)速率:C.平衡常數(shù): D.異丁烯()的質(zhì)量分?jǐn)?shù):a>b>c12.(2023上·湖北武漢·高二華中師大一附中??茧A段練習(xí))下面是某化學(xué)研究小組探究外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡影響的圖象,其中圖象和實(shí)驗(yàn)結(jié)論表達(dá)均正確的是圖①圖②圖③圖④A.圖①若,則a曲線一定使用了催化劑B.圖②是在一定條件下,隨時(shí)間t的變化,正反應(yīng),M點(diǎn)正反應(yīng)速率<N點(diǎn)逆反應(yīng)速率C.圖③是在恒溫恒容的密閉容器中,按不同投料比充入和進(jìn)行反應(yīng),若平衡時(shí)和的轉(zhuǎn)化率相等,則D.圖④中曲線表示一定壓強(qiáng)下NO平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化,A、B、C三點(diǎn)表示不同溫度、壓強(qiáng)下NO的平衡轉(zhuǎn)化率,壓強(qiáng)最小的是B點(diǎn),化學(xué)平衡常數(shù)最小的是A點(diǎn)13.(2023上·河南鄭州·高二鄭州市第四十七高級(jí)中學(xué)校聯(lián)考期中)三氯氫硅()是制備硅烷、多晶硅的重要原料。對(duì)于反應(yīng),采用大孔弱堿性陰離子交換樹(shù)脂催化劑,在323K和343K時(shí)的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的結(jié)果如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是A.在323K下,該反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率為22%B.在343K下,該反應(yīng)的平衡常數(shù)約為0.02C.,D.14.(2023上·吉林長(zhǎng)春·高二東北師大附中校考期中)某研究小組以為催化劑,在容積為的容器中,相同時(shí)間下測(cè)得化為的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖所示[無(wú)CO時(shí)反應(yīng)為;有CO應(yīng)為。下列說(shuō)法正確的是A.Y點(diǎn)再通入CO、各,此時(shí)B.X點(diǎn)可以通過(guò)更換高效催化劑提高NO轉(zhuǎn)化率C.達(dá)平衡后,其他條件不變,使,CO轉(zhuǎn)化率降低D.CO氧化NO是綠色低能耗的脫硝技術(shù)15.(2023上·寧夏石嘴山·高二石嘴山市第三中學(xué)??计谥校〤O2經(jīng)催化加氫可以生成低碳烴,主要有兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng):反應(yīng)I:CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)反應(yīng)Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(g)在1L密閉容器中沖入1molCO2和4molH2,測(cè)得平衡時(shí)有關(guān)物質(zhì)的物質(zhì)的量隨溫度變化如圖所示:下列說(shuō)法不正確的是A.T1℃時(shí),CO2的轉(zhuǎn)化率為60%B.T1℃時(shí),反應(yīng)I的平衡常數(shù)K=0.045C.T2℃時(shí),有利于生成C2H4D.由圖像可知,兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)均為放熱反應(yīng)16.(2023上·廣東肇慶·高二四會(huì)市四會(huì)中學(xué)校聯(lián)考階段練習(xí))對(duì)含氮物質(zhì)的研究和利用有著極為重要的意義。(1)N2、O2和H2相互之間可以發(fā)生化合反應(yīng),已知反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:N2(g)+O2(g)=2NO(g)H=+180kJ·mol-1;2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)H=-483kJ·mol-1;N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)H=-93kJ·mol-1。則氨的催化氧化反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)H=。(2)汽車尾氣凈化的一個(gè)反應(yīng)原理為:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)△H<0.一定溫度下,將2.8molNO、2.4molCO通入固定容積為2L的密閉容器中,反應(yīng)過(guò)程中部分物質(zhì)的物質(zhì)的量變化如圖所示。

①NO的平衡轉(zhuǎn)化率為,0~20min平均反應(yīng)速率v(NO)為mol/(Lmin);該溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)數(shù)值是。25min時(shí),若保持反應(yīng)溫度不變,再向容器中充入CO、N2各0.8mol,則化學(xué)平衡將移動(dòng)(填“向左”、“向右”或“不”)。②下列可說(shuō)明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡的是。a.生成(CO2)=消耗(CO)b.混合氣體的密度不再改變c.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變d.單位時(shí)間內(nèi)消耗2nmolCO2的同時(shí)生成nmolN≡Ne.NO、CO、N2、CO2的濃度相等③反應(yīng)達(dá)到平衡后,改變某一個(gè)條件,下列示意圖曲線①?⑧中正確的是17.(2023上·遼寧鞍山·高二鞍山一中校考期中)杭州亞運(yùn)會(huì)主火炬燃料是“零碳甲醇”,這是一種利用焦?fàn)t氣中的和工業(yè)廢氣捕獲的生產(chǎn)的綠色燃料。兩者在適宜的過(guò)渡金屬及其氧化物催化下發(fā)生反應(yīng):

(1)已知:

①則(用含和的代數(shù)式表示);②實(shí)驗(yàn)測(cè)得(記作)與溫度(T)的關(guān)系如下圖所示,則該反應(yīng)0(填“>”“<”或“=”)。(2)從焦?fàn)t氣中提取氫氣,需凈化原料氣,尤其要脫除其中的含硫雜質(zhì)。除了從環(huán)保角度考慮外,其主要目的是;(3)250℃,在甲(容積為)、乙(容積為)兩剛性容器中分別充入和,在適宜的催化劑作用下發(fā)生合成甲醇的反應(yīng),容器內(nèi)總壓強(qiáng)隨時(shí)間變化如圖所示:①其中B曲線對(duì)應(yīng)容器中壓強(qiáng)的變化情況(填“甲”或“乙”):②利用圖中數(shù)據(jù)計(jì)算250℃該反應(yīng)的分壓平衡常數(shù)(結(jié)果用分?jǐn)?shù)表示)。(4)研究合成甲醇的催化劑時(shí),在其他條件不變僅改變催化劑種類的情況下,對(duì)反應(yīng)器出口產(chǎn)品進(jìn)行成分分析,結(jié)果如下圖所示:在以上催化劑中,該反應(yīng)選擇的最佳催化劑為;(5)在研究該反應(yīng)歷程時(shí)發(fā)現(xiàn):反應(yīng)氣中水蒸氣含量會(huì)影響的產(chǎn)率。為了研究水分子對(duì)該反應(yīng)機(jī)制的內(nèi)在影響,我國(guó)學(xué)者利用計(jì)算機(jī)模擬,研究添加適量水蒸氣前后對(duì)能壘較大的反應(yīng)歷程能量變化的影響,如圖所示(吸附在催化劑表面上的物種用*標(biāo)注):①寫出有水參與時(shí)的化學(xué)方程式。②資料顯示:水也可以使催化劑活化點(diǎn)位減少。結(jié)合資料、上圖及學(xué)過(guò)的知識(shí)

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