解得线圈电阻发热量Q＝63.36 J。 25．(18分)
如图所示，在水平线MN上方区域有竖直向下的匀强电场，在电场内有一光滑绝缘平台，平台左侧靠墙，平台上有带绝缘层的轻弹簧，其左端固定在墙上，弹簧不被压缩时右侧刚好到平台边缘，光滑绝缘平台右侧有一水平传送带，传送带A、B两端点间距离L＝1 m，传送带以速率v0＝4 m/s顺时针转动，现用一带电小物块向左压缩弹簧，放手后小物块被弹出，从传送带的B端飞出。小物块经过MN边界上C点时，速度方向与水平方向成45°角，经过MN下方M′N′水平线上的D点时，速度方向与水平方向成60°角。传送带B端距离MN的竖直高度h1＝0.4 m，MN与M′N′平行，间距h2＝1.6 m，小物块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1，小物块的质量为m＝0.1 kg，带电量q＝1×102 C，平台与传送带在同一水平线上，二
－
者连接处缝隙很小，不计小物块经过连接处的能量损失，重力加速度为g＝10 m/s2，3＝1.732，5＝2.236。求：
(1)匀强电场的电场强度E； (2)弹簧弹性势能的最大值；
(3)当小物块在传送带上运动因摩擦产生的热量最大时，小物块在传送带上发生相对运动的时间t。
【答案】(1)E＝100 N/C (2)1 J (3)t＝0.268 s
【解析】(1)设小物块从B点飞出的速度为vB，设小物块在C点、D点时的速度分别为v1、v2。
在C点小物块的速度方向与水平方向成45°角，则由几何关系可知v1x＝v1y＝vB
22小物块从B点运动到C点，在竖直方向上有2ah1＝v1y＝vB
v2y在D点由＝tan60°，解得v2y＝3vB
vB
小物块从C点运动到D点的过程中，在竖直方向上有
2222
2gh2＝v22y－v1y＝(3vB)－vB＝2vB，
解得vB＝4 m/s
22将其代入2ah1＝v21y＝vB，解得a＝20 m/s
小物块从B点运动到C点的过程中，有qE＋mg＝ma，解得E＝100 N/C。
(2)小物块被弹簧弹开，恰好减速到B端与传送带同速，则小物块从A端运动到B端由
2
v2ma0＝μ(Eq＋mg)，小物块在A点具有的动能即为弹簧具有的最大弹性势能，0－v＝－2a0L，
1
则Ep＝Ek＝mv2＝1 J。
2
(3)小物块在传送带上摩擦产生热量的最大值是物块在传送带上相对位移最长的情况，有两种情况，一种是物块一直加速运动到B端与传送带共速，一种是物块在传送带上减速到B端与传送带共速。
第一种情况：传送带的位移：x0＝v0t1
2
物块的位移为L：v20－v＝2a0L
物块的速度变化为v0＝v＋a0t1 联立即得t1＝(2－3) s
第二种情况：传送带的位移：x0′＝v0t2
2物块的位移为L：v20－v＝－2a0L
物块的速度变化为v0＝v－a0t2 联立解得t2＝(5－2) s
计算可得第1种情况相对位移大于第2种情况的相对位置，则t＝t1
小物块在传送带上运动因摩擦产生的热量最大时，小物块在传送带上发生相对运动的时间t＝0.268 s。
26．(14分)
铁矿石是工业炼铁的主要原料之一，其主要成分为铁的氧化物(设杂质中不含铁元素和氧元素，且杂质不与H2SO4反应)。某研究性学习小组对某铁矿石中铁的氧化物的化学式进行探究。
Ⅰ．铁矿石中氧含量的测定
①按上图组装仪器，检查装置的气密性；
②将5.0 g铁矿石放入硬质玻璃管中，装置B、C中的药品如图所示(夹持仪器均省略)；
③从左端导气管口处不断地缓缓通入H2，待C装置出口处H2验纯后，点燃A处酒精灯；
④充分反应后，撤掉酒精灯，再持续通入氢气至完全冷却。
(1)装置C的作用为_________________________________________________。 (2)若将H2换成CO，则还需补充___________装置。
(3)测得反应后装置B增重1.35 g，则铁矿石中氧的百分含量为____________。 Ⅱ．铁矿石中铁含量的测定
(1)步骤④中加热煮沸的目的是___________________________________。
(2)步骤⑤中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、_______________________。 (3)下列有关步骤⑥的操作的说法正确的是______________。 a．因为碘水为黄色，所以滴定过程中不需加指示剂 b．滴定过程中可利用淀粉溶液作为指示剂 c．滴定管用蒸馏水洗涤后可以直接装液 d．锥形瓶不需要用待测液润洗
e．滴定过程中，眼睛注视滴定管中液面变化
f．滴定结束后，30 s内溶液不恢复原来的颜色，再读数
(4)若滴定过程中消耗0.500 0 mol·L-1的KI溶液20.00 mL，则铁矿石中铁的百分含量为____。
Ⅲ．由Ⅰ、Ⅱ可以推算出该铁矿石中铁的氧化物的化学式为________________。 【答案】Ⅰ．(1)防止空气中的水蒸气和CO2进入B中，影响测定结果(2分) (2)尾气处理(1分) (3)24%(2分)
Ⅱ．(1)赶走溶液中溶解的过量Cl2(2分) (2)250 mL容量瓶(1分) (3)df(2分) (4) 70%(2分)
Ⅲ．Fe5O6(2分)
【解析】Ⅰ．(1)该实验通过测定反应产生的水来计算氧含量，因此装置C的作用是防止空气中的水蒸气和CO2进入B中。(2)CO有毒，还需补充尾气处理装置。(3)反应后B装置增重1.35 g，即生成水1.35 g，则铁矿石中氧的百分含量为[(1.35 g×16/18)/5.0 g]×100%=24%。
Ⅱ．(1)Cl2也能氧化I-，从而对实验产生干扰，故应加热煮沸赶走Cl2。(2)注意注明容量瓶的规格。(3)滴定过程中需加指示剂；反应开始就生成I2，所以不能用淀粉作指示剂；滴定管用蒸馏水洗涤后要用待装液润洗；滴定过程中，眼睛应注视锥形瓶中溶液颜色的变化。(4)根据2Fe3++2I-
2Fe2++I2可知，铁矿石中铁的百分含量为
-1 -1
×100%=70%。
Ⅲ．设该铁矿石中铁的氧化物的化学式为FexOy，则56x∶16y=70%∶24%，x∶y=5∶6，所以该铁矿石中铁的氧化物的化学式为Fe5O6。 27．(15分)
纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注，下表为制取Cu2O的两种方法：
方法a 方法b (1)已知： ①2Cu(s)+ O2(g)②C(s)+O2(g)
用炭粉在高温条件下还原CuO 电解电解法，反应为2Cu+H2O=====Cu2O+H2↑ Cu2O(s) ΔH1=-169 kJ·mol-1 CO(g) ΔH2=-110.5 kJ·mol-1 CuO(s) ΔH3=-157 kJ·mol-1
③Cu(s)+O2(g)
则方法a中反应的热化学方程式是___________________________________________。 (2)方法b是用肼燃料电池为电源，通过离子交换膜电解法控制电解液中OH-的浓度来制备纳米Cu2O，装置如图所示：
①上述装置中B电极应连________电极(填“C”或“D”)。
②该离子交换膜为_________离子交换膜(填“阴”或“阳”)，该电解池的阳极反应式为_______________________________。
③原电池中负极反应式为_________________________。
(3)在相同体积的恒容密闭容器中，用以上方法制得的两种Cu2O分别进行催化分解水的实验：2H2O(g)L-1 序号 c/mol· t/min ① ② ③ T1 T1 T2 0.050 0.050 0.10 0.049 2 0.048 8 0.096 0.048 6 0.048 4 0.093 0.048 2 0.048 0 0.090 0.048 0 0.048 0 0.090 0.048 0 0.048 0 0.090 2H2(g)+O2(g) ΔH>0。水蒸气的浓度随时间t的变化如下表所示：
0 10 20 30 40 50 温度/℃ ①催化剂的催化效率：实验①__________实验②(填“>”或“<”)。
②实验①、②、③的化学平衡常数K1、K2、K3的大小关系为________________。 【答案】(1)2CuO(s)+C(s)(2)①D(2分)
②阴(2分) 2Cu-2e-+2OH-③N2H4-4e-+4OH-(3)①<(2分) ②K1=K2 【解析】(1)据盖斯定律可知反应2CuO(s)+C(s)ΔH=ΔH1+ΔH2-2ΔH3=+34.5 kJ·mol-1。 (2)①在燃料电池中，通入燃料的一极为负极，所以C为负极，D为正极；用电解法制备纳米Cu2O时，Cu电极应为阳极，与电池正极相连，故B电极应连D电极。 ②电解池中，A极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-，B极反应式为Cu+2OH--2e-Cu2O(s)+CO(g)的 Cu2O+H2O(3分) Cu2O(s)+CO(g) ΔH=+34.5 kJ·mol-1(2分) N2↑+4H2O(2分) Cu2O+H2O，A极产生OH-，B极消耗OH-，故离子交换膜为阴离子交换膜。 ③原电池负极上N2H4失电子被氧化为N2，电极反应式为N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2O。 (3)①根据表格数据知反应速率：实验①<实验②，故催化剂的催化效率：实验①<实验②。 ②水的分解为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，H2O的平衡转化率增大，故T1