8.如圖是小明設(shè)計(jì)的化學(xué)動(dòng)力小車,他在試管中加入兩種試劑,塞緊塞子,將小車放在摩擦系數(shù)極小的道路上,過(guò)一會(huì)小車就向前運(yùn)動(dòng)了.
【可選試劑】①鋅粉;②鐵粉;③銅粉;④10%的稀鹽酸.
(1)在加入的兩種試劑總質(zhì)量相同的條件下,若加一次藥品能使小車在同一條水平道路上行程最遠(yuǎn),應(yīng)選擇的金屬是②;并且兩種試劑使用的量要控制在恰好完全反應(yīng),此反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe+2HCl=FeCl2+H2↑.
(2)在加入的兩種試劑總質(zhì)量相同的條件下,要使小車運(yùn)動(dòng)的速度最快,應(yīng)往試管中加入上述哪種金屬?①,理由是鋅比鐵活潑,產(chǎn)生氫氣速度快.
(3)有的同學(xué)根據(jù)上述小車推進(jìn)原理,發(fā)現(xiàn)不進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),也能使小車運(yùn)動(dòng),則他在試管中投入的試劑可能是干冰.
【繼續(xù)探究】若仍用上述提供的試劑,在不增減小車的設(shè)備、不改變?cè)噭┛傎|(zhì)量及道路的摩擦系數(shù)不變的條件下,從理論上講,如何使小車跑得更遠(yuǎn)?請(qǐng)將改進(jìn)的方法和理由填寫在表中.
改進(jìn)的方法簡(jiǎn)述理由
1將橡皮塞上導(dǎo)管的出口換成與道路水平這樣使小車受到的推進(jìn)力最大
2點(diǎn)燃產(chǎn)生的氫氣氫氣燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生反作用力

分析 (1)小車在同一條水平道路上行程最遠(yuǎn),小車是在氣體放出時(shí)產(chǎn)生的推力作用下前進(jìn),行程遠(yuǎn)近與產(chǎn)生氣體多少成正比,產(chǎn)生氣體最多的小車行程最遠(yuǎn);
(2)小車運(yùn)動(dòng)的快慢決定于放出氫氣的速度,產(chǎn)生氫氣速度越快小車的運(yùn)動(dòng)速度越快,因此要使小車的運(yùn)動(dòng)速度快,應(yīng)選擇較活潑的金屬;
(3)小車的運(yùn)動(dòng)是由于試管內(nèi)氣體沖出時(shí)產(chǎn)生的推力,因此,要使小車運(yùn)動(dòng),只要能使試管內(nèi)釋放出氣體即可;不改變提供的試劑、不改變?cè)噭┛傎|(zhì)量及小車、道路的條件下,從理論上講,使小車跑的更遠(yuǎn)就應(yīng)使小車獲得更大的推力.改進(jìn)的方向就是使推力最大化.

解答 解:(1)等質(zhì)量的鋅、鐵完全反應(yīng),根據(jù)相對(duì)原子質(zhì)量和化合價(jià)得知,產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量鐵大于鋅,所以選擇金屬時(shí)應(yīng)選擇鐵;并使藥品恰好完全反應(yīng),讓效率達(dá)最大化,反應(yīng)的化學(xué)方程式是:Fe+2HCl=FeCl2+H2↑;
(2)要使小車比(1)的運(yùn)動(dòng)速度快,選擇比鐵活潑的金屬鋅進(jìn)行反應(yīng),產(chǎn)生的氫氣快;
(3)不發(fā)生反應(yīng)而釋放出氣體,可考慮固體物質(zhì)的升華氣化如干冰等;在現(xiàn)有條件不變的情況下,使小車跑得更遠(yuǎn),就應(yīng)使小車獲得更大的推力.可把導(dǎo)管彎曲成與小車運(yùn)動(dòng)方向水平,使力集中于推動(dòng)小車;或使氫氣燃燒,使氣體體積迅速膨脹而獲得更大的推動(dòng)力.所以,1、改進(jìn)的方法:將橡皮塞上導(dǎo)管的出口換成與道路水平;理由:這樣使小車受到的推進(jìn)力最大;2、改進(jìn)的方法:點(diǎn)燃產(chǎn)生的氫氣;理由:氫氣燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生反作用力.
故答為:(1)①,恰好完全反應(yīng),F(xiàn)e+2HCl=FeCl2+H2↑;(2)①,鋅比鐵活潑,產(chǎn)生氫氣速度快;(3)

改進(jìn)的方法簡(jiǎn)述理由
1將橡皮塞上導(dǎo)管的出口換成與道路水平這樣使小車受到的推進(jìn)力最大
2點(diǎn)燃產(chǎn)生的氫氣氫氣燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生反作用力

點(diǎn)評(píng) 金屬越活潑,與酸反應(yīng)生成氫氣越快,但不一定越多,生成氫氣的質(zhì)量與金屬的化合價(jià)和相對(duì)原子質(zhì)量有關(guān).

練習(xí)冊(cè)系列答案
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