Question

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

Answer 1

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)．