Question

自制一个不使用电力的四轮小车（如图），往试管中加入化学试剂，塞紧塞子，让小车在摩擦力很小的水平道路上运动．
（1）在试管中无论发生化学变化或物理变化，都可能使小车向前推进，问小车的推进原理是什么？

 

；
（2）若在试管中放入足量10%的盐酸溶液，理论上，要使小车跑的较远，应放入下列哪种试剂

 

（可供选择的试剂有①铁粉②锌粉③铜粉，填写序号），原因是

 

，在试管中发生反应的化学方程式为

 

；
（3）若在试管中放入一定质量10%的盐酸溶液，理论上，要使小车的初速度较快，应放入下列哪种试剂

 

（可供选择的试剂有①铁粉②锌粉③铜粉，填写序号），原因是

 

；
（4）选定试剂后，在不改变试剂质量及道路和动力的条件下，如何使张明的小车跑得更远？请提出一种改进的方法

 

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Answer 1

考点：金属的化学性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：金属与金属材料

分析：（1）根据小车的运动是由于试管内气体冲出时产生的推力，因此，要使小车运动，只要能使试管内释放出气体进行分析；
（2）根据要使要使小车跑的较远，需要产生的氢气量较多进行分析；
（3）根据要使小车的初速度较快，需要在刚开始反应时反应速率较快进行分析；
（4）根据不改变提供的试剂、不改变试剂总质量及小车、道路的条件下，从理论上讲，使小车跑的更远就应使小车获得更大的推力．改进的方向就是使推力最大化进行分析．

解答：解：（1）小车的运动是由于试管内气体冲出时产生的推力，因此，要使小车运动，只要能使试管内释放出气体，所以推进原理是：小车的运动是由于试管内气体冲出时产生的推力；
（2）要使要使小车跑的较远，需要产生的氢气量较多，所以应选①，原因是：铁的相对原子质量小，产生的氢气多，铜不会与盐酸反应，铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，化学方程式为：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；
（3）要使小车的初速度较快，需要在刚开始反应时反应速率较快，锌的活动性较强，所以选②，锌和盐酸反应生成氯化锌和氢气，化学方程式为：Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；
（4）在现有条件不变的情况下，使小车跑得更远，就应使小车获得更大的推力．可把导管弯曲成与小车运动方向水平，使力集中于推动小车；或使氢气燃烧面发生爆炸，使气体体积迅速膨胀而获得更大的推动力．
故答案为：（1）小车的运动是由于试管内气体冲出时产生的推力；
（2）①，铁的相对原子质量小，产生的氢气多，铜不会与盐酸反应，Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑；
（3）②，Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；
（4）可让氢气燃烧．

点评：金属越活泼，与酸反应生成氢气越快，但不一定越多，生成氢气的质量与金属的化合价和相对原子质量有关．