Question

8．如图是小明设计的化学动力小车，他在试管中加入两种试剂，塞紧塞子，将小车放在摩擦系数极小的道路上，过一会小车就向前运动了．
【可选试剂】①锌粉；②铁粉；③铜粉；④10%的稀盐酸．
（1）在加入的两种试剂总质量相同的条件下，若加一次药品能使小车在同一条水平道路上行程最远，应选择的金属是②；并且两种试剂使用的量要控制在恰好完全反应，此反应的化学方程式为Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑．
（2）在加入的两种试剂总质量相同的条件下，要使小车运动的速度最快，应往试管中加入上述哪种金属？①，理由是锌比铁活泼，产生氢气速度快．
（3）有的同学根据上述小车推进原理，发现不进行化学反应，也能使小车运动，则他在试管中投入的试剂可能是干冰．
【继续探究】若仍用上述提供的试剂，在不增减小车的设备、不改变试剂总质量及道路的摩擦系数不变的条件下，从理论上讲，如何使小车跑得更远？请将改进的方法和理由填写在表中．

	改进的方法	简述理由
1	将橡皮塞上导管的出口换成与道路水平	这样使小车受到的推进力最大
2	点燃产生的氢气	氢气燃烧时会产生反作用力

Answer 1

分析 （1）小车在同一条水平道路上行程最远，小车是在气体放出时产生的推力作用下前进，行程远近与产生气体多少成正比，产生气体最多的小车行程最远；
（2）小车运动的快慢决定于放出氢气的速度，产生氢气速度越快小车的运动速度越快，因此要使小车的运动速度快，应选择较活泼的金属；
（3）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即可；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．

解答 解：（1）等质量的锌、铁完全反应，根据相对原子质量和化合价得知，产生氢气的质量铁大于锌，所以选择金属时应选择铁；并使药品恰好完全反应，让效率达最大化，反应的化学方程式是：Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑；
（2）要使小车比（1）的运动速度快，选择比铁活泼的金属锌进行反应，产生的氢气快；
（3）不发生反应而释放出气体，可考虑固体物质的升华气化如干冰等；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，使气体体积迅速膨胀而获得更大的推动力．所以，1、改进的方法：将橡皮塞上导管的出口换成与道路水平；理由：这样使小车受到的推进力最大；2、改进的方法：点燃产生的氢气；理由：氢气燃烧时会产生反作用力．
故答为：（1）①，恰好完全反应，Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑；（2）①，锌比铁活泼，产生氢气速度快；（3）

	改进的方法	简述理由
1	将橡皮塞上导管的出口换成与道路水平	这样使小车受到的推进力最大
2	点燃产生的氢气	氢气燃烧时会产生反作用力

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．