(7分）今天又是化学实验室开放日,老师拿出两瓶无标签的试剂,-优题课

某化学小组查阅资料得知：在不同温度下，甲烷（ $C H_{4}$ ）可将氧化铁（ $F e_{2} O_{3}$ ）还原为 $F e$ 、 $F e_{3} O_{4}$ 中的一种可两种。他们为探究甲烷与氧化铁反应后产物（黑色粉末）的成分，进行了如下实验：

（1）按图1装置连接好仪器，检查装置的气密性后，往装置中添加药品。
①各黑色粉末中滴加稀硫酸，观察到有气泡产生，则黑色粉末中含有，产生气泡的化学方程式是。
②导管 $b$ 的作用是。
（2）按图2装置连接好仪器（图中夹持设备已略去）检查装置的气密性，往装置中添加药品，打开止水夹 $K$ 通入含有少量二氧化碳的的一氧化碳，持续一段时间后再点燃装置 $C$ 处的酒精喷灯。
①装置 $A$ 中反应的化学方程式为，装置 $B$ 中浓硫酸的作用是。
②持续一段时间后再点燃装置 $C$ 处的酒精喷灯的原因是。 $D$ 装置的作用是。
③实验中观察到装置 $E$ 中石灰水变浑浊，则黑色粉末中含有。尾气处理方法为。

实验室有一瓶长期暴露在空气中的氢氧化钠固体样品，观察发现，样品表面有白色粉末。某兴趣小组的同学对该样品的成分及含量进行了探究。
【提出问题】该样品中含有那些物质？
【提出猜想】通过分析，提出如下猜想：
猜想Ⅰ：已完全变质，该样品中只含 $N a_{2} C O_{3}$ ；
猜想Ⅱ：部分变质，该样品中含有 $N a O H$ 和 $N a_{2} C O_{3}$ 。
则 $N a O H$ 变质反应的化学方程式为。
【查阅资料】
①碱性的 $N a_{2} C O_{3}$ 溶液可以与中性的 $C a C l_{2}$ 溶液发生复分解反应；
②CO₂在饱和碳酸氢钠溶液中几乎不溶解。
【实验探究1】为确定该样品的成分，小明设计了如下实验方案，请你一起完成下列实验报告。

实验操作	实验现象	实验结论
（1）取少量样品溶于水，加入；	白色沉淀产生	该反应的化学方程式：；
（2）将上述反应后的混合物过滤，取滤液加入。	。	证明猜想Ⅱ正确

【提出问题2】如何测量该部分变质样品中碳酸钠的质量分数？
【实验探究2】小红同学设计如下图所示装置（铁架台略去），实验在27℃，101 $k P a$ 下进行，步骤如下：

①按图连接好装置；
②用托盘天平准确称取该样品2 $g$ ，放入 $A$ 中试管内，向 $B$ 中集气瓶中倒入饱和碳酸氢钠溶液至瓶颈处；
③向分液漏斗中加入稀硫酸，打开活塞，让稀硫酸滴入试管中至过量，关闭活塞。反应结束后，量筒中收集到饱和碳酸氢钠溶液220 $m L$ 。
请回答下列问题：
（1）在实验步骤①和②之间，还缺少一实验步骤，该实验步骤是；
（2） $B$ 中集气瓶盛放的饱和碳酸氢钠溶液不能用水代替，其理由是；
（3）试管中原有的空气对实验结果是否有明显影响？（填"有"或"没有"）
（4）变质氢氧化钠样品中碳酸钠的质量分数为。（在27℃，101 $k P a$ 时二氧化碳的密度为1.8 $g / L$ ）（计算结果精确至1%）
【提出问题3】怎样提纯该样品得到纯净的氢氧化钠固体？
【实验探究3】为得到纯净的氢氧化钠固体，小亮设计了如下图所示的实验流程。

请回答下列问题：
（1）操作①、②、③的名称分别为，为了使样品充分溶解，操作①中还要用到的玻璃仪器是；
（2）该实验中发生反应的化学方程式为；
（3）最终所得氢氧化钠固体质量变质后样品中氢氧化钠的质量（填"小于"、"等于"或"大于"）。
【实验反思】
（1）通过本题，你学会了定性检验氢氧化钠的变质、定量测定变质样品中某成分的含量，以及除杂提纯物质。为了得到可靠的实验结果，探究过程中你需要思考的问题有（填数字序号）；
①选择试剂种类②确定试剂用量③试剂产地④实验装置与步骤的设计⑤实验安全环保⑥测量中减少误差
（2）实验探究Ⅰ中的检验和实验探究3中的除杂都将碳酸钠进行了转化，但二者目的不同，分别是。

化学实验是科学探究的重要途径。请根据下列实验图示回答相关问题：

（1） $A$ 是实验室制备气体的发生于收集装置。用过氧化氢溶液与二氧化锰制取氧气的化学方程式为，制取氧气、二氧化碳可用同样的发生装置，原因是，选择收集装置的依据是；
（2） $B$ 实验中设计合理的是（填"①"或"②"），另一装置设计中存在的问题
是；
（3） $C$ 是定量实验，选择仪器不恰当或操作不规范都会导致实验结果有误差。实验时选择量筒规格应
为（填"50mL"或"100mL"），称量时砝码与药品放反了（1g以下为游码），所得溶液的质量分数15%（填"小于"、"等于"或"大于"）。

将一定量的碳酸钠溶液与氯化钡溶液混合后,过滤反应的混合物.某研究小组的同学们欲探究滤液中溶质的组成.请你一同参与探究并回答有关问题:
【查阅资料】碳酸钠溶液显碱性;氯化钠、氯化钡溶液显中性.
请你写出碳酸钠溶液与氯化钡溶液反应的化学方程式.

【提出猜想】
猜想1:滤液中溶质是 $N a C l$ ;
猜想2:滤液中溶质是 $N a C l$ 和(填化学式)的混合物;
猜想3:滤液中溶质是 $N a C l$ 和 $N a_{2} C O_{3}$ 的混合物.
【实验探究】
（1）取少量滤液于试管中,滴加 $2^{~} 3$ 滴无色酚酞试液,振荡,无明显现象.同学们认为猜想不成立.
（2）另取少量滤液于另一支试管中,滴加碳酸钠溶液,若有(填实验现象)证明猜想2成立.
【问题讨论】
（1）甲同学认为要证明猜想2成立也可以改用碳酸钠溶液.你认为甲同学(填"能"或"不能")达到实验目的.
（2）乙同学认为要证明猜想2成立也可以改用硝酸银溶液.你认为乙同学(填"能"或"不能")达到实验目的.

化学兴趣小组设计的创新实验是"火龙生字"．在成果展示现场，某同学用硝酸钾的热饱和溶液先在白纸上书写"火"字，晾干后白纸上出现硝酸钾晶体（见图1）．用带火星的木条接触硝酸钾晶体，就会观察到白纸上写过字的地方燃烧并迅速蔓延，留下"火"字的黑色痕迹（见图2）．在场的同学对此产生了浓厚的兴趣，并进行了如下研究：

【提出问题】为什么附有硝酸钾的白纸更容易燃烧？
【查阅资料】硝酸钾受热易分解，生成亚硝酸钾（ $K N O_{2}$ ）和一种常见的气体单质．
【猜想与假设】对于生产的是什么气体，四位同学有如下猜测：
甲：二氧化氮；乙：氮气；丙：氧气；丁：氢气；
同学丙指出不可能是二氧化氮、氢气，理由是：、。
【进行实验】四位同学设计了实验对同学丙的猜想进行了验证，他们的操作方法是，观察到的现象是，说明同学丙的猜想正确．硝酸钾分解的化学方程式是。
【解释与结论】白纸上写过字的地方更容易燃烧的原因是：

【反思与评价】为什么要用"硝酸钾的热饱和溶液"书写文字？
已知硝酸钾在不同温度时的溶解度如下表：

温度 $/ ℃$	$20$	$40$	$60$	$80$	$100$
溶解度 $/ g$	$31.6$	$63.9$	$110$	$169$	$246$

你对上述问题的解释是：。

猜想与假设	实验步骤	现象及结论
此气体可能是氧气	收集产生的气体，。	。