现有一包黑色粉末，可能由铁粉、碳粉和氧化铜中的一种或几种物质组成。某化学兴趣小组对黑色粉末的成分进行探究并提炼其中的某种金属。
【提出问题】黑色粉末是什么？
【初步实验】把少许黑色粉末与足量稀盐酸混合，立即产生气泡，且反应后无固体剩余。
【查阅资料】①常温下碳的化学性质不活泼，不与稀盐酸发生反应。
②氢气具有还原性，可用于冶金工业。
【初步结论】黑色粉末可能是 或 。
同学们为了进一步确定黑色粉末的成分，进行了如下实验。
【设计实验】如图所示实验
【实验现象】试管底部有红色物质生成。
【实验结论】黑色粉末是 ，试管中发生反应的化学方程式为 。
【拓展探究】为了提炼其中的某种金属，同学们取相同质量的黑色粉末，设计了如下两种实验方案：
（1）步骤2和步骤3中物质分离的操作名称是 。
（2）方案中的五个步骤，其中不能说明铁的活动性比铜强的步骤是 。方案中属于复分解反应的化学方程式为 。
（3）D、E是同一种溶质形成的溶液，但不能判断其中溶质质量大小，理由是 。
（4）请你分析哪种方案合理并说明理由 。
同学们利用如图所示的装置，对质量守恒定律进行了探究。实验结束后，老师另外提出了几个问题，请你一起参与思考。
（1）图甲装置内物质充分反应后，冷却至室温，气球仍胀大的是 （选填“A”、“B”或“A和B”）
（2）若图乙装置内Na2CO3溶液的质量为5克，滴入试管的稀盐酸质量也是5克，装置内物质充分反应后，发现NaOH浓溶液质量增加0.22克，试管中滴入紫色石蕊试液变红。根据上述已知条件，通过分析可以确定的是 （选填序号）
①原稀盐酸的溶质质量分数 ②原Na2CO3溶液的溶质质量分数
③原NaOH溶液的溶质质量分数 ④反应后试管中NaCl的溶质质量分数
请你选择所填的其中一项，通过计算确定其溶质质量分数是多少？
资料显示，将新制的溶质质量分数为5%的H 2O 2溶液，加热到80℃时，才有较多氧气产生，而相同质量5%的H 2O 2溶液加入催化剂，常温下就会立即产生氧气，反应速度快，所需时间短。
（1）小晨按图甲装置进行实验，当试管中有大量气泡出现时，伸入带火星的木条，木条并未复燃，为此，他利用图乙装置收集气体，再用带火星的木条检验，木条复燃，那么图甲实验中带火星木条未复燃的原因是 。
（2）小柯利用催化剂使H 2O 2溶液分解制取氧气，图丙是他设计的气体发生装置，请你指出一处错误 。
（3）采用相同质量5%的H 2O 2溶液，图丁虚线表示加热分解制取氧气的曲线，请你在该图中用实线画出利用催化剂制取氧气的大致曲线。 （假定两种方法H 2O 2均完全分解：曲线画在答题纸上）。
兴趣小组实验中，将NaOH溶液滴入CuSO4溶液中，结果溶液中生成了浅绿色的固体。于是，他们对该浅绿色固体的成分进行探究。
【查阅资料】
①NaOH与CuSO4反应会生产Cu（OH）2，也会生成Cu4（OH）4SO4（碱式硫酸铜）。
②Cu（OH）2在80℃会分解生成CuO。
③Cu4（OH）4SO4不溶于水，能与酸反应，分解温度需300℃。
【猜想与假设】
猜想一：浅绿色固体为Cu（OH）2。
猜想二：浅绿色固体为 。
猜想三：浅绿色固体为Cu（OH）2和Cu4（OH）4SO4。
【获取事实与证据】
①取少量浅绿色固体放入试管中，加热至100℃，观察到黑色固体物质，说明浅绿色固体中存在 。
②另取少量浅绿色固体放入试管中，加入足量稀硝酸，再滴加Ba（NO3）2溶液，出现白色沉淀，该白色沉淀是 。
【结论】整个实验证明猜想 正确。
进行氧气制取与性质检验的实验。
（1）以过氧化氢溶液为原料制取并收集氧气，应选用的装置是 （选填序号）。
（2）实验中，用装有一定量水的集气瓶进行排水法收集氧气，能使带火星木条复燃，那么使带火星的木条复燃的氧气体积分数的最低值是多少呢？进一步展开探究。
第一组实验：5只容积均为100毫升的集气瓶，分别装入一定体积的水，再用排水法收集氧气，恰好把5只集气瓶中的水排去，将带火星的木条依次伸入5只集气瓶中，记录实验现象。
以相同方法完成第二组实验，两组实验的数据和现象见下表，（已知空气中氧气的体积分数为21%）
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第一组 |
第二组 |
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集气瓶编号 |
A |
B |
C |
D |
E |
A |
B |
C |
D |
E |
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集气前装入集气瓶内水的体积（毫升） |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
31 |
33 |
35 |
37 |
39 |
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带火星木条的状况 |
微亮 |
亮 |
很亮 |
复燃 |
复燃 |
很亮 |
很亮 |
复燃 |
复燃 |
复燃 |
①第一组实验D瓶，集气结束时氧气的体积分数为 %。
②经计算，第二组实验C瓶的氧气体积分数为48.65%，由此得出“使带火星的木条复燃的氧气体积分数的最低值只能是48.65%”的结论，对此结论和过程进行评价： 。
一般不用K、Ca、Na等活泼金属来置换盐溶液中的其他金属元素，这是教科书上的一句话。小科对此进行了思考，并查阅资料，对金属钠和硫酸铜溶液的反应进行探究。
【查阅资料】钠常温下就能与水发生剧烈反应，反应方程式为：2Na+2H2O═2NaOH+H2↑
【提出猜想】猜想一：金属钠和硫酸铜溶液反应会有铜生成。
猜想二：金属钠和硫酸铜溶液反应，生成的沉淀只有氢氧化铜。
【实验及现象】切取不同大小的钠块分别投入到两种不同浓度的硫酸铜溶液中，有关产生沉淀的现象如表所示
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实验编号 |
钠块大小 |
硫酸铜溶液 |
实验中产生沉淀的现象 |
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① |
绿豆大小 |
稀溶液10mL |
产生蓝绿色沉淀 |
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② |
绿豆大小 |
浓溶液10mL |
产生蓝色絮状沉淀 |
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③ |
豌豆大小 |
稀溶液10mL |
产生蓝色絮状沉淀 |
|
④ |
豌豆大小 |
浓溶液10mL |
产生蓝色絮状沉淀，并出现黑色固体 |
小科咨询老师后得知蓝绿色沉淀为碱式铜盐。
【实验结论】（1）上述实验中均未观察到 色固体生成，由此判断猜想一错误。
（2）实验①中观察到的沉淀是蓝绿色的，由此判断猜想二也错误。
【实验反思】
（1）实验中生成氢氧化铜沉淀的原理是 。
（2）由上述实验可知，导致钠和硫酸铜溶液反应的产物不同的因素有 。
（3）为了用钠置换硫酸铜中的铜元素，小科设计了如下实验方案
方案一：把钠块和无水硫酸铜直接混合，在干燥的空气中加热。
方案二：把钠块和无水硫酸铜直接混合，隔绝空气加热。
请从两个方案中选出合理的方案，并说明理由。 。