铁的冶炼与利用是学习和研究化学的重要课题。
Ⅰ．铁的冶炼。竖炉炼铁的工艺流程如图1所示。
（1）“燃烧室”中CH4燃烧的作用是
（2）写出“还原反应室”中炼铁的一个反应的化学方程式 。
（3）CH4与高温尾气中的CO2或H2O都能反应生成CO和H2，则16g CH4在催化反应室中完全反应后，理论上得到H2的质量（m）范围是 。
Ⅱ．铁的利用，利用铁炭混合物（铁屑和活性炭的混合物）处理含有Cu（NO3）2，Pb（NO3）2和Zn（NO3）2的铜冶炼废水。在相同条件下，测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中重金属离子的去除率，实验结果如图2所示。
（1）铁炭混合物中铁的质量分数为100%时，水中的Cu2+、Pb2+能被除去、而Zn2+不能被除去，其原因是 。
（2）铁炭混合物中铁的质量分数为0时，也能除去水中少量的重金属离子，其原因是 。
（3）处理效果最好时，铁炭混合物中的铁的质量分数为 。
实验室部分装置如图所示，回答下列问题（制取时将A中的药品混合）．
（1）制取并收集不同气体，填写如表空白．
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固体M |
溶液N |
制取的气体 |
收集装置（填字母） |
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大理石 |
CO2 |
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锌粒 |
稀硫酸 |
B或 |
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O2 |
或C |
（2）收集干燥的CO2还需要用装置E，E中盛装的试剂为 ．
（3）用上述装置A制取O2时发生反应的化学方程式为 ．
实验室有如图所示装置，回答下列问题．
（1）填空仪器名称：X ；Y ．
（2）检查装置A气密性的操作和现象是：先将旋钮关闭，向X中加水至形成一段水柱，静置，观察到 ，说明气密性良好．
（3）B是制取蒸馏水的简易装置，烧杯中冷水的作用是 ．
某化学兴趣小组同学为回收一块质量为40g的铜锌合金中的铜，将该合金放入烧杯中，逐渐加入稀硫酸至不再产生气泡时，恰好用去稀硫酸100g，烧杯内剩余固体27g。
请完成下列分析及计算。
（1）40g铜锌合金中锌的质量是 g。
（2）计算所用稀硫酸中溶质的质量分数。
今年年初，科学家利用显微镜针头手工“敲打”原子，首次成功合成能稳定存在4天之久的三角烯分子。三角烯（化学式为C22H14）将在量子计算、量子信息处理和自旋电子学等领域展现巨大应用潜力。请计算：
（1）C22H14中碳氢元素的质量比为 。
（2）C22H14中碳元素的质量分数为 （计算结果精确到0.01% ）。
某化学兴趣小组同学对家用普通干电池中含有的物质产生了浓厚的兴趣。他们剥开电池时闻到氨味且发现有黑色物质。
[提出问题]为什么有氨味？黑色物质的成分是什么？
[猜想假设]能闻到氨味说明含有铵盐（如NH4Cl）；黑色固体可能有铁粉、氧化铜或二氧化锰。
[实验探究]同学们分别设计实验进行探究。
实验I．小聪取适量黑色物质与 混合置于研钵内研磨，嗅到强烈氨味，再用湿润的红色石蕊试纸检测，观察到试纸变蓝，证明黑色物质中含有铵盐。
实验II．小敏将黑色物质加入适量的水中搅拌溶解，静置后 ，取不溶物进行实验。
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实验步骤 |
实验现象。实验结论 |
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1、取适量黑色滤渣装入试管中，再加入过量稀盐酸 |
无气泡生成，溶液不变色 |
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2、取适量黑色滤渣装入另一支试管中，再加入 溶液，向上述试管中伸入带火星的小木条。 |
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黑色粉末中含有二氧化锰 |
[交流讨论]
步骤2中发生反应的化学方程式为 。