咖啡因是一种生物碱（易溶于水及乙醇，熔点234.5℃，100℃以上开始升华），有兴奋大脑神经和利尿等作用。茶叶中含咖啡因约1%~5%、单宁酸（K a约为10 −4， 易溶于水及乙醇）约3%~10%，还含有色素、纤维素等。实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如下图所示。
索氏提取装置如图所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发，蒸汽沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管，冷凝后滴入滤纸套筒1中，与茶叶末接触，进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时，经虹吸管3返回烧瓶，从而实现对茶叶末的连续萃取。回答下列问题：
（1）实验时需将茶叶研细，放入滤纸套筒1中，研细的目的是________，圆底烧瓶中加入95%乙醇为溶剂，加热前还要加几粒________。
（2）提取过程不可选用明火直接加热，原因是________，与常规的萃取相比，采用索氏提取器的优点是________。
（3）提取液需经"蒸馏浓缩"除去大部分溶剂，与水相比，乙醇作为萃取剂的优点是________。"蒸发浓缩"需选用的仪器除了圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、接收管之外，还有________（填标号）。
A．直形冷凝管 B．球形冷凝管C．接收瓶D．烧杯
（4）浓缩液加生石灰的作用是________ 和吸收________
（5）可采用如图所示的简易装置分离提纯咖啡因。将粉状物放入蒸发皿中并小火加热，咖啡因在扎有小孔的滤纸上凝结，该分离提纯方法的名称是________。
资源综合利用既符合绿色化学理念，也是经济可持续发展的有效途径。一种难溶的废弃矿渣杂卤石，其主要成分可表示为：
，已知它在水溶液中存在如下平衡：
为了充分利用钾资源，一种溶浸杂卤石制备K2S04工艺流程如下：
（1）操作①名称是
（2）用化学平衡移动原理解释:Ca(OH)2溶液能溶解出杂卤石中K十的原因：
（3）除杂质环节，为了除去Ca2＋，可先加人 溶液，经搅拌等操作后，过滤，再向滤液中滴加稀H2 S04，调节溶液pH至 ；（填“酸性”、“中性”或“碱性”）
（4）操作②的步骤包括（填操作过程）：、 、过滤、洗涤、干燥；
（5）有人用可溶性碳酸盐为溶浸剂，其浸溶原理可表示为：
则常温下该反应的平衡常数K＝
某研究性学习小组对过量炭粉与氧化铁反应的气体产物成分进行研究。
（1）提出假设①该反应的气体产物是CO2；②该反应的气体产物是CO。
③该反应的气体产物是 。
（2）设计方案，如图所示，将一定量的氧化铁在隔绝空气的条件下与过量炭粉完全反应，测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比。
（3）查阅资料
氮气不与碳、氧化铁发生反应。实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠（NaNO2）饱和溶液混合加热反应制得氮气。
请写出该反应的离子方程式： 。
（4）实验步骤
①按上图连接装置，并检查装置的气密性，称取3.20g氧化铁、2.00g碳粉混合均匀，放入48.48g的硬质玻璃管中；
②加热前，先通一段时间纯净干燥的氮气；
③停止通入N2后，夹紧弹簧夹，加热一段时间，澄清石灰水（足量）变浑浊；
④待反应结束，再缓缓通入一段时间的氮气。冷却至室温，称得硬质玻璃管和固体总质量为52.24g；
⑤过滤出石灰水中的沉淀，洗涤、烘干后称得质量为2.00g。
步骤②、④中都分别通入N2，其作用分别为 。
（5）数据处理
试根据实验数据分析，写出该实验中氧化铁与碳发生反应的化学方程式： 。
（6）实验优化学习小组有同学认为应对实验装置进一步完善。
①甲同学认为：应将澄清石灰水换成Ba(OH)2溶液，其理由是 。
②从环境保护的角度，请你再提出一个优化方案将此实验装置进一步完善： 。
NH4Al(SO4)2是食品加工中最为快捷的食品添加剂，用于焙烤食品，工业上常用铝土矿（主要成分为Al2O3和少量SiO2、Fe2O3杂质）生产铵明矾晶体NH4Al(SO4)2•12H2O，其工艺流程图如下：
（1）废渣a、b 的成分分别是_______________、_______________。（写化学式）
（2）流程图中X的化学式为_______________。
（3）反应Ⅲ的离子方程式为________________，从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的操作依次为__________（填操作名称）、冷却结晶、过滤洗涤。
（4）反应Ⅶ的化学方程式为___________________。
（5）向硫酸铝铵溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液，不可能发生的离子反应是 _______。（填选项字母）
| A．NH4+ + SO42— + Ba2+ + OH—= BaSO4↓ + NH3·H2O |
| B．2Al3+ + 3SO42— + 3Ba2+ + 6OH—= 3BaSO4↓ + 2Al(OH)3↓ |
| C．Al3+ + 2SO42— + 2Ba2+ + 4OH—= 2BaSO4↓ + AlO2— + 2H2O |
| D．NH4+ + Al3+ + 2SO42— + 2Ba2+ + 4OH—= 2BaSO4↓ + Al(OH)3↓ + NH3·H2O |
硫酸工业产生的废气A（主要成分：SO2、O2、N2、CO2等）排放到空气中会污染环境。某化学兴趣小组对废气A的组成进行探究，请回答下列问题：
（1）同学甲设计实验检验废气A中含有CO2，应选择的试剂有 。
| A．NaOH溶液 | B．酸性KMnO4溶液 | C．澄清石灰水 | D．盐酸 |
（2）同学乙欲测定废气A中SO2的含量，取a L废气A并设计了如下装置进行实验。
①为了保证实验成功，装置A应具有的现象是 ____，搅拌的目的是 ________。
②同学丙认为A装置前后的质量差就是a L废气中含有的SO2的质量，然后进行含量计算。经小组讨论后，同学丁提出疑问，按照同学丙的实验，若废气中SO2完全被吸收，则最后测定的结果应该偏大，同学丁推断的理由是___________ 。
（3）兴趣小组的同学查阅资料发现可利用硫酸工业废气A制备皓矾（ZnSO4•7H2O）。实验模拟制备皓矾流程如下：
①“氧化”中加入硫酸铁发生反应的离子方程式_ _。
②加入Zn粉的目的是 。
③固体A主要成分是 。
为测定NaOH、Na2C03混合物中Na2C03的质量分数，甲同学拟采用图（1）所示装置来测定。乙同学拟采用图（2）所示装置来测定。
请回答下列问题：
（1）甲同学用图（1）装置来测定，在没有放样品前，检查该装置气密性的方法之一是从酸式滴定管向烧瓶中加入一定量的水，观察到 现象，证明此装量不漏气。实验时称得样品的质量为mg，酸式滴定管的起始读数为amL，终了读数为bmL，注射器测定排出的气体为c mL（已折算成标准状况），该样品中Na2C03的质量分数为（用含a、b、c、m的代数式表示）____ 。
（2）本实验选用稀H2S04而未选用稀盐酸的原因是 。
（3）乙同学观察了甲同学的实验后很受启发，并发现自己的图（2）原实验设计方案会造成误差．其原因之一可能是C02在水中溶解度较大，引起测量气体体积减小。丙同学经思考后。建议乙同学将图（2）中某部分稍作改进，就可避免此种误差，写出你的改进方案 。
（4）丁同学提出将图（2）装置中量气装置去掉，只用反应装置和天平也能较准确地测出样品中Na2C03的质量分数，请你分析丁同学方案中，除了测定样品的质量，还需测定的另两个数据是 、 。
（5）还可以用其他实验方法测定试样中纯碱的质量分数，请简述一种与上述各方法不同的实验方法 。