某校科技节有如下挑战项目：通过实验鉴别两种无色溶液和两种黑色粉末，已知它们分别是稀硫酸、硫酸钠溶液、CuO和Fe中的一种。现场仅提供了紫色石蕊溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液以及常用的实验仪器。
请设计一个完成该挑战项目的实验方案，写出实验步骤、预期现象与结论。
| 实验步骤 |
预期现象与结论 |
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元素符号和化学式是国际通用的化学符号，下列叙述正确的是（ ）
A．一氧化碳中含有C元素
B．双氧水（H2O2）、水中都含有1个氢分子
C．人体中含量最高的元素是Ca
D．铁丝在氧气中燃烧产物的化学式是O4Fe3
今年世界地球日的主题是：珍爱地球，人与自然和谐共生。下列说法不合理的是（ ）
A．废弃塑料会污染土壤、地下水和海洋
B．农业要禁用化肥、农药以防止水污染
C．车辆尾气的氮氧化物会造成空气污染
D．可用有些垃圾生产煤气、乙醇等燃料
CO2是最主要的温室气体，也是巨大的碳资源，CO2的低能耗捕集、转化和利用正受到世界各国的广泛关注。
（1）以CO2为原料制取炭黑的太阳能工艺如图1所示。
①反应1的基本类型为 。
②反应2中碳元素的化合价 （填“升高”“不变”或“降低”）。
（2）利用NaOH溶液吸收CO2，部分转化关系见图2。
反应①的化学方程式为 ，该转化中循环使用的物质是 。
（3）利用Na2CO3或K2CO3溶液吸收低浓度的CO2，将其转化为NaHCO3或KHCO3，NaHCO3或KHCO3受热分解生成高浓度的CO2储存利用，生成的Na2CO3或K2CO3循环使用以降低生产成本。
吸收剂 |
Na2CO3 |
K2CO3 |
20℃最高浓度（g/L） |
212 |
1104 |
价格（元/Kg） |
1.25 |
9.80 |
根据表中信息，选择K2CO3溶液作吸收液的优点是 。
（4）利用一种新型“人造树叶”将CO2转化为乙醇（C2H5OH）的反应如下：2CO2+3H2O C2H5OH+3O2，研究显示，1L“人造树叶”每天能从空气中吸收968g CO2，计算1L“人造树叶”工作1天可得到乙醇的质量（写出计算过程）。
（5）某研究小组设计如图3所示实验，探究CO2和H2在一定条件下反应的产物。
查阅资料：①CO2和H2在合适催化剂和一定温度下反应转化为CO和H2O；
②白色无水硫酸铜吸水后变为蓝色。
实验过程中观察到的主要现象有：B装置中白色固体变为蓝色，C装置中黑色固体变为红色，D装置中澄清石灰水变浑浊。
①设计B装置的目的是 。
②C装置中发生的反应的化学方程式为 。
③研究小组反思后认为，根据上述实验现象不能确认CO2和H2反应生成了CO，理由是 。
四氧化三铁是一种常用的磁性材料，由工业废料铁泥（含Fe、Fe2O3、FeO和杂质，杂质不参与反应）制取Fe3O4的一种流程如图：
（1）操作Ⅱ的名称是 。
（2）Fe2O3与稀硫酸反应的化学方程式为 ，为使铁泥与稀硫酸充分反应，可采取的措施是 （答出一点即可）。
（3）向溶液X中加入过量铁粉的作用是 。
（4）FeOOH与FeSO3溶液在一定条件下反应生成Fe3O4和 （填化学式）。
化学是一门以实验为基础的科学。
（1）仪器a的名称是 。
（2）实验室用高锰酸钾制取氧气的化学方程式为 ；选择的装置组合是 （填序号）。
（3）实验室用锌粒和稀硫酸制取氢气的化学方程式为 ；若要控制反应的发生或停止，应选择的发生装置是 （填序号），利用D装置收集氢气的理由是 。
（4）某化学兴趣小组设计如下表所示的对比实验来比较MnO2、CuO对过氧化氢分解的催化效果，所用实验装置如图2所示。
实验序号 |
过氧化氢溶液 |
催化剂 |
实验1 |
5mL 4% |
粉末状MnO20.2g |
实验2 |
5mL 4% |
粉末状CuO 0.2g |
①实验1中制取氧气的化学方程式为 。
②实验需要测量并记录的数据有：氧气体积和 。
③实验时，分别将过氧化氢溶液一次性注入盛有催化剂的小试管中，测量并记录数据，实验过程中发现U型管内右侧液面上升，原因是 。
④结论：MnO2对过氧化氢分解的催化效果比CuO好，得出该结论的依据是 。
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