课堂上老师对探究干电池原理的实验进行如下改进。
图甲：把一块锌片和一根碳棒同时插入盛有稀硫酸的U型管中；
图乙：用导线将锌片和碳棒连接起来插入盛有稀硫酸的U型管中，并在导线中间连接一只灵敏电流计。
请按要求回答问题：
（1）甲主要的能量转化形式是 。
（2）乙观察到与甲不同的现象是 、 。
（3）配制所需硫酸：现有98%的浓硫酸18g（体积为9.8mL），可将其配成24.5%的硫酸溶液 g，配制的具体操作过程是 。
（4）取（3）所配24.5%的硫酸溶液20g，向其中滴加25%的Ba（OH）2溶液至恰好完全反应。
①请计算产生沉淀的质量 g，写出必要的计算过程。
②沉淀过滤后水的质量是 g。
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 。
硼及其化合物在现代工农业、医学、国防中有着重要的应用价值。利用硼镁矿可制备硼，工艺流程如图所示。请回答下列问题：
（1）B2O3中B元素的化合价为 。
（2）为加快硼镁矿石与浓NaOH溶液的反应速率，可采取的措施是 ；回收副产物Mg（OH）2可制得流程 的反应物。
（3）H3BO3加热分解只生成两种氧化物，流程②的化学反应方程式为 。
（4）根据流程③的化学反应方程式：B2O3+3Mg 2B+3MgO，理论上制备1.1吨的硼，需消耗镁多少吨写出计算过程）？
酸碱中和反应是初中阶段重要的一类反应，请你一起参与探究。
【实验探究Ⅰ】在50mL一定浓度的氢氧化钠溶液中滴加50mL一定浓度的盐酸，并用玻璃棒搅拌，观察到溶液的温度 ，由此现象小李同学得出两者能发生反应的结论。通过查阅相关资料后，小张同学发现此结论不够严谨，设计了下列3个对比实验：
①50mL一定浓度的盐酸与50mL蒸馏水混合，测量溶液温度的变化。
②50mL一定浓度的氢氧化钠溶液与50mL蒸馏水混合，测量溶液温度的变化。
③50mL一定浓度的盐酸与50mL一定浓度的氢氧化钠溶液混合，测量溶液温度的变化。
用数字化实验技术测得3个实验，溶液温度随时间变化的关系如图所示。
（1）由图可知，盐酸、氢氧化钠溶液稀释时均 （填“放热”或“吸热”），但它们稀释时温度的变化量远 两溶液混合时温度的变化量。
（2）从微观角度分析，此中和反应的温度变化主要是由于 （填离子符号）两种离子发生反应放出热量的缘故。
[实验探究Ⅱ]
（1）在50mL一定浓度的氢氧化钠溶液中滴加2～3滴酚酞试液，再逐滴加入一定浓度的盐酸，并用玻璃棒搅拌，溶液颜色由红色刚好变为无色时，可说明两者发生了反应。该反应的化学方程式为 。
（2）取一定量反应后的无色溶液加热蒸发，在蒸发的过程中，“意外”发现溶液由无色又变成红色。同学们对红色溶液中溶质的成分（酚酞除外）进行再探究。
查阅资料：酚酞在pH＜8.2的溶液中呈无色，在8.2＜pH＜14的溶液中呈红色。
作出猜想：猜想一：NaCl
猜想二：NaCl、NaOH
猜想三：NaCl、NaOH和Na2CO3
同学们讨论后一致认为猜想 是错误的，理由是 。
实验验证：取样，滴加 ，无气泡产生，猜想三错误。
原因分析：反应后无色溶液中仍存在少量NaOH，加热蒸发，当溶液的pH在 范围内，溶液的颜色变红。
总结反思：向某碱性溶液中滴加2～3滴无色酚酞试液，振荡后溶液的颜色 （填“一定”或“不一定”）变红。
钢铁的腐蚀是重要研究课题。
[知识回顾]用如图1所示实验进行铁钉腐蚀的研究。一段时间后试管A、B中铁钉几乎没有生锈，而试管C中铁钉明显锈蚀，试管D、E中铁钉严重锈蚀。
（1）由A、B、C的现象可知，铁的锈蚀是铁跟 （填化学式）等物质作用的过程。
（2）试管B中使用“煮沸并迅速冷却的蒸馏水”，其目的是 。
[实验探究]向试管D中（含生锈铁钉）加入过量10%稀盐酸，浸泡。可观察到铁锈逐渐消失，铁钉表面有气泡产生，溶液呈黄色，一段时间后黄色变为浅绿色。
（3）写出铁锈溶于盐酸的化学方程式： 。
（4）推测试管D中溶液由黄色变为浅绿色，可能是因为氯化铁与某些物质发生反应所致。现进行如表3个实验（持续10小时，已知氢气不影响该反应）
序号 |
实验Ⅰ |
实验Ⅱ |
实验Ⅲ |
实验内容 |
|
|
|
现象 |
溶液颜色始终呈黄色 |
产生红褐色沉淀 |
溶液逐渐由黄色变浅绿色 |
①设计实验Ⅰ的目的是 。
②综合分析上述3个实验，试管D中溶液由黄色变为浅绿色的原因是 。
[拓展延伸]研究水样的pH、水中溶解氧浓度与钢铁腐蚀速率的关系。查阅相关文献得到如下资料。
（5）图2表示水样温度22℃、氧含量6mL•L﹣1时，钢铁腐蚀速率与水样pH的关系。当pH＜4时，钢铁腐蚀速率明显增大的原因是 。
（6）图3表示温度22℃、pH＝7时，钢铁腐蚀速率与水中溶解氧浓度的关系。当溶解氧超过20mL•L﹣1时，钢铁腐蚀速率明显下降的原因可能是 。
南通滨临长江，将长江水净化处理可成为居民生活用水。
（1）水净化时先加入絮凝剂，沉降过滤后，通过活性炭。活性炭的作用是 。
（2）将硬水通过如图所示的阳离子交换柱后可变成软水（图中阴离子未画出），交换后的水仍然呈电中性。
①一个Ca2+可以交换出 个Na+。
②阳离子交换柱长时间使用后，Na+变少，失去硬水软化功能而失效。利用生活中常见物质检验阳离子交换柱已失效的方法是 。
（3）二氧化氯（ClO2）可用于饮用水的杀菌消毒。取100mL经ClO2消毒后的饮用水于锥形瓶中，调节溶液至弱碱性，加入足量KI充分反应，测得生成I2的质量为0.0254mg。上述过程中发生的反应为2ClO2+2KI═2KClO2+I2，其他物质不参与反应。计算该饮用水中ClO2的残留量（以mg/L计），在答题卡上写出计算过程。
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