21. (7 分)某校化学兴趣小组的同学向盛有一定量生石灰的烧杯中加入碳酸钠溶液,充分反应后冷却至室温,过滤、洗涤、干燥,得到固体 $A$ 和溶液 $B$,并对固体 $A$ 和溶液 $B$ 的成分开展探究。
【观察现象】
上述实验中发生的化学反应有:
① $CaO + H_2O = Ca(OH)_2$
② (填化学方程式)
探究活动Ⅰ:固体 $A$ 的成分是什么?
【猜想与假设】
小雨猜想固体 $A$ 是 $CaCO_3$;小亮猜想固体 $A$ 是 $CaCO_3$ 和 $Ca(OH)_2$。
小亮猜想固体 $A$ 含有 $Ca(OH)_2$ 的理由是。
【实验验证】
1. 小雨取少量固体 $A$ 于试管中,加入足量的稀盐酸,有气泡产生,证明自己的猜想正确。
2. 小亮取少量固体 $A$ 于试管中,加入足量水振荡,静置,向上层清液中滴加无色酚酞试液,观察到,证明自己的猜想正确。
【反思与评价】
同学们经过讨论后认为小雨的实验不足以确定固体 $A$ 的成分,理由是。结合两名同学的实验,证明了小亮的猜想是正确的,由此确定了固体 $A$ 的组成。
探究活动Ⅱ:溶液 $B$ 中溶质的成分是什么?
【猜想与假设】
猜想一:$NaOH$。猜想二:$NaOH$、$Na_2CO_3$。猜想三:$NaOH$、$Ca(OH)_2$。
【讨论交流】
结合对固体 $A$ 成分的探究,同学们认为猜想三是正确的,理由是。
【实验验证】
取少量溶液 $B$ 于试管中,滴加溶液,产生白色沉淀,证明猜想三正确。

②$Ca(OH)_2 + Na_2CO_3 = CaCO_3↓ + 2NaOH$
小亮猜想理由：$Ca(OH)_2$微溶于水，可能过量未完全反应
小亮实验现象：溶液变红
反思与评价理由：小雨的实验只能证明有$CaCO_3$，无法排除$Ca(OH)_2$的存在
探究活动Ⅱ讨论交流理由：固体$A$含$Ca(OH)_2$，说明$Ca(OH)_2$过量
实验验证滴加溶液：碳酸钠（或$Na_2CO_3$）

22. (8 分)兴趣小组的同学欲探究某下水道中气体的成分,进行了如下实验。
【猜想与假设】
下水道里气体可能含有 $CO$、$CH_4$、$CO_2$ 中的一种或几种。
【查阅资料】
加热时,$CH_4$ 能与 $CuO$ 反应生成 $Cu$、$CO_2$ 和 $H_2O$;$20^{\circ}C$ 时,$Ca(OH)_2$ 和 $Ba(OH)_2$ 的溶解度分别为 $0.165g$、$3.89g$。
【设计并进行实验】

同学们设计了如下实验装置,并进行实验。
$CH_4$ 与 $CuO$ 反应的化学方程式为 。
【实验步骤】
实验时,先往装置中通一段时间的 $N_2$,再通人气体 $X$ 后加热。
【实验现象】
变化 1:$A$ 瓶澄清石灰水变浑浊。变化 2:$B$ 瓶、$C$ 瓶、$E$ 瓶质量增加。
变化 3:$D$ 中玻璃管内黑色粉末逐渐变红。变化 4:$F$ 瓶出现浑浊。
上述现象能说明气体中一定含有的物质是 。对于不能确定的气体成分,还需要测定 (填序号),并进行定量分析才能得出结论。
① 实验前 $C$ 瓶中 $CuO$ 的质量
② $E$ 瓶质量增加的数值
③ $F$ 瓶质量增加的数值
④ $B$ 瓶质量增加的数值
⑤ $C$ 瓶质量增加的数值
【实验反思】
(1) 若没有装置 $C$,则后果是 ;实验前先通一会儿氮气的作用是 。
(2) $F$ 中用 $Ba(OH)_2$ 溶液而不用 $Ca(OH)_2$ 溶液的原因是 。
(3) 从环保的角度来看,该装置还应进行的改进是 。

22.
CH₄ + 4CuO $\xlongequal{\triangle}$ CO₂ + 2H₂O + 4Cu
CO₂、CH₄
②③
(1) 无法准确测定D中反应生成水的质量；排尽装置内空气，防止干扰实验
(2) Ba(OH)₂溶解度大于Ca(OH)₂，能更充分吸收CO₂
(3) 增加尾气处理装置