孔雀石主要成分是碱式碳酸铜[Cu₂(OH)₂CO₃]，绿色并具有浓淡的条状花纹(见右图)，是矿物中最吸引人的装饰材料之一，也是人类最早冶炼铜的原料。某校课外小组同学欲在实验室验证碱式碳酸铜制铜的反应原理。

【查阅资料】
1.Cu₂(OH)₂CO₃  2CuO+CO₂ + H₂O
2CuO+C2Cu + CO₂ ↑
2.CuO为黑色固体，化学性质和氧化铁相似。
(1)实验l：加热分解碱式碳酸铜。装置如图所示。

①A中固体的变化为 。
②欲证明反应后有水生成，B中所盛试剂为 。
③反应结束时的操作应该是 ，理由是 。
(2)实验2：木炭和氧化铜反应。
将木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，放进试管加热，反应后将试管中的粉末倒出，有铜生成，还有少量黑色粉末剩余。该小组同学设计方案验证黑色粉末的成分。
【作出猜想】
剩余黑色粉末可能是：①氧化铜；②木炭；③木炭和氧化铜。
【实验验证】填写下表。

(3)某同学探究在实际反应中，木炭和氧化铜反应生成铜时反应物的最佳质量比，设计方案如下：

上述设计方案的主要研究方法是 。