二氧化碳是空气中的重要物质之一,具有广泛的用途.下面是同学们对二氧化碳的制取和性质进行的实验探究.

$(1)$实验原理:______(用化学方程式表示）.
$(2)$同学们选择$B$装置作为发生装置,该装置的优点______.
$(3)$如图$2$实验中,紫色石蕊溶液变红的原因是______.
$(4)$如图$3$实验中蜡烛自下而上依次熄灭,说明二氧化碳比空气密度______；因此,实验时常用______法收集制取的二氧化碳.