某學(xué)習(xí)小組對鎂在空氣中燃燒實(shí)驗(yàn)開展了如下探究。
【實(shí)驗(yàn)一】鎂與氧氣的反應(yīng)
（一）制取氧氣并探究氯酸鉀和二氧化錳制氧氣反應(yīng)物與催化劑的最佳質(zhì)量比。
實(shí)驗(yàn)中采用如圖1、2所示裝置，取10支試管，分別測量二氧化錳與氯酸鉀在不同質(zhì)量比時，生成200mL氧氣所消耗的時間。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表：

實(shí)驗(yàn)編號	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
二氧化錳與氯酸鉀的質(zhì)量比	1：20	1：10	1：6	1：5	1：4	1：3	1：2	2：3	1：1	3：2
生成200mL氧氣時間/秒	235	186	162	147	133	117	143	160	211	244

請回答下列問題：

（1）實(shí)驗(yàn)開始前先

檢查氣密性

檢查氣密性

；
（2）為了完成本實(shí)驗(yàn)，方框內(nèi)應(yīng)選擇圖2氣體收集裝置中的

D

D

（填字母）；
（3）分析上述數(shù)據(jù)，你認(rèn)為利用此法制氧氣，二氧化錳與氯酸鉀的最佳質(zhì)量比為

1：3

1：3

。
（二）燃燒鎂帶
將鎂帶打磨，點(diǎn)燃，伸入盛滿氧氣的集氣瓶中，產(chǎn)生大量白煙，生成白色固體。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：鎂與氧氣反應(yīng)生成白色的氧化鎂。
【實(shí)驗(yàn)二】鎂與氮?dú)獾姆磻?yīng)
（一）獲取氮?dú)猓?br />分離空氣的常用方法有以下兩種：
方法Ⅰ．將空氣液化后再汽化。
1.液態(tài)空氣汽化時首先分離出氮?dú)?，則沸點(diǎn)：N₂

低于

低于

O₂（選填“高于”、“等于”、“低于”）。在此過程中，氧分子和氮分子

不發(fā)生

不發(fā)生

改變（選填“發(fā)生”或“不發(fā)生”）。此分離空氣法屬于

物理

物理

變化（填“物理”或“化學(xué)”）。
方法Ⅱ．用碳分子篩分離。資料：碳分子篩對不同氣體的吸附強(qiáng)度不同，由于氧分子通過碳分子篩微孔系統(tǒng)的狹窄空隙的擴(kuò)散速度比氮分子快得多。因此，當(dāng)加壓時它對氧優(yōu)先吸附。
2.氣壓越大，碳分子篩吸附能力越強(qiáng)，反之越弱；
3.碳分子篩可以再生，能重復(fù)使用。
碳分子篩是一種內(nèi)部分布有均勻微小孔徑的固體，通過特制的分子篩把空氣中的氧分子吸入孔穴而與其它分子分離，則分子大?。篘₂

大于

大于

O₂（選填“大于”、“等于”、“小于”）。根據(jù)資料，碳分子篩再生的方法是

減小壓強(qiáng)

減小壓強(qiáng)

。
（二）燃燒鎂帶
打磨鎂帶光亮，點(diǎn)燃，伸入盛氮?dú)獾募瘹馄恐?，瓶?nèi)壁附著一層淡黃色的固體。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：鎂與氮?dú)庠邳c(diǎn)燃的條件下發(fā)生化合反應(yīng)生成淡黃色的氮化鎂，其中氮元素的化合價為-3，則該反應(yīng)的符號表達(dá)式為

Mg+N₂

點(diǎn)燃

Mg₃N₂

Mg+N₂

點(diǎn)燃

Mg₃N₂

。
【實(shí)驗(yàn)三】鎂與水蒸氣的反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示。
（1）實(shí)驗(yàn)開始時，應(yīng)先點(diǎn)燃A處酒精燈，等觀察到水沸騰后，再點(diǎn)燃B處酒精燈，這樣做的目的是

排盡空氣，防止鎂和氧氣、氮?dú)夥磻?yīng)

排盡空氣，防止鎂和氧氣、氮?dú)夥磻?yīng)

；
（2）生成的氣體通入肥皂液中，用燃著的木條靠近肥皂泡，有爆鳴聲，稍后有肥皂泡飄到空中，說明生成的氣體是

氫氣

氫氣

；
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：鎂粉能和水蒸氣反應(yīng)，但裝置B中并沒有產(chǎn)生黑色固體
【探究結(jié)論】根據(jù)以上信息，可以推理得出鎂在空氣中燃燒產(chǎn)生的黑色固體是鎂與空氣中的

二氧化碳

二氧化碳

反應(yīng)產(chǎn)生的。