某學(xué)習(xí)小組對鎂在空氣中燃燒實驗開展了如下探究。
【實驗一】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。
實驗中采用如圖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。實驗數(shù)據(jù)如表：
| 實驗編號 |
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）實驗開始前先
檢查氣密性
檢查氣密性
；
（2）為了完成本實驗，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。
實驗結(jié)論：鎂與氧氣反應(yīng)生成白色的氧化鎂。
【實驗二】鎂與氮氣的反應(yīng)
（一）獲取氮氣：
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氣，則沸點：N
2低于
低于
O
2（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
O
2（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，點燃，伸入盛氮氣的集氣瓶中，瓶內(nèi)壁附著一層淡黃色的固體。
實驗結(jié)論：鎂與氮氣在點燃的條件下發(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
。
【實驗三】鎂與水蒸氣的反應(yīng)
實驗裝置如圖3所示。
（1）實驗開始時，應(yīng)先點燃A處酒精燈，等觀察到水沸騰后，再點燃B處酒精燈，這樣做的目的是
排盡空氣，防止鎂和氧氣、氮氣反應(yīng)
排盡空氣，防止鎂和氧氣、氮氣反應(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
；
實驗結(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。
