閱讀下面材料，回答問(wèn)題。
人類(lèi)賴(lài)以生存的環(huán)境由自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境組成。自然環(huán)境由生物圈、巖石圈、大氣圈、水圈組成（如圖1所示），四個(gè)圈層經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)演化，既相對(duì)穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)平衡，又相互作用、不斷變化，各圈層之間的物質(zhì)和能量不停循環(huán)，這些循環(huán)既跟物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有關(guān)，也受人類(lèi)活動(dòng)的影響，并通過(guò)復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化實(shí)現(xiàn)。
（一）內(nèi)涵決定身份--物質(zhì)的組成與分類(lèi)
（1）用化學(xué)符號(hào)填空：
巖石圈中含量最高的金屬元素是
Al
Al
。大氣圈中含量最高的物質(zhì)是 N2
N2
。水圈中含量最高的元素是 O
O
。土壤中能促進(jìn)農(nóng)作物根系發(fā)達(dá)的元素是 P
P
。
（2）按要求填表：
| 物質(zhì)所屬圈層 |
物質(zhì)名稱(chēng) |
物質(zhì)的化學(xué)式 |
用符號(hào)表示構(gòu)成物質(zhì)的微粒 |
物質(zhì)類(lèi)別 |
| 生物圈 |
蔗糖 |
|
|
|
| 大氣圈 |
氬氣 |
|
|
|
| 水圈 |
氫氧化鈣 |
|
|
|
| 巖石圈 |
|
|
Na+、SiO32- |
|
（二）甲烷--小分子，大作為
在圖1的四大圈層中，有下列6種物質(zhì)：①甲烷；②水；③二氧化碳；④一氧化碳；⑤氫氣；⑥氧氣。構(gòu)成這些物質(zhì)的分子雖然簡(jiǎn)單，但這些物質(zhì)有的是人類(lèi)賴(lài)以生存的基本物質(zhì)，有的是物質(zhì)循環(huán)關(guān)鍵物質(zhì)，有的是人類(lèi)社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)必需的物質(zhì)。請(qǐng)回答：
（1）在這6種物質(zhì)中，元素種類(lèi)共有
3
3
種，人類(lèi)的生命活動(dòng)不可缺少的物質(zhì)有
H2O、O2
H2O、O2
（填化學(xué)式，下同），植物生長(zhǎng)必需的物質(zhì)有
CO2、H2O、O2
CO2、H2O、O2
，元素種類(lèi)完全相同的物質(zhì)是
CO、CO2
CO、CO2
。
（2）甲烷是最重要的基礎(chǔ)有機(jī)物之一，不僅可做燃料，還能發(fā)生如下反應(yīng)：
①在隔絕空氣和1000℃條件下，甲烷分解產(chǎn)生炭黑和氫氣；
②在隔絕空氣和1500℃條件下，甲烷分解產(chǎn)生乙炔和氫氣；
③在1400℃條件下，適當(dāng)比例的甲烷和氧氣反應(yīng)生成氫氣和一氧化碳；
④在800℃和催化劑條件下，適當(dāng)比例的甲烷和二氧化碳反應(yīng)生成氫氣和一氧化碳。
試寫(xiě)出上述②～④三個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式：
②
；
③
；
④
；
（3）在反應(yīng)①～④中，屬于置換反應(yīng)的有
③
③
。
在反應(yīng)①和②中，反應(yīng)物相同，而生成物不同，從微觀的角度看，是因?yàn)榉磻?yīng)條件不同導(dǎo)致
反應(yīng)條件不同，原子的結(jié)合方式不同，導(dǎo)致分子構(gòu)成不同
反應(yīng)條件不同，原子的結(jié)合方式不同，導(dǎo)致分子構(gòu)成不同
。
③和④兩個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物不同，但生成物相同，從物質(zhì)組成的角度看，其原因是
反應(yīng)物的組成元素相同，反應(yīng)前后元素的種類(lèi)不變
反應(yīng)物的組成元素相同，反應(yīng)前后元素的種類(lèi)不變
。
在實(shí)際生產(chǎn)中，反應(yīng)③需要按比例控制氧氣不能超量，從物質(zhì)性質(zhì)的角度看，原因是
超過(guò)1400℃，氫氣、一氧化碳會(huì)與氧氣反應(yīng)
超過(guò)1400℃，氫氣、一氧化碳會(huì)與氧氣反應(yīng)
。
（三）柔之力--神奇的水溶液
水在生活、生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用廣泛。巖石圈約有四分之三被水覆蓋，其中的某些物質(zhì)被水溶解，其隨水的天然循環(huán)在水圈中富集，富集后的物質(zhì)可能再次沉積到巖石圈。
圖2是氯化鈉和碳酸鈉的溶解度曲線。據(jù)圖回答下列問(wèn)題：
（1）青海湖區(qū)的人們有一種經(jīng)驗(yàn)，冬天撈“堿”、夏天曬鹽，這里的“堿”指純堿，鹽指氯化鈉，他們所依據(jù)的原理是
氯化鈉溶解度受溫度影響較小，夏天溫度高，加快水分蒸發(fā)，氯化鈉容易結(jié)晶析出。碳酸鈉溶解度受溫度影響較大，冬天溫度低，易結(jié)晶析出
氯化鈉溶解度受溫度影響較小，夏天溫度高，加快水分蒸發(fā)，氯化鈉容易結(jié)晶析出。碳酸鈉溶解度受溫度影響較大，冬天溫度低，易結(jié)晶析出
。
（2）純堿是一種重要的化工原料，但僅用物理方法從鹽湖中“撈堿”遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足需求，工業(yè)上主要利用從水圈中獲得的食鹽來(lái)制備純堿，其反應(yīng)的化學(xué)方程式是
NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl
NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl
、
。
（3）為確定某白色固體是碳酸鈉還是氯化鈉，在20℃時(shí)，取2.5g樣品加入盛有10g水的燒杯中，充分?jǐn)嚢韬蟋F(xiàn)象如圖3所示，則固體粉末是
Na2CO3
Na2CO3
。若將該溶液升溫到40℃時(shí)，則所得溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為
20%
20%
。
（四）金屬--工業(yè)的脊梁
金屬及合金廣泛應(yīng)用于生活、生產(chǎn)和航天軍工。
資料：水圈和巖石圈中含有豐富的鎂元素。工業(yè)生產(chǎn)中，可用菱鎂礦做原料制備金屬鎂，流程如圖4所示：
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）已知①和②屬于分解反應(yīng)，化學(xué)方程式分別為
和
。
（2）通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，以巖石圈的礦石為原料還可以制備很多其他金屬，請(qǐng)舉一例說(shuō)明（用化學(xué)方程式表示其制備原理）
。
（3）圖5是鎂原子結(jié)構(gòu)示意圖，鎂化學(xué)性質(zhì)活潑，原因是
鎂原子最外層電子數(shù)為2．在化學(xué)反應(yīng)中易失電子
鎂原子最外層電子數(shù)為2．在化學(xué)反應(yīng)中易失電子
。四大圈層中含有下列物質(zhì)：①硫酸鋅；②氯化鈉；③硫酸；④氫氧化鈣；⑤氧氣。其中能和鐵反應(yīng)的物質(zhì)有（填序號(hào)）
③⑤
③⑤
。
（4）小梅同學(xué)將點(diǎn)燃的鎂條伸入盛二氧化碳的集氣瓶中，看到鎂條劇烈燃燒，發(fā)出耀眼白光，瓶壁上有黑色物質(zhì)生成，她認(rèn)為這種黑色物質(zhì)是碳單質(zhì)。在上述過(guò)程中，小梅運(yùn)用的科學(xué)方法有
實(shí)驗(yàn)、觀察、推理
實(shí)驗(yàn)、觀察、推理
。
