閱讀下面材料，回答問題。
人類賴以生存的環(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)過漫長演化，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)，也受人類活動(dòng)的影響，并通過復(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
（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	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)的分子雖然簡單，但這些物質(zhì)有的是人類賴以生存的基本物質(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，元素種類共有

3

3

種，人類的生命活動(dòng)不可缺少的物質(zhì)有

H₂O、O₂

H₂O、O₂

（填化學(xué)式，下同），植物生長必需的物質(zhì)有

CO₂、H₂O、O₂

CO₂、H₂O、O₂

，元素種類完全相同的物質(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。
試寫出上述②～④三個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式：
②

2CH₄

1500

℃

隔絕空氣

C₂H₂+3H₂

2CH₄

1500

℃

隔絕空氣

C₂H₂+3H₂

；
③

2CH₄+O₂

1400

℃

4H₂+2CO

2CH₄+O₂

1400

℃

4H₂+2CO

；
④

CH₄+CO₂

800

℃

催化劑

2H₂+2CO

CH₄+CO₂

800

℃

催化劑

2H₂+2CO

；
（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)前后元素的種類不變

反應(yīng)物的組成元素相同，反應(yīng)前后元素的種類不變

。
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1400℃，氫氣、一氧化碳會(huì)與氧氣反應(yīng)

超過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)不能滿足需求，工業(yè)上主要利用從水圈中獲得的食鹽來制備純堿，其反應(yīng)的化學(xué)方程式是

NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl

NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl

、

2NaHCO₃

△

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O

2NaHCO₃

△

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O

。
（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)回答下列問題：
（1）已知①和②屬于分解反應(yīng)，化學(xué)方程式分別為

MgCO₃

高溫

MgO+CO₂↑

MgCO₃

高溫

MgO+CO₂↑

和

MgCl₂

通電

Mg+Cl₂↑

MgCl₂

通電

Mg+Cl₂↑

。
（2）通過化學(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)舉一例說明（用化學(xué)方程式表示其制備原理）

3CO+Fe₂O₃

高溫

2Fe+3CO₂

3CO+Fe₂O₃

高溫

2Fe+3CO₂

。
（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

。