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），四個圈層經過漫長演化，既相對穩(wěn)定、動態(tài)平衡，又相互作用、不斷變化，各圈層之間的物質和能量不停循環(huán)，這些循環(huán)既跟物質的組成、結構和性質有關，也受人類活動的影響，并通過復雜的物理變化和化學變化實現。
（一）內涵決定身份--物質的組成與分類
（1）用化學符號填空：
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是 N2
N2
。水圈中含量最高的元素是 O
O
。土壤中能促進農作物根系發(fā)達的元素是 P
P
。
（2）按要求填表：
| 物質所屬圈層 |
物質名稱 |
物質的化學式 |
用符號表示構成物質的微粒 |
物質類別 |
| 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：①甲烷；②水；③二氧化碳；④一氧化碳；⑤氫氣；⑥氧氣。構成這些物質的分子雖然簡單，但這些物質有的是人類賴以生存的基本物質，有的是物質循環(huán)關鍵物質，有的是人類社會生產活動必需的物質。請回答：
（1）在這6種物質中，元素種類共有
3
3
種，人類的生命活動不可缺少的物質有
H2O、O2
H2O、O2
（填化學式，下同），植物生長必需的物質有
CO2、H2O、O2
CO2、H2O、O2
，元素種類完全相同的物質是
CO、CO2
CO、CO2
。
（2）甲烷是最重要的基礎有機物之一，不僅可做燃料，還能發(fā)生如下反應：
①在隔絕空氣和1000℃條件下，甲烷分解產生炭黑和氫氣；
②在隔絕空氣和1500℃條件下，甲烷分解產生乙炔和氫氣；
③在1400℃條件下，適當比例的甲烷和氧氣反應生成氫氣和一氧化碳；
④在800℃和催化劑條件下，適當比例的甲烷和二氧化碳反應生成氫氣和一氧化碳。
試寫出上述②～④三個反應的化學方程式：
②
；
③
；
④
；
（3）在反應①～④中，屬于置換反應的有
③
③
。
在反應①和②中，反應物相同，而生成物不同，從微觀的角度看，是因為反應條件不同導致
反應條件不同，原子的結合方式不同，導致分子構成不同
反應條件不同，原子的結合方式不同，導致分子構成不同
。
③和④兩個反應的反應物不同，但生成物相同，從物質組成的角度看，其原因是
反應物的組成元素相同，反應前后元素的種類不變
反應物的組成元素相同，反應前后元素的種類不變
。
在實際生產中，反應③需要按比例控制氧氣不能超量，從物質性質的角度看，原因是
超過1400℃，氫氣、一氧化碳會與氧氣反應
超過1400℃，氫氣、一氧化碳會與氧氣反應
。
（三）柔之力--神奇的水溶液
水在生活、生產和科學實驗中應用廣泛。巖石圈約有四分之三被水覆蓋，其中的某些物質被水溶解，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。據圖回答下列問題：
（1）青海湖區(qū)的人們有一種經驗，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)，氯化鈉容易結晶析出。碳酸鈉溶解度受溫度影響較大，冬天溫度低，易結晶析出
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)，氯化鈉容易結晶析出。碳酸鈉溶解度受溫度影響較大，冬天溫度低，易結晶析出
。
（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”遠遠不能滿足需求，工業(yè)上主要利用從水圈中獲得的食鹽來制備純堿，其反應的化學方程式是
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，取2.5g樣品加入盛有10g水的燒杯中，充分攪拌后現象如圖3所示，則固體粉末是
Na2CO3
Na2CO3
。若將該溶液升溫到40℃時，則所得溶液溶質質量分數為
20%
20%
。
（四）金屬--工業(yè)的脊梁
金屬及合金廣泛應用于生活、生產和航天軍工。
資料：水圈和巖石圈中含有豐富的鎂元素。工業(yè)生產中，可用菱鎂礦做原料制備金屬鎂，流程如圖4所示：
請回答下列問題：
（1）已知①和②屬于分解反應，化學方程式分別為
和
。
（2）通過化學反應，以巖石圈的礦石為原料還可以制備很多其他金屬，請舉一例說明（用化學方程式表示其制備原理）
。
（3）圖5是鎂原子結構示意圖，鎂化學性質活潑，原因是
鎂原子最外層電子數為2．在化學反應中易失電子
鎂原子最外層電子數為2．在化學反應中易失電子
。四大圈層中含有下列物質：①硫酸鋅；②氯化鈉；③硫酸；④氫氧化鈣；⑤氧氣。其中能和鐵反應的物質有（填序號）
③⑤
③⑤
。
（4）小梅同學將點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，瓶壁上有黑色物質生成，她認為這種黑色物質是碳單質。在上述過程中，小梅運用的科學方法有
實驗、觀察、推理
實驗、觀察、推理
。
