某学习小组做镁带在空气中燃烧实验时，发现生成物中有黑色固体．针对这一现象，他们开展了如下探究活动．请仔细阅读并完成下列探究报告．
【探究目的】探究镁在空气中燃烧产生的黑色固体是镁与空气中什么物质反应产生的．
【分析猜想】分析空气中各种成分，寻找猜想依据．
空气成分之一：，化学性质稳定，一般不与其它物质反应．
空气成分之二：氧气，与镁反应生成的氧化镁是色固体．
空气成分之三：水蒸气，打磨光亮的镁带放入沸水中，表面会附有白色固体并产生大量气泡；再向沸水中滴入无色酚酞试液，呈现红色．则镁在沸水中反应的化学方程式为：．如果将镁带放到水蒸气中，也会发生上述反应，但产生的不是黑色固体．
空气成分之四：氮气、二氧化碳．猜想：可能是镁与 $N_2$或 $C{O}_2$反应生成黑色固体．
【实验一】镁带与氮气的反应
（一）获取氮气
（1）把空气液化，然后蒸发，先蒸发出来的气体就是氮气．这种方法属于（选填"物理"或"化学"）方法．但在实验室里空气不易被液化．
（2）以下是获取氮气的方法及装置，其中得到氮气较纯的是．（填字母）

（二）燃烧镁带，观察现象
将镁带打磨光亮，点燃，伸入盛 $N_2$的集气瓶中，瓶内壁附着一层淡黄色的固体．
（三）实验结论：镁与氮气在点燃的条件下发生化合反应生成淡黄色的氮化镁．该反应的化学方程式是．
【实验二】将燃着的镁带伸入盛 $C{O}_2$的集气瓶中，镁带剧烈燃烧，瓶内出现白色固体和黑色固体． $C{O}_2$与镁发生了置换反应，生成的黑色固体物质是．
【探究结论】镁在空气中燃烧产生的黑色固体是镁与空气中 $C{O}_2$反应产生的．