阅读下面材料，回答问题。

人类赖以生存的环境由自然环境和社会环境组成。自然环境由生物圈、岩石圈、大气圈、水圈组成（如图1所示），四个圈层经过漫长演化，既相对稳定、动态平衡，又相互作用、不断变化，各圈层之间的物质和能量不停循环，这些循环既跟物质的组成、结构和性质有关，也受人类活动的影响，并通过复杂的物理变化和化学变化实现。

（一）内涵决定身份﹣﹣物质的组成与分类

（l）用化学符号填空：

岩石圈中含量最高的金属元素是　　。大气圈中含量最高的物质是　　。水圈中含量最高的元素是　　。土壤中能促进农作物根系发达的元素是　　。

（2）按要求填表：

物质所属圈层	物质名称	物质的化学式	用符号表示构成物质的微粒	物质类别
生物圈	蔗糖
大气圈	氩气
水圈	氢氧化钙
岩石圈			Na^+、SiO3^2^﹣

（二）甲烷﹣﹣小分子，大作为

在图1的四大圈层中，有下列6种物质：①甲烷；②水；③二氧化碳；④一氧化碳；⑤氢气；⑥氧气。构成这些物质的分子虽然简单，但这些物质有的是人类赖以生存的基本物质，有的是物质循环关键物质，有的是人类社会生产活动必需的物质。请回答：

（1）在这6种物质中，元素种类共有　　种，人类的生命活动不可缺少的物质有　　（填化学式，下同），植物生长必需的物质有　　，元素种类完全相同的物质是　　。

（2）甲烷是最重要的基础有机物之一，不仅可做燃料，还能发生如下反应：

①在隔绝空气和1000℃条件下，甲烷分解产生炭黑和氢气；

②在隔绝空气和1500℃条件下，甲烷分解产生乙炔和氢气；

③在1400℃条件下，适当比例的甲烷和氧气反应生成氢气和一氧化碳；

④在800℃和催化剂条件下，适当比例的甲烷和二氧化碳反应生成氢气和一氧化碳。

试写出上述②～④三个反应的化学方程式：

②　　；

③　　；

④　　；

（3）在反应①～④中，属于置换反应的有　　。

在反应①和②中，反应物相同，而生成物不同，从微观的角度看，是因为反应条件不同导致　　。

③和④两个反应的反应物不同，但生成物相同，从物质组成的角度看，其原因是　　。

在实际生产中，反应③需要按比例控制氧气不能超量，从物质性质的角度看，原因是　　。

（三）柔之力﹣﹣神奇的水溶液

水在生活、生产和科学实验中应用广泛。岩石圈约有四分之三被水覆盖，其中的某些物质被水溶解，其随水的天然循环在水圈中富集，富集后的物质可能再次沉积到岩石圈。

图2是氯化钠和碳酸钠的溶解度曲线。据图回答下列问题：

（1）青海湖区的人们有一种经验，冬天捞“碱”、夏天晒盐，这里的“碱”指纯碱，盐指氯化钠，他们所依据的原理是　　。

（2）纯碱是一种重要的化工原料，但仅用物理方法从盐湖中“捞碱”远远不能满足需求，工业上主要利用从水圈中获得的食盐来制备纯碱，其反应的化学方程式是　　、　　。

（3）为确定某白色周体是碳酸钠还是氯化钠，在20℃时，取2.5g样品加入盛有10g水的烧杯中，充分搅拌后现象如图3所示，则固体粉末是　　。若将该溶液升温到40℃时，则所得溶液溶质质量分数为　　。

（四）金属﹣﹣工业的脊梁

金属及合金广泛应用于生活、生产和航天军工。

资料：水圈和岩石圈中含有丰富的镁元素。工业生产中，可用菱镁矿做原科制'备金属镁，流程如图4所示：

请回答下列问题：

（l）已知①和②属于分解反应，化学方程式分别为　　和　　。

（2）通过化学反应，以岩石圈的矿石为原料还可以制备很多其他金属，请举一例说明（用化学方程式表示其制备原理）　　。

（3）图5是镁原子结构示意图，镁化学性质活泼，原因是　　。四大圈层中含有下列物质：①硫酸锌；②氯化钠；③硫酸；④氢氧化钙；⑤氧气。其中能和铁反应的物质有（填序号）　　。

（4）小梅同学将点燃的镁条伸入盛二氧化碳的集气瓶中，看到镁条剧烈燃烧，发出耀眼白光，瓶壁上有黑色物质生成，她认为这种黑色物质是碳单质。在上述过程中，小梅运用的科学方法有　　。