人类赖以生存的自然环境由生物圈、岩石圈、大气圈、水圈组成（如图所示）。
（1）用化学符号填空：
①岩石圈中含量最高的金属元素是__________。
②大气圈中含量最高的物质是______________。
③水圈中含量最高的元素是______________。
（2）在四大圈层中，有下列6种物质：甲烷、水、二氧化碳、一氧化碳、氢气、氧气。
①在这6种物质中，共有______________种元素，人类的生命活动不可缺少的物质有____________（填化学式）；
②甲烷是天然气的主要成分，天然气属于____________（填“纯净物”或“混合物”），甲烷完全燃烧的化学方程式为____________，同时________________（填“释放”或“吸收”）能量。小明和小莉分别完成甲烷燃烧实验，小明发现燃烧过程中有黑色固体生成，他认为这种黑色物质是碳单质，他猜测理由是______________；小莉取6.4g甲烷与一定质量的氧气恰好完全反应，生成14.4g的水，同时得到CO 和CO2的混合物的质量为14.4g，参加氧气的质量为______________，该反应的化学方程式为__________；
③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，该反应的化学方程式为____________。
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+、SiO32﹣ | _______ |
（二）甲烷﹣﹣小分子，大作为
在如图的四大圈层中，有下列6种物质：①甲烷；②水；③二氯化碳；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。
如图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）为确定某白色固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）如图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_____。
