20．某小組做課本實驗5-2（即鎂在空氣中燃燒）時，發(fā)現(xiàn)生成物中有少許黑色固體，針對這一現(xiàn)象，他們開展了以下探究，請仔細閱讀并完成探究報告。
【探究目的】探究黑色固體是鎂與空氣中什么物質反應產生的。
【分析猜想】分析空氣中各種成分，尋找猜想依據(jù)：
空氣成分一：氧氣； 空氣成分二：水蒸氣；
空氣成分三：氮氣； 空氣成分四：二氧化碳；
空氣成分五：稀有氣體：化學性質很穩(wěn)定，一般不與其它物質反應。
【實驗一】鎂帶與氧氣的反應
（一）制取氧氣并探究氯酸鉀和二氧化錳制氧氣的實驗中反應物與催化劑的最佳質量比。
實驗中采用如圖1、2所示裝置，取20g氯酸鉀，分成10等份，每份2g,分別裝入10支試管中。在10支試管中分別加入不同質量的二氧化錳，分別測量二氧化錳與氯酸鉀在不同質量比時，生成200mL氧氣所消耗的時間。實驗記錄的數(shù)據(jù)如表：
| 實驗編號 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
| 二氧化錳的質量/g |
0.1 |
0.2 |
0.33 |
0.4 |
0.5 |
0.66 |
1 |
1.3 |
2 |
3 |
| 二氧化錳與氯酸鉀的質量比 |
1：20 |
1：10 |
1：6 |
1：5 |
1：4 |
1：3 |
1：2 |
2：3 |
1：1 |
3：2 |
| 生成200mL氧氣時間/秒 |
235 |
186 |
162 |
147 |
133 |
117 |
143 |
160 |
211 |
244 |
請回答下列問題：
（1）請寫出該實驗中發(fā)生反應的化學方程式：
；
（2）為了完成本實驗，方框內應選擇圖2氣體收集裝置中的
（填字母）；
（3）分析上述數(shù)據(jù)，你認為利用此法制氧氣，二氧化錳與氯酸鉀的最佳質量比為
；
（4）分析上表數(shù)據(jù)，結合影響化學反應速度的因素分析，當二氧化錳與氯酸鉀的質量比高于最佳質量比時，反應速度變低的原因是
。
（二）燃燒鎂帶，觀察現(xiàn)象
將鎂帶打磨光亮，點燃，伸入盛滿氧氣的集氣瓶中，產生大量白煙，生成白色固體。
實驗結論：鎂與氧氣反應生成白色的氧化鎂。
【實驗二】鎂帶與水蒸氣的反應
實驗裝置如圖3所示：
（1）裝置A中放入幾粒沸石或碎瓷片的目的是
；
（2）實驗開始時，應先點燃A處酒精燈，等觀察到水沸騰后，再點燃B處酒精燈，這樣做的目的是
；
（3）生成的氣體通入肥皂液中，用燃著的木條靠近肥皂泡，有爆鳴聲，稍后有肥皂泡飄到空中，說明生成的氣體是
；
實驗結論：鎂粉能和水蒸氣反應，但裝置B中并沒有產生黑色固體。
【實驗三】鎂帶與氮氣的反應
（一）獲取氮氣：
方法1：工業(yè)上把空氣液化，然后蒸發(fā)，先蒸發(fā)出來的氣體就是氮氣，這是利用液氧、液氮的
（填具體的物理性質）不同。
方法2：如圖4是獲取氮氣的方法及裝置（裝置中使用的固體藥品均過量），其中得到氮氣較純的是
（填字母）。
（二）燃燒鎂帶，觀察現(xiàn)象
將0.72g打磨光亮的鎂帶在氮氣中充分燃燒，實驗結束后，集氣瓶內壁附著一層淡黃色的固體，稱得其質量為1.00g。
實驗結論：鎂與氮氣在點燃的條件下發(fā)生化合反應生成淡黃色的氮化鎂，試根據(jù)數(shù)據(jù)求出氮化鎂的化學式為
（寫出計算過程）。
【探究結論】根據(jù)以上信息，可以推理得出鎂在空氣中燃燒產生的黑色固體是鎂與空氣中的二氧化碳反應產生的，該黑色固體是
（寫出化學式）。
