某小组做镁在空气中燃烧的实验时，发现生成物中有少许黑色固体，针对这一现象，他们开展了以下探究，请仔细阅读并完成探究报告。
【探究目的】探究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：
空气成分一：氧气；
空气成分二：水蒸气；
空气成分三：氮气；
空气成分四：二氧化碳；
空气成分五：稀有气体。
小组同学认为不可能是稀有气体，因为 ______。
【实验一】镁带与氧气的反应
${\rm (}$一${\rm )}$制取氧气并探究氯酸钾和二氧化锰制氧气的实验中反应物与催化剂的最佳质量比。他们采用如图所示实验装置，分别测定氯酸钾和二氧化锰在不同质量比时，从开始加热到收集${\rm 100mL}$氧气所用的时间．实验记录的数据如下。

实验序号	${\rm 1}$	${\rm 2}$	${\rm 3}$	${\rm 4}$	${\rm 5}$	${\rm 6}$	${\rm 7}$	${\rm 8}$	${\rm 9}$
二氧化锰与氯酸钾的质量比	${\rm 1}$：${\rm 40}$	${\rm 1}$：${\rm 20}$	${\rm 1}$：${\rm 10}$	${\rm 1}$：${\rm 5}$	${\rm 1}$：${\rm 3}$	${\rm 1}$：${\rm 2}$	${\rm 2}$：${\rm 3}$	${\rm 1}$：${\rm 1}$	${\rm 2}$：${\rm 1}$
所用时间${\rm /s}$	${\rm 12.4}$	${\rm 8}$	${\rm 5}$	${\rm 5.5}$	${\rm 7.5}$	${\rm 9.3}$	${\rm 10.5}$	${\rm 15}$	${\rm 24}$

请回答下列问题：

${\rm (1)}$请写出该实验中发生反应的符号表达式：______。
${\rm (2)}$实验中为了测量收集氧气的体积，采用的实验方法利用了氧气不易溶于水的性质，如果收集气体前集气瓶内未装满水，对实验结果 ______${\rm (}$填“有”或“没有”${\rm )}$影响。
${\rm (3)}$分析上述数据，你认为利用此法制氧气，二氧化锰与氯酸钾的最佳质量比为 ______。
${\rm (4)}$分析上表数据，结合影响化学反应速度的因素分析，当二氧化锰与氯酸钾的质量比高于最佳质量比时，反应速度变小的原因是 ______。
${\rm (}$二${\rm )}$燃烧镁带，观察现象
将镁带打磨光亮，点燃，伸入盛满氧气的集气瓶中，产生大量白烟，生成白色固体。
实验结论：镁与氧气反应生成白色的氧化镁。
【实验二】镁带与水蒸气的反应
实验装置如图所示：

${\rm (1)}$装置${\rm A}$中放入几粒沸石或碎瓷片的目的是 ______。
${\rm (2)}$实验开始时，应先点燃${\rm A}$处酒精灯，等观察到水沸腾后，再点燃${\rm B}$处酒精灯，这样做的目的是 ______。
${\rm (3)}$生成的气体通入肥皂液中，用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声，稍后有肥皂泡飘到空中，说明生成的气体是 ______。
实验结论：镁粉能和水蒸气反应，但装置${\rm B}$中并没有产生黑色固体。
【实验三】镁带与氮气的反应
将${\rm 1.44g}$打磨光亮的镁带在氮气中充分燃烧，实验结束后，集气瓶内壁附着一层淡黄色的固体，称得其质量为${\rm 2.00g}$。
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，试根据数据求出氮化镁的化学式为 ______。
【探究结论】根据以上信息，可以推理得出镁在空气中燃烧产生的黑色固体是镁与空气中的二氧化碳反应产生的，该黑色固体是 ______${\rm (}$写出化学式${\rm )}$。