做“镁带在空气中燃烧”实验时，小科同学发现生成物中有少量黑色固体。黑色固体是镁和什么物质反应所产生的？他提出下列猜想：

猜想一：黑色固体可能是镁和氮气反应的产物；

猜想二：黑色固体可能是镁和二氧化碳反应的产物。

为了验证上述两个猜想，小科设想：

【查阅资料】

资料一：火柴头中含有氯酸钾、硫磺、二氧化锰，以及石蜡、炭粉等成分；一般红色火柴头所用的着色剂为氧化铁。

资料二：氧化铁不具有磁性，不能被磁化；四氧化三铁是具有磁性的黑色固体，故又称为磁性氧化铁。四氧化三铁在该条件下不与硫酸铜反应

【建立假设】

假设一：燃烧后的火柴头成分中含有四氧化三铁。

假设二：燃烧后的火柴头成分中含有单质铁。

假设三：燃烧后的火柴头成分中含有四氧化三铁和单质铁。

【实验步骤】

①检查气密性后，将I装满水和相应药品，按图连接各仪器；

②打开止水夹a和b，向I中缓慢鼓入一定量空气，记录II中水的体积为200毫升；

③关闭止水夹a和b，用凸透镜聚光引燃白磷，充分反应后，燃烧匙中的白磷有剩余；

④待装置冷却到室温，打开止水夹b，II中的水倒吸进入I中，测得II中水的体积变为157毫升。