实验过程：连接好装置并检查装置的气密性，装入药品。打开活塞，让A中产生的气体依次通过B、C，待气体充满集气瓶后，用坩埚钳夹住8~ 10cm长的用砂纸打磨干净的镁条，将镁条点燃后迅速插入到正不断通入CO₂的集带孔塑料板气瓶中，待剧烈反应平息后，关闭活塞，即可看到集气瓶内壁和底部有白色固体和黑色固体物质出现。

查阅资料：

①饱和NaHCO₃溶液可以吸收HCl而不吸收CO₂；②MgO、Mg(OH)₂、MgCO₃均为白色固体。

第一步：为了证明铵根离子的存在，他的操作步骤是{#blank#}1{#/blank#}，当观察到{#blank#}2{#/blank#}现象时，可证明有铵根离子存在。

第二步：为了证明硫酸根离子的存在，该同学设计了三种方案：

①先加入BaCl₂溶液，再加稀硫酸

②加入过量盐酸酸化了的BaCl₂溶液

③先加过量的盐酸酸化再加BaCl₂溶液

你认为上述三种方案中最合理的一种方案是{#blank#}3{#/blank#}，简述理由{#blank#}4{#/blank#}。

I．常温下，空气中的氮气和稀有气体不会与镁发生反应。

II．无水固体有较强的吸水性，能吸收空气中的水蒸气。

为探究镁表面黑色物质的成因是与空气中的哪些成分有关，他开展如图实验进行探究。

数日后第①组镁条表面出现黑色物质，第②、③组只观察到镁条表面变暗，并没有出现黑色物质。

（1）对照第①、②两组实验，可以得出“镁条变黑一定与{#blank#}1{#/blank#}有关”的结论。

（2）对照第{#blank#}2{#/blank#}两组实验，可以得出镁条变黑还需要空气中二氧化碳气体的参与。

（3）小科通过查阅资料发现：镁条表面变黑，实质是镁与空气中的水、氧气、二氧化碳发生了反应。

为了使实验结论更加严谨，还应该补做第④组实验，且观察到镁条表面无明显变化才能得出结论，则第④组实验“?”处应填写{#blank#}3{#/blank#}。