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。
在上图的四大圈层中，有下列6种物质：①甲烷；②水；③二氧化碳；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_________。