Question

某工廠的廢水只含硫酸鎂和少量硫酸，課外活動小組以此作為課題，探討如何從中回收純凈的硫酸鎂固體．他們設計了兩種不同的方案，請你參加討論：
（1）方案一，選用鎂粉為試劑．
①往廢棄水中逐次加入鎂粉，當觀察到 ________時，說明加入鎂粉的量已經足夠．此過程發生反應的化學方程式是：________；
②接下來的操作方法依次是 ________和 ________．
（2）方案二，選用氫氧化鈉溶液為試劑．
①向廢水中逐次滴加入氫氧化鈉溶液，當 ________時，停止滴入氫氧化鈉溶液．此過程發生反應的化學方程式是：________；
②為了得到純凈的硫酸鎂溶液，接著應進行的實驗操作是（請簡要寫出操作過程） ________；
③________，得到硫酸鎂固體．
（3）比較兩個方案，假設實驗中沒有損耗，那么，最后得到的硫酸鎂固體的質量是否相同？
原因是 ________．
（4）請你繼續探究，設計新的方案（使用的試劑必須是與鎂粉和氫氧化鈉量不同類別）：
你選用的一種試劑是（寫化學式） ________；該試劑發生反應的化學方程式是 ________．

Answer 1

解：（1）鎂與硫酸反應生成氫氣，會觀察到有氣泡產生，加入鎂粉足量，酸完全消耗，鎂有剩余，故答案為：鎂粉有剩余，溶液中不再有氣泡產生 Mg+H₂SO₄=MgS0₄+H₂↑；
②要將多余鎂與硫酸鎂溶液分離，是不溶固體與液體的分離，后又要將硫酸鎂從溶液中分離出來，是可溶固體與溶劑的分離，故答案為：過濾，蒸發．
（2）①加入氫氧化鈉，氫氧化鈉與廢水中的硫酸反應生成硫酸鈉和水，與硫酸鎂反應生成氫氧化鎂沉淀和硫酸鈉，當硫酸鎂完全反應，加氫氧化鈉不再有氫氧化鎂沉淀生成，故答案為：不再生成沉淀
H₂S0₄+₂NaOH=Na₂S0₄+₂H₂0；MgS0₄+₂NaOH=Mg（OH）2↓+Na₂S0₄；
②將氫氧化鎂沉淀與溶液分離采用過濾，過濾出的氫氧化鎂與硫酸反應轉化為硫酸鎂溶液．故答案為：過濾，取出沉淀，加入稀硫酸，至沉淀恰好完全溶解
③硫酸鎂溶質與溶劑水進行分離，采用蒸發結晶出硫酸鎂固體．故答案為：蒸發
（3）方案一中加入鎂與酸反應增加了硫酸鎂的量，而方案二中硫酸鎂轉化為氫氧化鎂再轉化為硫酸鎂，此過程中質量沒有發生改變．故答案為：不同，方案一中加入鎂粉，增加了硫酸鎂的質量
（4）氧化鎂與硫酸反應也生成硫酸鎂，另一產物為水，故答案為：MgO，MgO+H₂S0₄=MgS0₄+H₂0
分析：根據硫酸的性質與活潑金屬反應生成硫酸鹽和氫氣，故提純硫酸鎂時可加金屬鎂與雜質硫酸反應；不溶固體與液體分離采用過濾，可溶固體與溶劑分離采用蒸發．氫氧化鈉與酸反應生成硫酸鈉和水，與硫酸鎂反應生成氫氧化鎂沉淀和硫酸鈉，硫酸鎂完全反應后，不再有氫氧化鎂生成，此時停止加氫氧化鈉．將氫氧化鎂沉淀與溶液分離采用過濾，過濾出的氫氧化鎂與硫酸反應轉化為硫酸鎂溶液，再蒸發結晶出硫酸鎂固體．方案一中加入鎂與酸反應增加了硫酸鎂的量，而方案二中硫酸鎂轉化為氫氧化鎂再轉化為硫酸鎂，此過程中質量沒有發生改變．根據金屬氧化物與酸反應生成鹽和水，也可加氧化鎂與酸反應．
點評：本題考查了物質的分離與提純、酸的性質（與金屬、金屬氧化物、堿反應）、鹽與堿的反應、實驗現象和實驗設計以及對實驗方案的評價．對學生基礎知識的綜合運用要求很高．