Question

某工厂的废水只含硫酸镁和少量硫酸，课外活动小组以此作为课题，探讨如何从中回收纯净的硫酸镁固体．他们设计了两种不同的方案，请你参加讨论：
（1）方案一，选用镁粉为试剂．
①往废弃水中逐次加入镁粉，当观察到 ________时，说明加入镁粉的量已经足够．此过程发生反应的化学方程式是：________；
②接下来的操作方法依次是 ________和 ________．
（2）方案二，选用氢氧化钠溶液为试剂．
①向废水中逐次滴加入氢氧化钠溶液，当 ________时，停止滴入氢氧化钠溶液．此过程发生反应的化学方程式是：________；
②为了得到纯净的硫酸镁溶液，接着应进行的实验操作是（请简要写出操作过程） ________；
③________，得到硫酸镁固体．
（3）比较两个方案，假设实验中没有损耗，那么，最后得到的硫酸镁固体的质量是否相同？
原因是 ________．
（4）请你继续探究，设计新的方案（使用的试剂必须是与镁粉和氢氧化钠量不同类别）：
你选用的一种试剂是（写化学式） ________；该试剂发生反应的化学方程式是 ________．

Answer 1

解：（1）镁与硫酸反应生成氢气，会观察到有气泡产生，加入镁粉足量，酸完全消耗，镁有剩余，故答案为：镁粉有剩余，溶液中不再有气泡产生 Mg+H₂SO₄=MgS0₄+H₂↑；
②要将多余镁与硫酸镁溶液分离，是不溶固体与液体的分离，后又要将硫酸镁从溶液中分离出来，是可溶固体与溶剂的分离，故答案为：过滤，蒸发．
（2）①加入氢氧化钠，氢氧化钠与废水中的硫酸反应生成硫酸钠和水，与硫酸镁反应生成氢氧化镁沉淀和硫酸钠，当硫酸镁完全反应，加氢氧化钠不再有氢氧化镁沉淀生成，故答案为：不再生成沉淀
H₂S0₄+₂NaOH=Na₂S0₄+₂H₂0；MgS0₄+₂NaOH=Mg（OH）2↓+Na₂S0₄；
②将氢氧化镁沉淀与溶液分离采用过滤，过滤出的氢氧化镁与硫酸反应转化为硫酸镁溶液．故答案为：过滤，取出沉淀，加入稀硫酸，至沉淀恰好完全溶解
③硫酸镁溶质与溶剂水进行分离，采用蒸发结晶出硫酸镁固体．故答案为：蒸发
（3）方案一中加入镁与酸反应增加了硫酸镁的量，而方案二中硫酸镁转化为氢氧化镁再转化为硫酸镁，此过程中质量没有发生改变．故答案为：不同，方案一中加入镁粉，增加了硫酸镁的质量
（4）氧化镁与硫酸反应也生成硫酸镁，另一产物为水，故答案为：MgO，MgO+H₂S0₄=MgS0₄+H₂0
分析：根据硫酸的性质与活泼金属反应生成硫酸盐和氢气，故提纯硫酸镁时可加金属镁与杂质硫酸反应；不溶固体与液体分离采用过滤，可溶固体与溶剂分离采用蒸发．氢氧化钠与酸反应生成硫酸钠和水，与硫酸镁反应生成氢氧化镁沉淀和硫酸钠，硫酸镁完全反应后，不再有氢氧化镁生成，此时停止加氢氧化钠．将氢氧化镁沉淀与溶液分离采用过滤，过滤出的氢氧化镁与硫酸反应转化为硫酸镁溶液，再蒸发结晶出硫酸镁固体．方案一中加入镁与酸反应增加了硫酸镁的量，而方案二中硫酸镁转化为氢氧化镁再转化为硫酸镁，此过程中质量没有发生改变．根据金属氧化物与酸反应生成盐和水，也可加氧化镁与酸反应．
点评：本题考查了物质的分离与提纯、酸的性质（与金属、金属氧化物、碱反应）、盐与碱的反应、实验现象和实验设计以及对实验方案的评价．对学生基础知识的综合运用要求很高．