Question

21、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(shè)計(jì)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(dāng)觀察到

鎂粉有剩余，溶液中不再有氣泡產(chǎn)生

時(shí)，說明加入鎂粉的量已經(jīng)足夠．此過程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是：

Mg+H₂SO₄=MgS0₄+H₂↑

；
②接下來的操作方法依次是

過濾

和

蒸發(fā)

．
（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(dāng)

不再生成沉淀

時(shí)，停止滴入氫氧化鈉溶液．此過程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是：

H₂S0₄+₂NaOH=Na₂S0₄+₂H₂0；MgS0₄+₂NaOH=Mg（OH）2↓+Na₂S0₄

；
②為了得到純凈的硫酸鎂溶液，接著應(yīng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是（請簡要寫出操作過程）

過濾，取出沉淀，加入稀硫酸，至沉淀恰好完全溶解

；
③

蒸發(fā)

，得到硫酸鎂固體．
（3）比較兩個(gè)方案，假設(shè)實(shí)驗(yàn)中沒有損耗，那么，最后得到的硫酸鎂固體的質(zhì)量是否相同？
原因是

不同，方案一中加入鎂粉，增加了硫酸鎂的質(zhì)量

．
（4）請你繼續(xù)探究，設(shè)計(jì)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(xué)式）

MgO

；該試劑發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是

MgO+H₂S0₄=MgS0₄+H₂0

．

Answer 1

分析：根據(jù)硫酸的性質(zhì)與活潑金屬反應(yīng)生成硫酸鹽和氫氣，故提純硫酸鎂時(shí)可加金屬鎂與雜質(zhì)硫酸反應(yīng)；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(fā)．氫氧化鈉與酸反應(yīng)生成硫酸鈉和水，與硫酸鎂反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和硫酸鈉，硫酸鎂完全反應(yīng)后，不再有氫氧化鎂生成，此時(shí)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(yīng)轉(zhuǎn)化為硫酸鎂溶液，再蒸發(fā)結(jié)晶出硫酸鎂固體．方案一中加入鎂與酸反應(yīng)增加了硫酸鎂的量，而方案二中硫酸鎂轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂再轉(zhuǎn)化為硫酸鎂，此過程中質(zhì)量沒有發(fā)生改變．根據(jù)金屬氧化物與酸反應(yīng)生成鹽和水，也可加氧化鎂與酸反應(yīng)．

解答：解：（1）鎂與硫酸反應(yīng)生成氫氣，會觀察到有氣泡產(chǎn)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(chǎn)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(fā)．
（2）①加入氫氧化鈉，氫氧化鈉與廢水中的硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉和水，與硫酸鎂反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和硫酸鈉，當(dāng)硫酸鎂完全反應(yīng)，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(yīng)轉(zhuǎn)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(zhì)與溶劑水進(jìn)行分離，采用蒸發(fā)結(jié)晶出硫酸鎂固體．故答案為：蒸發(fā)
（3）方案一中加入鎂與酸反應(yīng)增加了硫酸鎂的量，而方案二中硫酸鎂轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂再轉(zhuǎn)化為硫酸鎂，此過程中質(zhì)量沒有發(fā)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(zhì)量
（4）氧化鎂與硫酸反應(yīng)也生成硫酸鎂，另一產(chǎn)物為水，故答案為：MgO，MgO+H₂S0₄=MgS0₄+H₂0

點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)的分離與提純、酸的性質(zhì)（與金屬、金屬氧化物、堿反應(yīng)）、鹽與堿的反應(yīng)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及對實(shí)驗(yàn)方案的評價(jià)．對學(xué)生基礎(chǔ)知識的綜合運(yùn)用要求很高．