解题思路:Ⅰ.(1)根据氢氧化钠的体积在80至90ml段内,所有的氢氧化钠用于溶解氢氧化铝,根据氢氧化钠的量确定氢氧化铝的量,根据原子守恒确定金属铝的量;
(2)合金的组成可以采用极限假设法,当金属全部是金属铝时剩余的酸最多,a的值最大来判断a得取值范围;
(3)根据图象中消耗的氢氧化钠的量确定合金中金属镁的最大量,进而确定该合金中两元素物质的量之比的最大值;
Ⅱ.利用讨论法和端值法解答,若等物质的量的铝反应,生成气体为1:1,而题中为8:9,所以第一份铝剩余;而酸或碱都反应,生成气体为2:3,即4:6,而题中为8:9,所以第二份碱不能都反应,据此分析根据浓度分别为1mol/L的硫酸、氢氧化钠溶液各200mL结合方程式进行解答.
(1)根据图可知,首先发生的反应是中和过量的酸:H++OH-=H2O,然后是沉淀两种金属离子:Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓、Al3++3OH-=Al(OH)3↓,最后是Al(OH)3的溶Al(OH)3+OH-=[Al(OH)4]-,从横坐标80mL到90mL这段可以求出n(Al(OH)3)=0.01mol,则n(Al)=n(Al(OH)3)=0.01mol,即为0.27g,
故答案为:0.27;
(2)假设盐酸溶解金属后不剩,这种情况下,酸恰好与合金反应完全,即a=0,通过极值法,当合金中完全是铝时,因为沉淀Al3+需要NaOH溶液的体积为30mL,从图可知,中和过量的酸所消耗的碱液体积最大为50mL,但是假设不成立,最大值是不存在的,所以的取值范围为 0≤a<50,
故答案为:0≤a<50;
(3)n(Al)=n(Al(OH)3)=1mol•L-1×0.01L=0.01mol,所以沉淀Al3+需要的OH-为0.03mol,即NaOH溶液的体积为30mL,镁离子和铝离子沉淀完全消耗的碱的体积为80-a,若假设盐酸不剩,所以沉淀Mg2+需要NaOH溶液的体积最大值为50mL,求出n (Mg)的最大值为0.025mol,所以该合金中镁铝两元素物质的量之比的最大值为2.5,
故答案为:2.5;
Ⅱ.发生反应有:2Al+3H2SO4═Al2(SO4)3+3H2↑;2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,
讨论:(1)若酸碱均过量,则产生的氢气取决于铝,铝的质量相同,所以氢气相等1:1;
(2)若酸碱均不够,产生的氢气取决于酸碱,根据方程式,酸碱产生的比值为2:3;
(3)现在的比值是8:9,比值处于 2:3和1:1之间,由于铝消耗硫酸量大于碱,此时铝对于酸过量而对于碱不足;
假设加入铝的物质的量为x,浓度分别为1mol/L的硫酸、氢氧化钠溶液各200mL,物质的量都为0.2mol,则2Al+3H2SO4═Al2(SO4)3+3H2↑;
3 3
0.2mol 0.2mol
两烧杯中,生成的气体体积比为甲:乙=8:9;所以铝和碱反应生成氢气的量为:[9/40]mol,且铝不足,
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,
2 3
x [9/40]mol
x=[3/20]mol
故答案为:[3/20]mol;
点评:
本题考点: 镁、铝的重要化合物;有关范围讨论题的计算.
考点点评: 本题考查混合物的有关计算及镁、铝的化学性质等,明确发生的化学反应及反应与图象的对应关系是解答本题的关键,注意利用元素守恒的思想、注意铝与酸、碱反应的量的问题,用端值法求解,题目难度中等.