《2026年一本密卷高考化学》

1. 综合利用炼锌矿渣[主要含铁酸镓${Ga_{2}(Fe_{2}O_{4})_{3}}$、铁酸锌${ZnFe_{2}O_{4}}$，还含少量${Fe}$及一些难溶于酸的物质]获得金属盐，并进一步利用镓盐制备具有优异光电性能的氮化镓$({GaN})$，部分工艺流程如图。

已知：①${Fe_{2}O^{2-}_{4}}$在酸性条件下不稳定，易转化为${Fe^{3+}}$。
②常温下，“浸出液”中金属离子的浓度、完全沉淀的${pH}$及对应浓度下开始沉淀的${pH}$见表。
③金属离子在该工艺条件下的萃取率（进入有机层中金属离子的百分数）见表。
④在电解过程中，电位为正表现出氧化性，电位为负表现出还原性。以${Ga}$的电位为参照，${Fe}$、${Cu}$的电位为正，${Zn}$的电位为负；以${Ga^{3+}}$的电位为参照，${Fe^{2+}}$、${Cu^{2+}}$的电位为正，${Zn^{2+}}$的电位为负。
⑤“水层”中只含有一种金属阳离子。
回答下列问题：
(1) 基态铁原子的价层电子排布式为3d⁶4s²；“转化$1$”中加入${H_{2}O_{2}}$的作用是把 Fe²⁺ 氧化成 Fe³⁺。
(2) “转化$2$”中加入的固体${X}$为____（填化学式）；${Ga}$与${Al}$同主族，化学性质相似，“反萃取”过程中发生反应的离子方程式为____。
(3) “电解”过程包括电解反萃取液制粗镓和粗镓精炼两个步骤。若将某工业粗镓(含少量${Zn}$、${Fe}$、${Cu}$杂质)进行电解精炼制高纯镓，精炼时，以粗镓为阳极，以${NaOH}$溶液为电解液，阴极的电极材料为高纯镓(填名称)，阳极泥中含有的金属有Cu、Fe(填化学式)。
(4) 利用上述流程综合利用炼锌矿渣可获得的金属盐除镓盐、钠盐外，还有ZnSO₄、FeCl₂(填化学式)。
(5) 采用${MOCVD}$（金属有机化合物化学气相沉积）技术制备的${GaN}$，晶胞如图$1$，可看作金刚石晶胞内部的碳原子被${Ga}$原子取代。

①设晶胞边长为$a\ nm$，$N_{A}$为阿伏加德罗常数的值，则${GaN}$晶体的密度为$\frac{84 × 4}{N_{\mathrm{A}} (a × 10^{-7})^{3}}$(用含$a$和$N_{A}$的表达式表示)$g· cm^{-3}$。
②以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，若沿$z$轴投影的晶胞中所有原子分布如图$2$，则$3$号原子的分数坐标为$(\frac{3}{4},\frac{1}{4},\frac{1}{4})$。

答案：
(1)3d⁶4s² 把 Fe²⁺ 氧化成 Fe³⁺
(2)Fe Ga³⁺ + 4OH⁻ ══[Ga(OH)₄]⁻
(3)高纯镓 Cu、Fe
(4)ZnSO₄ FeCl₂
(5)①$\frac{84 × 4}{N_{\mathrm{A}} (a × 10^{-7})^{3}}$ ②$(\frac{3}{4},\frac{1}{4},\frac{1}{4})$