《2026年新高考5年真题高中化学全一册通用版广东专版》

4. [2024·贵州卷，16T，15分] 煤气化渣属于大宗固废，主要成分为 $ Fe_2 O_3$、$ Al_2 O_3$、$ SiO_2$ 及少量 $ MgO$ 等。一种利用“酸浸—碱沉—充钠”工艺，制备钠基正极材料 $ NaFePO_4$ 和回收 $ Al_2 O_3$ 的流程如下：

已知：
ⅰ $25° C$ 时，$K_ sp[ Fe(OH)_3] = 2.8 × 10^{-39}$，$K_ sp[ Al(OH)_3] = 1.3 × 10^{-33}$，$K_ sp[ Mg(OH)_2] = 5.6 × 10^{-12}$；
ⅱ $2 Na[Al(OH)_4]( aq) \stackrel{ 加热}{\longrightarrow} Al_2 O_3 · 3 H_2 O(s) + 2 NaOH(aq)$。
回答下列问题：
(1) “滤渣”的主要成分为SiO₂(填化学式)。
(2) $25° C$ 时，“碱沉”控制溶液 pH 至 3.0，此时溶液中 $c( Fe^{3+}) =$2.8×10⁻⁶ $ mol· L^{-1}$。
(3) “除杂”时需加入的试剂 X 是NaOH。
(4) “水热合成”中，$ NH_4 H_2 PO_4$ 作为磷源，“滤液 2”的作用是作钠源以及中和 H₃PO₄ 电离出的 H⁺，水热合成 $ NaFePO_4$ 的离子方程式为H₃PO₄ + Fe²⁺ + Na⁺ + 2OH⁻ ══ NaFePO₄↓ + 2H₂O。
(5) “煅烧”得到的物质也能合成钠基正极材料 $ NaFeO_2$，其工艺如下：

① 该工艺经碳热还原得到 $ Fe_3 O_4$，“煅烧”生成 $ NaFeO_2$ 的化学方程式为$4Fe₃O₄ + 6Na₂CO₃ + O₂ \xlongequal{高温} 12NaFeO₂ + 6CO₂$。
② $ NaFeO_2$ 的晶胞结构示意图如甲所示。每个晶胞中含有 $ NaFeO_2$ 的单元数有3个。
③ 若“煅烧”温度为 $700° C$，$n( Na_2 CO_3):n( Fe_3 O_4) = 9:8$ 时，生成纯相 $ Na_{1-x} FeO_2$，则 $x =$0.25，其可能的结构示意图为乙（选填“乙”或“丙”）。

答案： 4. 参考答案
(1) SiO₂
(2) 2.8×10⁻⁶
(3) NaOH
(4) 作钠源以及中和 H₃PO₄ 电离出的 H⁺ H₃PO₄ + Fe²⁺ + Na⁺ + 2OH⁻ ══ NaFePO₄↓ + 2H₂O
$(5) ①4Fe₃O₄ + 6Na₂CO₃ + O₂ \xlongequal{高温} 12NaFeO₂ + 6CO₂$
②3 ③0.25 乙
命题意图 本题考查制备 NaFePO₄ 和回收 Al₂O₃ 的工业流程，涉及沉淀溶解平衡、化学方程式的书写、晶胞结构与性质等知识，意在考查考生的综合分析推理能力，体现了“证据推理与模型认知”“变化观念与平衡思想”化学学科核心素养。
解题 思路
(1) “酸浸”时加入浓硫酸，SiO₂ 是酸性氧化物，不与浓硫酸反应，滤渣的主要成分为 SiO₂。
(2) 25℃时，控制溶液 pH 为 3.0，c(OH⁻) = 1×10⁻¹¹ mol·L⁻¹，此时$ c(Fe³⁺) = \frac{K_{sp}[Fe(OH)_3]}{c^3(OH^-)} = \frac{2.8×10^{-39}}{1×10^{-33}} = 2.8×10⁻⁶ mol·L⁻¹。$
(3) “碱沉”控制溶液 pH 至 3.0，滤液 1 中含有 Mg²⁺、Al³⁺，过量 X 的作用是将 Mg²⁺ 和 Al³⁺ 分离，且为产生 NaFePO₄ 提供钠源，因此 X 为 NaOH。
(4) 滤液 2 的主要溶质为 NaOH，可为“水热合成”NaFePO₄ 提供钠源，并中和 H₃PO₄ 电离出的 H⁺。水热合成 NaFePO₄ 的离子方程式为 H₂PO₄⁻ + Fe²⁺ + Na⁺ + 2OH⁻ ══ NaFePO₄↓ + 2H₂O。
(5) ①根据得失电子守恒、原子守恒，“焙烧”生成 NaFeO₂ 的化学方程式为$ 4Fe₃O₄ + 6Na₂CO₃ + O₂ \xlongequal{高温} 12NaFeO₂ + 6CO₂。$
②由均摊法计算题图甲晶胞中，$N(Fe) = 4×\frac{1}{4} + 2 = 3，$$N(Na) = 8×\frac{1}{8} + 2 = 3，$$N(O) = 8×\frac{1}{4} + 4 = 6，$每个晶胞中含有 NaFeO₂ 的单元数为 3。③n(Na₂CO₃) : n(Fe₃O₄) = 9 : 8 时，9Na₂CO₃ + 8Fe₃O₄ → Na₁₋ₓFeO₂，由 Fe 原子守恒可知，Na₁₋ₓFeO₂ 的化学计量数为 24，由 Na 原子守恒可知 24(1 - x) = 9×2，解得 x = 0.25。根据均摊法计算，图乙晶胞中$ N(Na) = 2×\frac{1}{8} + 2 = 2.25，$图丙晶胞中$ N(Na) = 6×\frac{1}{8} + 1 = 1.75，$根据 Na₀.₇₅FeO₂ 中 Na 与 Fe 的比例关系可得，Na₀.₇₅FeO₂ 晶胞中 N(Na) = 3×0.75 = 2.25，图乙符合题意。

5. [2024·湖北卷，16T，13分] 铍用于宇航器件的构筑。一种从其铝硅酸盐 $[ Be_3 Al_2( SiO_3)_6]$ 中提取铍的路径为：

已知：$ Be^{2+} + 4 HA \rightleftharpoons BeA_2( HA)_2 + 2 H^+$
回答下列问题：
(1) 基态 $ Be^{2+}$ 的轨道表示式为$\uparrow\downarrow$。
(2) 为了从“热熔、冷却”步骤得到玻璃态，冷却过程的特点是快速冷却。
(3) “萃取分液”的目的是分离 $ Be^{2+}$ 和 $ Al^{3+}$，向过量烧碱溶液中逐滴加入少量“水相 1”的溶液，观察到的现象是无明显现象。
(4) 写出反萃取生成 $ Na_2[ Be(OH)_4]$ 的化学方程式BeA₂(HA)₂ + 6NaOH ══ Na₂[Be(OH)₄] + 4NaA + 2H₂O。“滤液 2”可以进入“反萃取分液”步骤再利用。
(5) 电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用是增强熔融氯化铍的导电性。
(6) $ Be(OH)_2$ 与醋酸反应得到某含 4 个 Be 的配合物，4 个 Be 位于以 1 个 O 原子为中心的四面体的 4 个顶点，且每个 Be 的配位环境相同，Be 与 Be 间通过 $ CH_3 COO^-$ 相连，其化学式为Be₄O(CH₃COO)₆。

答案： 5. 参考答案$ (1) \uparrow\downarrow (2) $快速冷却
(3) 无明显现象
(4) BeA₂(HA)₂ + 6NaOH ══ Na₂[Be(OH)₄] + 4NaA + 2H₂O “反萃取分液”
(5) 增强熔融氯化铍的导电性
(6) Be₄O(CH₃COO)₆
命题意图 本题以提取铍的路径为素材，涉及轨道表示式、化学方程式的书写、分子结构等知识，意在考查考生的推理分析能力，体现了“证据推理与模型认知”“宏观辨识与微观探析”化学学科核心素养。
解题 思路 铝硅酸盐先加热熔融，然后快速冷却到其玻璃态，再加入稀硫酸“酸浸过滤”，“滤渣”的成分为 SiO₂，“滤液 1”中有 Be²⁺ 和 Al³⁺，加入含 HA 的煤油将 Be²⁺ 萃取到“有机相”中，“水相 1”中含有 Al³⁺，“有机相”为 BeA₂(HA)₂，加入过量 NaOH 反萃取 Be²⁺ 使其转化为 Na₂[Be(OH)₄] 进入“水相 2”中，通过分液分离出含 NaA 的煤油，最后对“水相 2”加热，使 Na₂[Be(OH)₄] 转化为 Be(OH)₂ 沉淀，过滤，分离出 Be(OH)₂，通过一系列操作得到金属铍。
(1) 基态 Be²⁺ 的电子排布式为 1s²，其轨道表示式为$ \uparrow\downarrow。$
(2) 熔融态物质冷却凝固时，缓慢冷却会形成晶体，快速冷却会形成非晶态，即玻璃态，所以从“热熔、冷却”步骤得到玻璃态，冷却过程的特点为快速冷却。
(3) “滤液 1”中有 Be²⁺ 和 Al³⁺，加入含 HA 的煤油将 Be²⁺ 萃取到“有机相”中，则“水相 1”中含有 Al³⁺，则向过量烧碱溶液中逐滴加入少量“水相 1”的溶液，发生的反应为 Al³⁺ + 4OH⁻ ══ [Al(OH)₄]⁻，可观察到为无明显现象。
(4) “滤液 2”的主要成分为 NaOH，可进入“反萃取分液”步骤再利用。
(5) 氯化铍的共价性较强，电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用为增强熔融氯化铍的导电性。
(6) 由题意可知，该配合物中有 4 个 Be 位于四面体的四个顶点上，四面体中心只有 1 个 O，Be 与 Be 之间总共有 6 个 CH₃COO⁻，则其化学式为 Be₄O(CH₃COO)₆。