《2025年红对勾高考一轮复习金卷化学》

19.(2024·山东潍坊一模)硼族元素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题:
(1)常温下，F₂与硼单质反应生成BF₃，BF₃为缺电子结构，通入水中产生三种酸分别为HBF₄、HF和________(填化学式)。BF₃和NF₃中F—B—F的键角大小顺序是________，实验测得BF₃中3个B—F键长远比B和F的半径之和小，原因是____________。
(2)一定条件下，NH₄F、NaF和Na[Al(OH)₄]反应生成NH₃、H₂O和化合物X。X晶胞及晶胞中某一原子的俯视投影如图所示，晶胞参数为a pm、c pm，α = β = γ = 90°。
　　　　　　
上述反应的化学方程式为______________________________，X晶体内含有的作用力有________(填字母)。
a.配位键　　　　b.离子键　　　c.氢键　　　　　d.金属键
用原子分数坐标来描述晶胞中所有原子的位置，需要________组原子分数坐标，晶体中有________种化学环境的原子。
(3)阿伏加德罗常数的值为NA，化合物X的密度为________g·cm⁻³(用含a、c的代数式表示)。

答案：

(1)H3BO3　BF3＞NF3BF3　中心硼原子为sp²杂化，B有一条未杂化的p轨道，此p轨道与三个F的p轨道重叠，生成大π键(Π₄⁶)，从而使B—F键长远比B和F的半径之和小
(2)4NH4F + 2NaF + Na[Al(OH)4] = Na3AlF6 + 4NH3 + 4H2O　ab　6　2
(3)$\frac{4.2×10^{32}}{a^{2}cN_A}$
解析:
(1)BF3为缺电子结构，通入水中可能发生水解反应，生成HF、H3BO3，生成的HF可能与BF3作用生成HBF4，则产生的三种酸分别为HBF4、HF和H3BO3。在NF3BF3中，氮原子与硼原子形成配位键，受成键电子对的影响，F—B—F键角减小，则BF3和NF3BF3相比较，F—B—F的键角大小顺序是BF3＞NF3BF3，实验测得BF3中3个B—F键长远比B和F的半径之和小，表明B、F原子的电子云重叠程度大，形成了新的化学键，原因是中心硼原子为sp²杂化，B有一条未杂化的p轨道，此p轨道与三个氟原子的p轨道重叠，生成大π键(Π₄⁶)，从而使B—F键长远比B和F的半径之和小。
(2)一定条件下，NH4F、NaF和Na[Al(OH)4]反应生成NH3、H2O和化合物X。X中含有Na、F、Al三种元素，从构成的正八面体可能看出，此离子应为[AlF6]³⁻，从X晶胞及晶胞中某一原子的俯视投影图可以看出， 表示Na⁺，在晶胞中含有Na⁺的数目为4×$\frac{1}{4}$+6×$\frac{1}{2}$+2=6，而含[AlF6]³⁻的数目为8×$\frac{1}{8}$+1=2，由此得出X的化学式为Na3AlF6，所以反应的化学方程式为4NH4F + 2NaF + Na[Al(OH)4] = Na3AlF6 + 4NH3 + 4H2O，X晶体内，Na⁺与[AlF6]³⁻间形成离子键，[AlF6]³⁻内Al³⁺与F⁻之间形成配位键。用原子分数坐标来描述晶胞中所有 原子的位置，需要确定O点、顶点(两种)、面上、面心、体内6组原子分数坐标，晶体中有2种化学环境的 原子。
(3)化合物X的密度为$\frac{2×210}{N_A(a×10^{-10})^{2}×(c×10^{-10})}$g·cm⁻³ = $\frac{4.2×10^{32}}{a^{2}cN_A}$g·cm⁻³。