卤化氢

卤素氢化物的通称

卤化氢是一种化合物, 化学式 可表示为HX,有HF、HCl、HBr、HI、HAt五种,稳定性是HF>HCl>HBr>HI。除HF外,在 水溶液 中都是强酸,可使用 卤族元素 与 氢气 反应制得,或者卤化物与不 挥发性酸 反应制得,化学性质为无色且具有强烈刺激性的气体,易与空气中水蒸气结合而形成白色 酸雾 ,在人的胃中, 盐酸 的质量分数为 0.5 %,它能促进食物的消化,并杀死病菌,还可用于工业。

性质比较

常温常压下,卤化氢均为无色且具有强烈刺激性的气体,易与空气中水蒸气结合而形成白色酸雾。

卤化氢是 极性 较强的分子,因此在水中有很大的 溶解度 。卤化氢的水溶液称为氢卤酸,所以把HF、HCl、HBr和 HI分别称为 氢氟酸 、氢氯酸、氢溴酸和 碘化氢 。液态卤化氢不导电,这表明它们是共价型化合物而非离子型化合物。

卤化氢的极性按 氟化氢 , 氯化氢 ,溴化氢, 碘化氢 的顺序依次减弱,分子间作用力依HCl、HBr、HI顺序依次增强,因此,它们的熔、 沸点 依次升高。

唯 HF在许多性质上表现出例外,是由于HF分子间存在较强的 氢键 ,所以在卤化氢中,它具有最大的熔热、 汽化热和最高的沸点, 熔点 也大于HCl和HBr。从化学性质来看,卤化氢和氢卤酸也表现出规律性的变化,同样HF也表现出一些特殊性。

1.稳定性

HF>HCl>HBr>HI

HF:2000℃以上还不见分解迹象(一般认为 氟化氢 不会热分解)。HCl:1000℃以上开始缓慢分解。HBr:500℃开始分解。HI:300℃开始分解。

2.酸性

HF( 中强酸 )<HCl(强酸)<HBr(强酸)<HI( 氢酸 最强酸 )<HAt

原因是: 卤族元素 原子 原子核 对其核外电子的吸电子性大小按照F,Cl,Br,I的顺序递减,使得氢卤键越来越易断裂,氢原子变得更易于解离,酸性增强。

3.还原性:

HF<HCl<HBr<HI

原因:卤素单质的氧化性随着F2>Cl2>Br2>I2而减弱,所以他们对应的还原态物质如卤化氢,卤离子的还原性却逐渐增强。

具体的讲:HF不能被一般氧化剂所氧化。

HCl只能被 强氧化剂 氧化(KMnO4, 重铬酸钾 ,PbO2,NaBiO3,MnO2, 氯酸钾 ,KClO等);而O2在常温下不能氧化HCl,450度在CuCl2催化剂条件下才可被O2氧化为Cl2。

HBr可以被强氧化剂(KMnO4,K2Cr2O7,PbO2,NaBiO3,MnO2,KClO3,KClO等)和一些中等强度氧化剂(O2等)所氧化,常温下HBr溶液露置于空气中会慢慢变黄而游离出Br2

HI可以被许多 氧化剂 所氧化,包括能氧化HCl和HBr的氧化剂,另外有一些较弱的氧化剂也能氧化HI,如Cu2+,Fe3+等;露置于空气中的HI溶液会迅速变色。

HF

只有HF可以和 硅酸盐 或玻璃SiO2反应产生 SiF4 ,其他卤化氢不反应。

氢氟酸 虽为较弱的酸,但是腐蚀性和氧化性却比 浓硫酸 还强,属于一级腐蚀品,而其他氢卤酸则腐蚀性相对较弱,属于二级腐蚀品。

应用

氢卤酸中氢氟酸和 盐酸 有较大的实用价值。盐酸在工业上是除 硫酸 以外的最重要的酸,是重要的 化工原料 和化学试剂。在人的胃中,盐酸的质量分数为 0.5 %,它能促进食物的消化,并杀死病菌。

制备

金属卤化物与浓硫酸的置换反应

氟化氢 的工业和实验室制备基于 氟化钙 ( 萤石 )与 浓硫酸 反应。实验室制备少量 氯化氢 时可用NaCl与 浓硫酸 反应。制备 溴化氢 和HI则要用非氧化性的酸(如磷酸)代替浓硫酸。这是因为使用浓硫酸时得到的产物不是溴化氢和HI,而是溴和碘。 

卤族元素 与氢直接化合

由于氟和氢直接化合反应激烈而无法控制,故不能用于HF 的制备。溴与 氢气 化合反应缓慢,反应需在高温下进行,但HX在高温下分解, 影响其产率。工业上只有 氯 和氢气直接化合制备HCl。氢气和 氯气 在合成炉中燃烧生成的 氯化氢 气体自炉内导出后,经冷却,用水或 稀盐酸 吸收,可以得到质量分数29% 〜 31%的浓盐酸。 

卤化物 水解 法

实验室中制备溴化氢和 碘化氢 ,常用非金属卤化物水解的方法。如用水滴加到 三溴化磷 和 三碘化磷 表面便可产生 溴化氢 和碘化氢。实际使用时,并不需要先制成非金属卤化物,而是把水逐滴加在磷和少许水的 混合物 上,即可不断产生溴化氢或碘化氢。