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常温常压下,卤化氢均是具有强刺激性气味的无色气体。从HC1到HBr到HI,随着相对分子质量的增大,分子体积增大,分子间的作用依次增强,HCI、HBr、HI的熔、沸点依次升高。HF沸点却是本族氢化物中最高的,原因是HF分子间可以形成较强的分子间氢键。
HF分子间的氢键作用最强,但它的沸点却低于H2O。这主要是由于气态的HF主要以(HF)2及(HF)3的缔合形式存在。而H2O分子间的氢键强度虽然比HF分子间弱,但H2O分子间氢键数是HF分子的2倍。此外,H2O气体是以单分子形式存在,故H2O气化时要断开所有的氢键,而HF气化时只需断开部分氢键。
卤化氢在水中的溶解度都较大,溶于水后生成相应的氢卤酸。其中,HF与H2O可以形成分子间氢键并与H2O任意比例互溶。
HF能灼伤皮肤,引起难以忍受的伤痛,故使用HF溶液时应戴胶手套。
1.恒沸现象
常压下蒸馏氢卤酸,溶液的沸点随着溶液组成的变化而不断地发生改变。至某一时刻,溶液的组成和沸点都不再变化,这种现象称为溶液的恒沸现象。此时的溶液称为恒沸溶液,溶液的沸点称为恒沸点。
达到恒沸点时,氢卤酸溶液和蒸出的气相组成相同。因此,溶液的组成将不再发生变化。溶液的沸点也不再发生变化。
常压下,HCI溶液恒沸点为110℃,HF溶液恒沸点为120℃。恒沸现象很普遍,许多有机化合物的混合物都可以形成恒沸溶液。
2.酸性
卤化氢溶于水后得到氢卤酸,HF为弱酸,其他氢卤酸均为强酸,酸性强弱的次序为
HF分子的极性很强,化学键的离子性约占50%,但其在水中的解离度却很小。原因是形成较强的氢键,在溶液中存在着大量的H3O+…F-离子对,这种离子对的存在使得溶液中H+的浓度下降,故HF溶液的酸性较弱。
研究表明,当HF溶液浓度增大时,其酸性增强。原因是体系中除了HF的解离平衡外,还存在着这样一个平衡
这个平衡的存在降低了体系中F-的浓度,有利于HF解离平衡的进行,故当HF的浓度增大时体系中的HF2-浓度增大,HF的解离度增大,体系的酸性增强。
HF2-也可以写成[F…HF]-的表示形式,而氟化氢在性质上的反常现象都与它存在着较强的分子间氢键有关。
HF另外一个特殊性是它能够与SiO2或硅酸盐反应
因此,氢氟酸可以腐蚀玻璃。
3.还原性
由电对X2/X-电极电势可知,卤化氢的还原性顺序为
HF<HCI<HBr<HI
由于F2为最强的氧化剂,故F-几乎不具有还原性。H1或KI溶液可以被空气中的氧气氧化,形成碘单质。
4HI(aq)+O2=2I2+2H2O
HBr和HCl水溶液不被空气中的氧气氧化。KBr、KI可以将浓硫酸分别还原为SO2和H2S,NaCl不能被浓硫酸氧化,只能发生简单的置换反应。
4.热稳定性
卤化氢的热稳定性与其还原性相关,还原性越强则其热稳定性越差。HI在300℃时已经明显地发生分解,而HF在1000℃时仍能够稳定存在。
卤化氢生成热的大小也能够说明它们的热稳定性
生成反应放热越多,化合物越稳定。故卤化氢的热稳定性顺序为
HF>HCI>HBr>HI
相关链接:卤素的制备
文章来源:《无机化学核心教程(第二版)》
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