第二节　卤化氢和氢卤酸

一、卤化氢的制备

卤素的氢化物HF、HCl、HBr、HI合称卤化氢，以HX表示。

1.直接合成法

工业上，HCl是采用如图3-6所示的合成炉来生产的，让H2在Cl2中平稳地燃烧，直接合成HCl，经冷却后用水吸收而制得盐酸。

其他卤化氢的制备不用此法。

2.复分解反应法

卤化氢具有沸点低、易挥发的性质，因此，可用卤化物与高沸点酸（如H2SO4或H3PO4）的复分解反应来制备。

用萤石（CaF2）与浓硫酸作用是制取HF的主要方法，反应在特制的合金容器中进行。

实验室制取HCl通常是通过食盐与浓硫酸发生复分解反应制取的。

［演示实验3-6］　把少量食盐晶体放在烧瓶里（如图3-7所示），通过分液漏斗注入浓硫酸，并稍加热。观察HCl气体的产生，并收集在干燥的集气瓶里。余下的HCl可用水吸收。

总的化学方程式为：

此法不适用于制备HBr和HI，因为浓硫酸能将生成的HBr和HI氧化，得不到纯的卤化氢。

如用非氧化性、非挥发性的H3PO4与溴化物和碘化物作用，则可制得HBr和HI。

3.非金属卤化物水解法

此法适用于HBr和HI的制备，以水滴到非金属卤化物上，即可得到相应的卤化氢。

PBr3+3H2O H3PO3+3HBr↑

PI3+3H2O H3PO3+3HI↑

实际上无需事先制成卤化磷，而是将Br2或I2与红磷混合，再将水逐渐加入混合物中即可。

2P+6H2O+3X2 2H3PO3+6HX↑　　　（X=Br、I）

练一练

（1）实验室制取Cl2的化学反应方程式为________________，生成的Cl2用________________法收集，多余的Cl2用________________吸收。

（2）非氧化性、非挥发性的________________________与NaBr作用，可制得________________，其化学反应方程式为________________。

二、卤化氢和氢卤酸的性质及用途

1.性质

HX均为无色、有刺激性气味的气体。

随着分子量的增大，HX的熔、沸点按HCl→HBr→HI的顺序递增，HF的熔、沸点反常高（详见第五章第二节）。卤化氢在空气中易与水蒸气结合而形成白色酸雾。HX极易溶于水，其水溶液称为氢卤酸，仍以化学式HX表示。例如0℃时，1体积的水约能溶解500体积的HCl，其水溶液称为氢氯酸，俗称盐酸。

［演示实验3-7］　在干燥的圆底烧瓶里充满HCl气体，用带有玻璃导管和滴管（滴管中预先吸入水）的塞子塞紧瓶口，然后立即倒置烧瓶，将玻璃导管插入盛有石蕊溶液的烧杯中。压缩胶头滴管，使少量水进入烧瓶。由于HCl迅速溶于水，烧瓶里的压强大大降低，导致烧杯中的溶液通过玻璃导管被空气压入烧瓶中，形成美丽的红色喷泉。如图3-8所示。

因此，实验室制取盐酸时，氯化氢导管不宜插入水中，以防倒吸。

从化学性质上看，卤化氢和氢卤酸也表现出规律性变化。

卤化氢中卤素的化合价为-1，已处于最低价态，故HX具有还原性。由前面知识可知，HX的还原能力从HF→HCl→HBr→HI依次增强。事实上HF不能被一般氧化剂所氧化；HCl的还原性也较弱，只与一些强氧化剂如F2、MnO2、KMnO4等反应才显示出还原性；HBr和HI的还原性较强，空气中的O2就可以使它们氧化成单质。

卤化氢受热分解为单质的难易程度，即卤化氢的热稳定性从HF到HI急剧降低。HF相当稳定，HCl很稳定，HBr则不太稳定，而HI在常温下就有明显的分解现象。

氢卤酸均为挥发性酸，其酸性从HF→HCl→HBr→HI依次增强，除HF外都是强酸。

氢氟酸的一个重要特性，就是它能与SiO2或硅酸盐反应生成气体四氟化硅（SiF4）。

SiO2+4HF SiF4↑+2H2O

CaSiO3+6HF CaF2+SiF4↑+3H2O

因此，在制备氟化氢及其溶液时，不能用玻璃器皿，通常将氢氟酸贮于铅制或塑料容器内。氢氟酸有剧毒，触及皮肤则溃烂，使用时要戴防护面具和手套。

2.氢卤酸的用途

氢氟酸是制备F2和氟化合物的基本原料；氢氟酸还常用来刻蚀玻璃量器（温度计、量筒、滴定管等）的刻度、玻璃制品上的标记和花纹；在分析化学中还用它溶解矿物及测定某些矿物或钢中SiO2的含量。

盐酸是氢卤酸中最重要的一种酸。纯净的盐酸是无色透明液体，有刺激性气味。工业品因含有铁盐而显黄色。市售浓盐酸中HCl的质量分数为37%～38%，密度是1.19g·cm-3，工业浓盐酸含HCl仅为32%左右，密度是1.16g·cm-3。盐酸是三强酸之一，具有酸的通性。盐酸是一种重要的工业原料，在机械、电子、冶金、纺织、皮革、食品、医药及化工生产中，都有着广泛的应用。例如，在食品工业上常用来制造葡萄糖、酱油、味精等；用盐酸可以制备多种金属氯化物；在机械热加工中，常用于钢铁制品的酸洗，以除去铁锈。

氢溴酸和氢碘酸用于无机合成和有机合成；在医药上制备镇静剂及麻醉剂等。

三、卤离子的检验

多数金属卤化物易溶于水，常见的氯化物中，仅有AgCl、Hg2Cl2、PbCl2和CuCl难溶，溴化物、碘化物与其相似。

［演示实验3-8］　在三支分别盛有1mL 0.1mol·L-1KCl、KBr和KI溶液的试管中，各加入几滴0.1mol·L-1AgNO3溶液，观察试管中沉淀的生成及颜色，并试验沉淀是否溶于稀HNO3。

Cl-、Br-、I-能与Ag+分别生成AgCl白色沉淀、AgBr浅黄色沉淀和AgI黄色沉淀，且三种沉淀均不溶于稀HNO3。

Cl-+Ag+ AgCl↓

Br-+Ag+ AgBr↓

I-+Ag+ AgI↓

根据此性质，可以用来鉴定Cl-、Br-或I-的存在。

还要指出，氢氟酸的盐类有反常的溶解性，例如，Li+、Na+、Ca2+、Mg2+的氯化物、溴化物、碘化物都是可溶的，而LiF、CaF2、MgF2则难溶；AgCl、AgBr、AgI均难溶，而AgF则易溶。因此，应注意，F-不能用AgNO3溶液检验。

［演示实验3-9］　在两支分别盛有1mL 0.1mol·L-1的NaBr和KI溶液的试管中，各加入0.5mL CCl4后，再分别滴加新配制的氯水，振荡，观察CCl4层颜色的变化。

通过实验可以观察到，CCl4层由无色变成了红棕色（说明有Br2生成）和紫红色（说明有I2生成）。因此，还可以利用Br-和I-的还原性及Br2、I2在CCl4中的溶解性来检验Br-、I-的存在。

想一想

如何利用氯化银的性质来鉴别Cl-和？