卤化氢和卤化银性质及应用
本文发表于《高中数理化》，也是即将由山东科技出版社出版的《用原子的眼睛看世界——中学化学关键知识解读》的一篇，该书将于2021年底面世。
卤素的重要化合物
1. 卤化氢性质的规律与“特殊”
根据元素周期律可知，HF、HCl、HBr、HI随着卤素原子半径增大、H—X键长增长（俩原子间距离变大），分子稳定性减弱，HX的还原性增强。
HF、HCl、HBr、HI中，除HF属于中强酸外，其它三种均为强酸。
从F到I，随着H—X键的键长增大，键的强度减弱，越来越容易电离出H+，故酸性越来越强（在水溶液里HCl、HBr、HI的酸性相同，均100%电离，但在别的溶剂如醋酸里，它们的电离程度有差异，故有酸性强弱之分）。
别看HF是弱酸，它却具有其它氢卤酸不具备的特殊能力——跟SiO2反应：
SiO2 + 4HF = SiF4↑+ 2H2O
所以，工业上常常利用氢氟酸辅助玻璃雕刻。
当然，凡事往往有其利必有其弊。
由此，主要成分为SiO2的玻璃器皿不能用来盛放氢氟酸，氢氟酸一般都是放在塑料容器中保存。
有的同学根据上述反应提出，SiO2既能跟NaOH反应，也能跟氢氟酸反应，能不能据此说它是两性氧化物呢？
这是不行的！
因为SiO2跟HF的反应中，起作用的主要不是H+，而是因为SiF4的性质非常稳定，易于形成，且SiF4是气体，生成后很快从反应体系内逸出，推动了反应向右进行。
2. 为什么循着F、Cl、Br、I的顺序，氢卤酸HX的酸性增强，而最高价含氧酸HXO4的酸性却减弱呢？
关于HX的酸性递变规律前边已做阐述。
卤素的最高价含氧酸发生电离时，电离掉的都是分子内直接连在氧原子（-OH基团）上的氢。
对于不同分子里的O—H键来说，其强度是几乎一样的，在水溶液里是否易电离，取决于该O—H键的极性如何。
极性强则易受到溶剂水分子的进攻，易电离。
HXO4的结构可表示为：
不同的卤素原子对X—O键上的电子对吸引程度不同，进而使O—H键上电子对偏向氧原子的程度也就不同。
从Cl到I，随着非金属性的减弱，H—O键的极性减弱，电离程度减小，酸性于是随之减弱。
3. HX气体制取中的一些问题。
HX常温下都是气体，属于挥发性酸，所以均可通过卤化物与高沸点（难挥发）的酸反应来制取。
（1）实验室里可用萤石CaF2与浓硫酸在铅制容器里共热制取少量HF：
CaF2 + 2H2SO4△ Ca(HSO4)2 + 2HF↑
为什么要用铅制容器而不用玻璃烧瓶呢？因为HF会跟玻璃中的含硅物质发生反应而腐蚀玻璃。
（2）也可用浓硫酸跟NaCl 反应制取少量HCl气体：
NaCl + H2SO4 = NaHSO4+ HCl↑（常温或微热）
NaCl + NaHSO4高温 Na2SO4+HCl↑
总反应：
2NaCl + H2SO4 高温 Na2SO4+ 2HCl↑
（3）实验室一般采用无强氧化性的磷酸替代硫酸制取HBr、HI：
NaBr + H3PO4(浓) △ HBr↑ + NaH2PO4
KI+ H3PO4(浓) △ HI↑ + KH2PO4
这是因为HBr、HI的还原性比HCl、HF强，易被硫酸氧化：
2HBr + H2SO4 = Br2+ SO2↑+ 2H2O
8HI + H2SO4 = H2S↑ + 4I2 + 4H2O
我们注意到，上述制备HX的反应中，无论H2SO4还是H3PO4，大都生成酸式盐而非正盐。
因为这些多元酸电离掉第一个氢比较容易，继续电离后边的氢则需要吸收较多的能量，而加热到更高的温度时，HBr、HI就容易分解。
4. 卤化银的性质与应用的有关问题。
卤化银中，除AgF性质比较特殊外，AgCl、AgBr、AgI无论物理性质还是化学性质方面，均具有很多共性。
如它们均为有特定颜色的难溶物、均具有感光性等。
AgCl、AgBr、AgI具有特定颜色且不易溶于水、不易溶于酸的性质，常常被作为特征性质用于鉴定卤素离子的存在。
所谓AgX的感光性，是指AgX在光照下不稳定，易分解为卤素单质和银。
把AgCl、AgBr、AgI在日光下曝晒时都会变黑色。
说来也许你会吃惊，这些黑色固体小颗粒竟然是银。
跟许多金属一样，银在晶体状态下是银白色，但纳米粒子则呈黑色。
卤化银的这一性质被用作感光剂。过去的黑白照片上的黑色影象就是由银粒子构成的。
卤化银的性质递变规律如下：
AgF是没有感光性的。
试想，如果AgF见光也会分解为F2和Ag，那么历史上制取单质F2就不用那么大费周折了。
AgI还用于人工降雨。
其原理是，AgI的微晶结构跟冰晶非常相似，它可以成为高空云层中水蒸气的聚集核心，使缺少结晶核的云层降雨。
5. 检验卤素离子时为什么要加稀硝酸？
跟硝酸银溶液反应形成白色沉淀的离子不只有氯离子，还有CO32-、SO32-、SO42-等。
同样道理，跟Ag+结合形成黄色沉淀的离子也不只有碘离子，还有PO43-等。
向Na2CO3、Na3PO4溶液里分别滴加硝酸银溶液，可以观察到分别形成白色、黄色沉淀；再向两个沉淀中分别滴加稀硝酸并振荡，两个沉淀均会溶解。
2Ag++ CO32- = Ag2CO3↓（白色）
3Ag+ + PO43- = Ag3PO4↓（黄色）
Ag2CO3+ 2H+ = 2Ag+ + H2O + CO2↑
Ag3PO4 + 3H+ = 3Ag+ + H3PO4
所以，为避免这些离子对卤素离子检验的干扰，在检验卤素离子时，一般要辅以稀硝酸。