【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的备注。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。 

第一章卤族元素

§1-8氟

【01】在前面几节里，我们比较详尽地研究了氯和氯的化合物。在卤族元素里，除氯以外，还有氟、溴、碘三种元素。由这三种元素组成的单质和化合物，不论在性质方面，在自然界里的存在和制法方面，或者化合物的组成方面，和氯以及相应的氯的化合物，都有着很大的相似性，在学习这些元素时，要经常和氯对比起来研究：通过这种对比，认识它们的相似点和相异点，了解它们性质递变的规律性，这样，就能系统地掌握卤族元素的知识。现在我们先来研究氟和氟的化合物。

氟气

【02】氟的元素符号是F，原子量是19。氟气的分子式是，分子量是38。

1、氟气的物理性质

【03】在通常情况下，氟气是一种几乎无色的气体，只有在厚层时才显现出很淡的黄绿色。氟气有和氯气相似的刺激性气味，有毒，毒性比氯气更加剧烈，能强烈地刺激呼吸器官，吸入多量，会引起严重的中毒。氟气不象氯气那样容易液化，在平常压强下，要冷却到-188℃时才凝成液体，液态氟在-223℃时凝固。

2、氟气的化学性质

【04】氟气的化学性质和氯气十分相似，只是比氯气更加活泼。氟气跟氢气、金属、许多非金属以及某些有机化合物的反应，都十分剧烈。例如，氟气跟氢气相遇，即使在黑暗处和很低的温度下，也立即爆炸而化合，生成氟化氢气体：

【山注，F_2+H_2=2HF】

【05】氟气跟水的反应也比氯气强烈得多。前面讲过，氯气溶解在水里生成氯水。在氯水里，氯跟水的反应是极其缓慢的，只有在日光照射下，反应才容易被察觉到。但氟气跟水相遇，虽在常温和黑暗的地方，也会猛烈地发生反应，置换出水里的氧：

【山注，2F_2+2H_2O=4HF+O_2↑】由于这一原因，氟气是不能够单纯地溶解于水的。

【06】氟气跟金属的作用也远比氯气剧烈，许多金属都能在氟气里燃烧。

【07】氟气还容易跟硫、磷、碳等许多非金属直接化合。

【08】许多有机化合物在氟气里自己就会发火燃烧起来。

【09】氟气是一切非金属单质里最最活泼的物质，氟的希腊原文是“摧毁者”的意思。

【10】由于氟气的化学性质非常活动，因此，在自然界里没有单质氟存在。自然界里氟的最重要的矿石是萤石，它的主要成分是氟化钙()。天然出产的磷灰石里也含有氟。此外，动物的骨骼和牙齿里也都含有少量的氟。

【11】氟气在工业上的应用近年来有很大的发展，它可以用来制造某些耐腐蚀性的、高绝缘性的塑料和能耐高温的润滑油。

氟的化合物

【12】氟跟氢的化合物是氟化氢，它的分子式是。

【13】氟化氢在许多方面和前面讲过的氯化氢都很相似。

【14】在实验室里，氟化氢是由氟化物（常用的是氟化钙）跟酸(硫酸)经复分解反应而制得：

【山注，CaF_2+H_2SO_4\mathop{=\!=}\limits^{加热}CaSO_4+2HF↑】

【15】这个反应不能够在普通的玻璃器皿里发生，必须在铅制的容器内进行，这是因为氟化氢有腐蚀玻璃的性质。

【16】氟化氢也是一种具有刺激性气味的无色气体，非常容易溶解在水里，在潮湿的空气里会产生白雾。它的水溶液是一种酸，叫做氢氟酸，具有酸的一切通性，只是酸性比盐酸弱得多（氢氟酸是一种弱酸）。

【17】前面讲到，单质氟的化学性质非常活泼，因此，在氟的化合物里，氟和别种元素的结合也就特别牢固。这就是说，氟的化合物比其他卤素的相应的化合物都要稳定得多。这里所讲的氟化氢也是一切卤化氢里最为稳定的化合物。

【18】我们知道，盐酸（氯化氢的水溶液）能被二氧化锰所氧化，生成氯气（§1-3）【山注，化2-1-03第4段，传送门CV20920656】。但氢氟酸不仅不能被二氧化锰氧化，即使现在已知的最强的氧化剂，也不能把它氧化。

【19】氢氟酸有剧毒，碰到皮肤会引起痛而难于痊愈的灼伤。在使用氢氟酸时，最好能带上橡皮手套。

【20】氢氟酸还有一种特殊的性质，就是它能够腐蚀玻璃。这是因为玻璃里含有一种叫做二氧化硅()的物质，它能够跟氢氟酸发生反应，生成水和四氟化硅()，四氟化硅是气体，生成后就逸散开去，这样玻璃就被腐蚀了。氢氟酸跟二氧化硅反应的化学方程式是：

【山注，4HF+SiO_2=2H_2O+SiF_4↑】

【21】利用这个反应，可以在玻璃上雕刻花纹，或在某些玻璃仪器(例如量筒、滴定管、温度计等)上面刻字或作各种标记。

【22】如果要在玻璃上雕刻花纹，可取玻璃一小块，在它表面上涂一薄层熔化的石蜡，待冷凝后，用针尖在蜡上雕刻出一定的花纹，括去雕刻处的石蜡。

【23】另外用一铅制的蒸发皿，内放氟化钙粉和硫酸.在蒸发皿的边缘上，垫一圈切开的橡皮管【在铅蒸发皿边上垫一圈橡皮的目的，是使玻璃片不直接和热的蒸发皿边缘接触，防止玻璃片上的蜡熔化】然后把涂蜡的玻璃片盖在蒸发皿上（涂蜡的一面朝下)，把蒸发皿放在石棉铁丝网上，用酒精灯微微加热（图1-12)。在看到玻璃表面雕刻处变得模糊不清时，取下玻片（这个实验要在通风的地方做，氟化氢有剧毒，切勿吸入），用汽油揩去玻璃表面上的石蜡。这时玻璃上就刻有花纹。

【24】氢氟酸的盐就是氟化物，例如，氟化钠()、氟化钙()等。在氟化物里，氟的化合价都是一价。

【25】在氟化物的溶液里加入硝酸银溶液没有沉淀产生，这是因为氟化银是能够溶解于水的（这点和其他的卤化物不同）。

【26】氟的化合物在工农业上的应用，近年来有了很大的发展。例如，氟化钠现在用来杀灭农作物的害虫（蝗虫、象鼻虫等），某些含氟的有机化合物可以用来制造具有耐腐蚀性的塑料，没有毒性的致冷剂（例如“氟利昂”）【致冷剂就是工业上用来产生低温的物质，例如第一册第三章里讲到的“干冰”，就是一种致冷剂】【山注，化1-3-04第6段，传送门CV20562699】，能够耐高温的润滑剂和没有着火危险的溶剂等。

习题1-8

1、哪些实验事实可以证明氟气的化学性质比氯气更加活泼？

2、写出氟气跟镁、跟铝反应的化学方程式。

3、说明氢氟酸腐蚀玻璃的原理。

4、写出氟化钠跟硫酸反应的化学方程式。