有没有HFO？其中氧的化合价咋算？
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》中的一篇，该书将于2021年底面世。
关于卤素单质化学性质的一些问题
1. 卤素单质间的相互置换问题
先请大家判断下列说法是否正确。
“如果卤素单质A可以把卤素单质B从其化合物中置换出来，则说明A的氧化性比B强，或者说A的原子序数比B小。”
你的答案是什么？
循着F、Cl、Br、I的顺序，卤素的非金属性减弱，其单质氧化性减弱，而阴离子F-、Cl-、Br-、I- 的还原性增强，所以一般说前者可以置换后者的单质。
然而，一些情况下，也会发生后者置换前者的反应。如：
I2 + 2KBrO3 = Br2 +2KIO3
显然，不可据此反应判断出I2 的氧化性比Br2强。
因为该反应中，跟I2 发生反应的不是Br-，而是氧化态为+5的溴元素。该反应中，I2并非氧化剂，而是还原剂，Br2也非氧化产物，而是还原产物。
根据氧化还原反应的基本规律，还原剂的还原性比还原产物要强，也就是说，还原性：I2 > Br2，这跟氧化性Br2 > I2并不矛盾。
2. 碘跟淀粉作用的有关问题
碘单质遇淀粉的水溶液可以呈现出特殊的蓝色，这一特性常常用来检验碘或淀粉的存在。与此实验有关的问题很多。
（1）反应的原理是怎样的？化学方程式咋写？
据研究，碘的水溶液与淀粉溶液作用显蓝色的机理如下：
I2 跟水发生微弱作用：I2 + H2O = H+ + I-+ HIO，产生的I- 跟I2 分子结合：
I2+ I- = I3-。产物I3-具有直线型结构，而淀粉是很长的链状有机高分子，它在水里呈卷曲的螺旋状结构（通过分子链中各葡萄糖单元上的-OH基团间形成氢键连接），直线型的I3- 恰好可以嵌入该螺旋结构内部，形成一个蓝色的复合物。
图示如下：
由于淀粉属于高分子化合物，其螺旋链的长短不定，一个淀粉分子链内嵌入几个I3- 难以估算，所以此反应一般不写化学方程式。
实验时我们要注意，此反应在常温下是灵敏、有效的，一旦温度升高（大多数文献认为40℃是界限），淀粉分子卷曲的螺旋链会因热运动伸展开来，不能很好地容纳I3-，溶液蓝色即褪去。若把受热褪色的溶液冷却，蓝色又会复现。
所以，在用淀粉溶液检验碘的存在时，要注意温度不可过高。
（2）用湿润的KI-淀粉试纸检验Cl2时，常常出现试纸先变蓝、后褪色的现象。这是为什么呢？
这是因为Cl2的氧化性太强，以至于过量的Cl2把前期置换出的I2 单质进一步氧化为HIO3：
5Cl2 + I2 + 6H2O = 10HCl + 2HIO3
有的同学观察到此类现象时，往往把蓝色褪去跟氯水的漂白性联系起来加以解释，其实是不够准确的。
氯水的漂白作用体现在HClO的强氧化性上，它把有机色素分子氧化破坏而漂白，而此处的变化显然不同。
（3）用久置的KI-淀粉试纸检验Cl2等氧化性物质时，为什么常常看到试纸变紫色而非蓝色？
这是因为试纸保存过程中淀粉发生了一定程度的水解，变为糊精。糊精也是高分子化合物，但分子链比淀粉短，跟I3- 作用时形成的复合物与淀粉略有不同，呈紫色。所以，用这样的试纸实验时，只要观察到紫色，也说明有I2 产生。
3. 氟单质能不能跟水反应形成HFO这个物质？
1971年之前，人们从经验主义的观点出发，运用类比思维，认为在HClO中氯呈+1价，而氟无正价，所以次氟酸（HFO）不可能存在。说什么F2与水反应的方程式不能写成：F2+ H2O = HF + HFO。
但在1971年，科学家让氟气缓缓通过碎冰末，结果得到了少量次氟酸，说明上述反应是可以成立的。由于氟的电负性比氧大，自然不能认为HFO中氟元素的化合价如HClO中氯一样为+1。
那么，如何理解HFO中氟元素的化合价呢？
让我们从化合价（氧化数）的原始概念出发分析一下：根据价键理论，HFO的结构应该是F—O—H，氧原子分别跟氟原子、氢原子形成一对共用电子，这样分子内各原子均满足最外层的稳定结构。
根据氟、氧、氢的电负性可知，氟、氧原子间的电子对偏向于氟，故氟为-1价，而氧对氟显+1价；同时，氧、氢原子间的电子对偏向于氧，故氢为+1价，而氧对氢显-1价。综合考虑，氧的化合价（氧化数）为0。
HFO被发现后，有人根据HFO中氟元素的氧化数为-1提出该酸不能称为次氟酸，而应该叫“氟氧酸”。