三氧化硫 百科内容来自于: 百度百科

三氧化硫是一种无色易升华的固体,有三种物相。(高中化学一般认为其在常温下是液体,标况下是固体,加热后是气体。)α-SO3丝质纤维状和针状,密度1.97g/cm3,熔点62.3℃;β-SO3石棉纤维状,熔点62.4℃,在50℃可升华; γ-SO3玻璃状,熔点16.8℃,沸点44.8℃。溶于水,并跟水反应生成硫酸和放出大量的热。因此又称硫酸酐。溶于浓硫酸而成发烟硫酸,它是酸性氧化物,可和碱性氧化物反应生成盐。三氧化硫是很强的氧化剂,特别是在高温时能氧化硫、磷、铁、锌以及溴化物、碘化物等。

上游原料

上游原料:二氧化硫、硫磺、硫酸、氧气。

理化性质

三氧化硫是非极性分子。它的气体形式是一种严重的污染物,是形成酸雨的主要来源之一。
常温下为无色透明油状液体或固体(取决于具体晶型),标况为固体,具有强刺激性臭味。强氧化剂,能被还原。较硫酸发烟硫酸脱水作用更强。对金属的腐蚀性比硫酸、发烟硫酸弱。

成键方式

SO 3中,S元素采取sp2杂化,在竖直方向(就是没形成杂化轨道剩下的p轨道)上的p轨道中有一对电子,在形成的杂化轨道中有一对成对电子和2个成单电子,有2个氧原子分别与其形成σ键,2个氧原子竖直方向上p轨道各有1个电子,一个氧原子与杂化轨道孤对电子形成配位键,其竖直方向上有2个电子,这样,在4个原子的竖直方向的电子共同形成一套四中心六电子大π键,这套大π键是离域的键。

分子构型

气态的SO 3是一种具有D3h对称的平面正三角形分子,这与价层电子对互斥理论(VSEPR)所预测的结论是一致的。
三氧化硫中,硫元素的化合价为+6,分子为非极性分子。
SO 3分子中的S已经达到+6价,所有的电子都参与成键,没有孤对电子,不需要给孤对电子留出空间了,所以它是很对称的平面正三角形。
与二氧化硫一样都是硫的氧化物。

化学反应

SO 3是硫酸(H 2SO 4)的酸酐。因此,可以发生以下反应:
和水化合成硫酸:SO 3(l) + H 2O(l) = H 2SO 4(aq) (
=-88 kJ/mol)
这个反应进行得非常迅速,而且是放热反应。在大约340 °C以上时,硫酸、三氧化硫和水才可以在平衡浓度下共存。
三氧化硫也与二氯化硫发生反应来生产很有用的试剂——亚硫酰氯:
SO 3 + SCl 2 →SOCl 2 + SO 2
三氧化硫还可以与碱类发生反应,生成硫酸盐及其它物质,如:SO 3+2NaOH=Na 2SO 4+H 2O
三氧化硫不可用浓硫酸干燥,因为SO3和浓硫酸会生成焦硫酸
H 2SO 4+SO 3=H 2S 2O 7
二氧化硫可转为三氧化硫:

固态结构

天然的SO 3固体有一种令人惊讶的、因痕量水导致结构改变的复杂结构。由于气体的液化,极纯的SO 3冷凝形成一种通常称作γ-SO 3的三聚体。这种分子形式是一种熔点在16.8 °C的无色固体。它形成的环状结构被称为[S(=O)2(μ-O)] 3
γ-SO3分子的结构模型 γ-SO3分子的结构模型
如果SO 3在27 °C以上冷凝,可形成熔点为16.83°C的"α-SO 3" . α-SO 3 外观为类似石棉的纤维状(虽然两者相差甚远)。在结构上来说,它是形如[S(=O)2(μ-O)]n的聚合物。聚合物分子的每个末端都以-OH结束。β-SO 3是与α构型相类似、但相对分子质量不同的纤维状聚合物,其分子末端亦皆为羟基,熔点为62.4 °C。γ构型和β构型都是介稳的,在长时间放置后最终会转化为稳定的α构型。这种转化是由痕量水导致的。
在同一温度下固体SO 3的相对蒸气压大小为α<β<γ,亦指明它们相对分子质量的大小。液态三氧化硫的蒸气压说明它是γ构型。因此加热α-SO 3晶体至其熔点时会导致蒸气压的突然升高,巨大的压力甚至可以冲破加热它的玻璃管。这个结果被称为 "α爆炸"。SO 3 极易水解。事实上,该水化热足以使混合了SO 3的木头或者棉花点燃。在这种情况下,SO 3使那些碳水化合物脱水。
SO 3中氧硫键的键长并不相同,固态SO 3主要以两种形式存在:一种是三聚体的环状形式,另外一种是石棉链状的纤维结构两种结构中,共享的S—O键长和非共享的S—O键长是不同的。

制备

实验室制法

在实验室中常用浓硫酸与五氧化二磷共热制取三氧化硫,其中会产生磷酸。在反应中生成的三氧化硫需要用冰水混合物冷却,尾气用浓硫酸(85%)吸收。

工业制法

SO 3的工业制法是接触法二氧化硫通常通过硫的燃烧或黄铁矿矿石(一种含硫铁矿石,主要成分二硫化亚铁FeS 2)的煅烧得到的,先通过静电沉淀进行提纯。提纯后的SO 2在400至600°C的温度下,用负载在硅藻土上的含氧化钾或硫酸钾(助催化剂)的五氧化二钒作为催化剂,将二氧化硫用氧气氧化为三氧化硫。铂同样可以充当这个反应的催化剂但是价格昂贵,比混合物更容易发生催化剂中毒(导致失效)。以这种方式制得的三氧化硫大部分都被转化为了硫酸,但不能用水进行吸收,否则将形成大量酸雾,但如果采用98.3%硫酸作吸收剂,因其液面上水、三氧化硫和硫酸的总蒸气压最低,故吸收效率最高。

化学产品

品名及成分
化学品中文名称:三氧化硫
化学品英文名称:sulphur trioxide
三氧化硫化学分子结构式
中文名称2:硫酸酐
英文名称2:Sulfuric anhydride
技术说明书编码:1236
CAS No.:7446-11-9
EINECS号:231-197-3
InChI:InChI=1/O3S/c1-4⑵3
分子式:SO 3
分子量:80.06
分子结构:S原子以sp2杂化轨道成键,分子为平面正三角形分子。
有害物成分 三氧化硫
CAS No.7446-11-9
危险性概述
侵入途径:
健康危害:其毒性表现与硫酸相同。对皮肤、粘膜等组织有强烈的刺激和腐蚀作用。可引起结膜炎水肿。角膜混浊,以致失明;引起呼吸道刺激症状,重者发生呼吸困难和肺水肿;高浓度引起喉痉挛或声门水肿而死亡。口服后引起消化道的烧伤以至溃疡形成。严重者可能有胃穿孔、腹膜炎、喉痉挛和声门水肿、肾损害、休克等。慢性影响有牙齿酸蚀症、慢性支气管炎、肺气肿和肝硬变等。
环境危害:对环境有危害,对大气可造成污染。
燃爆危险:该品不燃,具强腐蚀性、强刺激性,可致人体灼伤。
应急处理
皮肤接触:立即脱去污染的衣着并迅速擦净接触部分,之后用大量流动清水冲洗至少15分钟。就医。
眼睛接触:立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。
吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。
食入:用水漱口,给饮牛奶或蛋清。就医。
危险特性:与水发生爆炸性剧烈反应。与氟、氧化铅、次氯酸、亚氯酸、高氯酸、磷、四氟乙烯等接触剧烈反应。与有机材料如木、棉花或草接触,会着火。吸湿性极强,在空气中产生有毒的白雾。遇潮时对大多数金属有强腐蚀性。
有害燃烧产物:硫氧化物。
灭火方法:该品不燃。消防人员必须佩戴过滤式防毒面具(全面罩)或隔离式呼吸器、穿全身防火防毒服,在上风向灭火。尽可能将容器从火场移至空旷处。喷水保持火场容器冷却,直至灭火结束。灭火时尽量切断泄漏源,然后根据着火原因选择适当灭火剂灭火。禁止用水和泡沫灭火。
泄漏应急处理:迅速撤离泄漏污染区人员至安全区,并立即隔离150m,严格限制出入。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿防酸碱工作服。尽可能切断泄漏源。若是液体。小量泄漏:用砂土、蛭石或其它惰性材料吸收。大量泄漏:构筑围堤或挖坑收容。用泵转移至槽车或专用收集器内,回收或运至废物处理场所处置。若是固体,用洁净的铲子收集于干燥、洁净、有盖的容器中。若大量泄漏,收集回收或运至废物处理场所处置。
处置与储存
操作注意事项:密闭操作,注意通风。操作尽可能机械化、自动化。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴防尘面具(全面罩),穿橡胶耐酸碱服,戴橡胶耐酸碱手套。远离易燃、可燃物。避免与还原剂、碱类、活性金属粉末接触。尤其要注意避免与水接触。搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。
储存注意事项:储存于阴凉、干燥、通风良好的库房。远离火种、热源。保持容器密封。应与易(可)燃物、还原剂、碱类、活性金属粉末等分开存放,切忌混储。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。
控制及防护
中国PC-TWA(mg/m 3):1
PC-STEL(mg/m 3):2
前苏联MAC(mg/m 3):1
TLVTN:未制定标准
TLVWN:未制定标准
监测方法:氯化钡比浊法
工程控制:密闭操作,注意通风。尽可能机械化、自动化。提供安全淋浴和洗眼设备。
呼吸系统防护:可能接触其粉尘时,必须佩戴防尘面具(全面罩);可能接触其蒸气时,应该佩戴自吸过滤式防毒面具(全面罩)。
眼睛防护:呼吸系统防护中已作防护。
身体防护:穿橡胶耐酸碱服。
手防护:戴橡胶耐酸碱手套。
其他防护:工作完毕,淋浴更衣。单独存放被毒物污染的衣服,洗后备用。保持良好的卫生习惯。
理化特性
主要成分:纯品
外观与性状:针状固体或液体,有刺激性气味。
熔点(℃):16.8
沸点(℃):44.8
相对密度(水=1):1.97
相对蒸气密度(空气=1):2.8
饱和蒸气压(kPa):37.32/25℃
燃烧热(kJ/mol):无意义
临界温度(℃):无资料
临界压力(MPa):无资料
辛醇/水分配系数的对数值:无资料
闪点(℃):无意义
引燃温度(℃):无意义
爆炸上限%(V/V):无意义
爆炸下限%(V/V):无意义
溶解性:剧烈反应
主要用途:有机合成用磺化剂
其它理化性质:暂无
稳定性和反应活性
稳定性:暂无
禁配物:强碱、强还原剂、活性金属粉末、水、易燃或可燃物。
避免接触的条件:潮湿空气。
聚合危害:暂无
分解产物:2SO 3 = 2SO 2 + O 2
生态、毒理学
急性毒性:LD50:无资料
LC50:无资料
亚急性和慢性毒性:暂无
刺激性:暂无
致敏性:暂无
致突变性:暂无
致畸性:暂无
致癌性:暂无
生态毒理毒性:暂无
生物降解性:暂无
非生物降解性:暂无
生物富集或生物积累性:暂无
其它有害作用:该物质对环境有危害,应特别注意对大气的污染。有造成酸雨的危害。
废弃处置
废弃物性质:暂无
废弃处置方法:根据国家和地方有关法规的要求处置。或与厂商或制造商联系,确定处置方法。
废弃注意事项:暂无
运输、法规信息
危险货物编号:81010
UN编号:1829
包装标志:暂无
包装类别:暂无
包装方法:特制金属容器,外用坚固木箱;耐酸坛或陶瓷瓶外普通木箱或半花格木箱;磨砂口玻璃瓶或螺纹口玻璃瓶外普通木箱。
运输注意事项:铁路运输时应严格按照铁道部《危险货物运输规则》中的危险货物配装表进行配装。起运时包装要完整,装载应稳妥。运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。严禁与易燃物或可燃物、还原剂、碱类、活性金属粉末、食用化学品等混装混运。运输时运输车辆应配备泄漏应急处理设备。运输途中应防曝晒、雨淋,防高温。公路运输时要按规定路线行驶,勿在居民区和人口稠密区停留。
法规信息化学危险物品安全管理条例(1987年2月17日国务院发布),化学危险物品安全管理条例实施细则(化劳发[1992] 677号),工作场所安全使用化学品规定 ([1996]劳部发423号)等法规,针对化学危险品的安全使用、生产、储存、运输、装卸等方面均作了相应规定;常用危险化学品的分类及标志 (GB 13690-92)将该物质划为第8.1 类酸性腐蚀品。
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