三氧化硫

三氧化硫是一種無色易升華的固體，有三種物態。（高中化學一般認為其在通常情況下是液體，標準狀況下是固體，加熱後是氣體。）α-SO₃絲質纖維狀和針狀，密度1.97g/cm³，熔點62.3℃；β-SO₃石棉纖維狀，熔點62.4℃，在50℃可升華； γ-SO₃玻璃狀，熔點16.8℃，沸點44.8℃。溶於水，並跟水反應生成硫酸和放出大量的熱。因此又稱硫酸酐。溶於濃硫酸而成發煙硫酸，它是酸性氧化物，可和鹼性氧化物反應生成鹽。三氧化硫是強的氧化劑，只能在高溫時氧化硫、磷、鐵、鋅以及溴化物、碘化物等。SO3在標況（1atm，0℃)下為固態，在常溫常壓下為液態。

基本介紹

• 中文名：三氧化硫
• 英文名：sulfur trioxide
• 別稱：硫酸酐
• 化學式：SO3
• 分子量：80.06
• CAS登錄號：7446-11-9
• EINECS登錄號：231-197-3
• 熔點：16.8℃
• 沸點：44.8℃
• 水溶性：易溶於水，與水混合形成硫酸
• 密度：1.97g/cm3
• 外觀：針狀固體或液體，有刺激性氣味。
• 套用：強氧化劑
• 危險性符號：腐蝕
• 危險性描述：具有強腐蝕性
• 危險貨物編號：81010
• UN編號：1829

上游原料

上游原料：二氧化硫、硫磺、硫酸、氧氣。

理化性質

三氧化硫是非極性分子。它的氣體形式是一種嚴重的污染物，是形成酸雨的主要來源之一。

常溫下為無色透明油狀液體或固體（取決於具體晶型），標況為固體，具有強刺激性臭味。強氧化劑，能被硫、磷、碳還原。較硫酸、發煙硫酸的脫水作用更強。對金屬的腐蝕性比硫酸、發煙硝酸弱。

成鍵方式

SO₃中，S元素採取sp²雜化，在豎直方向（就是沒形成雜化軌道剩下的p軌道）上的p軌道中有一對電子，在形成的雜化軌道中有一對成對電子和2個成單電子，有2個氧原子分別與其形成σ鍵，2個氧原子豎直方向上p軌道各有1個電子，一個氧原子與雜化軌道的孤對電子形成配位鍵，其豎直方向上有2個電子，這樣，在4個原子的豎直方向的電子共同形成一套四中心六電子大π鍵，這套大π鍵是離域的鍵。

分子構型

氣態的SO₃是一種具有D3h對稱的平面正三角形分子，這與價層電子對互斥理論（VSEPR）所預測的結論是一致的。

三氧化硫中，硫元素的化合價為+6，分子為非極性分子。

SO₃分子中的S已經達到+6價，所有的電子都參與成鍵，沒有孤對電子，不需要給孤對電子留出空間了，所以它是很對稱的平面正三角形。

與二氧化硫一樣都是硫的氧化物。

化學反應

SO₃是硫酸（H₂SO₄）的酸酐。因此，可以發生以下反應：

和水化合成硫酸：SO₃(l) + H₂O(l) = H₂SO₄(aq) (=-88 kJ/mol)

這個反應進行得非常迅速，而且是放熱反應。在大約340 ℃以上時，硫酸、三氧化硫和水才可以在平衡濃度下共存。

三氧化硫也與二氯化硫發生反應來生產很有用的試劑——亞硫醯氯：

SO₃+ SCl₂ →SOCl₂ + SO₂

三氧化硫還可以與鹼類發生反應，生成硫酸鹽及其它物質，如：SO₃+2NaOH=Na₂SO₄+H₂O

三氧化硫不可用濃硫酸乾燥，因為SO₃和濃硫酸會生成焦硫酸：

H₂SO₄+SO₃=H₂S₂O₇

二氧化硫可轉為三氧化硫（反應條件為加熱，催化劑一般為V₂O₅）：

固態結構

天然的SO₃固體有一種令人驚訝的、因痕量水導致結構改變的複雜結構。由於氣體的液化，極純的SO₃冷凝形成一種通常稱作γ-SO₃的三聚體。這種分子形式是一種熔點在16.8 ℃的無色固體。它形成的環狀結構被稱為[S(=O)2（μ-O)]³。

如果SO₃在27 ℃以上冷凝，可形成熔點為16.83℃的"α-SO₃" . α-SO₃ 外觀為類似石棉的纖維狀（雖然兩者相差甚遠）。在結構上來說，它是形如[S(=O)2（μ-O)]n的聚合物。聚合物分子的每個末端都以-OH結束。β-SO₃是與α構型相類似、但相對分子質量不同的纖維狀聚合物，其分子末端亦皆為羥基，熔點為62.4 ℃。γ構型和β構型都是介穩的，在長時間放置後最終會轉化為穩定的α構型。這種轉化是由痕量水導致的。

γ-SO3分子的結構模型

在同一溫度下固體SO₃的相對蒸氣壓大小為α<β<γ，亦指明它們相對分子質量的大小。液態三氧化硫的蒸氣壓說明它是γ構型。因此加熱α-SO₃的晶體至其熔點時會導致蒸氣壓的突然升高，巨大的壓力甚至可以衝破加熱它的玻璃管。這個結果被稱為 "α爆炸"。SO₃ 極易水解。事實上，該水化熱足以使混合了SO₃的木頭或者棉花點燃。在這種情況下，SO₃使那些碳水化合物脫水。

SO₃中氧硫鍵的鍵長並不相同，固態SO₃主要以兩種形式存在：一種是三聚體的環狀形式，另外一種是石棉鏈狀的纖維結構兩種結構中，共享的S—O鍵長和非共享的S—O鍵長是不同的。

製備

實驗室製法

在實驗室中常用濃硫酸與五氧化二磷共熱製取三氧化硫，其中會產生磷酸。在反應中生成的三氧化硫需要用冰水混合物冷卻，尾氣用濃硫酸（85%）吸收。

工業製法

SO₃的工業製法是接觸法。二氧化硫通常通過硫的燃燒或黃鐵礦礦石（一種含硫鐵礦石，主要成分二硫化亞鐵FeS）的煅燒得到的，先通過靜電沉澱進行提純。提純後的SO₂在400至600℃的溫度下，用負載在硅藻土上的含氧化鉀或硫酸鉀（助催化劑）的五氧化二釩作為催化劑，將二氧化硫用氧氣氧化為三氧化硫。鉑同樣可以充當這個反應的催化劑但是價格昂貴，比混合物更容易發生催化劑中毒（導致失效）。以這種方式製得的三氧化硫大部分都被轉化為了硫酸，但不能用水進行吸收，否則將形成大量酸霧，但如果採用98.3%硫酸作吸收劑，因其液面上水、三氧化硫和硫酸的總蒸氣壓最低，故吸收效率最高。

化學產品

品名及成分

化學品中文名稱：三氧化硫

化學品英文名稱：sulphur trioxide

三氧化硫化學分子結構式

中文名稱2：硫酸酐

英文名稱2：Sulfuric anhydride

技術說明書編碼：1236

CAS No.：7446-11-9

EINECS號：231-197-3

InChI：InChI=1/O3S/c1-4⑵3

分子式：SO₃

分子量：80.06

分子結構：S原子以sp²雜化軌道成鍵，分子為平面正三角形分子。

有害物成分 三氧化硫

CAS No.7446-11-9

危險性概述

侵入途徑：

健康危害：其毒性表現與硫酸相同。對皮膚、黏膜等組織有強烈的刺激和腐蝕作用。可引起結膜炎、水腫。角膜混濁，以致失明；引起呼吸道刺激症狀，重者發生呼吸困難和肺水腫；高濃度引起喉痙攣或聲門水腫而死亡。口服後引起消化道的燒傷以至潰瘍形成。嚴重者可能有胃穿孔、腹膜炎、喉痙攣和聲門水腫、腎損害、休克等。慢性影響有牙齒酸蝕症、慢性支氣管炎、肺氣腫和肝硬變等。

環境危害：對環境有危害，對大氣可造成污染。

燃爆危險：該品不燃，具強腐蝕性、強刺激性，可致人體灼傷。

應急處理

皮膚接觸：立即脫去污染的衣著並迅速擦淨接觸部分，之後用大量流動清水沖洗至少15分鐘。就醫。

眼睛接觸：立即提起眼瞼，用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。就醫。

吸入：迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進行人工呼吸。就醫。

食入：用水漱口，給飲牛奶或蛋清。就醫。

危險特性：與水發生爆炸性劇烈反應。與氟、氧化鉛、次氯酸、亞氯酸、高氯酸、磷、四氟乙烯等接觸劇烈反應。與有機材料如木、棉花或草接觸，會著火。吸濕性極強，在空氣中產生有毒的白霧。遇潮時對大多數金屬有強腐蝕性。

有害燃燒產物：硫氧化物。

滅火方法：該品不燃。消防人員必須佩戴過濾式防毒面具（全面罩）或隔離式呼吸器、穿全身防火防毒服，在上風向滅火。儘可能將容器從火場移至空曠處。噴水保持火場容器冷卻，直至滅火結束。滅火時儘量切斷泄漏源，然後根據著火原因選擇適當滅火劑滅火。禁止用水和泡沫滅火。

泄漏應急處理：迅速撤離泄漏污染區人員至安全區，並立即隔離150m，嚴格限制出入。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿防酸鹼工作服。儘可能切斷泄漏源。若是液體。小量泄漏：用砂土、蛭石或其它惰性材料吸收。大量泄漏：構築圍堤或挖坑收容。用泵轉移至槽車或專用收集器內，回收或運至廢物處理場所處置。若是固體，用潔淨的鏟子收集於乾燥、潔淨、有蓋的容器中。若大量泄漏，收集回收或運至廢物處理場所處置。

處置與儲存

操作注意事項：密閉操作，注意通風。操作儘可能機械化、自動化。操作人員必須經過專門培訓，嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴防塵面具（全面罩），穿橡膠耐酸鹼服，戴橡膠耐酸鹼手套。遠離易燃、可燃物。避免與還原劑、鹼類、活性金屬粉末接觸。尤其要注意避免與水接觸。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。

儲存注意事項：儲存於陰涼、乾燥、通風良好的庫房。遠離火種、熱源。保持容器密封。應與易（可）燃物、還原劑、鹼類、活性金屬粉末等分開存放，切忌混儲。儲區應備有泄漏應急處理設備和合適的收容材料。

控制及防護

職業接觸限值

中國PC-TWA(mg/m³）：1

PC-STEL(mg/m³）：2

前蘇聯MAC(mg/m³）：1

TLVTN：未制定標準

TLVWN：未制定標準

監測方法：氯化鋇比濁法

工程控制：密閉操作，注意通風。儘可能機械化、自動化。提供安全淋浴和洗眼設備。

呼吸系統防護：可能接觸其粉塵時，必須佩戴防塵面具（全面罩）；可能接觸其蒸氣時，應該佩戴自吸過濾式防毒面具（全面罩）。

眼睛防護：呼吸系統防護中已作防護。

身體防護：穿橡膠耐酸鹼服。

手防護：戴橡膠耐酸鹼手套。

其他防護：工作完畢，淋浴更衣。單獨存放被毒物污染的衣服，洗後備用。保持良好的衛生習慣。

理化特性

主要成分：純品

外觀與性狀：針狀固體或液體，有刺激性氣味。

熔點（℃）：16.8

沸點（℃）：44.8

相對密度（水=1）：1.97

相對蒸氣密度（空氣=1）：2.8

飽和蒸氣壓(kPa）：37.32/25℃

燃燒熱(kJ/mol）：無意義

臨界溫度（℃）：無資料

臨界壓力（MPa）：無資料

辛醇/水分配係數的對數值：無資料

閃點（℃）：無意義

引燃溫度（℃）：無意義

爆炸上限%(V/V）：無意義

爆炸下限%(V/V）：無意義

溶解性：劇烈反應

主要用途：有機合成用磺化劑。

其它理化性質：暫無

穩定性和反應活性

穩定性：暫無

禁配物：強鹼、強還原劑、活性金屬粉末、水、易燃或可燃物。

避免接觸的條件：潮濕空氣。

聚合危害：暫無

分解產物：2SO₃ = 2SO₂ + O₂

生態、毒理學

急性毒性：LD50：無資料

LC50：無資料

亞急性和慢性毒性：暫無

刺激性：暫無

致敏性：暫無

致突變性：暫無

致畸性：暫無

致癌性：暫無

生態毒理毒性：暫無

生物降解性：暫無

非生物降解性：暫無

生物富集或生物積累性：暫無

其它有害作用：該物質對環境有危害，應特別注意對大氣的污染。有造成酸雨的危害。

廢棄處置

廢棄物性質：暫無

廢棄處置方法：根據國家和地方有關法規的要求處置。或與廠商或製造商聯繫，確定處置方法。

廢棄注意事項：暫無

運輸、法規信息

危險貨物編號：81010

UN編號：1829

包裝標誌：暫無

包裝類別：暫無

包裝方法：特製金屬容器，外用堅固木箱；耐酸壇或陶瓷瓶外普通木箱或半花格木箱；磨砂口玻璃瓶或螺紋口玻璃瓶外普通木箱。

運輸注意事項：鐵路運輸時應嚴格按照鐵道部《危險貨物運輸規則》中的危險貨物配裝表進行配裝。起運時包裝要完整，裝載應穩妥。運輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴禁與易燃物或可燃物、還原劑、鹼類、活性金屬粉末、食用化學品等混裝混運。運輸時運輸車輛應配備泄漏應急處理設備。運輸途中應防曝曬、雨淋，防高溫。公路運輸時要按規定路線行駛，勿在居民區和人口稠密區停留。

法規信息化學危險物品安全管理條例(1987年2月17日國務院發布），化學危險物品安全管理條例實施細則 （化勞發[1992] 677號），工作場所安全使用化學品規定 ([1996]勞部發423號）等法規，針對化學危險品的安全使用、生產、儲存、運輸、裝卸等方面均作了相應規定；常用危險化學品的分類及標誌 (GB 13690-92）將該物質劃為第8.1 類酸性腐蝕品。