三氧化硫
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| 三氧化硫 | |
|---|---|
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| 分子式 | SO3 |
| 摩尔质量 | 80.06 g/mol |
| CAS号 | [7446-11-9] |
| 密度 | 1.92 g/cm3 |
| 溶解性 (水中) | 水解 |
| 熔点 | 16.9 °C，62.4 °F |
| 沸点 | 45 °C，113 °F |
| 三相点 | 218.3 °C ，8.47 MPa |
| 热力学数据 | |
| 标准摩尔生成焓 ΔfH°气态 | -397.77 kJ/mol |
| 标准摩尔熵 S°气态 |
256.77 J.K–1.mol–1 |
| 热容 Cp,气态 | 24.02 J.K–1.mol–1 |
| 安全性 | |
| 主要危险 | 腐蚀性 |
| 相关化合物 | |
| 相关化合物 | SO2 H2SO4 SO2Cl2 |
| 若非注明，所有数据都依从国际单位制，以及来自标准状况的条件。 | |
三氧化硫 是一种硫的氧化物，分子式为SO3。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。
目录 |
[编辑] 分子构型
气态的SO3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, 硫的氧化数为+6，分子为非极性分子。
[编辑] 化学反应
- SO3(l) + H2O(l) → H2SO4(l) (+88 kJ mol−1)
这个反应进行得非常迅速，而且是吸热反应。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。
- SO3 + SCl2 → SOCl2 + SO2
[编辑] 制备
在实验室中三氧化硫可以通过硫酸氢钠的两部高温分解来制备：
- 1) 脱水
- 2NaHSO4 → Na2S2O7 + H2O 在315°C的条件下
- 2) 裂化
- Na2S2O7 → Na2SO4 + SO3 在460°C的条件下
其他的金属硫酸氢盐同样在这个办法中适用，这个的关键在于中间媒介焦硫酸盐的稳定性。
SO3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)的煅烧得到的, 先通过静电沉淀进行提纯。提纯后的SO2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。
[编辑] SO3固体的结构
天然的SO3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。[1] 由于气体的液化，极纯的SO3 冷凝形成一种通常称作γ-SO3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[2].
如果SO3在27 °C以上冷凝，可形成熔点为62.3°C的α-"SO3" . α-SO3 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（因此 α-"SO3" 并非真正是SO3的一个构型）。β-SO3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32.5 °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[3]。
在同一温度下固体SO3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-SO3 的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。"[3]
SO3 极易水解。事实上，该水化热足以使混合了SO3的木头或者棉花点燃。在这种情况下，SO3使那些碳水化合物脱水。[3]
[编辑] 来源
[编辑] 参见
- 超价分子
