三氧化硫（化合物）

三氧化硫

化合物

三氧化硫是一种无机物，化学式为SO3，是一种无色易升华的固体，有三种物态。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。三氧化硫是强的氧化剂，只能在高温时氧化硫、磷、铁、锌以及溴化物、碘化物等。SO3在标况（1atm，0℃)下为固态，在常温常压下为液态。

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。

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，能被硫、磷、碳还原。较硫酸、发烟硫酸的脱水作用更强。对金属的腐蚀性比硫酸、发烟硝酸弱。

成键方式

SO3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p轨道的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，硫元素的化合价为+6，分子为非极性分子。

SO3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

SO3是硫酸（H2SO4）的酸酐。因此，可以发生以下反应：

和水化合成硫酸：SO3(l) + H2O(l) = H2SO4(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 ℃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

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：SO3+2NaOH=Na2SO4+H2O

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：

H2SO4+SO3=H2S2O7

固态结构

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。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 ℃的无色固体。它形成的环状结构被称为³。

如果SO3在27 ℃以上冷凝，可形成熔点为16.83℃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n的聚合物。聚合物分子的每个末端都以-OH结束。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62.4 ℃。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"。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。

SO3中氧硫键的键长并不相同，固态SO3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

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，主要成分二硫化亚铁FeS2）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℃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

三氧化硫化学分子结构式化学品英文名称：sulphur trioxide

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：SO3

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。

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

职业接触限值

中国PC-TWA（mg/m³）：1

PC-STEL（mg/m³）：2

前苏联MAC（mg/m³）：1

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

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℃

主要用途：有机合成用磺化剂。

稳定性和反应活性

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。

分解产物：2SO3⇌2SO2+O2

生态、毒理学

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。

运输、法规信息

危险货物编号：81010

UN编号：1829

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 677号），工作场所安全使用化学品规定 (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。

参考资料

1.三氧化硫的性质·建设工程教育网