三氧化硫 编辑

无机化合物

三氧化硫三氧化硫

三氧化硫,又名硫酸酐,是一种无机化合物,化学式为SO3,是一种无色易升华的固体。三氧化硫是强氧化剂,能在高温时氧化硫、磷、铁、锌以及溴化物、碘化物等物质。SO3在标况(1atm,0℃)下为固态,在常温常压下为液态。

基本信息

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中文名:三氧化硫

外文名:Sulfur trioxide

别名:硫酸酐

化学式:SO3

分子量:80.06320

CAS登录号:7446-11-9

EINECS登录号:231-197-3

熔点:16.8 ℃

沸点:44.8 ℃

水溶性:与水混合形成硫酸

密度:1.97 g/cm³

外观:无色透明油状液体

应用:强氧化剂

安全性描述:S8;S17;S25;S26;S36/37/39;S45;S53

危险性符号:C

危险性描述:R14;R34

UN危险货物编号:1829

理化性质

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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。

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。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。

成键方式

SO3单体分子中,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。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,为非极性分子。

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%20kJ/mol)

这个反应进行得非常迅速,而且是放热反应。在大约340%20℃以上时,硫酸、三氧化硫和水才可以在平衡浓度下共存。

三氧化硫可以与二氯化硫发生反应来生产很有用的试剂——亚硫酰氯:

SO3+%20SCl2%20→%20SOCl2%20+%20SO2

三氧化硫还可以与碱发生反应,生成硫酸盐及其他物质,如:

SO3%20+%202NaOH%20=%20Na2SO4%20+%20H2O

三氧化硫不可用浓硫酸干燥,因为SO3和浓硫酸会反应生成焦硫酸:

H2SO4%20+%20SO3%20=%20H2S2O7

制备方法

二氧化硫可转化为三氧化硫(反应条件为加热,催化剂一般为V2O5):

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。

γ-SO3分子的结构模型

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。

急救措施

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接触部分

急救措施

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。

消防措施

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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

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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、蛭石或其他惰性材料吸收。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。

大量泄漏:收集回收或运至废物处理场所处置。

防护措施

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防护部位

防护措施

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。

操作处置与储存

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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、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。

安全信息

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安全术语

S8:Keep container dry.

保持容器干燥。

S17:Keep away from combustible material.

远离可燃物料。

S25:Avoid contact with eyes.

避免眼睛接触。

S26:In case of contact with eyes, rinse immediately with plenty of water and seek medical advice.

眼睛接触后,立即用大量水冲洗并征求医生意见。

S36/37/39:Wear suitable protective clothing, gloves and eye/face protection.

穿戴适当的防护服、手套和眼睛/面保护。

S45:In case of accident or if you feel unwell, seek medical advice immediately (show the lable where possible).

发生事故时或感觉不适时,立即求医(可能时出示标签)。

S53:Avoid exposure - obtain special instructions before use.

避免接触,使用前获得特别指示说明。

风险术语

R14:Reacts violently with water.

与水猛烈反应。

R34:Causes burns.

引起灼伤。

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