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三氧化硫
发布时间:2016-11-30 来源:未知     分享到:
  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,标准情况下是固体,加热后是气体。)α-SO3丝质纤维状和针状,密度1.97g/cm,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。SO3在标况(273k,0℃)下为固态,在常温常压下为液态。

  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、发烟硫酸弱。

  成键方式

  SO3中,S元素采取sp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

  二氧化硫可转为三氧化硫(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[S(=O)2(μ-O)]。

  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[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-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

  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:SO3

  分子量:80.06

  分子结构:S原子以sp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

  职业接触限值

  中国PC-TWA(mg/m):1

  PC-STEL(mg/m):2

  前苏联MAC(mg/m):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:2SO3 = 2SO2 + O2

  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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