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三氧化硫
發(fā)布時(shí)間:2016-11-30 來源:未知     分享到:
  三氧化硫是一種無色易升華的固體,有三種物相。(高中化學(xué)一般認(rèn)為其在常溫下是液體,標(biāo)準(zhǔn)情況下是固體,加熱后是氣體。)α-SO3絲質(zhì)纖維狀和針狀,密度1.97g/cm?,熔點(diǎn)62.3℃;β-SO3石棉纖維狀,熔點(diǎn)62.4℃,在50℃可升華; γ-SO3玻璃狀,熔點(diǎn)16.8℃,沸點(diǎn)44.8℃。溶于水,并跟水反應(yīng)生成硫酸和放出大量的熱。因此又稱硫酸酐。溶于濃硫酸而成發(fā)煙硫酸,它是酸性氧化物,可和堿性氧化物反應(yīng)生成鹽。三氧化硫是很強(qiáng)的氧化劑,特別是在高溫時(shí)能氧化硫、磷、鐵、鋅以及溴化物、碘化物等。SO3在標(biāo)況(273k,0℃)下為固態(tài),在常溫常壓下為液態(tài)。

  上游原料

  上游原料:二氧化硫、硫磺、硫酸、氧氣。

  理化性質(zhì)

  三氧化硫是非極性分子。它的氣體形式是一種嚴(yán)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(取決于具體晶型),標(biāo)況為固體,具有強(qiáng)刺激性臭味。強(qiáng)氧化劑,能被硫、磷、碳還原。較硫酸、發(fā)煙硫酸的脫水作用更強(qiáng)。對金屬的腐蝕性比硫酸、發(fā)煙硫酸弱。

  成鍵方式

  SO3中,S元素采取sp?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(gè)成單電子,有2個(gè)氧原子分別與其形成σ鍵,2個(gè)氧原子豎直方向上p軌道各有1個(gè)電子,一個(gè)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(gè)電子,這樣,在4個(gè)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(gòu)型

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

  三氧化硫中,硫元素的化合價(jià)為+6,分子為非極性分子。

  SO3分子中的S已經(jīng)達(dá)到+6價(jià),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(xué)反應(yīng)

  SO3是硫酸(H2SO4)的酸酐。因此,可以發(fā)生以下反應(yīng):

  和水化合成硫酸:SO3(l) + H2O(l) = H2SO4(aq) (

  =-88 kJ/mol)

  這個(gè)反應(yīng)進(jìn)行得非常迅速,而且是放熱反應(yīng)。在大約340 ℃以上時(shí),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(fā)生反應(yīng)來生產(chǎn)很有用的試劑——亞硫酰氯:

  SO3 + SCl2 →SOCl2 + SO2

  三氧化硫還可以與堿類發(fā)生反應(yīng),生成硫酸鹽及其它物質(zhì),如:SO3+2NaOH=Na2SO4+H2O

  三氧化硫不可用濃硫酸干燥,因?yàn)镾O3和濃硫酸會生成焦硫酸:

  H2SO4+SO3=H2S2O7

  二氧化硫可轉(zhuǎn)為三氧化硫(催化劑一般為V2O5):

  固態(tài)結(jié)構(gòu)

  天然的SO3固體有一種令人驚訝的、因痕量水導(dǎo)致結(jié)構(gòu)改變的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。由于氣體的液化,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(diǎn)在16.8 ℃的無色固體。它形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)被稱為[S(=O)2(μ-O)]?。

  如果SO3在27 ℃以上冷凝,可形成熔點(diǎn)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(yuǎn))。在結(jié)構(gòu)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(gè)末端都以-OH結(jié)束。β-SO3是與α構(gòu)型相類似、但相對分子質(zhì)量不同的纖維狀聚合物,其分子末端亦皆為羥基,熔點(diǎn)為62.4 ℃。γ構(gòu)型和β構(gòu)型都是介穩(wěn)的,在長時(shí)間放置后最終會轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的α構(gòu)型。這種轉(zhuǎn)化是由痕量水導(dǎo)致的。

  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(zhì)量的大小。液態(tài)三氧化硫的蒸氣壓說明它是γ構(gòu)型。因此加熱α-SO3的晶體至其熔點(diǎn)時(shí)會導(dǎo)致蒸氣壓的突然升高,巨大的壓力甚至可以沖破加熱它的玻璃管。這個(gè)結(jié)果被稱為 "α爆炸"。SO3 極易水解。事實(shí)上,該水化熱足以使混合了SO3的木頭或者棉花點(diǎn)燃。在這種情況下,SO3使那些碳水化合物脫水。

  SO3中氧硫鍵的鍵長并不相同,固態(tài)SO3主要以兩種形式存在:一種是三聚體的環(huán)狀形式,另外一種是石棉鏈狀的纖維結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)中,共享的S—O鍵長和非共享的S—O鍵長是不同的。

  制備

  實(shí)驗(yàn)室制法

  在實(shí)驗(yàn)室中常用濃硫酸與五氧化二磷共熱制取三氧化硫,其中會產(chǎn)生磷酸。在反應(yīng)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(yè)制法

  SO3的工業(yè)制法是接觸法。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FeS2)的煅燒得到的,先通過靜電沉淀進(jìn)行提純。提純后的SO2在400至600℃的溫度下,用負(fù)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(dāng)這個(gè)反應(yīng)的催化劑但是價(jià)格昂貴,比混合物更容易發(fā)生催化劑中毒(導(dǎo)致失效)。以這種方式制得的三氧化硫大部分都被轉(zhuǎn)化為了硫酸,但不能用水進(jìn)行吸收,否則將形成大量酸霧,但如果采用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(xué)產(chǎn)品

  品名及成分

  化學(xué)品中文名稱:三氧化硫

  化學(xué)品英文名稱:sulphur trioxide

  三氧化硫化學(xué)分子結(jié)構(gòu)式

  中文名稱2:硫酸酐

  英文名稱2:Sulfuric anhydride

  技術(shù)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(jié)構(gòu):S原子以sp?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(xiǎn)性概述

  侵入途徑:

  健康危害:其毒性表現(xiàn)與硫酸相同。對皮膚、粘膜等組織有強(qiáng)烈的刺激和腐蝕作用??梢鸾Y(jié)膜炎、水腫。角膜混濁,以致失明;引起呼吸道刺激癥狀,重者發(fā)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??诜笠鹣赖臒齻灾翝冃纬?。嚴(yán)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癥、慢性支氣管炎、肺氣腫和肝硬變等。

  環(huán)境危害:對環(huán)境有危害,對大氣可造成污染。

  燃爆危險(xiǎn):該品不燃,具強(qiáng)腐蝕性、強(qiáng)刺激性,可致人體灼傷。

  應(yīng)急處理

  皮膚接觸:立即脫去污染的衣著并迅速擦凈接觸部分,之后用大量流動清水沖洗至少15分鐘。就醫(yī)。

  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(yī)。

  吸入:迅速脫離現(xiàn)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(jìn)行人工呼吸。就醫(yī)。

  食入:用水漱口,給飲牛奶或蛋清。就醫(yī)。

  危險(xiǎn)特性:與水發(fā)生爆炸性劇烈反應(yīng)。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(yīng)。與有機(jī)材料如木、棉花或草接觸,會著火。吸濕性極強(qiáng),在空氣中產(chǎn)生有毒的白霧。遇潮時(shí)對大多數(shù)金屬有強(qiáng)腐蝕性。

  有害燃燒產(chǎn)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(fēng)向滅火。盡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(jié)束。滅火時(shí)盡量切斷泄漏源,然后根據(jù)著火原因選擇適當(dāng)滅火劑滅火。禁止用水和泡沫滅火。

  泄漏應(yīng)急處理:迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至安全區(qū),并立即隔離150m,嚴(yán)格限制出入。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿防酸堿工作服。盡可能切斷泄漏源。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(gòu)筑圍堤或挖坑收容。用泵轉(zhuǎn)移至槽車或?qū)S檬占鲀?nèi),回收或運(yùn)至廢物處理場所處置。若是固體,用潔凈的鏟子收集于干燥、潔凈、有蓋的容器中。若大量泄漏,收集回收或運(yùn)至廢物處理場所處置。

  處置與儲存

  操作注意事項(xiàng):密閉操作,注意通風(fēng)。操作盡可能機(jī)械化、自動化。操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn),嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴防塵面具(全面罩),穿橡膠耐酸堿服,戴橡膠耐酸堿手套。遠(yuǎn)離易燃、可燃物。避免與還原劑、堿類、活性金屬粉末接觸。尤其要注意避免與水接觸。搬運(yùn)時(shí)要輕裝輕卸,防止包裝及容器損壞。配備泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。倒空的容器可能殘留有害物。

  儲存注意事項(xiàng):儲存于陰涼、干燥、通風(fēng)良好的庫房。遠(yuǎn)離火種、熱源。保持容器密封。應(yīng)與易(可)燃物、還原劑、堿類、活性金屬粉末等分開存放,切忌混儲。儲區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備和合適的收容材料。

  控制及防護(hù)

  職業(yè)接觸限值

  中國PC-TWA(mg/m?):1

  PC-STEL(mg/m?):2

  前蘇聯(lián)MAC(mg/m?):1

  TLVTN:未制定標(biāo)準(zhǔn)

  TLVWN:未制定標(biāo)準(zhǔn)

  監(jiān)測方法:氯化鋇比濁法

  工程控制:密閉操作,注意通風(fēng)。盡可能機(jī)械化、自動化。提供安全淋浴和洗眼設(shè)備。

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

  眼睛防護(hù):呼吸系統(tǒng)防護(hù)中已作防護(hù)。

  身體防護(hù):穿橡膠耐酸堿服。

  手防護(hù):戴橡膠耐酸堿手套。

  其他防護(hù):工作完畢,淋浴更衣。單獨(dú)存放被毒物污染的衣服,洗后備用。保持良好的衛(wèi)生習(xí)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(diǎn)(℃):16.8

  沸點(diǎn)(℃):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/水分配系數(shù)的對數(shù)值:無資料

  閃點(diǎn)(℃):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(yīng)

  主要用途:有機(jī)合成用磺化劑。

  其它理化性質(zhì):暫無

  穩(wěn)定性和反應(yīng)活性

  穩(wěn)定性:暫無

  禁配物:強(qiáng)堿、強(qiáng)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(chǎn)物:2SO3 = 2SO2 + O2

  生態(tài)、毒理學(xué)

  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(tài)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(zhì)對環(huán)境有危害,應(yīng)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(zhì):暫無

  廢棄處置方法:根據(jù)國家和地方有關(guān)法規(guī)的要求處置?;蚺c廠商或制造商聯(lián)系,確定處置方法。

  廢棄注意事項(xiàng):暫無

  運(yùn)輸、法規(guī)信息

  危險(xiǎn)貨物編號:81010

  UN編號:1829

  包裝標(biāo)志:暫無

  包裝類別:暫無

  包裝方法:特制金屬容器,外用堅(jiān)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(yùn)輸注意事項(xiàng):鐵路運(yùn)輸時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照鐵道部《危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸規(guī)則》中的危險(xiǎn)貨物配裝表進(jìn)行配裝。起運(yùn)時(shí)包裝要完整,裝載應(yīng)穩(wěn)妥。運(yùn)輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴(yán)禁與易燃物或可燃物、還原劑、堿類、活性金屬粉末、食用化學(xué)品等混裝混運(yùn)。運(yùn)輸時(shí)運(yùn)輸車輛應(yīng)配備泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。運(yùn)輸途中應(yīng)防曝曬、雨淋,防高溫。公路運(yùn)輸時(shí)要按規(guī)定路線行駛,勿在居民區(qū)和人口稠密區(qū)停留。

  法規(guī)信息化學(xué)危險(xiǎn)物品安全管理?xiàng)l例(1987年2月17日國務(wù)院發(fā)布),化學(xué)危險(xiǎn)物品安全管理?xiàng)l例實(shí)施細(xì)則 (化勞發(fā)[1992] 677號),工作場所安全使用化學(xué)品規(guī)定 ([1996]勞部發(fā)423號)等法規(guī),針對化學(xué)危險(xiǎn)品的安全使用、生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸、裝卸等方面均作了相應(yīng)規(guī)定;常用危險(xiǎn)化學(xué)品的分類及標(biāo)志 (GB 13690-92)將該物質(zhì)劃為第8.1 類酸性腐蝕品。

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