Оксид серы (VI). Получение в лаборатории и промышленности. Физические и химические свойства.

Оксид серы (VI). SO₃ — ангидрид серной кислоты — вещество с t_пл= 16,8 °С и t_кип= 44,8 °С. Оксид серы (VI), или триоксид серы, — это бесцветная жидкость, затвердевающая при температуре ниже 17° С в твердую кристаллическую массу. Оксид серы (VI) обладает всеми свойствами кислотных оксидов. Он является промежуточным продуктом производства серной кислоты.

Оксид серы (VI) получают окислением SO₂ кислородом только в присутствии катализатора:

Необходимость использования катализатора в этой обратимой реакции обусловлена тем, что хороший выход SO₃ (т. е. смещение равновесия вправо) можно получить только при понижении температуры, однако при низких температурах очень сильно падает скорость протекания реакции.

Молекула SO₃ имеет форму треугольника, в центре которого находится атом серы:

Такое строение обусловлено взаимным отталкиванием связывающих электронных пар. На их образование атом серы предоставил все шесть внешних электронов.

Получают, окисляя оксид серы (IV) кислородом воздуха при нагревании, в присутствии катализатора (V₂O₅, Pt или NaVO₃ или оксид железа(III) Fe2O3):

Можно получить термическим разложением сульфатов:

$\mathsf{Fe_2(SO_4)_3 \xrightarrow[]{^ot} Fe_2O_3 + 3SO_3}$

или взаимодействием SO₂ с озоном:

$\mathsf{SO_2 + O_3 \rightarrow SO_3 + O_2}$

Для окисления SO₂ используют также NO₂:

$\mathsf{SO_2 + NO_2 \rightarrow SO_3 + NO}$

Эта реакция лежит в основе исторически первого, нитрозного способа получения серной кислоты.

1. Кислотно-основные: SO₃ — типичный кислотный оксид, ангидрид серной кислоты. Его химическая активность достаточно велика. При взаимодействии с водой образует серную кислоту:

$\mathsf{SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4}$

Однако в данной реакции серная кислота образуется в виде аэрозоли, и поэтому в промышленности оксид серы(VI) растворяют в серной кислоте с образованием олеума, который далее растворяют в воде до образования серной кислоты нужной концентрации.

Взаимодействует с основаниями:

$\mathsf{2KOH + SO_3 \rightarrow K_2SO_4 + H_2O}$

и оксидами:

$\mathsf{CaO + SO_3 \rightarrow CaSO_4}$

SO₃ растворяется в 100%-й серной кислоте, образуя олеум.

'2'. Окислительно-восстановительные: SO₃ характеризуется сильными окислительными свойствами, восстанавливается, обычно, до сернистого ангидрида:

$\mathsf{5SO_3 + 2P \rightarrow P_2O_5 + 5SO_2}$

$\mathsf{3SO_3 + H_2S \rightarrow 4SO_2 + H_2O}$

$\mathsf{2SO_3 + 2KI \rightarrow SO_2 + I_2 + K_2SO_4}$