khimie.ru

Триоксид серы − серный ангидрид SO₃ − получают в технике, пропуская смеси газов («отходящие газы»), образующиеся при обжиге серного колчедана и других сульфидных руд (медного колчедана, цинковой обманки, свинцового блеска) над катализаторами (прежде платиной, в настоящее время в большинстве случаев ванадиевыми соединениями). В отходящих газах содержатся (наряду со значительными количествами атмосферного азота) диоксид серы (сернистый газ) и кислород. Последние в присутствии подходящих катализаторов реагируют по уравнению:

SО₂ + 1/2О₂ ↔ SO_3(газ) + 23,2 ккал

Обжиг серного колчедана и других сульфидных руд производят в большинстве случаев на длинных решетках или в многоэтажных печах с механическим перемешиванием или во вращающихся трубчатых печах. Наиболее современными способами являются флейс-процесс, обжиг во взвешенном состоянии и трайл-процесс специально для обжига цинковой обманки.

Во флейс-процессе (метод вихревого обжига шихты) руда в виде довольно крупных зерен загружается в шахтную печь и поддерживается во взвешенном состоянии током подаваемого снизу воздуха. За счет тесного контакта воздуха с частицами руды обжиг происходит быстро и полно. Флейс-процесс применяют также при хлорирующем обжиге и иных процессах хлорирования (получение хлорной извести), кроме того, для обжига извести, а также для каталитического крекинга и синтеза бензина по Фишеру−Тропшу. В двух последних случаях вводят катализатор в виде зерен, поддерживаемых во взвешенном состоянии реакционной смесью газов. Флейс-процесс впервые был разработан для получения водяного газа на Баденском анилино-содовом заводе.

Получающийся при контактном способе серный ангидрид (триоксид серы) в большинстве случаев не конденсируют как таковой, а используют для получения серной кислоты. Если же требуется выделить это соединение, то его получают нагреванием дымящей серной кислоты. Этим способом выделяют небольшие количества серного ангидрида в лаборатории. Его можно получить также нагреванием пиросульфата натрия (или других пиросульфатов):

Na₂S₂O₇ = Nа₂SO₄ + SO₃.

Сульфат железа (III) при нагревании также отщепляет SO₃. На этом основан самый старый способ получения серной кислоты.

При охлаждении триоксид серы конденсируется в бесцветную, пр-зрачную, похожую на лед, сильно дымящую на воздухе массу, которая плавится при 16,85 °С и кипит прп 44,8 °С (γ-SО₃). Ее удельный вес при 13 °C равен 1,995, при 20 °С (расплавленной) − 1,97. Если триоксид серы долго хранить при температуре ниже 25 °С, то она переходит в другую модификацию (β-SO₃), состоящую из белых, шелковистых, сплетающихся в виде войлока игл. Эта «асбестообразная» модификация имеет более высокую температуру плавления, чем «льдообразная». Перегонкой можно снова получить обладающую низшей температурой плавления, «льдообразную» модификацию. Существует и третья, еще более тугоплавкая модификация (α-SO₃), которая получится в чистом состоянии только в особых условиях. Триоксид серы представляет собой смесь α-SО₃ с β-SО₃, которая в большинстве случаев преобладает). Обычно такой триоксид серы начинает плавиться около 40 °С, однако температура плавления (а также давление пара) зависит от отношения количеств этих модификаций. Это отношение изменяется в основном в период плавления и испарения, так как β-модификация быстрее переходит в жидкое состояние и легче испаряется, чем α-модификация. Триоксид серы исключительно энергично соединяется с водой, образуя серную кислоту:

SO₃ + Н₂О = H₂SO₄ + 21,28 ккал (при 20 °C)

Если капля воды попадает на триоксид серы, происходит реакция со взрывом. Вследствие очень сильного сродства к воде триоксид серы часто отнимает воду от таких веществ, которые содержат конституционно связанную воду; поэтому она обугливает органические соединения, например, целлюлозу.