张继龙:三氧化硫的物理性质
天赐的回答:
高级中学课本化学(必修)第一册指出:“三氧化硫是一种没有颜色易挥发的晶体,熔点16.8℃,沸点44.8℃。”对此,学生们常常感到非常困惑。既然三氧化硫的熔点低于常温(18℃~25℃),在常温下三氧化硫应是无色的液体而不是晶体。就像熔点为10.2℃的纯硫酸在常温下称之为无色的液体而不是无色的晶体一样。那么,为什么教材上仍指出三氧化硫为晶体呢?笔者欲从实验和理论两方面谈点粗浅的看法,与同行们商榷。向盛有NO2气体的集气瓶中通入SO2气体,瓶内红棕色逐渐变浅,最后褪去;集气瓶的内壁上附有无色的固体。经检验该固体为常温状态下的三氧化硫。因为NO2具有很强的氧化性,常温下可将SO2氧化为SO3。即:NO2+SO2=NO+SO3 为什么三氧化硫在常温下既不是气体,也不是液体,而是固体呢?要解决这个问题首先必须搞清楚三氧化硫的结构。 此主题相关图片如下: 三氧化硫只有在气态时才是单分子,即单个的SO3单元。三氧化硫分子呈平面三角形结构(如图1)。硫原子以SP2杂化轨道分别跟三个氧原 此主题相关图片如下: 具有双键特征。三氧化硫的共振结构为: 此主题相关图片如下: 在固态时,三氧化硫至少有三种晶型变体。其中α-SO3为冰状结构的晶体,以三聚体(SO3)3存在。其熔点16.8℃,沸点44.8℃。三聚体(SO3)3中硫原子是SP3杂化的,三个硫原子通过氧原子以单键连结成环状,在空间以SO4基团为四面体构成S3O9分子环。其分子结构如图3。 此主题相关图片如下: β—SO3为石棉结构的多聚体(SO3)n,熔点为32.5℃。它是具有共用氧原子的SO4基团为四面体构成的无限长链状结构。其分子结构如图4。 此主题相关图片如下: γ—SO3呈胶体状态,熔点62.6℃,其结构有待于深入研究。在液态时,三氧化硫的单个分子和三聚体处于平衡状态:3SO3(SO3)3,同时也存在着多聚体三氧化硫。降低温度,三聚体则增多,在有痕量水存在时,则形成更多的多聚体三氧化硫而使三氧化硫的状态将发生改变。纵观三氧化硫的结构、性质及状态,很显然,在常温下, α—SO3为无色的液体,在16.8℃时凝固为冰状的晶体。β—SO3和γ—SO3在常温下为固体。由于α—SO3很不稳定,经放置,特别是在有痕量水存在时,即转变为β—SO3晶体。因此,三氧化硫往往不能以单纯的某一晶型存在,而是由这三种晶型共存的混合晶型。使得三氧化硫在常温下既不是气体,也不是液体,而是固体。事实上,高中教材上所说的三氧化硫的熔点16.8℃,沸点44.8℃指的是α—SO3的熔、沸点。
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天赐的回答:
高级中学课本化学(必修)第一册指出:“三氧化硫是一种没有颜色易挥发的晶体,熔点16.8℃,沸点44.8℃。”对此,学生们常常感到非常困惑。既然三氧化硫的熔点低于常温(18℃~25℃),在常温下三氧化硫应是无色的液体而不是晶体。就像熔点为10.2℃的纯硫酸在常温下称之为无色的液体而不是无色的晶体一样。那么,为什么教材上仍指出三氧化硫为晶体呢?笔者欲从实验和理论两方面谈点粗浅的看法,与同行们商榷。向盛有NO2气体的集气瓶中通入SO2气体,瓶内红棕色逐渐变浅,最后褪去;集气瓶的内壁上附有无色的固体。经检验该固体为常温状态下的三氧化硫。因为NO2具有很强的氧化性,常温下可将SO2氧化为SO3。即:NO2+SO2=NO+SO3 为什么三氧化硫在常温下既不是气体,也不是液体,而是固体呢?要解决这个问题首先必须搞清楚三氧化硫的结构。 此主题相关图片如下: 三氧化硫只有在气态时才是单分子,即单个的SO3单元。三氧化硫分子呈平面三角形结构(如图1)。硫原子以SP2杂化轨道分别跟三个氧原 此主题相关图片如下: 具有双键特征。三氧化硫的共振结构为: 此主题相关图片如下: 在固态时,三氧化硫至少有三种晶型变体。其中α-SO3为冰状结构的晶体,以三聚体(SO3)3存在。其熔点16.8℃,沸点44.8℃。三聚体(SO3)3中硫原子是SP3杂化的,三个硫原子通过氧原子以单键连结成环状,在空间以SO4基团为四面体构成S3O9分子环。其分子结构如图3。 此主题相关图片如下: β—SO3为石棉结构的多聚体(SO3)n,熔点为32.5℃。它是具有共用氧原子的SO4基团为四面体构成的无限长链状结构。其分子结构如图4。 此主题相关图片如下: γ—SO3呈胶体状态,熔点62.6℃,其结构有待于深入研究。在液态时,三氧化硫的单个分子和三聚体处于平衡状态:3SO3(SO3)3,同时也存在着多聚体三氧化硫。降低温度,三聚体则增多,在有痕量水存在时,则形成更多的多聚体三氧化硫而使三氧化硫的状态将发生改变。纵观三氧化硫的结构、性质及状态,很显然,在常温下, α—SO3为无色的液体,在16.8℃时凝固为冰状的晶体。β—SO3和γ—SO3在常温下为固体。由于α—SO3很不稳定,经放置,特别是在有痕量水存在时,即转变为β—SO3晶体。因此,三氧化硫往往不能以单纯的某一晶型存在,而是由这三种晶型共存的混合晶型。使得三氧化硫在常温下既不是气体,也不是液体,而是固体。事实上,高中教材上所说的三氧化硫的熔点16.8℃,沸点44.8℃指的是α—SO3的熔、沸点。
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小蟲、的回答:
那是标况下
Just Beat It的回答:
晶体一定是对固体来说的 教材说的是对的 三氧化硫在固体状态下就是晶体 在其它状态下就不是晶体了