7789-21-1 / 氟磺酸的制備方法

背景及概述^[1]

化學式HSO₃F。分子量100.07。無色液體。熔點-87.3℃，沸點165.5℃，相對密度1.743¹⁵。加熱到900℃仍穩定，在潮濕的空氣中產生煙霧。溶于水并與水起爆炸性劇烈反應，也溶于堿。室溫下不與硫、碳、硒、碲、鉛等反應，但能與錫反應生成氣體，稍能侵蝕汞。能很快地破壞橡皮、軟木、火漆。純品不腐蝕玻璃。加熱時強烈地侵蝕硫、鉛、錫及汞。與苯及氯仿反應生成氟化氫，與乙醚反應放出大量熱并起泡沫生成乙酯。可由三氧化硫與氟化氫反應而制得。用途：用作氟化劑、烴化和酰化的催化劑。

制備^[1]

方法1：在實驗室中，一般取0.8kg亞硫酸鉀置于一個鉛制的容器中，溫度保持在30-35℃，用一根V2A調制的毛細管將0.2 kgKF通到液體表面之下，HF很快地被吸收，然后用鉛制的裝置將所得的產物蒸餾2次，氟磺酸如果是完全純的，可以貯存在燒封的玻璃安瓶中，否則應用鉛的容器貯存。在實驗室中，還有一種方法是將氟化鉸溶于用冰水冷卻的發煙硫酸的鉑器皿中，以代替氣態的氟化氫與三氧化硫相互作用。當將混合物加熱時，氟磺酸即按下式蒸餾出來。

若用氟化鈣代替氟化按得到的產率大約是理論量的95%。

方法2：無水氟化氫制備氟磺酸據報道：三氧化硫與氟化氫的反應是一種液體和氣體的氣液反應。因此，氣體的HF可在30一35℃時通人到液體的以沁中，或者將氣體的503通人約19℃的液體HF中。同時還發現，反應物可以全是液體，或氣體，或者一種是液體，另一種是氣體，都會導致反應的發生：：

目前，我國的大部分無水氟化氫(AFH)生產裝置為了減輕對設備的腐蝕，提高反應的轉化率及產品質量基本上采用20%發煙硫酸和98%的硫酸以不同的比例與氟化鈣在加熱的情況下進行化學反應。盡管發煙硫酸中的S烏是溶解在10%的硫酸溶液中，但在常溫下能釋放出白色的游離的3玉氣體，故它與硫酸相比磺化作用更強。又由于大部分A日F裝置混酸設備不理想，效果差，部分發煙硫酸中503仍以游離態的形式存在；其次，反應溫度較高，循環液在生產中停留的時間長等原因，在AHF的生產中也導致了氟磺酸的生成。

氟磺酸的水解

在生產系統中，氟磺酸的形成是一種化學可逆反應。

據報道：在混合液中，當增加一定濃度氟化氫水溶液的用量時，用較低濃度的氟化氫可以使氟磺酸生成量增加到最大后即很快地降低為零，稍稍增加水的濃度后即使SH馬F生成量顯著的減少，但它比用質量作用定律所預測的要更多一些。但在AHF的生產中，不可能采用降低反應物濃度等方法來降低HS仇F的濃度，根據化學平衡原理，對已經形成的HS場F用較好的辦法就是向系統中加人一定量的水，來抑制HSqF的生成，降低HSqF的濃度。例如：已知系統中SH3QF的濃度為10%，混合物的總重量為lXx〕kg，若需將H弧F降為3%計算應加入的水量?

主要參考資料

[1] 化合物詞典

[2] 氟磺酸對無水氟化氫生產的影響