氟磺酸的制备方法

背景及概述^[1]

化学式HSO₃F。分子量100.07。无色液体。熔点-87.3℃，沸点165.5℃，相对密度1.743¹⁵。加热到900℃仍稳定，在潮湿的空气中产生烟雾。溶于水并与水起爆炸性剧烈反应，也溶于碱。室温下不与硫、碳、硒、碲、铅等反应，但能与锡反应生成气体，稍能侵蚀汞。能很快地破坏橡皮、软木、火漆。纯品不腐蚀玻璃。加热时强烈地侵蚀硫、铅、锡及汞。与苯及氯仿反应生成氟化氢，与乙醚反应放出大量热并起泡沫生成乙酯。可由三氧化硫与氟化氢反应而制得。用途：用作氟化剂、烃化和酰化的催化剂。

制备^[1]

方法1：在实验室中，一般取0.8kg亚硫酸钾置于一个铅制的容器中，温度保持在30-35℃，用一根V2A调制的毛细管将0.2 kgKF通到液体表面之下，HF很快地被吸收，然后用铅制的装置将所得的产物蒸馏2次，氟磺酸如果是完全纯的，可以贮存在烧封的玻璃安瓶中，否则应用铅的容器贮存。在实验室中，还有一种方法是将氟化铰溶于用冰水冷却的发烟硫酸的铂器皿中，以代替气态的氟化氢与三氧化硫相互作用。当将混合物加热时，氟磺酸即按下式蒸馏出来。

若用氟化钙代替氟化按得到的产率大约是理论量的95%。

方法2：无水氟化氢制备氟磺酸据报道：三氧化硫与氟化氢的反应是一种液体和气体的气液反应。因此，气体的HF可在30一35℃时通人到液体的以沁中，或者将气体的503通人约19℃的液体HF中。同时还发现，反应物可以全是液体，或气体，或者一种是液体，另一种是气体，都会导致反应的发生：：

目前，我国的大部分无水氟化氢(AFH)生产装置为了减轻对设备的腐蚀，提高反应的转化率及产品质量基本上采用20%发烟硫酸和98%的硫酸以不同的比例与氟化钙在加热的情况下进行化学反应。尽管发烟硫酸中的S乌是溶解在10%的硫酸溶液中，但在常温下能释放出白色的游离的3玉气体，故它与硫酸相比磺化作用更强。又由于大部分A日F装置混酸设备不理想，效果差，部分发烟硫酸中503仍以游离态的形式存在；其次，反应温度较高，循环液在生产中停留的时间长等原因，在AHF的生产中也导致了氟磺酸的生成。

氟磺酸的水解

在生产系统中，氟磺酸的形成是一种化学可逆反应。

据报道：在混合液中，当增加一定浓度氟化氢水溶液的用量时，用较低浓度的氟化氢可以使氟磺酸生成量增加到后即很快地降低为零，稍稍增加水的浓度后即使SH马F生成量显著的减少，但它比用质量作用定律所预测的要更多一些。但在AHF的生产中，不可能采用降低反应物浓度等方法来降低HS仇F的浓度，根据化学平衡原理，对已经形成的HS场F用较好的办法就是向系统中加人一定量的水，来抑制HSqF的生成，降低HSqF的浓度。例如：已知系统中SH3QF的浓度为10%，混合物的总重量为lXx〕kg，若需将H弧F降为3%计算应加入的水量?

主要参考资料

[1] 化合物词典

[2] 氟磺酸对无水氟化氢生产的影响