三氧化氙

三氧化氙（Xenon trioxide），分子式為XeO3，分子量為179.288。

為無色易潮解的固體，斜方晶系結晶，有強烈的爆炸性，但在乾燥的空氣中較穩定。溶於水，在水溶液中是很強的氧化劑，在稀酸性溶液中是穩定的，在中性或鹼性溶液中慢慢分解為Xe和O₂。

基本介紹

• 中文名：三氧化氙
• 英文名：Xenon trioxide
• 化學式：XeO3
• 分子量：179.288
• CAS登錄號：13776-58-4
• 水溶性：易溶於水
• 密度：4.55 g/cm3
• 外觀：無色透明晶體
• 套用：氧化劑
• 危險性符號：E, O
• 危險性描述：爆炸品, 氧化劑

化學性質

高於40℃分解。吸濕能力很強。易爆炸，在潮濕空氣中爆炸力很強。在水中主要以分子形式存在，但在鹼性溶液中主要以HXeO₄^-存在，與XeO₃分子相比，HXeO₄^-分解的速度要快得多：
2 HXeO₄^- → 2 Xe +3 O₂ + 2 OH^-，因此三氧化氙會以HXeO₄^-的形式迅速分解

三氧化氙

強鹼濃度大於0.1mol/L時，三氧化氙會按下式歧化：
2 HXeO₄^- + 2 OH^- → XeO₆^4- + Xe +O₂ + 2 H₂O
鹼的濃度越高，歧化速度越快，因而在鹼的濃度較高時XeO₆^4-的產率可達到50%。

三氧化氙是非常強的氧化劑。可以將Cl^-氧化成Cl₂，I^-氧化為IO₃^-，Mn²⁺氧化為MnO₂甚至MnO₄^-，還能將醇或羧酸氧化為H₂O和O₂。用已知量的XeO₃氧化有機物為CO₂和H₂O，然後用碘量法滴定剩餘的XeO₃，便可準確地測出有機物的含量。特別是對於那些難於氧化的羧酸（如乙酸、琥珀酸），XeO₃氧化法更顯示出優越性。XeO₃的還原產物為氙，幾乎不給體系帶來雜質。

可由氟化氙水解製得。用作氧化劑。也可作為高氙酸鹽的製備原料。

結構

分子結構：Xe原子以sp3雜化軌道成鍵，XeO₃分子為三角錐形分子。

晶體結構：斜方晶系；a = 616.3pm，b = 811.5pm，c = 523.4pm；每個單元包含4個XeO₃分子。

製備

用六氟化氙水解生成三氧化氙是傳統的製備方法，有時也用四氟化氙水解歧化來製取三氧化氙，但這兩個反應都進行得很劇烈，並容易發生爆炸，下述的製備方法較安全。

製備三氧化氙的實驗裝置如圖所示，此裝置同時也用來製備高氙酸鈉。

A—Pyrex玻璃筒;B—主反應瓶；C—球形燒瓶；D—連線管；E—燒瓶底部小孔；F—三通；G—儲存管；H—U形冷阱

三氧化氙製備裝置

圖中A為儲存二氟磷酸的有刻度的Pyrex玻璃筒，此玻璃筒用一玻璃閥門與系統相連，一個倒置的球形燒瓶C用一個3/8英寸的連線管D連線到主反應瓶B上，在倒置的燒瓶C的底部有一孔E，在製備高氙酸鈉時可以從這裡引入NaOH溶液。XeF₆從儲存管G中通過一個聚三氟氯乙烯的T形連線管輸送到主反應器中，安裝在裝置上的聚三氟氯乙烯的U形冷阱H可以很容易的與XeF₆儲存管G相互替換。

150mL的反應瓶B加熱乾燥並抽空，通過真空系統使0.83g XeF₆從儲存管G中轉移到反應瓶中，並用液氮使其冷卻到-195℃，在瓶底形成一個直徑約3cm固體片，轉移完後關閉反應瓶與真空系統的隔離閥，取下儲存管G換上U形冷阱H。打開反應瓶及HOPOF₂儲存筒A與真空系統的隔離閥，使約1.2mL HOPOF₂冷凝在XeF₆之上，然後將HOPOF₂儲存筒A從系統中拆除，以減小萬一發生爆燃所造成的損失。將反應瓶直接升溫到22℃，XeF₆溶於HOPOF₂而形成黃綠色的溶液。用0℃的冷浴冷卻反應瓶，而U形冷阱則用液氮冷卻至-195℃。在大約0℃時，反應瓶中開始強烈鼓泡，幾乎瞬間即沉澱出白色的XeO₃結晶。慢慢將剩餘的HOPOF₂、HF和POF₃抽出，直至沒有明顯的氣體揮發出來為止。反應瓶中留下的結晶即為XeO₃產品。

性質與穩定性

無色易潮解的固體，斜方晶繫結晶，有強烈的爆炸性，但在乾燥的空氣中較穩定。密度4.55g/cm³，溶於水，在水溶液中是很強的氧化劑，在稀酸性溶液中是穩定的，在中性或鹼性溶液中慢慢分解為Xe和O₂，存在於鹼中時為HXeO₄^-，在強鹼中可形成Na₄XeO₆·xH₂O。