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三氧化鉬是鉬（VI）的氧化物，分子式為MoO3，是制取其它鉬化合物的主要原料。它主要用作制取金屬鉬，以及催化很多有機(jī)反應(yīng)，比如丙烯氨氧化制取丙烯腈。
結(jié)構(gòu)
三氧化鉬的結(jié)構(gòu)
氣態(tài)時(shí)，三氧化鉬由MoO3分子組成，Mo-O之間為雙鍵。固態(tài)時(shí)，無水三氧化鉬為正交晶系，含有變形八面體MoO6構(gòu)成的層狀結(jié)構(gòu)。八面體成鏈，之間有氧原子交聯(lián)，八面體中一條Mo-O（非交聯(lián)氧）鍵長較短。
工業(yè)上用二硫化鉬氧化制備三氧化鉬：
2 MoS2+ 7 O2→ 2 MoO3+ 4 SO2
實(shí)驗(yàn)室中，則可先由鉬酸鈉溶液酸化制得三氧化鉬水合物，再將其干燥制得：
Na2MoO4+ H2O + 2HClO4→ MoO3(H2O)2+ 2 NaClO4
三氧化鉬可溶于堿，生成鉬酸鹽：
MoO3+ 2NH3·H2O → (NH4)2MoO4+ H2O
根據(jù)pH的不同，鉬酸鹽可以以正鉬酸鹽或多鉬酸鹽存在。
三氧化鉬高溫與氫氣反應(yīng)，最終產(chǎn)物是金屬鉬。金屬鉬即通過此法制取：
MoO3+ 3 H2→ Mo + 3 H2O
三氧化鉬在160 °C水熱條件下和氟化鉀、氫氟酸反應(yīng)，可以得到無色的KMoO2F3晶體。用類似方法可得到相應(yīng)的銣、銨、鉈(I)鹽。