三氧化鉬為白色或蒼黃色、透明斜方晶體，密度4.692g/cm3。熔點795℃，沸點1155℃(升華)。加熱時變黃色，冷時即復原。即使在低于熔點情況下，也有顯著的升華現象。不溶于水，能溶于氨水和強堿。與堿溶液和許多金屬氧化物反應生成鉬酸鹽和多鉬酸鹽。
三氧化鉬的結構
氣態時，三氧化鉬由MoO3分子組成，Mo-O之間為雙鍵。固態時，無水三氧化鉬為正交晶系，含有變形八面體MoO6構成的層狀結構。八面體成鏈，之間有氧原子交聯，八面體中一條Mo-O（非交聯氧）鍵長較短。
三氧化鉬制備方法
鉬酸銨熱分解法將輝鉬精礦粉碎至60～80目，放人焙燒爐中于500～550℃氧化焙燒，用氨水浸出，得鉬酸銨溶液除去雜質后，加熱至40～45℃，在攪拌下加入硝酸中和至pH=1.5，生成八鉬酸銨沉淀，經過濾，離心脫水后，溶于70～80℃的氨水中，再蒸發濃縮，得到仲鉬酸銨，然后在550～600℃下進行熱分解，得三氧化鉬成品。
工業上用二硫化鉬氧化制備三氧化鉬：
2MoS2+7O2→2MoO3+4SO2實驗室中，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+2NaClO4
三氧化鉬的應用
用作高效阻燃抑煙劑，對于含氯膠黏劑更為有效。參考用量0.5~～5.0份即能使生煙量降低30%～80%，氧指數提高10%~20%。鉬化物與氧化銅、氧化鐵：氧化鎘、氧化鋅等混合使用用具有協同效應，其抑煙效果比單一MoO3更佳。國內阻燃抑煙劑多為氧化鉬、鉬酸銨的混合物。
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