無色有刺激味的氣體。
三氧化硫常以多聚體形式存在，最小的多聚單元是環狀三聚體。氣態三氧化硫則以單體SO3形式存在。液態三氧化硫是單體和三聚體的混合物，為了防止它聚合，市售三氧化硫一般都含有少量（2％以下）添加物，如BCl3、SOCl2、TiCl4。固態三氧化硫有α－SO3，β-SO3和γ-SO3三種變體。
三氧化硫是一種強氧化劑，可以與許多非金屬、金屬反應。
三氧化硫是一種無色易昇華的固體，有三種物相.一般認為其在常温下是液體，標況下是固體，加熱後是無色有刺激性氣味的氣體
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