三氟甲磺酸（缩写TFMS, TFSA, HOTf或TfOH）是一种具有很强酸性的有机酸，化学式为CF3SO3H。它在酯化反应的研究中被广泛应用作催化剂。
三氟甲磺酸在常温下是一种吸水性的无色液体。它可以溶解于极性溶剂，如二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈和二甲基砜。然而，由于与极性溶剂接触时会剧烈放热，将其加入溶剂中可能会带来危险。三氟甲磺酸是一种超强酸，其酸解离常数（Ka）约为1×10^12（pKa约为-12）。由于其具有高热稳定性和化学稳定性，它及其共轭碱在许多领域有广泛应用。与其他强氧化性强酸（如高氯酸、硫酸和硝酸）相比，三氟甲磺酸根离子（CF3SO3）能够抵抗氧化还原反应的发生。此外，它不容易对其他物质进行磺化反应，因此在使用时无需像硫酸、氟代硫酸和氯磺酸那样担心这种反应的发生。
三氟甲磺酸在湿润的空气中会产生烟雾，并形成稳定的一水合固体CF3SO3H·H2O，其熔点为34°C。
三氟甲磺酸最早于1954年由Haszeldine和Kidd通过以下途径合成：
三氟甲磺酸的工业制备通常通过甲磺酸的电化学氟化（ECF）反应进行：
CH3SO3H + 4 HF → CF3SO2F + H2O + 1.5 H2
反应产物CF3SO2F经水解得到三氟甲磺酸根离子。另外，三氟甲磺酸也可以通过三氟甲基处理磺酰氯，然后经水解反应得到：
CF3SCl + 2 Cl2 + 2 H2O → CF3SO2OH + 4 HCl
通过以上方法制得的粗品可以经过蒸馏得到三氟甲磺酸酐以实现纯化。
在实验室中，三氟甲磺酸是一种有用的质子化试剂，部分原因是因为其共轭碱不是亲核试剂。它常被用作非水溶液滴定中的酸（因为它在乙腈、乙酸等多种溶剂中都表现出可观的酸性，且通常比无机酸HCl或H2SO4更强）。
三氟甲磺酸是已知的最强酸之一，因此在处理该物质时应始终谨慎。如果不慎接触眼睛，它可能导致严重的烧伤甚至失明。接触皮肤时，三氟甲磺酸会导致皮肤烧伤和长期组织损伤。吸入少量CF3SO3H·H2O可能导致痉挛、炎症和水肿。
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