硝基苯的制備
目的原理
主反應(yīng)：Ar + HONO2 +H2SO4 ® Ar- NO2 + H2O
副反應(yīng)：Ar- NO2+ HONO2 +H2SO4 ® Ar-(NO2)2+ H2O
儀器藥品
苯8.9ml (7.8g,0.1mol),硝酸(d = 1.40) 7.3ml (0.11mol),濃硫酸(d = 1.84) 10ml (0.18mol),10%碳酸鈉溶液,飽和食鹽水,無(wú)水氯化鈣.
在50ml圓底燒瓶上裝配一個(gè)二口連接管,正口配一溫度計(jì),其水銀球離瓶底約5mm,側(cè)口裝配一回流冷凝管.也可以用一個(gè)二口燒瓶,正口裝配回流冷凝管,側(cè)口裝一溫度計(jì),其水銀球離瓶底約5mm.在燒瓶中加入8.9ml苯.通過(guò)冷凝管上口,將已冷卻的混酸分多次加入苯中.每加一次后,必須充分振蕩燒瓶,使苯與混酸充分接觸,待反應(yīng)物的溫度不再上升而趨于下降時(shí),才繼續(xù)加混酸(為什么?).反應(yīng)物的溫度應(yīng)保持在40～50℃之間,若超過(guò)50℃,可用冷水浴冷卻燒瓶.加料完畢后,把燒瓶放在水浴上加熱,約于10min內(nèi)把水浴加熱到60℃(反應(yīng)混合物的溫度為60～65℃)并保持30min,間歇地振蕩燒瓶.
冷卻后,將反應(yīng)混合物倒入分液漏斗中.靜置分層,分出酸層(哪一層?怎樣判斷和檢驗(yàn)?),倒入指定回收瓶?jī)?nèi).粗硝基苯先用等體積的冷水洗滌,再用10%碳酸鈉溶液洗滌,直到洗滌液不顯酸性.最后用水洗至中性(如何檢驗(yàn)?).分離出粗硝基苯,放在干燥的小錐形瓶中,加入無(wú)水氯化鈣干燥,間歇振蕩錐形瓶.
把澄清透明的硝基苯倒入30ml蒸餾燒瓶中,連接空氣冷凝管.在石棉網(wǎng)上加熱蒸餾,收集204～210℃的餾分.為了避免殘留在燒瓶中的二硝基苯在高溫下分解而引起爆炸,注意切勿將產(chǎn)物蒸干.
產(chǎn)量：約9.5g.
純硝基苯為無(wú)色液體,具有苦杏仁氣味,沸點(diǎn)210.9℃,d20= 41.203.
注意事項(xiàng)
1.苯的硝化反應(yīng)也可在三口燒瓶中進(jìn)行.在100ml三口燒瓶中放入苯,在中間瓶口安裝攪拌棒,一個(gè)側(cè)口裝上冷凝管,另一側(cè)口插上溫度計(jì),其水銀球要浸到液面下.開(kāi)動(dòng)攪拌器,從冷凝管上口分批加入已冷卻的混酸.其余的步驟與用圓底燒瓶時(shí)一樣.全部藥品用量都加倍.
2.混酸配制法：在50ml錐形瓶中放入10ml濃硫酸,把錐形瓶置于冷水浴中,一邊不停地?fù)u動(dòng)錐形瓶,一邊將7.3ml硝酸慢慢地注入濃硫酸中.
3.苯的硝化反應(yīng)為一放熱反應(yīng).在開(kāi)始加入混酸時(shí),硝化反應(yīng)速率較小,每次加入的混酸量宜為0.1ml.隨著混酸的加入和硝基苯的生成,反應(yīng)混合物中的苯的濃度逐漸降低,硝化反應(yīng)的速率也隨之減小,故在加入后一半混酸時(shí),每次可加入1.2ml.
4.用吸管吸取少許上層反應(yīng)液,滴到飽和食鹽水中,當(dāng)觀察到油珠下沉?xí)r,那就表示硝化反應(yīng)已經(jīng)完成.
5.硝基苯有毒,處理時(shí)須加小心.如果濺在皮膚上,可先用少量酒精洗擦,再用肥皂水洗凈.
6.如果使用工業(yè)濃硫酸,其中含有的少量汞鹽等雜質(zhì)具有催化作用,使反應(yīng)產(chǎn)物中含有微量的多硝基酚,如苦味酸和2,4-二硝基苯酚,它們的堿溶液呈深黃色.應(yīng)洗到堿溶液幾近無(wú)色.可以提供一些關(guān)于制備硝基苯的高考題嗎