硝基苯的制备
目的原理
主反应：Ar + HONO2 +H2SO4 ® Ar- NO2 + H2O
副反应：Ar- NO2+ HONO2 +H2SO4 ® Ar-(NO2)2+ H2O
仪器药品
苯8.9ml (7.8g,0.1mol),硝酸(d = 1.40) 7.3ml (0.11mol),浓硫酸(d = 1.84) 10ml (0.18mol),10%碳酸钠溶液,饱和食盐水,无水氯化钙.
在50ml圆底烧瓶上装配一个二口连接管,正口配一温度计,其水银球离瓶底约5mm,侧口装配一回流冷凝管.也可以用一个二口烧瓶,正口装配回流冷凝管,侧口装一温度计,其水银球离瓶底约5mm.在烧瓶中加入8.9ml苯.通过冷凝管上口,将已冷却的混酸分多次加入苯中.每加一次后,必须充分振荡烧瓶,使苯与混酸充分接触,待反应物的温度不再上升而趋于下降时,才继续加混酸(为什么?).反应物的温度应保持在40～50℃之间,若超过50℃,可用冷水浴冷却烧瓶.加料完毕后,把烧瓶放在水浴上加热,约于10min内把水浴加热到60℃(反应混合物的温度为60～65℃)并保持30min,间歇地振荡烧瓶.
冷却后,将反应混合物倒入分液漏斗中.静置分层,分出酸层(哪一层?怎样判断和检验?),倒入指定回收瓶内.粗硝基苯先用等体积的冷水洗涤,再用10%碳酸钠溶液洗涤,直到洗涤液不显酸性.最后用水洗至中性(如何检验?).分离出粗硝基苯,放在干燥的小锥形瓶中,加入无水氯化钙干燥,间歇振荡锥形瓶.
把澄清透明的硝基苯倒入30ml蒸馏烧瓶中,连接空气冷凝管.在石棉网上加热蒸馏,收集204～210℃的馏分.为了避免残留在烧瓶中的二硝基苯在高温下分解而引起爆炸,注意切勿将产物蒸干.
产量：约9.5g.
纯硝基苯为无色液体,具有苦杏仁气味,沸点210.9℃,d20= 41.203.
注意事项
1.苯的硝化反应也可在三口烧瓶中进行.在100ml三口烧瓶中放入苯,在中间瓶口安装搅拌棒,一个侧口装上冷凝管,另一侧口插上温度计,其水银球要浸到液面下.开动搅拌器,从冷凝管上口分批加入已冷却的混酸.其余的步骤与用圆底烧瓶时一样.全部药品用量都加倍.
2.混酸配制法：在50ml锥形瓶中放入10ml浓硫酸,把锥形瓶置于冷水浴中,一边不停地摇动锥形瓶,一边将7.3ml硝酸慢慢地注入浓硫酸中.
3.苯的硝化反应为一放热反应.在开始加入混酸时,硝化反应速率较小,每次加入的混酸量宜为0.1ml.随着混酸的加入和硝基苯的生成,反应混合物中的苯的浓度逐渐降低,硝化反应的速率也随之减小,故在加入后一半混酸时,每次可加入1.2ml.
4.用吸管吸取少许上层反应液,滴到饱和食盐水中,当观察到油珠下沉时,那就表示硝化反应已经完成.
5.硝基苯有毒,处理时须加小心.如果溅在皮肤上,可先用少量酒精洗擦,再用肥皂水洗净.
6.如果使用工业浓硫酸,其中含有的少量汞盐等杂质具有催化作用,使反应产物中含有微量的多硝基酚,如苦味酸和2,4-二硝基苯酚,它们的碱溶液呈深黄色.应洗到碱溶液几近无色.可以提供一些关于制备硝基苯的高考题吗