有机化学实验  硝基苯的制备

实验目的

1．了解从苯制备硝基苯的方法。

2．掌握萃取、空气冷凝等基本操作。

实验原理

由浓硝酸和苯在浓硫酸催化下硝化制取硝基苯（nitrobenzene）。

器材与药品

1．器材  锥形瓶（100mL，干燥），圆底三颈瓶(250mL)，玻璃管，橡皮管，100℃温度计，磁力搅拌器，磁力搅拌子，量筒（20mL，干燥），滴液漏斗（50mL，干燥），圆底烧瓶（50mL，干燥），300℃温度计，分液漏斗(100mL)，空气冷凝蒸馏装置，石棉，大烧杯，铁台，铁圈，加热装置，石棉网。

2．药品  苯，浓硝酸，浓硫酸，5%氢氧化钠溶液，无水氯化钙。

实验方法

一、硝基苯制备

在100mL锥形瓶中，加入18mL浓硝酸^②，在冷却和摇荡下慢慢加入20mL浓硫酸制成混合酸备用。

在250mL圆底三颈烧瓶内放置18mL苯及一磁力搅拌子，三颈瓶分别装置温度计（水银球伸入液面下）、滴液漏斗及冷凝管，冷凝管上端连一橡皮管并通入水槽。开动磁力搅拌器搅拌，自滴液漏斗滴入上述制好的冷的混合酸。控制滴加速度使反应温度维持在50～55℃之间，勿超过60℃^③，必要时可用冷水冷却。此滴加过程约需1h。滴加完毕后，继续搅拌15min。

二、硝基苯的分离与提纯

在冷水浴中冷却反应混合物，然后将其移入100mL分液漏斗。放出下层（混合酸），并在通风橱中小心地将它倒入排水管并立即用大量水冲。有机层依次用等体积（约20mL）的水、5%氢氧化钠溶液、水洗涤后^④，将硝基苯移入内含2g无水氯化钙的50mL锥形瓶中，旋摇至混浊消失。

将干燥好的硝基苯滤入50mL干燥圆底烧瓶中，接空气冷凝管，在石棉网上加热蒸馏^⑤，收集205～210℃馏分，产量约18g。

纯粹硝基苯为淡黄色的透明液体，沸点210.8℃， =1.5562。

附注

①硝基化合物对人体有较大的毒性，吸入多量蒸汽或被皮肤接触吸收，均会引起中毒！所以处理硝基苯或其它硝基化合物时，必须谨慎小心，如不慎触及皮肤，应立即用少量乙醇擦洗，再用肥皂及温水洗涤。

②一般工业浓硝酸的相对密度为1.52，用此酸反应时，极易得到较多的二硝基苯。为此可用3.3mL水、20mL浓硫酸和18mL工业浓硝酸组成的混合酸进行硝化。

③硝化反应系一放热反应，温度若超过60℃时，有较多的二硝基苯生成，且也有部分硝酸和苯挥发逸去。

④洗涤硝基苯时，特别是用氢氧化钠溶液洗涤时，不可过分用力摇荡，否则使产品乳化而难以分层。若遇此情况，可加入固体氯化钙或氯化钠饱和，或加数滴酒精，静置片刻，即可分层。

⑤高沸点的蒸汽易在蒸馏头部位冷凝而无法蒸馏出来，因此应在蒸馏头周围加石棉保温，以使蒸馏顺利进行。另外，因残留在烧瓶中的二硝基苯在高温时易发生剧烈分解，故蒸馏时不可蒸干或使蒸馏温度超过214℃。

思考题

1．本实验为什么要控制反应温度在50~55℃之间？温度过高有什么不好？

2．粗产物硝基苯依次用水、5%氢氧化钠溶液、水洗涤的目的何在？

3．甲苯和苯甲酸硝化的产物是什么？你认为反应条件有何差异，为什么？