硝基苯的制备

硝基苯的制备,硝基苯的性质,硝基苯（nitrobenzene）是芳香族硝基化合物，又名密斑油，苦杏仁油，为黄绿色晶体或黄色油状液体，有杏仁气味，易燃，遇明火高热燃烧爆炸，能溶于乙醇、乙醚和苯，微溶于水。密度1.19867(20)，凝固点5.70，沸点210.85。硝基苯是重要的精细化工原料，可用于生产多种医药和染料的中间体，如用于制备二硝基苯、苯胺、间氨基苯磺酸等，还可做有机溶剂、有机反应的弱氧化剂等,硝基苯毒性较强，吸入大量蒸气或皮肤大量沾染，可引起急性中毒，使血红蛋白氧化或络合，血液变成深棕褐色，并引起头痛恶心呕吐等。,污染来源：硝基苯是有机合成的原料，最重要的用途是生产苯胺染料，还是重要的有机溶剂。环境中的硝基苯主要来自化工厂、染料厂的废水废气，尤其是苯胺染料厂排出的污水中含有大量硝基苯。贮运过程中的意外事故，也会造成硝基苯的严重污染。,泄漏应急处理,迅速撤离泄漏污染区人员至安全区，并进行隔离，严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防毒服。不要直接接触泄漏物。尽可能切断泄漏源。防止进入下水道、排洪沟等限制性空间。当硝基苯洒在地面时，立即用沙土、泥块阻断漏液的温延，配戴好面具、手套，将漏液或漏物收集在适当的容器内封存，用沙土或其它惰性材料吸收残液，转移到安全地带。立即仔细收集被污染土壤，转移到安全地带。,当硝基苯倾倒在水面时，应迅速切断被污染水体的流动，以免污染扩散。中毒人员立即离开现场，到空气新鲜的地方，脱去被沾染的外衣，用大量的水冲洗皮肤，漱口，大量饮水，催吐，即送医院。着火时用大量水和干粉、泡沫、二氧化碳等灭火器灭火。接触硝基苯的人员严禁饮酒，以免加重加速毒性作用。沿地面加强通风，以驱赶硝基苯蒸气。,急救措施,皮肤接触：立即脱去被污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。就医。 眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。 吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。 食入：饮足量温水，催吐，就医。 灭火方法：消防人员须佩戴防毒面具、穿全身消防服。喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。灭火剂：雾状水、抗溶性泡沫、二氧化碳、砂土,防护措施,呼吸系统防护：可能接触其蒸气时，佩戴过滤式防毒面具(半面罩)。紧急事态抢救或撤离时，建议佩戴自给式呼吸器。 眼睛防护：戴安全防护眼镜。 身体防护：穿透气型防毒服。 手防护：戴防苯耐油手套。 其它：工作现场禁止吸烟、进食和饮水。及时换洗工作服。工作前后不饮酒，用温水洗澡。注意检测毒物。实行就业前和定期的体检。4,硝化反应过程的主要危险性及安全措施,1硝化反应的主要危险性 (1)、硝化反应是放热反应，温度越高，硝化反应的速度越快，放出的热量越多，越极易造成温度失控而爆炸。 (2)、被硝化的物质大多为易燃物质，有的兼具毒性，如苯、甲苯、脱脂棉等，使用或储存不当时，易造成火灾。,(3)、混酸具有强烈的氧化性和腐蚀性，与有机物特别是不饱和有机物接触即能引起燃烧。硝化反应的腐蚀性很强，会导致设备的强烈腐蚀。混酸在制备时，若温度过高或落入少量水，会促使硝酸的大量分解，引起突沸冲料或爆炸。 (4)、硝化产品大都具有火灾、爆炸危险性，尤其是多硝基化合物和硝酸酯，受热、摩擦、撞击或接触点火源，极易爆炸或着火。,2硝化反应过程的安全措施,(1)、制备混酸时，应严格控制温度和酸的配比，并保证充分的搅拌和冷却条件，严防因温度猛升而造成的冲料或爆炸。不能把未经稀释的浓硫酸与硝酸混合。稀释浓硫酸时，不可将水注入酸中。 (2)、必须严格防止混酸与纸、棉、布、稻草等有机物接触，避免因强烈氧化而发生燃烧爆炸。 (3)、应仔细配制反应混合物并除去其中易氧化的组分，不得有油类、酐类、甘油、醇类等有机物杂质，含水也不能过高；否则，此类杂质与酸作用易引发爆炸事故。,(4)、硝化过程应严格控制加料速度，控制硝化反应温度。硝化反应器应有良好的搅拌和冷却装置，不得中途停水断电及搅拌系统发生故障。硝化器应安装严格的温度自动调节、报警及自动连锁装置，当超温或搅拌故障时，能自动报警并停止加料。硝化器应设有泄爆管和紧急排放系统，一旦温度失控，紧急排放到安全地点。 (5)、处理硝化产物时，应格外小心，避免摩擦、撞击、高温、日晒，不能接触明火、酸、碱等。管道堵塞时，应用蒸气加温疏通，不得用金属棒敲打或明火加热。 (6)、要注意设备和管道的防腐，确保严密不漏。,一实验目的,（1）通过硝基苯的制备加深对芳烃亲电取代反应的理解； （2）了解硝化反应中混酸的浓度、反应温度和反应时间与硝化产物的关系； （3）掌握液体干燥，简单蒸馏的实验操作。,二实验原理,芳香族硝基化合物一般由芳香族化合物直接硝化制得。最常用的硝化剂是浓硝酸与浓硫酸的混合液，常称混酸。,在硝化反应中，因被硝化物结构的不同，所需的混酸浓度和反应温度也不相同。硝化反应是不可逆反应，混酸中浓硫酸的作用不仅在于脱水，更重要的是有利于NO2+离子的生成，增加NO2+离子的浓度，加快反应速度，进而提高硝化能力。 硝化反应是强放热反应，进行硝化反应时，必须严格控制反应温度和加料速度，同时进行充分的搅拌。,以苯为原料，用混酸做硝化剂制备硝基苯的反应方程式如下：,三.药品,药品：苯17.8mL，浓硝酸14.6mL，浓硫酸20.0mL，10%碳酸钠溶液，饱和食盐水，无水氯化钙pH试纸。,苯的性质,无色液体，有特殊气味，熔点5.5，沸点80.1 ，易挥发，易燃，比水轻，不溶于水，是重要的有机溶剂。,对人的神经系统、造血系统有伤害，可导致白血病。,芳香烃对人体健康有伤害,有毒:,纯HNO3是无色有刺激性气味的液体，市售浓硝酸质量分数约为65%，密度约为1.4g/cm3，沸点为83，易挥发，可以任意比例溶于水。浓度大于86%硝酸叫“发烟硝酸”，因这种酸更易挥发，遇潮湿空气形成白色烟雾，有腐蚀性。,用途： 硝酸是重要的化工原料，也是实验室必备的重要试剂。在工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等。,危险性和强酸性,危险性：加热时分解，产生有毒烟雾；强氧化剂，与可燃物和还原性物质发生激烈反应，爆炸。强酸性，与碱发生激烈反应，腐蚀大多数金属（铝及其合金除外），生成氮氧化物，与许多常用有机物发生非常激烈反应，引起火灾和爆炸危险。,蒸气对眼睛、呼吸道等的粘膜和皮肤有强烈刺激性。蒸气浓度高时可引起肺水肿。对牙齿具有腐蚀性。皮肤沾上可引起灼伤，腐蚀而留下疤痕，浓硝酸腐蚀可达到相当深部。如进入咽部，对口腔以下的消化道可产生强烈的腐蚀性烧伤，严重时发生休克致死。人在低于30mg/m左右时未见明显损害。吸入可引起肺炎。,浓硫酸,俗称坏水。坏水指浓度大于或等于70%的硫酸溶液。浓硫酸在浓度高时具有强氧化性，这是它与普通硫酸或普通浓硫酸最大的区别之一。同时它还具有脱水性，强氧化性，难挥发性，酸性，稳定性，吸水性等,强腐蚀性,浓硫酸具有很强的腐蚀性，若实验时是不小心溅到皮肤上，应先用布擦干，后用3%5%的小苏打溶液冲洗，不能直接用大量清水冲洗，会扩大腐蚀范围。严重的应立即送往医院。若实验时滴落在桌面上，则先用布擦干，再用水进行冲洗。,浓硫酸稀释,浓硫酸密度比水大得多，直接加入水会使水浮在硫酸表面，大量放热而使酸液沸腾，造成事故。因此，浓硫酸稀释时，常将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中（烧瓶用玻璃棒引流），并不断搅拌，使稀释产生的热量及时散出。（由图为操作方式）切不能将顺序颠倒，这样会引发事故。切记“酸入水，沿器壁，慢慢倒，不断搅”。注酸入水不断搅拌稀释好的硫酸应冷却至室温后存放入试剂瓶中。,浓硫酸与浓硝酸的混合,与浓硫酸加水稀释类似，注硫入硝。,硫酸的危害,健康危害： 对皮肤、粘膜等组织有强烈的刺激和腐蚀作用。蒸气或雾可引起结膜炎、结膜水肿、角膜混浊，以致失明；引起呼吸道刺激，重者发生呼吸困难和肺水肿；高浓度引起喉痉挛或声门水肿而窒息死亡。,口服后引起消化道烧伤以致溃疡形成；严重者可能有胃穿孔、腹膜炎、肾损害、休克等。皮肤灼伤轻者出现红斑、重者形成溃疡，愈后癍痕收缩影响功能。溅入眼内可造成灼伤，甚至角膜穿孔、全眼炎以至失明。慢性影响：牙齿酸蚀症、慢性支气管炎、肺气肿和肺硬化。,四.仪器,仪器：三口瓶,温度计,量筒,分液漏斗,玻璃漏斗,玻璃管,蒸馏烧瓶,锥形瓶,空气冷凝管,电热套,三口瓶,空气冷凝管,分液漏斗,恒温水浴锅,五.实验步骤,在250mL三口瓶中加入17.8mL苯。三口瓶的中孔配上一支300 mm长的玻璃管作为空气冷凝管，左孔装一支0100温度计，右孔通过小漏斗将冷却的混酸（配制方法见注意事项1）分批加入。每加一次后，必须充分振荡烧瓶，使苯和混酸充分接触。此时反应液温度升高，待反应液温度不再上升，且趋于下降时，再继续加混酸（为什么）。,加酸时，要使反应物的温度控制在4050。若超过50，可用冷水浴冷却。加料完毕后，将烧瓶放在50的水浴中，并加热使烧瓶中的反应液的温度控制在6065并保持40min。在此期间应间歇地摇荡烧瓶。,反应结束后，将烧瓶移出水浴，待反应液冷却后，将其倒入分液漏斗中。静置，分层，分出酸层（注意哪一层是酸层，怎样判断和检验）。将酸液倒入指定的回收瓶中，粗硝基苯用等体积的冷水洗涤，再用10%的碳酸钠溶液洗涤多次，直到洗涤液不显酸性。最后用去离子水洗至中性（如何检验）。将粗硝基苯从分液漏斗中放入干燥的小锥形瓶中，加入无水氯化钙干燥，并间歇地摇荡锥形瓶。,把澄清的硝基苯倒入50mL蒸馏烧瓶中，装上250水银温度计和空气冷凝管，用电热套加热蒸馏，收集204210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。产品称重，并计算产率。,（2）结果记录 表9-9 硝基苯的制备实验记录表,六注意事项,（1）混酸配法：在100mL锥形瓶中加入14.6mL浓硝酸，把锥形瓶放入冷水浴中，在摇动条件下将 20.0mL的浓硫酸慢慢加入浓硝酸中，混匀。 （2）苯的硝化是一个放热反应，在开始加入混酸时，硝化反应速度较快，每次加入的混酸量宜为0.51.0mL，随着混酸的加入，硝基苯逐渐生成，反应混合物中苯的浓度逐渐降低，硝化反应的速度也随之减慢，所以在加后一半混酸时，每次混酸可加入1.52.0mL。,（3）用吸管吸取少量上层反应液，滴到饱和食盐水中，当观察到油珠下沉时，则表示硝化反应已经完成。 （4）硝基苯有毒，处理时需多加小心，如果溅到皮肤上，可先用少量酒精洗擦，再用肥皂水洗净。 （5）如果使用工业硫酸，因其中含有少量汞盐等杂质具有催化作用，使反应物中含有微量的多硝基酸，如苦味酸和2,4-二硝基苯酚，它们的碱溶液呈深黄色。因而产物水洗时应洗至接近无色。,习题与思考题,1.硫酸和硝酸在硝化时各起什么作用？ 2.混酸若一次加完，将产生什么结果？ 3.若用比重为1.52的硝酸（发烟硝酸）配制混酸进行苯的硝化，将得到什么产物？ 4.硝化反应温度过高将会怎样 5.如何判断硝化反应已经结束？,