硝基硝化反应苯的硝化反应条件反应方程式产物主要物理性质NO2
甲苯发生硝化反应的化学方程式
甲苯发生硝化反应的化学方程式甲苯（C6H5CH3）是一种有机化合物，可以通过硝化反应合成对硝基甲苯（C6H4(CH3)NO2），反应方程式如下：C6H5CH3 + HNO3 + H2SO4 → C6H4(CH3)NO2 + H2O这个方程式描述了甲苯与硝酸和硫酸反应生成对硝基甲苯和水。
下面将对这个反应进行解释。
甲苯发生硝化反应是一种烷基芳香化合物的重要反应。
硝化反应是一种在有机化学中常见的反应类型，用于引入硝基（NO2）基团到有机分子中。
在甲苯的硝化反应中，硝酸（HNO3）和硫酸（H2SO4）充当反应的试剂。
在反应中，首先将硝酸和硫酸混合形成硝酸硫酸混合酸。
这种混合酸是一种强酸，具有强酸性。
硝酸是一种强氧化剂，而硫酸则起到催化剂的作用。
甲苯溶解在硝酸硫酸混合酸中，其中的甲苯分子与硝酸发生反应。
硝酸中的硝根离子（NO3-）攻击甲苯分子上的氢原子，形成甲苯的正离子和硝酸根负离子。
这个过程被称为亲核取代反应。
C6H5CH3 + NO3- → C6H5CH2+ + HNO3甲苯的正离子与硝酸根负离子结合，形成对硝基甲苯的中间产物。
这个中间产物是不稳定的，很容易发生分解反应。
C6H5CH2+ → C6H4(CH3)NO2 + H+在分解反应中，甲苯的正离子失去一个氢离子，形成对硝基甲苯和一个质子（H+）。
质子会与水结合形成H3O+，而对硝基甲苯则稳定存在。
反应中产生的水可以通过分离出来，得到对硝基甲苯。
这个反应过程中，硝酸起到氧化剂的作用，将甲苯中的氢原子氧化为正离子。
硫酸则起到催化剂的作用，加速反应速率。
整个反应过程是一个复杂的离子反应，涉及到正离子和负离子的互相结合和分离。
甲苯的硝化反应是一种重要的有机合成反应，对于制备对硝基甲苯等化合物具有重要意义。
对硝基甲苯是一种重要的化工原料，广泛应用于染料、医药、农药等领域。
硝化反应的研究和应用对于有机化学领域具有重要的意义。
硝化反应
第四章 硝 化向有机化合物分子中引入硝基(-NO 2)的反应称为硝化反应。
硝化反应是有机化学工业中十分重要的单元反应之一。
硝化产品具有十分广泛的用途，不仅在染料、制药等民用行业上占有重要的地位，而且在国防工业中也占有重要的地位。
另外，可利用硝基的强极性，使芳环上其它取代基活化从而更容易发生化学反应。
第一节 硝化反应一、硝化试剂硝化剂是指在反应中能提供硝基(-NO 2)的化学物质。
常见的硝化试剂有不同浓度的硝酸、硝酸与硫酸的混合物、硝酸盐和硫酸、五氧化二氮以及硝酸和乙酸的混合物等。
混酸是最常用的硝化试剂。
一般认为硝化剂是以NO 2+(硝酰正离子)形式参与反应的。
1． 硝酸 纯硝酸、发烟硝酸及浓硝酸很少离解，主要以分子状态存在，仅有少部分硝酸经分子间质子的转移而离解成NO 2+。
由上式可知，水分的存在不利于NO 2+的形成。
因此，单用硝酸作硝化剂，会因硝化反应过程中产生的水而使硝酸浓度不断下降，硝化反应速度不断降低。
故一般很少采用单一的硝酸用硝化剂，除非是硝化反应活性较高的酚、酚醚、芳胺及稠环芳烃。
2．混酸 混酸是硝酸与硫酸的混合物。
混酸是应用最广泛的硝化剂。
在混酸中，硫酸起酸的作用，硝酸则作为一个碱而起作用。
因此，硫酸的加入可以大大提高硝酸的硝化能力。
混酸中所含硫酸的浓度不同，其NO 2+含量也不同。
表3-1 混酸中HNO 3转化成NO 2+的百分率HNO 3+HNO3H 2NO 3++NO 3-H 2NO 3+O H 2+NO 2+H 2SO 4+HNO 3HSO 4-+H 2NO 3+H 2SO 4+H 2NO 3+H 3O ++NO2++HSO 4-混酸中硝酸含量，% 5 10 15 40 80 100 硝酸转变为NO 2+的转化率，% 1001008028．8 9．81硫酸中水的存在对生成NO 2+不利，因加入水后增加了HSO 4-及H 3O +离子的浓度，这两种离子均会抑制NO 2+的生成。
对苯硝基苯硝化反应机理
对苯硝基苯硝化反应机理苯硝基苯是一种芳香化合物，其化学式为C6H5NO2。
它通常通过苯的硝化反应合成。
苯的硝化反应是一种经典的芳香硝化反应，在有机合成中具有重要的地位。
这种反应是通过在芳香环上引入硝基来合成硝基芳香化合物的方法之一。
硝基基团（NO2）是一种具有强电子吸引性的官能团，因此，被引入到芳环上的硝基会显著改变分子的化学性质。
苯的硝化反应主要涉及以下步骤：1.硫酸和硝酸形成混合酸（硫酸-硝酸混酸），其中硫酸起催化剂的作用。
混合酸通常是通过将浓硝酸和浓硫酸按照一定比例混合而成的。
2.将苯和混合酸共同加热至适当的温度。
这个温度通常在50-60摄氏度之间。
3.随着反应的进行，混合酸中的硝酸会给予苯一个硝基团。
硫酸在该反应中起催化剂的作用，通过负载正离子的特性增加了反应的速率。
硝基基团会被引入苯环的一个位置上。
此外，苯的硝化反应还涉及一些副反应，例如苯的硝基碳氢键的取代反应。
这些副反应会导致混合物中存在其他产物，如对硝基苯和甲苯。
此外，反应的温度和时间也会对反应产物的分布产生影响。
苯的硝化反应机理如下：1.苯通过其吸电子共轭体系构造了一个强势电子给体，从而使其具有较强的电子密度。
2.硝硫酸（硝酸和硫酸混合物）在该反应体系中扮演催化剂的角色。
硝被硫酸转化为硝酸根离子（NO3-），而硫酸被还原为亚硝酸根离子（NO2-）。
硫酸根离子与亚硝酸根离子形成一对氧氮键，并将亚硝酸发生催化氧化，形成NO2+。
该正离子相当于电孤独电子，可以通过π电子系统与苯环上的电子进行催化反应。
3.苯中的一个碳原子上的σ电子云与NO2+形成一对共轭体，导致反应发生。
4.共轭体中的一个σ电子移动到其他原子上，形成一个σ自由基。
5.自由基与氧结合，产生硝基苯。
总结：苯硝基化反应是通过硫酸和硝酸混合物的催化作用，在适当的温度下，将硝基引入苯环上的一个碳原子上的反应。
这个过程涉及一系列的步骤和中间体，其中硫酸起催化剂的作用，硝基团由硝酸根离子通过硫酸根离子中间体引入。
硝化反应基本原理
第二节 硝化反应基本原理
混酸硝化时，混酸的组成是重要的影响因素，硫酸浓度越大，硝 化能力越强。例如，甲苯一硝化时硫酸浓度每增加1%，反应活化能约 下降2.8kJ/mol。对于极难硝化物质，可采用HNO3-SO3作硝化剂，以便 提高硝化反应速度和大幅度降低硝化废酸量。混酸中硫酸的浓度还影 响产物异构体的比例。例如，1,5-萘二磺酸在浓硫酸中硝化，主要生 成1-硝基萘-4,8-二磺酸，而在发烟硫酸中硝化，主要生成2-硝基萘4,8-二磺酸。混酸中加入某些添加剂也能改变产物异构体的比例，如 甲苯硝化时向混酸中加入适量磷酸，可增加对位异构体的比例。
第二节 硝化反应基本原理
温度还直接影响生产安全和产品质量。硝化反应是一个强放热反 应。混酸硝化时，反应生成水稀释硫酸并将放出稀释热，这部分热量 约相当于反应热的7.5%～10%。苯的一硝化反应热可达到143kJ/ mol。 一般芳环一硝化的反应热也有约126kJ/mol。这样大的热量若不及时移 走，会发生超温，造成多硝化、氧化等副反应，甚至还会发生硝酸大 量分解，产生大量红棕色 NO2 气体，使反应釜内压力增大；同时主副 反应速度的加快，还将继续产生更大量的热量，如此恶性循环使得反 应失去控制，将导致爆炸等生产事故。因此在硝化设备中一般都带有 夹套、蛇管等大面积换热装置，以严格控制反应温度，确保安全和得 到优质产品。
反应的第一步是硝化剂离解，产生硝基阳离子 NO2＋；第二步是亲电 活泼质点NO2＋向芳环上电子云密度较高的碳原子进攻，生成π-络合物， 然后转变成 σ- 络合物，最后脱除质子得到硝化产物。在浓硝酸或混酸 硝化反应过程中，其中转变成 σ-络合物这一步的速度最慢，因而是整 个反应的控制步骤。
第二节 硝化反应基本原理
第二节 硝化反应基本原理
精细化工 第五章 硝化反应
1
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9
概述 硝化反应历程 混酸硝化 硫酸介质中的硝化 有机溶剂-混酸硝化 在乙酐或乙酸中的硝化 稀硝酸硝化 臵换硝化 亚硝化
2
5.1
概述
一、定义
向有机物分子的碳原子上引入硝基生成C-NO2键的反 应称硝化反应。 Ar-H + HO-NO2 →Ar-NO2 + H2O 硝化反应是最普遍，最早的有机反应之一1834年 在脂肪族碳原子上的硝化反应，因难于控制，工业 上很少应用。芳族硝化反应像磺化反应一样是非常 重要的一类化学过程，其应用十分广泛。
21
例如：在采用多锅串联法对甲苯进行混酸 硝化时在第一硝化锅中，酸相中的硝酸浓 度较大，硫酸浓度也较高，反应受传质控 制。
而在第二锅中，由于酸度降低和硝酸含量 减少，反应速率将转变为受动力学控制， 即受化学反应速度控制。
22
二、混酸的硝化能力 对于每个具体硝化过程用的混酸都要求具有适当的 硝化能力。 硝化能力太强，虽然反应快，但容易产生多硝化副 反应； 硝化能力太弱，反应缓慢，甚至硝化不完全。 工业上通常利用硫酸脱水值（D.V.S)和废酸计算浓 度(F.N.A)来表示混酸的硝化能力。 混酸的硝化能力，只适用于混酸硝化，不适用于在 浓硫酸介质中的硝化。
时所用的硝酸约过量10~65%。
5、臵换硝化
11
5.2
硝化反应历程
一、硝化剂的活性质点
已经证实，多数硝化剂参加硝化反应的活性质点 为硝基阳离子。
HNO3 2H2 SO4 NO2 H3O 2HSO4
硝化反应
第四章 硝 化向有机化合物分子中引入硝基(-NO 2)的反应称为硝化反应。
硝化反应是有机化学工业中十分重要的单元反应之一。
硝化产品具有十分广泛的用途，不仅在染料、制药等民用行业上占有重要的地位，而且在国防工业中也占有重要的地位。
另外，可利用硝基的强极性，使芳环上其它取代基活化从而更容易发生化学反应。
第一节 硝化反应一、硝化试剂硝化剂是指在反应中能提供硝基(-NO 2)的化学物质。
常见的硝化试剂有不同浓度的硝酸、硝酸与硫酸的混合物、硝酸盐和硫酸、五氧化二氮以及硝酸和乙酸的混合物等。
混酸是最常用的硝化试剂。
一般认为硝化剂是以NO 2+(硝酰正离子)形式参与反应的。
1．硝酸 纯硝酸、发烟硝酸及浓硝酸很少离解，主要以分子状态存在，仅有少部分硝酸经分子间质子的转移而离解成NO 2+。
由上式可知，水分的存在不利于NO 2+的形成。
因此，单用硝酸作硝化剂，会因硝化反应过程中产生的水而使硝酸浓度不断下降，硝化反应速度不断降低。
故一般很少采用单一的硝酸用硝化剂，除非是硝化反应活性较高的酚、酚醚、芳胺及稠环芳烃。
2．混酸 混酸是硝酸与硫酸的混合物。
混酸是应用最广泛的硝化剂。
在混酸中，硫酸起酸的作用，硝酸则作为一个碱而起作用。
因此，硫酸的加入可以大大提高硝酸的硝化能力。
混酸中所含硫酸的浓度不同，其NO 2+含量也不同。
表3-1 混酸中HNO 3转化成NO 2+的百分率HNO 3+HNO3H 2NO 3++NO 3-H 2NO 3+O H 2+NO 2+H 2SO 4+HNO 3HSO 4-+H 2NO 3+H 2SO 4+H 2NO 3+H 3O ++NO2++HSO 4-硫酸中水的存在对生成NO2+不利，因加入水后增加了HSO4-及H3O+离子的浓度，这两种离子均会抑制NO2+的生成。
3．硝酸与醋酐硝酸与醋酐组成的硝化体系硝化能力较强，可在低温下进行硝化反应，适用于易被氧化和被混酸分解的硝化反应。
该硝化剂中醋酐是溶剂，对有机物有良好的溶解性。
苯的硝化化学方程式
苯的硝化化学方程式苯是一种著名的有机化合物，其化学式为C6H6。
苯具有较高的稳定性和反应性，是有机合成中不可或缺的重要原料。
苯能够进行多种反应，其中最常见和重要的就是硝化反应。
苯的硝化反应是一种重要的有机合成反应。
在实验室中，我们可以通过硝酸和浓硫酸的混合物（称为“硝化混合酸”）来实现苯的硝化反应。
反应的化学方程式如下：C6H6 + HNO3 → C6H5NO2 + H2O硝化反应是一种亲电取代反应，其反应机理如下：1. 初始步骤：硝酸分解产生NO2+和NO3-离子。
HNO3 → H+ + NO3-2. 电荷转移步骤：NO2+离子和苯分子发生电荷转移反应，在仲碳原子上形成负电荷。
NO2+ + C6H6 → C6H6+• + NO23. 取代步骤：负电荷中间体利用硝酸的一个过量贡献的氢离子进行取代，得到C6H5NO2，即硝基苯。
C6H6+• + HNO3 → C6H5NO2 + H2O硝化反应中硝酸的浓度、温度和反应时间等因素均对反应的速率和产物产率有着重要的影响。
苯的硝化反应除了能够生成硝基苯这一有机合成重要原料外，还能够提供深入理解有机化学反应的机理，为有机化学研究提供了有益的参考。
在工业上，苯的硝化反应是广泛应用于火药、染料、医药等领域的有机反应过程。
同时，硝化反应也是环境污染的主要源头之一。
因此，减少硝化反应所产生的废弃物和有害物质对环境的危害也成为了化学工业向环保化方向发展的重要一步。
综上所述，苯的硝化反应是一种重要的有机合成反应，具有广泛的应用和理论意义，但也需要环境保护的重视。
化学工作者应该在实验中严格遵循安全操作规程，以减少对环境的危害。
同时，应积极研究和推广环保型有机反应方法，为人类可持续发展贡献力量。
硝化反应综述PPT课件
的颜色，有些硝基化合物可作为烈性炸药。
硝化后的产物：
C-硝基、N-硝基、O-硝基 化合物
硝化剂的活泼质点
5
硝化反应通常是用能够生成硝基正离子(NO2+) 的试剂为硝化剂。
1903年尤勒(Euler)最早提出NO2+离子为硝化 反应的进攻试剂这个观点。以后的各种研究确 证了它的存在，并证明了它是亲电硝化反应的 真正进攻质点。
CH3COONO3-
子 能 力
Cl-
增 （
H2O-
强
BF4-
）
C2H5OH H2O CH3COOH HNO3 HCl
H3O+ HBF4
1.2硝化剂的类型和硝化方法
7
硝化剂主要是硝酸，从无水硝酸到稀硝酸都可 以作为硝化剂。
由于被硝化物性质和活泼性的不同，硝化剂 常常不是单独的硝酸，而是硝酸和各种质子酸 (如硫酸)、有机酸、酸酐及各种路易斯酸的混合 物。此外还可使用氮的氧化物，亚硝酸盐、有 机硝酸酯等作为硝化剂。
三氧化二氮在硫酸中对芳烃无硝化能力，对苯也不 能直接进行硝化，但三氧化二氮在路易斯酸的催化 下，不仅是良好的亚硝化剂，而且在一定的条件下 也具有硝化能力，能将硝基引入芳核。
许多有机化合物可以用亚硝酸的水溶液进行硝化， 这是由于存在N2O4、N2O3和NO2等。无水 N2O4与苯难起反应，但有过量硫酸时，在低温下 N2O4亦能使芳烃硝化。
×100
1＋D.V.S.
2.2混酸的硝化能力
33
氯苯一硝化时采用三种不同混酸的计算数据
混酸 组成
％
1mol 氯苯
硝酸比Φ＝1
H2SO4 HNO3 H2O D.V.S. F.N.A. 所需混酸，kg 所需100％H2SO4，kg 废酸量，kg
硝化反应详解
硝化反应详解1 、简介硝化反应，硝化是向有机化合物分子中引入硝基〔－NO2〕的过程，硝基就是硝酸失去一个羟基形成的一价的基团。
芳香族化合物硝化的反应机理为：硝酸的－OH基被质子化，接着被脱水剂脱去一分子的水形成硝酰正离子〔nitronium ion，NO2〕中间体，最后和苯环行亲电芳香取代反应，并脱去一分子的氢离子。
在此种的硝化反应中芳香环的电子密度会决定硝化的反应速率，当芳香环的电子密度越高，反应速率就越快。
由于硝基本身为一个亲电体，所以当进行一次硝化之后往往会因为芳香环电子密度下降而抑制第二次以后的硝化反应。
必须要在更剧烈的反应条件〔例如：高温〕或是更强的硝化剂下进行。
常用的硝化剂主要有浓硝酸、发烟硝酸、浓硝酸和浓硫酸的混酸或是脱水剂配合硝化剂。
脱水剂：浓硫酸、冰醋酸、乙酐、五氧化二磷硝化剂：硝酸、五氧化二氮〔N2O5〕Ar─H+HNO3→Ar─NO2+H2O2 、反应机理硝化反应的机理主要分为两种，对于脂肪族化合物的硝化一般是通过自由基历程来实现的，其具体反映比较复杂，在不同体系中均有所不同，很难有可以总结的共性，故这里不予列举。
而对于芳香族化合物来说，其反应历程基本相同，是典型的亲电取代反应。
3 、主要方法硝化过程在液相中进行，通常采用釜式反应器。
根据硝化剂和介质的不同，可采用搪瓷釜、钢釜、铸铁釜或不锈钢釜。
用混酸硝化时为了尽快地移去反应热以保持适宜的反应温度,除利用夹套冷却外,还在釜内安装冷却蛇管。
产量小的硝化过程大多采用间歇操作。
产量大的硝化过程可连续操作，采用釜式连续硝化反应器或环型连续硝化反应器,实行多台串联完成硝化反应。
环型连续硝化反应器的优点是传热面积大，搅拌良好，生产能力大，副产的多硝基物和硝基酚少。
硝化方法主要有：稀硝酸硝化、浓硝酸硝化、在浓硫酸中用硝酸硝化、在有机溶剂中用硝酸硝化和非均相混酸硝化等。
硝化方法主要有以下几种：〔1〕稀硝酸硝化一般用于含有强的第一类定位基的芳香族化合物的硝化，反应在不锈钢或搪瓷设备中进行，硝酸约过量10~65%。
硝基苯的制备实验报告
一、实验目的1. 了解硝基苯的制备原理和方法。
2. 掌握硝化反应的实验操作技巧。
3. 学习有机合成实验的基本步骤和注意事项。
二、实验原理硝基苯是一种重要的有机化工原料，广泛应用于染料、医药、农药等领域。
本实验采用苯与混酸（硝酸和硫酸的混合物）在50-60℃的条件下进行硝化反应，生成硝基苯。
反应方程式如下：C6H6 + HNO3 → C6H5NO2 + H2O三、实验药品与仪器1. 药品：苯（分析纯）、浓硝酸（分析纯）、浓硫酸（分析纯）、碎冰、蒸馏水、NaNO2、NaOH、NaCl。
2. 仪器：烧杯、锥形瓶、冷凝管、电热套、滴定管、酒精灯、温度计、玻璃棒、铁架台、滤纸等。
四、实验步骤1. 准备工作（1）检查仪器是否完好，清洗实验器材。
（2）称取5.0g苯，置于锥形瓶中。
2. 配制混酸（1）将浓硫酸和浓硝酸按体积比1:1混合，得到混酸。
（2）用滴定管将混酸缓慢滴入锥形瓶中的苯中，同时不断搅拌，使苯与混酸充分混合。
3. 硝化反应（1）将锥形瓶放入50-60℃的水浴中，控制水浴温度。
（2）在搅拌下，继续滴加混酸，直至苯完全溶解。
（3）保持水浴温度不变，继续反应30分钟。
4. 冷却、过滤（1）将锥形瓶从水浴中取出，自然冷却至室温。
（2）用滤纸过滤反应混合物，收集滤液。
5. 后处理（1）将滤液置于烧杯中，加入适量的NaNO2和NaOH，调节pH值至中性。
（2）用蒸馏水洗涤沉淀，直至洗涤液呈中性。
（3）将沉淀收集于烧杯中，加入适量的NaCl，搅拌使沉淀溶解。
（4）用滤纸过滤，收集滤液。
6. 结晶、干燥（1）将滤液置于锥形瓶中，用酒精灯加热蒸发，浓缩至一定浓度。
（2）自然冷却至室温，待硝基苯结晶析出。
（3）用滤纸过滤，收集硝基苯晶体。
（4）将硝基苯晶体置于干燥器中干燥，直至恒重。
五、实验结果与讨论1. 实验结果通过实验，成功制备了硝基苯。
产物为无色透明液体，具有刺激性气味。
2. 讨论（1）实验过程中，温度控制对硝化反应的产率有很大影响。
硝化反应基本原理
一、硝化剂及其硝化活泼质点 1．硝化剂 硝化剂是能够生成硝基阳离子（NO2＋）的反应试剂。工业上常见 的硝化剂有各种浓度的硝酸、混酸、硝酸盐和过量硫酸、硝酸与醋酸 或醋酸酐的混合物等。通常的浓硝酸是具有最高共沸点的HNO3和水的 共沸混合物，沸点为120.5℃，含68%的HNO3，其硝化能力不是很强。 混酸是浓硝酸与浓硫酸的混合物，常用的比例为重量比1:3，具有硝化 能力强、硝酸的利用率高和副反应少的特点，它已成为应用最广泛的 硝化剂，其缺点是酸度大，对某些芳香族化合物的溶解性较差，从而 影响硝化结果。硝酸钾（钠）和硫酸作用可产生硝酸和硫酸盐，它的 硝化能力相当于混酸。硝酸和醋酐的混合物也是一种常用的优良硝化 剂，醋酐对有机物有良好的溶解度，作为去水剂十分有效，而且酸度 小，所以特别适用于易被氧化或易为混酸所分解的芳香烃的硝化反应。 此外，硝酸与三氟化硼、氟化氢或硝酸汞等组成的混合物也可作为硝 化剂。
实验表明，在混酸中硫酸浓度增高，有利于NO2＋的离解。硫酸 浓度在75%～85%时，NO2＋离子浓度很低，当硫酸浓度增高至89％或 更高时，硝酸全部离解为NO2＋离子，从而硝化能力增强。参见表4-1。
硝酸、硫酸和水的三元体系作硝化剂时，其NO2＋含量可用一个三角坐 标图来表示。如图4-1所示。由图可见，随着混酸中水的含量增加， NO2＋的浓度逐渐下降，代表 NO2＋ 可测出极限的曲线与可发生硝化反 应所需混酸组成极限的曲线基本重合。
硝化反应的影响因素 1 ．被硝化物的性质
硝化反应是芳环上的亲电取代反应，芳烃硝化反应的难易程度， 与芳环上取代基的性质有密切关系。当芳环上存在给电子基团时，硝 化速度较快，在硝化产品中常以邻、对位产物为主；反之，当芳环上 连有吸电子基时，硝化速度降低，产品中常以间位异构体为主。然而 卤代芳烃例外，引入卤素虽然使芳环钝化，但得到的产品几乎都是邻、 对位异构体。单取代苯的硝化反应速度按以下顺序递增： —NO2＜—SO3H＜—CO2H＜—Cl＜—H＜—Me＜—OMe＜—OEt＜—OH
硝化反应详解
硝化反应详解 Prepared on 22 November 2020硝化反应详解1、简介硝化反应，硝化是向有机化合物分子中引入硝基（－NO2）的过程，硝基就是硝酸失去一个羟基形成的一价的基团。
芳香族化合物硝化的反应机理为：硝酸的－OH基被质子化，接着被脱水剂脱去一分子的水形成硝酰正离子（nitroniumion，NO2）中间体，最后和苯环行亲电芳香取代反应，并脱去一分子的氢离子。
在此种的硝化反应中芳香环的电子密度会决定硝化的反应速率，当芳香环的电子密度越高，反应速率就越快。
由于硝基本身为一个亲电体，所以当进行一次硝化之后往往会因为芳香环电子密度下降而抑制第二次以后的硝化反应。
必须要在更剧烈的反应条件（例如：高温）或是更强的硝化剂下进行。
常用的硝化剂主要有浓硝酸、发烟硝酸、浓硝酸和浓硫酸的混酸或是脱水剂配合硝化剂。
脱水剂：浓硫酸、冰醋酸、乙酐、五氧化二磷硝化剂：硝酸、五氧化二氮（N2O5）Ar─H+HNO3→Ar─NO2+H2O2、反应机理硝化反应的机理主要分为两种，对于脂肪族化合物的硝化一般是通过自由基历程来实现的，其具体反映比较复杂，在不同体系中均有所不同，很难有可以总结的共性，故这里不予列举。
而对于芳香族化合物来说，其反应历程基本相同，是典型的亲电取代反应。
3、主要方法硝化过程在液相中进行，通常采用釜式反应器。
根据硝化剂和介质的不同，可采用搪瓷釜、钢釜、铸铁釜或不锈钢釜。
用混酸硝化时为了尽快地移去反应热以保持适宜的反应温度,除利用夹套冷却外,还在釜内安装冷却蛇管。
产量小的硝化过程大多采用间歇操作。
产量大的硝化过程可连续操作，采用釜式连续硝化反应器或环型连续硝化反应器,实行多台串联完成硝化反应。
环型连续硝化反应器的优点是传热面积大，搅拌良好，生产能力大，副产的多硝基物和硝基酚少。
硝化方法主要有：稀硝酸硝化、浓硝酸硝化、在浓硫酸中用硝酸硝化、在有机溶剂中用硝酸硝化和非均相混酸硝化等。
硝化方法主要有以下几种：（1）稀硝酸硝化一般用于含有强的第一类定位基的芳香族化合物的硝化，反应在不锈钢或搪瓷设备中进行，硝酸约过量10~65%。
苯环硝化反应的条件
苯环硝化反应的条件苯环硝化反应是一种重要的有机合成反应，通过该反应可以合成许多重要的化学品，如硝基苯等。
在进行苯环硝化反应时，需要满足一定的条件才能顺利进行反应，下面将详细介绍苯环硝化反应的条件。
苯环硝化反应需要使用硝化剂，通常使用的硝化剂是浓硝酸和硫酸的混合物。
硝化剂的质量和浓度对反应的效果有重要影响，通常情况下，硝化剂的浓度越高，反应速率越快，但同时也会增加反应的危险性。
苯环硝化反应需要适当的温度。
一般来说，苯环硝化反应的温度在0-10摄氏度之间比较适宜，可以有效控制反应的速率，并减少副反应的发生。
过高或过低的温度都会影响反应的进行，甚至导致反应失败。
苯环硝化反应还需要适当的反应时间。
在硝化反应中，反应时间的长短直接影响产物的收率和纯度。
通常情况下，反应时间过长会导致产物的分解和副反应的发生，反应时间过短则可能导致反应不完全。
苯环硝化反应还需要适当的搅拌速度和反应容器。
搅拌速度可以有效地促进反应物的混合和传质，提高反应的速率。
反应容器的选择也很重要，一般情况下应选择耐腐蚀的材料制成的容器，以避免反应物对容器的损害。
总的来说，苯环硝化反应的条件包括适当的硝化剂、合适的温度、适当的反应时间、适当的搅拌速度和反应容器。
只有在这些条件下，苯环硝化反应才能高效进行，得到理想的产物。
当然，在进行实验时，还需要严格控制各项条件，确保实验的安全性和可靠性。
通过以上介绍，相信读者对苯环硝化反应的条件有了更深入的了解，希望可以帮助读者在实验操作中更好地进行苯环硝化反应，取得理想的结果。
同时也提醒读者在进行实验操作时要严格遵守实验室安全操作规程，确保实验顺利进行。
硝化
(B)混酸中的硝酸用量接近理论量，硝酸几乎可全部被利用。
(C)硫酸由于比热大，能吸收硝化反应中放出的热量，可以
避免硝化的局部过热现象，使反应温度容易控制。
(D)浓硫酸能溶解多数有机物，因此增加了有机物与硝酸的
相互接触，使硝化易于进行。
(E)混酸对铁不起腐蚀作用，因而可使用碳钢或铸铁设备作反
应器。
2019/8/15
当＞＞1，以100份质量混酸为基准计算公式推导如下：
废酸质量 100 w（HNO3） 2w（HNO3） 100 5w（HNO3）
7
7
F.N.A. 100w（5wH（2SHON4）O3）100%
7
当 1，硝酸全部反应生成水，即相当于 1，
F.N.A. 100w（5wH（2SHON4）O3）100% 7
2019/8/15
13
2、浓硝酸硝化法 应用范围：主要应用于芳烃化合物的硝化。目前仅用 于少数硝基化合物的制备。
3、浓硫酸介质中的均相硝化法
当被硝化物或硝化产物在反应温度下是固态时，常常 将被硝化物溶解于大量的浓硫酸中，然后加入硫酸和 硝酸的混合物进行硝化，这种方法只需要使用过量很 少的硝酸，一般产率较高，所以应用范围较广。
CH3 NO2
NO2
O2N
CH3 NO2
(H3C)3C
CH3
NO2
人造麝香3-叔丁基-2,4,6-源自硝基二甲苯2019/8/15
5
二、硝化剂及其硝化活泼质点 1、硝酸
1050㎝-1 NO31400㎝-1 NO2+
HNO3 + HNO3
H2+NO3 + NO3-
H2+NO3
H2O + NO2+
硝基苯的制备原理
硝基苯的制备原理硝基苯，又被称为硝基苯酚，是一种有机化合物，分子式为C6H5NO2，属于苯的衍生物。
它是一种无色晶体，具有特殊的香气，广泛应用于化学工业和医药工业。
硝基苯的制备原理主要通过硝化反应实现，一般有三种主要的制备方法，即硝化反应法、重氮化反应法和硝基化反应法。
1. 硝化反应法：硝化反应法是最常用的制备硝基苯的方法。
其制备原理是将苯系化合物与硝酸反应，生成硝基苯。
反应方程式如下：C6H6 + HNO3 →C6H5NO2 + H2O该反应是一种亲电取代反应，硝酸（HNO3）向苯环上的质子攻击，形成亲电炔氢离子，进而与硝酸根离子结合，生成硝基苯。
硝基苯的生成可以通过变化反应条件和反应时间来控制所得产物的选择性。
2. 重氮化反应法：重氮化反应法是一种以硝酸和苯胺为原料制备硝基苯的方法。
其制备原理是先将苯胺与硝酸反应生成相应的亚硝基化合物，然后再通过酸性条件下的重氮化反应得到硝基苯。
反应方程式如下：C6H5NH2 + HNO2 →C6H5N2+ + 2H2OC6H5N2+ + HNO3 →C6H5NO2 + H2O + N2↑在此反应过程中，苯胺与硝酸会先反应生成亚硝基苯胺，然后再通过酸性条件的重氮化反应得到硝基苯。
该方法相比硝化反应法，可大量减少亲电炔氢离子的生成，减小了反应的爆炸性。
3. 硝基化反应法：硝基化反应法是一种以苯为原料直接进行硝化反应的方法。
其制备原理是通过将苯置于亚硝酸和硫酸等混合酸中反应生成硝基苯。
反应方程式如下：C6H6 + HNO2 + H2SO4 →C6H5NO2 + H2SO4 + H2O在该反应过程中，亚硝酸作为硝基供体与苯发生反应，生成硝基苯。
在反应中，硫酸既能够起催化剂的作用，也能够将水抽取走，提高反应的产率。
总体来说，硝基苯的制备原理主要是通过硝化反应进行，可以使用硝酸、苯胺和亚硝酸等试剂作为原料，通过改变反应条件和反应时间来控制所得产物的选择性。
这种方法的优点在于操作简单、产率高，广泛应用于工业生产中。
硝基苯基础知识
硝基苯基础知识1、硝化反应常用的硝化剂是硝酸和硫酸的混合物酸，简称混酸，试述用混酸进行硝化反应的机理。
答：用混酸进行硝化反应公认的机理包括下列反应程序：1）硝酸在硫酸中离解，产生硝酰阳离子N+O2它是真正进攻芳烃的亲电质点HONO2 + 2H2SO4→H3O + 2HSO4-+ N+O2硝酸硫酸负离子硫酸氢离子硝酸酰阳离子2）硝酰阳离子向芳环进攻，先与大∏电子云形成不稳定的结合，即形成所谓∏络合物，以苯的一硝化为例，可用下式表示；3）生成的∏络合物不稳定，一部分逆反应又变成原始物质，另一部分向芳环上络合物，可用下式表示；4）生成的δ络合物，由于硝基的强吸电子性，在定域的碳原子上排拆质子氢而使之游离，结果生成了硝基苯。
5）游离的质子氢又与硫酸氢离子结合成硫酸，所以称硫酸氢离子为质子接受体。
H++ HSO4-→H2SO42、烃的硝化反应为什么目前工业上都用混酸做为硝化剂？答：用混酸做硝化剂有下列优点和作用：（1）硝化反应是一个生成水的反应，如果单独用硝酸做硝化剂生成的水很快被稀释，硝化反应也就很快停止了，因而硝酸就不可能的全部被利用，混酸的硫酸有强的吸水作用，可以使硝酸最大可能地被利用。
（2）硝化反应是一个大盘放热反应，而有机物一般热容量较小（0.3-0.4千卡/公斤﹒℃），它又是热的不良导体，反应的热量不易放出，当用混酸做硝化剂时，由于大量硫酸的存在，它是热的良导体，又有较大的热容量，因而反应生成的热量较容易传出，而且使反应较平稳。
（3）单独使用硝酸硝化时，由于浓稀硝酸的腐蚀性很强，因而必须选用特殊材料的储存、运输、反应和分离设备以及管道，当酸中加入一定量的硫酸以后，例如废酸的硫酸达70%以上时，使用铸铁材质的设备就可以应用了，当废酸的硫酸浓度70%以上时，甚至选用碳钢设备也可以生产，所以用混酸做硝化剂还有一定的抗腐蚀作用。
（4）实际上当将硝酸和硫酸混合成一定组成的硝酸以后，已如题中所谈到的，其中的硝酸几乎百分之百的离解成硝酰阳离子，是它直接和芳环进行硝化反应，所以又可以说硫酸在硝化反应过程起着加速反应的催化作用。
硝化反应
O
Π3
4
氢键 σ σ
H O
N
σ
O
中心N以SP2杂化轨道与3个O形成3个 σ键，呈平面三角形分布； N上未参与杂化的P轨道与2个非羟基O原 子的P轨道重叠，在O-N-O间形成大π键∏34。 HNO3分子内还可形成氢键。
硝酸的电离：
HNO3 + HNO3 H2NO3+ H2NO3+ + NO3NO2+ + H2O
⑷ 有机溶剂中硝化
优点是采用不同的溶剂，可以改变所得硝基异 构体的比例，避免使用大量硫酸作溶剂，以及使 用接近理论量的硝酸。随溶剂价格的降低，这种 方法的应用范围将会扩大。 常用的有机溶剂有：乙酸、乙酸酐、二氯乙 烷、二氯甲烷。
⑸其他方法
①以65%硝酸或酰基的硝酸酯为硝化剂，在沸石 上气相硝化或液相硝化。由于芳烃具有很高的对 位选择性和经济上具有吸引力，近年这方面工作 十分活跃。
HAr NO2决速
⑶慢
⑷快
② 一级反应——在浓硝酸中硝化
不活泼的被硝化物(如硝基苯、对硝基氯苯、1硝基蒽醌)与大大过量的硝酸反应，生成σ- 络合物 （反应（3））一步为速率控制步骤，也就是说， 反应同被硝化物浓度有关。
2.3.2 硝化反应动力学
⑴均相硝化动力学
①零级反应——在有机溶剂中硝化 活泼的被硝化物在有机溶剂中与大大过量的硝 酸在低温下进行硝化时，可认为硝酸的浓度不变。
v k0
英国化学家（英格尔的）C.K.Ingold确认的芳香族化合物 的硝化历程：
HNO3 H H 2O NO2 H 2O NO2 NO2 H 2O NO2 ArH HAr NO2
H2SO4 + HNO3 H2NO3+ + H2O + H2SO4 2H2SO4 + HNO3 HSO4- + H2NO3+ NO2+ + H2O H3O+ + HSO4NO2+ + H3O+ + 2HSO4-
第2章 硝化反应
硝酸的电离：
HNO3 + HNO3 H2NO3+ H2NO3+ + NO3NO2+ + H2O
电离产生的NO2+硝酰正离子，即硝基正离 子，具有直线型构型，中心氮原子sp杂化，与 两个氧原子成键，氮原子的两个p轨道与氧原 子的相应轨道形成大π键
O
N
O
⑵ 硝酸混酸
在硝酸中加入强质子酸可提高其硝化能力。 硫酸是最重要，也是最常用的强质子酸，它与硝 酸的混合物称为硝硫混酸或混酸，是强硝化剂。
H2SO4 + HNO3 H2NO3+ + H2O + H2SO4 2H2SO4 + HNO3 HSO4- + H2NO3+ NO2+ + H2O H3O+ + HSO4NO2+ + H3O+ + 2HSO4-
⑶ 硝酸与乙酸酐的混合硝化剂
是仅次于硝酸和混酸常用的最重要的硝化剂。 特点：反应较温和，适用于易被氧化和易被混 酸所分解的硝化的反应。 适用于芳烃、杂环化合物、不饱和烃、胺、 醇 及肟等的硝化。 其他硝化剂：有机硝酸酯、氮的氧化物 （N2O5为重要）、硝酸盐和硫酸混合物。
v k ArH HNO2
[ArH]表示酚、酚醚以及某些氮酰基芳胺等被硝 化物浓度
ArH HNO2 ArNO H 2O
ArNO HNO3 ArNO2 HNO2
2.4 影响因素
2.4.1 被硝化物的性质
硝化反应是芳环上的亲电取代反应，苯的衍生物的 硝化难易程度由苯环上取代基性质而定。取代基给电子 能力提高，硝化速率加快，产物以邻对位为主；取代基 吸电子能力提高，硝化速率降低，产物以间位为主（卤 素除外）。
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A、1.3—环已二烯加氢是吸热反应
B、1.3—环已二烯比苯稳定
C、苯加氢生成环已烷是吸热反应
D、苯比1.3—环已二烯稳定
—NO2 苯分子中氢原子被—NO2 所取 代的反应，叫做硝化反应。
•苯的硝化反应条件 苯与浓硫酸和浓硝酸的混合物共热 至50℃ ～60℃ （水浴加热）
•反应方程式 HO—NO2 +
—NO2 + H2O
•产物主要物理性质
硝基苯是带有苦杏仁味的无色 油状液体，不溶于水，密度比 水大，有毒
苯的磺化反应
•磺酸基 •磺化反应
Ｃ．ＣＣl4
Ｄ. KI E. 己烯 Ｆ．乙醇
3.苯、乙烯、乙烷、乙炔四种物质中
• 能与酸性高锰酸钾溶液反应的是 • 能与卤素单质在一定条件下发生加成反应的是 • 能与卤素单质在一定条件下发生取代反应的是 • 含碳量 • 等质量四种烃燃烧产生二氧化碳的量 • 等质量四种烃燃烧的耗氧量
4、设计实验，来区分己烷、己烯、苯三种液态烃。
5、将苯分子中的一个碳原子换成氮原子， 得到一个类似苯环的稳定有机物，此有机 物的相对分子量为：
79
N
6．下列说明是否正确：
（1）苯的结构是 ，它有单键，能发生取代反 应；它还有双键，所以可以起加成反应。
（2）乙烯和苯都能使溴水褪色。
7．在用氯化铝作催化剂时，苯能与氯气发生 取代反应；紫外线照射下，苯能与氯气发生 加成反应。写出上述两个反应的化学方程式。
13、直链烷烃的通式可用CnH2n+2表示，现有一 系列芳香烃，按下列特点排列：
，
，
，……
若用通式表示这一系列化合物，其通式应为：
A、CnH2n-6 C、C4n+6H2n+6
B、C6n+4H2n+6 D、C2n+4H6n+6
14、在烃分子中去掉2个氢原子形成一个双键是吸热 反应，大约需117kJ/mol～125 kJ/mol的热量，但 1.3—环已二烯失去2个氢原子变成苯是放热反应，
•色、味、态 •熔、沸点 •密度 •溶解性 •毒性 •挥发性
物理性质
组成与结构
•最简式、化学式、结构简式 •空间构型 •键角 •成键特点
化学性质
•苯的燃烧 •苯的取代反应 •苯的加成反应
•不与高锰酸钾、溴水等物质 反应
•具有烃能燃烧的通性 •较易发生取代反应 •能发生加成反应
苯燃烧的方程式及现象
8、能说明苯分子中苯环的平面正六边形结构 中，碳碳键不是单双键交替排布的事实是
A、苯的一元取代物没有同分异构体 B、苯的邻位二元取代物只有一种 C、苯的间位二元取代物只有一种 D、苯的对位二元取代物只有一种
9.
• 苯的二氯代物有几种同分异构体？ • 苯的二溴代物呢？
• 如果用两个甲基来取代苯环上的氢原子， 所得物质有几种同分异构体？
CH2
CH2
CH2
3. 反应类型 加成反应
芳香烃
•芳香烃 •芳香族化合物
１、苯是无＿＿色特＿殊＿气＿味＿液＿体，不＿＿溶
于水，密度比水＿＿小，＿易 挥发，蒸汽＿有＿毒， 常作＿有机＿溶剂．
２、将下列各种液体分别与溴水混合并振
荡，静置后混合液分成两层，下层几乎呈无
色的是（ B、E ）
Ａ．氯水 Ｂ．苯
点燃
2 C6H6 + 15 O2
12CO2 + 6 H2O
明亮火焰、大量黑烟
苯与溴反应
1. 反应条件 催化剂、液溴
2. 反应类型
3. 反应方程式
＋ Br2
4. 生成物主要物理性质
溴苯是无色液体，密度大于水， 不溶于水
Br + HBr
苯还可以和其他卤素单质发生取代反应
v
苯的硝化反应
•硝基 •硝化反应
11、已知分子式为C12H12的物质A结构简式为
CH3
CH3
A环上的二溴代物有9种同分异构物，由此推断
A环上的四溴代物的异构体的数目有(
)
A、9种 B、10种 C、11种 D、2种
12.苯环上一个或多个氢原子被烷基取代 后的物质被称作苯的同系物，如甲苯、 二甲苯、乙苯、丙苯等，试写出苯的同 系物的通式
•苯的磺化反应条件
•反应方程式
—SO3H
苯分子中氢原子被硫酸分子中的— SO3H所取代的反应，叫做磺化反应。
苯与浓硫酸的混合物共热至 70℃ ～80℃ （水浴加热）
+ HO—SO3H
—SO3H + H2O
苯与氢气的反应
1. 反应条件 Ni催化剂、 180℃ ～250℃
2. 反应方程式
+3H2
CH2 CH2 CH2
10.
二甲苯苯环上的一溴化物共有6种，将其还原可制 得3种二甲苯，它们的熔点分别列于下表：
6种一溴 代二甲苯 234℃
的熔点
对应还原 的二甲苯 13℃
的熔点
206℃ -54℃Leabharlann 213.8℃204℃
214.5 ℃
205℃
-27℃ -54℃ -27℃ -54℃
由此推断熔点为13℃、-27℃、 -54℃的分子结构简式 分别为_______________。