硝基苯的定量测定分析

硝基苯的定量分析

第二组：钱兵、孟厚辅、孟威、彭安、王佩垚、赵阔一：背景资料

硝基苯，有机化合物，又名密斑油、苦杏仁油，无色或微黄色具苦杏仁味的油状液体。难溶于水，密度比水大；易溶于乙醇、乙醚、苯和油。遇明火、高热会燃烧、爆炸。与硝酸反应剧烈。硝基苯由苯经硝酸和硫酸混合硝化而得。作有机合成中间体及用作生产苯胺的原料。用于生产染料、香料、炸药等有机合成工业。

物理性质

苯分子中一个氢原子被硝基取代而生成的化合物。无色或淡黄色（含二氧化氮杂质）的油状液体，有像杏仁油的特殊气味。相对密度1.2037(20/4℃)。硝基是强钝化基，硝基苯须在较强的条件下才发生亲电取代反应，生成间位产物；有弱氧化作用，可用作氧化脱氢的氧化剂。硝基苯常用硝酸和硫酸的混合酸与苯反应制取。主要用于制取苯胺、联苯胺、偶氮苯等。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。为无色或微黄色具苦杏仁味的油状液体。（纯净应为无色，实验室制硝基苯由于溶有硝酸分解产生的二氧化氮而有颜色，可加氢氧化钠溶液后分液除去）

相对密度：1.205(15/4℃)

熔点：5.7℃

沸点：210.9℃

闪点：87.78℃

自燃点：482.22℃

蒸气密度：4.25

蒸气压：0.13kPa(1mmHg44.4℃)

溶解度：难溶于水，密度比水大; 易溶于乙醇、乙醚、苯和油。遇明火、高热会燃烧、爆炸。与硝酸反应剧烈。[2]

化学性质

化学性质活泼，能被还原成重氮盐、偶氮苯等。由苯经硝酸和硫酸混合硝化而得。作有机合成中间体及用作生产苯胺的原料。

作用与用途

硝基苯是重要的其本有机中间体。硝基苯用三氧化硫磺化得间硝苯磺酸。可作为染料中间体温和氧化剂和防染盐S。硝基苯用氯磺酸磺化得间硝基苯磺酰氯，用作染料、医药等中间体。硝基苯经氯化得间硝基氯苯，广泛用于染料、农药的生产，经还原后可得间氯苯胺。用作染料橙色基GC，也是医药、农药、荧光增白剂、有机颜料等的中间体。硝基苯再硝化可得间二硝基苯，经还原可得间苯二胺，用作染料中间体、环氧树脂固化剂、石油添加剂、水泥促凝剂，间二硝基苯如用硫化钠进行部分还原则得间硝基苯胺。为染料橙色基R，是偶氮染料和有机颜料等的中间体。

二、几种生产方法

方法一：

将质量比为65%~68%的浓硝酸加入到苯中，再加入一定量的复合催化剂，加料完毕后，在70~100℃，磁力棒搅拌下进行反应，反应2~10小时，冷却，反应液自然分成有机相和水相的，有机相即为硝基苯。

催化剂：用SnO2与Al2O3按Sn:Al(摩尔比）=4:1混合，向混合粉体中加入无水乙醇，混合研磨0.5~1h，将固体混合试样在110℃烘箱中干燥4h，并在马弗炉中于300℃下焙烧3小时，制得复合催化剂。

催化剂与苯的摩尔比：1:100~10:100、选择性100%。

浓硝酸：65%~68%。

浓硝酸与苯的体积比：3:1

硝基苯收率：95.21%，

方法二：

常压冷却硝化法

按原料配比与部分冷的循环废酸连续地加入硝化锅中，控制反应温度在69~70摄氏度，反应物再经过三个串联的硝化锅，保持温度在65~68摄氏度，停留时间约为10~15min，然后进入连续分离器分离出废酸和酸性硝基苯，废酸进入连续萃取锅，用苯萃取废酸中的硝基苯，然后经分离器分离出萃取苯，并用泵连续地送往硝化锅1，萃取后的废液用泵送去浓缩成质量分数为90%~93%或76%~78%硫酸，套用于配制混酸。酸性硝基苯经水洗器、分离器、碱洗器和分离器除去所含的废酸和副产的硝基酚，即得到硝基苯。

方法三：

加压绝热连续硝化法

将超过理论量5%~10%的苯和预热到约为90摄氏度的混酸（HNO35%~8.5%，

H2SO460%~70%,H2O>=25%）连续地加到四个串联的无冷却装置的硝化锅中进行反应，利用反应热升温，物料的出口温度达到132~136摄氏度，操作压力0.44MPa，停留时间约为11.2min。分离出的废酸(硫酸浓度约为65.5%，120摄氏度)，进入闪蒸器，在90摄氏度和8kPa(60mmHg)下，利用本身热量快速蒸出水分，浓缩成68%~70%的硫酸循环使用，有机物经水洗、碱洗。蒸出过量即得到工业硝基苯，收率99.1%，二硝基物质量分数低于0.05%

方法四、混酸硝化法

原理：Ar + HONO2 +H2SO4 ® Ar- NO2 + H2O （主）

Ar- NO2+ HONO2 +H2SO4 ® Ar-(NO2)2+ H2O（副）

药品：苯、硝酸、硫酸、碳酸钠、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。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，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。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。

反应特点：混酸硝化反应温度较高，硝化能力强，反应速度快，硝化产率高产物纯度高，不易发生副反应。但会产生大量废酸和含硝基苯的废水，条件不易控制，对环静污染严重。测定标准

a.气相色谱仪:仪器灵敏度和稳定性应符合GB/T 9722的规定

b.检测器:氢火焰离子化检测器(FID)