【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）进一步掌握液体干燥、简单蒸馏的实验操作。
【实验原理】
硝化反应是制备芳香硝基化合物的主要方法，也是重要的亲电取代反应之一。芳烃的硝化较容易进行，在浓硫酸存在下芳烃与浓硝酸作用，芳烃的氢原子被硝基取代，生成相应的硝基化合物。
主反应：
副反应：
硫酸的作用是提供强酸性的介质，有利于硝酰阳离子（N+O2）的生成，它是真正的亲电试剂。硝化反应通常在较低的温度下进行，在较高的温度下硝酸的氧化作用往往导致原料的损失。
【仪器及药品】
1.仪器
电动搅拌回流装置等。
2.药品
苯、浓硝酸、浓硫酸、10%碳酸钠溶液、饱和食盐水、无水氯化钙等。
【实验内容】
在100 mL锥形瓶中放入20 mL浓硫酸，把锥形瓶置于冷水浴中，一边不断地摇动锥形瓶，一边将18 mL浓硝酸慢慢地注入浓硫酸中制成混酸备用。
在100 mL三口烧瓶中放入17.8 mL苯，在中间口安装电动搅拌器，一个侧口安装冷凝管，另一个侧口插上温度计（图2-2-10），其水银球浸到液面下，离烧瓶底约5 mm。开动搅拌器，通过冷凝管上口，将已冷却的混酸分多次［1］加入苯中。每加一次后，必须充分搅拌，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℃，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10 min内把水浴温度提高到60℃左右（反应混合物的温度为60～65℃），继续搅拌并保持30 min［2］。
反应物冷却至室温后，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［3］先用等体积的冷水洗涤，再用10%碳酸钠溶液洗涤［4］，直到溶液不显酸性［5］。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50 mL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，注意勿将产物蒸干［6］。产量约为17 g。
【主要技术与注意事项】
［1］苯的硝化反应为放热反应。在开始加入混酸时，硝化反应速率较小，每次加混酸的量宜为0.5～1 mL。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慢，故在加入后一半混酸时，每次加入1.5～2 mL。(www.xing528.com)
［2］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。
［3］硝基化合物对人体的毒性较大，所以处理硝基化合物时要特别小心，如不慎触及皮肤，应立即用少量乙醇洗，可用肥皂和温水洗涤。
［4］洗涤硝基苯时，不可过分用力振荡，否则使产品乳化难以分层，遇此情况，可加入固体NaOH或NaCl饱和溶液一滴，加数滴乙醇，静置片刻即可。
［5］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。
［6］因残留在烧瓶中的硝基苯在高温时易发生剧烈分解，故蒸产品时不可蒸干或使温度超过114℃。
【参考学时】
4～6学时。
【预习要求】
（1）复习硝基苯制备的原理及方法。
（2）预习液体干燥、简单蒸馏等基本操作。
【实验思考题】
（1）本实验为什么要控制反应温度在50～55℃？温度过高有什么不好？
（2）粗产物依次用水、碱液、水洗涤的目的何在？
（3）硫酸在本实验中起什么作用？
（4）一次把混酸加完，会产生什么结果？
【附注】
主要试剂及产物的物理常数见表3-12-1。
表3-12-1 主要试剂及产物的物理常数
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