间硝基甲苯的实验原理是是么?谢谢了。
a
试题分析:甲苯和苯都能与浓硝酸、浓硫酸发生取代反应,但苯只能引入1个硝基,而甲苯引入3个硝基,所以能说明侧链对苯环性质有影响,故a正确;甲苯可看作是ch
4
中的1个h原子被-c
6
h
5
取代,苯、甲烷不能被酸性kmno
4
溶液氧化使其褪色,甲苯能被酸性kmno
4
溶液氧化为苯甲酸,苯环未变化,侧链甲基被氧化为羧基,说明苯环影响甲基的性质,但不能说明侧链对苯环性质有影响,故b不正确;燃烧产生带浓烟的火焰说明含碳量高,不能说明侧链对苯环性质有影响,故c错误;甲苯都能能与h
2
发生加成反应,是苯环体现的性质,不能说明侧链对苯环性质有影响,故d错误,答案选a。
点评:本题以苯及其同系物的性质考查为载体,旨在考查苯的同系物中苯环与侧链的相互影响,通过实验性质判断,考查学生的分析归纳能力,有利于提升学生的学科素养。
试剂:68%硝酸,98%硫酸,甲苯
DNT有一段硝化法和二段硝化法,一段硝化法比较浪费,还要用到发烟硝酸(不易买到)所以一般用二段消化法。在这里我们介绍二段消化法。 将水浴装置中的水加热至 80-----85摄氏度。还是在这段时间中,配置混酸。取20ml硝酸,再取120ml硫酸,缓慢混合,注意搅拌。之后再取10ml一硝基甲苯,混合。然后水浴45分钟,之后将全部产物都倒入冷水中,过滤,再用水洗。最后用碳酸钠(碳酸氢钠)的溶液洗至碱性,最后再用清水冲净,干燥,最后的到二硝基甲苯 。
1.
在250ml的三颈瓶中依次加入2g对硝基甲苯,6g重铬酸钾粉末及15ml水。
2.
在震荡下自滴液漏斗滴入10ml浓硫酸。(注意用冷水冷却,以免对硝基甲苯因温度过高挥发而凝结在冷凝管上)。
3.
硫酸滴完后,加热回流0.5h,反应液呈黑色。(此过程中,冷凝管可能会有白色的对硝基甲苯析出,可适当关小冷凝水,使其熔融滴下)。
4.
待反应物冷却后,搅拌下加入40ml冰水,有沉淀析出,抽滤并用20ml水分两次洗涤。
5.
将洗涤后的对硝基苯甲酸的黑色固体放入盛有20ml
5%硫酸中,沸水浴上加热10min,冷却后抽滤。(目的是为了除去未反应完的铬盐)
6.
将抽滤后的固体溶于10ml
5%naoh溶液中,50℃温热后抽滤,在滤液中加入1g活性炭,渚沸趁热抽滤。(此步操作很关键,温度过高对硝基甲苯融化被滤入滤液中,温度过低对硝基苯甲酸钠会析出,影响产物的纯度或产率)
7.
充分搅拌下将抽滤得到的滤液慢慢加入盛有60ml
15%硫酸溶液的烧杯中析出黄色沉淀,抽滤,少量冷水洗涤两次,干燥后称重。(加入顺序不能颠倒,否则会造成产品不纯)
| (1)分别量取10 mL和30 mL的浓硫酸和浓硝酸,将浓硝酸倒入烧杯中,浓硫酸沿着烧杯内壁缓缓注入,并不断搅拌(2分) 使反应充分进行,并防止温度过高有其他副产物生成(2分) (2)分液漏斗(1分) 检查是否漏液(1分) (3)温度过高,导致HNO 3 大量挥发(或其他合理答案)(2分) (4)分液(1分) abc(2分) (5)70%(3分) |
| 试题分析: (1)分别量取10 mL和30 mL的浓硫酸和浓硝酸,将浓硝酸倒入烧杯中,浓硫酸沿着烧杯内壁缓缓注入,并不断搅拌,如果将浓硝酸加到浓硫酸中可能发生液体飞溅的情况。搅拌的目的就是为了使反应充分进行,并防止温度过高有其他副产物生成。 (2)分液漏斗; 检查是否漏液 (3)温度过高,导致HNO 3 大量挥发(或其他合理答案) (4)因为分离得到的是无机和有机两种液体,而有机物和无机物是不相溶的,因此方法是分液;分离子两种一硝基化合物只能利用它们沸点的不同,因此采用蒸馏的方法,使用到所提供仪器中的分别是:酒精灯、温度计、冷凝管。 (5)产率的计算方法就是用实际产量除以理论产量;根椐方程式,一摩尔的甲苯可以得到一摩尔的对硝基甲苯与一摩尔的邻硝基甲苯。换成质量的话应该是:92g的甲苯可以得到137g的对硝基苯和137g的邻硝基苯。那么13g的甲苯就能得到的一硝基苯的质量就是: ,所以一硝基苯的产量就应该这样来进行计算: |
=CH3(C6H2)(NO2)3 + 3H2O
三硝基甲苯(TNT)为白色或黄色针状结晶,无臭,有吸湿性。为比较安全的炸药,能耐受撞击和摩擦,但任何量突然受热都能引起爆炸。中等毒性。可经皮、呼吸道、消化道侵入。主要危害是慢性中毒。局部皮肤刺激产生皮炎和黄染。高铁血红蛋白形成能力远较苯胺为小。慢性作用主要表现为中毒性胃炎、中毒性肝炎、再障、贫血、中毒性白内障。
中文名称:2,4,6-三硝基甲苯;黄色炸药
英文名称:2,4,6-TrinitrotolueneTNTTrotyl
它配备了一个爆炸性的,是一种常用的炸药中的成分,如混合炸药,硝酸铵可成为阿马托。它是由甲苯硝化的通过。它的IUPAC名称是2,4,6 -三硝基甲苯,黄色晶体
精炼的TNT十分稳定。和硝酸甘油不同,它对摩擦,振动,不敏感。即使是受到枪击,也不容易爆炸。因此,需要雷管来启动。它不会与金属发生化学反应或吸收水分。因此,它可以存放多年。但它与碱强烈反应,生成不稳定的化合物。
每公斤TNT炸药可产生420万焦耳的能量。值得注意的是TNT比脂肪(38MJ/kg)和糖三硝基甲苯(17MJ/kg)释放更少的能量,但它会很迅速的释放能量,这是因为它含有氧可作为助燃剂,不需要大气中的氧气。而现今有关爆炸和能量释放的研究,也常常用“公斤TNT炸药”或“吨TNT炸药”为单位,以比较爆炸、地震、行星撞击等大型反应时的能量。
三硝基甲苯,又名TNT,1863年由TJ·威尔伯兰德在一次失败的实验中发明,但在此后的很多年里一直被认为是由诺贝尔所发明,造成了很大的误解。三硝基甲苯是一种威力很强而又相当安全的炸药,即使被子弹击穿一般也不会燃烧和起爆。它在20世纪初开始广泛用于装填各种弹药和进行爆炸,逐渐取代了苦味酸。在第二次世界大战结束前,TNT一直是综合性能最好的炸药,被称为 “炸药之王”。
甲苯硝化反应产物结构简式:
三种产物:
主要是邻硝基甲苯和对硝基甲苯;
很少的间硝基甲苯。
作用:
1.邻硝基甲苯用于各种染料合成。
2.对硝基甲苯主要用于制造对甲苯胺;甲苯二异氰酸酯;联甲苯胺;对硝基苯甲酸;对硝基甲苯-2-磺酸;2-硝基对甲苯胺;3-氯-4-硝基甲苯;二硝基甲苯等,也用作染料中间体及农药;医药;塑料和合成纤维助剂的中间体。
3.间硝基甲苯用于制备间甲苯胺和染料等。
1-甲基-3-硝基苯的正确命名应该叫间硝基甲苯。
工业上是通过甲苯的硝化来制备间硝基甲苯的。由于甲基是邻对位定位基,所以反应主要生成邻硝基甲苯和对硝基甲苯,间硝基甲苯只是副产物。不过由于间硝基甲苯的需求量不大,所以就算产率很低也能供应充足。
实验室制备间硝基甲苯是很头痛的。因为没有任何方法能方便的在硝基间位引入甲基,同时也很难将苯环上其它的基团转化为甲基。实验室制备间硝基甲苯只能通过多步合成。
甲苯硝化得到对硝基甲苯,然后用铁粉还原得到对甲苯胺。
对甲苯胺进行乙酰化,生成对甲基乙酰苯胺。
对甲基乙酰苯胺进行硝化,得到2-硝基-4-甲基乙酰苯胺,然后在浓碱中水解掉乙酰基,生成4-甲基-2-硝基苯胺。
4-甲基-2-硝基苯胺用亚硝酸钠和硫酸进行重氮化反应,生成重氮盐,然后用次磷酸进行还原,发生脱氨基反应,得到间硝基甲苯。
对硝基甲苯溶于氢氧化钠。
硝基苯是否溶于NaOH: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),可知硝基苯不溶于NaOH。制备硝基苯的时候,反应液还用氢氧化钠处理,洗去多余的酸。
性质
氢氧化钠具有强碱性和有很强的吸湿性。易溶于水,溶解时放热,水溶液呈碱性,有滑腻感;腐蚀性极强,对纤维、皮肤、玻璃、陶瓷等有腐蚀作用。与金属铝和锌、非金属硼和硅等反应放出氢;与氯、溴、碘等卤素发生歧化反应;与酸类起中和作用而生成盐和水。
在100ml装有搅拌磁子的三颈瓶中,加入3g对硝基甲苯,9g重铬酸钠粉末及20ml水,装置冷凝管及滴液漏斗。在搅拌下自滴液漏斗慢慢滴入12.5ml浓硫酸。放热反应开始后,温度很快上升,反应混合物的颜色逐渐变深变黑。必要时可用冷水冷却,以免温度过高使对硝基甲苯挥发而凝结在冷凝管壁上。加完硫酸后,将烧瓶在石棉网上加热,搅拌回流0.5h,反应液呈黑色。
反应过程中,冷凝管可能有白色针状的对硝基甲苯析出,这时可适当关小冷凝水,使其熔融滴下。
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待反应物冷却后,在搅拌下加入40ml冰水,立即有沉淀析出。抽滤,用25ml水分两次洗涤,粗制对硝基苯甲酸为黄黑色固体。将固体放入盛有15ml 5%硫酸的烧杯中,在沸水浴中加热10min,以溶解未反应的铬盐,冷却后抽滤,将所得的沉淀溶于25ml 25ml 5%氢氧化钠溶液,在50℃温热后抽滤,滤液中加0.5g活性炭煮沸后趁热过滤。冷却后在充分搅拌下将滤液慢慢倒入盛有30ml 15%硫酸溶液的烧杯中,析出黄色沉淀,抽滤,用少量冷水洗涤两次,干燥后称量。产物已足够纯净,如需进一步提纯,可用乙醇-水重结晶,产品 为浅黄色的针状结晶,熔点241~242℃,产量约2g.
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纯粹对硝基苯甲酸的熔点为242℃
本实验需4~5h