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
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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_______________。