1

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM

NHÂN TÀI CHO PHÁT TRIỂN

Học phần

THÍ NGHIỆM HÓA HỮU CƠ

Bài thí nghiệm số 04

“TỔNG HỢP ETHYL NITROBENZENE”

GVHD: TS.Đỗ Chiếm Tài

Thực hiện: Nhóm 1 Ca 2

Võ Như Ngọc

Nguyễn Nhất

Dương Văn Nhựt

Vũ Thị Kim Oanh

Bà Rịa - Vũng Tàu

2014

2

I. Nitrobenzen

Thuộc tính

Công thức phân tử C 6 H 5 NO 2

Mol khối lượng 123,06 g / mol

Xuất hiện màu vàng chất lỏng

Mật độ 1,199 g / cm

3

Điểm nóng chảy 5,7 ° C

Điểm sôi 210,9 ° C

Độ hòa tantrong nước 0,19 g/100 ml ở 20 ° C

Mối nguy hiểm

EU phân loại

Độc hại ( T ) Carc. Cat. 3 repr.Cat. 3 Nguy hiểm cho môi trường ( N ) dễ cháy ( F )

Cụm từ R- R10 , R23/24/25 , R40 ,R48/23/24 , R51/53 , R62

Cụm từ S- (S1 / 2) , S28 , S36/37 , S45 ,S61

NFPA 704

3

2

1

Tim đèn 88 ° C

Tự bốc cháy 525 ° C

nhiệt độ

Liên quan đến các hợp chất

Liên quan đến các hợp chất

Anilin

Benzenediazonium clorua

Nitrosobenzene

3

II. Cơ sở lí thuyết của phản ứng-Cơ chế phản ứng

Tổng quan: Benzen tác dụng với hỗn hợp HNO3 đặc và H2SO4 đậm đặc với nhiệt độ

khoảng 60oC tạo thành nitrobenzen:

Chú ý: Nếu nhiệt độ cao quá hoặc không kiểm soát được nhiệt độ, phản ứng thực hiện

thế nhiều lần tạo thành m−đinitrobenzen hoặc thành sản phẩm phụ.

Cơ chế: Phản ứng thế ở vòng benzene:

Chú ý: Phân tử axit nitric không trực tiếp tấn công. Các tiểu phân mang điện tích

dương tạo thành do tác dụng của chúng với xúc tác mới là tác nhân tấn công trực tiếp

vào vòng benzen.

III. Quy trình thực hiện thí nghiệm

Số

th

ứ

tự

Thao tác Hiện tượng Giải thích

1

-Rót khoảng 60 ml HNO3

vào cốc có mỏ

-Rót axit đó từ cốc có mỏ

sang ống đong 50 ml, đong

2 lần để được 60 ml, rót vào

bình cầu 2 cổ

2 -Tương tự, rót 75 ml H2SO4

vào cốc có mỏ

3

-Lấy đũa thủy tinh để

nghiêng vào bình cầu

-Đặt bình cầu vào chậu

nước đá lạnh (khoảng 30oC)

-Đổ thật chậm H2SO4 dọc

theo đũa thủy tinh vào bình

-Tỏa nhiệt mạnh

-Tại đây diễn ra quá trình tạo

tác nhân nitro hóa NO2+:

HNO3 + H2SO4 ↔ NO2+ +

H3O+ + 2HSO4

+

-Để trong chậu nước đá

để nhiệt độ không lên quá

cao, gây nguy hiểm

4

cầu chứa HNO3

-Bỏ vào bình cầu khoảng 5

viên đá sôi

4

-Đong 54 ml benzene vào

cốc có mỏ

-Mắc hệ thống sinh hàn như

hình vẽ, bật công tắc để làm

lạnh sinh hàn

-Lắp bình cầu 2 cổ khít vào

sinh hàn

-Rót benzene vào phễu nhỏ

giọt, lắp khít phễu nhỏ giọt

vào cổ còn lại của bình cầu

-Đặt bình cầu trong chậu

nước thường

-Khít các mối lắp để

nước ngưng trên thành

ngoài của sinh hàn không

rơi vào dung dịch, đồng

thời dung dịch không bị

mất mát khi bay hơi

5

-Nhỏ từng giọt benzene vào

bình cầu, đồng thời lắc nhẹ

hệ thống đều đặn trong vòng

70 phút

-Dùng cốc có mỏ múc bớt

nước lạnh ra khỏi chậu, đổ

thêm nước sôi vào, dùng

nhiệt kế 100oC để đảm bảo

nhiệt độ luôn duy trì ở

khoảng 60oC trong suốt thời

gian phản ứng diễn ra

-Có khói màu vàng thoát ra

-Khi cột khí quá cao (khoảng

½ chiều cao sinh hàn) thì hạn

chế lượng benzen cho vào.

-Tại đây diễn ra phản ứng tổng

hợp nitrobenzen:

C6H6 + HNO3 → C6H5NO2 +

H2O (xúc tác H2SO4 đậm đặc)

-Nếu nhỏ nhanh quá,

phản ứng xảy ra nhanh,

lượng khí sinh ra nhiều

không kịp ngưng tụ mà bị

thoát ra ngoài sinh hàn

-Do phản ứng tiến hành ở

2 pha nên nếu không lắc

kĩ thì hỗn hợp phản ứng

sẽ tách lớp, phản ứng sẽ

chỉ xảy ra ở bề mặt phân

cách 2 pha.

-Nhiệt độ quá thấp sẽ gây

kết tinh sản phẩm, hỗn

hợp đặc quánh làm giảm

hiệu suất quá trình trao

đổi nhiệt và làm hỗn hợp

phản ứng không đồng

đều, sản phẩm không

đồng nhất. Nhiệt độ quá

cao tạo sản phẩm thế

nhiều lần trên vòng

benzene.

6

-Sau 70 phút, múc bớt nước

nóng ra khỏi chậu, đổ nước

thường vào

-Đợi khi bình cầu đã nguội,

tháo hệ thống, đổ hỗn hợp

sản phẩm vào phễu chiết,

gạn bỏ đá sôi

-Kẹp sẵn vòng đỡ phễu chiết

vào giá đỡ, khéo léo đặt

phễu vào vị trí, đợi cho ổn

định

-Khi giảm nhiệt độ, cột khói

vàng trong sinh hàn tụt dần

-Nếu lấy bình cầu ra khi

còn nóng sẽ bị bay hơi

mất sản phẩm, và có thể

gây bỏng tay

5

7

-Đợi cho hỗn hợp sản phẩm

ổn định, tách thành 2 lớp rõ

ràng

-Mở nắp phễu

-Vặn khóa từ từ cho lớp

dưới chảy hết xuống cốc có

mỏ bên dưới, bỏ đi một chút

sản phẩm sau cùng

-Lấy phần sản phẩm phía

trên

-Sản phẩm tách lớp -Lớp chất lỏng phía dưới

màu vàng: hỗn hợp axit +

1 ít nitrobenzen + benzen

hòa tan. Do hỗn hợp có tỷ

trọng lớn hơn nên phân

bố phía dưới.

-Lớp phía trên:

nitrobenzen màu vàng +

benzen chưa phản ứng

hết + 1 lượng nhỏ hỗn

hợp axit hòa tan vào. Lớp

này có tỷ trong nhẹ hơn

nên nổi lên trên, và là lớp

cần lấy.

8

-Rót thêm khoảng 60 ml

nước cất vào phễu chiết

đang chứa sản phẩm

-Nút phễu lại, lấy phễu ra

khỏi hệ

-Dùng tay cẩn thận lắc kĩ

hỗn hợp (ngón tay giữ cho

nắp khỏi rơi ra)

-Đặt phễu lại vào giá đỡ, để

cho hệ ổn định, tách thành 2

lớp

-Mở nắp phễu

-Gạn lấy lớp sản phẩm bên

dưới vào cốc có mỏ sạch đã

được sấy khô, bỏ đi một

chút sản phẩm trên cùng

-Sản phẩm tách 2 lớp -Lớp chất lỏng ở dưới:

nitrobenzen + benzen +

nước hòa tan + axit hòa

tan. Màu vàng đục do

nước hòa tan vào

nitrobenzen tạo hệ nhũ

tương.

-Lớp chất lỏng ở trên:

nước cất + hỗn hợp axit +

1 phần sản phẩm hòa tan.

Do tỷ trọng nhỏ hơn nên

hỗn hợp này nằm trên.

9

-Cân 10 gam Na2CO3 khan

-Pha thêm 90 ml nước cất

-Khuấy cho tan đều để thu

được dung dịch Na2CO3

10%

10

-Đổ phần kia ra khỏi phễu

chiết, rót phần sản phẩm trở

lại phễu chiết

-Rót thêm khoảng 60 ml

dung dịch Na2CO3 10% vào

phễu

-Đậy nắp phễu, lắc đều, sau

đó đặt phễu vào giá đỡ

-Đợi sản phẩm tách lớp ổn

định, tách lấy lớp dưới, bỏ

đi một chút sản phẩm sau

cùng

-Sản phẩm tách lớp

-Xảy ra phản ứng trung

hòa axit dư:

HNO3 + Na2CO3 →

NaNO3 + CO2 ↑ + H2O

H2SO4 + Na2CO3 →

Na2SO4 + CO2↑ + H2O

-Nitrobenzen nằm ở lớp

dưới

6

11

-Đổ dung dịch còn lại ra

khỏi phễu chiết

-Rót sản phẩm vào phễu

-Rót thêm khoảng 60 ml

nước cất, đậy nắp phễu, lắc

đều

-Đặt phễu lại vào hệ, tháo

nút, để hệ tách lớp ổn định

-Chiết lấy phần bên dưới, bỏ

đi một chút sản phẩm sau

cùng

-Sản phẩm tách 2 lớp -Nitrobenzen nằm ở lớp

dưới

12

-Cho sản phẩm vào bình cầu

-Cho khoảng 5 muỗm CaCl2

vào

-Lắp bình cầu vào sinh hàn

hoàn lưu

-Đun nhẹ bình cầu đồng thời

lắc nhẹ hệ cho đến khi sản

phẩm trong suốt

-Sản phẩm dần trở nên vàng

trong suốt

-Nhằm loại nước ra khỏi

sản phẩm. Sản phẩm

trong suốt do cấu trúc

nhũ tương của hệ đã bị

phá vỡ.

13

-Đợi hỗn hợp nguội

-Gỡ bình cầu khỏi hệ

-Dùng giấy lọc, lọc CaCl2,

lấy hỗn hợp sản phẩm vào

bình cầu một cổ để chưng

cất

-Lắp hệ sinh hàn không khí

và bếp đun

-Dùng nhiệt kế 250oC

-Chưng lấy sản phẩm ở 207-

211oC

-Thấy có sự bay hơi của chất,

những giọt đầu tiên đã có màu

xanh lơ nhạt

-Càng đun thấy sản phẩm đang

chưng trong bình cầu 2 cổ có

màu càng vàng sẫm hơn, dần

biến thành vàng nâu

-Ở nhiệt độ cao, nhóm

nitro tạo nhựa mạch dài,

màu sẫm.

7

IV. Các phương pháp tăng năng suất phản ứng

1. Thao tác đúng.

2. Quy trình đúng.

3. Kiểm soát nồng độ axit để kiểm soát nồng độ NO2+. Nếu NO2

+ dư nhiều,

nó thực hiện thế nhiều lần vào vòng, tạo sản phẩm nhiều nhóm nitro.

4. Luôn kiểm tra nhiệt độ bằng nhiệt kế.

IV. Ứng dụng của nitrobenzen

1. Trong công nghiệp hóa chất: Tổng hợp anilin, benzidin, dinitrobenzen,

thuốc nhuộm, xà phòng, xi đánh giày, thuốc nổ,… ngoài ra nó còn là một

dung môi chọn lọc trong tổng hợp hữu cơ.

2. Trong lĩnh vực y dược.

3. Trong nông nghiệp: Thuốc bảo vệ thực vật.