硝化与亚硝化课件答案.ppt

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1、硝化及亚硝化作业题及课后习题1.常用的硝化剂有哪几种类型？大多数情况下硝化剂的活泼质点是什么？答：常用的硝化剂有：不同浓度的硝酸、混酸（硝酸和硫酸的混合物）、硝酸和有机酸混合物、硝酸和酸酐混合物、硝酸盐和硫酸混合物、氮的氧化物（三氧化二氮，四氧化二氮）；大多数硝化剂的活泼质点是硝基正离子。2.写出混酸的解离方程，水和硫酸含量对NO2+离子浓度有何影响？答:a.水含量对NO2+浓度的影响H2SO4中加H2O，对生成NO2+不利。随着H2O含量升高，NO2+降低。根据拉曼光谱：含水量10%(质量分数)，不影响NO2+浓度，稀至H2SO4质量分数85%，开始下降，

2、稀至75~85%，NO2+浓度很低仍有硝化能力。b.H2SO4含量对NO2+浓度的影响在HNO3和H2SO4的无水混合物中，增加HNO3在混酸中的含量，则HNO3转变为NO2+的量将减少。无水HNO3和无水H2SO4配成的混酸，当HNO3含量＜10%，HNO3全部转化成NO2+，增大HNO3比例，转化成NO2+的百分比逐步减少。混酸的离解方程式：3在有机溶剂、浓硝酸、硫酸介质中的均相硝化分别服从何动力学规律？⑴在有机溶剂中的硝化活泼芳烃(如甲苯、二甲苯或三甲苯)在有机溶剂和大量过量的无水硝酸中低温均相硝化，硝化速度服从零级反应(与芳烃浓度无关)。⑵在硫酸存在

3、下硝化有吸电子取代基的芳烃(如硝基苯)在浓硫酸介质中的均相硝化是二级反应。H2SO4浓度90%左右时，反应速度为最大值。⑶在浓硝酸中硝化有强吸电子取代基的芳烃(如硝基苯、对硝基氯苯、1-硝基蒽醌)在大大过量的浓硝酸中硝化时，硝化速度服从一级动力学方程。4非均相硝化反应可分为哪几种类型？简述其特征。答：非均相硝化可以分为三种：a.快速传质型、b慢速传质型、c动力学型；（a）快速传质型又称瞬间型，其特征是反应在两相的界面上快速发生，反应物不能在同一液相区中共存。（b）慢速传质型又快速型，其特征是反应主要在酸膜中或者是两相界面的边缘上进行，反应速度受传质控制，即控

4、制步骤可能是有机物酸膜中得扩散阻力。（c）动力学型又称慢速型，其特征是反应主要发生在酸相中，硝化反应速率是控制步骤。5.试比较硝化和磺化的异同点。相同点：硝化和磺化同属亲电取代反应。不同点：1.硝化剂亲电性强，活泼质点体积较小，空间位阻小，反应不可逆；2.硝化的定位选择性不如磺化。6.工业上为什么常采用混酸硝化？1.硫酸的供质子能力比硝酸强，可提高硝酸解离为NO2+的程度，因此混酸的硝化能力强、反应速率快、生产能力高。2.使用接近理论量的硝酸。3.混酸中硝化的氧化性低，氧化副反应少。4.硫酸用量不多，硝化完毕后，废酸中硫酸的质量分数在50%—80%之间，液态

5、的硝化产物不溶于废硫酸中，可用分层法与废酸分离，分出的废酸便于回收循环使用。5.硫酸比热大，能吸收反应中放出的热量，避免局部过热，温度易控制，反应较平稳。6.浓硫酸能溶解多数有机物，增加有机物与硝酸接触，使反应易进行。7.混酸对铁不起腐蚀作用，间歇操作可采用普通碳钢或铸铁设备，连续操作最好使用不锈钢材质设备。课本137页7.什么是相比和硝酸比？相比（油酸比）指的是混酸与被硝化物的质量比。硝酸比指的是硝酸与被硝化物物质的量之比。对于一硝化约为0.97—1.05；对于二硝化约为1.07—1.20。课本141页和1428.保证混酸硝化顺利进行的因素有哪些？各有何要

6、求？如何配制混酸?⑴被硝化物的结构(性质)⑵硝化剂⑶温度⑷搅拌⑸酸油比(相比)和循环废酸比⑹硝酸比⑺硝化副反应⑴被硝化物结构(性质)对硝化方法选择、反应速度、产物组成有明显影响。硝化反应是亲电取代反应，苯衍生物硝化难易，视取代基性质而定。苯的各种取代衍生物在混酸中一硝化的反应速率见表2-1。a.环上存在供电子基，硝化速度较快，硝化产物以邻、对位为主；环上存在吸电子基，硝化速度降低，硝化产物以间位为主；卤苯例外，卤基使苯环钝化，但产物几乎都是邻、对位体。ROHOCH3HCNNO2N+(CH3)3v相对100024.5110-410-5～-710-7b.带有-N

7、O2、-CHO、-SO3H、-COOH、-CN、-CF3等吸电子基的芳烃硝化时，主要生成间位异构体，同时邻位异构体的生成量往往远比对位多。C.环上连、-NO2等强吸电子基，硝化反应速度常数降低到只有苯一硝化速度常数的10-5~10-7。萘环α位比β位活泼，一硝化主要得到α-硝基萘。⑵硝化剂不同硝化对象需采用不同硝化方法。相同硝化对象，采用不同硝化方法，常得到不同的产物组成。如乙酰苯胺的硝化：a.混酸组成（1）在原料酸所能配出的范围（2）尽量节省硫酸的用量，以减少废酸的生成量（3）尽量少生成多硝基化合物（4）废酸对设备的腐蚀性小⑶温度硝化是强放热反应，温度对硝

8、化反应的影响十分重要。a.对混合液物性参数的影响T升