宗春燕

(泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院藥學(xué)院，江蘇 泰州 225300)

苯磺酸鈉是一種白色結(jié)晶或粉末狀物質(zhì)，極易溶于水，是一種非常有用的化工產(chǎn)品，可用于合成新型農(nóng)藥殺蟲劑，用于有機合成制備苯酚和間苯二酚，用于染料中間體、洗滌助劑以及鑄造行業(yè)，用于化學(xué)工業(yè)合成洗滌劑的料漿調(diào)理劑，可降低料漿粘度，提高料漿流動性，使噴粉便捷，能耗降低；能提高含水洗衣粉的含水率達到2-4%，降低成本；能促進洗衣粉中五鈉的水合作用，提高洗衣粉的抗結(jié)塊性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量。實驗室合成采用的是過量硫酸磺化法。

一、實驗原理

原料苯與濃硫酸在一定溫度下發(fā)生磺化反應(yīng)，生成苯磺酸，將含有苯磺酸的溶液直接用一定濃度的食鹽水鹽析，生成苯磺酸鈉晶體，過濾、洗滌含有結(jié)晶的溶液，得到粗產(chǎn)品，烘干稱量粗產(chǎn)品的質(zhì)量；利用重結(jié)晶法，濾去雜質(zhì)，冷卻后析出純度較高的苯磺酸鈉晶體。

二、實驗儀器與試劑

1.儀器

四口燒瓶、球形冷凝管、滴液漏斗、溫度計、攪拌、燒杯、抽濾、真空泵、量筒、天平、錐形瓶、帶有玻璃導(dǎo)管的橡皮塞

2.試劑

苯(A.R)、濃硫酸(A.R)、95%乙醇(A.R)、20%氯化鈉溶液

三、實驗步驟

1.粗品苯磺酸鈉的制備

實驗方案(一)：在錐形瓶中先加入6ml苯，然后再慢慢加入8ml濃硫酸，并振蕩混合均勻，塞上帶有玻璃管的橡皮塞，放入水浴鍋加熱至80℃，保溫反應(yīng)20min。反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物倒入盛有40ml的20%氯化鈉溶液的小燒杯中，在冰水浴中冷卻并同時攪拌，苯磺酸鈉呈晶體析出，抽濾、洗滌、干燥，得到苯磺酸鈉的粗品，烘干稱重。

方案解析：該實驗方案所用的藥品為苯，苯的沸點是80.1℃，而反應(yīng)溫度是80℃，反應(yīng)體系是開放式的，容易有苯蒸汽逸出，對人體造成傷害；實驗要求慢慢滴加濃硫酸，在實驗過程中有些同學(xué)控制不是很好，容易造成局部碳化現(xiàn)象；苯常溫常壓下時液態(tài)，根據(jù)過量硫酸磺化法的相關(guān)理論，把反應(yīng)底物和磺化劑一起加熱，磺化效果不是很理想，鑒于以上幾點考慮，對實驗方案(一)進行改進設(shè)計了新的實驗方案。

實驗方案(二)：在裝有溫度計、球形冷凝管、攪拌和滴液漏斗的150ml的四口燒瓶中加入6ml苯，開動攪拌，用水浴鍋加熱至80℃，用滴液漏斗緩慢滴加8ml濃硫酸，滴加完畢后，保溫反應(yīng)，直至球形漏斗第一個球內(nèi)沒有蒸汽出現(xiàn)，反應(yīng)結(jié)束。然后用實驗方案(一)的方法進行鹽析、抽濾、洗滌、干燥得到苯磺酸鈉的粗品。

方案解析：之所以這樣改進，因為該磺化方法屬于過量硫酸磺化法，考慮到苯這種被磺化物在磺化溫度下呈液態(tài)，所以先將苯加入四口燒瓶中，緩慢升溫到80℃后，再在反應(yīng)溫度下將磺化劑濃硫酸徐徐加入，這樣可避免生成較多的二磺化物，而且能有效地防止苯蒸汽泄漏，既保護了環(huán)境又充分利用了原料苯。

實驗結(jié)果與討論：

利用方案(一)的五組同學(xué)中，有三組直接實驗失敗，得到的是黑色的油狀的懸浮物，加食鹽水鹽析沒有產(chǎn)品析出，只有兩組同學(xué)得到產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量比較少，只有0.40克左右。

分析原因是苯和濃硫酸在一起加熱的過程中直接發(fā)生了碳化反應(yīng)，而且反應(yīng)過程中生成的水沒有及時的從體系中移走，導(dǎo)致反應(yīng)過程中濃硫酸的濃度不斷的被稀釋，所以幾乎沒有產(chǎn)品生成。

利用方案(二)的五組同學(xué)實驗全部成功，加入食鹽水冷卻后立即析出白色的晶體，苯磺酸鈉粗產(chǎn)品的質(zhì)量均在8.20克以上。

分析原因是先把苯預(yù)熱到80℃，再慢慢滴加濃硫酸，體系中始終是苯過量，反應(yīng)生成的水可以和苯形成共沸物，濃硫酸的濃度下降不是很明顯，反應(yīng)完成的比較徹底。

2.苯磺酸鈉精制

在三口燒瓶中加入上述粗產(chǎn)品10g左右的苯磺酸鈉，再加入160ml 95%的乙醇及沸石，裝上回流冷凝管，接通冷凝水，固定好三口燒瓶，加熱使溶液沸騰，直到苯磺酸鈉不再溶解，再加入乙醇10ml，停止加熱，趁熱過濾溶液，讓濾液自然冷卻，可用玻璃棒摩擦器壁促使晶體析出，再用冷卻水冷卻10min，使晶體完全析出。抽濾，可用少用乙醇洗滌結(jié)晶，將結(jié)晶轉(zhuǎn)移到干凈的表面皿上，烘干，即可得到苯磺酸鈉精品。采用方案(一)的同學(xué)由于粗產(chǎn)品太少，無法精制粗產(chǎn)品，宣布實驗失??；而采用方案(二)的五組同學(xué)均成功的對粗產(chǎn)品進行了精制，得到了白色的產(chǎn)品。

四、結(jié)論

利用過量硫酸磺化法制備磺化產(chǎn)品時，原料的加料次序決定了實驗的成敗。如果被磺化物在磺化溫度下呈液態(tài)，應(yīng)先將被磺化物加入反應(yīng)器中，然后升溫，在反應(yīng)溫度下將磺化劑濃硫酸徐徐加入；如果被磺化物在反應(yīng)溫度下呈固態(tài)，則先將磺化劑加入反應(yīng)器中，然后再低溫下加入固體被磺化物，待其溶解后在緩慢升溫反應(yīng)。該實驗中苯在磺化溫度下呈液態(tài)，通過兩種方案的實驗結(jié)果表明，應(yīng)先將苯加入燒瓶中，升到反應(yīng)溫度后再緩慢滴加濃硫酸，實驗很容易成功。通過具體的實驗方案的比較，讓學(xué)生在實踐中檢驗理論，具有現(xiàn)實的指導(dǎo)意義。