苯磺酸鈉實驗室制備探討

宗春燕

(泰州職業技術學院藥學院，江蘇 泰州 225300)

苯磺酸鈉是一種白色結晶或粉末狀物質，極易溶于水，是一種非常有用的化工產品，可用于合成新型農藥殺蟲劑，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，用于化學工業合成洗滌劑的料漿調理劑，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，提高洗衣粉的抗結塊性能，提高產品質量。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生磺化反應，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、洗滌含有結晶的溶液，得到粗產品，烘干稱量粗產品的質量；利用重結晶法，濾去雜質，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20min。反應結束后，將產物倒入盛有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℃，而反應溫度是80℃，反應體系是開放式的，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控制不是很好，容易造成局部碳化現象；苯常溫常壓下時液態，根據過量硫酸磺化法的相關理論，把反應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，直至球形漏斗第一個球內沒有蒸汽出現，反應結束。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，所以先將苯加入四口燒瓶中，緩慢升溫到80℃后，再在反應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，既保護了環境又充分利用了原料苯。

實驗結果與討論：

利用方案(一)的五組同學中，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品析出，只有兩組同學得到產品，產品質量比較少，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生了碳化反應，而且反應過程中生成的水沒有及時的從體系中移走，導致反應過程中濃硫酸的濃度不斷的被稀釋，所以幾乎沒有產品生成。

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

分析原因是先把苯預熱到80℃，再慢慢滴加濃硫酸，體系中始終是苯過量，反應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晶，將結晶轉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)的同學由于粗產品太少，無法精制粗產品，宣布實驗失敗；而采用方案(二)的五組同學均成功的對粗產品進行了精制，得到了白色的產品。

四、結論

利用過量硫酸磺化法制備磺化產品時，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，應先將被磺化物加入反應器中，然后升溫，在反應溫度下將磺化劑濃硫酸徐徐加入；如果被磺化物在反應溫度下呈固態，則先將磺化劑加入反應器中，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。該實驗中苯在磺化溫度下呈液態，通過兩種方案的實驗結果表明，應先將苯加入燒瓶中，升到反應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，讓學生在實踐中檢驗理論，具有現實的指導意義。