苯磺酸钠实验室制备探讨

宗春燕

(泰州职业技术学院药学院，江苏 泰州 225300)

苯磺酸钠是一种白色结晶或粉末状物质，极易溶于水，是一种非常有用的化工产品，可用于合成新型农药杀虫剂，用于有机合成制备苯酚和间苯二酚，用于染料中间体、洗涤助剂以及铸造行业，用于化学工业合成洗涤剂的料浆调理剂，可降低料浆粘度，提高料浆流动性，使喷粉便捷，能耗降低；能提高含水洗衣粉的含水率达到2-4%，降低成本；能促进洗衣粉中五钠的水合作用，提高洗衣粉的抗结块性能，提高产品质量。实验室合成采用的是过量硫酸磺化法。

一、实验原理

原料苯与浓硫酸在一定温度下发生磺化反应，生成苯磺酸，将含有苯磺酸的溶液直接用一定浓度的食盐水盐析，生成苯磺酸钠晶体，过滤、洗涤含有结晶的溶液，得到粗产品，烘干称量粗产品的质量；利用重结晶法，滤去杂质，冷却后析出纯度较高的苯磺酸钠晶体。

二、实验仪器与试剂

1.仪器

四口烧瓶、球形冷凝管、滴液漏斗、温度计、搅拌、烧杯、抽滤、真空泵、量筒、天平、锥形瓶、带有玻璃导管的橡皮塞

2.试剂

苯(A.R)、浓硫酸(A.R)、95%乙醇(A.R)、20%氯化钠溶液

三、实验步骤

1.粗品苯磺酸钠的制备

实验方案(一)：在锥形瓶中先加入6ml苯，然后再慢慢加入8ml浓硫酸，并振荡混合均匀，塞上带有玻璃管的橡皮塞，放入水浴锅加热至80℃，保温反应20min。反应结束后，将产物倒入盛有40ml的20%氯化钠溶液的小烧杯中，在冰水浴中冷却并同时搅拌，苯磺酸钠呈晶体析出，抽滤、洗涤、干燥，得到苯磺酸钠的粗品，烘干称重。

方案解析：该实验方案所用的药品为苯，苯的沸点是80.1℃，而反应温度是80℃，反应体系是开放式的，容易有苯蒸汽逸出，对人体造成伤害；实验要求慢慢滴加浓硫酸，在实验过程中有些同学控制不是很好，容易造成局部碳化现象；苯常温常压下时液态，根据过量硫酸磺化法的相关理论，把反应底物和磺化剂一起加热，磺化效果不是很理想，鉴于以上几点考虑，对实验方案(一)进行改进设计了新的实验方案。

实验方案(二)：在装有温度计、球形冷凝管、搅拌和滴液漏斗的150ml的四口烧瓶中加入6ml苯，开动搅拌，用水浴锅加热至80℃，用滴液漏斗缓慢滴加8ml浓硫酸，滴加完毕后，保温反应，直至球形漏斗第一个球内没有蒸汽出现，反应结束。然后用实验方案(一)的方法进行盐析、抽滤、洗涤、干燥得到苯磺酸钠的粗品。

方案解析：之所以这样改进，因为该磺化方法属于过量硫酸磺化法，考虑到苯这种被磺化物在磺化温度下呈液态，所以先将苯加入四口烧瓶中，缓慢升温到80℃后，再在反应温度下将磺化剂浓硫酸徐徐加入，这样可避免生成较多的二磺化物，而且能有效地防止苯蒸汽泄漏，既保护了环境又充分利用了原料苯。

实验结果与讨论：

利用方案(一)的五组同学中，有三组直接实验失败，得到的是黑色的油状的悬浮物，加食盐水盐析没有产品析出，只有两组同学得到产品，产品质量比较少，只有0.40克左右。

分析原因是苯和浓硫酸在一起加热的过程中直接发生了碳化反应，而且反应过程中生成的水没有及时的从体系中移走，导致反应过程中浓硫酸的浓度不断的被稀释，所以几乎没有产品生成。

利用方案(二)的五组同学实验全部成功，加入食盐水冷却后立即析出白色的晶体，苯磺酸钠粗产品的质量均在8.20克以上。

分析原因是先把苯预热到80℃，再慢慢滴加浓硫酸，体系中始终是苯过量，反应生成的水可以和苯形成共沸物，浓硫酸的浓度下降不是很明显，反应完成的比较彻底。

2.苯磺酸钠精制

在三口烧瓶中加入上述粗产品10g左右的苯磺酸钠，再加入160ml 95%的乙醇及沸石，装上回流冷凝管，接通冷凝水，固定好三口烧瓶，加热使溶液沸腾，直到苯磺酸钠不再溶解，再加入乙醇10ml，停止加热，趁热过滤溶液，让滤液自然冷却，可用玻璃棒摩擦器壁促使晶体析出，再用冷却水冷却10min，使晶体完全析出。抽滤，可用少用乙醇洗涤结晶，将结晶转移到干净的表面皿上，烘干，即可得到苯磺酸钠精品。采用方案(一)的同学由于粗产品太少，无法精制粗产品，宣布实验失败；而采用方案(二)的五组同学均成功的对粗产品进行了精制，得到了白色的产品。

四、结论

利用过量硫酸磺化法制备磺化产品时，原料的加料次序决定了实验的成败。如果被磺化物在磺化温度下呈液态，应先将被磺化物加入反应器中，然后升温，在反应温度下将磺化剂浓硫酸徐徐加入；如果被磺化物在反应温度下呈固态，则先将磺化剂加入反应器中，然后再低温下加入固体被磺化物，待其溶解后在缓慢升温反应。该实验中苯在磺化温度下呈液态，通过两种方案的实验结果表明，应先将苯加入烧瓶中，升到反应温度后再缓慢滴加浓硫酸，实验很容易成功。通过具体的实验方案的比较，让学生在实践中检验理论，具有现实的指导意义。