【甲苯和硝酸反应方程式】甲苯（C₆H₅CH₃）是一种常见的芳香烃，具有较强的反应活性。在特定条件下，甲苯可以与浓硝酸发生硝化反应，生成硝基甲苯类化合物。这一反应是典型的亲电取代反应，常用于有机合成中引入硝基官能团。
一、反应概述
甲苯与硝酸的反应属于硝化反应的一种，通常需要在浓硫酸的存在下进行。浓硫酸的作用是作为脱水剂，增强硝酸的亲电性，促进硝基（-NO₂）的引入。
在硝化反应中，硝基会取代甲苯环上的氢原子，生成一硝基甲苯或二硝基甲苯等产物，具体产物取决于反应条件（如温度、硝酸浓度、催化剂等）。
二、主要反应方程式
| 反应条件 | 反应式 | 产物 |
| 稀硝酸 + 浓硫酸 | C₆H₅CH₃ + HNO₃ → C₆H₄(NO₂)CH₃ + H₂O | 邻硝基甲苯（o-硝基甲苯）或对硝基甲苯（p-硝基甲苯） |
| 浓硝酸 + 浓硫酸 | C₆H₅CH₃ + 2HNO₃ → C₆H₃(NO₂)₂CH₃ + 2H₂O | 二硝基甲苯（如邻二硝基甲苯或对二硝基甲苯） |
注：实际反应中，由于甲苯的甲基是一个邻对位定位基，硝基主要进入甲基的邻位或对位，因此产物多为邻硝基甲苯或对硝基甲苯。
三、反应机理简述
1. 硝酸与浓硫酸作用生成硝鎓离子（NO₂⁺）
HNO₃ + 2H₂SO₄ → NO₂⁺ + 2HSO₄⁻ + H₂O
2. 硝鎓离子进攻甲苯环
硝鎓离子作为亲电试剂，攻击甲苯环上电子密度较高的位置（通常为邻位或对位）。
3. 形成σ-络合物并失去质子
形成稳定的中间体后，失去一个质子，最终生成硝基甲苯。
四、注意事项
- 硝化反应需控制温度，避免过度硝化或副反应。
- 使用浓硝酸时要注意安全，防止腐蚀和爆炸。
- 实验中建议在通风橱内操作，并佩戴防护装备。
五、总结
甲苯与硝酸的反应是典型的硝化反应，通过引入硝基改变甲苯的化学性质，广泛应用于染料、药物及高分子材料的合成中。反应条件对产物种类有重要影响，合理控制反应参数可获得所需的硝基甲苯产物。
