4.5 混合物的分离

人们在生产、生活中接触到的物质很多都是混合物，例如粗盐、煤炭、

各种溶液和浊液等等。化工生产、医药工业的粗产品中也含有杂质。为了适应各种不同需要，往往必须把混合物里的几种物质分开，以得到较纯净的物质，这个过程叫做混合物的分离。分离混合物的方法很多，这里介绍几种常用的方法。

过滤

我们知道，在自来水的生产过程中，有一个很重要的环节，那就是过滤。过滤是把不溶于液体的固态物质跟液体分离的一种方法。自来水厂的过滤池里铺有几层大小不等的砾石、砂子等滤料，水通过时，不溶于水的固态杂质被过滤除去（图 4－12）。

实验室里通常使用滤纸进行过滤。过滤时，液体穿过滤纸上肉眼看不见的小孔渗出，而固态物质被留在滤纸上，从而使固体跟液体分离。例如，提纯粗盐时，先把粗盐溶解在水中。然后过滤，把泥砂等杂质从食盐水中除去

（图 4－13）。

【观察与思考】

按图 4－13 装配好过滤装置，然后过滤一杯粗盐水。观察操作方法，并比较过滤前后的食盐水有何变化，滤纸上留下了什么（保留过滤后的食盐水，供下面的实验用）？

结晶

【观察与思考】

在一个盛有 10 毫升蒸馏水的试管中加入少量明矾，振荡，加热，再继续加入明矾，制成饱和溶液。将盛有热饱和溶液的试管放到冷水中冷却，观察实验现象。

我们看到，盛有明矾热饱和溶液的试管冷却后，有明矾固体析出（图4-14）。

如果将食盐水盛放在敞口容器中，随着水分的逐渐蒸发，溶液先由不饱和变为饱和，接着有食盐固体从溶液中析出（图 4－15）。

从溶液中析出的明矾固体和食盐固体，都具有一定的几何形状，这些具有规则的几何外形的固体叫做晶体（图 4－16）。晶体从溶液中析出的过程叫做结晶。运用适当的方法，还可以制得一些物质的大晶体，蒸发溶剂与降低温度是两种常用的方法。

利用结晶可以提取或提纯物质。例如从海水提取食盐，就是把海水引到盐田里，让水分自然蒸发，得到粗制的食盐晶体。粗盐再经溶解、过滤后，给食盐水加热，使水分蒸发，可得到精制的食盐晶体。

【观察与思考】

将图 4－13 所示实验中保留的食盐水倒入蒸发皿中，用蒸发溶剂的方法制取精盐。观察操作方法和实验现象。

降低温度使晶体从溶液中析出的例子也很多，图 4－14 所示的实验就是一例。再如，我国内蒙古的许多湖泊里含有天然碳酸钠，冬季温度降低时，湖水中的碳酸钠就成为晶体析出。

对于溶解度受温度影响不大的固态物质（如食盐），一般用蒸发溶剂的方法使晶体析出。对于随温度升高溶解度明显增大的固态物质（如硝酸钾、明矾），通常用降低温度的方法使晶体从溶液中析出，但也可以用蒸发溶剂的方法。析出晶体后的溶液叫做母液。

含有几种可溶固态物质的混合物，可根据它们的溶解度受温度影响的不同，用结晶的方法加以分离。

【观察与思考】

将硝酸钾和食盐的混合物 10 克（其中食盐较少）放入烧杯里，注入 15 毫升水，加热，使混合物全部溶解后冷却，观察硝酸钾晶体的析出。然后过滤，硝酸钾留在滤纸上，而食盐仍在溶液里。这是为什么？

这是由于硝酸钾的溶解度受温度变化的影响较大（80℃时，硝酸钾的溶解度为 169 克，20℃时为 31.6 克）。当热的硝酸钾饱和溶液冷却后，就会有硝酸钾晶体析出。而食盐的溶解度受温度变化的影响较小（80℃时食盐的溶解度为 38.4 克，20℃时为 36 克），而且混合物中食盐的含量较小，温度降低后，还没有达到饱和状态，因此大部分食盐仍留在母液中。经过过滤，就达到了初步分离硝酸钾和食盐的目的。

结晶的方法在工业生产和科学实验中有广泛的应用，它可用于物质的分离、提纯等。例如，在制糖工业中，先将甘蔗汁或甜菜汁经过滤除去杂质后，浓缩、结晶制得粗糖，再经溶解、脱色、结晶等操作而得到精制糖。