Лабораторная работа №1. Сравнение смесей веществ и их соединений
Химия, 7 класс. Учебник: Оспанова М.К. и др. (Мектеп, 2025). Глава 1: Введение в химию. Чистые вещества и смеси. Страницы 21–22.
Чему научишься
- Сравнивать свойства чистого вещества, смеси и сложного вещества на одном примере (железо, сера, сульфид железа).
- Разделять смесь железа и серы магнитом и водой.
- Объяснять, чем смесь отличается от химического соединения.
- Оформлять таблицу наблюдений и делать вывод.
Разминка
- Что получится, если смешать песок и сахар? А если сахар растворить в воде? Песок и сахар просто перемешаются, каждое вещество останется собой. В воде сахар растворится и «спрячется», но выпарить воду можно и снова получить сахар.
- Как достать иголки из горстки песка? Магнитом: иголки железные и притягиваются.
- Ржавчина и железо — одно и то же вещество? Нет: ржавчина образуется при химической реакции железа с воздухом и водой, это новое вещество.
💡 Сегодня разберём главный вопрос: когда вещества просто перемешались, а когда они превратились в новое? Ответ в опыте.
Разбираемся
Цель работы
Сравнить свойства трёх «героев»: железа Fe, серы S и сульфида железа (II) FeS, а также их смеси. Потом понять, чем смесь отличается от соединения.
⚠️ Опыт проводят только в кабинете химии, при учителе или лаборанте. Дома смешивать и нагревать порошки металла и серы нельзя.
Реактивы и оборудование
| Реактивы | Посуда и приборы |
|---|---|
| Железный порошок | Лабораторный штатив, магнит |
| Сера (жёлтый порошок) | Пробирки, коническая колба, стаканы |
| Сульфид железа (II) FeS | Спиртовка, спички, щипцы, асбестовая сетка |
| Вода | Фильтровальная бумага, воронка, фарфоровая чашка |
| Стеклянная палочка, шпатель |
Техника безопасности
⚠️ Работаем по правилам обращения с нагревательными приборами: зажигаем спиртовку спичкой, гасим колпачком, пробирку держим отверстием от себя и от соседей, заполняем не больше чем на 1/3.
⚠️ Сера при нагревании плавится, а на воздухе загорается синим пламенем и выделяет едкий газ с резким запахом (сернистый газ SO₂). Его нельзя вдыхать. Нагревают небольшие количества и только по указанию учителя, лучше в вытяжном шкафу.
⚠️ Железный порошок и сульфид железа не пробовать на вкус, не вдыхать пыль, после работы вымыть руки.
Ход работы
Что и почему получится
- Железо — тёмно-серый металлический порошок (или опилки). Тяжёлое (плотность примерно 7,8 г/см³), притягивается магнитом, в воде тонет.
- Сера — лимонно-жёлтый порошок, хрупкая. Лёгкая (около 2 г/см³), магнит не притягивает. Порошок серы плохо смачивается водой и плавает на поверхности.
- Смесь железа и серы — серо-жёлтая масса, в которой при взгляде в лупу видны отдельные крупинки и железа, и серы.
- Сульфид железа (II) FeS — тёмно-серое до чёрного вещество без металлического блеска. Новое вещество, у него другие свойства. В воде не растворяется и тонет.
🌟 Железо в природе есть в руде, которую добывают в Казахстане (например, в Костанайской области, в Соколовско-Сарбайском месторождении). А серу получают из нефти и газа, в том числе в Атырау и на Каспии.
Заполненная таблица
| Признаки сравнения | Чистое вещество железо Fe | Чистое вещество сера S | Смесь | Соединение сульфид железа (II) FeS |
|---|---|---|---|---|
| Состав вещества | Простое вещество: только атомы железа | Простое вещество: только атомы серы | Смесь двух простых веществ, железа и серы, в любом соотношении | Сложное вещество: атомы железа и серы связаны вместе, на каждый атом железа один атом серы |
| Цвет | Тёмно-серый с металлическим блеском | Жёлтый | Серо-жёлтый, видны крупинки обоих веществ | Тёмно-серый до чёрного, без блеска |
| Плотность | Большая, около 7,8 г/см³ | Небольшая, около 2 г/см³ | Среднее значение, зависит от пропорции | Около 4,8 г/см³ |
| Растворимость в воде | Не растворяется | Не растворяется | Не растворяется | Не растворяется |
| Разделение магнитом | Притягивается | Не притягивается | Железо вытаскивается магнитом, сера остаётся | Не притягивается, разделить нельзя |
| Разделение водой | Тонет | Плавает на поверхности (порошок не смачивается) | Сера всплывает, железо оседает: смесь разделяется | Тонет, не разделяется |
| Изменения при нагревании | Не плавится на спиртовке, на воздухе слегка темнеет (окисляется) | Плавится в жёлтую жидкость, потом темнеет и загорается синим пламенем с резким запахом | Разогревается, реакция идёт с выделением тепла, образуется тёмный FeS, который уже не притягивается магнитом | На пламени спиртовки не меняется |
📌 Смесь можно разделить физическими методами (магнитом, водой), потому что каждое вещество в ней осталось собой. Сложное вещество (соединение) такими методами на простые вещества не разделить: его свойства совсем другие, чем у исходных.
Схема реакции
Когда смесь нагрели, железо и сера вступили в химическую реакцию:
железо + сера → сульфид железа (II)
Fe+S (при нагревании)
Если сера сгорает на воздухе: сера + кислород → сернистый газ, S+O₂₂.
💡 В сульфиде железа железо и сера связаны в точном порядке: на 56 частей железа по массе приходится 32 части серы (то есть 7:4). В смеси же можно взять и больше железа, и больше серы.
Общий вывод
Смесь железа и серы сохраняет свойства обоих веществ: магнитом вытаскивается железо, в воде всплывает сера. После нагревания получается новое вещество, сульфид железа, у которого свойства другие: магнит его не притягивает, вода не разделяет. Значит, соединение (сложное вещество) и смесь — не одно и то же.
Проверь себя
- Чем смесь отличается от соединения? В смеси вещества сохраняют свои свойства и разделяются физическими способами, а соединение — новое вещество с другими свойствами, которое так не разделить.
- Как отделить железо от серы в смеси? Магнитом: железо притянется, сера останется. Или водой: сера всплывёт, железо осядет.
- Почему после нагревания смесь уже не притягивается магнитом? Железо вступило в реакцию с серой и превратилось в сульфид железа FeS, у которого нет свойств железа.
- Простое или сложное вещество FeS? Сложное: в нём атомы двух элементов, железа и серы.
- Как узнать, что произошла химическая реакция? Изменились цвет и свойства, образовалось новое вещество (после нагревания тёмный FeS, который не притягивается).
Решаем упражнения
В конце работы три вопроса. Вот ответы.
№ 1
Сохраняют ли вещества железо и сера свои свойства после смешивания?
Как думать. Вспомни, что делает магнит и что делает вода со смесью.
Решение. После простого смешивания (без нагревания) железо по-прежнему притягивается магнитом и тонет в воде, сера остаётся жёлтой, не притягивается и плавает на воде. Значит, каждое вещество осталось собой.
Ответ: да, в смеси железо и сера сохраняют все свои свойства.
№ 2
Можно ли разделить сульфид железа (II) FeS физическими методами на простые вещества?
Как думать. Попробуй применить магнит и воду к FeS.
Решение. Магнит FeS не притягивает, в воде он не растворяется и не разделяется на жёлтую серу и железо. Физическими способами (магнитом, водой, фильтрованием) железо и серу из FeS не получить. Разделить их можно только химической реакцией.
Ответ: нет, физическими методами FeS на железо и серу не разделить.
№ 3
Сохраняют ли железо и сера свои исходные свойства в составе сложного вещества сульфида железа (II) FeS? Объясни.
Как думать. Сравни свойства FeS со свойствами Fe и S.
Пример ответа. Нет. Железо тёмно-серое с блеском и притягивается магнитом, сера жёлтая, а FeS тёмно-серый без блеска, магнитом не притягивается. В сложном веществе атомы железа и серы связаны между собой и образуют новое вещество, у которого свои свойства.
Ответ: нет, в соединении получается новое вещество с другими свойствами.
👨👩👧 Родителю. Безопасный домашний аналог без огня: смешайте со взрослым мелкую соль и немного молотого перца, а потом проверьте, что можно разделить: например, потереть расчёской о шерсть, и перец «прыгнет» к ней, а соль останется. Это смесь, каждое вещество осталось собой.
Шпаргалка
- Смесь: свойства веществ сохраняются.
- Соединение: свойства новые, как у нового вещества.
- Нагревание смеси железа и серы — химическая реакция.