硫黄と鉄の混合物を加熱して火山の噴火を作ってみよう!

火山や温泉地に行くと独特のにおいがしますよね。あのにおいの正体について迫っていきたいと思います。

温泉地のにおいの正体は、硫黄だと思われがちですが、実は硫黄そのものにはほとんどにおいはありません硫黄が別の物質と化学変化を起こしてできた物質ににおいがあるんです。

今回は火山の噴火を試験管の中で再現していきたいと思います。

硫黄と鉄の混合物を加熱して噴火を作る

硫黄は火山のある場所に多く存在していて、鉄は地殻の中で4番目に多い元素です。この2つの物質が加熱されると火山の噴火が起こります。

硫黄4gと鉄7gを乳鉢を使ってよく混ぜ、できた混合物を試験管の中に入れ、ガスバーナーで加熱をします。(4gと7gは硫黄と鉄がちょうど反応する質量です)

加熱する時の注意点が2つあります。

1つ目は試験管の底ではなく、混合物の上部を加熱することです。この化学変化では、熱が発生します。底を加熱すると、ガスバーナーの熱と反応によって発生する熱が合わさって高温になってしまい、試験管が割れてしまう可能性があります

2つ目は反応が始まったら加熱を止めることです。理由は上と同じで、加熱し続けると高温になって試験管が割れる可能性があるからです。

 

加熱を行うと下の写真のように色が変化しました。

最初は灰色だった硫黄と鉄の混合物が熱によって黒くなりその後、写真のような赤色になりました

赤色に変化してからガスバーナーの火を止めても、加熱した上部から、だんだんと下のほうに赤色が動いてくるような反応が進み続けました

黄緑色の気体が発生したものみられました。

 

この反応は熱によって急激に進む反応です。最初はガスバーナーの火によって反応が起こりますが、一旦反応が始まると、反応によって熱が出る⇒反応が進む⇒反応で熱がでるという連続した反応が起こります

これが火山の噴火の原理です。一回反応が始まると一気に噴火が起こるわけですね。

できた物質を調べよう

硫黄と鉄の混合物と反応後の物質を違いについて調べていきましょう。

2つの物質を見比べても、ほとんど違いは見られません

他の方法で、2つの物質を調べていきます。

磁石を近づけてみると、加熱前の混合物は鉄が含まれているので、磁石に引き付けられました。一方、加熱後の物質は磁石に引き付けられなかったことから非金属に変化したことがわかります。

この化学変化は硫黄+鉄→硫化鉄という反応です。できた物質は硫化鉄で、非金属です。

ゆで卵の白身と黄身の境目の濃い緑色の物質が硫化鉄です。

このように2種類の物質が1種類の物質に化学変化することを化合といいます。

特に、硫黄が化合する化学変化を硫化といい、できた化合物を硫化物といいます。

 

それぞれの物質に塩酸を加えると、加熱前の混合物は鉄が含まれているので、塩酸と反応して、水素が発生します。

反応後の物質に塩酸を加えると、腐卵臭(卵が腐ったようなにおい)がする気体が発生します。この気体を硫化水素といいます。

硫化鉄+塩酸→硫化水素+塩化鉄という反応が起こっています。

この硫化水素は、吸いすぎると気分が悪くなってしまいます。理科の実験でよく発生させますが、塩酸の濃度を間違えると大量に発生してしまい、救急車を呼ばなくてはいけなくなってしまいます。気を付けましょう!

まとめ

硫黄+鉄の混合物を加熱すると硫化鉄ができる

ガスバーナーの火を消しても、反応で発生した熱でさらに反応が進む

硫化鉄に塩酸を加えると腐卵臭を持つ硫化水素が発生する

中2化学
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プロフィール
ゆうしろ

公立中学校の現役教員です。
専門は生物学で、中学・高校理科の教員免許を持っています。
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