آزمایش صفحه ۴۰ علوم هفتم تهیه آهن از اکسید آهن

در این مطلب، به سراغ آزمایش صفحه ۴۰ کتاب علوم تجربی پایه هفتم می‌رویم. این آزمایش مهم که در فصل ۵ (از معدن تا خانه) قرار دارد، به ما نشان می‌دهد که چگونه فلز آهن را از اکسید آن (سنگ معدن) تهیه کنیم. در ادامه، روش انجام آزمایش، مشاهده‌ها و پاسخ سوالات مربوط به این صفحه را با هم می‌بینیم .

هدف آزمایش

تهیه فلز آهن از ترکیب اکسید آهن و آشنایی با فرآیند احیای اکسید فلزات.

مواد و وسایل مورد نیاز (مطابق کتاب درسی)

• پودر اکسید آهن (زنگ آهن) 🧪

• پودر زغال سنگ یا زغال چوب

• کبریت یا چراغ بونزن 🔥

• لوله آزمایش

• آهنربا 🧲

• انبر یا گیره

• کاغذ یا سطح صاف

مراحل انجام آزمایش (گام به گام)

مرحله ۱: آماده‌سازی مخلوط
مقدار مساوی از پودر اکسید آهن و پودر زغال سنگ را با هم مخلوط کنید. می‌توانید از هاون برای پودر کردن بهتر مواد استفاده کنید .

مرحله ۲: حرارت دادن
مخلوط را داخل لوله آزمایش بریزید. با استفاده از انبر، لوله آزمایش را گرفته و آن را روی شعله چراغ بونزن یا اجاق گاز حرارت دهید. چند دقیقه صبر کنید تا مواد به خوبی گرم شوند.

مرحله ۳: سرد کردن
لوله آزمایش را کنار بگذارید تا کاملاً خنک شود. (⚠️ هرگز لوله داغ را با دست لمس نکنید!)

مرحله ۴: جداسازی با آهنربا
پس از سرد شدن، مواد را روی یک کاغذ یا سطح صاف خالی کنید. آهنربا را به مواد نزدیک کنید و مشاهده کنید که چه اتفاقی می‌افتد.

مشاهده‌ها (چرا باید ببینیم؟)

وقتی آهنربا را به مواد نزدیک می‌کنید، ذرات ریز و سیاه رنگی جذب آهنربا می‌شوند. این ذرات، همان آهن فلزی هستند که از واکنش اکسید آهن و کربن (زغال) در اثر حرارت به وجود آمده‌اند. اکسید آهن اولیه خاصیت مغناطیسی چندانی ندارد، اما آهن تولید شده خاصیت مغناطیسی قوی دارد.

پاسخ سوالات صفحه ۴۰ علوم هفتم

۱. آزمایش کنید (صفحه ۴۰) – چه مشاهده می‌کنید؟
✅ پاسخ: با نزدیک کردن آهنربا به مواد خنک شده، ذرات ریز سیاه رنگی جذب آهنربا می‌شود. این ذرات آهن فلزی هستند که از احیای اکسید آهن توسط کربن به دست آمده‌اند .

۲. فکر کنید (صفحه ۴۰) – با توجه به آنچه در این آزمایش مشاهده کردید، توضیح دهید که چگونه فلزات را از ترکیب‌های آنها (سنگ معدن) به دست می‌آورند؟
✅ پاسخ: فلزات را معمولاً با استفاده از مواد مناسب (مانند کربن) و حرارت دادن، از ترکیب‌هایشان (اکسیدها) جدا می‌کنند. در این فرآیند که احیاء نام دارد، کربن با اکسیژن ترکیب شده و فلز آزاد می‌شود .

توضیح علمی (برای گزارش کار)

در این آزمایش، کربن موجود در زغال سنگ نقش عامل احیاکننده را دارد. کربن تمایل بیشتری برای ترکیب با اکسیژن نسبت به آهن دارد. بنابراین، وقتی مخلوط را حرارت می‌دهیم، کربن اکسیژن را از اکسید آهن گرفته و با آن ترکیب می‌شود و گاز دی‌اکسید کربن تشکیل می‌دهد. در نتیجه، آهن به صورت فلز آزاد باقی می‌ماند.

معادله شیمیایی:
اکسید آهن + کربن → آهن + دی‌اکسید کربن
(Fe₂O₃ + C → Fe + CO₂)

نکات ایمنی مهم ⚠️

• این آزمایش حتماً با حضور دبیر یا والدین انجام شود.

• هنگام کار با شعله، مراقب لباس و موهای خود باشید.

• از دست زدن به لوله آزمایش داغ خودداری کنید.

• پس از اتمام کار، دست‌های خود را بشویید.

سوالات چهارگزینه‌ای برای تمرین

۱- در آزمایش تهیه آهن از اکسید آهن، نقش کربن چیست؟
الف) اکسیدکننده ✅ ب) احیاکننده
ج) کاتالیزور د) خنثی‌کننده

۲- کدام گزینه درباره این آزمایش درست است؟
الف) آهنربا اکسید آهن را جذب می‌کند
✅ ب) پس از آزمایش، مواد خاصیت مغناطیسی پیدا می‌کنند
ج) نیازی به حرارت دادن نیست
د) آب به عنوان عامل احیاکننده عمل می‌کند