Всё-таки не "определить", а "разделить" — так
Железо, вероятно, в виде опилок (кусок стали или гвоздь вы и так "определите" и разделите — просто достанете рукой).
Сначала поднести к смеси магнит (постоянный или электромагнит — без разницы). К нему прилипнут опилки железа, вот вы их и отделили. Остальные вещества останутся.
Теперь залить горячей водой. Сахар растворится, песок и сера в осадке.
Раствор сахара отфильтровать и медленно выпарить: вы получите кристаллы сахарозы. 
Осадок (смесь песка с серой) снова залить водой и сильно потрясти, потом оставить на отстой. 
Песок отлично смачивается водой, порошок серы не смачивается водой совершенно. 
Вверху будут всплывшие частички серы, внизу — песок.
Такой процесс называется флотацией.
Вы получили все 4 компонента смеси в чистом виде.