化学化学探究题的专项培优练习题附答案解析.docx
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化学化学探究题的专项培优练习题附答案解析
一、中考初中化学科学探究题
1.某化学学习小组在学习常见的盐的性质后,完成了如下实验。
该学习小组对废液杯上层清液的溶质的成分进行了探究。
请完成以下探究过程:
(提出问题)上层清液中含有什么溶质?
(作出猜想)Ⅰ溶质仅为_____(填化学式);
Ⅱ溶质为KCl和BaCl2
Ⅲ溶质为KCl和_____(填化学式);
Ⅳ溶质为KCI和K2CO3
V溶质为KC1、K2SO4,和K2CO3
(设计方案)
实验操作
现象
结论
取少量废液缸中上层清液,分装于甲、乙两支试管中
先向甲试管中滴加盐酸至过量。
无明显现象
猜想Ⅵ、Ⅴ均不正确
再向乙试管中滴加____溶液。
(填化学式)
_____
猜想Ⅱ正确
(交流反思)学习小组经过讨论认为:
实验过程中无须使用AgNO3溶液,其理由是_____(用文字表述)
【答案】KC1K2SO4K2SO4有白色沉淀生成硫酸钾和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀和氯化钾,碳酸钾和氯化钡反应生成碳酸钡沉淀和氯化钾,上层清液中一定有氯化钾,无须再验证
【解析】
【分析】
【详解】
[作出猜想]
硫酸钾和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀和氯化钾,可能是硫酸钾过量,也可能是氯化钡过量,也可能是恰好反应;碳酸钾和氯化钡反应生成碳酸钡沉淀和氯化钾,可能是碳酸钾过量,也可能是氯化钡过量,也可能是恰好反应;
所以作出猜想,Ⅰ溶质仅为KCl;Ⅱ溶质为KCl和BaCl2;Ⅲ溶质为KCl和K2SO4;Ⅳ溶质为KCI和K2CO3;V溶质为KC1、K2SO4和K2CO3;
[设计方案]
取少量废液缸中上层清液,分装于甲、乙两支试管中,先向甲试管中滴加盐酸至过量,无明显现象,猜想Ⅵ、Ⅴ均不正确;因为盐酸可以和碳酸钾反应生成氯化钾、水和二氧化碳,如果有碳酸钾会有气泡冒出;
再向乙试管中滴加硫酸钾溶液,有白色沉淀生成,证明溶液中含有氯化钡,猜想Ⅱ正确;
[交流反思]
硫酸钾和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀和氯化钾,碳酸钾和氯化钡反应生成碳酸钡沉淀和氯化钾,上层清液中一定有氯化钾,所以无须使用AgNO3溶液验证;
2.碳酸钠在生产和生活中具有重要的用途。
某化学兴趣小组为探究碳酸钠的化学性质,进行了如下实验。
向盛有适量碳酸钠溶液的四支试管中分别加入下列试剂,实验现象记录如下:
试管编号
1
2
3
4
加入试剂
无色酚酞试液
稀盐酸
澄清石灰水
氯化钡溶液
实验现象
有气泡产生
有白色沉淀产生
有白色沉淀产生
试管1中的实验现象是__________。
试管2中发生反应的化学方程式___________。
化学兴趣小组的同学们对反应后试管中的溶质进一步探究:
某一小组将试管3、4中的物质分别过滤,得到滤液A和B。
甲、乙两同学对滤液A中溶质的成分进行探究:
(提出问题)滤液A中溶质的成分是什么?
(猜想假设)猜想一:
NaOH
猜想二:
NaOH和Na2CO3
猜想三:
__________。
(进行实验)
实验操作
实验现象
实验结论
甲:
取少量滤液A于试管中,加入过量稀盐酸
有气泡生成
猜想成立
乙:
_______
有白色沉淀生成
(实验结论)通过实验,甲、乙两同学均验证猜想________成立,乙同学的实验操作为_______。
(实验拓展)丙同学取一定量的滤液A和B于小烧杯中混合,有白色沉淀生成。
该反应的实质是_______(从离子相互结合的角度分析)。
(反思与评价)
(1)碳酸钠溶液呈碱性,可以和盐酸,氢氧化钙和氯化钡等物质发生反应。
(2)要验证反应后物质的成分,既要验证生成物,还应考虑反应物。
【答案】溶液变红
NaOH和Ca(OH)2二取少量滤液A于试管中,加入适量澄清石灰水(氯化钙溶液、氯化钡溶液等,合理即可)Ba2+和CO32-结合生成BaCO3沉淀
【解析】
【分析】
【详解】
因为碳酸钠溶液呈碱性,无色酚酞溶液遇碱性溶液变红,故试管1中的实验现象是:
溶液变红。
试管2中碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,发生反应的化学方程式为:
。
对反应后试管中的溶质进一步探究:
某一小组将试管3、4中的物质分别过滤,得到滤液A和B。
[猜想假设]
试管3中发生的反应是:
Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH,如果碳酸钠和氢氧化钙恰好完全反应,则滤液中溶质是:
NaOH;如果碳酸钠有剩余,则滤液中溶质是:
NaOH和Na2CO3;如果氢氧化钙有剩余,则滤液中溶质是:
NaOH和Ca(OH)2。
故猜想三是:
NaOH和Ca(OH)2。
[实验结论]
因为试管3中发生的反应是:
Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH,所以滤液中一定含有NaOH。
甲同学取少量滤液A于试管中,加入过量稀盐酸,有气泡产生,说明溶液中还含有碳酸钠,说明猜想二成立。
因为乙同学能得出同样的结论,所以设计的实验必然也是证明滤液中含有碳酸钠,碳酸钠可以酸溶液反应生成二氧化碳气体,也可以和含有钙离子(或钡离子)的可溶性盐(或可溶性碱)反应生成沉淀。
根据乙同学的实验现象是生成白色沉淀,乙同学设计的实验操作是:
取少量滤液A于试管中,加入适量澄清石灰水(氯化钙溶液、氯化钡溶液等,合理即可)。
[实验拓展]
因为滤液A中含有NaOH和Na2CO3,而滤液B是碳酸钠和氯化钡反应后过滤得到的滤液,根据Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl,滤液B的成分可能是:
NaCl;NaCl和Na2CO3;NaCl和BaCl2。
由于丙同学取一定量的滤液A和B于小烧杯中混合,有白色沉淀生成,故滤液B中一定含有BaCl2,有白色沉淀生成的原因是碳酸钠和氯化钡反应生成碳酸钡,从离子相互结合的角度分析,该反应的实质是:
Ba2+和CO32-结合生成BaCO3沉淀。
【点睛】
可溶性碳酸盐的检验既可利用其能与酸反应生成二氧化碳气体的方法进行,也可利用其能与含有钙离子(或钡离子)的可溶性盐(或碱)反应生成沉淀的方法进行。
3.KOH溶液中含有H2O、K+、OH-、能使无色酚酞试液变成红色。
某化学兴趣小组想探究KOH溶液使无色酚酞试液变成红色的原因。
(提出问题)KOH溶液中的什么成分使无色酚酞试液变红?
(猜想)猜想1:
KOH溶液中的H2O使无色酚酞试液变红。
猜想2:
KOH溶液中的K+使无色酚酞试液变红。
猜想3:
KOH溶液中的_______________(填化学式)使无色酚酞试液变红。
(实验探究)
实验操作
实验现象
结论
①用试管取少量蒸馏水,滴入1-2滴无色酚酞试液
试管内溶液不变色
猜想1不成立
②用试管取少量KCl溶液,滴入1-2滴无色酚酞试液
______________
猜想2不成立
③_______,滴入1-2滴无色酚酞试液
试管内溶液变红
__________
(讨论反思)有同学认为猜想①不需要实验验证就可以排除,你认为该同学理由是_______________。
(拓展)①向Ba(OH)2溶液中滴入几滴无色酚酞试液,观察到的现象是___________;
②KOH固体应__________保存。
【答案】OH-试管内溶液不变色用试管取少量KOH溶液猜想3成立酚酞试液本身含有水分子无色酚酞变红密封
【解析】
【分析】
【详解】
猜想:
氢氧化钾溶液中含有H2O、K+、OH-,哪种粒子能使无色酚酞试液变成红色,猜想有三种,根据题意,故猜想三是:
OH-。
实验探究:
实验②用试管取少量KCl溶液,滴入1-2滴无色酚酞试液,因为实验结论是猜想2不成立,即K+不能使无色酚酞试液变红,故现象为:
试管内溶液不变色;
因为已经证明H2O、K+不能使无色酚酞试液变红,所以实验③为用试管取少量KOH溶液,滴入1-2滴无色酚酞试液,根据实验现象试管内溶液变红,可以得出的结论是:
猜想3成立。
讨论反思:
因为酚酞溶液中含有水,所以有同学认为猜想①不需要实验验证就可以排除的理由是:
酚酞试液本身含有水分子。
拓展:
①根据上述实验结论,Ba(OH)2溶液中含有OH-,所以向Ba(OH)2溶液中滴入几滴无色酚酞试液,观察到的现象应该是:
无色酚酞变红;
②KOH是可溶性碱,能与空气中的二氧化碳反应,所以要密封保存。
4.实验与探究是化学学习的重要方法和内容,李明看到家里多年未用的铜制火锅上有绿色的锈迹,他对绿色锈迹的成分和性质产生了浓厚兴趣。
(查阅资料)
①绿色锈迹是碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3],受热易分解;
②无水硫酸铜为白色粉末,遇水变蓝;
③碱石灰是CaO和NaOH的固体混合物,NaOH与CO2反应生成碳酸钠固体和水;
④氧化铜与稀硫酸反应生成蓝色溶液,碳粉不与稀硫酸反应也不溶解在稀硫酸中。
(发现问题)
查阅资料后,该同学将少量碱式碳酸铜放入试管中加热,发现试管中的固体由绿色变成黑色,同时试管壁上有无色液滴生成。
为了进一步确定碱式碳酸铜受热分解的产物,进行了如下探究:
探究一:
碱式碳酸铜受热分解生成的黑色固体成分。
(猜想与假设)该黑色固体可能是①碳粉;②____________;③碳和氧化铜的混合物。
(设计方案)请帮助该同学完成下述实验报告:
实验操作与现象
实验结论
_______________________
猜想②正确
探究二:
碱式碳酸铜受热分解还会生成CO2和H2O.
(进行实验)选择如下图所示装置进行验证:
步骤一:
连接A和B,打开活塞,通入一段时间的空气;
步骤二:
点燃酒精灯,依次连接装置A→B→______→______(填“C”,“D”);
步骤三:
点燃酒精灯,观察到明显现象后,停止加热。
(解释与结论)
①当观察到____________________________,说明碱式碳酸铜受热分解生成了CO2和H2O,写出装置C中反应的化学方程式_________________________;
②写出Cu2(OH)2CO3受热分解的化学方程式___________________________。
(反思与评价)
上述装置中A的作用是____________________________。
【答案】氧化铜取黑色粉末,加入足量稀硫酸,充分反应后,黑色固体全部溶解形成蓝色溶液DCC中石灰水变浑浊,D中无水硫酸铜变蓝CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2OCu2(OH)2CO3
2CuO+H2O+CO2↑除去空气中的水分和二氧化碳,防止对产物的检验造成干扰
【解析】
试题分析:
探究一:
【猜想与假设】氧化铜也是黑色的固体,所以还有可能是氧化铜;
【设计方案】碳不和硫酸反应,而氧化铜能和硫酸反应生成硫酸铜和水,所以实验步骤:
取黑色粉末,加入足量稀硫酸,充分反应后,黑色固体全部溶解形成蓝色溶液;
探究二:
【进行实验】水能使无水硫酸铜变蓝,二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,所以连接顺序为A→B→D→C;
【解释与结论】①水能使无水硫酸铜变蓝,二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,所以当观察到C中石灰水变浑浊,D中无水硫酸铜变蓝,说明碱式碳酸铜受热分解生成了CO2和H2O,C中反应的化学方程式为CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O;
②Cu2(OH)2CO3受热分解生成氧化铜、水和二氧化碳,反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO3
2CuO+H2O+CO2↑;
【反思与评价】
装置中A的作用是除去空气中的水分和二氧化碳,防止对产物的检验造成干扰。
考点:
实验探究物质的组成成分以及含量;常见气体的检验与除杂方法;酸的化学性质;书写化学方程式、文字表达式、电离方程式
5.为探究碳还原氧化铜的最佳实验条件,用木炭粉和氧化铜的干燥混合物1~2.5g进行系列实验。
(查阅资料)①氧化铜(CuO)为黑色固体。
②碳还原氧化铜得到的铜中可能含有少量的氧化亚铜;氧化亚铜为红色固体,能与稀硫酸反应:
Cu2O+H2SO4=CuSO4+H2O+Cu
(进行实验)
实验1:
取质量比1:
11的木炭粉和氧化铜混合物1.3g,进行实验。
序号
1-1
1-2
装置
反应后物质的颜色、状态
黑色粉末中混有少量红色固体
红色固体有金属光泽,混有极少量,黑色物质
实验2:
取一定量的混合物,用1—2装置进行实验。
序号
木炭粉与氧化铜的质量比
反应后物质的颜色、状态
2-1
1:
9
红色固体有金属光泽
混有少量黑色物质
2-2
1:
10
混有很少量黑色物质
2-3
1:
11
混有极少量黑色物质
2-4
1:
12
无黑色物质
2-5
1:
13
混有较多黑色物质
(解释与结论)
(1)配平化学方程式:
___C+___CuO高温___Cu+___CO2↑。
(2)实验1—2中,证明产生CO2的现象是_______________________。
(3)实验1的目的是__________。
(4)实验2的结论是_____________。
(反思与评价)
(5)实验2没有进行质量比为1:
14的实验,理由是________________。
(6)为检验2—4的红色固体中是否含Cu2O,所需试剂是__________。
【答案】1221;澄清石灰水变浑浊;探究木炭与氧化铜的受热面积对其反应的影响;木炭与氧化铜质量比为1:
12是恰好反应,因此木炭与氧化铜反应的最佳质量比为1:
12;木炭与氧化铜质量比为1:
13时,氧化铜已过量;稀硫酸。
【解析】
【详解】
(1)木炭与氧化铜反应方程式:
C+2CuO高温2Cu+CO2↑;
(2)二氧化碳使澄清石灰水变浑浊,故如看到澄清石灰水变浑浊,说明有二氧化碳生成;
(3)实验1-1,反应物受热面积较大,实验1-2反应物受热面积较小,故实验1与实验2形成对比实验,可以探究木炭与氧化铜的受热面积对其反应的影响;
(4)由表可知,当木炭与氧化铜质量比为1:
12是恰好反应,即木炭与氧化铜反应的最佳质量比为1:
12;
(5)由表可知,当木炭与氧化铜质量比为1:
13时,氧化铜已过量,生成物中含有Cu和CuO,没有必要进行质量比为1:
14的实验;
(6)因为Cu2O+H2SO4=CuSO4+H2O+Cu,所以向红色固体中加稀硫酸如溶液变为蓝色,可以可以说明有Cu2O。
6.小明同学对家中久置的袋装固体食品防腐剂的成分产生了兴趣(品名和成分如图所示),于是和同学一起,设计实验进行探究:
[提出问题]久置固体食品防腐剂的成分是什么?
[查阅资料]铁与氯化铁溶液在常温下发生反应生成氯化亚铁。
[作出猜想]久置固体中可能含有Fe、Fe2O3、CaO、Ca(OH)2和CaCO3。
[实验探究]甲同学的探究方案如下表:
实验操作
实验现象
实验结论
(1)取少量固体放于试管中,加足量蒸馏水溶解,静置后取上层清液滴加无色酚酞溶液
固体溶解时试管外壁发烫,试管底部有不溶物,溶液变红。
固体中一定含有_____和氢氧化钙。
此过程的化学方程式_____。
(2)另取少量固体放于试管中,滴加足量的稀盐酸稀盐
固体逐渐消失,有大量无色气体产生,得到浅绿色溶液。
固体中一定含有Fe,Fe一定不含Fe2O3
(3)将步骤
(2)中产生的气体通入到澄清的石灰水中
_____
固体中一定含有CaCO3
[交流与反思]
(1)“504双吸剂”中的铁粉可以吸收空气中的_____、_____。
(2)实验操作
(2)的实验现象里“有大量无色气体产生”,根据甲同学的整体探究方案推测,无色气体的成分是一定含有_____,可能含有_____。
(3)乙同学认为甲同学的实验中不能得出一定含Ca(OH)2的结论,理由是_____。
(4)丙同学认为甲同学的实验并不能得出一定不含Fe2O3的结论,理由是_____。
【答案】氧化钙CaO+H2O=Ca(OH)2石灰水变浑浊氧气水蒸气二氧化碳氢气氧化钙与水反应后也得到氢氧化钙氧化铁与盐酸反应生成氯化铁后,铁与氯化铁溶液在常温下发生反应生成氯化亚铁
【解析】
(1)生石灰易与空气中的水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙易于二氧化碳反应生成碳酸钙;根据固体溶解时试管外壁发烫,试管底部有不溶物,溶液变红,那么固体中一定含有氧化钙和氢氧化钙,氧化钙与水反应生成氢氧化钙放热并生成呈碱性的氢氧化钙,化学方程式为:
CaO+H2O
Ca(OH)2;
(2)滴加足量的稀盐酸,有大量无色气体产生,得到浅绿色溶液,那么一定含有铁,铁与盐酸反应生成氢气和氯化亚铁,肯定无氧化铁,因为氧化铁与盐酸反应生成黄色溶液;(3)将步骤
(2)中产生的气体通入到澄清的石灰水中,石灰水变浑浊,证明固体中一定含有CaCO3;[交流与反思]
(1)“504双吸剂”中的铁粉可以吸收空气中的氧气和水蒸气;
(2)实验操作
(2)的实验现象里“有大量无色气体产生”,根据甲同学的整体探究方案推测,无色气体的成分是一定含有二氧化碳,可能含有氢气;(3)乙同学认为甲同学的实验中不能得出一定含Ca(OH)2的结论,理由是氧化钙与水反应后也得到氢氧化钙;(4)丙同学认为甲同学的实验并不能得出一定不含Fe2O3的结论,理由是:
氧化钙与水反应后也得到氢氧化钙,氧化铁与盐酸反应生成氯化铁后,铁与氯化铁溶液在常温下发生反应生成氯化亚铁。
7.碳酸钠在生活和生产中都有广泛的用途。
为探究碳酸钠的化学性质,同学们做了如下实验。
请根据实验回答问题。
(1)A试管中溶液变成红色,说明碳酸钠溶液显______________性。
(2)B试管中观察到的实验现象为_____________________,说明碳酸钠能与盐酸反应。
(3)C试管中有白色沉淀产生,写出该反应的化学方程式__________________________。
实验结束后,同学们将三支试管中的物质倒入同一个洁净的烧杯中,静置段时间后,观察到烧杯底部有白色沉淀,上层溶液为无色。
(提出问题)无色溶液中除酚酞外还有哪些溶质?
(分析讨论)无色溶液中一定含有的溶质是______________(填化学式,下同);可能含有的溶质是______________。
(实验验证)为检验无色溶液中可能含有的溶质是否存在,请你帮助他们设计实验方案___________(写出实验操作、现象及结论)。
【答案】碱有气泡产生Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOHNaClCaCl2取无色溶液,向其中加入碳酸钠溶液,若有白色沉淀生成,则含有氯化钙,若没有白色沉淀生成,则没有氯化钙;
【解析】
(1)酚酞试液遇碱性溶液变红,遇酸性溶液不变色,A试管中溶液变成红色,说明碳酸钠溶液显碱性;
(2)盐酸和碳酸钠反应生成二氧化碳、水、氯化钠,B试管中观察到的实验现象为有气泡产生,说明碳酸钠能与盐酸反应;(3)C试管中,碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀产生,该反应的化学方程式为:
Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH;【分析讨论】将三支试管中的物质倒入同一个洁净的烧杯中,静置段时间后,观察到烧杯底部有白色沉淀(碳酸钙),说明盐酸没有剩余,因为碳酸钙和盐酸不共存;上层溶液为无色,说明溶液不呈碱性,即溶液中无氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钙,由于生成的氯化钠与其他物质都不反应,故无色溶液中一定含有的溶质是NaCl;氯化钙和碳酸钠能反应,反应后不一定有氯化钙剩余,可能含有的溶质是CaCl2;【实验验证】氯化钙能与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀,检验无色溶液中可能含有的溶质是否存在的实验方案为:
取无色溶液,向其中加入碳酸钠溶液,若有白色沉淀生成,则含有氯化钙,若没有白色沉淀生成,则没有氯化钙。
8.氢氧化钠露置在空气中会与二氧化碳反应而变质
(提出问题)二氧化碳与氢氧化钠溶液反应没有明显现象,从哪些视角可以证明CO2与NaOH溶液发生了反应?
(作出猜想)猜想一:
从生成物的视角;猜想二:
从_________的视角;猜想三:
从能量变化的视角……
(实验探究1)第一组同学分别取反应后的溶液少许于试管中,按如下四种方案实验:
A.滴加酚酞试液,若变红则说明没发生反应;
B.滴加BaCl2溶液,若有白色沉淀生成,则说明发生了反应;
C.滴加澄清石灰水,若有白色沉淀生成,则说明发生了化学反应;
D.滴加足量的稀盐酸,若产生能使澄清石灰水变浑浊的气体,则说明发生了反应。
①该小组同学通过讨论,一致认为_____方案是不正确的,原因是_____。
②若方案B正确,请写出此方案涉及的化学反应方程式_____。
(实验探究2)第二组同学利用压强传感器和CO2传感器设计了如图甲、乙两个实验装置,并进行实验,得到了压强随时间变化的曲线(如图丙)
①设计图乙实验的目的是_______________________________________________________。
②图丙中曲线______(填I或者II)表示CO2和NaOH溶液的反应。
(实验探究3)化学反应常常伴随着能量的变化,第三组同学利用温度传感器获得了实验过程中温度随时间变化的曲线(如图丁),曲线III为CO2与NaOH溶液的反应,曲线IV为CO2与水的反应。
由此证明CO2与NaOH反应是_____反应(填:
“吸热”、“放热”)
(拓展延伸)查阅资料,Na2CO3溶液与CO2也会发生反应:
Na2CO3+CO2+H2O==2NaHCO3
当10g8%的NaOH溶液通入一定体积的CO2后,所得溶液中的溶质是Na2CO3和NaHCO3,则参加反应的CO2的体积范围_____(该状况下,CO2的密度为2g/L)
(实验探究4)第四组同学对二氧化碳的性质再探究。
实验步骤如下:
(1)图1所示装置的气密性良好,三个250mL的烧瓶内收集满CO2气体,三个注射器内各装有85mL的液体(分别是水、饱和石灰水、40%的氢氧化钠溶液)。
连接好装置和压强传感器。
(2)三位同学同时迅速将注射器内85mL的液体(水、饱和石灰水、40%的氢氧化钠溶液)注入各自烧瓶中,关闭活塞。
(3)一段时间后,三位同学同时振荡烧瓶。
观察烧瓶内气压随时间变化的曲线(如图2)
①导致曲线1中CD段气压急速减小的操作是___________。
在不改变装置和药品的情况下,进一步降低E点的方法是_________。
②曲线2中发生的反应方程式为______________________________。
③曲线2与曲线3差异较大的原因是__________。
④对比曲线1、2、3,不能得出的结论是__________(填序号)。
A.CO2能与水发生反应
B.1体积水约溶解1体积CO2;
C.CO2能与NaOH溶液发生反应
D.检验CO2用饱和澄清石灰水较合适
E.吸收CO2用NaOH溶液较合适
【答案】反应物ANaOH溶液与CO2反应生成的Na2CO3溶液也显碱性,也能使酚酞试液变红,无法证明NaOH消失BaCl2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaCl作对照,排除水对实验的干扰Ⅱ放热0.22L