1.2 物质结构研究的范式和方法1.3 物质结构研究的意义（备课件）-【上好课】2021-2022学年高二化学同步备课系列（苏教版2019选择性必修2）

专题1 揭示物质结构的奥秘 第二单元 物质结构研究的范式和方法 1．认识物质结构研究的两种范式及其相互关系。 2．能举例说明物质结构的研究方法在物质结构研究中所起的重要作用。 3．初步学会从宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知等角度解决化学问题。 学习目标 物质结构研究的范式与方法分类 物质结构研究的范式 归纳范式 演绎范式 物质结构研究的方法 实验方法 模型方法 假说方法 物质结构研究的范式 1．归纳范式 过程为“从个别到一般”。 即：根据事实进行概括归纳，抽象出共同点，上升为本质规律。 归纳法应用实例 个别性质 一般规律 通过甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)等的分子式 通过1～20号元素的原子核外电子排布认识前20号元素对应原子结构的不同 通过研究含有双键和三键不饱和烃的加成反应和氧化反应，发现不饱和键具有不稳定性质 总结出饱和烷烃的通式为CnH2n＋2 总结出元素核外电子排布规律，解释同族元素性质相似原因 根据结构与性质的关系归纳出这类有机物的通性 2．演绎范式 演绎范式的过程通常为“从一般到个别”。 即从某一个一般结论出发，向从属于这一结论的多个要素进行推理的过程。 演绎法应用实例： 一般规律 个别性质 门捷列夫建立了元素周期表 根据钠原子最外电子层上1个电子极易失去表现出强还原性的特点 水是极性较强的分子，水分子间存在较强的氢键，水分子即可为生成氢键提供H，又有孤电子对接受H 人们发现了“类铝”(镓)，“类硼”(铊)，“类硅”(锗)。 推出同族半径更大的钾、铷、铯元素具有更强的还原性的结论 CH3CH2OH、CH3COOH和水相似，均可通过氢键与水结合，在水中的溶解度较大；碳氢化合物极性较小，也难以和水形成氢键，在水中溶解度很小，这就是著名的“相似相溶规则” 3．归纳与演绎的关系 一般先归纳后演绎。 “实验——假说——理论——新实验”的本质就是从个别到一般，再到个别的过程。 归纳需要演绎作指导，以解决归纳研究的目的性、方向性和结果的正确性问题；演绎需要归纳提供前提。 在演绎的指导下归纳，在归纳的基础上演绎，两者相互联系、互为前提。 分析思考 判断下列说法是否正确。 ①由元素周期表发现新的元素属于归纳范式。(　 　) 提示：从一般到个别是演绎范式。 ②由硅是半导体材料推断锡也是半导体材料。(　 　) 提示：硅在金属与非金属分界线上，而锡是典型的金属材料。 ③归纳范式和演绎范式均为独立的研究方法，不能融合。(　 ) 提示：研究物质结构需要各种范式结合。 × × × 物质结构研究的方法 物质结构 研究的方法 借助科学仪器等物质手段 科学假说与论证 借助化学研究的的方法 实验 模型建构 1．科学假设和论证 （1）观察：运用感官或借助仪器观察物质的宏观表现。 （2）假设：根据已有知识，对所研究的事物或现象作出初步的解释。 （3）论证：通过实验进行验证，若实验证明假设正确，接受假设；若实验不支持假设，对假设进行修改，并设计新的实验进行反复验证。 （4）理论：将实验证明正确的假设通过建立理论组织起来，成为知识体系。 1825年，英国科学家法拉第首先发现了苯。 德国化学家凯库勒经过大量猜想假设，与1865年提出了六元环结构。 经过后人的验证，确认了苯具有六元环结构。 2．实验方法 化学是一门以实验为基础的学科，人们往往需要借助实验观测的事实对假设的正确与否进行检验。 实验方法实例： 实验方法 意义 卢瑟福的α粒子散射实验 光学显微镜、扫描隧道显微镜、原子力显微镜等仪器出现，各种光谱和晶体X射线衍射实验应用于研究原子、分子和晶体结构 启迪人们用轰击和对撞的实验来研究物质的内部结构，提供了一种研究物质微观结构的思想方法 使原子和分子的微观世界不断被揭示 晶体的X射线衍射 测定物质组成和结构的仪器 3．模型方法 （1）含义：科学家运用一定逻辑推理与模型思维对实验结果进行处理。 （2）方法：模型既可以是对原型的简化和纯化、抽象和近似，也可以是结合某种理论形态下建立的思维模型。 （3）分类： 实物模型：可观察到的物质的宏观模型 微观结构模型：物质微观层次结构，难以直接观察到，需要通过思维加工使抽象化的微观世界以可视化的形式展现出来 宏观模型和微观结构模型 （4）作用： ①对沟通科学现象与其本质的认识过程，起到重要的桥梁作用。 ②利用模型深刻地认识物质的微观结构特点，揭示结构与性质的关系，是模型研究的重要功能。 分析思考 判断下列说法是否正确。 ①理论都是正确的，不需要修改。(　 　) 提示：当反常现象大量出现，而原有理论又不能很好地做出解释时，就需要对原有理论加以修改。 ②模型就是对物质真实形状的加工。(　 　) 提示：微观结构模型是