专题1 第二单元 物质结构研究的范式与方法-【导与练】2022-2023学年新教材高中化学选择性必修2同步全程学习全书word（苏教版）

第二单元　物质结构研究的范式与方法 学习目标 课程标准 学业评价 1.认识物质的空间结构可以借助某些实验手段来测定,通过这些手段所获得的信息为建立物质结构模型或相关理论解释提供支撑。 2.知道原子光谱、分子光谱、晶体X射线等是测定物质结构的基本方法和实验手段。 1.认识物质结构研究的两种范式及其相互关系。 2.能举例说明科学假说和论证、实验方法、模型方法等在物质结构研究中所起的重要作用。 3.能描述现代仪器和手段为测定物质结构、建立相关理论作出的重要贡献。 4.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。 素养解读: 1.宏观辨识与微观探析:从不同层次认识物质的多样性以及研究物质性质的复杂性,能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。 2.证据推理与模型认知:通过认识研究物质结构的不同方法,形成观点、证据和结论之间的逻辑联系,建立认知模型,并能用模型解决实际化学问题。 知识点一　物质结构研究的范式 1.归纳范式:其过程为“从个别到一般”。根据事实进行概括归纳,抽象出共同点,上升为本质规律。例如: (1)从甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)等的分子式中归纳出饱和烷烃的碳链结构及其分子通式CnH2n+2。 (2)通过书写1～20号元素的原子核外电子排布来认识前20号元素对应原子结构的不同,从中归纳出元素核外电子排布的规律,并从结构上解释了同族元素性质相似的原因。 (3)研究不饱和烃的结构特征,归纳得出不饱和烃的通性。 2.演绎范式:其过程通常为“从一般到个别”。从某个一般结论出发,向从属于这一结论的多个要素进行推理的过程。例如: (1)在元素理论的指导下,人们发现了镓、铊、锗等元素。 (2)根据元素周期律和微粒间作用力的特征,预测物质可能具有的某些性质。 (3)预测物质的溶解性——“相似相溶规则”。 [想一想] 为什么乙醇、乙酸能与水互溶,而相对分子质量相差不大的C3H8却难溶于水? 提示:乙醇、乙酸与水分子的极性相似,且均含有—OH,可通过氢键和水结合,在水中溶解度大,而C3H8极性较小,难以和水形成氢键,在水中溶解度很小。 归纳与演绎的关系 在化学研究中归纳和演绎往往并用、配合或交替。 从化学研究的途径来看归纳和演绎的使用,一般为先归纳、后演绎。人们往往根据自己的研究目标,依据一定的理论基础,设计并进行实验;再从实验数据或现象中得出假说;通过实验或理论证明假说正确与否,使之上升为新的理论;最后使用新理论指导实验,获得新的结论。 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,两者互相联系、互为前提。 在实际的化学研究中,研究的具体对象千差万别,使得归纳和演绎的关系也更为复杂,往往需要归纳和演绎的串联、交叉运用,还有与其他逻辑方法的并用或交替使用。 1.借助碱金属和卤族元素的递变性分析下列的推断,其中正确的是(　D　) A.已知Ca是第4周期ⅡA族的元素,故Ca(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性弱 B.已知As是第4周期ⅤA族的元素,故AsH3的稳定性比NH3的稳定性强 C.已知Cs的原子半径比Na的原子半径大,故Cs与水反应不如Na与水反应剧烈 D.已知Cl的核电荷数比F的核电荷数多,故Cl的原子半径比F的原子半径大 解析:由碱金属元素和卤族元素的递变性可知,同主族元素从上到下金属性递增,非金属性递减,最高价氧化物对应水化物的碱性增强,金属活动性增强,非金属气态氢化物的稳定性减弱,A、B、C错误;同主族元素随核电荷数的增大,原子半径递增,D正确。 2.某实验小组以H2O2分解为例,研究浓度、催化剂、温度对反应快慢的影响。按照如下方案完成实验。 实验 反应物 催化剂 温度 ① 10 mL 10% H2O2溶液 无 25 ℃ ② 10 mL 20% H2O2溶液 无 25 ℃ ③ 10 mL 20% H2O2溶液 无 40 ℃ ④ 10 mL 20% H2O2溶液 1～2滴 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液 40 ℃ 通过实验得到氧气的体积与时间的关系如图所示。 回答下列问题: (1)代表实验①的图示是　　　　。  (2)对比实验③和④的目的是  　。  (3)通过上面对比实验,所得出的实验结论是   　。  解析:(1)反应温度越高,使用合适的催化剂,反应物浓度越大,反应越快,实验①中H2O2溶液的浓度最小,没有使用催化剂,温度为25 ℃,则在实验①～④中反应速率最小,图中斜率越大,反应速率越快,并且①中产生O2的量是②、③、④的一半,则代表实验①的图示为Ⅳ。 (2)实验③、④中,反