专题1 2、3 物质结构研究的范式、方法和意义（Word教参）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中化学选择性必修2（苏教版2019 河北专用 多选）

第二、三单元|物质结构研究的范式、方法和意义 (一)物质结构研究的范式、方法 范式 归纳范式 归纳范式，其过程为“从个别到一般”。具体而言，根据事实进行概括归纳，抽象出共同点，上升为本质规律 [微点拨] 根据CH4、C2H6、C3H8、C4H10等分子式归纳出烷烃的通式为CnH2n＋2属于归纳范式。根据钠的结构和性质，推出同族的钾、铷、铯元素具有更强的还原性属于演绎范式。 [微拓展] 红外光谱仪可以测化学键的类型；X射线衍射仪可以测晶体的结构；扫描隧道显微镜可以观察和定位单个原子。 演绎范式 演绎范式，其过程通常为“从一般到个别”。具体而言，它是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 方法 科学假设和论证 科学假设和论证的过程 实验方法 卢瑟福的α粒子散射实验，用轰击和对撞的实验来研究物质的内部结构，为我们提供了一种研究物质微观结构的思想方法 20世纪20年代，量子力学为化学研究提供了分析原子和分子结构的理论基础，极大地推进了物质结构的研究，包括物质结构研究的实验方法和实验技术，均取得很大的进步 扫描隧道显微镜、原子力显微镜等仪器以及各种光谱和晶体X射线衍射实验方法等手段，为建立物质结构模型和相关理论提供了坚实的支撑 模型方法 模型概念 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 分类 宏观模型和微观结构模型 原子结构模型经历的阶段 1803年实心球模型→1904年“葡萄干面包”模型→1911年原子核式结构模型→1913年轨道模型→20世纪初量子力学的原子结构模型 (二)物质结构研究的意义 促进了化学科学的发展 物质结构的探索无止境 研究生命现象的化学机理 研究配体小分子和受体生物大分子相互作用的机理，人们就能进行药物设计，有助于合成高效无毒副作用的药物；合成具有生物活性的分子，可以帮助人类揭示生命的奥秘；了解生物体内信息分子的运动规律和生理调控的化学机理，创造“新陈代谢”的目标就能得以实现 研究化学反应的量子力学理论 随着化学反应的量子力学理论的进一步发展和技术的改善，人类将进入一个崭新的世界：合成氨不再需要高温、高压，光合作用不再是植物的“专利”，化工生产不再生成无实际用途的副产物，没有能源危机，也没有环境污染…… [新知探究(一)] 物质结构研究的模型方法 [理解与辨析能力] [发展认知] 1．原子结构模型的演变 模型名称 道尔顿(1803) 汤姆生(1904) 卢瑟福(1911) 玻尔(1913) 量子力学(1926) 模型图示 实验事实 元素化合时的质量比 阴极射线 α粒子散射实验 氢原子光谱 微观粒子的波粒二象性 2．利用典型有机物模型判断原子共面 典型有机物 甲烷 乙烯 乙炔 苯 结构式 分子结构 正四面体形 平面形 直线形 平面形 解决复杂有机化合物的原子共面问题可利用上述模型进行组合从而获得相应结论。 [跟踪训练] 1．下列实验事实与原子结构模型建立的关系正确的是(　 ) A．电子的发现：道尔顿的原子结构模型 B．α粒子散射：汤姆生原子结构模型 C．α粒子散射：玻尔原子结构模型 D．氢原子光谱：玻尔原子结构模型 解析：选D　道尔顿的原子结构模型是道尔顿通过对大气的物理性质进行研究而提出的， A错误；卢瑟福提出原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是α粒子散射实验， B错误；玻尔原子结构模型是玻尔在牛顿力学的基础上，吸收了量子论和光子学说的思想建立起来的，故C错误；玻尔提出电子在一定轨道上运动的原子结构模型，原子系统只能具有一系列的不连续的能量状态，当原子从一个具有较大能量的定态跃迁到另一个能量较低的定态时，它辐射出具有一定频率的光子，原子的不同能量状态和电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应，氢原子光谱指的是氢原子内的电子在不同能级跃迁时所发射或吸收不同波长，故D正确。 2．[双选]某有机化合物的结构简式如图所示。下列关于该有机化合物分子结构的说法中正确的是(　 ) A．最多有18个原子在同一平面内 B．最多有4个碳原子在一条直线上 C．最多有12个碳原子在同一平面内 D．所有原子不可能在同一平面内 解析：选BD　苯环中6个C、4个H，双键上2个C、2个H，三键上2个C，亚甲基上1个C，甲基上1个C、1个H可共面，最多有21个原子共面，故A错误；碳碳三键为直线结构，则最多有4个碳原子在同一直线上，故B正确；苯环为平面结构，碳碳三键为直线结构，碳碳双键为平面结构，单键可以旋转，则所有碳原子可能在同一平面上，即最多有13个碳原子在同