(讲义)专题1 第2单元 物质结构研究的范式与方法-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修2(苏教版2019)

第二单元　物质结构研究的范式与方法 学习任务 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、建立相关理论做出的重要贡献。 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。 一、物质结构研究的范式 1．归纳范式——“由个别到一般” 根据事实进行概括归纳，抽象出共同点，上升为本质规律。如从甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等的分子式中归纳出饱和碳链烷烃的通式为CnH2n＋2；如根据乙烯、乙炔能够使溴水、KMnO4溶液褪色等性质，归纳出烯烃、炔烃能够发生加成反应和氧化反应。 2．演绎范式——“由一般到个别” (1)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。如根据元素周期表发现“类铝”(镓)、“类硼”(铊)等。 (2)钠原子最外电子层上1个电子易失去，表现出强还原性，则可以推出同族半径更大的钾、铷、铯元素的还原性更强。 3．归纳与演绎的关系 (1)化学研究的途径一般为先归纳、后演绎。 (2)演绎是从一般到个别，从理论推出新的事实；演绎需要归纳提供前提，归纳需要演绎作为指导。 (3)在演绎的指导下归纳，在归纳的基础上演绎。 　判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)符合通式CnH2n(n≥2)的烃一定是烯烃。 (×) (2)由Fe跟Cl2直接化合可得FeCl3，类推出Fe跟I2直接化合可得FeI3。 (×) (3)金属镁失火不能用CO2灭火，类推出金属钠失火也不能用CO2灭火。 (√) (4)CO2与Na2O2反应生成Na2CO3和O2，类推出SO2与Na2O2反应生成Na2SO3和O2。 (×) 二、物质结构研究的方法 1．科学假设和论证 (1)在观察的基础上提出假设，即根据已有知识，对所研究的事物或现象做出初步的解释。 (2)为了证明假设是否正确，必须通过不断的重复实验进行论证。 (3)经实验证明正确的假设还需通过建立理论来将这些知识组织起来，使之成为知识体系。 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。如卢瑟福用α粒子散射实验来研究物质的内部结构。20世纪中后期的扫描隧道显微镜、原子力显微镜等仪器，各种光谱和晶体X射线衍射实验方法应用于研究原子、分子和晶体结构，使得原子和分子的微观世界不断被揭示。 3．模型方法 (1)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，分为宏观模型和微观结构模型。 (2)常见的有各种原子结构模型，表示微粒间作用力的离子键模型、共价键模型和氢键模型，不同有机化合物的空间构型等。 　判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)研究物质的性质时，常用观察、实验、分类、比较、模型、假说等方法。 (√) (2)科学家提出的假说一定能成为科学理论。 (×) (3)使用模型有助于人们研究物质的性质。 (√) (4)模型一般可分为实物模型和思维模型。 (√) (5)化学注重理论分析、推理，而不需要做化学实验。 (×) 物质结构研究的范式与方法 材料一　布瓦博德朗发现了镓并将此消息发布，不久就收到了一封来自俄罗斯的信，信中这样写道：“尊敬的布瓦博德朗先生，您所说的镓就是我四年前预言的类铝，它的比重应为5.9，而不是您所说的4.70，请您再测一下吧……”，信尾署名是门捷列夫。布瓦博德朗将信将疑地在实验室里重测了镓的比重，结果果然是自己错了，他对门捷列夫佩服得五体投地。 材料二　1867年俄国化学家门捷列夫在研究中开始触及元素分类的规律性。为了进一步将元素进行分类，他把当时已发现的63种元素中相对原子质量相近的元素排列在一起，并进行反复研究，探索元素之间的规律性。门捷列夫克服了许多困难，终于在1869年2月编制了第一张元素周期表。利用周期表，门捷列夫成功的预测了当时尚未发现的元素的特性。1913年英国科学家莫塞莱利用阴极射线撞击金属产生X射线，发现原子序数越大，X射线的频率就越高，因此他认为核内正电荷决定了元素的化学性质，并把元素依照核内正电荷数(即质子数或原子序数)排列，经过多年修订后才成为当代的元素周期表。 [问题1]　铯在元素周期表中的位置是第几周期第几主族？预测金属铯与水反应的情况，如果实验室有金属铯的话，你认为应如何保存？ [提示]　铯在元素周期表中的位置是第6周期ⅠA族。铯很活泼，遇水立即燃烧、爆炸，应保存在密闭干燥的环境中。 [问题2]　氟元素的非金属性在元素周期表中是否是最强的？ [提示]　非金属性最强的元素位于元素周期表的右上角，是氟(F)。 [问题3]　查元素周期表找到“镓”，根据所学的知识对比其性质与金属铝的性质发