1 揭示物质结构的奥秘（同步课件）-高二化学同步精品课堂（苏教版2019选择性必修第二册）

第一章 揭示物质结构的奥秘 授课人： 学习目标 1.能从物质的微观结构出发解释或预测物质的宏观性质。 2．认识物质结构研究的两种范式及其相互关系。 3．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。 一、物质结构研究的内容 1、认识物质的特征结构 e- Na Cl 钠原子在化学反应中容易失去最外电子层上的1个电子，形成带1个单位正电荷的阳离子(Na+)，钠元素表现出强的金属性； 氯原子最外层上有7个电子，不容易失去，在化学反应中倾向于获得1个电子，形成带1个单位负电荷的阴离子(Cl－)，氯元素表现出强的非金属性。 一、物质结构研究的内容 在化学反应中，钠原子和氯原子通过电子的转移，分别形成稳定结构的钠离子和氯离子，再通过静电作用力生成氯化钠。 一、物质结构研究的内容 其本质就是研究从一种结构（反应物）如何转变为另一种新的结构（生成物） 断裂 生成 一、物质结构研究的内容 白磷晶体是由白磷分子（P4）组成的分子晶体，分子呈正四面体结构，分子中P—P键键长是221 pm，键角∠PPP是60°。因其中的P—P键弯曲而具有较大的张力，其键能较小，易断裂，所以白磷在常温、常压下就有很高的反应活性。 红磷的链状结构比较稳定，室温下不与氧气反应。 磷的同素异形体 2、揭示物质结构与性质的关系 碳的同素异形体 一、物质结构研究的内容 金刚石 木炭 富勒烯 碳纳米管 石墨 结构 碳原子间结合牢固 碳原子不规则结合 碳原子结合形状呈中空足球状 中空管状 碳原子之间形成六边形网状结构并层层重叠 性质 是自然界中天然存在的最硬的物质，可用于切割玻璃、金属 — 中空部位可以填入其他原子或分子 强度高，弹性佳 层与层之间引力微弱，可以滑动，常用作润滑剂 一、物质结构研究的内容 典例解析 例1．意大利罗马大学的Fulvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子。N4分子结构如图所示，下列说法正确的是(　　) C A．N4属于一种新型的化合物B．N4的摩尔质量为56C．N4与N2互为同素异形体D．N4转化为N2属于物理变化 二、物质结构研究的范式与方法 1、物质结构研究的范式 归纳范式 演绎范式 物质结构研究的范式 由个别到一般 由一般到个别 归纳范式和演绎范式作为一对普遍适用的逻辑方法，在化学研究中得到了广泛应用。两者不是孤立使用的，在实际研究中常常融合在一起。 二、物质结构研究的范式与方法 其过程为“由个别到一般”。 1、归纳范式 二、物质结构研究的范式与方法 研究含有双键和三键的不饱和烃时，大量的实验发现这类物质容易发生加成反应和氧化反应，结构特征分析也发现不饱和键具有不稳定的性质，最后根据结构与性质的关系归纳得出这类有机物的通性。 核外电子排布规律的归纳 有机物通式的归纳 有机物通性的归纳 从甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）等的分子式中归纳出了饱和烷烃的碳链结构，写出其通式为CnH2n+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，并从结构上解释了元素化合价规律性变化的原因。 归纳范式的应用 二、物质结构研究的范式与方法 2、演绎范式 其过程通常为“从一般到个别”， 从理论到新的事实。 从属于此结论的要素1 从属于此结论的要素3 从属于此结论的要素2 某个一般结论 二、物质结构研究的范式与方法 水是极性较强的分子，水分子之间存在较强的氢键，水分子既可为生成氢键提供H，又有孤电子对接受H。因此，从分子的结构可以推知，凡能为生成氢键提供和接受H的溶质分子，极性与水相似，如ROH、RCOOH等，均可通过氢键和水结合，在水中溶解度较大；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。 预测物质具有的性质 利用元素理论发现新元素 相似相溶规则 门捷列夫建立了元素周期表，为人们提供了元素间联系的一般理论。在元素理论的指导下，人们于1875年发现了“类铝”（镓），1879年发现了“类硼”（铊），1886年发现了“类硅”（锗） 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，可以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。 演绎范式的应用 二、物质结构研究的范式与方法 在物质结构的研究中，除借助科学仪器等物质手段，还需要借助化学研究的方法。常用的化学研究方法有实验、科学假说和模型建构等方法。 2、物质结构研究的方法 二、物质结构研究的范式与方法 1、科学假设和论证 科学假设和论证研究过程流程图 二、物质结构研究的范式与方法 2、实验方法 化学是一门以实验为