专题1 第2单元 物质结构研究的范式与方法-【新课程学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2教师用书word（苏教版）

本讲义聚焦物质结构研究的范式与方法，系统梳理归纳（如从烷烃分子式总结通式）和演绎（如用元素周期表预言新元素）两种范式，以及科学假设论证、实验手段（原子光谱等）、模型方法（微观结构模型）等研究方法，搭建从理论到实践的学习支架。 该资料通过具体实例（如归纳烷烃通式、演绎钾的还原性）培养科学思维，结合α粒子散射实验等强化科学探究与实践，题点训练助力学生巩固。课中辅助教师教学，课后帮助学生查漏补缺，提升对物质结构研究的理解与应用能力。

第二单元　物质结构研究的范式与方法 学习目标 重点难点 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射线衍射等是测定物质结构的基本方法和实验手段。 重 点 测定物质结构的基本方法和实验手段。 难 点 测定物质结构的基本方法和实验手段。 新知探究(一)——物质结构研究的范式 1.归纳范式 (1)归纳范式的过程为“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。 (2)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 总结出饱和烷烃的通式为CnH2n+2 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 总结出元素的原子核外电子排布规律,解释同族元素性质相似的原因 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的性质 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 (1)演绎范式的过程通常为“从一般到个别”。即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。 (2)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 人们发现了“类铝”(镓),“类硼”(钪),“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 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 水是极性较强的分子,水分子间存在较强的氢键,水分子既可为生成氢键提供H,又有孤电子对接受H CH3CH2OH、CH3COOH和水相似,有较强极性,均可通过氢键与水结合,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,这就是著名的“相似相溶规则” 3.归纳与演绎的关系 (1)归纳和演绎的使用 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。 (2)归纳和演绎的关系 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;而演绎需要归纳提供前提。 [题点多维训练] 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)通过归纳得到的结果一定准确。 (×) (2)假说不一定是科学的,但它具有一般性。 (√) (3)碱金属的单质从上到下还原性逐渐增强。 (√) (4)ⅣA族元素的简单氢化物的熔、沸点从上到下逐渐增大,ⅤA族元素的简单氢化物的沸点从上到下也逐渐增大。 (×) 2.在探索微观世界的过程中,科学家们常通过提出假说来把握物质的结构及特点,不断拓展认识的新领域。关于假说,有如下表述,其中正确的是 (　　) A.假说是对现实中已知事物或现象的一种简化处理 B.假说是根据已知的科学事实和原理对未知领域的事物或现象的本质提出的一种推测 C.假说是对一个问题的所有幻想和假定 D.假说最终都可以变成科学理论 答案:B 3.CN-为拟卤素离子,(CN)2性质和卤素类似。下列叙述错误的是 (　　) A.(CN)2可以和H2反应 B.(CN)2不能和碱反应 C.CN-具有还原性 D.(CN)2的性质活泼 解析:选B　CN-为拟卤素离子,(CN)2性质和卤素类似,根据卤素离子、单质的性质分析CN-和(CN)2的性质。卤素单质可以与H2反应生成卤化氢,故(CN)2可以和H2反应,故A正确;卤素单质可以与碱反应生成盐,故(CN)2能和碱反应生成NaCN、NaCNO和H2O,故B错误;卤素离子能被氧化,具有还原性,CN-具有还原性,故C正确;卤素单质性质活泼,是常见的氧化剂,故(CN)2的性质活泼,故D正确。 4.既可以和酸反应生成盐和水,又可以和碱反应生成盐和水的氧化物称为两性氧化物。TeO2是两性氧化物,试写出TeO2分别和稀硫酸、NaOH溶液反应的离子方程式: 　。  答案:TeO2+4H+==Te4++2H2O、TeO2+2OH-==Te+H2O 5.利用归纳范式得通式。 (1)如图为一种无限长单链状结构的多硼酸根离子,其化学式为　　　　　　(用n表示)。  (2)分析下表中各项的排布规律,按此规律排布第26项应为　　　　。  1 2 3 4 5 C2H4 C2H6 C2H6O C2H4O2 C3H6 6 7 8 9 10 C3H8 C3H8O C3H6O2 C4H8 C4H10 解析:(2)由表可知,循环顺序为CnH2n、CnH2n+2、CnH2n+2O、CnH2nO2,26=4×6+2,则第24项为C7H14O2,第25项为C8H16,第26项为C8H18。 答案:(1)[BO2　(2)C8H18 新知探究(二)——物质结构研究的方法 1.科学假设和论证 观察 运用感官或借助仪器观察物质的宏观表现 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 论证 通过实验进行论证,若实验证明假设是正确的,接受假设;若实验不支持假设,必须对假设进行修改,并设计新的实验进行反复验证 理论 将实验证明正确的假设需通过建立理论组织起来,成为知识体系 2.实验方法 (1)含义: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。 (2)实验方法实例 实验方法 意义 卢瑟福的α粒子散射实验 启迪人们用粒子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 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射线衍射实验方法应用于研究原子、分子和晶体结构 使原子和分子的微观世界不断被揭示 [微点拨]　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。 3.模型方法 (1)含义:科学家运用一定的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 分类 实物模型 微观结构模型 含义 可观察到的物体的宏观模型 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的微观世界以可视化的形式展现出来 实例 如汽车模型、飞机模型和建筑模型 如原子结构模型、离子键模型、共价键模型和氢键模型,有机化合物的分子结构模型等 (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。 [题点多维训练] 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)阴极射线的发现、α粒子散射实验、氢原子光谱的发现和研究,对揭示分子内部结构的奥秘具有极为重要的作用。 (×) (2)在实验证明假设的过程中,如果实验不支持假设,则必须舍弃该假设。 (×) (3)17世纪发明光学显微镜,能观察分子层次的物质结构。 (×) (4)20世纪中后期,扫描隧道显微镜、原子力显微镜是研究原子结构的仪器。 (×) 2.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;玻尔研究了氢原子光谱后,提出了电子在一定轨道上运动的原子结构模型,故D正确。 3.1909年,新西兰出生的物理学家——卢瑟福把一束变速运动的α粒子(质量数为4的带2个正电荷的质子粒)射向一片极薄的金箔,他惊奇地发现,过去一直认为原子是“实心球”,而由这种“实心球”紧密排列而成的金箔,竟让大多数α粒子畅通无阻地通过,就像金箔不在那儿似的,但也有极少量的α粒子发生偏转或被笔直地弹回。 (1)根据以上实验现象能得出关于金箔中金原子结构的一些结论,试写出其中的三点: ①原子中存在　　　　,且只占原子体积的很小一部分。  ②金原子核带　　　　电荷,且电荷数远大于α粒子的电荷数,两者产生静电　　　　作用。  ③金原子的质量远　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)α粒子的质量。  (2)这是利用了物质结构研究的什么方法?　　　　　　　　。  解析:(1)极薄的金箔,竟让变速运动的大多数α粒子畅通无阻地通过,证明原子不是实心的球体,内部有“广阔”的空间。有极少数α粒子被笔直地弹回,证明了原子核的存在,但占原子极小的体积,否则大部分α粒子不能畅通无阻地通过;同时证明金原子核的质量远大于α粒子的质量,否则金原子核将有被α粒子弹出的可能;还能证明金原子核所带电荷种类与α粒子相同,否则两者就会相互吸引;又能证明金原子核所带电荷数远大于α粒子,否则偏转的就不会是α粒子,而是金原子核。 答案:(1)①原子核　②正　排斥　③大于 (2)实验方法 学科网（北京）股份有限公司 $