1.2物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法【知識(shí)精講精研】高二化學(xué)課件（蘇教版2019選擇性必修2）

CHEMISTRY1.2物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式與方法選修二·專題一01物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式一、物質(zhì)研究的范式歸納范式個(gè)別→一般演繹范式一般→個(gè)別一、物質(zhì)研究的范式1.歸納范式過程為“從個(gè)別到一般”。即：根據(jù)事實(shí)進(jìn)行概括歸納，抽象出共同點(diǎn)，上升為本質(zhì)規(guī)律。提問在我們學(xué)習(xí)化學(xué)的過程中，有哪些知識(shí)是通過歸納法得到的？歸納范式的應(yīng)用01有機(jī)物通式的歸納甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）飽和烷烴的通式：CnH2n+202核外電子的排布規(guī)律通過1～20號(hào)元素的原子核外電子排布總結(jié)出元素核外電子排布規(guī)律，解釋同族元素性質(zhì)相似原因03有機(jī)物通性的歸納研究含有雙鍵和三鍵的不飽和烴時(shí)，大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這類物質(zhì)容易發(fā)生加成反應(yīng)和氧化反應(yīng)。分析出不飽和鍵具有不穩(wěn)定的性質(zhì)一、物質(zhì)研究的范式2.演繹范式過程為“從一般到個(gè)別”。即從某一個(gè)一般結(jié)論出發(fā)，向從屬于這一結(jié)論的多個(gè)要素進(jìn)行推理的過程。提問在我們學(xué)習(xí)化學(xué)的過程中，有哪些知識(shí)是通過演繹法得到的？演繹范式的應(yīng)用01利用元素理論發(fā)現(xiàn)新元素門捷列夫建立了元素周期表，為人們提供了元素間聯(lián)系的一般理論。在元素理論的指導(dǎo)下，人們于1875年發(fā)現(xiàn)了“類鋁”（鎵），1879年發(fā)現(xiàn)了“類硼”（鉈），1886年發(fā)現(xiàn)了“類硅”（鍺）演繹范式的應(yīng)用02預(yù)測(cè)元素的具體性質(zhì)根據(jù)鈉原子的核外電子排布特點(diǎn)和性質(zhì)，推測(cè)與鈉同主族的元素性質(zhì)。鉀、銣、銫應(yīng)具有更強(qiáng)的還原性演繹范式的應(yīng)用03相似相溶原則水是極性較強(qiáng)的分子，水分子之間存在較強(qiáng)的氫鍵，水分子既可為生成氫鍵提供H，又有孤電子對(duì)接受H。因此，從分子的結(jié)構(gòu)可以推知，凡能為生成氫鍵提供和接受H的溶質(zhì)分子，極性與水相似，如ROH、RCOOH等，均可通過氫鍵和水結(jié)合，在水中溶解度較大；碳?xì)浠衔飿O性較小，也難以和水形成氫鍵，在水中溶解度很小。一、物質(zhì)研究的范式3.歸納范式與演繹范式的關(guān)系兩者不是孤立使用的，在實(shí)際研究中常常融合在一起。一般先歸納后演繹?！皩?shí)驗(yàn)——假說——理論——新實(shí)驗(yàn)”的本質(zhì)就是從個(gè)別到一般，再到個(gè)別的過程。判斷下列說法是否正確。①由元素周期表發(fā)現(xiàn)新的元素屬于歸納范式。(

)②由硅是半導(dǎo)體材料推斷錫也是半導(dǎo)體材料。(

)③歸納范式和演繹范式均為獨(dú)立的研究方法，不能融合。(

)×××學(xué)以致用提示：從一般到個(gè)別是演繹范式。提示：硅在金屬與非金屬分界線上，而錫是典型的金屬材料。提示：研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)需要各種范式結(jié)合。02物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的方法二、物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的方法物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的方法借助科學(xué)儀器等物質(zhì)手段科學(xué)假說與論證借助化學(xué)研究的的方法實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?gòu)陰極射線的發(fā)現(xiàn)、α粒子散射實(shí)驗(yàn)、氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)和研究，對(duì)揭示原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的奧秘具有極為重要的作用。道爾頓、湯姆生、盧瑟福、玻爾等人提出的原子結(jié)構(gòu)模型對(duì)人類探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)作出了巨大貢獻(xiàn)。二、物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的方法1.科學(xué)假說與論證即根據(jù)已有知識(shí)，對(duì)所研究的事物或現(xiàn)象作出初步的解釋。它是人們關(guān)于某一事物或現(xiàn)象的一種理性推測(cè)。1825年，英國(guó)科學(xué)家法拉第首先發(fā)現(xiàn)了苯，但如何確定其結(jié)構(gòu)成為化學(xué)家的難題。德國(guó)化學(xué)家凱庫(kù)勒經(jīng)過大量猜想假設(shè)，于1865年提出了苯的六元環(huán)結(jié)構(gòu)，再經(jīng)過后人的驗(yàn)證，最終形成了大家所熟悉的凱庫(kù)勒式?？茖W(xué)假設(shè)和論證研究過程流程圖觀察假設(shè)實(shí)驗(yàn)理論修正后的理論修正二、物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的方法2.實(shí)驗(yàn)方法化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，人們往往需要借助實(shí)驗(yàn)觀測(cè)的事實(shí)對(duì)假設(shè)的正確與否進(jìn)行檢驗(yàn)。為了進(jìn)一步了解原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，往往需要依賴新的實(shí)驗(yàn)方法。盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)，啟迪人們開始用轟擊和對(duì)撞的實(shí)驗(yàn)來(lái)研究物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為我們提供了一種研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的思想方法。20世紀(jì)20年代，量子力學(xué)為化學(xué)研究提供了分析原子和分子結(jié)構(gòu)的理論基礎(chǔ)，極大地推進(jìn)了物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究，包括物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，均取得很大的進(jìn)步。二、物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的方法2.實(shí)驗(yàn)方法晶體的X射線衍射二、物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的方法2.實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)的儀器二、物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的方法3.模型方法（1）含義：科學(xué)家運(yùn)用一定邏輯推理與模型思維對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理。（2）方法：模型既可以是對(duì)原型的簡(jiǎn)化和純化、抽象和近似，也可以是結(jié)合某種理論形態(tài)下建立的思維模型。實(shí)物模型微觀結(jié)構(gòu)模型有利于人們對(duì)事物作出整體認(rèn)識(shí)，如汽車模型、飛機(jī)模型和建筑模型等，都是可觀察到的物體的宏觀模型；物質(zhì)的微觀層次結(jié)構(gòu)，難以直接觀察到，需要通過思維加工使抽象的微觀世界以可視化的形式展現(xiàn)出來(lái)。原子結(jié)構(gòu)模型的演變實(shí)心球模型葡萄干面包模型原子核式結(jié)構(gòu)模型軌道模型（4）作用：①對(duì)溝通科學(xué)現(xiàn)象與其本質(zhì)的認(rèn)識(shí)過程，起到重要的橋梁作用。②利用模型深刻地認(rèn)識(shí)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，揭示結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，是模型研究的重要功能。學(xué)以致用判斷下列說法是否正確。①理論都是正確的，不需要修改。(

)提示：當(dāng)反常現(xiàn)象大量出現(xiàn)，而原有理論又不能很好地做出解釋時(shí)，就需要對(duì)原有理論加以修改。②模型就是對(duì)物質(zhì)真實(shí)形狀的加工。(

)提示：微觀結(jié)構(gòu)模型是通過思維加工使抽象的微觀世界以可視化的形式展現(xiàn)出來(lái)，不能說是對(duì)物質(zhì)真實(shí)形狀的加工。③實(shí)驗(yàn)法只能通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)才能實(shí)現(xiàn)。(

)提示：物理實(shí)驗(yàn)、通過儀器研究也是實(shí)驗(yàn)法。×××物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的范式和方法范式歸納范式演繹范式方法科學(xué)假設(shè)和論證實(shí)驗(yàn)方法模型方法理解應(yīng)用1．在探索微觀世界的過程中，科學(xué)家們常通過提出假說來(lái)把握物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，不斷拓展認(rèn)識(shí)的新領(lǐng)域。關(guān)于假說，下列表述中正確的是（

）A．假說是對(duì)現(xiàn)實(shí)中已知事物或現(xiàn)象的一種簡(jiǎn)化處理B．假說是根據(jù)已知的科學(xué)事實(shí)和原理對(duì)未知領(lǐng)域的事物或現(xiàn)象的本質(zhì)提出的一種推測(cè)C．假說是對(duì)一個(gè)問題的所有幻想和假定D．假說最終都可以變成科學(xué)理論B理解應(yīng)用2．原子結(jié)構(gòu)模型經(jīng)歷了五個(gè)主要階段：1803年實(shí)心球模型→1904年“葡萄干面包”模型→1911年原子核式結(jié)構(gòu)模型→1913年軌道模型→20世紀(jì)初量子力學(xué)的原子結(jié)構(gòu)模型。對(duì)軌道模型貢獻(xiàn)最大的科學(xué)家是（）A．玻爾B．湯姆生C．盧瑟福D．道爾頓A理解應(yīng)用D3．化學(xué)中的模型有助于我們形成化學(xué)學(xué)科的思想和方法，其中，實(shí)物模型是依靠物質(zhì)的基本形態(tài)所做的模仿。下列屬于實(shí)物模型的