資源簡介

(共23張PPT)
專題1 揭示物質結構的奧秘
物質結構研究的范式與方法
1.認識物質結構研究的兩種范式及其相互關系。
2.能舉例說明科學假說和論證、實驗方法、模型方法等在物質結構研究中所起的重要作用。
一、物質研究的范式
歸納范式
個別 → 一般
演繹范式
一般 → 個別
一、物質研究的范式
1.歸納范式
過程為“從個別到一般”。
即：根據事實進行概括歸納，抽象出共同點，上升為本質規律。
【思考】在我們學習化學的過程中，有哪些知識是通過歸納法得到的？
歸納范式的應用
甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）
飽和烷烴的通式：
CnH2n+2
通過1～20號元素的原子核外電子排布
總結出元素核外電子排布規律，解釋同族元素性質相似原因
研究含有雙鍵和三鍵的不飽和烴時，大量的實驗發現這類物質容易發生加成反應和氧化反應。
分析出不飽和鍵具有不穩定的性質
1.有機物通式的歸納
2.核外電子的排布規律
3.有機物通性的歸納
一、物質研究的范式
2.演繹范式
過程為“從一般到個別”。
即從某一個一般結論出發，向從屬于這一結論的多個要素進行推理的過程。
【思考】在我們學習化學的過程中，有哪些知識是通過演繹法得到的？
演繹范式的應用
1.利用元素理論發現新元素
門捷列夫建立了元素周期表，為人們提供了元素間聯系的一般理論。
在元素理論的指導下，人們于1875年發現了“類鋁”（鎵），1879年發現了“類硼”（鉈），1886年發現了“類硅”（鍺）
演繹范式的應用
2.預測元素的具體性質
根據鈉原子的核外電子排布特點和性質，推測與鈉同主族的元素性質。
鉀、銣、銫應具有更強的還原性
演繹范式的應用
3.相似相溶原則
水是極性較強的分子，水分子之間存在較強的氫鍵，水分子既可為生成氫鍵提供H，又有孤電子對接受H。因此，從分子的結構可以推知，凡能為生成氫鍵提供和接受H的溶質分子，極性與水相似，如ROH、RCOOH等，均可通過氫鍵和水結合，在水中溶解度較大；碳氫化合物極性較小，也難以和水形成氫鍵，在水中溶解度很小。
一、物質研究的范式
3.歸納范式與演繹范式的關系
兩者不是孤立使用的，在實際研究中常常融合在一起。
一般先歸納后演繹。
“實驗——假說——理論——新實驗”的本質就是從個別到一般，再到個別的過程。
判斷下列說法是否正確。
①由元素周期表發現新的元素屬于歸納范式。(　 )
②由硅是半導體材料推斷錫也是半導體材料。(　 )
③歸納范式和演繹范式均為獨立的研究方法，不能融合。(　 )
×
×
×
提示：從一般到個別是演繹范式。
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：研究物質結構需要各種范式結合。
二、物質結構研究的方法
物質結構
研究的方法
借助科學儀器等物質手段
科學假說與論證
借助化學研究的的方法
實驗
模型建構
陰極射線的發現、α粒子散射實驗、氫原子光譜的發現和研究，對揭示原子內部結構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構模型對人類探索物質結構作出了巨大貢獻。
二、物質結構研究的方法
1.科學假說與論證
即根據已有知識，對所研究的事物或現象作出初步的解釋。它是人們關于某一事物或現象的一種理性推測。
1825年，英國科學家法拉第首先發現了苯，但如何確定其結構成為化學家的難題。
德國化學家凱庫勒經過大量猜想假設，于1865年提出了苯的六元環結構，再經過后人的驗證，最終形成了大家所熟悉的凱庫勒式。
科學假設和論證研究過程流程圖
觀察
假設
實驗
理論
修正后的理論
修正
二、物質結構研究的方法
2.實驗方法
化學是一門以實驗為基礎的學科，人們往往需要借助實驗觀測的事實對假設的正確與否進行檢驗。為了進一步了解原子的內部結構，往往需要依賴新的實驗方法。
盧瑟福的α粒子散射實驗，啟迪人們開始用轟擊和對撞的實驗來研究物質的內部結構，為我們提供了一種研究物質微觀結構的思想方法。
晶體的X射線衍射
20世紀20年代，量子力學為化學研究提供了分析原子和分子結構的理論基礎，極大地推進了物質結構的研究，包括物質結構研究的實驗方法和實驗技術，均取得很大的進步。
測定物質組成和結構的儀器
二、物質結構研究的方法
3.模型方法
（1）含義：科學家運用一定邏輯推理與模型思維對實驗結果進行處理。
（2）方法：模型既可以是對原型的簡化和純化、抽象和近似，也可以是結合某種理論形態下建立的思維模型。
實物模型
微觀結構模型
有利于人們對事物作出整體認識，如汽車模型、飛機模型和建筑模型等，都是可觀察到的物體的宏觀模型；
物質的微觀層次結構，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出來。
原子結構模型的演變
實心球模型
葡萄干面包模型
原子核式
結構模型
軌道模型
（3）作用：
①對溝通科學現象與其本質的認識過程，起到重要的橋梁作用。
②利用模型深刻地認識物質的微觀結構特點，揭示結構與性質的關系，是模型研究的重要功能。
C
1、化學工作者把烷烴、烯烴、環烷烴、炔烴……的通式轉化成鍵數的通式，給研究有機物分子中鍵能大小的規律帶來了很大的方便。烷烴中碳原子數跟鍵數的關系通式為CnH3n＋1，烯烴(視雙鍵為兩條單鍵)、環烷烴中碳原子數跟鍵數關系通式為CnH3n，則苯的同系物中碳原子數跟鍵數關系通式為(　　)
A. CnH3n－1 B. CnH3n－2 C. CnH3n－3 D. CnH3n－4
2、某同學想利用所學的知識去探究SO2的性質，設計了如下研究程序，合理的是(　 )
A. 觀察(得出SO2的物理性質)→分類(預測SO2的化學性質)→實驗(觀察實驗現象、驗證預測)→比較并得出結論，對于異常現象再預測，再實驗，再驗證
B. 分類(預測SO2的化學性質)→觀察(得出SO2的物理性質)→實驗→比較并得出結論
C. 觀察(得出SO2的物理性質)→實驗→分類(預測SO2的化學性質)→比較并得出結論
D. 實驗→分類(預測SO2的化學性質)→觀察(得出SO2的物理性質)→比較并得出結論
A
3、類推的思維方式在化學學習與研究中經常采用。以下類推的結論正確的是(　　)
A. Al與氫氧化鈉溶液反應，故Mg也可以
B. 金剛石的硬度大，則C60的硬度也大
C. CO2與SiO2化學式相似，則CO2與SiO2的物理性質也相似
D. Na常溫下與水劇烈反應，故K常溫下也能與水劇烈反應
D

展開更多......

收起↑