資源簡介

(共66張PPT)
第二單元
物質結構研究的范式與方法
課
程 標
準 1.認識物質的空間結構可以借助某些實驗手段來測定，通過這些
手段所獲得的信息為建立物質結構模型或相關理論解釋提供支
撐。
2.知道原子光譜、紅外光譜、晶體X射線衍射等是測定物質結構
的基本方法和實驗手段
目 錄
1、基礎知識·準落實
2、教學效果·勤檢測
3、學科素養·穩提升
基礎知識·準落實
1
梳理歸納 高效學習
分點突破（一）　物質結構研究的范式
1. 歸納范式
（1）過程為“從 到 ”。根據事實進行概括歸
納，抽象出 ，上升為 。
個別　
一般　
共同點　
本質規律　
（2）實例
個別性質 一般規律
通過甲烷（CH4）、乙烷
（C2H6）、丙烷（C3H8）、丁烷
（C4H10）等的分子式 歸納出飽和鏈狀烷烴的通式為
通過比較1～20號元素的原子核外
電子排布來認識前20號元素對應
原子結構的不同 歸納出元素的原子核外電子排布
規律，并從結構上解釋了同族元
素性質相似的原因
C n H2 n＋2　
個別性質 一般規律
通過研究含有雙鍵和三鍵不飽和
烴的加成反應和氧化反應，發現
不飽和鍵具有不穩定的性質 根據結構與性質的關系歸納得出
這類有機物的通性：易發生
反應和 反應
2. 演繹范式
（1）過程通常為“從 到 ”。是從某個一般結論
出發，向從屬于這一結論的 進行推理的過程。
加
成　
氧化　
一般　
個別　
多個要素　
（2）實例
一般規律 個別性質
門捷列夫建立了元
素周期表 人們發現了“類鋁”（鎵），“類硼”
（鈧），“類硅”（鍺）
根據鈉原子最外電
子層上1個電子極易
失去表現出強還原
性的特點 推出同族半徑更大的鉀、銣、銫元素具有更強
的還原性
一般規律 個別性質
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 CH3CH2OH、CH3COOH等能為生成氫鍵提供和
接受H的溶質分子，極性與水相似，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。這就是著名的“相似相溶規則”
3. 歸納與演繹的關系
（1）從科學研究的途徑來看，一般為先歸納、后演繹。“實驗—
假說—理論—新實驗”的過程，本質上就是從個別到一般，
再到個別的過程。
（2）歸納需要演繹作指導，以解決歸納研究的目的性、方向性
和結果的正確性問題；而演繹需要歸納提供前提。在演繹
的指導下歸納，在歸納的基礎上演繹，兩者互相聯系、互
為前提。
1. 根據CO2、SO2、SO3與堿、水均反應的性質，得出酸性氧化物的通
性，然后預測酸性氧化物SiO2也能與上述兩種物質反應，以下說法
錯誤的是（　　）
A. 酸性氧化物通性的得出運用的是歸納范式
B. SiO2能與堿、水兩種物質反應
C. 預測酸性氧化物SiO2的性質運用的是演繹范式
D. 運用演繹范式預測得出的結論不一定完全正確
解析：　SiO2不溶于水，與水不反應，B項錯誤。
2. （2024·揚州高二檢測）鎵（Ga）與鋁同主族，曾被稱為“類
鋁”，其氧化物和氫氧化物均為兩性化合物。工業制備鎵的流程如
圖所示：
下列判斷不合理的是（　　）
A. Al、Ga均處于元素周期表ⅢA族
B. Ga2O3可與鹽酸反應生成GaCl3
C. 酸性：Al（OH）3＞Ga（OH）3
D. Ga（OH）3可與NaOH反應生成NaGaO2
解析：　Al與Ga同族，均處于元素周期表ⅢA族，A正確；Ga2O3
與Al2O3性質具有相似性，可與鹽酸反應生成GaCl3，B正確；化學
反應遵循較強酸制較弱酸的原理，在NaGaO2和NaAlO2的混合溶液
里通入二氧化碳，只有Al（OH）3沉淀，而沒有Ga（OH）3沉淀，
可能的原因是鎵酸酸性強于碳酸，酸性：Al（OH）3＜Ga（OH）
3，C錯誤；Ga（OH）3與Al（OH）3的性質相似，都是兩性氫氧化
物，可與NaOH反應生成NaGaO2，D正確。
3. 利用歸納范式得通式。
（1）如圖為一種無限長單鏈狀結構的多硼酸根離子，其化學式
為 （用 n 表示）。
[BO2 　
（2）分析下表中各項的排布規律，按此規律排布第26項應
為 。
1 2 3 4 5
C2H4 C2H6 C2H6O C2H4O2 C3H6
6 7 8 9 10
C3H8 C3H8O C3H6O2 C4H8 C4H10
解析：由表中信息可知，循環順序為C n H2 n 、C n H2 n＋
2、C n H2 n＋2O、C n H2 n O2，26＝4×6＋2，則第24項為
C7H14O2，第25項為C8H16，第26項為C8H18。
C8H18　
分點突破（二）　物質結構研究的方法
1. 科學假設和論證
（1）研究問題的步驟
（2）建立理論
理論是建立在大量的 基礎之上并為實驗所
的解釋。
觀察　
證實　
（3）修正理論
當反常現象大量出現，而原有理論又不能很好地作出解釋
時，就需對原有理論加以修改，甚至需要提出新的理論。
（4）科學假設與論證
假設是人們關于某一事物或現象的一種理性推測，假設需要
實驗進行驗證，經實驗證明正確的假設還需通過建立理論來
將這些知識組織起來，使之成為知識體系。
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。
3. 模型方法
（1）含義
科學家需要運用一定的 對實驗結果
進行處理。模型既可以是對原型的
，也可以是結合某種理論形態下建立的 。
邏輯推理與模型思維　
簡化和純化、抽象和近
似　
思維模型　
（2）分類
分類 實物模型 微觀結構模型
含義 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 的微觀世界以
的形式展現出來
實例 如汽車模
型、飛機
模型和建
筑模型等 如原子結構模型、離子鍵模型、共價鍵模型和氫
鍵模型，有機化合物的分子結構模型等
抽象　
可視化　
（3）意義
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。
　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。
【交流討論】
1. 人們借助實驗觀測的事實對假設的正確與否進行檢驗時用到了哪些
儀器和手段？
提示：顯微紅外光譜儀、電子顯微鏡、原子吸收分光光度計、X射
線衍射儀等。
2. 根據以下信息，思考以下模型是哪類模型？
提示：黃鶴樓模型為實物模型，青蒿素分子模型為微觀結構模型。
3. 如何認識模型方法？
提示：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。模型研究對科學家探索物質
的微觀結構具有非常重要的意義。
1. （2024·揚州高二檢測）在探索微觀世界的過程中，科學家們常通
過提出假說來把握物質的結構及特點，不斷拓展認識的新領域。關
于假說，有如下表述，其中正確的是（　　）
A. 假說是對現實中已知事物或現象的一種簡化處理
B. 假說是根據已知的科學事實和原理對未知領域的事物或現象的本
質提出的一種推測
C. 假說是對一個問題的所有幻想和假定
D. 假說最終都可以變成科學理論
解析：　假說是科學家以事物或現象和科學理論為依據，對未知
領域的事物或現象提出的一種推測。A、C、D錯誤，B正確。
2. （2024·徐州高二檢測）化學中的模型有助于我們形成化學學科的
思想和方法，其中，實物模型是依靠物質的基本形態所做的模仿。
下列屬于實物模型的是（　　）
A 盧瑟福原子結構模型
B CH4分子的結構模型
C 氧化汞受熱分解示意圖
D 接觸法制硫酸示意圖
解析： 　原子結構模型屬于微觀結構模型；分子結構模型屬于微
觀結構模型；從微觀分析化學變化，屬于微觀結構模型；接觸法制
硫酸示意圖是依靠實際物質所做，屬于實物模型。
題后點撥
物質結構研究的方法
（1）借助科學儀器等物質手段。
（2）借助化學研究的方法：科學假設和論證、實驗方法、模型方
法等。
教學效果·勤檢測
2
強化技能 查缺補漏
1. 下列有關物質結構研究的范式說法正確的是（　　）
A. 由乙烯的性質推斷丙烯的性質是歸納范式
B. 歸納范式和演繹范式是相輔相成的
C. 假說都是不科學的
D. 歸納的結果一定是正確的，不需要驗證
解析：　A. 由乙烯的性質推斷丙烯的性質是從個別到個別，不是
歸納范式，錯誤；C. 假說具有一般性，可能是科學的，錯誤；D.
歸納的結果不一定是正確的，需要驗證。
2. 原子結構模型經歷了五個主要階段：1803年實心球模型 1904
年“葡萄干面包”模型 1911年原子核式結構模型 1913年
軌道模型 20世紀初量子力學的原子結構模型。對軌道模型貢
獻最大的科學家是（　　）
A. 湯姆生 B. 玻爾
C. 盧瑟福 D. 道爾頓
解析：　引入量子論觀點，提出電子在一定軌道上運動的原子結
構模型。
3. 1909年，新西蘭出生的物理學家——盧瑟福把一束變速運動的α粒
子（質量數為4的帶2個正電荷的質子粒）射向一片極薄的金箔，他
驚奇地發現，過去一直認為原子是“實心球”，而由這種“實心
球”緊密排列而成的金箔，竟讓大多數α粒子暢通無阻地通過，就
像金箔不在那兒似的，但也有極少量的α粒子發生偏轉或被筆直地
彈回。
（1）根據以上實驗現象能得出關于金箔中金原子結構的一些結
論，試寫出其中的三點：
①原子中存在 ，且只占原子體積的很小一部分。
原子核　
②金原子核帶 電荷，且電荷數遠大于α粒子的電荷數，兩
者產生靜電 作用。
③金原子的質量遠 （填“大于”“小于”或“等
于”）α粒子的質量。
正　
排斥　
大于　
解析： 大多數α粒子暢通無阻地通過極薄的金箔，證明原子不是實心的球體，內部有“廣闊”的空間。有極少數α粒子被筆直地彈回，證明了原子核的存在，但占原子極小的體積，同時證明金原子核的質量遠大于α粒子的質量，還能證明金原子核所帶電荷種類與α粒子相同，否則兩者就會相互吸引；又能證明金原子核所帶電荷數遠大于α粒子，否則偏轉的就不會是α粒子，而是金原子核。
（2）這是利用了物質結構研究的什么方法？ 。
解析：此方法是實驗法。
實驗法　
學科素養·穩提升
3
內化知識 知能升華
題組一　物質結構研究的范式
1. 下列關于歸納范式的說法不正確的是（　　）
A. 歸納范式的過程為“從個別到一般”
B. 由相似相溶規則可推知乙醇易溶于水運用的是歸納法
C. 由甲烷、乙烷、丙烷等的性質可歸納出烷烴的性質
D. 歸納范式，就是根據事實進行概括歸納，抽象出共同點
解析：由相似相溶規則可推知乙醇易溶于水運用的是演繹范式。
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2. 下列物質研究的范式不屬于演繹范式的是（　　）
A. 由乙烯、丙烯均能與Br2、HCl、H2發生加成反應得出烯烴能發生
加成反應
B. 在元素理論的指導下，人們于1875年發現了“類鋁”（鎵）
C. 利用酸的通性推知乙酸可與NaHCO3溶液發生反應
D. 利用元素周期律可推斷出還原性：K＞Na
解析：　由乙烯、丙烯均能與Br2、HCl、H2發生加成反應得出烯
烴能發生加成反應，運用的是歸納范式。
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3. （2024·宿遷高二檢測）演繹范式是物質結構研究的常用范式，其
過程通常為“從一般到個別”。下列屬于演繹范式的應用且結論正
確的是（　　）
A. 由元素周期律推測酸性強弱：HClO4＞HBrO4
B. 由勒夏特列原理預測：其他條件不變，增大 c （O2），2SO2（g）
＋O2（g） 2SO3（g）平衡體系中SO3的體積分數一定增大
C. 由第三周期元素性質的遞變規律獲得周期表中同周期元素性質的
變化規律
D. 由金屬單質與鹽溶液的置換反應獲得金屬活動性順序
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解析：　由元素周期律推測酸性強弱：HClO4＞HBrO4，過程是
“從一般到個別”，屬于演繹范式的應用，且結論正確，A項符合
題意；由勒夏特列原理預測化學平衡移動方向屬于演繹范式的應
用，但是其他條件不變，增大體系中 c （O2），2SO2（g）＋O2
（g） 2SO3（g）平衡體系中SO3的體積分數不一定增大，當投料
比 ＜2時，增大 c （O2），平衡時SO3的體積分數反而減
小，B項不符合題意；由第三周期元素性質的遞變規律獲得周期表
中同周期元素性質的變化規律，過程是“從個別到一般”，不屬于
演繹范式的應用，C項不符合題意；由金屬單質與鹽溶液的置換反應獲得金屬活動性順序，過程也是“從個別到一般”，不屬于演繹范式的應用，D項不符合題意。
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4. （2024·連云港高二檢測）嫦娥五號攜帶月壤樣本成功返回地球，
月壤中含有Ti、3He、活性化合物等多種物質。下列相關說法正確
的是（　　）
A. 稀土元素單質均為不活潑的金屬，主要用于電子、激光、軍工等
行業和領域
B. 月壤中的某活性化合物有催化性能，推測此活性化合物可能含有
過渡元素
C. 嫦娥五號采用的納米陶瓷鋁合金是一種合金材料
D. 已知 He H He H＋18.4MeV，該反應屬于非氧化還原
反應
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解析： 　稀土元素為ⅢB族元素，其單質均為活潑金屬，A錯誤；
某些過渡元素的單質或氧化物（如鐵、釩的單質和氧化物）可作催
化劑，該活性化合物具有催化性能，因此推測該化合物中可能含有
過渡元素，B正確；納米陶瓷鋁合金是一種復合材料，C錯誤；該
反應不屬于化學反應，D錯誤。
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題組二　物質結構研究的方法
5. 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
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解析：　探究SO2的性質時其基本程序是先從色、態方面觀察二
氧化硫的外觀，得出SO2的物理性質，然后根據二氧化硫可能具有
的性質，預測SO2的化學性質，再做實驗驗證預測，觀察實驗并記
錄現象，分析實驗現象并用已知化學知識解釋現象，最后得出結
論，所以A項合理。
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6. （2024·蘇州高二檢測）“假說”在化學科學的研究和發展中起不
可替代的作用，但必須以已有的科學事實和理論為依據，更要用系
統的科學觀察和實驗來驗證。下列“假說”在化學科學發展過程中
曾經起到一定的作用，從目前的化學理論看，仍然正確的是（　　）
A. 阿倫尼烏斯提出的假說：電解質在溶液中會自發離解成帶電的粒子
B. 道爾頓提出的假說：元素的原子以其原子質量為特征，原子不可再分
C. 蓋·呂薩克提出的假說：同溫同壓下，相同體積的不同氣體含有相同數目的原子
D. 貝采里烏斯提出的假說：不同原子顯不同電性，因而產生吸引力，由此形成化合物
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解析：　阿倫尼烏斯提出的“電解質在溶液中會自發離解成帶電
的粒子”與電解質的電離是相同的，即該理論科學，A正確；因質
子數決定元素的種類，則每一元素的原子以質子數為特征，則道爾
頓提出的“以其原子質量為其特征”不科學，B錯誤；在同溫同壓
下，相同體積的不同氣體含有相同數目的分子，相同的分子數不一
定具有相同的原子數，則蓋·呂薩克提出的理論不科學，C錯誤；因
原子不帶電，帶相反電荷的離子可構成化合物，則貝采里烏斯提出
的理論不科學，D錯誤。
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7. （2024·揚州高二檢測）關于物質結構研究的范式與方法的說法錯
誤的是（　　）
A. 由ⅠA族和ⅦA族各元素性質總結同主族元素性質的遞變規律是歸
納范式的運用
B. 依據核外電子排布規律書寫某元素的原子結構示意圖是演繹范式
的運用
C. 乙炔為直線形分子，其球棍模型為
D. 假說是根據已知的科學事實和原理對未知領域的事物或現象的本
質提出的一種推測
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解析：　由ⅠA族和ⅦA族各元素性質總結同主族元素性質的遞變
規律，是由個別到一般的過程，是歸納范式的運用，A正確；依據
核外電子排布規律書寫某元素的原子結構示意圖，是由一般到個別
的過程，是演繹范式的運用，B正確；乙炔為直線形分子，其球棍
模型為 ，其空間填充模型為 ，C錯誤；在探索微觀
世界的過程中，科學家們常通過提出假說來把握物質的結構及特
點，不斷拓展認識新領域，假說是根據已知的科學事實和原理對未
知領域的事物或現象的本質提出的一種推測，D正確。
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8. 化學實驗模型有助于我們形成化學學科的思想和方法，其中屬于微
觀結構模型的是（　　）
解析：　難以直接觀察到原型的模型為微觀結構模型。
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9. （2024·鎮江高二檢測）類推的思維方式在化學學習與研究中經常
采用，但類推出的結論是否正確最終要經過實驗的驗證。以下類推
的結論正確的是（　　）
A. 由“Cl2＋H2O HCl＋HClO”可推出“F2＋H2O HF＋HFO”也
能發生
B. HCl的水溶液顯強酸性，推出HF的水溶液也顯強酸性
C. 由“2Fe＋3Cl2 2FeCl3”可推出“2Fe＋3I2 2FeI3”也能發生
D. Na、K在周期表中屬于同一主族，化學性質相似，Na常溫下與水
劇烈反應，故K常溫下也能與水劇烈反應
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解析： 　氟單質具有強氧化性，和水反應生成氧氣：2F2＋2H2O
4HF＋O2，A錯誤；HF為弱酸，不是強酸，B錯誤；鐵與碘生
成碘化亞鐵：Fe＋I2 FeI2，C錯誤；同一主族元素從上到下，元
素的金屬性逐漸增強，Na、K在周期表中屬于同一主族元素，化學
性質相似，且鉀的金屬性強于鈉，Na常溫下與水劇烈反應，故K常
溫下也能與水劇烈反應，D正確。
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10. （2024·鹽城高二檢測）認識和掌握物質結構研究的范式與方法，
具有極為重要的意義。下列說法正確的是（　　）
A. 由元素周期表發現新的元素屬于歸納范式
B. 通過甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、丁烷
（C4H10）的分子式，總結出飽和鏈狀烷烴的通式為C n H2 n＋2，屬
于演繹范式
C. 實驗方法只能通過化學實驗才能實現
D. 歸納范式和演繹范式兩者相互聯系、互為前提
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解析： 　由元素周期表提供了元素之間聯系的一般理論，發現
新元素是個別，屬于一般到個別過程，故發現新的元素屬于演繹
范式，A錯誤；通過甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、丙烷
（C3H8）、丁烷（C4H10）的分子式，總結出飽和鏈狀烷烴的通式
為C n H2 n＋2，屬于歸納范式，B錯誤；實驗方法多種多樣，可以是
調查歸納，也可以是實踐，也可以通過化學實驗驗證，C錯誤；
歸納范式和演繹范式作為一對普遍適用的邏輯方法，在化學研究
中得到了廣泛應用，兩者不是孤立使用的，在實際研究中常常融
合在一起，相互聯系、互為前提，D正確。
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11. 下列說法不正確的是（　　）
A. 假說經過反復驗證和修正，才發展成為科學的理論
B. 化學模型在研究物質的結構和性質變化時有很重要的作用
C. 模型有實物模型，也有微觀結構模型
D. 探究物質性質的基本程序是做實驗并觀察實驗現象→分析、解
釋，得出結論
解析：　探究物質性質的基本程序是觀察物質的外部特征→預
測物質的性質→實驗和觀察→解釋和結論，D項錯誤。
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12. 下列說法不正確的是（　　）
A. 利用歸納范式可以獲得物質的通性
B. 假說一旦上升為理論，就無須進行修正
C. 模型抽取了物質原型的關鍵要素，是對原型的簡化
D. 利用乙烯、乙炔的球棍模型可以認識其結構特點及結構與性質之
間的關系
解析：　當反常現象大量出現，原有理論不能很好地進行解釋
時，就需要對原有理論加以修改，甚至提出新的理論。
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13. （2024·鹽城高二檢測）前四周期主族元素的單質及其化合物在生
產、生活中應用廣泛。部分元素在周期表中位置如圖。
下列關于K、S、Cl、Br這四種元素說法錯誤的是（　　）
A. 非金屬性最強的是Br
B. 原子半徑最大的是K
C. 核外電子數最少的是S
D. 簡單氫化物最穩定的是HCl
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解析：　K、S、Cl、Br中非金屬性最強的是Cl，A項錯誤；K、
S、Cl、Br中原子半徑最大的是K，B項正確；K、S、Cl、Br的核
外電子數依次為19、16、17、35，即核外電子數最少的是S，C項
正確；簡單氫化物最穩定的是HCl，D項正確。
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14.19世紀中葉，門捷列夫總結出如下表所示的元素化學性質的變化
情況。請回答下列問題：
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（1）門捷列夫的突出貢獻是 。（填字母，下同）
A. 提出了原子學說
B. 提出了分子學說
C. 發現元素周期律
D. 發現能量守恒定律
C　
解析：門捷列夫的貢獻是發現了元素周期律，并根據
元素周期律制得第一張元素周期表。
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（2）關于該表下列說法正確的是 。
A. 事物的性質總是在不斷地發生變化
B. 根據歸納法可以推斷元素周期表中最右上角的氦元素是非金屬性
最強的元素
C. 由ⅡA族元素的金屬性演繹ⅢA族元素也全具有金屬性
D. 物質發生量變到一定程度必然引起質變
D　
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解析：A項，同主族元素的性質既有相似性，又有遞變性，同周期元素的性質是遞變的，錯誤；B項，非金屬性最強的元素是氟，錯誤；C項，ⅢA族元素不全是金屬元素，錯誤；D項，隨著原子序數的遞增，同周期元素由金屬元素變化到非金屬元素，同主族元素由非金屬元素過渡到金屬元素（ⅡA和ⅦA族除外），即由量變引起質變，正確。
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（3）按照表中元素的位置，認真觀察從ⅢA族的硼到ⅦA族的砹
連接的一條折線，我們能從分界線附近找到 。
A. 耐高溫材料
B. 新型農藥材料
C. 半導體材料
D. 新型催化劑材料
C　
解析：因為分界線是金屬和非金屬元素的分界線，所以能找到半導體材料。
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感謝欣賞
THE END

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