2024-2025学年高中化学1.2物质结构研究的范式与方法教案苏教版选择性必修2

1.2物质结构探讨的范式与方法一、核心素养发展目标1.相识物质结构探讨的范式与方法；2.初步学会从宏观辨识、微观辨析、证据推理与模型认知等角度解决化学问题。二、教学重点及难点重点物质结构探讨的范式与方法；难点物质结构探讨的范式与方法。三、教学方法讲授法、探讨法四、教学工具PPT五、教学过程【导入】确定探讨对象后，须要运用确定的范式与方法开展探讨。依据分类依据的不同，物质结构探讨的范式与方法各异。从探讨范式上看，可分为归纳法和演绎法两种。从探讨方法上看，可分为试验方法、模型方法和假说方法等。相识和驾驭这些探讨范式和方法，对我们探讨物质结构具有极为重要的指导意义。一、物质结构探讨的范式【讲解并描述】物质结构探讨有两种常见的范式，一是归纳范式，二是演绎范式。归纳范式和演绎范式作为一对普遍适用的逻辑方法，在化学探讨中得到了广泛应用。两者不是孤立运用的，在实际探讨中经常融合在一起。【讲解并描述】归纳范式，其过程为“由个别到一般”。具体而言，依据事实进行概括归纳，抽象出共同点，上升为本质规律。【展示】归纳范式的应用【讲解并描述】1、有机物通式的归纳：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。核外电子排布规律的归纳：通过书写1～20号元素的原子核外电子排布来相识前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，并从结构上说明白元素化合价规律性变更的缘由。有机物通性的归纳探讨含有双键和三键的不饱和烃时，大量的试验发觉这类物质简洁发生加成反应和氧化反应，结构特征分析也发觉不饱和键具有不稳定的性质，最终依据结构与性质的关系归纳得出这类有机物的通性。【讲解并描述】演绎范式，其过程通常为“从一般到个别”。具体而言，它是从某个一般结论动身，向从属于这一结论的多个要素进行推理的过程。【展示】演绎范式的应用【讲解并描述】1、利用元素理论发觉新元素：门捷列夫建立了元素周期表，为人们供应了元素间联系的一般理论。在元素理论的指导下，人们于1875年发觉了“类铝”（镓），1879年发觉了“类硼”（铊），1886年发觉了“类硅”（锗）。2、预料物质具有的性质依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。3、相像相溶规则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供应H，又有孤电子对接受H。因此，从分子的结构可以推知，凡能为生成氢键供应和接受H的溶质分子，极性与水相像，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。二、物质结构探讨的方法【讲解并描述】在物质结构的探讨中，除借助科学仪器等物质手段，还须要借助化学探讨的方法。常用的化学探讨方法有试验、科学假说和模型建构等方法。阴极射线的发觉、α粒子散射试验、氢原子光谱的发觉和探讨，对揭示原子内部结构的奇异具有极为重要的作用。道尔顿、汤姆生、卢瑟福、玻尔等人提出的原子结构模型对人类探究物质结构作出了巨大贡献。【讲解并描述】1、科学假设和论证科学家探讨问题的第一步是视察，运用感官视察物质的宏观表现。在视察的基础上，科学家提出假设，即依据已有学问，对所探讨的事物或现象作出初步的说明。它是人们关于某一事物或现象的一种理性推想。【问】阅读教材内容，举例科学假设和论证方法的运用？【生】1825年，英国科学家法拉第首先发觉了苯，但如何确定其结构成为化学家的难题。德国化学家凯库勒经过大量猜想假设，于1865年提出了苯的六元环结构，再经过后人的验证，最终形成了大家所熟悉的凯库勒式。【展示】科学假设和论证探讨过程流程图【讲解并描述】2、试验方法化学是一门以试验为基础的学科，人们往往须要借助试验观测的事实对假设的正确与否进行检验。为了进一步了解原子的内部结构，往往须要依靠新的试验方法。卢瑟福的α粒子散射试验，启迪人们起先用轰击和对撞的试验来探讨物质的内部结构，为我们供应了一种探讨物质微观结构的思想方法。20世纪20年头，量子力学为化学探讨供应了分析原子和分子结构的理论基础，极大地推动了物质结构的探讨，包括物质结构探讨的试验方法和试验技术，均取得很大的进步。【展示】先进大型试验设备17世纪独创的光学显微镜，虽然不能视察分子层次的物质结构，但为探讨物质结构供应了特殊重要的思想方法。到20世纪中后期，扫描隧道显微镜、原子力显微镜等一系列探讨分子结构的仪器问世，各种光谱和晶体X射线衍射试验方法应用于探讨原子、分子和晶体结构，使得原子和分子的微观世界不断被揭示。通过这些仪器与手段所获得的信息，为建立物质结构模型和相关理论供应了坚实的支撑。【讲解并描述】3、模型方法科学家须要运用确定的逻辑推理与模型思维对试验结果进行处理。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。实物模型：有利于人们对事物作出整体相识，如汽车模型、飞机模型和建筑模型等，都是可视察到的物体的宏观模型；微观结构模型：物质的微观层次结构，难以干脆视察到，须要通过思维加工使抽象的微观世界以可视化的形式呈现出来。【展示】原子结构模型的演化【讲解并描述】模型抽取了物质原型的关键要素，是对原型的简化。利用模型深刻地相识物质的微观结构特点，揭示结构与性质的关系，是模型探讨的重要功能。【课堂小结】师生一起回顾和总结。物质结构探讨的范式和方法归纳范式，演绎范式科学假设和论证、试验方法、模型方法【课堂练习】1、化学工作者把烷烃、烯烃、环烷烃、炔烃……的通式转化成键数的通式，给探讨有机物分子中键能大小的规律带来了很大的便利。烷烃中碳原子数跟键数的关系通式为CnH3n＋1，烯烃(视双键为两条单键)、环烷烃中碳原子数跟键数关系通式为CnH3n，则苯的同系物中碳原子数跟键数关系通式为()A.CnH3n－1 B.CnH3n－2 C.CnH3n－3 D.CnH3n－4答案：C2、某同学想利用所学的学问去探究SO2的性质，设计了如下探讨程序，合理的是()A.视察(得出SO2的物理性质)→分类(预料SO2的化学性质)→试验(视察试验现象、验证预料)→比较并得出结论，对于异样现象再预料，再试验，再验证B.分类(预料SO2的化学性质)→视察(得出SO2的物理性质)→试验→比较并得出结论C.视察(得出SO2的物理性质)→试验→分类(预料SO2的化学性质)→比较并得出结论D.试验→分类(预料SO2的化学性质)→视察(得出SO2的物理性质)→比较并得出结论答案：A3、类推