1.2 物质结构研究的范式与方法 同步学案（含答案）2024-2025学年高二化学苏教版（2020）选择性必修2

第二单元　物质结构研究的范式与方法 1. 初步认识研究物质结构的两种范式及其相互关系。 2. 初步了解研究物质结构的一般方法，了解其在物质结构研究中所起的作用。 3. 了解现代仪器和手段为测定物质结构、建立相关理论作出的重要贡献。 4. 初步学会从宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知等角度解决化学问题。 范式(paradigm)的概念和理论是美国著名科学史家、科学哲学家托马斯·库恩提出并在《科学革命的结构》(1962)中系统阐述的，它指的是一个共同体成员所共享的信仰、价值、技术等的集合，是指常规科学所赖以运作的理论基础和实践规范，是从事某一科学的研究者群体所共同遵从的世界观和行为方式。 范式的特点是：(1)范式在一定程度内具有公认性；(2)范式是一个由基本定律、理论、应用以及相关的仪器设备等构成的一个整体，它的存在给科学家提供了一个研究纲领；(3)范式还为科学研究提供了可模仿的成功的先例。 物质结构研究有哪些范式？ 1. 什么是归纳范式？回顾在学习烷烃通式和元素核外电子排布规律时，是如何运用归纳范式学习的？ 2. 如何研究含有碳碳双键和碳碳三键的不饱和烃的通性？ 3. 什么是演绎范式？ 4. 如何由钠的原子结构特点和还原性预测同族的钾、铷、铯的还原性？ 5. 阅读教材，讨论水分子间为什么易形成氢键？由此可推出什么结论？ ROH、RCOOH为什么在水中溶解度较大？ 碳氢化合物为什么在水中溶解度小？你理解的相似相溶规则是什么内容？ 逻辑方法在自然科学中的应用，往往是多种方法的并用、配合或交替。归纳和演绎在化学研究中的应用也是如此。 1. 化学研究一般是先归纳、后演绎，阅读教材，简单说明这种研究途径的过程和本质。 2. 演绎是从一般到个别，从理论到新的事实。简单说明归纳与演绎的关系。 在物质结构的研究中，除借助科学仪器等物质手段，还需要借助化学研究的方法。常用的化学研究方法有科学假设和论证、实验、模型建构等。 1. 阅读教材，了解科学家如何通过科学假设和论证研究问题。法拉第首先发现了苯，后来凯库勒对苯的结构进行了研究。 　　　　 凯库勒与苯的六元环结构 (1) 科学家是如何研究、最终如何确认苯的凯库勒式的？ (2) 为了证明假设是否正确，必须经过不断地重复实验进行论证。若实验证明假设是正确的，科学家就接受这个假设；如果实验不支持假设，则必须对假设进行修改，并设计新的实验进行反复验证。经实验证明正确的假设还需通过建立理论来将这些知识组织起来，使之成为知识体系。观察下图，你认为什么时候需对原有理论进行修正？ (3) 下图所示是原子结构模型的演变，原子结构理论在发展过程中经过多次修正，最后才形成修正后的理论。 2. 通过实验方法了解物质结构。 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。 晶体的X射线衍射 显微红外光谱仪　 电子显微镜 　 原子吸收分光光度计　 X射线衍射仪 测定物质组成和结构的仪器 (1) 17世纪发明的光学显微镜能否观察分子层次的物质结构，有什么意义？ (2) 20世纪中后期的扫描隧道显微镜、原子力显微镜可用于研究什么？各种光谱和晶体X射线衍射实验方法可用于研究什么？ 3. 通过模型方法研究物质。 科学家需要运用一定的逻辑推理与模型思维对实验结果进行处理。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。 　　　 宏观模型和微观结构模型 (1) 实物(宏观)模型有什么意义，什么是微观结构模型？ (2) 了解原子结构的演变和微观结构模型。 原子结构模型 相关科学家 特点 道尔顿模型 (1803) 坚实不可再分的实心球 汤姆生模型 (1904) 平均分布着正电荷的粒子嵌着同样多的电子 卢瑟福模型 (1911) 带正电荷的原子核位于中心。质量主 ... ...