第二课时 物质结构研究的范式、方法与意义
学习目标 1.认识物质结构研究的两种范式及其相互关系。2.能举例说明科学假说和论证、实验方法、模型方法等在物质结构研究中所起的重要作用。3.认识物质结构研究对各种性能的新物质发现、设计与合成的重要意义。
一、物质结构研究的范式
物质结构研究有两种常见的范式：一是归纳范式，二是演绎范式。
1.归纳范式
归纳范式的过程：________________。具体而言，根据事实进行____________，________出共同点，上升为本质规律。
2.演绎范式
演绎范式的过程：________________。具体而言，它是从某个____________出发，向从属于这一结论的多个要素进行________的过程。
3.研究范式的应用
(1)归纳范式的应用
①有机物通式的归纳。如链状烷烃的通式为CnH2n＋2，环烷烃的通式为CnH2n。
②元素核外电子排布规律的归纳。
③有机物通性的归纳。
(2)演绎范式的应用
①利用元素理论，发现新元素。
②根据元素周期律和微粒间作用力的特征，预测物质可能具有的某些性质。
③“相似相溶规则”的应用。
4.归纳和演绎的关系
(1)从科学研究的途径来看，一般为先归纳、后演绎。“实验——假说——理论——新实验”的过程，本质上就是从个别到一般，再到个别的过程。
(2)归纳需要演绎作指导，以解决归纳研究的目的性、方向性和结果的正确性问题；而演绎需要归纳提供前提。在演绎的指导下归纳，在归纳的基础上演绎，两者互相联系、互为前提。
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，给研究有机物分子中键能大小的规律带来了很大的方便。设键数为I，则烷烃中碳原子数跟键数的关系通式为CnI3n＋1，烯烃(视双键为两条单键)、环烷烃中碳原子数跟键数的关系通式为CnI3n，则苯的同系物中碳原子数跟键数的关系通式为( )
A.CnI3n－1 B.CnI3n－2
C.CnI3n－3 D.CnI3n－4
2.既可以和酸反应生成盐和水，又可以和碱反应生成盐和水的氧化物称为两性氧化物。TeO2是两性氧化物，试写出TeO2分别和稀硫酸、NaOH溶液反应的离子方程式：______________________________________________________________
_____________________________________________________________________。二、物质结构研究的方法和意义
1.物质结构研究的方法
常用的化学研究方法有____________________________________________、
实验和________建构等。
(1)科学假设和论证
①研究问题的步骤
②建立理论：理论是建立在大量的________基础之上并为实验所________的解释。
③修正理论：当反常现象大量出现，而原有理论又不能很好地作出解释时，就需对原有理论加以修改，甚至需要提出新的理论。
(2)实验方法
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。
①________________________实验，启迪人们开始用________和________的实验来研究物质的内部结构，为我们提供了一种研究物质微观结构的思想方法。
②20世纪20年代，____________为化学研究提供了分析原子和分子结构的理论基础，极大地推进了物质结构的研究，其实验方法和实验技术均取得了很大的进步。
(3)模型方法
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。常见的模型有宏观模型和微观结构模型。
①原子结构模型的演变
②模型研究的重要功能：利用模型深刻地认识物质的微观结构特点，揭示结构与性质的关系。
2.物质结构研究的意义
(1)促进了化学科学的发展
①研究物质结构，能够为设计与合成新物质提供理论基础，可以帮助我们预测物质的性能。
②研究物质结构，能帮助我们了解材料的________与________之间的关系，有利于寻找性能优异的材料。
(2)物质结构的探索无止境
①研究物质结构，突破了在____________上探索生命现象的本质。
②物质结构研究对于保护生态环境、实现社会的可持续发展具有重大意义。
1.在探索微观世界的过程中，科学家们常通过提出假说来把握物质的结构及特点，不断拓展认识的新领域。关于假说，有如下表述，其中正确的是( )
A.假说是对现实中已知事物或现象的一种简化处理
B.假说是根据已知的科学事实和原理对未知领域的事物或现象的本质提出的一种推测
C.假说是对一个问题的所有幻想和假定
D.假说最终都可以变成科学理论
2.CN－为拟卤素离子，(CN)2性质和卤素类似。下列叙述错误的是( )
A.(CN)2可以和H2反应 B.(CN)2不能和碱反应
C.CN－具有还原性 D.(CN)2的性质活泼
3.化学中的模型有助于我们形成化学学科的思想和方法，其中，实物模型是依靠物质的基本形态所做的模仿。下列属于实物模型的是( )
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1.下列不属于探索物质微观结构的是( )
A.探索氨分子的空间形状
B.乙醇(C2H6O)分子中各原子的连接方式
C.用过滤方法从浊液中分离出BaSO4
D.金刚石坚硬的原因
2.下列进行物质结构研究时采用的是演绎范式的是( )
A.通过1～18号原子半径推断原子半径的周期性变化
B.在元素周期表中金属与非金属分界线附近寻找半导体材料
C.依据甲烷、乙烷、丙烷的分子式推断出饱和烷烃的通式
D.依据甲醇、乙醇的性质推断官能团羟基的一般性质
3.科学家预测原子序数为114的元素具有相当稳定的同位素，它的位置在第7周期ⅣA族，称为“类铅”。下列说法错误的是( )
A.这种研究物质的范式为演绎范式
B.它的失电子能力比铅强
C.它具有＋2、＋4价
D.它的最高价氧化物的水化物是强酸
4.下列说法不正确的是( )
A.人们可以利用实验方法对假设的正确与否进行检验
B.科学家在观察的基础上提出假设，它是人们关于某一事物或现象的一种理性推测
C.研究未知物质时可按照观察→实验→预测→结论的顺序进行
D.物质的性质可以用分类的方法进行预测
5.利用归纳范式得通式。
(1)下图为一种无限长单链状结构的多硼酸根，其化学式为________(用n表示)。
(2)分析下表中各项的排布规律，按此规律排布第26项应为________。
1 2 3 4 5
C2H4 C2H6 C2H6O C2H4O2 C3H6
6 7 8 9 10
C3H8 C3H8O C3H6O2 C4H8 C4H10
第二课时 物质结构研究的范式、方法与意义
一、1.“由个别到一般” 概括归纳 抽象 2.“从一般到个别” 一般结论
推理
对点训练
1.C [每两个成键电子构成一个共价键，分子中的成键电子总数除以2就得到该分子中共价键总数，苯的同系物的通式为CnI2n－6，分子中碳原子总的最外层电子数为4n个，氢原子总的最外层电子数为(2n－6)个，总最外层电子数为(6n－6)个，共价键总数为＝3n－3。]
2.TeO2＋4H＋===Te4＋＋2H2O、TeO2＋2OH－===TeO＋H2O
二、1.科学假设和论证 模型 (1)①观察 感官 仪器 提出假设
已有知识 论证 ②观察 证实 (2)①卢瑟福的α粒子散射 轰击 对撞 ②量子力学 2.(1)②结构 性能 (2)①分子水平
对点训练
1.B
2.B [CN－为拟卤素离子，(CN)2性质和卤素类似，根据卤素离子、单质的性质分析CN－和(CN)2的性质。卤素单质可以与H2反应生成卤化氢，故(CN)2可以和H2反应，故A正确； 卤素单质可以与碱反应生成盐，故(CN)2能和碱反应生成NaCN、NaCNO和H2O，故B错误； 卤素离子能被氧化，具有还原性，CN－具有还原性，故C正确；卤素单质性质活泼，是常见的氧化剂，故(CN)2的性质活泼，故D正确。]
3.D
课堂达标训练
1.C 2.B
3.D [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出发，向从属于这一结论的多个要素进行推理的过程，故A正确；同主族元素的原子，从上到下失电子能力逐渐增强，114号元素在周期表中处于元素Pb的下方，故它的失电子能力比铅强，故B正确；根据ⅣA族元素中，C、Si等有＋2、＋4价可以推知它具有＋2、＋4价，故C正确；同主族元素的原子，从上到下最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，碳酸是弱酸，所以“类铅”的最高价氧化物的水化物不可能是强酸，故D错误。]
4.C
5.(1)[BO2] (2)C8H18
解析 (2)把它分为4循环，循环顺序为CnH2n、CnH2n＋2、CnH2n＋2O、CnH2nO2，26＝4×6＋2，也就是说第24项为C7H14O2，接着后面就是第25项为C8H16，第26项为C8H18。(共47张PPT)
第二课时 物质结构研究的范式、方法与意义
专题1
揭示物质结构的奥秘
1.认识物质结构研究的两种范式及其相互关系。
2.能举例说明科学假说和论证、实验方法、模型方法等在物质结构研究中所起的重要作用。
3.认识物质结构研究对各种性能的新物质发现、设计与合成的重要意义。
学习目标
一、物质结构研究的范式
二、物质结构研究的方法和意义
目
录
CONTENTS
课堂达标训练
课后巩固训练
一、物质结构研究的范式
对点训练
物质结构研究有两种常见的范式：一是归纳范式，二是演绎范式。
1.归纳范式
归纳范式的过程：__________________。具体而言，根据事实进行__________，______出共同点，上升为本质规律。
2.演绎范式
演绎范式的过程：__________________。具体而言，它是从某个__________出发，向从属于这一结论的多个要素进行______的过程。
“由个别到一般”
概括归纳
抽象
“从一般到个别”
一般结论
推理
3.研究范式的应用
(1)归纳范式的应用
①有机物通式的归纳。如链状烷烃的通式为CnH2n＋2，环烷烃的通式为CnH2n。
②元素核外电子排布规律的归纳。
③有机物通性的归纳。
(2)演绎范式的应用
①利用元素理论，发现新元素。
②根据元素周期律和微粒间作用力的特征，预测物质可能具有的某些性质。
③“相似相溶规则”的应用。
4.归纳和演绎的关系
(1)从科学研究的途径来看，一般为先归纳、后演绎。“实验——假说——理论——新实验”的过程，本质上就是从个别到一般，再到个别的过程。
(2)归纳需要演绎作指导，以解决归纳研究的目的性、方向性和结果的正确性问题；而演绎需要归纳提供前提。在演绎的指导下归纳，在归纳的基础上演绎，两者互相联系、互为前提。
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，给研究有机物分子中键能大小的规律带来了很大的方便。设键数为I，则烷烃中碳原子数跟键数的关系通式为CnI3n＋1，烯烃(视双键为两条单键)、环烷烃中碳原子数跟键数的关系通式为CnI3n，则苯的同系物中碳原子数跟键数的关系通式为( )
A.CnI3n－1 B.CnI3n－2 C.CnI3n－3 D.CnI3n－4
C
2.既可以和酸反应生成盐和水，又可以和碱反应生成盐和水的氧化物称为两性氧化物。TeO2是两性氧化物，试写出TeO2分别和稀硫酸、NaOH溶液反应的离子方程式：_____________________________________________________。
二、物质结构研究的方法和意义
对点训练
1.物质结构研究的方法
常用的化学研究方法有________________、实验和______建构等。
(1)科学假设和论证
①研究问题的步骤
科学假设和论证
模型
观察
感官
仪器
提出假设
已有知识
论证
②建立理论：理论是建立在大量的______基础之上并为实验所______的解释。
③修正理论：当反常现象大量出现，而原有理论又不能很好地作出解释时，就需对原有理论加以修改，甚至需要提出新的理论。
(2)实验方法
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。
①____________________实验，启迪人们开始用______和______的实验来研究物质的内部结构，为我们提供了一种研究物质微观结构的思想方法。
②20世纪20年代,__________为化学研究提供了分析原子和分子结构的理论基础，极大地推进了物质结构的研究，其实验方法和实验技术均取得了很大的进步。
观察
证实
卢瑟福的α粒子散射
轰击
对撞
量子力学
(3)模型方法
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。常见的模型有宏观模型和微观结构模型。
①原子结构模型的演变
②模型研究的重要功能：利用模型深刻地认识物质的微观结构特点，揭示结构与性质的关系。
2.物质结构研究的意义
(1)促进了化学科学的发展
①研究物质结构，能够为设计与合成新物质提供理论基础，可以帮助我们预测物质的性能。
②研究物质结构，能帮助我们了解材料的______与______之间的关系，有利于寻找性能优异的材料。
(2)物质结构的探索无止境
①研究物质结构，突破了在__________上探索生命现象的本质。
②物质结构研究对于保护生态环境、实现社会的可持续发展具有重大意义。
结构
性能
分子水平
1.在探索微观世界的过程中，科学家们常通过提出假说来把握物质的结构及特点，不断拓展认识的新领域。关于假说，有如下表述，其中正确的是( )
A.假说是对现实中已知事物或现象的一种简化处理
B.假说是根据已知的科学事实和原理对未知领域的事物或现象的本质提出的一种推测
C.假说是对一个问题的所有幻想和假定
D.假说最终都可以变成科学理论
B
2.CN－为拟卤素离子，(CN)2性质和卤素类似。下列叙述错误的是( )
A.(CN)2可以和H2反应 B.(CN)2不能和碱反应
C.CN－具有还原性 D.(CN)2的性质活泼
解析 CN－为拟卤素离子，(CN)2性质和卤素类似，根据卤素离子、单质的性质分析CN－和(CN)2的性质。卤素单质可以与H2反应生成卤化氢，故(CN)2可以和H2反应，故A正确； 卤素单质可以与碱反应生成盐，故(CN)2能和碱反应生成NaCN、NaCNO和H2O，故B错误； 卤素离子能被氧化，具有还原性，CN－具有还原性，故C正确；卤素单质性质活泼，是常见的氧化剂，故(CN)2的性质活泼，故D正确。
B
3.化学中的模型有助于我们形成化学学科的思想和方法，其中，实物模型是依靠物质的基本形态所做的模仿。下列属于实物模型的是( )
D
课堂达标训练
1.下列不属于探索物质微观结构的是( )
A.探索氨分子的空间形状
B.乙醇(C2H6O)分子中各原子的连接方式
C.用过滤方法从浊液中分离出BaSO4
D.金刚石坚硬的原因
C
2.下列进行物质结构研究时采用的是演绎范式的是( )
A.通过1～18号原子半径推断原子半径的周期性变化
B.在元素周期表中金属与非金属分界线附近寻找半导体材料
C.依据甲烷、乙烷、丙烷的分子式推断出饱和烷烃的通式
D.依据甲醇、乙醇的性质推断官能团羟基的一般性质
B
3.科学家预测原子序数为114的元素具有相当稳定的同位素，它的位置在第7周期ⅣA族，称为“类铅”。下列说法错误的是( )
A.这种研究物质的范式为演绎范式
B.它的失电子能力比铅强
C.它具有＋2、＋4价
D.它的最高价氧化物的水化物是强酸
D
解析 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出发，向从属于这一结论的多个要素进行推理的过程，故A正确；同主族元素的原子，从上到下失电子能力逐渐增强，114号元素在周期表中处于元素Pb的下方，故它的失电子能力比铅强，故B正确；根据ⅣA族元素中，C、Si等有＋2、＋4价可以推知它具有＋2、＋4价，故C正确；同主族元素的原子，从上到下最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，碳酸是弱酸，所以“类铅”的最高价氧化物的水化物不可能是强酸，故D错误。
4.下列说法不正确的是( )
A.人们可以利用实验方法对假设的正确与否进行检验
B.科学家在观察的基础上提出假设，它是人们关于某一事物或现象的一种理性推测
C.研究未知物质时可按照观察→实验→预测→结论的顺序进行
D.物质的性质可以用分类的方法进行预测
C
5.利用归纳范式得通式。
(1)下图为一种无限长单链状结构的多硼酸根，其化学式为________(用n表示)。
(2)分析下表中各项的排布规律，按此规律排布第26项应为________。
1 2 3 4 5
C2H4 C2H6 C2H6O C2H4O2 C3H6
6 7 8 9 10
C3H8 C3H8O C3H6O2 C4H8 C4H10
C8H18
解析 (2)把它分为4循环，循环顺序为CnH2n、CnH2n＋2、CnH2n＋2O、CnH2nO2，26＝4×6＋2，也就是说第24项为C7H14O2，接着后面就是第25项为C8H16，第26项为C8H18。
课后巩固训练
A级 合格过关练
选择题只有一个选项符合题意
1.下列关于归纳范式的说法不正确的是( )
A.归纳范式的过程为“从个别到一般”
B.由相似相溶原理可推知乙醇易溶于水运用的是归纳法
C.由甲烷、乙烷、丙烷等的性质可归纳出烷烃的性质
D.归纳范式，就是根据事实进行概括归纳，抽象出共同点
B
解析 由相似相溶原理可推知乙醇易溶于水运用的是演绎法。
2.下列物质研究的范式不属于演绎范式的是( )
A.由乙烯、丙烯均能与Br2、HCl、H2发生加成反应得出烯烃能发生加成反应
B.在元素理论的指导下，人们于1875年发现了“类铝(镓)”
C.利用酸的通性推知乙酸可与NaHCO3溶液发生反应
D.利用元素周期律可推断出还原性：K＞Na
A
解析 由乙烯、丙烯均能与Br2、HCl、H2发生加成反应得出烯烃能发生加成反应，利用的是归纳法。
3.原子结构模型的演变历史给我们的启迪是( )
A.道尔顿原子学说存在着缺陷或错误，因而没有积极的作用
B.科学发现是有止境的
C.原子结构属客观事实，没有必要去揭示它
D.没有科学实验，就没有科学发现
解析 道尔顿的原子学说，对化学的发展产生了重大而积极的影响；原子结构模型的每一次演变，都是从科学实验开始的；只有揭示物质结构的奥秘，才能把握物质变化的实质，更好地造福人类；科学发现是无穷无尽的。
D
4.下列说法正确的是( )
A.演绎范式是从某个一般结论出发，向从属于这一结论的多个要素进行推理的过程
B.探究物质通性时一般用演绎范式，而预测物质性质时则一般用归纳范式
C.根据元素周期律，可知原子半径：N＞F＞K
D.CO2、SO2均能与水反应，所以酸性氧化物也均能与水反应
解析 探究物质通性时一般用归纳范式，而预测物质性质时则一般用演绎范式，B项错误；原子半径大小应为K＞N＞F，C项错误；SiO2不能与水反应，故D项错误。
A
5.下列有关研究物质结构的方法中，说法不正确的是( )
A.研究物质的结构时，常用到观察、实验、分类、比较、模型、假设等方法
B.观察是一种有计划、有目的地运用感官考察研究对象的方法
C.科学家提出的假说一定能成为科学理论
D.使用模型有助于人们研究物质的结构
解析 观察、实验、分类、比较、模型、假设等是研究物质结构时常用到的方法，A项正确；观察是一种有计划、有目的地运用感官考察研究对象的方法，B项正确；假说不一定是正确的，C项错误；通过构建模型对物质或物质的变化进行简化模拟，有助于人们研究物质的结构，D项正确。
C
6.中学化学中很多“规律”都可以类推，下列根据有关“规律”推出的结论正确的是( )
A.CO2为直线形分子，故CS2也为直线形分子
B.浓硫酸可以干燥HCl气体，故也可用浓硫酸干燥HI气体
C.Na在空气中燃烧会生成Na2O2，故Li在空气中燃烧也会生成Li2O2
D.卤族元素单质随核电荷数增加熔点升高，故碱金属单质熔点也随核电荷数增加而升高
A
解析 CO2和CS2结构相似，都是直线形分子，A正确。浓硫酸可以干燥HCl气体，但是由于浓硫酸有强氧化性，而HI有还原性，二者容易发生氧化还原反应，因此不能用浓硫酸干燥HI气体，B错误。Na在空气中燃烧会生成Na2O2，但是由于Li的活动性比Na弱，在空气中燃烧会生成Li2O，C错误。碱金属单质的熔点随核电荷数的增加而降低，D错误。
7.下列说法不正确的是( )
A.利用归纳范式可以获得物质的通性
B.假说一旦上升为理论，就无须进行修正
C.模型抽取了物质原型的关键要素，是对原型的简化
D.利用乙烯、乙炔的球棍模型可以认识其结构特点及结构与性质之间的关系
解析 当反常现象大量出现，原有理论不能很好地进行解释时，就需要对原有理论加以修改，甚至提出新的理论。
B
8.下列“类比”合理的是( )
A.Fe与S反应生成FeS，则Cu与S反应生成Cu2S
B.C在足量的O2中燃烧生成CO2，则S在足量的O2中燃烧生成SO3
C.Cl2与水反应生成HCl和HClO，则F2与水反应生成HF和HFO
D.Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2，则Na2O2与SO2反应生成Na2SO3和O2
A
解析 S的氧化性比较弱，S与变价金属Fe反应产生FeS，与Cu反应产生Cu2S，A正确；C在足量的O2中燃烧生成CO2，而S在足量的O2中燃烧生成SO2，B错误；Cl2与水反应生成HCl和HClO，但F2与水反应却生成HF和O2，C错误；Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2，由于Na2O2具有强氧化性，SO2具有还原性，则Na2O2与SO2反应生成Na2SO4，不能生成Na2SO3和O2，D错误。
9.两位诺贝尔化学奖的获奖者发现了“CRISPR/Cas9基因编辑技术”，研究人员能以极高精度改变动物、植物和微生物的DNA(脱氧核糖核酸)，并有望更改某些生物的生命周期。下列说法不正确的是( )
A.现代化学与生命科学形成很强的交叉融合
B.这一技术可能使治愈遗传性疾病成为现实
C.化学家们已能够在微观层面上操纵分子和原子
D.通过化学方法可制造出使人长生不老的“仙丹”
D
解析 诺贝尔化学奖的获奖者发现了“CRISPR/Cas9基因编辑技术”，研究人员能以极高精度改变动物、植物和微生物的DNA(脱氧核糖核酸)，并有望更改某些生物的生命周期，说明现代化学与生命科学形成很强的交叉融合，A正确；由于这一技术“能以极高精度改变动物、植物和微生物的DNA(脱氧核糖核酸)，并有望更改某些生物的生命周期”，故这一技术可能使治愈遗传性疾病成为现实，B正确；“基因剪刀”能识别病毒的DNA，对这种“剪刀”施加控制，就能在任何预先设定的位置上切割任何DNA分子，进而重写生命密码，说明化学家们已经能够在微观层面上操纵分子和原子，C正确；使人长生不老的“仙丹”是不存在的，D错误。
10.下列说法不正确的是( )
A.假说经过反复验证和修正，才发展成为科学的理论
B.化学模型在研究物质的结构和性质变化时有很重要的作用
C.研究物质的性质常用观察、实验、分类、比较等方法
D.探究物质性质的基本程序是做实验并观察实验现象→分析、解释，得出结论
解析 探究物质性质的基本程序是观察物质的外部特征→预测物质的性质→实验和观察→解释和结论，D选项错误。
D
11.根据要求回答下列问题：
(1)根据甲烷、乙烷、丙烷的分子式，归纳出链状烷烃的分子通式为___________；根据乙炔、丙炔的分子式，归纳出链状单炔烃的分子通式为______________。
(2)根据常见有机物的分子结构，可归纳出基本的价键规律：在共价分子的结构式中，连接碳原子、氮原子、氧原子、氢原子的短线数依次为_______________、________、________、________。
CnH2n＋2(n≥1)
CnH2n－2(n≥2)
4
3
2
1
(3)根据第3周期元素原子半径的变化规律，结合核外电子排布的变化规律，归纳出同周期元素原子半径的变化规律为_____________________________________
_________。
(4)铷(Rb)是第5周期的碱金属元素，比较铷、钙最高价氧化物的水化物碱性的强弱：RbOH________Ca(OH)2。
(5)①烷烃_______溶于水，乙醇、乙酸________溶于水，硬脂酸________溶于水；
②氨、氯化氢________溶于水，四氯化碳________溶于水。
(6)由甲烷的性质可知甲苯在光照条件下与氯气反应可生成________种有机物。
随原子序数增大，半径减小(稀有气体元
素除外)
大于
不
易
不
极易
不
3
B级 素养培优练
12.物质的结构决定物质的性质。下列关于物质结构与性质的说法错误的是( )
A.乙烯能使Br2的CCl4溶液褪色，而苯不能，主要是由于分子中的化学键不同
B.一氧化碳和二氧化碳的化学性质不同，是由于构成它们的分子不同
C.金刚石和石墨的物理性质不同，是由于构成它们的碳原子不同
D.钠和镁的元素性质存在差异，主要是由于钠原子和镁原子的最外层电子数不同
C
解析 乙烯分子中含有碳碳双键，能与Br2发生加成反应，使Br2的CCl4溶液褪色，而苯分子中的碳碳键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊共价键，苯不能与Br2发生加成反应，故苯不能使Br2的CCl4溶液褪色，A项正确；一氧化碳是由一氧化碳分子构成，二氧化碳是由二氧化碳分子构成，故二者的化学性质不同，B项正确；金刚石和石墨的物理性质不同是由于碳原子的排列方式不同，C项错误；元素的化学性质主要取决于元素原子的最外层电子数，钠原子最外层有1个电子，镁原子最外层有2个电子，因此钠和镁的元素性质存在差异，D项正确。
13.借助碱金属和卤族元素的递变性分析下面的推断，其中正确的是( )
A.已知Ca是第4周期ⅡA族的元素，故Ca(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性弱
B.已知As是第4周期ⅤA族的元素，故AsH3的稳定性比NH3的稳定性强
C.已知Cs的原子半径比Na的原子半径大，故Cs与水反应不如Na与水反应剧烈
D.已知Cl的核电荷数比F的核电荷数多，故Cl的原子半径比F的原子半径大
D
解析 由碱金属元素和卤族元素的递变性可知，同主族元素从上到下元素的金属性递增，非金属性递减，金属活动性增强，非金属气态氢化物稳定性减弱，A、B、C错误；同主族元素随核电荷数的增大，电子层数增大，原子半径递增，D正确。
14.要达到绿色化学的理想境界，化学家们需要回答一系列问题：指定分子之间能否反应生成预期分子？需要什么催化剂？反应速率预期多大？如何控制反应？如何确定化学反应的途径等？最有希望解决这些问题的途径是( )
A.发展量子力学理论
B.改进实验方法
C.完善元素周期律理论
D.研究质量守恒定律和能量守恒定律
A
解析 量子力学是化学的根本理论。化学越发展，越要从物质结构的深层次去理解和掌握化学反应规律。
15.两位美国科学家彼德·阿格雷和罗德里克·麦金农，因为发现细胞膜水通道以及对离子通道结构和机理研究作出的开创性贡献而获得诺贝尔化学奖，他们之所以获得诺贝尔化学奖而不是生理学或医学奖是因为( )
A.他们的研究和化学物质有关
B.他们的研究有利于研制针对一些神经系统疾病和心血管疾病的药物
C.他们的研究深入分子、原子的层次
D.他们的研究深入细胞的层次
解析 细胞膜水通道的发现以及对离子通道结构和机理的研究对化学、生理学、医学等科学领域都有着重大意义，由于此项研究深入分子、原子的层次，所以作出开创性贡献的两位科学家得到了诺贝尔化学奖的殊荣。
C
16.(1)根据元素周期表来比较Mg和Cs的金属性，要通过另一种元素作中介或桥梁进行比较， 这种元素是________。
(2)元素周期表为人们寻找特殊用途的元素提供了指导性区域。可作半导体材料的元素位于_________________________。
目前常用作半导体材料的元素是____________。
Na或Ba
金属元素与非金属交界处
Si(或硅)
解析 (1)Mg和Na、Cs和Ba相邻，可通过Na或 Ba比较Mg和Cs的金属性强弱。(2)金属元素与非金属交界处的元素既有一定的金属性，又有一定的非金属性，可作半导体材料。目前常用作半导体材料的元素是硅。
(3)元素周期表位于对角线的两种元素其性质相似称之为对角线规则。根据周期表对角线规律，金属Be与铝单质及其化合物性质相似，试回答下列问题：
①已知2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，写出Be与NaOH溶液反应的化学方程式：(生成物之一为Na2BeO2)_____________________________。
②鉴别Be(OH)2和Mg(OH)2两种物质可选用的试剂为____________，有关的离子反应方程式为________________________________。
Be＋2NaOH===Na2BeO2＋H2↑
NaOH溶液
解析 Be与铝单质及其化合物性质相似，Be与Al一样，能与NaOH溶液反应生成盐和氢气。Be(OH)2和Al(OH)3一样具有两性，能溶于NaOH溶液，Mg(OH)2不溶于NaOH溶液。作业2 物质结构研究的范式、方法与意义
(分值:80分)
A级 合格过关练
选择题只有一个选项符合题意(1~10题,每题4分,共40分)
1.下列关于归纳范式的说法不正确的是 ( )
归纳范式的过程为“从个别到一般”
由相似相溶原理可推知乙醇易溶于水运用的是归纳法
由甲烷、乙烷、丙烷等的性质可归纳出烷烃的性质
归纳范式,就是根据事实进行概括归纳,抽象出共同点
2.下列物质研究的范式不属于演绎范式的是 ( )
由乙烯、丙烯均能与Br2、HCl、H2发生加成反应得出烯烃能发生加成反应
在元素理论的指导下,人们于1875年发现了“类铝(镓)”
利用酸的通性推知乙酸可与NaHCO3溶液发生反应
利用元素周期律可推断出还原性:K>Na
3.原子结构模型的演变历史给我们的启迪是 ( )
道尔顿原子学说存在着缺陷或错误,因而没有积极的作用
科学发现是有止境的
原子结构属客观事实,没有必要去揭示它
没有科学实验,就没有科学发现
4.下列说法正确的是 ( )
演绎范式是从某个一般结论出发,向从属于这一结论的多个要素进行推理的过程
探究物质通性时一般用演绎范式,而预测物质性质时则一般用归纳范式
根据元素周期律,可知原子半径:N>F>K
CO2、SO2均能与水反应,所以酸性氧化物也均能与水反应
5.下列有关研究物质结构的方法中,说法不正确的是 ( )
研究物质的结构时,常用到观察、实验、分类、比较、模型、假设等方法
观察是一种有计划、有目的地运用感官考察研究对象的方法
科学家提出的假说一定能成为科学理论
使用模型有助于人们研究物质的结构
6.中学化学中很多“规律”都可以类推,下列根据有关“规律”推出的结论正确的是 ( )
CO2为直线形分子,故CS2也为直线形分子
浓硫酸可以干燥HCl气体,故也可用浓硫酸干燥HI气体
Na在空气中燃烧会生成Na2O2,故Li在空气中燃烧也会生成Li2O2
卤族元素单质随核电荷数增加熔点升高,故碱金属单质熔点也随核电荷数增加而升高
7.下列说法不正确的是 ( )
利用归纳范式可以获得物质的通性
假说一旦上升为理论,就无须进行修正
模型抽取了物质原型的关键要素,是对原型的简化
利用乙烯、乙炔的球棍模型可以认识其结构特点及结构与性质之间的关系
8.下列“类比”合理的是 ( )
Fe与S反应生成FeS,则Cu与S反应生成Cu2S
C在足量的O2中燃烧生成CO2,则S在足量的O2中燃烧生成SO3
Cl2与水反应生成HCl和HClO,则F2与水反应生成HF和HFO
Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2,则Na2O2与SO2反应生成Na2SO3和O2
9.两位诺贝尔化学奖的获奖者发现了“CRISPR/Cas9基因编辑技术”,研究人员能以极高精度改变动物、植物和微生物的DNA(脱氧核糖核酸),并有望更改某些生物的生命周期。下列说法不正确的是 ( )
现代化学与生命科学形成很强的交叉融合
这一技术可能使治愈遗传性疾病成为现实
化学家们已能够在微观层面上操纵分子和原子
通过化学方法可制造出使人长生不老的“仙丹”
10.下列说法不正确的是 ( )
假说经过反复验证和修正,才发展成为科学的理论
化学模型在研究物质的结构和性质变化时有很重要的作用
研究物质的性质常用观察、实验、分类、比较等方法
探究物质性质的基本程序是做实验并观察实验现象→分析、解释,得出结论
11.(15分)根据要求回答下列问题:
(1)(2分)根据甲烷、乙烷、丙烷的分子式,归纳出链状烷烃的分子通式为 ;根据乙炔、丙炔的分子式,归纳出链状单炔烃的分子通式为 。
(2)(4分)根据常见有机物的分子结构,可归纳出基本的价键规律:在共价分子的结构式中,连接碳原子、氮原子、氧原子、氢原子的短线数依次为 、 、 、 。
(3)(2分)根据第3周期元素原子半径的变化规律,结合核外电子排布的变化规律,归纳出同周期元素原子半径的变化规律为 。
(4)(1分)铷(Rb)是第5周期的碱金属元素,比较铷、钙最高价氧化物的水化物碱性的强弱:
RbOH Ca(OH)2。
(5)(5分)①烷烃 溶于水,乙醇、乙酸 溶于水,硬脂酸 溶于水;
②氨、氯化氢 溶于水,四氯化碳 溶于水。
(6)(1分)由甲烷的性质可知甲苯在光照条件下与氯气反应可生成 种有机物。
B级 素养培优练
(12~15题,每题4分,共16分)
12.物质的结构决定物质的性质。下列关于物质结构与性质的说法错误的是 ( )
乙烯能使Br2的CCl4溶液褪色,而苯不能,主要是由于分子中的化学键不同
一氧化碳和二氧化碳的化学性质不同,是由于构成它们的分子不同
金刚石和石墨的物理性质不同,是由于构成它们的碳原子不同
钠和镁的元素性质存在差异,主要是由于钠原子和镁原子的最外层电子数不同
13.借助碱金属和卤族元素的递变性分析下面的推断,其中正确的是 ( )
已知Ca是第4周期ⅡA族的元素,故Ca(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性弱
已知As是第4周期ⅤA族的元素,故AsH3的稳定性比NH3的稳定性强
已知Cs的原子半径比Na的原子半径大,故Cs与水反应不如Na与水反应剧烈
已知Cl的核电荷数比F的核电荷数多,故Cl的原子半径比F的原子半径大
14.要达到绿色化学的理想境界,化学家们需要回答一系列问题:指定分子之间能否反应生成预期分子 需要什么催化剂 反应速率预期多大 如何控制反应 如何确定化学反应的途径等 最有希望解决这些问题的途径是 ( )
发展量子力学理论
改进实验方法
完善元素周期律理论
研究质量守恒定律和能量守恒定律
15.两位美国科学家彼德·阿格雷和罗德里克·麦金农,因为发现细胞膜水通道以及对离子通道结构和机理研究作出的开创性贡献而获得诺贝尔化学奖,他们之所以获得诺贝尔化学奖而不是生理学或医学奖是因为 ( )
他们的研究和化学物质有关
他们的研究有利于研制针对一些神经系统疾病和心血管疾病的药物
他们的研究深入分子、原子的层次
他们的研究深入细胞的层次
16.(9分)(1)(1分)根据元素周期表来比较Mg和Cs的金属性,要通过另一种元素作中介或桥梁进行比较, 这种元素是 。
(2)(2分)元素周期表为人们寻找特殊用途的元素提供了指导性区域。可作半导体材料的元素位于 。目前常用作半导体材料的元素是 。
(3)(6分)元素周期表位于对角线的两种元素其性质相似称之为对角线规则。根据周期表对角线规律,金属Be与铝单质及其化合物性质相似,试回答下列问题:
①已知2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,写出Be与NaOH溶液反应的化学方程式:(生成物之一为Na2BeO2) 。
②鉴别Be(OH)2和Mg(OH)2两种物质可选用的试剂为 ,有关的离子反应方程式为 。
作业2 物质结构研究的范式、方法与意义
1.B [由相似相溶原理可推知乙醇易溶于水运用的是演绎法。]
2.A [由乙烯、丙烯均能与Br2、HCl、H2发生加成反应得出烯烃能发生加成反应，利用的是归纳法。]
3.D [道尔顿的原子学说，对化学的发展产生了重大而积极的影响；原子结构模型的每一次演变，都是从科学实验开始的；只有揭示物质结构的奥秘，才能把握物质变化的实质，更好地造福人类；科学发现是无穷无尽的。]
4.A [探究物质通性时一般用归纳范式，而预测物质性质时则一般用演绎范式，B项错误；原子半径大小应为K＞N＞F，C项错误；SiO2不能与水反应，故D项错误。]
5.C [观察、实验、分类、比较、模型、假设等是研究物质结构时常用到的方法，A项正确；观察是一种有计划、有目的地运用感官考察研究对象的方法，B项正确；假说不一定是正确的，C项错误；通过构建模型对物质或物质的变化进行简化模拟，有助于人们研究物质的结构，D项正确。]
6.A [CO2和CS2结构相似，都是直线形分子，A正确。浓硫酸可以干燥HCl气体，但是由于浓硫酸有强氧化性，而HI有还原性，二者容易发生氧化还原反应，因此不能用浓硫酸干燥HI气体，B错误。Na在空气中燃烧会生成Na2O2，但是由于Li的活动性比Na弱，在空气中燃烧会生成Li2O，C错误。碱金属单质的熔点随核电荷数的增加而降低，D错误。]
7.B [当反常现象大量出现，原有理论不能很好地进行解释时，就需要对原有理论加以修改，甚至提出新的理论。]
8.A [S的氧化性比较弱，S与变价金属Fe反应产生FeS，与Cu反应产生Cu2S，A正确；C在足量的O2中燃烧生成CO2，而S在足量的O2中燃烧生成SO2，B错误；Cl2与水反应生成HCl和HClO，但F2与水反应却生成HF和O2，C错误；Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2，由于Na2O2具有强氧化性，SO2具有还原性，则Na2O2与SO2反应生成Na2SO4，不能生成Na2SO3和O2，D错误。]
9.D [诺贝尔化学奖的获奖者发现了“CRISPR/Cas9基因编辑技术”，研究人员能以极高精度改变动物、植物和微生物的DNA(脱氧核糖核酸)，并有望更改某些生物的生命周期，说明现代化学与生命科学形成很强的交叉融合，A正确；由于这一技术“能以极高精度改变动物、植物和微生物的DNA(脱氧核糖核酸)，并有望更改某些生物的生命周期”，故这一技术可能使治愈遗传性疾病成为现实，B正确；“基因剪刀”能识别病毒的DNA，对这种“剪刀”施加控制，就能在任何预先设定的位置上切割任何DNA分子，进而重写生命密码，说明化学家们已经能够在微观层面上操纵分子和原子，C正确；使人长生不老的“仙丹”是不存在的，D错误。]
10.D [探究物质性质的基本程序是观察物质的外部特征→预测物质的性质→实验和观察→解释和结论，D选项错误。]
11.(1)CnH2n＋2(n≥1) CnH2n－2(n≥2)
(2)4 3 2 1
(3)随原子序数增大，半径减小(稀有气体元素除外)
(4)大于 (5)①不 易 不 ②极易 不 (6)3
12.C [乙烯分子中含有碳碳双键，能与Br2发生加成反应，使Br2的CCl4溶液褪色，而苯分子中的碳碳键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊共价键，苯不能与Br2发生加成反应，故苯不能使Br2的CCl4溶液褪色，A项正确；一氧化碳是由一氧化碳分子构成，二氧化碳是由二氧化碳分子构成，故二者的化学性质不同，B项正确；金刚石和石墨的物理性质不同是由于碳原子的排列方式不同，C项错误；元素的化学性质主要取决于元素原子的最外层电子数，钠原子最外层有1个电子，镁原子最外层有2个电子，因此钠和镁的元素性质存在差异，D项正确。 ]
13.D [由碱金属元素和卤族元素的递变性可知，同主族元素从上到下元素的金属性递增，非金属性递减，金属活动性增强，非金属气态氢化物稳定性减弱，A、B、C错误；同主族元素随核电荷数的增大，电子层数增大，原子半径递增，D正确。]
14.A [量子力学是化学的根本理论。化学越发展，越要从物质结构的深层次去理解和掌握化学反应规律。]
15.C [细胞膜水通道的发现以及对离子通道结构和机理的研究对化学、生理学、医学等科学领域都有着重大意义，由于此项研究深入分子、原子的层次，所以作出开创性贡献的两位科学家得到了诺贝尔化学奖的殊荣。]
16.(1)Na或Ba (2)金属元素与非金属交界处 Si(或硅)
(3)①Be＋2NaOH===Na2BeO2＋H2↑
②NaOH溶液 Be(OH)2＋2OH－===BeO＋2H2O
解析 (1)Mg和Na、Cs和Ba相邻，可通过Na或 Ba比较Mg和Cs的金属性强弱。(2)金属元素与非金属交界处的元素既有一定的金属性，又有一定的非金属性，可作半导体材料。目前常用作半导体材料的元素是硅。(3)Be与铝单质及其化合物性质相似，Be与Al一样，能与NaOH溶液反应生成盐和氢气。Be(OH)2和Al(OH)3一样具有两性，能溶于NaOH溶液，Mg(OH)2不溶于NaOH溶液。
