第二单元 物质结构研究的范式与方法
基础过关练
题组一 物质结构研究的范式
1.认识和掌握物质结构研究的范式与方法,具有极为重要的意义。下列有关说法正确的是( )
A.由元素周期表发现新的元素属于归纳范式
B.通过甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)和丁烷(C4H10)的分子式,总结出饱和烷烃的通式为CnH2n+2,属于演绎范式
C.化学的研究只能通过化学实验才能实现
D.归纳范式和演绎范式互相联系、互为前提
2.应用元素周期律的有关知识,可以预测我们未知的一些元素及其化合物的性质。下列预测错误的是( )
A.Se是第ⅥA族元素,氢化物的熔、沸点:H2Se>H2S>H2O
B.Bi与N同主族,其最高价氧化物的水化物可能为弱碱
C.砹单质是一种有色固体,砹化氢很不稳定
D.锶(Sr)是第ⅡA族元素,其最高价氧化物对应的水化物是强碱
3.演绎范式是物质结构研究的常用范式,其过程通常为“从一般到个别”。下列属于演绎范式的应用且结论正确的是 ( )
A.由元素周期律推测酸性强弱:HClO4>HBrO4
B.由勒夏特列原理预测:其他条件不变,增大c(O2),2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)平衡体系中SO3的体积分数一定增大
C.由第三周期元素性质的递变规律获得周期表中同周期元素性质的变化规律
D.由金属单质与盐溶液的置换反应获得金属活动性顺序
题组二 物质结构研究的方法
4.物质的性质是化学研究的一项重要内容,有着科学的研究方法和程序。研究物质的性质,常用观察、实验、分类、比较等方法。在探究过程中,为了提高效率,对物质性质的研究,常遵循以下基本程序:①观察物质的外部特征→②预测物质的性质→③实验和观察→④解释和结论。例如在研究氯气性质的过程中,先通过观察,得出氯气的物理性质,然后预测其化学性质,再通过实验的方法来验证对物质性质的预测并进行探究,最后比较并得出结论。研究物质性质基本程序中,第②步主要用到的思维方法是( )
A.比较 B.分类 C.模型 D.假说
5.下列说法正确的是( )
A.化学反应可以创造新的原子和分子用于合成新的物质
B.假说最终都可以变成科学理论
C.将NaCl固体放入水中,从而获取NaCl的某些性质,这只涉及实验法
D.研究物质的性质时,常用观察、实验、分类、比较、模型、假说等方法
6.“假说”在化学科学的研究和发展中起到不可替代的作用,但必须以已有的科学事实和理论为依据,更要用系统的科学观察和实验来验证。下列“假说”在化学科学发展过程中曾经起到一定的作用,从目前的化学理论看,仍然正确的是( )
A.阿伦尼乌斯提出的假说:电解质在溶液中会自发离解成带电的粒子
B.道尔顿提出的假说:元素的原子以其原子质量为特征,原子不可再分
C.盖·吕萨克提出的假说:同温同压下,相同体积的不同气体含有相同数目的原子
D.贝采里乌斯提出的假说:不同原子显不同电性,因而产生吸引力,由此形成化合物
答案与分层梯度式解析
第二单元 物质结构研究的范式与方法
基础过关练
1.D 由元素周期表提供了元素之间联系的一般理论,该过程属于“从一般到个别”,故由元素周期表发现新的元素属于演绎范式,A错误;通过甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)和丁烷(C4H10)的分子式,总结出饱和烷烃的通式为CnH2n+2,该过程为“从个别到一般”,属于归纳范式,B错误;常用的化学研究方法有科学假设和论证、实验、模型建构等,C错误;归纳范式和演绎范式作为一对普遍适用的逻辑方法,在化学研究中得到了广泛应用,两者不是孤立使用的,在实际研究中常常融合在一起,互相联系、互为前提,D正确。
2.A 熔、沸点:H2O>H2Se>H2S,A项错误。同主族元素从上到下,最高价氧化物的水化物酸性递减、碱性递增,Bi的最高价氧化物的水化物可能为弱碱,B项正确。从上到下,同主族元素的原子半径逐渐增大,原子获得电子的能力逐渐减弱,失去电子的能力逐渐增强,元素的非金属性逐渐减弱,元素的氢化物的稳定性逐渐减弱,砹是第六周期第ⅦA族的元素,可推知砹化氢很不稳定;随原子序数的增加卤素单质的颜色逐渐加深,砹单质是一种有色固体,C项正确。锶(Sr)是第五周期第ⅡA族元素,其最高价氧化物对应的水化物碱性强于Ca(OH)2,Sr(OH)2一定是强碱,D项正确。
3.A 由元素周期律推测酸性强弱:HClO4>HBrO4,过程是“从一般到个别”,属于演绎范式的应用,且结论正确,A项正确;由勒夏特列原理预测化学平衡移动方向属于演绎范式的应用,但结论不正确,B项错误;由第三周期元素性质的递变规律获得周期表中同周期元素性质的变化规律,过程是“从个别到一般”,不属于演绎范式的应用,C项错误;由金属单质与盐溶液的置换反应获得金属活动性顺序,过程是“从个别到一般”,不属于演绎范式的应用,D项错误。
4.B 研究物质的性质时,应先观察物质的外部特征,然后对物质进行分类,找出所属类别的代表物,预测其性质,再用实验验证预测的性质,最后得出结论,其中第②步主要用到的思维方法是分类,选B。
5.D 化学反应能创造新分子、新物质,但不能创造新原子,A错误;不是所有的假说都正确,不是所有的假说都可以变成科学理论,B错误;将NaCl固体放入水中是实验法,还需通过观察才能获取实验现象,C错误;观察、实验、分类、比较、模型、假说等是研究物质性质时常用的方法,D正确。
6.A 阿伦尼乌斯提出的“电解质在溶液中会自发离解成带电的粒子”理论从目前的化学理论看仍然正确,A项正确;质子数决定元素的种类,道尔顿提出的该假说不科学,B项错误;在同温同压下,相同体积的不同气体含有相同数目的分子,相同数目的分子中不一定具有相同数目的原子,则盖·吕萨克提出的该理论不科学,C项错误;原子不带电,贝采里乌斯提出的该理论不科学,D项错误。
4(共12张PPT)
第二单元 物质结构研究的范式与方法
1.归纳范式——“从个别到一般”
根据事实进行概括归纳,抽象出共同点,上升为本质规律。如根据乙烯、乙炔能够使溴
水、KMnO4溶液褪色等性质,归纳出烯烃、炔烃能够发生加成反应和氧化反应。
2.演绎范式——“从一般到个别”
(1)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。
(2)在物质结构研究中,难以对所有可能的结论一一加以实验论证,人们可以根据元素周期律
和微粒间作用力的特征等预测物质可能具有的某些性质。
必备知识 清单破
知识点 1 物质结构研究的范式
3.归纳与演绎的关系
(1)化学研究的途径一般为先归纳、后演绎。
(2)演绎是从一般到个别,从理论推出新的事实;演绎需要归纳提供前提,归纳需要演绎作指
导。
(3)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.科学假设和论证
(1)在观察的基础上提出假设,即根据已有知识,对所研究的事物或现象作出初步的解释。
(2)为了检验假设是否正确,必须通过不断的重复实验进行论证。
(3)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。
2.实验方法
化学是一门以实验为基础的学科,需要借助实验观测的事实对假设的正确与否进行检验。如
卢瑟福用α粒子散射实验来研究物质的内部结构;17世纪发明的光学显微镜、20世纪中后期
的扫描隧道显微镜、原子力显微镜等仪器,以及各种光谱和晶体X射线衍射实验方法应用于
研究原子、分子和晶体结构。
知识点 2 物质结构研究的方法
3.模型方法
(1)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。实物模型又可分为宏观模型和微观结构模型。
(2)常见的模型有各种原子结构模型,表示微粒间作用力的离子键模型、共价键模型和氢键
模型,有机化合物的分子结构模型等。
1.原子失去的电子数越多,元素的金属性越强,这种说法对吗 ( )
元素金属性的强弱与失去电子的难易程度有关,与失去电子数的多少无关,如Na失
去一个电子形成Na+,Al失去三个电子形成Al3+,但是Na的金属性强于Al。
2.高氯酸是无机含氧酸中酸性最强的,所以氯元素是非金属性最强的元素。这种说法对吗 (
)
氟元素的非金属性强于氯元素。
3.道尔顿的原子学说包含下述三个论点:①原子是不能再分的粒子;②同种元素原子的各种
性质和质量都相同;③原子是微小的实心球体。从现在的观点看,你认为这三个论点对吗 ( )
①②③均不确切,从现在的观点看:原子是由原子核和核外电子构成的;大多数元素
存在不同核素,不同核素的质量不同;原子核体积只占原子极小一部分,而核外电子的运动区
域非常“空旷”。
知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ” 。
提示
提示
提示
关键能力 定点破
1.物质结构研究的范式
(1)归纳法应用实例
定点 物质结构研究的范式与方法
个别事实 一般规律
已知甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、
丁烷(C4H10)等的分子式 总结出链状烷烃的通式为CnH2n+2
通过1~20号元素的原子核外电子排布认识
前20号元素对应原子结构的不同 总结出原子核外电子排布规律;解释同族元
素性质相似的原因
通过研究含有双键和三键不饱和烃的加成反应和氧化反应,发现不饱和键具有不稳定性 根据结构与性质的关系归纳出这类有机物
的通性
(2)演绎法应用实例
一般结论 个别结论
门捷列夫建立的元素周期表 人们发现了“类铝”(镓),“类硼”(钪),“类
硅”(锗)
根据钠原子最外电子层上的1个电子极易失
去,表现出强还原性的特点 推出与Na同主族的元素原子半径更大的
钾、铷、铯元素具有更强的还原性
水是极性较强的分子,水分子间存在氢键,水
分子既可为生成氢键提供H,又有孤电子对
接受H,凡能为生成氢键提供和接受H的溶质
分子,极性与水相似,均可通过氢键和水结合,
在水中的溶解度较大 CH3CH2OH、CH3COOH等可通过氢键与水
结合,在水中的溶解度较大
2.物质结构研究的方法
(1)科学假设和论证
研究过程流程图
(2)实验方法及意义
①卢瑟福的α粒子散射实验启迪人们用轰击和对撞的实验来研究物质的内部结构,提供了一
种研究物质微观结构的思想方法。
②光学显微镜、扫描隧道显微镜、原子力显微镜等仪器的问世,各种光谱和晶体X射线衍射
实验方法应用于研究原子、分子和晶体结构,使原子和分子的微观世界不断被揭示。
(3)模型方法的作用
①对沟通科学现象与其本质的认识过程,起到了重要的桥梁作用。
②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,是模型研究的重要功
能。
典例 根据元素周期律,由下列事实进行归纳推测,推测不合理的是 ( )
事实 推测
A 12Mg与水反应缓慢,20Ca与水
反应较快 56Ba与水反应会更快
B Si是半导体材料,同族的Ge也
是半导体材料 第ⅣA族元素的单质都是半
导体材料
C HCl在1 500 ℃时分解,HI在2
30 ℃时分解 HBr的分解温度介于230~1 5
00 ℃
D Si与H2高温时反应,S与H2加
热能反应 P与H2在高温时能反应
思路点拨 元素周期律通过先归纳、后演绎的研究过程得出。以归纳出的元素周期律为前
提,进行从一般到个别的研究范式,进而推测元素的性质。
解析 同主族元素从上到下,金属性逐渐增强,与水反应越来越剧烈,所以Ba与水反应会更快,
A项正确;同主族元素从上到下,非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强,第ⅣA族元素从上到下
依次为C、Si、Ge、Sn、Pb(不讨论放射性元素),Si、Ge在金属元素和非金属元素分界线附
近,其单质都是半导体材料,但Sn、Pb的单质是电的良导体,C的单质也不为半导体材料,推测
不合理,B项错误;同主族元素从上到下,非金属性逐渐减弱,形成的气态氢化物稳定性也逐渐
减弱,由此推测HBr的分解温度介于230~1 500 ℃,C项正确;同周期从左到右,主族元素的非金
属性逐渐增强,对应单质与H2化合越来越容易,Si、P、S是第三周期从左向右原子序数依次
递增的三种元素,P与H2化合的难易程度介于Si、S之间,推测合理,D项正确。
答案 B
归纳总结 同主族元素原子最外层电子数相同,所以元素化学性质相似,往往可以形成结构
和性质相似的化合物,这是演绎法和归纳法在解决化学问题中的应用实例。
