Jasen algoritem za reševanje problema iz kemije je odličen način, da se prilagodite končnim testom v tej zapleteni disciplini. V letu 2017 je prišlo do bistvenih sprememb v strukturi izpita, vprašanja z enim odgovorom so bila umaknjena iz prvega dela testa. Besedilo vprašanj je podano tako, da diplomant izkazuje znanje z različnih področij, na primer kemije, in ne more preprosto postaviti "kljukice".
Glavni izzivi
Maksimalna težava za diplomante so vprašanja o izpeljavi formul organskih spojin, ne znajo sestaviti algoritma za reševanje problema.
Kako se spopasti s tako težavo? Za obvladovanje predlagane naloge je pomembno poznati algoritem za reševanje problemov v kemiji.
Ista težava je značilna za druge akademske discipline.
Zaporedje dejanj
Najpogostejši so problemi določanja spojine po znanih produktih zgorevanja, zato predlagamo, da razmislimo o algoritmu za reševanje problemov na primeruta vrsta vadbe.
1. Vrednost molske mase dane snovi se določi z uporabo znane relativne gostote za določen plin (če je prisoten v pogoju predlagane naloge).
2. Količino snovi, ki nastanejo v tem procesu, izračunamo z molsko prostornino za plinasto spojino, z gostoto ali maso za tekoče snovi.
3. Izračunamo kvantitativne vrednosti vseh atomov v produktih dane kemične reakcije in izračunamo tudi maso vsakega.
4. Te vrednosti povzamemo, nato dobljeno vrednost primerjamo z maso organske spojine, ki jo poda pogoj.
5. Če začetna masa preseže dobljeno vrednost, sklepamo, da je v molekuli prisoten kisik.
6. Določimo njeno maso, za to od dane mase organske spojine odštejemo vsoto vseh atomov.
6. Poiščite število atomov kisika (v molih).
7. Določimo razmerje količin vseh atomov, prisotnih v problemu. Dobimo formulo analita.
8. Sestavimo njegovo molekularno različico, molsko maso.
9. Če se razlikuje od vrednosti, pridobljene v prvem koraku, povečamo število vsakega atoma za določeno število krat.
10. Sestavite molekulsko formulo želene snovi.
11. Definiranje strukture.
12. Enačbo navedenega procesa zapišemo s pomočjo struktur organskih snovi.
Predlagani algoritem za reševanje problema je primeren za vse naloge, povezane z izpeljavo formule organske spojine. Pomagal bo dijakomustrezno obvladati izpit.
Primer 1
Kako naj izgleda algoritemsko reševanje problemov?
Za odgovor na to vprašanje je tukaj končan vzorec.
Pri zgorevanju 17,5 g spojine smo dobili 28 litrov ogljikovega dioksida in 22,5 ml vodne pare. Gostota hlapov te spojine ustreza 3,125 g/l. Obstajajo podatki, da analit nastane med dehidracijo terciarnega nasičenega alkohola. Na podlagi posredovanih podatkov:
1) opravite določene izračune, ki bodo potrebni za iskanje molekulske formule te organske snovi;
2) napišite njegovo molekularno formulo;
3) naredite strukturni pogled na prvotno spojino, ki edinstveno odraža povezavo atomov v predlagani molekuli.
Podatki o opravilu.
- m (začetni material)- 17,5g
- V ogljikov dioksid-28L
- V voda-22,5 ml
Formule za matematične izračune:
- √=√ mn
- √=m/ρ
Če želite, se lahko s to nalogo spopadete na več načinov.
Prva pot
1. Določite število molov vseh produktov kemične reakcije z uporabo molskega volumna.
nCO2=1,25 mol
2. Razkrivamo količinsko vsebnost prvega elementa (ogljika) v produktu tega procesa.
nC=nCO2=, 25 mol
3. Izračunaj maso elementa.
mC=1,25 mol12g/mol=15 g.
Določite maso vodne pare, vedoč, da je gostota 1g/ml.
mH2O je 22,5 g
Razkrivamo količino reakcijskega produkta (vodne pare).
n voda=1,25 mol
6. Izračunamo količinsko vsebnost elementa (vodika) v reakcijskem produktu.
nH=2n (voda)=2,5 mol
7. Določite maso tega elementa.
mH=2,5 g
8. Seštejmo mase elementov, da ugotovimo prisotnost (odsotnost) kisikovih atomov v molekuli.
mC + mH=1 5g + 2,5g=17,5g
To ustreza podatkom o problemu, zato v želeni organski snovi ni atomov kisika.
9. Iskanje razmerja.
CH2je najpreprostejša formula.
10. Izračunajte M želene snovi z uporabo gostote.
M snov=70 g/mol.
n-5, snov izgleda takole: C5H10.
Pogoj pravi, da se snov pridobi z dehidracijo alkohola, zato je alken.
Druga možnost
Razmislimo o drugem algoritmu za rešitev problema.
1. Ker vemo, da je ta snov pridobljena z dehidracijo alkoholov, sklepamo, da lahko spada v razred alkenov.
2. Poiščite vrednost M želene snovi z uporabo gostote.
M in=70 g/mol.
3. M (g/mol) za spojino je: 12n + 2n.
4. Izračunamo kvantitativno vrednost ogljikovih atomov v molekuli etilenskega ogljikovodika.
14 n=70, n=5, torej molekularniformula snovi izgleda takole: C5H10n.
Podatki za to težavo pravijo, da je snov pridobljena z dehidracijo terciarnega alkohola, torej je alken.
Kako narediti algoritem za reševanje problema? Študent mora znati pridobiti predstavnike različnih razredov organskih spojin, poseduje njihove specifične kemične lastnosti.
Primer 2
Poskušajmo identificirati algoritem za rešitev težave z uporabo drugega primera iz USE.
S popolnim zgorevanjem 22,5 gramov alfa-aminokarboksilne kisline v atmosferskem kisiku je bilo mogoče zbrati 13,44 litra (N. O.) ogljikovega monoksida (4) in 3,36 L (N. O.) dušika. Poiščite formulo predlagane kisline.
Podatki glede na pogoj.
- m(aminokisline) -22,5 g;
- √(ogljikov dioksid ) -13,44 litra;
- √(dušik) -3, 36 let.
Formule.
- m=Mn;
- √=√ mn.
Za rešitev problema uporabljamo standardni algoritem.
Poiščite količinsko vrednost interakcijskih produktov.
(dušik)=0,15 mol.Zapišite kemijsko enačbo (uporabimo splošno formulo). Nadalje, glede na reakcijo, ob poznavanju količine snovi izračunamo število molov aminokarboksilne kisline:
x - 0,3 mol.
Izračunajte molsko maso aminokarboksilne kisline.
M(izhodna snov )=m/n=22,5 g/0,3 mol=75 g/mol.
Izračunajte molsko maso izvirnikaaminokarboksilna kislina z uporabo relativnih atomskih mas elementov.
M(aminokisline )=(R+74) g/mol.
Matematično določi ogljikovodikov radikal.
R + 74=75, R=75 - 74=1.
Z izborom identificiramo varianto ogljikovodikovega radikala, zapišemo formulo želene aminokarboksilne kisline, formuliramo odgovor.
Posledično je v tem primeru samo atom vodika, tako da imamo formulo CH2NH2COOH (glicin).
Odgovor: CH2NH2COOH.
Alternativna rešitev
Drugi algoritem za rešitev problema je naslednji.
Izračunamo kvantitativni izraz reakcijskih produktov z uporabo vrednosti molarne prostornine.
(ogljikov dioksid )=0,6 mol.Zapišemo kemični proces, oborožen s splošno formulo tega razreda spojin. Z enačbo izračunamo število molov odvzete aminokarboksilne kisline:
x=0,62/in=1,2 /in mol
Naprej izračunamo molsko maso aminokarboksilne kisline:
M=75 v g/mol.
Z uporabo relativnih atomskih mas elementov najdemo molsko maso aminokarboksilne kisline:
M(aminokisline )=(R + 74) g/mol.
Izračunajte molske mase, nato rešite enačbo, določite vrednost radikala:
R + 74=75v, R=75v - 74=1 (vzemite v=1).
S selekcijo pridemo do zaključka, da ni ogljikovodikovega radikala, zato je želena aminokislina glicin.
Posledično, R=H, dobimo formulo CH2NH2COOH(glicin).
Odgovor: CH2NH2COOH.
Takšno reševanje problemov z metodo algoritma je možno le, če ima študent zadostne osnovne matematične sposobnosti.
Programiranje
Kako izgledajo algoritmi tukaj? Primeri reševanja problemov v informatiki in računalniški tehnologiji zahtevajo jasno zaporedje dejanj.
Ko je vrstni red kršen, se pojavijo različne sistemske napake, ki ne omogočajo, da algoritem deluje v celoti. Razvoj programa z uporabo objektno usmerjenega programiranja je sestavljen iz dveh korakov:
- ustvarjanje GUI v vizualnem načinu;
- razvoj kode.
Ta pristop močno poenostavi algoritem za reševanje programskih problemov.
Ročno je skoraj nemogoče upravljati ta dolgotrajen proces.
Sklep
Standardni algoritem za reševanje inventivnih problemov je predstavljen spodaj.
To je natančno in razumljivo zaporedje dejanj. Pri ustvarjanju je potrebno imeti v lasti začetne podatke naloge, začetno stanje opisanega objekta.
Za osvetlitev faz reševanja problemov algoritmov je pomembno določiti namen dela, izpostaviti sistem ukazov, ki jih bo izvajalec izvajal.
Ustvarjeni algoritem morabiti določen niz lastnosti:
- diskretnost (razdelitev na korake);
- unikatnost (vsako dejanje ima eno rešitev);
- konceptualno;
- izvedba.
Številni algoritmi so množični, to pomeni, da jih je mogoče uporabiti za reševanje številnih podobnih nalog.
Programski jezik je poseben niz pravil za pisanje podatkov in algoritemskih struktur. Trenutno se uporablja na vseh znanstvenih področjih. Njegov pomemben vidik je hitrost. Če je algoritem počasen, ne zagotavlja racionalnega in hitrega odziva, se vrne v revizijo.
Čas izvedbe nekaterih nalog ni določen le z velikostjo vhodnih podatkov, temveč tudi z drugimi dejavniki. Na primer, algoritem za razvrščanje znatnega števila celih števil je enostavnejši in hitrejši, če je bilo izvedeno predhodno razvrščanje.
