Jasný algoritmus na riešenie problému v chémii je skvelý spôsob, ako sa naladiť na záverečné testy v tejto komplexnej disciplíne. V roku 2017 došlo k výrazným zmenám v štruktúre skúšky, z prvej časti testu boli odstránené otázky s jednou odpoveďou. Znenie otázok je dané tak, že absolvent preukazuje vedomosti z rôznych oblastí, napríklad chémie, a nemôže len „zaškrtnúť“.
Hlavné výzvy
Maximálny problém pre absolventov sú otázky na odvodenie vzorcov organických zlúčenín, nevedia zostaviť algoritmus na riešenie problému.
Ako sa vysporiadať s takýmto problémom? Aby bolo možné zvládnuť navrhovanú úlohu, je dôležité poznať algoritmus na riešenie problémov v chémii.
Rovnaký problém je typický pre iné akademické disciplíny.
Postupnosť akcií
Najbežnejšie sú problémy určovania zlúčeniny známymi produktmi spaľovania, preto navrhujeme zvážiť algoritmus riešenia problémov pomocou príkladutento typ cvičenia.
1. Hodnota molárnej hmotnosti danej látky sa určí pomocou známej relatívnej hustoty pre nejaký plyn (ak je prítomný v podmienkach navrhovanej úlohy).
2. Množstvo látok vzniknutých v tomto procese vypočítavame cez molárny objem pre plynnú zlúčeninu cez hustotu alebo hmotnosť pre kvapalné látky.
3. Vypočítame kvantitatívne hodnoty všetkých atómov v produktoch danej chemickej reakcie a tiež vypočítame hmotnosť každého z nich.
4. Tieto hodnoty zhrnieme a získanú hodnotu porovnáme s hmotnosťou organickej zlúčeniny danou podmienkou.
5. Ak počiatočná hmotnosť presiahne získanú hodnotu, dôjdeme k záveru, že v molekule je prítomný kyslík.
6. Určíme jej hmotnosť a od danej hmotnosti organickej zlúčeniny odčítame súčet všetkých atómov.
6. Nájdite počet atómov kyslíka (v móloch).
7. Určíme pomer množstiev všetkých atómov prítomných v úlohe. Dostaneme vzorec analytu.
8. Skladáme jeho molekulárnu verziu, molárnu hmotnosť.
9. Ak sa líši od hodnoty získanej v prvom kroku, zvýšime počet každého atómu o určitý počet krát.
10. Zostavte molekulárny vzorec požadovanej látky.
11. Definovanie štruktúry.
12. Rovnicu naznačeného procesu napíšeme pomocou štruktúr organických látok.
Navrhovaný algoritmus na riešenie úlohy je vhodný pre všetky úlohy súvisiace s odvodením vzorca organickej zlúčeniny. Pomôže stredoškolákomprimerane zvládnuť skúšku.
Príklad 1
Ako by malo vyzerať algoritmické riešenie problémov?
Ak chcete odpovedať na túto otázku, tu je hotová ukážka.
Pri spaľovaní 17,5 g zlúčeniny sa získalo 28 litrov oxidu uhličitého a tiež 22,5 ml vodnej pary. Hustota pár tejto zlúčeniny zodpovedá 3,125 g/l. Existujú informácie, že analyt vzniká počas dehydratácie terciárneho nasýteného alkoholu. Na základe poskytnutých údajov:
1) vykonať určité výpočty, ktoré budú potrebné na nájdenie molekulového vzorca tejto organickej látky;
2) napíšte jeho molekulový vzorec;
3) vytvorte štrukturálny pohľad na pôvodnú zlúčeninu, ktorý jedinečne odráža spojenie atómov v navrhovanej molekule.
Údaje.
- m (východiskový materiál)- 17,5g
- V oxid uhličitý-28L
- V voda-22,5ml
Vzorce pre matematické výpočty:
- √=√ mn
- √=m/ρ
Ak chcete, môžete sa s touto úlohou vyrovnať niekoľkými spôsobmi.
Prvý spôsob
1. Určte počet mólov všetkých produktov chemickej reakcie pomocou molárneho objemu.
nCO2=1,25 mol
2. Odhaľujeme kvantitatívny obsah prvého prvku (uhlík) v produkte tohto procesu.
nC=nCO2=, 25 mol
3. Vypočítajte hmotnosť prvku.
mC=1,25 mol12g/mol=15 g.
Určte hmotnosť vodnej pary s vedomím, že hustota je 1g/ml.
mH2O je 22,5 g
Odhaľujeme množstvo reakčného produktu (vodnej pary).
n voda=1,25 mol
6. Vypočítame kvantitatívny obsah prvku (vodíka) v reakčnom produkte.
nH=2n (voda)=2,5 mol
7. Určte hmotnosť tohto prvku.
mH=2,5g
8. Spočítajme hmotnosti prvkov, aby sme určili prítomnosť (neprítomnosť) atómov kyslíka v molekule.
mC + mH=1 5 g + 2,5 g=17,5 g
Toto zodpovedá údajom problému, preto v požadovanej organickej hmote nie sú žiadne atómy kyslíka.
9. Nájdenie pomeru.
CH2je najjednoduchší vzorec.
10. Vypočítajte M požadovanej látky pomocou hustoty.
M látka=70 g/mol.
n-5, látka vyzerá takto: C5H10.
Podmienka hovorí, že látka sa získava dehydratáciou alkoholu, teda ide o alkén.
Druhá možnosť
Uvažujme o inom algoritme na vyriešenie problému.
1. Keďže vieme, že táto látka sa získava dehydratáciou alkoholov, dospeli sme k záveru, že môže patriť do triedy alkénov.
2. Nájdite hodnotu M požadovanej látky pomocou hustoty.
M in=70 g/mol.
3. M (g/mol) zlúčeniny je: 12n + 2n.
4. Vypočítame kvantitatívnu hodnotu atómov uhlíka v molekule uhľovodíka etylénu.
14 n=70, n=5, teda molekulovávzorec látky vyzerá takto: C5H10n.
Údaje pre tento problém hovoria, že látka sa získava dehydratáciou terciárneho alkoholu, teda ide o alkén.
Ako vytvoriť algoritmus na riešenie problému? Študent musí vedieť, ako získať zástupcov rôznych tried organických zlúčenín, vlastniť ich špecifické chemické vlastnosti.
Príklad 2
Pokúsme sa identifikovať algoritmus na riešenie problému pomocou iného príkladu z USE.
Po úplnom spálení 22,5 gramov kyseliny alfa-aminokarboxylovej v atmosférickom kyslíku bolo možné zhromaždiť 13,44 litrov (N. O.) oxidu uhoľnatého (4) a 3,36 L (N. O.) dusíka. Nájdite vzorec navrhovanej kyseliny.
Údaje podľa stavu.
- m(aminokyseliny) -22,5 g;
- √(oxid uhličitý ) -13,44 litra;
- √(dusík) -3, 36 r.
Vzorce.
- m=Mn;
- √=√ mn.
Na riešenie problému používame štandardný algoritmus.
Nájdite kvantitatívnu hodnotu produktov interakcie.
(dusík)=0,15 mol.Zapíšte si chemickú rovnicu (použijeme všeobecný vzorec). Ďalej, podľa reakcie, poznáme množstvo látky, vypočítame počet mólov aminokarboxylovej kyseliny:
x – 0,3 mol.
Vypočítajte molárnu hmotnosť aminokarboxylovej kyseliny.
M(východisková látka )=m/n=22,5 g/0,3 mol=75 g/mol
Vypočítajte molárnu hmotnosť origináluaminokarboxylovej kyseliny pomocou relatívnych atómových hmotností prvkov.
M(aminokyseliny )=(R+74) g/mol.
Matematicky určite uhľovodíkový radikál.
R + 74=75, R=75 - 74=1.
Výberom identifikujeme variant uhľovodíkového radikálu, zapíšeme vzorec požadovanej aminokarboxylovej kyseliny, sformulujeme odpoveď.
V tomto prípade teda existuje iba atóm vodíka, takže máme vzorec CH2NH2COOH (glycín).
Odpoveď: CH2NH2COOH.
Alternatívne riešenie
Druhý algoritmus na riešenie problému je nasledujúci.
Vypočítame kvantitatívne vyjadrenie reakčných produktov pomocou hodnoty molárneho objemu.
(oxid uhličitý )=0,6 mol.Zapisujeme chemický proces vyzbrojený všeobecným vzorcom tejto triedy zlúčenín. Počet mólov odobratej aminokarboxylovej kyseliny vypočítame rovnicou:
x=0,62/in=1,2 /v mol
Ďalej vypočítame molárnu hmotnosť aminokarboxylovej kyseliny:
M=75 v g/mol.
Pomocou relatívnych atómových hmotností prvkov nájdeme molárnu hmotnosť aminokarboxylovej kyseliny:
M(aminokyseliny )=(R + 74) g/mol.
Vyrovnajte molárne hmotnosti, potom vyriešte rovnicu, určte hodnotu radikálu:
R + 74=75v, R=75v - 74=1 (vezmite v=1).
Výberom sa dospelo k záveru, že neexistuje žiadny uhľovodíkový radikál, preto je želanou aminokyselinou glycín.
V dôsledku toho, R=H, dostaneme vzorec CH2NH2COOH(glycín).
Odpoveď: CH2NH2COOH.
Takéto riešenie problémov metódou algoritmu je možné len vtedy, ak má študent dostatočné základné matematické schopnosti.
Programovanie
Ako tu vyzerajú algoritmy? Príklady riešenia problémov v informatike a výpočtovej technike si vyžadujú jasnú postupnosť akcií.
Pri porušení príkazu sa vyskytnú rôzne systémové chyby, ktoré neumožňujú plné fungovanie algoritmu. Vývoj programu pomocou objektovo orientovaného programovania pozostáva z dvoch krokov:
- vytvorenie GUI vo vizuálnom režime;
- vývoj kódu.
Tento prístup výrazne zjednodušuje algoritmus na riešenie problémov s programovaním.
Manuálne je takmer nemožné zvládnuť tento časovo náročný proces.
Záver
Štandardný algoritmus na riešenie invenčných problémov je uvedený nižšie.
Toto je presná a zrozumiteľná postupnosť akcií. Pri jej vytváraní je potrebné vlastniť počiatočné dáta úlohy, počiatočný stav popisovaného objektu.
Pre zvýraznenie štádií riešenia problémov algoritmov je dôležité určiť účel práce, zdôrazniť systém príkazov, ktoré vykoná vykonávateľ.
Vytvorený algoritmus musíbyť špecifickým súborom vlastností:
- diskrétnosť (rozdelenie na kroky);
- jedinečnosť (každá akcia má jedno riešenie);
- conceptual;
- výkon.
Mnohé algoritmy sú masívne, to znamená, že ich možno použiť na riešenie mnohých podobných úloh.
Programovací jazyk je špeciálny súbor pravidiel pre písanie údajov a algoritmických štruktúr. V súčasnosti sa používa vo všetkých vedeckých oblastiach. Jeho dôležitým aspektom je rýchlosť. Ak je algoritmus pomalý a nezaručuje racionálnu a rýchlu odozvu, vráti sa na revíziu.
Doba vykonania niektorých úloh je určená nielen veľkosťou vstupných údajov, ale aj inými faktormi. Napríklad algoritmus na triedenie značného počtu celých čísel je jednoduchší a rýchlejší za predpokladu, že bolo vykonané predbežné triedenie.
