Ясен алгоритъм за решаване на проблем по химия е чудесен начин да се настроите на финалните тестове в тази сложна дисциплина. През 2017 г. бяха направени значителни промени в структурата на изпита, въпросите с един отговор бяха премахнати от първата част на теста. Формулировката на въпросите е дадена по такъв начин, че завършилият да демонстрира знания в различни области, например химия, и не може просто да постави „отметка“.
Основни предизвикателства
Максимална трудност за завършилите са въпроси за извличане на формули на органични съединения, те не могат да съставят алгоритъм за решаване на задачата.
Как да се справим с такъв проблем? За да се справите с предложената задача е важно да знаете алгоритъма за решаване на задачи по химия.
Същият проблем е типичен за други академични дисциплини.
Последователност от действия
Най-често срещаните са проблемите за определяне на съединението по известни продукти на горенето, така че предлагаме да разгледаме алгоритъма за решаване на проблеми с помощта на примертози тип упражнения.
1. Стойността на моларната маса на дадено вещество се определя с помощта на известната относителна плътност за някакъв газ (ако присъства в условието на предложената задача).
2. Ние изчисляваме количеството вещества, образувани в този процес, чрез моларния обем за газообразно съединение, чрез плътността или масата за течните вещества.
3. Ние изчисляваме количествените стойности на всички атоми в продуктите на дадена химична реакция и също така изчисляваме масата на всеки.
4. Ние обобщаваме тези стойности, след което сравняваме получената стойност с масата на органичното съединение, дадено от условието.
5. Ако първоначалната маса надвишава получената стойност, заключаваме, че в молекулата присъства кислород.
6. Определяме неговата маса, изваждаме за това от дадената маса на органичното съединение сумата от всички атоми.
6. Намерете броя на кислородните атоми (в молове).
7. Определяме съотношението на количествата на всички атоми, присъстващи в задачата. Получаваме формулата на аналита.
8. Ние съставяме неговата молекулярна версия, моларната маса.
9. Ако се различава от стойността, получена в първата стъпка, увеличаваме броя на всеки атом с определен брой пъти.
10. Съставете молекулната формула на желаното вещество.
11. Дефиниране на структурата.
12. Записваме уравнението на посочения процес, използвайки структурите на органичните вещества.
Предложеният алгоритъм за решаване на задачата е подходящ за всички задачи, свързани с извеждането на формулата на органично съединение. Той ще помага на гимназиститеда се справят адекватно с изпита.
Пример 1
Как трябва да изглежда алгоритмичното решаване на проблеми?
За да отговорите на този въпрос, ето завършена извадка.
При изгаряне на 17,5 g от съединението се получават 28 литра въглероден диоксид, както и 22,5 ml водна пара. Плътността на парите на това съединение съответства на 3,125 g/l. Има информация, че аналитът се образува при дехидратацията на третичен наситен алкохол. Въз основа на предоставените данни:
1) извършете определени изчисления, които ще са необходими за намиране на молекулярната формула на това органично вещество;
2) напишете неговата молекулярна формула;
3) направете структурен изглед на оригиналното съединение, отразяващо уникално връзката на атомите в предложената молекула.
Данни за задачата.
- m (изходен материал)- 17,5g
- V въглероден диоксид-28L
- V вода-22,5ml
Формули за математически изчисления:
- √=√ mn
- √=m/ρ
Ако желаете, можете да се справите с тази задача по няколко начина.
Първи начин
1. Определете броя на моловете на всички продукти на химическа реакция, като използвате моларен обем.
nCO2=1,25 mol
2. Разкриваме количественото съдържание на първия елемент (въглерод) в продукта от този процес.
nC=nCO2=, 25 mol
3. Изчислете масата на елемента.
mC=1,25 mol12g/mol=15 g.
Определете масата на водната пара, като знаете, че плътността е 1g/ml.
mH2O е 22,5g
Разкриваме количеството на реакционния продукт (водна пара).
n вода=1,25 mol
6. Изчисляваме количественото съдържание на елемента (водород) в реакционния продукт.
nH=2n (вода)=2,5 mol
7. Определете масата на този елемент.
mH=2,5g
8. Нека обобщим масите на елементите, за да определим наличието (отсъствието) на кислородни атоми в молекулата.
mC + mH=1 5g + 2,5g=17,5g
Това съответства на данните от проблема, следователно няма кислородни атоми в желаната органична материя.
9. Намиране на съотношението.
CH2е най-простата формула.
10. Изчислете M от желаното вещество, като използвате плътността.
M вещество=70 g/mol.
n-5, веществото изглежда така: C5H10.
Условието казва, че веществото се получава чрез дехидратация на алкохол, следователно е алкен.
Втора опция
Нека разгледаме друг алгоритъм за решаване на проблема.
1. Знаейки, че това вещество се получава чрез дехидратация на алкохоли, заключаваме, че може да принадлежи към класа на алкените.
2. Намерете стойността M на желаното вещество, като използвате плътността.
M in=70 g/mol.
3. M (g/mol) за съединение е: 12n + 2n.
4. Изчисляваме количествената стойност на въглеродните атоми в етиленовата въглеводородна молекула.
14 n=70, n=5, така че молекулярнатаформулата на веществото изглежда така: C5H10n.
Данните за този проблем казват, че веществото се получава чрез дехидратация на третичен алкохол, следователно е алкен.
Как да направя алгоритъм за решаване на проблем? Ученикът трябва да знае как да получи представители на различни класове органични съединения, да притежава специфичните им химични свойства.
Пример 2
Нека се опитаме да идентифицираме алгоритъм за решаване на проблема, използвайки друг пример от USE.
С пълно изгаряне на 22,5 грама алфа-аминокарбоксилна киселина в атмосферен кислород беше възможно да се съберат 13,44 литра (N. O.) въглероден оксид (4) и 3,36 L (N. O.) азот. Намерете формулата на предложената киселина.
Данни по условие.
- m(аминокиселини) -22,5 g;
- √(въглероден диоксид ) -13,44 литра;
- √(азот) -3, 36 г.
Формули.
- m=Mn;
- √=√ mn.
Използваме стандартния алгоритъм за решаване на проблема.
Намерете количествената стойност на продуктите за взаимодействие.
(азот)=0,15 mol.Запишете химическото уравнение (прилагаме общата формула). Освен това, според реакцията, знаейки количеството вещество, изчисляваме броя на моловете аминокарбоксилна киселина:
x - 0,3 mol.
Изчислете моларната маса на аминокарбоксилна киселина.
M(изходно вещество )=m/n=22,5 g/0,3 mol=75 g/mol.
Изчислете моларната маса на оригиналааминокарбоксилна киселина, използвайки относителните атомни маси на елементите.
M(аминокиселини )=(R+74) g/mol.
Определете математически въглеводородния радикал.
R + 74=75, R=75 - 74=1.
Чрез избор идентифицираме варианта на въглеводородния радикал, записваме формулата на желаната аминокарбоксилна киселина, формулираме отговора.
Следователно, в този случай има само водороден атом, така че имаме формулата CH2NH2COOH (глицин).
Отговор: CH2NH2COOH.
Алтернативно решение
Вторият алгоритъм за решаване на проблема е както следва.
Изчисляваме количествения израз на реакционните продукти, използвайки стойността на моларния обем.
(въглероден диоксид )=0,6 mol.Записваме химическия процес, въоръжени с общата формула на този клас съединения. Изчисляваме по уравнението броя на моловете от приетата аминокарбоксилна киселина:
x=0,62/in=1,2 /in mol
След това изчисляваме моларната маса на аминокарбоксилната киселина:
M=75 в g/mol.
Използвайки относителните атомни маси на елементите, намираме моларната маса на аминокарбоксилна киселина:
M(аминокиселини )=(R + 74) g/mol.
Определете моларните маси, след това решете уравнението, определете стойността на радикала:
R + 74=75v, R=75v - 74=1 (вземете v=1).
Чрез подбор се стига до извода, че няма въглеводороден радикал, следователно желаната аминокиселина е глицин.
Следователно, R=H, получаваме формулата CH2NH2COOH(глицин).
Отговор: CH2NH2COOH.
Подобно решаване на задача по метода на алгоритъм е възможно само ако ученикът има достатъчно основни математически умения.
Програмиране
Как изглеждат алгоритмите тук? Примерите за решаване на проблеми в информатиката и компютърните технологии изискват ясна последователност от действия.
При нарушаване на поръчката възникват различни системни грешки, които не позволяват на алгоритъма да функционира напълно. Разработването на програма с помощта на обектно-ориентирано програмиране се състои от две стъпки:
- създаване на GUI във визуален режим;
- разработване на код.
Този подход значително опростява алгоритъма за решаване на програмни проблеми.
Ръчно е почти невъзможно да се управлява този отнемащ време процес.
Заключение
Стандартният алгоритъм за решаване на изобретателски задачи е представен по-долу.
Това е точна и разбираема последователност от действия. При създаването му е необходимо да притежавате първоначалните данни на задачата, първоначалното състояние на описания обект.
За да се подчертаят етапите на решаване на задачи на алгоритми, е важно да се определи целта на работата, да се подчертае системата от команди, които ще бъдат изпълнени от изпълнителя.
Създаденият алгоритъм трябвабъде специфичен набор от свойства:
- дискретност (разделяне на стъпки);
- уникалност (всяко действие има едно решение);
- концептуален;
- изпълнение.
Много алгоритми са масивни, тоест могат да се използват за решаване на много подобни задачи.
Езикът за програмиране е специален набор от правила за писане на данни и алгоритмични структури. В момента се използва във всички научни области. Неговият важен аспект е скоростта. Ако алгоритъмът е бавен, не гарантира рационален и бърз отговор, той се връща за ревизия.
Времето за изпълнение на някои задачи се определя не само от размера на входните данни, но и от други фактори. Например, алгоритъмът за сортиране на значителен брой цели числа е по-прост и по-бърз, при условие че е извършено предварително сортиране.
