En tydlig algoritm för att lösa ett problem inom kemi är ett bra sätt att ställa in slutprov i denna komplexa disciplin. Under 2017 gjordes betydande förändringar i tentamens struktur, frågor med ett svar togs bort från den första delen av testet. Frågornas ordalydelse är så utformade att den utexaminerade visar kunskaper inom olika områden, till exempel kemi, och inte bara kan sätta en bock.
Huvudutmaningar
Maximal svårighetsgrad för akademiker är frågor om härledning av formler för organiska föreningar, de kan inte komponera en algoritm för att lösa problemet.
Hur hanterar man ett sådant problem? För att klara av den föreslagna uppgiften är det viktigt att känna till algoritmen för att lösa problem inom kemi.
Samma problem är typiskt för andra akademiska discipliner.
Åtgärdssekvens
De vanligaste är problemen med att bestämma föreningen med kända förbränningsprodukter, så vi föreslår att vi överväger algoritmen för att lösa problem med hjälp av ett exempelden här typen av träning.
1. Värdet på molmassan för ett givet ämne bestäms med hjälp av den kända relativa densiteten för viss gas (om den finns i tillståndet för den föreslagna uppgiften).
2. Vi beräknar mängden ämnen som bildas i denna process genom molvolymen för en gasformig förening, genom densiteten eller massan för flytande ämnen.
3. Vi beräknar de kvantitativa värdena för alla atomer i produkterna av en given kemisk reaktion, och beräknar även massan av var och en.
4. Vi sammanfattar dessa värden och jämför sedan det erhållna värdet med massan av den organiska föreningen som ges av villkoret.
5. Om den initiala massan överstiger det erhållna värdet drar vi slutsatsen att syre finns i molekylen.
6. Vi bestämmer dess massa, subtraherar för detta från den givna massan av den organiska föreningen summan av alla atomer.
6. Hitta antalet syreatomer (i mol).
7. Vi bestämmer förhållandet mellan kvantiteterna av alla atomer som finns i problemet. Vi får analytens formel.
8. Vi komponerar dess molekylära version, molmassan.
9. Om det skiljer sig från värdet som erhölls i det första steget, ökar vi antalet av varje atom med ett visst antal gånger.
10. Komponera molekylformeln för det önskade ämnet.
11. Definierar strukturen.
12. Vi skriver ekvationen för den angivna processen med hjälp av strukturerna för organiska ämnen.
Den föreslagna algoritmen för att lösa problemet är lämplig för alla uppgifter relaterade till härledning av formeln för en organisk förening. Han ska hjälpa gymnasieeleverklarar provet på ett adekvat sätt.
Exempel 1
Hur ska algoritmisk problemlösning se ut?
För att svara på den här frågan, här är ett färdigt prov.
Vid förbränning av 17,5 g av föreningen erhölls 28 liter koldioxid, samt 22,5 ml vattenånga. Ångdensiteten för denna förening motsvarar 3,125 g/l. Det finns information om att analyten bildas under uttorkning av tertiär mättad alkohol. Baserat på tillhandahållen data:
1) utför vissa beräkningar som kommer att krävas för att hitta molekylformeln för detta organiska ämne;
2) skriv dess molekylformel;
3) gör en strukturell bild av den ursprungliga föreningen, som unikt återspeglar anslutningen av atomer i den föreslagna molekylen.
Uppgiftsdata.
- m (utgångsmaterial)- 17,5g
- V koldioxid-28L
- V vatten-22,5ml
Formler för matematiska beräkningar:
- √=√ mn
- √=m/ρ
Om du vill kan du klara av denna uppgift på flera sätt.
Första vägen
1. Bestäm antalet mol av alla produkter från en kemisk reaktion med hjälp av molvolymen.
nCO2=1,25 mol
2. Vi avslöjar det kvantitativa innehållet av det första elementet (kol) i produkten av denna process.
nC=nCO2=, 25 mol
3. Beräkna grundämnets massa.
mC=1,25 mol12g/mol=15 g.
Bestämma massan av vattenånga, med vetskap om att densiteten är 1g/ml.
mH2O är 22,5g
Vi avslöjar mängden reaktionsprodukt (vattenånga).
n vatten=1,25 mol
6. Vi beräknar det kvantitativa innehållet av grundämnet (väte) i reaktionsprodukten.
nH=2n (vatten)=2,5 mol
7. Bestäm massan av detta element.
mH=2,5g
8. Låt oss summera grundämnenas massor för att bestämma närvaron (frånvaron) av syreatomer i molekylen.
mC + mH=1 5g + 2,5g=17,5g
Detta motsvarar uppgifterna för problemet, därför finns det inga syreatomer i det önskade organiska materialet.
9. Hitta förhållandet.
CH2är den enklaste formeln.
10. Beräkna M av det önskade ämnet med hjälp av densiteten.
M ämne=70 g/mol.
n-5, ämnet ser ut så här: C5H10.
Tillståndet säger att ämnet erhålls genom uttorkning av alkohol, därför är det en alken.
Andra alternativet
Låt oss överväga en annan algoritm för att lösa problemet.
1. Eftersom vi vet att detta ämne erhålls genom uttorkning av alkoholer drar vi slutsatsen att det kan tillhöra klassen alkener.
2. Hitta värdet M för det önskade ämnet med hjälp av densiteten.
M in=70 g/mol.
3. M (g/mol) för en förening är: 12n + 2n.
4. Vi beräknar det kvantitativa värdet av kolatomer i en etylenkolvätemolekyl.
14 n=70, n=5, alltså molekylenformeln för ett ämne ser ut så här: C5H10n.
Data för detta problem säger att ämnet erhålls genom uttorkning av en tertiär alkohol, därför är det en alken.
Hur gör man en algoritm för att lösa ett problem? Eleven måste veta hur man skaffar representanter för olika klasser av organiska föreningar, äger deras specifika kemiska egenskaper.
Exempel 2
Låt oss försöka identifiera en algoritm för att lösa problemet med ett annat exempel från USE.
Med fullständig förbränning av 22,5 gram alfa-aminokarboxylsyra i atmosfäriskt syre var det möjligt att samla upp 13,44 liter (N. O.) kolmonoxid (4) och 3,36 L (N. O.) kväve. Hitta formeln för den föreslagna syran.
Data efter tillstånd.
- m(aminosyror) -22,5 g;
- √(koldioxid ) -13,44 liter;
- √(kväve) -3, 36 y.
Formler.
- m=Mn;
- √=√ mn.
Vi använder standardalgoritmen för att lösa problemet.
Hitta det kvantitativa värdet av interaktionsprodukter.
(kväve)=0,15 mol.Skriv ner den kemiska ekvationen (vi tillämpar den allmänna formeln). Vidare, enligt reaktionen, med kunskap om mängden ämne, beräknar vi antalet mol aminokarboxylsyra:
x - 0,3 mol.
Beräkna molmassan för en aminokarboxylsyra.
M(startsubstans )=m/n=22,5 g/0,3 mol=75 g/mol.
Beräkna den molära massan för originaletaminokarboxylsyra med hjälp av grundämnenas relativa atommassa.
M(aminosyror )=(R+74) g/mol.
Bestämma kolväteradikalen matematiskt.
R + 74=75, R=75 - 74=1.
Genom urval identifierar vi varianten av kolväteradikalen, skriver ner formeln för den önskade aminokarboxylsyran, formulerar svaret.
Följaktligen finns det i det här fallet bara en väteatom, så vi har formeln CH2NH2COOH (glycin).
Svar: CH2NH2COOH.
Alternativ lösning
Den andra algoritmen för att lösa problemet är följande.
Vi beräknar det kvantitativa uttrycket för reaktionsprodukterna med hjälp av värdet på molvolymen.
(koldioxid )=0,6 mol.Vi skriver ner den kemiska processen, beväpnad med den allmänna formeln för denna klass av föreningar. Vi beräknar med ekvationen antalet mol av den tagna aminokarboxylsyran:
x=0,62/tum=1,2 /in mol
Närnäst beräknar vi molmassan för aminokarboxylsyran:
M=75 ing/mol.
Med hjälp av grundämnenas relativa atommassa hittar vi molmassan för en aminokarboxylsyra:
M(aminosyror )=(R + 74) g/mol.
Jämna molmassorna, lös sedan ekvationen, bestäm värdet på radikalen:
R + 74=75v, R=75v - 74=1 (ta v=1).
Genom urval kommer man till slutsatsen att det inte finns någon kolväteradikal, därför är den önskade aminosyran glycin.
Följaktligen, R=H, får vi formeln CH2NH2COOH(glycin).
Svar: CH2NH2COOH.
Sådan problemlösning med hjälp av en algoritm är endast möjlig om eleven har tillräckliga grundläggande matematiska färdigheter.
Programmering
Hur ser algoritmerna ut här? Exempel på att lösa problem inom informatik och datorteknik kräver en tydlig sekvens av åtgärder.
När ordern överträds uppstår olika systemfel som inte gör att algoritmen fungerar fullt ut. Att utveckla ett program med hjälp av objektorienterad programmering består av två steg:
- skapa ett GUI i visuellt läge;
- kodutveckling.
Det här tillvägagångssättet förenklar avsevärt algoritmen för att lösa programmeringsproblem.
Manuellt är det nästan omöjligt att hantera denna tidskrävande process.
Slutsats
Standardalgoritmen för att lösa uppfinningsrika problem presenteras nedan.
Detta är en exakt och begriplig sekvens av åtgärder. När du skapar det är det nödvändigt att äga uppgiftens initiala data, initi altillståndet för det beskrivna objektet.
För att belysa stadierna för att lösa problem med algoritmer är det viktigt att bestämma syftet med arbetet, att lyfta fram det system av kommandon som kommer att exekveras av exekveraren.
Den skapade algoritmen måstevara en specifik uppsättning egenskaper:
- diskrethet (indelning i steg);
- unikhet (varje åtgärd har en lösning);
- konceptuellt;
- prestanda.
Många algoritmer är massiva, det vill säga de kan användas för att lösa många liknande uppgifter.
Ett programmeringsspråk är en speciell uppsättning regler för att skriva data och algoritmiska strukturer. För närvarande används det inom alla vetenskapliga områden. Dess viktiga aspekt är hastighet. Om algoritmen är långsam, inte garanterar ett rationellt och snabbt svar, returneras den för revision.
Utförandetiden för vissa uppgifter bestäms inte bara av storleken på indata, utan också av andra faktorer. Algoritmen för att sortera ett betydande antal heltal är till exempel enklare och snabbare, förutsatt att en preliminär sortering har utförts.
