Selkeä algoritmi kemian ongelman ratkaisemiseksi on loistava tapa virittyä tämän monimutkaisen tieteenalan lopullisiin kokeisiin. Vuonna 2017 kokeen rakenteeseen tehtiin merkittäviä muutoksia, yhden vastauksen kysymykset poistettiin testin ensimmäisestä osasta. Kysymykset on muotoiltu siten, että valmistuja osoittaa tietämystä eri aloilta, esimerkiksi kemiasta, eikä voi laittaa "rastia".
Päähaasteet
Valmistuneiden suurin vaikeus on orgaanisten yhdisteiden kaavojen johtaminen, he eivät voi laatia algoritmia ongelman ratkaisemiseksi.
Kuinka käsitellä tällaista ongelmaa? Ehdotetun tehtävän suorittamiseksi on tärkeää tuntea kemian tehtävien ratkaisualgoritmi.
Sama ongelma on tyypillinen muille akateemisille tieteenaloille.
Toimenpiteiden järjestys
Yleisimpiä ovat ongelmat yhdisteen määrittämisessä tunnettujen palamistuotteiden perusteella, joten ehdotamme ongelmien ratkaisualgoritmia esimerkin avulla.tämän tyyppinen harjoitus.
1. Tietyn aineen moolimassan arvo määritetään käyttämällä jonkin kaasun tunnettua suhteellista tiheyttä (jos sellainen on ehdotetun tehtävän olosuhteissa).
2. Laskemme tässä prosessissa muodostuneiden aineiden määrän kaasumaisen yhdisteen moolitilavuuden kautta, nestemäisten aineiden tiheyden tai massan kautta.
3. Laskemme kaikkien atomien kvantitatiiviset arvot tietyn kemiallisen reaktion tuotteissa ja laskemme myös kunkin massan.
4. Teemme yhteenvedon näistä arvoista ja vertaamme sitten saatua arvoa ehdon antamaan orgaanisen yhdisteen massaan.
5. Jos alkumassa ylittää saadun arvon, päätellään, että molekyylissä on happea.
6. Määritämme sen massan, vähennämme tälle annetusta orgaanisen yhdisteen massasta kaikkien atomien summa.
6. Etsi happiatomien lukumäärä (mooleina).
7. Määritämme kaikkien ongelmassa olevien atomien määrien suhteen. Saamme analyytin kaavan.
8. Luomme sen molekyyliversion, moolimassan.
9. Jos se eroaa ensimmäisessä vaiheessa saadusta arvosta, lisäämme kunkin atomin lukumäärää tietyn määrän kertoja.
10. Laadi halutun aineen molekyylikaava.
11. Rakenteen määrittely.
12. Kirjoitamme esitetyn prosessin yhtälön käyttämällä orgaanisten aineiden rakenteita.
Ehdotettu ongelmanratkaisualgoritmi soveltuu kaikkiin orgaanisen yhdisteen kaavan johtamiseen liittyviin tehtäviin. Hän auttaa lukiolaisiaselviytyä kokeesta riittävästi.
Esimerkki 1
Miltä algoritmisen ongelmanratkaisun pitäisi näyttää?
Tässä on valmis näyte vastataksesi tähän kysymykseen.
Kun poltettiin 17,5 g yhdistettä, saatiin 28 litraa hiilidioksidia sekä 22,5 ml vesihöyryä. Tämän yhdisteen höyryn tiheys vastaa 3,125 g/l. On tietoa, että analyytti muodostuu tertiäärisen tyydyttyneen alkoholin dehydraation aikana. Annettujen tietojen perusteella:
1) suorittaa tiettyjä laskelmia, joita tarvitaan tämän orgaanisen aineen molekyylikaavan löytämiseksi;
2) kirjoita sen molekyylikaava;
3) tehdä rakenteellinen näkymä alkuperäisestä yhdisteestä, joka heijastaa ainutlaatuisesti atomien yhteyttä ehdotetussa molekyylissä.
Tehtävän tiedot.
- m (lähtöaine)- 17,5g
- V hiilidioksidi-28L
- V vesi - 22,5 ml
Kaavat matemaattisiin laskelmiin:
- √=√ mn
- √=m/ρ
Jos haluat, voit selviytyä tästä tehtävästä useilla tavoilla.
Ensimmäinen tapa
1. Määritä kemiallisen reaktion kaikkien tuotteiden moolimäärä moolitilavuuden avulla.
nCO2=1,25 mol
2. Paljastamme tämän prosessin tuotteessa olevan ensimmäisen alkuaineen (hiilen) kvantitatiivisen sisällön.
nC=nCO2=, 25 mol
3. Laske alkuaineen massa.
mC=1,25 mol12g/mol=15 g.
Määritä vesihöyryn massa tietäen, että sen tiheys on 1g/ml.
mH2O on 22,5 g
Paljaamme reaktiotuotteen (vesihöyryn) määrän.
n vettä=1,25 mol
6. Laskemme alkuaineen (vedyn) kvantitatiivisen sisällön reaktiotuotteessa.
nH=2n (vesi)=2,5 mol
7. Määritä tämän alkuaineen massa.
mH=2,5 g
8. Lasketaan yhteen alkuaineiden massat happiatomien läsnäolon (poissaolon) määrittämiseksi molekyylissä.
mC + mH=1 5 g + 2,5 g=17,5 g
Tämä vastaa ongelman tietoja, joten halutussa orgaanisessa aineessa ei ole happiatomeja.
9. Suhteen löytäminen.
CH2on yksinkertaisin kaava.
10. Laske halutun aineen M käyttämällä tiheyttä.
M ainetta=70 g/mol.
n-5, aine näyttää tältä: C5H10.
Ehto sanoo, että aine saadaan dehydratoimalla alkoholia, joten se on alkeeni.
Toinen vaihtoehto
Mietitään toista algoritmia ongelman ratkaisemiseksi.
1. Koska tiedämme, että tämä aine saadaan dehydratoimalla alkoholit, päättelemme, että se voi kuulua alkeenien luokkaan.
2. Etsi halutun aineen arvo M käyttämällä tiheyttä.
M in=70 g/mol.
3. M (g/mol) yhdisteelle on: 12n + 2n.
4. Laskemme hiiliatomien kvantitatiivisen arvon eteenihiilivetymolekyylissä.
14 n=70, n=5, joten molekyyliaineen kaava näyttää tältä: C5H10n.
Tätä ongelmaa koskevat tiedot sanovat, että aine saadaan dehydratoimalla tertiäärinen alkoholi, joten se on alkeeni.
Miten luodaan algoritmi ongelman ratkaisemiseksi? Opiskelijan tulee tietää, kuinka saada edustajia eri luokkien orgaanisista yhdisteistä, omistaa niiden erityiset kemialliset ominaisuudet.
Esimerkki 2
Yritetään löytää algoritmi ongelman ratkaisemiseksi käyttämällä toista esimerkkiä USE:sta.
Kun 22,5 grammaa alfa-aminokarboksyylihappoa poltettiin täydellisesti ilmakehän hapessa, oli mahdollista kerätä 13,44 litraa (N. O.) hiilimonoksidia (4) ja 3,36 litraa (N. O.) typpeä. Etsi ehdotetun hapon kaava.
Tiedot ehtojen mukaan.
- m(aminohapot) -22,5 g;
- √(hiilidioksidi ) -13,44 litraa;
- √(typpi) -3, 36 v.
Kaavat.
- m=Mn;
- √=√ mn.
Käytämme ongelman ratkaisemiseen standardialgoritmia.
Etsi vuorovaikutustuotteiden määrällinen arvo.
(typpi)=0,15 mol.Kirjoita muistiin kemiallinen yhtälö (käytämme yleiskaavaa). Lisäksi reaktion mukaan, tietäen aineen määrän, laskemme aminokarboksyylihapon moolien lukumäärän:
x - 0,3 mol.
Laske aminokarboksyylihapon moolimassa.
M(lähtöaine )=m/n=22,5 g/0,3 mol=75 g/mol.
Laske alkuperäisen moolimassaaminokarboksyylihappo käyttäen alkuaineiden suhteellisia atomimassoja.
M(aminohapot )=(R+74) g/mol.
Määritä hiilivetyradikaali matemaattisesti.
R + 74=75, R=75 - 74=1.
Valitsemalla tunnistamme hiilivetyradikaalin muunnelman, kirjoitamme muistiin halutun aminokarboksyylihapon kaavan, muotoilemme vastauksen.
Tässä tapauksessa on siis vain vetyatomi, joten meillä on kaava CH2NH2COOH (glysiini).
Vastaus: CH2NH2COOH.
Vaihtoehtoinen ratkaisu
Toinen algoritmi ongelman ratkaisemiseksi on seuraava.
Laskemme reaktiotuotteiden kvantitatiivisen ilmaisun käyttämällä moolitilavuuden arvoa.
(hiilidioksidi )=0,6 mol.Kirjoitamme muistiin kemiallisen prosessin tämän yhdisteluokan yleisen kaavan mukaan. Laskemme yhtälön avulla otetun aminokarboksyylihapon moolimäärän:
x=0,62/in=1,2 /moolia
Seuraavaksi laskemme aminokarboksyylihapon moolimassan:
M=75 g/mol.
Käyttäen alkuaineiden suhteellisia atomimassoja saamme aminokarboksyylihapon moolimassan:
M(aminohapot )=(R + 74) g/mol.
Tasaa moolimassat, ratkaise sitten yhtälö, määritä radikaalin arvo:
R + 74=75 V, R=75 V - 74=1 (ota v=1).
Valinnan kautta päätyy siihen tulokseen, ettei hiilivetyradikaaleja ole, joten haluttu aminohappo on glysiini.
Näin ollen R=H, saamme kaavan CH2NH2COOH(glysiini).
Vastaus: CH2NH2COOH.
Tällainen ongelmanratkaisu algoritmimenetelmällä on mahdollista vain, jos opiskelijalla on riittävät matemaattiset perustaidot.
Ohjelmointi
Miltä algoritmit näyttävät tässä? Esimerkit tietotekniikan ja tietotekniikan ongelmien ratkaisemisesta edellyttävät selkeää toimintosarjaa.
Kun määräystä rikotaan, tapahtuu erilaisia järjestelmävirheitä, jotka eivät salli algoritmin toimintaa täysin. Ohjelman kehittäminen olioohjelmointia käyttäen koostuu kahdesta vaiheesta:
- graafisen käyttöliittymän luominen visuaalisessa tilassa;
- koodikehitys.
Tämä lähestymistapa yksinkertaistaa huomattavasti ohjelmointiongelmien ratkaisun algoritmia.
Manuaalisesti on lähes mahdotonta hallita tätä aikaa vievää prosessia.
Johtopäätös
Vakioalgoritmi keksinnöllisten ongelmien ratkaisemiseksi on esitetty alla.
Tämä on tarkka ja ymmärrettävä toimintosarja. Sitä luotaessa on tarpeen omistaa tehtävän alkutiedot, kuvatun kohteen alkutila.
Algoritmien ongelmien ratkaisemisen vaiheiden korostamiseksi on tärkeää määrittää työn tarkoitus, korostaa komentojärjestelmää, jonka suorittaja suorittaa.
Luodun algoritmin on oltavaolla tietty joukko ominaisuuksia:
- diskreettisyys (jako portaisiin);
- yksilöllisyys (jokaisella toiminnolla on yksi ratkaisu);
- käsitteellinen;
- esitys.
Monet algoritmit ovat massiivisia, eli niillä voidaan ratkaista monia samanlaisia tehtäviä.
Ohjelmointikieli on erityinen sääntöjoukko tietojen ja algoritmisten rakenteiden kirjoittamista varten. Tällä hetkellä sitä käytetään kaikilla tieteenaloilla. Sen tärkeä puoli on nopeus. Jos algoritmi on hidas, ei takaa järkevää ja nopeaa vastausta, se palautetaan tarkistettavaksi.
Joidenkin tehtävien suoritusaika määräytyy syötetietojen koon lisäksi myös muista tekijöistä. Esimerkiksi huomattavan määrän kokonaislukuja lajitteleva algoritmi on yksinkertaisempi ja nopeampi, jos alustava lajittelu on suoritettu.
