Jasan algoritam za rješavanje problema iz kemije izvrstan je način da se prilagodite završnim testovima u ovoj složenoj disciplini. U 2017. godini izvršene su značajne promjene u strukturi ispita, pitanja s jednim odgovorom uklonjena su iz prvog dijela testa. Formulacija pitanja data je na način da diplomirani student pokaže znanje iz različitih područja, na primjer, kemije, te ne može jednostavno staviti "kvačicu".
Glavni izazovi
Maksimalna poteškoća za maturante su pitanja o izvođenju formula organskih spojeva, ne mogu sastaviti algoritam za rješavanje problema.
Kako se nositi s takvim problemom? Da biste se nosili s predloženim zadatkom, važno je poznavati algoritam za rješavanje zadataka iz kemije.
Isti problem je tipičan za druge akademske discipline.
Slijed radnji
Najčešći su problemi određivanja spoja poznatim produktima izgaranja, pa predlažemo da razmotrimo algoritam za rješavanje problema na primjeruova vrsta vježbe.
1. Vrijednost molarne mase dane tvari određuje se korištenjem poznate relativne gustoće za neki plin (ako je prisutan u uvjetima predloženog zadatka).
2. Količinu tvari nastalih u ovom procesu izračunavamo kroz molarni volumen za plinoviti spoj, kroz gustoću ili masu za tekuće tvari.
3. Izračunavamo kvantitativne vrijednosti svih atoma u produktima određene kemijske reakcije, a također izračunavamo i masu svakog od njih.
4. Zbrajamo te vrijednosti, a zatim uspoređujemo dobivenu vrijednost s masom organskog spoja danom uvjetom.
5. Ako početna masa prelazi dobivenu vrijednost, zaključujemo da je kisik prisutan u molekuli.
6. Određujemo njegovu masu, za to oduzimamo od zadane mase organskog spoja zbroj svih atoma.
6. Pronađite broj atoma kisika (u molovima).
7. Određujemo omjer količina svih atoma prisutnih u zadatku. Dobivamo formulu analita.
8. Sastavljamo njegovu molekularnu verziju, molarnu masu.
9. Ako se razlikuje od vrijednosti dobivene u prvom koraku, povećavamo broj svakog atoma za određeni broj puta.
10. Sastavite molekularnu formulu željene tvari.
11. Definiranje strukture.
12. Zapisujemo jednadžbu naznačenog procesa koristeći strukture organskih tvari.
Predloženi algoritam za rješavanje problema prikladan je za sve zadatke vezane uz izvođenje formule organskog spoja. Pomoći će srednjoškolcimaadekvatno podnijeti ispit.
Primjer 1
Kako bi trebalo izgledati algoritamsko rješavanje problema?
Za odgovor na ovo pitanje, evo gotovog uzorka.
Pri spaljivanju 17,5 g spoja dobiveno je 28 litara ugljičnog dioksida, kao i 22,5 ml vodene pare. Gustoća pare ovog spoja odgovara 3,125 g/l. Postoje podaci da analit nastaje tijekom dehidracije tercijarnog zasićenog alkohola. Na temelju dostavljenih podataka:
1) izvršite određene izračune koji će biti potrebni za pronalaženje molekularne formule ove organske tvari;
2) napišite njegovu molekularnu formulu;
3) napraviti strukturni prikaz izvornog spoja, jedinstveno odražavajući vezu atoma u predloženoj molekuli.
Podaci o zadatku.
- m (početni materijal)- 17,5g
- V ugljični dioksid-28L
- V vode-22,5 ml
Formule za matematičke izračune:
- √=√ mn
- √=m/ρ
Ako želite, možete se nositi s ovim zadatkom na nekoliko načina.
Prvi put
1. Odredite broj molova svih produkata kemijske reakcije koristeći molarni volumen.
nCO2=1,25 mol
2. Otkrivamo kvantitativni sadržaj prvog elementa (ugljika) u proizvodu ovog procesa.
nC=nCO2=, 25 mol
3. Izračunajte masu elementa.
mC=1,25 mol12g/mol=15 g.
Odredite masu vodene pare, znajući da je gustoća 1g/ml.
mH2O je 22,5g
Otkrivamo količinu produkta reakcije (vodene pare).
n voda=1,25 mol
6. Izračunavamo kvantitativni sadržaj elementa (vodika) u produktu reakcije.
nH=2n (voda)=2,5 mol
7. Odredi masu ovog elementa.
mH=2,5g
8. Zbrojimo mase elemenata da odredimo prisutnost (odsutnost) atoma kisika u molekuli.
mC + mH=1 5g + 2,5g=17,5g
Ovo odgovara podacima problema, dakle, nema atoma kisika u željenoj organskoj tvari.
9. Pronalaženje omjera.
CH2je najjednostavnija formula.
10. Izračunajte M željene tvari koristeći gustoću.
M tvar=70 g/mol.
n-5, tvar izgleda ovako: C5H10.
Uvjet kaže da se tvar dobiva dehidracijom alkohola, dakle, radi se o alkenu.
Druga opcija
Razmotrimo drugi algoritam za rješavanje problema.
1. Znajući da se ova tvar dobiva dehidracijom alkohola, zaključujemo da bi mogla pripadati klasi alkena.
2. Nađite vrijednost M željene tvari koristeći gustoću.
M in=70 g/mol.
3. M (g/mol) za spoj je: 12n + 2n.
4. Izračunavamo kvantitativnu vrijednost ugljikovih atoma u molekuli ugljikovodika etilena.
14 n=70, n=5, dakle molekularniformula tvari izgleda ovako: C5H10n.
Podaci za ovaj problem govore da se tvar dobiva dehidracijom tercijarnog alkohola, dakle alken.
Kako napraviti algoritam za rješavanje problema? Student mora znati kako dobiti predstavnike različitih klasa organskih spojeva, posjeduje njihova specifična kemijska svojstva.
Primjer 2
Pokušajmo identificirati algoritam za rješavanje problema koristeći drugi primjer iz USE.
Potpunim izgaranjem 22,5 grama alfa-aminokarboksilne kiseline u atmosferskom kisiku bilo je moguće prikupiti 13,44 litara (N. O.) ugljičnog monoksida (4) i 3,36 L (N. O.) dušika. Pronađite formulu predložene kiseline.
Podaci prema uvjetima.
- m(aminokiseline) -22,5 g;
- √(ugljični dioksid ) -13,44 litara;
- √(dušik) -3, 36 g.
Formule.
- m=Mn;
- √=√ mn.
Koristimo standardni algoritam za rješavanje problema.
Pronađite kvantitativnu vrijednost interakcijskih proizvoda.
(dušik)=0,15 mol.Zapišite kemijsku jednadžbu (primjenjujemo opću formulu). Nadalje, prema reakciji, znajući količinu tvari, izračunavamo broj molova aminokarboksilne kiseline:
x - 0,3 mol.
Izračunajte molarnu masu aminokarboksilne kiseline.
M(početna tvar )=m/n=22,5 g/0,3 mol=75 g/mol.
Izračunajte molarnu masu originalaaminokarboksilna kiselina koristeći relativne atomske mase elemenata.
M(aminokiseline )=(R+74) g/mol.
Matematički odredi ugljikovodični radikal.
R + 74=75, R=75 - 74=1.
Odabirom identificiramo varijantu ugljikovodika, zapišemo formulu željene aminokarboksilne kiseline, formuliramo odgovor.
Slijedom toga, u ovom slučaju postoji samo atom vodika, pa imamo formulu CH2NH2COOH (glicin).
Odgovor: CH2NH2COOH.
Alternativno rješenje
Drugi algoritam za rješavanje problema je sljedeći.
Izračunavamo kvantitativni izraz produkta reakcije, koristeći vrijednost molarnog volumena.
(ugljični dioksid )=0,6 mol.Zapisujemo kemijski proces, naoružani općom formulom ove klase spojeva. Izračunavamo jednadžbom broj molova uzete aminokarboksilne kiseline:
x=0,62/in=1,2 /in mol
Dalje izračunavamo molarnu masu aminokarboksilne kiseline:
M=75 u g/mol.
Koristeći relativne atomske mase elemenata, nalazimo molarnu masu aminokarboksilne kiseline:
M(aminokiseline )=(R + 74) g/mol.
Izračunajte molarne mase, zatim riješite jednadžbu, odredite vrijednost radikala:
R + 74=75v, R=75v - 74=1 (uzmi v=1).
Odabirom se dolazi do zaključka da ne postoji ugljikovodični radikal, stoga je željena aminokiselina glicin.
Slijedom toga, R=H, dobivamo formulu CH2NH2COOH(glicin).
Odgovor: CH2NH2COOH.
Ovakvo rješavanje problema metodom algoritma moguće je samo ako učenik ima dovoljno osnovnih matematičkih vještina.
Programiranje
Kako algoritmi izgledaju ovdje? Primjeri rješavanja problema iz informatike i računalne tehnologije zahtijevaju jasan slijed radnji.
Kada se prekrši redoslijed, pojavljuju se razne pogreške sustava koje ne dopuštaju algoritmu da funkcionira u potpunosti. Razvoj programa pomoću objektno orijentiranog programiranja sastoji se od dva koraka:
- izrada GUI-a u vizualnom načinu;
- razvoj koda.
Ovaj pristup uvelike pojednostavljuje algoritam za rješavanje problema programiranja.
Ručno je gotovo nemoguće upravljati ovim dugotrajnim procesom.
Zaključak
Standardni algoritam za rješavanje inventivnih problema predstavljen je u nastavku.
Ovo je precizan i razumljiv slijed radnji. Prilikom izrade potrebno je posjedovati početne podatke zadatka, početno stanje opisanog objekta.
Kako bi se istaknule faze rješavanja problema algoritama, važno je odrediti svrhu rada, istaknuti sustav naredbi koje će izvršiti izvršitelj.
Napravljeni algoritam morabiti određeni skup svojstava:
- diskretnost (podjela na korake);
- jedinstvenost (svaka radnja ima jedno rješenje);
- konceptualno;
- izvedba.
Mnogi algoritmi su masivni, odnosno mogu se koristiti za rješavanje mnogih sličnih zadataka.
Programski jezik je poseban skup pravila za pisanje podataka i algoritamskih struktura. Trenutno se koristi u svim znanstvenim područjima. Njegov važan aspekt je brzina. Ako je algoritam spor, ne jamči racionalan i brz odgovor, vraća se na reviziju.
Vrijeme izvršenja nekih zadataka određeno je ne samo veličinom ulaznih podataka, već i drugim čimbenicima. Na primjer, algoritam za razvrstavanje značajnog broja cijelih brojeva je jednostavniji i brži, pod uvjetom da je provedeno prethodno sortiranje.
