'n Duidelike algoritme om 'n probleem in chemie op te los is 'n goeie manier om in te skakel op finale toetse in hierdie komplekse dissipline. In 2017 is beduidende veranderinge aan die struktuur van die eksamen aangebring, vrae met een antwoord is uit die eerste deel van die toets verwyder. Die bewoording van die vrae word so gegee dat die gegradueerde kennis demonstreer op verskeie gebiede, byvoorbeeld chemie, en nie bloot 'n "merk" kan plaas nie.
Hoofuitdagings
Maksimum moeilikheid vir gegradueerdes is vrae oor die afleiding van formules van organiese verbindings, hulle kan nie 'n algoritme saamstel om die probleem op te los nie.
Hoe om so 'n probleem te hanteer? Om die voorgestelde taak te hanteer, is dit belangrik om die algoritme te ken om probleme in chemie op te los.
Dieselfde probleem is tipies vir ander akademiese dissiplines.
Opeenvolging van aksies
Die algemeenste is die probleme om die verbinding deur bekende verbrandingsprodukte te bepaal, daarom stel ons voor om die algoritme vir die oplossing van probleme te oorweeg deur 'n voorbeeld te gebruikhierdie tipe oefening.
1. Die waarde van die molêre massa van 'n gegewe stof word bepaal deur gebruik te maak van die bekende relatiewe digtheid vir een of ander gas (indien teenwoordig in die toestand van die voorgestelde taak).
2. Ons bereken die hoeveelheid stowwe wat in hierdie proses gevorm word deur die molêre volume vir 'n gasvormige verbinding, deur die digtheid of massa vir vloeibare stowwe.
3. Ons bereken die kwantitatiewe waardes van alle atome in die produkte van 'n gegewe chemiese reaksie, en bereken ook die massa van elkeen.
4. Ons som hierdie waardes op en vergelyk dan die verkry waarde met die massa van die organiese verbinding gegee deur die toestand.
5. As die aanvanklike massa die verkryde waarde oorskry, kom ons tot die gevolgtrekking dat suurstof in die molekule teenwoordig is.
6. Ons bepaal sy massa, trek hiervoor die som van alle atome van die gegewe massa van die organiese verbinding af.
6. Vind die aantal suurstofatome (in mol).
7. Ons bepaal die verhouding van die hoeveelhede van alle atome wat in die probleem voorkom. Ons kry die formule van die analiet.
8. Ons stel sy molekulêre weergawe saam, die molêre massa.
9. As dit verskil van die waarde wat in die eerste stap verkry is, verhoog ons die getal van elke atoom met 'n sekere aantal kere.
10. Stel die molekulêre formule van die verlangde stof saam.
11. Definieer die struktuur.
12. Ons skryf die vergelyking van die aangeduide proses deur die strukture van organiese stowwe te gebruik.
Die voorgestelde algoritme vir die oplossing van die probleem is geskik vir alle take wat verband hou met die afleiding van die formule van 'n organiese verbinding. Hy sal hoërskoolleerlinge helpdie eksamen voldoende te hanteer.
Voorbeeld 1
Hoe moet algoritmiese probleemoplossing lyk?
Om hierdie vraag te beantwoord, hier is 'n voltooide voorbeeld.
Wanneer 17,5 g van die verbinding verbrand is, is 28 liter koolstofdioksied verkry, asook 22,5 ml waterdamp. Die dampdigtheid van hierdie verbinding stem ooreen met 3,125 g/l. Daar is inligting dat die analiet gevorm word tydens die dehidrasie van tersiêre versadigde alkohol. Gebaseer op die data wat verskaf is:
1) voer sekere berekeninge uit wat nodig sal wees om die molekulêre formule van hierdie organiese stof te vind;
2) skryf sy molekulêre formule;
3) maak 'n strukturele aansig van die oorspronklike verbinding, wat die verbinding van atome in die voorgestelde molekule uniek weerspieël.
Taakdata.
- m (beginmateriaal)- 17.5g
- V koolstofdioksied-28L
- V water-22.5ml
Formules vir wiskundige berekeninge:
- √=√ mn
- √=m/ρ
As jy wil, kan jy hierdie taak op verskeie maniere hanteer.
Eerste manier
1. Bepaal die aantal mol van alle produkte van 'n chemiese reaksie deur molêre volume te gebruik.
nCO2=1.25 mol
2. Ons openbaar die kwantitatiewe inhoud van die eerste element (koolstof) in die produk van hierdie proses.
nC=nCO2=, 25 mol
3. Bereken die massa van die element.
mC=1,25 mol12g/mol=15 g.
Bepaal die massa van waterdamp, met die wete dat die digtheid 1g/ml is.
mH2O is 22,5g
Ons openbaar die hoeveelheid van die reaksieproduk (waterdamp).
n water=1,25 mol
6. Ons bereken die kwantitatiewe inhoud van die element (waterstof) in die reaksieproduk.
nH=2n (water)=2,5 mol
7. Bepaal die massa van hierdie element.
mH=2,5g
8. Kom ons som die massas van die elemente op om die teenwoordigheid (afwesigheid) van suurstofatome in die molekule te bepaal.
mC + mH=1 5g + 2.5g=17.5g
Dit stem ooreen met die data van die probleem, daarom is daar geen suurstofatome in die verlangde organiese materiaal nie.
9. Vind die verhouding.
CH2is die eenvoudigste formule.
10. Bereken M van die verlangde stof deur die digtheid te gebruik.
M stof=70 g/mol.
n-5, die stof lyk soos volg: C5H10.
Die toestand sê dat die stof verkry word deur alkohol te dehidreer, daarom is dit 'n alkeen.
Tweede opsie
Kom ons oorweeg nog 'n algoritme om die probleem op te los.
1. Met die wete dat hierdie stof deur dehidrasie van alkohole verkry word, kom ons tot die gevolgtrekking dat dit tot die klas alkene kan behoort.
2. Vind die waarde M van die verlangde stof deur die digtheid te gebruik.
M in=70 g/mol.
3. M (g/mol) vir 'n verbinding is: 12n + 2n.
4. Ons bereken die kwantitatiewe waarde van koolstofatome in 'n etileenkoolwaterstofmolekule.
14 n=70, n=5, dus die molekulêredie formule van 'n stof lyk soos volg: C5H10n.
Die data vir hierdie probleem sê dat die stof verkry word deur dehidrasie van 'n tersiêre alkohol, daarom is dit 'n alkeen.
Hoe om 'n algoritme te maak om 'n probleem op te los? Die student moet weet hoe om verteenwoordigers van verskillende klasse organiese verbindings te verkry, besit hul spesifieke chemiese eienskappe.
Voorbeeld 2
Kom ons probeer om 'n algoritme te identifiseer om die probleem op te los deur nog 'n voorbeeld van die USE te gebruik.
Met volledige verbranding van 22,5 gram alfa-aminokarboksielsuur in atmosferiese suurstof, was dit moontlik om 13,44 liter (N. O.) koolstofmonoksied (4) en 3.36 L (N. O.) stikstof te versamel. Vind die formule van die voorgestelde suur.
Data volgens toestand.
- m(aminosure) -22,5 g;
- √(koolstofdioksied ) -13,44 liter;
- √(stikstof) -3, 36 j.
Formules.
- m=Mn;
- √=√ mn.
Ons gebruik die standaardalgoritme om die probleem op te los.
Vind die kwantitatiewe waarde van interaksieprodukte.
(stikstof)=0.15 mol.Skryf die chemiese vergelyking neer (ons pas die algemene formule toe). Verder, volgens die reaksie, met die wete van die hoeveelheid stof, bereken ons die aantal mol aminokarboksielsuur:
x - 0,3 mol.
Bereken die molêre massa van 'n aminokarboksielsuur.
M(beginstof )=m/n=22,5 g/0,3 mol=75 g/mol.
Bereken die molêre massa van die oorspronklikeaminokarboksielsuur deur die relatiewe atoommassas van die elemente te gebruik.
M(aminosure )=(R+74) g/mol.
Bepaal die koolwaterstofradikaal wiskundig.
R + 74=75, R=75 - 74=1.
Deur seleksie identifiseer ons die variant van die koolwaterstofradikaal, skryf die formule van die verlangde aminokarboksielsuur neer, formuleer die antwoord.
Gevolglik is daar in hierdie geval net 'n waterstofatoom, so ons het die formule CH2NH2COOH (glisien).
Antwoord: CH2NH2COOH.
Alternatiewe oplossing
Die tweede algoritme om die probleem op te los is soos volg.
Ons bereken die kwantitatiewe uitdrukking van die reaksieprodukte deur die waarde van die molêre volume te gebruik.
(koolstofdioksied )=0.6 mol.Ons skryf die chemiese proses neer, gewapen met die algemene formule van hierdie klas verbindings. Ons bereken deur die vergelyking die aantal mol van die geneem aminokarboksielsuur:
x=0,62/in=1,2 /in mol
Volgende, ons bereken die molêre massa van die aminokarboksielsuur:
M=75 in g/mol.
Deur die relatiewe atoommassas van die elemente te gebruik, vind ons die molêre massa van 'n aminokarboksielsuur:
M(aminosure )=(R + 74) g/mol.
Vergelyk die molêre massas, los dan die vergelyking op, bepaal die waarde van die radikaal:
R + 74=75v, R=75v - 74=1 (neem v=1).
Deur seleksie kom dit tot die gevolgtrekking dat daar geen koolwaterstofradikaal is nie, daarom is die verlangde aminosuur glisien.
Gevolglik, R=H, kry ons die formule CH2NH2COOH(glisien).
Antwoord: CH2NH2COOH.
Sulke probleemoplossing deur die metode van 'n algoritme is slegs moontlik as die student oor voldoende basiese wiskundige vaardighede beskik.
Programmering
Hoe lyk die algoritmes hier? Voorbeelde van die oplossing van probleme in informatika en rekenaartegnologie vereis 'n duidelike volgorde van aksies.
Wanneer die bevel oortree word, vind verskeie stelselfoute plaas wat nie toelaat dat die algoritme ten volle funksioneer nie. Die ontwikkeling van 'n program met behulp van objekgeoriënteerde programmering bestaan uit twee stappe:
- skep 'n GUI in visuele modus;
- kode-ontwikkeling.
Hierdie benadering vereenvoudig die algoritme vir die oplossing van programmeringsprobleme aansienlik.
Dit is byna onmoontlik om hierdie tydrowende proses met die hand te bestuur.
Gevolgtrekking
Die standaardalgoritme vir die oplossing van vindingryke probleme word hieronder aangebied.
Dit is 'n presiese en verstaanbare volgorde van aksies. Wanneer dit geskep word, is dit nodig om die aanvanklike data van die taak te besit, die aanvanklike toestand van die beskryfde voorwerp.
Om die stadiums van die oplossing van probleme van algoritmes uit te lig, is dit belangrik om die doel van die werk te bepaal, om die stelsel van opdragte wat deur die eksekuteur uitgevoer sal word, uit te lig.
Die geskepte algoritme moetwees 'n spesifieke stel eienskappe:
- diskreetheid (verdeling in stappe);
- uniekheid (elke aksie het een oplossing);
- konseptueel;
- prestasie.
Baie algoritmes is massief, dit wil sê, hulle kan gebruik word om baie soortgelyke take op te los.
'n Programmeringstaal is 'n spesiale stel reëls vir die skryf van data en algoritmiese strukture. Tans word dit in alle wetenskaplike velde gebruik. Die belangrike aspek daarvan is spoed. As die algoritme stadig is, nie 'n rasionele en vinnige reaksie waarborg nie, word dit teruggestuur vir hersiening.
Die uitvoeringstyd van sommige take word nie net deur die grootte van die invoerdata bepaal nie, maar ook deur ander faktore. Byvoorbeeld, die algoritme om 'n beduidende aantal heelgetalle te sorteer is eenvoudiger en vinniger, mits 'n voorlopige sortering uitgevoer is.
