Un algoritm clar pentru rezolvarea unei probleme de chimie este o modalitate excelentă de a vă conecta la testele finale din această disciplină complexă. În 2017, au fost aduse modificări semnificative în structura examenului, întrebările cu un singur răspuns au fost eliminate din prima parte a testului. Formularea întrebărilor este dată în așa fel încât absolventul să demonstreze cunoștințe în diverse domenii, de exemplu, chimie, și nu poate pune pur și simplu o „bifă”.
Principale provocări
Dificultatea maximă pentru absolvenți este întrebările privind derivarea formulelor compușilor organici, ei nu pot compune un algoritm pentru rezolvarea problemei.
Cum să faci față unei astfel de probleme? Pentru a face față sarcinii propuse, este important să cunoașteți algoritmul de rezolvare a problemelor din chimie.
Aceeași problemă este tipică pentru alte discipline academice.
Secvență de acțiuni
Cele mai frecvente sunt problemele de determinare a compusului prin produși de ardere cunoscuți, așa că ne propunem să luăm în considerare algoritmul de rezolvare a problemelor folosind un exempluacest tip de exercițiu.
1. Valoarea masei molare a unei substanțe date este determinată folosind densitatea relativă cunoscută pentru un anumit gaz (dacă este prezent în starea sarcinii propuse).
2. Se calculează cantitatea de substanțe formate în acest proces prin volumul molar pentru un compus gazos, prin densitatea sau masa pentru substanțele lichide.
3. Calculăm valorile cantitative ale tuturor atomilor din produsele unei reacții chimice date și, de asemenea, calculăm masa fiecăruia.
4. Rezumam aceste valori, apoi comparăm valoarea obținută cu masa compusului organic dat de condiție.
5. Dacă masa inițială depășește valoarea obținută, ajungem la concluzia că în moleculă este prezent oxigen.
6. Determinăm masa sa, scădem pentru aceasta din masa dată a compusului organic suma tuturor atomilor.
6. Găsiți numărul de atomi de oxigen (în moli).
7. Determinăm raportul dintre cantitățile tuturor atomilor prezenți în problemă. Obținem formula analitului.
8. Compunem versiunea sa moleculară, masa molară.
9. Dacă diferă de valoarea obținută în primul pas, creștem numărul fiecărui atom de un anumit număr de ori.
10. Compuneți formula moleculară a substanței dorite.
11. Definirea structurii.
12. Scriem ecuația procesului indicat folosind structurile substanțelor organice.
Algoritmul propus pentru rezolvarea problemei este potrivit pentru toate sarcinile legate de derivarea formulei unui compus organic. Va ajuta elevii de liceuface față în mod adecvat examenului.
Exemplu 1
Cum ar trebui să arate rezolvarea algoritmică a problemelor?
Pentru a răspunde la această întrebare, iată un eșantion finalizat.
La arderea a 17,5 g de compus s-au obținut 28 de litri de dioxid de carbon, precum și 22,5 ml de vapori de apă. Densitatea de vapori a acestui compus corespunde cu 3,125 g/l. Există informații că analitul se formează în timpul deshidratării alcoolului saturat terțiar. Pe baza datelor furnizate:
1) efectuați anumite calcule care vor fi necesare pentru a găsi formula moleculară a acestei substanțe organice;
2) scrieți formula sa moleculară;
3) face o vedere structurală a compusului original, reflectând în mod unic conexiunea atomilor din molecula propusă.
Date sarcini.
- m (materia primă) - 17,5 g
- V dioxid de carbon-28L
- V apă-22,5 ml
Formule pentru calcule matematice:
- √=√ mn
- √=m/ρ
Dacă doriți, puteți face față acestei sarcini în mai multe moduri.
Prima cale
1. Determinați numărul de moli ai tuturor produselor unei reacții chimice folosind volumul molar.
nCO2=1,25 mol
2. Dezvăluim conținutul cantitativ al primului element (carbon) din produsul acestui proces.
nC=nCO2=, 25 mol
3. Calculați masa elementului.
mC=1,25 mol12g/mol=15 g.
Determinați masa vaporilor de apă, știind că densitatea este de 1g/ml.
mH2O este 22,5 g
Dezvăluim cantitatea de produs de reacție (vapori de apă).
n apă=1,25 mol
6. Calculăm conținutul cantitativ al elementului (hidrogen) din produsul de reacție.
nH=2n (apă)=2,5 mol
7. Determinați masa acestui element.
mH=2,5 g
8. Să însumăm masele elementelor pentru a determina prezența (absența) atomilor de oxigen în moleculă.
mC + mH=1 5g + 2,5g=17,5g
Acesta corespunde datelor problemei, prin urmare, nu există atomi de oxigen în materia organică dorită.
9. Găsirea raportului.
CH2este cea mai simplă formulă.
10. Calculați M al substanței dorite folosind densitatea.
M substanță=70 g/mol.
n-5, substanța arată astfel: C5H10.
Condiția spune că substanța este obținută prin deshidratarea alcoolului, prin urmare, este o alchenă.
A doua opțiune
Să luăm în considerare un alt algoritm pentru rezolvarea problemei.
1. Știind că această substanță se obține prin deshidratarea alcoolilor, tragem concluzia că poate aparține clasei alchenelor.
2. Găsiți valoarea M a substanței dorite folosind densitatea.
M în=70 g/mol.
3. M (g/mol) pentru un compus este: 12n + 2n.
4. Calculăm valoarea cantitativă a atomilor de carbon dintr-o moleculă de hidrocarbură de etilenă.
14 n=70, n=5, deci molecularaformula unei substanțe arată astfel: C5H10n.
Datele pentru această problemă spun că substanța este obținută prin deshidratarea unui alcool terțiar, prin urmare este o alchenă.
Cum se creează un algoritm pentru rezolvarea unei probleme? Studentul trebuie să știe să obțină reprezentanți ai diferitelor clase de compuși organici, să dețină proprietățile chimice specifice ale acestora.
Exemplu 2
Să încercăm să identificăm un algoritm pentru rezolvarea problemei folosind un alt exemplu din USE.
Cu arderea completă a 22,5 grame de acid alfa-aminocarboxilic în oxigenul atmosferic, a fost posibilă colectarea a 13,44 litri (N. O.) de monoxid de carbon (4) și 3,36 L (N. O.) de azot. Găsiți formula acidului sugerat.
Date după condiție.
- m(aminoacizi) -22,5 g;
- √(dioxid de carbon ) -13,44 litri;
- √(azot) -3, 36 ani
formule.
- m=Mn;
- √=√ mn.
Folosim algoritmul standard pentru rezolvarea problemei.
Găsiți valoarea cantitativă a produselor de interacțiune.
(azot)=0,15 mol.Notați ecuația chimică (aplicăm formula generală). Mai departe, în funcție de reacție, cunoscând cantitatea de substanță, calculăm numărul de moli de acid aminocarboxilic:
x - 0,3 mol.
Calculați masa molară a unui acid aminocarboxilic.
M(substanța inițială )=m/n=22,5 g/0,3 mol=75 g/mol.
Calculați masa molară a originaluluiacid aminocarboxilic folosind masele atomice relative ale elementelor.
M(aminoacizi )=(R+74) g/mol.
Determină matematic radicalul de hidrocarbură.
R + 74=75, R=75 - 74=1.
Prin selecție, identificăm varianta radicalului de hidrocarbură, notăm formula acidului aminocarboxilic dorit, formulăm răspunsul.
În consecință, în acest caz există doar un atom de hidrogen, deci avem formula CH2NH2COOH (glicină).
Răspuns: CH2NH2COOH.
Soluție alternativă
Al doilea algoritm pentru rezolvarea problemei este următorul.
Calculăm expresia cantitativă a produșilor de reacție, folosind valoarea volumului molar.
(dioxid de carbon )=0,6 mol.Notăm procesul chimic, înarmați cu formula generală a acestei clase de compuși. Calculăm prin ecuație numărul de moli ai acidului aminocarboxilic luat:
x=0,62/in=1,2 /in mol
În continuare, calculăm masa molară a acidului aminocarboxilic:
M=75 în g/mol.
Folosind masele atomice relative ale elementelor, găsim masa molară a unui acid aminocarboxilic:
M(aminoacizi )=(R + 74) g/mol.
Echivalează masele molare, apoi rezolvă ecuația, determină valoarea radicalului:
R + 74=75v, R=75v - 74=1 (luați v=1).
Prin selecție se ajunge la concluzia că nu există un radical de hidrocarbură, prin urmare aminoacidul dorit este glicina.
În consecință, R=H, obținem formula CH2NH2COOH(glicină).
Răspuns: CH2NH2COOH.
O astfel de rezolvare a problemelor prin metoda unui algoritm este posibilă numai dacă elevul are suficiente abilități matematice de bază.
Programare
Cum arată algoritmii aici? Exemplele de rezolvare a problemelor din informatică și tehnologia computerelor necesită o secvență clară de acțiuni.
Când comanda este încălcată, apar diverse erori de sistem care nu permit algoritmului să funcționeze în totalitate. Dezvoltarea unui program folosind programarea orientată pe obiecte constă în doi pași:
- crearea unei interfețe grafice în modul vizual;
- dezvoltare cod.
Această abordare simplifică foarte mult algoritmul pentru rezolvarea problemelor de programare.
Manual este aproape imposibil să gestionezi acest proces care consumă timp.
Concluzie
Algoritmul standard pentru rezolvarea problemelor inventive este prezentat mai jos.
Aceasta este o secvență precisă și de înțeles de acțiuni. La crearea acestuia, este necesar să dețineți datele inițiale ale sarcinii, starea inițială a obiectului descris.
Pentru a evidenția etapele de rezolvare a problemelor de algoritmi, este important să se determine scopul lucrării, să se evidențieze sistemul de comenzi care va fi executat de către executant.
Algoritmul creat trebuiefie un set specific de proprietăți:
- discretență (împărțire în pași);
- unicitate (fiecare acțiune are o soluție);
- conceptual;
- performanță.
Mulți algoritmi sunt masivi, adică pot fi folosiți pentru a rezolva multe sarcini similare.
Un limbaj de programare este un set special de reguli pentru scrierea datelor și a structurilor algoritmice. În prezent, este utilizat în toate domeniile științifice. Aspectul său important este viteza. Dacă algoritmul este lent, nu garantează un răspuns rațional și rapid, acesta este returnat pentru revizuire.
Timpul de execuție al unor sarcini este determinat nu numai de dimensiunea datelor de intrare, ci și de alți factori. De exemplu, algoritmul de sortare a unui număr semnificativ de numere întregi este mai simplu și mai rapid, cu condiția să se fi efectuat o sortare preliminară.
