Jasan algoritam za rješavanje problema iz hemije je odličan način da se prilagodite završnim testovima u ovoj složenoj disciplini. U 2017. godini izvršene su značajne promjene u strukturi ispita, pitanja sa jednim odgovorom su uklonjena iz prvog dijela testa. Formulacija pitanja je data na način da maturant demonstrira znanje iz različitih oblasti, na primjer, hemije, i ne može jednostavno staviti "kvačicu".
Glavni izazovi
Maksimalna poteškoća za maturante su pitanja o izvođenju formula organskih jedinjenja, ne mogu da sastave algoritam za rješavanje problema.
Kako se nositi s takvim problemom? Da biste se nosili sa predloženim zadatkom, važno je poznavati algoritam za rješavanje zadataka iz hemije.
Isti problem je tipičan i za druge akademske discipline.
Slijed radnji
Najčešći su problemi određivanja jedinjenja poznatim produktima sagorevanja, pa predlažemo da razmotrimo algoritam za rešavanje problema na primeruova vrsta vježbe.
1. Vrijednost molarne mase date supstance određuje se korištenjem poznate relativne gustine za neki plin (ako je prisutan u uvjetima predloženog zadatka).
2. Količinu supstanci nastalih u ovom procesu izračunavamo kroz molarni volumen za gasovito jedinjenje, kroz gustinu ili masu za tečne supstance.
3. Izračunavamo kvantitativne vrijednosti svih atoma u produktima date kemijske reakcije, a također izračunavamo i masu svakog od njih.
4. Ove vrijednosti sumiramo, a zatim uporedimo dobijenu vrijednost sa masom organskog jedinjenja datom uslovom.
5. Ako početna masa prelazi dobijenu vrijednost, zaključujemo da je kisik prisutan u molekulu.
6. Određujemo njegovu masu, za to oduzimamo od date mase organskog jedinjenja zbir svih atoma.
6. Pronađite broj atoma kiseonika (u molovima).
7. Određujemo omjer količina svih atoma prisutnih u problemu. Dobijamo formulu analita.
8. Sastavljamo njegovu molekularnu verziju, molarnu masu.
9. Ako se razlikuje od vrijednosti dobijene u prvom koraku, povećavamo broj svakog atoma za određeni broj puta.
10. Sastavite molekularnu formulu željene supstance.
11. Definiranje strukture.
12. Zapisujemo jednačinu naznačenog procesa koristeći strukture organskih supstanci.
Predloženi algoritam za rješavanje problema pogodan je za sve zadatke koji se odnose na izvođenje formule organskog jedinjenja. On će pomoći srednjoškolcimaadekvatno podneti ispit.
Primjer 1
Kako bi trebalo izgledati algoritamsko rješavanje problema?
Da odgovorite na ovo pitanje, evo gotovog uzorka.
Sagorevanjem 17,5 g jedinjenja dobijeno je 28 litara ugljen-dioksida, kao i 22,5 ml vodene pare. Gustina pare ovog jedinjenja odgovara 3,125 g/l. Postoje informacije da se analit formira tokom dehidracije tercijarnog zasićenog alkohola. Na osnovu dostavljenih podataka:
1) izvršite određene proračune koji će biti potrebni za pronalaženje molekularne formule ove organske supstance;
2) napišite njegovu molekularnu formulu;
3) napravite strukturni prikaz originalnog jedinjenja, jedinstveno odražavajući vezu atoma u predloženom molekulu.
Podaci o zadatku.
- m (početni materijal)- 17,5g
- V ugljični dioksid-28L
- V voda-22,5ml
Formule za matematičke proračune:
- √=√ mn
- √=m/ρ
Ako želite, sa ovim zadatkom se možete nositi na nekoliko načina.
Prvi način
1. Odredite broj molova svih produkata hemijske 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 gustina 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. Odredite masu ovog elementa.
mH=2,5g
8. Hajde da sumiramo mase elemenata da odredimo prisustvo (odsustvo) atoma kiseonika u molekuli.
mC + mH=1 5g + 2,5g=17,5g
Ovo odgovara podacima problema, dakle, nema atoma kiseonika u željenoj organskoj materiji.
9. Pronalaženje omjera.
CH2je najjednostavnija formula.
10. Izračunajte M željene supstance koristeći gustinu.
M supstanca=70 g/mol.
n-5, supstanca izgleda ovako: C5H10.
Uslov kaže da se supstanca dobija dehidracijom alkohola, dakle alken je.
Druga opcija
Razmotrimo još jedan algoritam za rješavanje problema.
1. Znajući da se ova supstanca dobija dehidracijom alkohola, zaključujemo da može pripadati klasi alkena.
2. Pronađite vrijednost M željene supstance koristeći gustinu.
M in=70 g/mol.
3. M (g/mol) za jedinjenje je: 12n + 2n.
4. Izračunavamo kvantitativnu vrijednost atoma ugljika u molekuli etilena ugljovodonika.
14 n=70, n=5, dakle molekularniformula supstance izgleda ovako: C5H10n.
Podaci za ovaj problem govore da se supstanca dobija dehidracijom tercijarnog alkohola, dakle alken.
Kako napraviti algoritam za rješavanje problema? Student mora znati kako da dobije predstavnike različitih klasa organskih jedinjenja, posjeduje njihova specifična hemijska svojstva.
Primjer 2
Pokušajmo identificirati algoritam za rješavanje problema koristeći još jedan primjer iz USE.
Potpunim sagorevanjem 22,5 grama alfa-aminokarboksilne kiseline u atmosferskom kiseoniku, bilo je moguće prikupiti 13,44 litara (N. O.) ugljen monoksida (4) i 3,36 L (N. O.) azota. Pronađite formulu predložene kiseline.
Podaci po stanju.
- m(aminokiseline) -22,5 g;
- √(ugljični dioksid ) -13,44 litara;
- √(azot) -3, 36 g.
Formule.
- m=Mn;
- √=√ mn.
Koristimo standardni algoritam za rješavanje problema.
Pronađite kvantitativnu vrijednost interakcijskih proizvoda.
(azot)=0,15 mol.Zapišite hemijsku jednačinu (primjenjujemo opštu formulu). Nadalje, prema reakciji, znajući količinu supstance, izračunavamo broj molova aminokarboksilne kiseline:
x - 0,3 mol.
Izračunajte molarnu masu aminokarboksilne kiseline.
M(početna supstanca )=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 odredite ugljikovodični radikal.
R + 74=75, R=75 - 74=1.
Odabirom identifikujemo varijantu ugljovodoničnog radikala, zapišemo formulu željene aminokarboksilne kiseline, formulišemo odgovor.
Slijedom toga, u ovom slučaju postoji samo atom vodonika, tako da imamo formulu CH2NH2COOH (glicin).
Odgovor: CH2NH2COOH.
Alternativno rješenje
Drugi algoritam za rješavanje problema je sljedeći.
Izračunavamo kvantitativni izraz produkta reakcije, koristeći vrijednost molarne zapremine.
(ugljični dioksid )=0,6 mol.Zapisujemo hemijski proces, naoružani opštom formulom ove klase jedinjenja. Izračunavamo po jednačini 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 jednačinu, 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, dobijamo 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 u informatici i računarskoj tehnici zahtijevaju jasan slijed radnji.
Kada se prekrši redoslijed, javljaju se različite sistemske greške koje ne dozvoljavaju algoritmu da funkcionira u potpunosti. Razvoj programa koristeći objektno orijentirano programiranje sastoji se od dva koraka:
- kreiranje GUI u vizuelnom modu;
- 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 je predstavljen ispod.
Ovo je precizan i razumljiv slijed radnji. Prilikom kreiranja potrebno je posjedovati početne podatke zadatka, početno stanje opisanog objekta.
Da bismo istakli faze rješavanja problema algoritama, važno je odrediti svrhu rada, istaći sistem naredbi koje će izvršiti izvršilac.
Kreirani algoritam morabiti određeni skup svojstava:
- diskretnost (podjela na korake);
- jedinstvenost (svaka akcija ima jedno rješenje);
- konceptualno;
- performans.
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 naučnim oblastima. Njegov važan aspekt je brzina. Ako je algoritam spor, ne garantuje racionalan i brz odgovor, vraća se na reviziju.
Vrijeme izvršenja nekih zadataka je određeno ne samo veličinom ulaznih podataka, već i drugim faktorima. Na primjer, algoritam za sortiranje značajnog broja cijelih brojeva je jednostavniji i brži, pod uslovom da je izvršeno prethodno sortiranje.
