Un algorisme clar per resoldre un problema de química és una manera fantàstica de sintonitzar les proves finals d'aquesta disciplina complexa. L'any 2017 es van fer canvis significatius en l'estructura de l'examen, es van eliminar preguntes amb una resposta de la primera part de la prova. La redacció de les preguntes es dóna de manera que el graduat demostra coneixements en diverses àrees, per exemple, química, i no pot simplement posar una "marca".
Reptes principals
La dificultat màxima per als graduats són preguntes sobre la derivació de fórmules de compostos orgànics, no poden compondre un algorisme per resoldre el problema.
Com fer front a aquest problema? Per fer front a la tasca proposada, és important conèixer l'algorisme per resoldre problemes de química.
El mateix problema és típic d' altres disciplines acadèmiques.
Seqüència d'accions
Els més comuns són els problemes de determinació del compost mitjançant productes de combustió coneguts, per això proposem considerar l'algorisme per resoldre problemes utilitzant un exempleaquest tipus d'exercici.
1. El valor de la massa molar d'una substància determinada es determina utilitzant la densitat relativa coneguda d'algun gas (si està present en les condicions de la tasca proposada).
2. Calculem la quantitat de substàncies formades en aquest procés mitjançant el volum molar d'un compost gasós, mitjançant la densitat o massa de les substàncies líquides.
3. Calculem els valors quantitatius de tots els àtoms en els productes d'una reacció química determinada, i també calculem la massa de cadascun.
4. Resumim aquests valors i després comparem el valor obtingut amb la massa del compost orgànic donada per la condició.
5. Si la massa inicial supera el valor obtingut, concloem que hi ha oxigen a la molècula.
6. Determinem la seva massa, restem a la massa donada del compost orgànic la suma de tots els àtoms.
6. Troba el nombre d'àtoms d'oxigen (en mols).
7. Determinem la relació de les quantitats de tots els àtoms presents en el problema. Obtenim la fórmula de l'analit.
8. Composem la seva versió molecular, la massa molar.
9. Si difereix del valor obtingut en el primer pas, augmentem el nombre de cada àtom un nombre determinat de vegades.
10. Escriu la fórmula molecular de la substància desitjada.
11. Definint l'estructura.
12. Escrivim l'equació del procés indicat utilitzant les estructures de les substàncies orgàniques.
L'algorisme proposat per resoldre el problema és adequat per a totes les tasques relacionades amb la derivació de la fórmula d'un compost orgànic. Ajudarà els alumnes de secundàriafer front adequadament a l'examen.
Exemple 1
Com hauria de ser la resolució de problemes algorísmics?
Per respondre aquesta pregunta, aquí teniu una mostra acabada.
En cremar 17,5 g del compost, es van obtenir 28 litres de diòxid de carboni, així com 22,5 ml de vapor d'aigua. La densitat de vapor d'aquest compost correspon a 3,125 g/l. Hi ha informació que l'analit es forma durant la deshidratació de l'alcohol saturat terciari. D'acord amb les dades proporcionades:
1) realitza determinats càlculs que seran necessaris per trobar la fórmula molecular d'aquesta substància orgànica;
2) escriu la seva fórmula molecular;
3) fer una visió estructural del compost original, reflectint de manera única la connexió dels àtoms a la molècula proposada.
Dades de la tasca.
- m (material de partida)- 17,5 g
- V diòxid de carboni-28L
- V aigua-22,5 ml
Fórmules per a càlculs matemàtics:
- √=√ mn
- √=m/ρ
Si voleu, podeu fer front a aquesta tasca de diverses maneres.
Primera via
1. Determineu el nombre de mols de tots els productes d'una reacció química utilitzant el volum molar.
nCO2=1,25 mol
2. Revelem el contingut quantitatiu del primer element (carboni) en el producte d'aquest procés.
nC=nCO2=, 25 mol
3. Calcula la massa de l'element.
mC=1,25 mol12g/mol=15 g.
Determineu la massa de vapor d'aigua, sabent que la densitat és d'1 g/ml.
mH2O és 22,5 g
Revelem la quantitat del producte de reacció (vapor d'aigua).
n aigua=1,25 mol
6. Calculem el contingut quantitatiu de l'element (hidrogen) en el producte de reacció.
nH=2n (aigua)=2,5 mol
7. Determineu la massa d'aquest element.
mH=2,5 g
8. Resumim les masses dels elements per determinar la presència (absència) d'àtoms d'oxigen a la molècula.
mC + mH=1 5g + 2,5g=17,5g
Això correspon a les dades del problema, per tant, no hi ha àtoms d'oxigen a la matèria orgànica desitjada.
9. Trobar la proporció.
CH2és la fórmula més senzilla.
10. Calcula M de la substància desitjada utilitzant la densitat.
M substància=70 g/mol.
n-5, la substància té aquest aspecte: C5H10.
La condició diu que la substància s'obté per deshidratació de l'alcohol, per tant, és un alquè.
Segona opció
Considerem un altre algorisme per resoldre el problema.
1. Sabent que aquesta substància s'obté per deshidratació d'alcohols, concloem que pot pertànyer a la classe dels alquens.
2. Trobeu el valor M de la substància desitjada utilitzant la densitat.
M en=70 g/mol.
3. M (g/mol) per a un compost és: 12n + 2n.
4. Calculem el valor quantitatiu dels àtoms de carboni en una molècula d'hidrocarbur d'etilè.
14 n=70, n=5, per tant el molecularla fórmula d'una substància sembla: C5H10n.
Les dades d'aquest problema diuen que la substància s'obté per deshidratació d'un alcohol terciari, per tant és un alquè.
Com crear un algorisme per resoldre un problema? L'estudiant ha de saber obtenir representants de diferents classes de compostos orgànics, posseeix les seves propietats químiques específiques.
Exemple 2
Intentem identificar un algorisme per resoldre el problema utilitzant un altre exemple de USE.
Amb la combustió completa de 22,5 grams d'àcid alfa-aminocarboxílic en oxigen atmosfèric, va ser possible recollir 13,44 litres (N. O.) de monòxid de carboni (4) i 3,36 L (N. O.) de nitrogen. Trobeu la fórmula de l'àcid suggerit.
Dades per condició.
- m(aminoàcids) -22,5 g;
- √(diòxid de carboni ) -13,44 litres;
- √(nitrogen) -3, 36 anys
Fórmules.
- m=Mn;
- √=√ mn.
Fem servir l'algorisme estàndard per resoldre el problema.
Cerca el valor quantitatiu dels productes d'interacció.
(nitrogen)=0,15 mol.Anoteu l'equació química (apliquem la fórmula general). A més, segons la reacció, coneixent la quantitat de substància, calculem el nombre de mols d'àcid aminocarboxílic:
x - 0,3 mol.
Calculeu la massa molar d'un àcid aminocarboxílic.
M (substància inicial )=m/n=22,5 g/0,3 mol=75 g/mol.
Calculeu la massa molar de l'originalàcid aminocarboxílic utilitzant les masses atòmiques relatives dels elements.
M(aminoàcids )=(R+74) g/mol.
Determineu matemàticament el radical hidrocarbur.
R + 74=75, R=75 - 74=1.
Per selecció, identifiquem la variant del radical hidrocarbur, anotem la fórmula de l'àcid aminocarboxílic desitjat, formulem la resposta.
En conseqüència, en aquest cas només hi ha un àtom d'hidrogen, per tant tenim la fórmula CH2NH2COOH (glicina).
Resposta: CH2NH2COOH.
Solució alternativa
El segon algorisme per resoldre el problema és el següent.
Calculem l'expressió quantitativa dels productes de reacció, utilitzant el valor del volum molar.
(diòxid de carboni )=0,6 mol.Anotem el procés químic, armats amb la fórmula general d'aquesta classe de compostos. Calculem per l'equació el nombre de mols de l'àcid aminocarboxílic pres:
x=0,62/in=1,2 /in mol
A continuació, calculem la massa molar de l'àcid aminocarboxílic:
M=75 en g/mol.
Usant les masses atòmiques relatives dels elements, trobem la massa molar d'un àcid aminocarboxílic:
M(aminoàcids )=(R + 74) g/mol.
Equivaleix les masses molars, després resol l'equació, determina el valor del radical:
R + 74=75v, R=75v - 74=1 (agafa v=1).
A través de la selecció s'arriba a la conclusió que no hi ha cap radical hidrocarbur, per tant l'aminoàcid desitjat és la glicina.
En conseqüència, R=H, obtenim la fórmula CH2NH2COOH(glicina).
Resposta: CH2NH2COOH.
Aquesta resolució de problemes mitjançant el mètode d'un algorisme només és possible si l'estudiant té les habilitats matemàtiques bàsiques suficients.
Programació
Com són els algorismes aquí? Els exemples de resolució de problemes en informàtica i tecnologia informàtica requereixen una seqüència clara d'accions.
Quan s'incompleix l'ordre, es produeixen diversos errors del sistema que no permeten que l'algorisme funcioni completament. El desenvolupament d'un programa amb programació orientada a objectes consta de dos passos:
- creació d'una GUI en mode visual;
- desenvolupament de codi.
Aquest enfocament simplifica molt l'algorisme per resoldre problemes de programació.
Manualment és gairebé impossible gestionar aquest procés que consumeix molt de temps.
Conclusió
L'algorisme estàndard per resoldre problemes inventius es presenta a continuació.
Aquesta és una seqüència d'accions precisa i comprensible. En crear-lo, cal tenir les dades inicials de la tasca, l'estat inicial de l'objecte descrit.
Per tal de destacar les etapes de resolució de problemes d'algorismes, és important determinar la finalitat del treball, destacar el sistema d'ordres que executarà l'executor.
L'algorisme creat ha de serser un conjunt específic de propietats:
- discreció (divisió en passos);
- única (cada acció té una solució);
- conceptual;
- actuació.
Molts algorismes són massius, és a dir, es poden utilitzar per resoldre moltes tasques similars.
Un llenguatge de programació és un conjunt especial de regles per escriure dades i estructures algorítmiques. Actualment, s'utilitza en tots els camps científics. El seu aspecte important és la velocitat. Si l'algorisme és lent, no garanteix una resposta racional i ràpida, es retorna per a revisió.
El temps d'execució d'algunes tasques està determinat no només per la mida de les dades d'entrada, sinó també per altres factors. Per exemple, l'algorisme per ordenar un nombre significatiu d'enters és més senzill i ràpid, sempre que s'hagi realitzat una ordenació preliminar.
