Algoritma yang jelas untuk menyelesaikan masalah dalam kimia ialah cara terbaik untuk mengikuti ujian akhir dalam disiplin yang kompleks ini. Pada tahun 2017, perubahan ketara telah dibuat pada struktur peperiksaan, soalan dengan satu jawapan telah dialih keluar daripada bahagian pertama ujian. Kata-kata soalan diberikan sedemikian rupa sehingga graduan menunjukkan pengetahuan dalam pelbagai bidang, contohnya, kimia, dan tidak boleh hanya meletakkan "tanda".
Cabaran Utama
Kesukaran maksimum untuk graduan ialah soalan tentang terbitan formula sebatian organik, mereka tidak boleh menyusun algoritma untuk menyelesaikan masalah.
Bagaimana untuk menangani masalah sedemikian? Untuk mengatasi tugas yang dicadangkan, adalah penting untuk mengetahui algoritma untuk menyelesaikan masalah dalam kimia.
Masalah yang sama adalah tipikal untuk disiplin akademik lain.
Jujukan tindakan
Yang paling biasa ialah masalah menentukan kompaun oleh produk pembakaran yang diketahui, jadi kami mencadangkan untuk mempertimbangkan algoritma untuk menyelesaikan masalah menggunakan contohjenis senaman ini.
1. Nilai jisim molar bahan tertentu ditentukan menggunakan ketumpatan relatif yang diketahui untuk sesetengah gas (jika ada dalam keadaan tugas yang dicadangkan).
2. Kami mengira jumlah bahan yang terbentuk dalam proses ini melalui isipadu molar untuk sebatian gas, melalui ketumpatan atau jisim untuk bahan cecair.
3. Kami mengira nilai kuantitatif semua atom dalam hasil tindak balas kimia tertentu, dan juga mengira jisim setiap atom.
4. Kami meringkaskan nilai ini, kemudian bandingkan nilai yang diperoleh dengan jisim sebatian organik yang diberikan oleh keadaan.
5. Jika jisim awal melebihi nilai yang diperoleh, kami membuat kesimpulan bahawa oksigen terdapat dalam molekul.
6. Kami menentukan jisimnya, tolak untuk ini daripada jisim sebatian organik yang diberikan jumlah semua atom.
6. Cari bilangan atom oksigen (dalam mol).
7. Kami menentukan nisbah kuantiti semua atom yang terdapat dalam masalah. Kami mendapat formula analit.
8. Kami menyusun versi molekulnya, jisim molar.
9. Jika ia berbeza daripada nilai yang diperoleh pada langkah pertama, kami menambah bilangan setiap atom dengan bilangan kali tertentu.
10. Susun formula molekul bahan yang dikehendaki.
11. Menentukan struktur.
12. Kami menulis persamaan proses yang ditunjukkan menggunakan struktur bahan organik.
Algoritma yang dicadangkan untuk menyelesaikan masalah adalah sesuai untuk semua tugas yang berkaitan dengan terbitan formula sebatian organik. Dia akan membantu pelajar sekolah menengahmenghadapi peperiksaan dengan secukupnya.
Contoh 1
Apakah rupa penyelesaian masalah algoritma?
Untuk menjawab soalan ini, berikut ialah sampel yang telah siap.
Apabila membakar 17.5 g kompaun, 28 liter karbon dioksida diperolehi, serta 22.5 ml wap air. Ketumpatan wap sebatian ini sepadan dengan 3.125 g/l. Terdapat maklumat bahawa analit terbentuk semasa dehidrasi alkohol tepu tertier. Berdasarkan data yang diberikan:
1) lakukan pengiraan tertentu yang diperlukan untuk mencari formula molekul bahan organik ini;
2) tulis formula molekulnya;
3) buat pandangan struktur sebatian asal, secara unik mencerminkan sambungan atom dalam molekul yang dicadangkan.
Data tugas.
- m (bahan permulaan)- 17.5g
- V karbon dioksida-28L
- V air-22.5ml
Formula untuk pengiraan matematik:
- √=√ mn
- √=m/ρ
Jika anda mahu, anda boleh mengatasi tugas ini dalam beberapa cara.
Cara pertama
1. Tentukan bilangan mol semua hasil tindak balas kimia menggunakan isipadu molar.
nCO2=1.25 mol
2. Kami mendedahkan kandungan kuantitatif unsur pertama (karbon) dalam hasil proses ini.
nC=nCO2=, 25 mol
3. Kira jisim unsur itu.
mC=1.25 mol12g/mol=15 g.
Tentukan jisim wap air, dengan mengetahui bahawa ketumpatan ialah 1g/ml.
mH2O ialah 22.5g
Kami mendedahkan jumlah produk tindak balas (wap air).
n air=1.25 mol
6. Kami mengira kandungan kuantitatif unsur (hidrogen) dalam hasil tindak balas.
nH=2n (air)=2.5 mol
7. Tentukan jisim unsur ini.
mH=2.5g
8. Mari kita rumuskan jisim unsur untuk menentukan kehadiran (ketiadaan) atom oksigen dalam molekul.
mC + mH=1 5g + 2.5g=17.5g
Ini sepadan dengan data masalah, oleh itu, tiada atom oksigen dalam bahan organik yang dikehendaki.
9. Mencari nisbah.
CH2ialah formula yang paling mudah.
10. Kira M bahan yang dikehendaki menggunakan ketumpatan.
M bahan=70 g/mol.
n-5, bahannya kelihatan seperti ini: C5H10.
Syarat mengatakan bahawa bahan itu diperolehi melalui penyahhidratan alkohol, oleh itu, ia adalah alkena.
Pilihan kedua
Mari kita pertimbangkan algoritma lain untuk menyelesaikan masalah.
1. Mengetahui bahawa bahan ini diperoleh melalui dehidrasi alkohol, kami membuat kesimpulan bahawa ia mungkin tergolong dalam kelas alkena.
2. Cari nilai M bahan yang dikehendaki menggunakan ketumpatan.
M dalam=70 g/mol.
3. M (g/mol) untuk sebatian ialah: 12n + 2n.
4. Kami mengira nilai kuantitatif atom karbon dalam molekul hidrokarbon etilena.
14 n=70, n=5, jadi molekulformula bahan kelihatan seperti: C5H10n.
Data untuk masalah ini mengatakan bahawa bahan itu diperoleh melalui dehidrasi alkohol tertier, oleh itu ia adalah alkena.
Bagaimana untuk membuat algoritma untuk menyelesaikan masalah? Pelajar mesti tahu cara mendapatkan wakil kelas sebatian organik yang berbeza, memiliki sifat kimia khusus mereka.
Contoh 2
Mari cuba kenal pasti algoritma untuk menyelesaikan masalah menggunakan contoh lain daripada USE.
Dengan pembakaran lengkap 22.5 gram asid alfa-aminokarboksilik dalam oksigen atmosfera, adalah mungkin untuk mengumpul 13.44 liter (N. O.) karbon monoksida (4) dan 3.36 L (N. O.) nitrogen. Cari formula asid yang dicadangkan.
Data mengikut syarat.
- m(asid amino) -22.5 g;
- √(karbon dioksida ) -13.44 liter;
- √(nitrogen) -3, 36 t.
Formula.
- m=Mn;
- √=√ mn.
Kami menggunakan algoritma standard untuk menyelesaikan masalah.
Cari nilai kuantitatif produk interaksi.
(nitrogen)=0.15 mol.Tuliskan persamaan kimia (kami menggunakan formula am). Selanjutnya, mengikut tindak balas, mengetahui jumlah bahan, kita mengira bilangan mol asid aminokarboksilik:
x - 0.3 mol.
Hitung jisim molar asid aminokarboksilik.
M(bahan permulaan )=m/n=22.5 g/0.3 mol=75 g/mol.
Hitung jisim molar bagi asalasid aminokarboksilik menggunakan jisim atom relatif unsur.
M(asid amino )=(R+74) g/mol.
Tentukan radikal hidrokarbon secara matematik.
R + 74=75, R=75 - 74=1.
Dengan pemilihan, kami mengenal pasti varian radikal hidrokarbon, tulis formula asid aminokarboksilik yang dikehendaki, rumuskan jawapannya.
Akibatnya, dalam kes ini hanya terdapat atom hidrogen, jadi kita mempunyai formula CH2NH2COOH (glisin).
Jawapan: CH2NH2COOH.
Penyelesaian alternatif
Algoritma kedua untuk menyelesaikan masalah adalah seperti berikut.
Kami mengira ungkapan kuantitatif hasil tindak balas, menggunakan nilai isipadu molar.
(karbon dioksida )=0.6 mol.Kami mencatatkan proses kimia, bersenjatakan formula am kelas sebatian ini. Kami mengira dengan persamaan bilangan mol asid aminokarboksilik yang diambil:
x=0.62/in=1.2 /in mol
Seterusnya, kami mengira jisim molar asid aminokarboksilik:
M=75 in g/mol.
Menggunakan jisim atom relatif unsur, kita dapati jisim molar asid aminokarboksilik:
M(asid amino )=(R + 74) g/mol.
Samakan jisim molar, kemudian selesaikan persamaan, tentukan nilai radikal:
R + 74=75v, R=75v - 74=1 (ambil v=1).
Melalui pemilihan, ia membuat kesimpulan bahawa tiada radikal hidrokarbon, oleh itu asid amino yang dikehendaki ialah glisin.
Akibatnya, R=H, kita mendapat formula CH2NH2COOH(glisin).
Jawapan: CH2NH2COOH.
Penyelesaian masalah sedemikian dengan kaedah algoritma hanya boleh dilakukan jika pelajar mempunyai kemahiran asas matematik yang mencukupi.
Pengaturcaraan
Apakah rupa algoritma di sini? Contoh penyelesaian masalah dalam informatika dan teknologi komputer memerlukan urutan tindakan yang jelas.
Apabila pesanan dilanggar, pelbagai ralat sistem berlaku yang tidak membenarkan algoritma berfungsi sepenuhnya. Membangunkan atur cara menggunakan pengaturcaraan berorientasikan objek terdiri daripada dua langkah:
- membuat GUI dalam mod visual;
- pembangunan kod.
Pendekatan ini sangat memudahkan algoritma untuk menyelesaikan masalah pengaturcaraan.
Secara manual hampir mustahil untuk menguruskan proses yang memakan masa ini.
Kesimpulan
Algoritma standard untuk menyelesaikan masalah inventif dibentangkan di bawah.
Ini ialah urutan tindakan yang tepat dan boleh difahami. Semasa menciptanya, anda perlu memiliki data awal tugasan, keadaan awal objek yang diterangkan.
Untuk menyerlahkan peringkat penyelesaian masalah algoritma, adalah penting untuk menentukan tujuan kerja, untuk menyerlahkan sistem arahan yang akan dilaksanakan oleh pelaksana.
Algoritma yang dibuat mestilahmenjadi set sifat tertentu:
- discreteness (bahagi kepada langkah);
- keunikan (setiap tindakan mempunyai satu penyelesaian);
- konseptual;
- prestasi.
Banyak algoritma adalah besar, iaitu, ia boleh digunakan untuk menyelesaikan banyak tugas yang serupa.
Bahasa pengaturcaraan ialah set peraturan khas untuk menulis data dan struktur algoritma. Pada masa ini, ia digunakan dalam semua bidang saintifik. Aspek pentingnya ialah kelajuan. Jika algoritma lambat, tidak menjamin tindak balas yang rasional dan pantas, ia dikembalikan untuk semakan.
Masa pelaksanaan beberapa tugasan ditentukan bukan sahaja oleh saiz data input, tetapi juga oleh faktor lain. Contohnya, algoritma untuk mengisih bilangan integer yang ketara adalah lebih mudah dan pantas, dengan syarat pengisihan awal telah dijalankan.
