Ein klarer Algorithmus zur Lösung eines Problems in der Chemie ist eine großartige Möglichkeit, sich auf die abschließenden Tests in dieser komplexen Disziplin einzustimmen. Im Jahr 2017 wurden wesentliche Änderungen an der Struktur der Prüfung vorgenommen, Fragen mit einer Antwort wurden aus dem ersten Teil des Tests entfernt. Die Formulierung der Fragen ist so vorgegeben, dass der Absolvent Kenntnisse in verschiedenen Bereichen, zB Chemie, nachweist und nicht einfach ein „Häkchen“setzen kann.
Hauptherausforderungen
Die größte Schwierigkeit für Absolventen sind Fragen zur Ableitung von Formeln organischer Verbindungen, sie können keinen Algorithmus zur Lösung des Problems erstellen.
Wie geht man mit einem solchen Problem um? Um die gestellte Aufgabe zu bewältigen, ist es wichtig, den Algorithmus zur Lösung chemischer Probleme zu kennen.
Dasselbe Problem ist typisch für andere akademische Disziplinen.
Aktionsfolge
Am häufigsten sind die Probleme bei der Bestimmung der Verbindung durch bekannte Verbrennungsprodukte, daher schlagen wir vor, den Algorithmus zur Lösung von Problemen anhand eines Beispiels zu betrachtendiese Art von Übung.
1. Der Wert der molaren Masse eines gegebenen Stoffes wird unter Verwendung der bekannten relativen Dichte für ein bestimmtes Gas bestimmt (falls unter den Bedingungen der vorgeschlagenen Aufgabe vorhanden).
2. Die Menge der dabei entstehenden Stoffe berechnen wir bei einer gasförmigen Verbindung über das Molvolumen, bei flüssigen Stoffen über die Dichte oder Masse.
3. Wir berechnen die quantitativen Werte aller Atome in den Produkten einer bestimmten chemischen Reaktion und berechnen auch die Masse jedes einzelnen.
4. Wir fassen diese Werte zusammen und vergleichen dann den erh altenen Wert mit der durch die Bedingung gegebenen Masse der organischen Verbindung.
5. Wenn die Anfangsmasse den erh altenen Wert überschreitet, schließen wir daraus, dass Sauerstoff im Molekül vorhanden ist.
6. Wir bestimmen ihre Masse, ziehen dafür von der gegebenen Masse der organischen Verbindung die Summe aller Atome ab.
6. Finde die Anzahl der Sauerstoffatome (in Mol).
7. Wir bestimmen das Verhältnis der Mengen aller im Problem vorhandenen Atome. Wir erh alten die Formel des Analyten.
8. Wir komponieren seine molekulare Version, die Molmasse.
9. Wenn er sich von dem im ersten Schritt erh altenen Wert unterscheidet, erhöhen wir die Anzahl jedes Atoms um eine bestimmte Anzahl von Malen.
10. Stellen Sie die Summenformel der gewünschten Substanz zusammen.
11. Struktur definieren.
12. Wir schreiben die Gleichung des angegebenen Prozesses unter Verwendung der Strukturen organischer Substanzen.
Der vorgeschlagene Algorithmus zur Lösung des Problems ist für alle Aufgaben geeignet, die mit der Herleitung der Formel einer organischen Verbindung zu tun haben. Er wird Gymnasiasten helfendie Prüfung adäquat bewältigen.
Beispiel 1
Wie sollte algorithmische Problemlösung aussehen?
Um diese Frage zu beantworten, hier ist ein fertiges Beispiel.
Beim Verbrennen von 17,5 g der Verbindung wurden 28 Liter Kohlendioxid sowie 22,5 ml Wasserdampf erh alten. Die Dampfdichte dieser Verbindung entspricht 3,125 g/l. Es gibt Informationen, dass der Analyt während der Dehydratisierung von tertiärem gesättigtem Alkohol gebildet wird. Basierend auf den bereitgestellten Daten:
1) bestimmte Berechnungen durchführen, die erforderlich sind, um die Summenformel dieser organischen Substanz zu finden;
2) schreibe seine Summenformel;
3) eine Strukturansicht der ursprünglichen Verbindung erstellen, die eindeutig die Verbindung der Atome im vorgeschlagenen Molekül widerspiegelt.
Aufgabendaten.
- m (Ausgangsmaterial)- 17,5g
- V Kohlendioxid-28L
- V Wasser-22,5ml
Formeln für mathematische Berechnungen:
- √=√ mn
- √=m/ρ
Wenn Sie möchten, können Sie diese Aufgabe auf verschiedene Arten bewältigen.
Erster Weg
1. Bestimme die Molzahl aller Produkte einer chemischen Reaktion anhand des Molvolumens.
nCO2=1,25 mol
2. Wir zeigen den quantitativen Geh alt des ersten Elements (Kohlenstoff) im Produkt dieses Prozesses.
nC=nCO2=, 25 mol
3. Berechnen Sie die Masse des Elements.
mC=1,25 mol12g/mol=15 g.
Bestimme die Masse des Wasserdampfes, wobei du weißt, dass die Dichte 1g/ml ist.
mH2O ist 22,5g
Wir geben die Menge des Reaktionsprodukts (Wasserdampf) an.
n Wasser=1,25 mol
6. Wir berechnen den quantitativen Geh alt des Elements (Wasserstoff) im Reaktionsprodukt.
nH=2n (Wasser)=2,5 mol
7. Bestimme die Masse dieses Elements.
mH=2,5g
8. Summieren wir die Massen der Elemente, um das Vorhandensein (Fehlen) von Sauerstoffatomen im Molekül zu bestimmen.
mC + mH=1 5g + 2,5g=17,5g
Dies entspricht den Daten des Problems, also gibt es keine Sauerstoffatome in der gewünschten organischen Substanz.
9. Verhältnis ermitteln.
CH2ist die einfachste Formel.
10. Berechnen Sie M des gewünschten Stoffes anhand der Dichte.
M-Substanz=70 g/mol.
n-5, die Substanz sieht so aus: C5H10.
Die Bedingung besagt, dass die Substanz durch Dehydrierung von Alkohol gewonnen wird, also ein Alken ist.
Zweite Option
Betrachten wir einen anderen Algorithmus zur Lösung des Problems.
1. Da wir wissen, dass diese Substanz durch Dehydratisierung von Alkoholen gewonnen wird, schließen wir daraus, dass sie möglicherweise zur Klasse der Alkene gehört.
2. Finden Sie den Wert M des gesuchten Stoffes anhand der Dichte.
M in=70 g/mol.
3. M (g/mol) für eine Verbindung ist: 12n + 2n.
4. Wir berechnen den quantitativen Wert von Kohlenstoffatomen in einem Ethylenkohlenwasserstoffmolekül.
14 n=70, n=5, also das Molekulardie Formel eines Stoffes sieht so aus: C5H10n.
Die Daten zu diesem Problem besagen, dass die Substanz durch Dehydratisierung eines tertiären Alkohols gewonnen wird, also ein Alken ist.
Wie erstelle ich einen Algorithmus zur Lösung eines Problems? Der Student muss wissen, wie man Vertreter verschiedener Klassen organischer Verbindungen erhält, die ihre spezifischen chemischen Eigenschaften besitzen.
Beispiel 2
Lassen Sie uns versuchen, einen Algorithmus zur Lösung des Problems anhand eines anderen Beispiels aus dem USE zu finden.
Bei vollständiger Verbrennung von 22,5 Gramm Alpha-Aminocarbonsäure in Luftsauerstoff konnten 13,44 Liter (N. O.) Kohlenmonoxid (4) und 3,36 L (N. O.) Stickstoff gesammelt werden. Finde die Formel der vorgeschlagenen Säure.
Daten nach Bedingung.
- m(Aminosäuren) -22,5 g;
- √(Kohlendioxid ) -13,44 Liter;
- √(Stickstoff) -3, 36 Jahre.
Formeln.
- m=Mn;
- √=√ mn.
Wir verwenden den Standardalgorithmus zur Lösung des Problems.
Finde den quantitativen Wert von Interaktionsprodukten.
(Stickstoff)=0,15 mol.Schreibe die chemische Gleichung auf (wir wenden die allgemeine Formel an). Außerdem berechnen wir je nach Reaktion und Kenntnis der Stoffmenge die Molzahl der Aminocarbonsäure:
x - 0,3 mol.
Berechnen Sie die Molmasse einer Aminocarbonsäure.
M(Ausgangssubstanz )=m/n=22,5 g/0,3 mol=75 g/mol
Berechnen Sie die Molmasse des OriginalsAminocarbonsäure unter Verwendung der relativen Atommassen der Elemente.
M(Aminosäuren )=(R+74) g/mol.
Kohlenwasserstoffradikal mathematisch bestimmen.
R + 74=75, R=75 - 74=1.
Durch Auswahl bestimmen wir die Variante des Kohlenwasserstoffrestes, schreiben die Formel der gewünschten Aminocarbonsäure auf, formulieren die Antwort.
Folglich gibt es in diesem Fall nur ein Wasserstoffatom, also haben wir die Formel CH2NH2COOH (Glycin).
Antwort: CH2NH2COOH.
Alternative Lösung
Der zweite Algorithmus zur Lösung des Problems lautet wie folgt.
Wir berechnen den quantitativen Ausdruck der Reaktionsprodukte mit dem Wert des molaren Volumens.
(Kohlendioxid )=0,6 mol.Wir schreiben den chemischen Prozess auf, bewaffnet mit der allgemeinen Formel dieser Verbindungsklasse. Wir berechnen nach der Gleichung die Anzahl der Mole der aufgenommenen Aminocarbonsäure:
x=0,62/in=1,2 /in mol
Als nächstes berechnen wir die Molmasse der Aminocarbonsäure:
M=75 in g/mol.
Aus den relativen Atommassen der Elemente ergibt sich die Molmasse einer Aminocarbonsäure:
M(Aminosäuren )=(R + 74) g/mol.
Gleiche Molmassen, dann Gleichung lösen, Radikalwert bestimmen:
R + 74=75v, R=75v - 74=1 (nimm v=1).
Durch Selektion kommt man zu dem Schluss, dass kein Kohlenwasserstoffrest vorhanden ist, daher ist die gesuchte Aminosäure Glycin.
Folglich R=H, erh alten wir die Formel CH2NH2COOH(Glycin).
Antwort: CH2NH2COOH.
Ein solches Problemlösen mit der Methode eines Algorithmus ist nur möglich, wenn der Schüler über ausreichende mathematische Grundkenntnisse verfügt.
Programmierung
Wie sehen hier die Algorithmen aus? Beispiele zur Problemlösung in der Informatik und Computertechnik erfordern eine klare Handlungsabfolge.
Bei einem Verstoß gegen die Anordnung treten verschiedene Systemfehler auf, die den Algorithmus nicht vollständig funktionieren lassen. Die Entwicklung eines Programms mit objektorientierter Programmierung besteht aus zwei Schritten:
- GUI im visuellen Modus erstellen;
- Codeentwicklung.
Dieser Ansatz vereinfacht den Algorithmus zum Lösen von Programmierproblemen erheblich.
Manuell ist es fast unmöglich, diesen zeitaufwändigen Prozess zu verw alten.
Schlussfolgerung
Der Standardalgorithmus zum Lösen erfinderischer Probleme ist unten dargestellt.
Dies ist eine präzise und verständliche Abfolge von Handlungen. Bei der Erstellung ist es notwendig, die Anfangsdaten der Aufgabe zu besitzen, den Anfangszustand des beschriebenen Objekts.
Um die Phasen der Lösung von Algorithmenproblemen hervorzuheben, ist es wichtig, den Zweck der Arbeit zu bestimmen und das Befehlssystem hervorzuheben, das vom Ausführenden ausgeführt wird.
Der erstellte Algorithmus mussein bestimmter Satz von Eigenschaften sein:
- Diskretion (Einteilung in Stufen);
- Einzigartigkeit (jede Aktion hat eine Lösung);
- konzeptionell;
- Leistung.
Viele Algorithmen sind massiv, das heißt, sie können verwendet werden, um viele ähnliche Aufgaben zu lösen.
Eine Programmiersprache ist ein spezielles Regelwerk zum Schreiben von Daten und algorithmischen Strukturen. Derzeit wird es in allen wissenschaftlichen Bereichen eingesetzt. Sein wichtiger Aspekt ist die Geschwindigkeit. Wenn der Algorithmus langsam ist und keine rationale und schnelle Antwort garantiert, wird er zur Überarbeitung zurückgegeben.
Die Ausführungszeit einiger Aufgaben wird nicht nur von der Größe der Eingabedaten, sondern auch von anderen Faktoren bestimmt. Beispielsweise ist der Algorithmus zum Sortieren einer signifikanten Anzahl von ganzen Zahlen einfacher und schneller, vorausgesetzt, dass eine vorläufige Sortierung durchgeführt wurde.
