Một thuật toán rõ ràng để giải quyết một vấn đề trong hóa học là một cách tuyệt vời để điều chỉnh các bài kiểm tra cuối cùng trong lĩnh vực phức tạp này. Năm 2017, cấu trúc đề thi đã có những thay đổi đáng kể, các câu hỏi có một đáp án đã được loại bỏ khỏi phần đầu của bài thi. Từ ngữ của các câu hỏi được đưa ra theo cách mà sinh viên tốt nghiệp thể hiện kiến thức trong các lĩnh vực khác nhau, ví dụ, hóa học, và không thể chỉ đơn giản là "đánh dấu".
Thử thách chính
Khó khăn tối đa đối với sinh viên tốt nghiệp là các câu hỏi về suy ra công thức của các hợp chất hữu cơ, họ không thể soạn ra một thuật toán để giải quyết vấn đề.
Làm thế nào để đối phó với một vấn đề như vậy? Để hoàn thành nhiệm vụ được đề ra, điều quan trọng là phải biết thuật toán giải các bài toán trong hóa học.
Vấn đề tương tự là điển hình cho các ngành học khác.
Chuỗi hành động
Phổ biến nhất là các bài toán xác định hợp chất bằng các sản phẩm cháy đã biết, vì vậy chúng tôi đề xuất xem xét thuật toán giải bài toán bằng cách sử dụng một ví dụloại bài tập này.
1. Giá trị của khối lượng mol của một chất nhất định được xác định bằng cách sử dụng mật độ tương đối đã biết của một số khí (nếu có trong điều kiện của nhiệm vụ đề xuất).
2. Chúng tôi tính toán lượng chất được tạo thành trong quá trình này thông qua thể tích mol đối với hợp chất ở thể khí, thông qua mật độ hoặc khối lượng đối với chất lỏng.
3. Chúng tôi tính toán các giá trị định lượng của tất cả các nguyên tử trong các sản phẩm của một phản ứng hóa học nhất định và cũng tính khối lượng của mỗi nguyên tử.
4. Chúng tôi tổng hợp các giá trị này, sau đó so sánh giá trị thu được với khối lượng của hợp chất hữu cơ theo điều kiện.
5. Nếu khối lượng ban đầu vượt quá giá trị thu được, chúng tôi kết luận rằng oxy có trong phân tử.
6. Chúng tôi xác định khối lượng của nó, trừ đi khối lượng đã cho của hợp chất hữu cơ để lấy tổng của tất cả các nguyên tử.
6. Tìm số nguyên tử oxi (tính theo mol).
7. Chúng tôi xác định tỷ lệ của các đại lượng của tất cả các nguyên tử có trong bài toán. Chúng tôi nhận được công thức của chất phân tích.
8. Chúng tôi soạn phiên bản phân tử của nó, khối lượng mol.
9. Nếu nó khác với giá trị thu được ở bước đầu tiên, chúng tôi tăng số lượng của mỗi nguyên tử lên một số lần nhất định.
10. Soạn công thức phân tử của chất mong muốn.
11. Xác định cấu trúc.
12. Chúng tôi viết phương trình của quá trình được chỉ định bằng cách sử dụng cấu trúc của các chất hữu cơ.
Thuật toán được đề xuất để giải quyết vấn đề phù hợp cho tất cả các nhiệm vụ liên quan đến việc tìm ra công thức của một hợp chất hữu cơ. Anh ấy sẽ giúp đỡ các học sinh trung họcđối phó đầy đủ với kỳ thi.
Ví dụ 1
Giải quyết vấn đề theo thuật toán sẽ như thế nào?
Để trả lời câu hỏi này, đây là một mẫu đã hoàn thành.
Khi đốt cháy 17,5 g hợp chất, thu được 28 lít khí cacbonic và 22,5 ml hơi nước. Tỷ trọng hơi của hợp chất này tương ứng với 3,125 g / l. Có thông tin rằng chất phân tích được hình thành trong quá trình khử nước của rượu bão hòa bậc ba. Dựa trên dữ liệu được cung cấp:
1) thực hiện một số phép tính cần thiết để tìm công thức phân tử của chất hữu cơ này;
2) viết công thức phân tử của nó;
3) tạo một cái nhìn về cấu trúc của hợp chất ban đầu, phản ánh duy nhất sự liên kết của các nguyên tử trong phân tử được đề xuất.
Dữ liệu công việc.
- m (nguyên liệu ban đầu) - 17,5g
- V carbon dioxide-28L
- V nước-22.5ml
Công thức tính toán:
- √=√m n
- √=m / ρ
Nếu bạn muốn, bạn có thể đối phó với nhiệm vụ này bằng nhiều cách.
Cách đầu tiên
1. Xác định số mol của tất cả các sản phẩm của một phản ứng hóa học bằng cách sử dụng thể tích mol.
nCO2=1,25 mol
2. Chúng tôi tiết lộ hàm lượng định lượng của nguyên tố đầu tiên (carbon) trong sản phẩm của quá trình này.
nC=nCO2=, 25 mol
3. Tính khối lượng của nguyên tố.
mC=1,25 mol12g / mol=15 g.
Xác định khối lượng của hơi nước, biết rằng khối lượng riêng là 1g / ml.
mH2O là 22,5g
Chúng tôi tiết lộ lượng sản phẩm phản ứng (hơi nước).
n nước=1,25 mol
6. Chúng tôi tính thành phần định lượng của nguyên tố (hydro) trong sản phẩm phản ứng.
nH=2n (nước)=2,5 mol
7. Xác định khối lượng của nguyên tố này.
mH=2,5g
8. Hãy tính tổng khối lượng của các nguyên tố để xác định sự có mặt (không có) của nguyên tử oxy trong phân tử.
mC + mH=1 5g + 2,5g=17,5g
Điều này tương ứng với dữ liệu của bài toán, do đó, không có nguyên tử oxy trong chất hữu cơ mong muốn.
9. Tìm tỷ lệ.
CH2là công thức đơn giản nhất.
10. Tính M của chất mong muốn bằng cách sử dụng khối lượng riêng.
Chất M=70 g / mol.
n-5, chất có dạng như sau: C5H10.
Điều kiện nói rằng chất thu được bằng cách khử nước của rượu, do đó, nó là một anken.
Lựa chọn thứ hai
Hãy xem xét một thuật toán khác để giải quyết vấn đề.
1. Biết rằng chất này thu được bằng cách khử nước của rượu, chúng tôi kết luận rằng nó có thể thuộc loại anken.
2. Tìm giá trị M của chất mong muốn bằng cách sử dụng khối lượng riêng.
M in=70 g / mol.
3. M (g / mol) đối với hợp chất là: 12n + 2n.
4. Chúng tôi tính toán giá trị định lượng của nguyên tử cacbon trong phân tử hydrocacbon etylen.
14 n=70, n=5, do đó phân tửcông thức của một chất có dạng: C5H10n.
Dữ liệu cho bài toán này nói rằng chất này thu được bằng cách khử nước của rượu bậc ba, do đó nó là một anken.
Làm thế nào để tạo một thuật toán để giải quyết một vấn đề? Học sinh phải biết cách thu được các đại diện của các lớp hợp chất hữu cơ khác nhau, sở hữu các tính chất hóa học cụ thể của chúng.
Ví dụ 2
Hãy cố gắng xác định một thuật toán để giải quyết vấn đề bằng cách sử dụng một ví dụ khác từ SỬ DỤNG.
Đốt cháy hoàn toàn 22,5 gam axit alpha-aminocacboxylic trong oxi không khí, có thể thu được 13,44 lít (N. O) cacbon monoxit (4) và 3,36 L (N. O.) nitơ. Tìm công thức của axit gợi ý.
Dữ liệu theo điều kiện.
- m(axit amin ) -22,5 g;
- √(carbon dioxide ) -13,44 lít;
- √(nitơ ) -3, 36 y.
Công thức.
- m=Mn;
- √=√m n.
Chúng tôi sử dụng thuật toán tiêu chuẩn để giải quyết vấn đề.
Tìm giá trị định lượng của các sản phẩm tương tác.
(nitơ )=0,15 mol.Viết phương trình hóa học (áp dụng công thức chung). Hơn nữa, theo phản ứng, biết lượng chất, ta tính được số mol axit aminocarboxylic:
x - 0,3 mol.
Tính khối lượng mol của một axit aminocarboxylic.
M(chất ban đầu )=m / n=22,5 g / 0,3 mol=75 g / mol.
Tính khối lượng mol của chất ban đầuaxit aminocarboxylic sử dụng khối lượng nguyên tử tương đối của các nguyên tố.
M(axit amin )=(R + 74) g / mol.
Xác định gốc hydrocacbon theo phương pháp toán học.
R + 74=75, R=75 - 74=1.
Bằng cách lựa chọn, chúng tôi xác định được biến thể của gốc hiđrocacbon, viết ra công thức của axit aminocacboxylic mong muốn, lập công thức cho câu trả lời.
Do đó, trong trường hợp này chỉ có một nguyên tử hydro, vì vậy chúng ta có công thức là CH2NH2COOH (glyxin).
Đáp án: CH2NH2COOH.
Giải pháp thay thế
Thuật toán thứ hai để giải quyết vấn đề như sau.
Chúng tôi tính toán biểu thức định lượng của các sản phẩm phản ứng, sử dụng giá trị của thể tích mol.
(carbon dioxide )=0,6 mol.Chúng tôi viết ra quy trình hóa học, được trang bị công thức chung của loại hợp chất này. Chúng tôi tính theo phương trình số mol của axit aminocarboxylic đã lấy:
x=0,62 / in=1,2 / tính bằng mol
Tiếp theo, chúng ta tính khối lượng mol của axit aminocarboxylic:
M=75 tính bằng g / mol.
Sử dụng khối lượng nguyên tử tương đối của các nguyên tố, chúng ta tìm thấy khối lượng mol của một axit aminocarboxylic:
M(axit amin )=(R + 74) g / mol.
Cân bằng khối lượng mol, sau đó giải phương trình, xác định giá trị của căn:
R + 74=75v, R=75v - 74=1 (lấy v=1).
Qua quá trình chọn lọc, kết luận là không có gốc hydrocacbon, do đó axit amin mong muốn là glycine.
Do đó, R=H, chúng tôi nhận được công thức CH2NH2COOH(glycine).
Đáp án: CH2NH2COOH.
Việc giải quyết vấn đề như vậy bằng phương pháp thuật toán chỉ có thể thực hiện được nếu học sinh có đủ các kỹ năng toán học cơ bản.
Lập trình
Các thuật toán ở đây trông như thế nào? Ví dụ về việc giải quyết các vấn đề trong tin học và công nghệ máy tính yêu cầu một chuỗi hành động rõ ràng.
Khi lệnh bị vi phạm, các lỗi hệ thống khác nhau xảy ra không cho phép thuật toán hoạt động đầy đủ. Phát triển một chương trình bằng lập trình hướng đối tượng bao gồm hai bước:
- tạo GUI ở chế độ trực quan;
- phát triển mã.
Cách tiếp cận này giúp đơn giản hóa đáng kể thuật toán giải các bài toán lập trình.
Theo cách thủ công, hầu như không thể quản lý quá trình tốn thời gian này.
Kết
Thuật toán tiêu chuẩn để giải các bài toán sáng tạo được trình bày bên dưới.
Đây là một chuỗi hành động chính xác và dễ hiểu. Khi tạo nó, cần phải sở hữu dữ liệu ban đầu của tác vụ, trạng thái ban đầu của đối tượng được mô tả.
Để làm nổi bật các giai đoạn giải quyết vấn đề của thuật toán, điều quan trọng là phải xác định được mục đích của công việc, làm nổi bật hệ thống lệnh mà người thực thi sẽ thực hiện.
Thuật toán đã tạo phảilà một tập hợp các thuộc tính cụ thể:
- rời rạc (chia thành các bước);
- tính duy nhất (mỗi hành động có một giải pháp);
- khái niệm;
- hiệu suất.
Nhiều thuật toán rất lớn, tức là chúng có thể được sử dụng để giải quyết nhiều nhiệm vụ tương tự.
Ngôn ngữ lập trình là một tập hợp các quy tắc đặc biệt để viết dữ liệu và cấu trúc thuật toán. Hiện nay, nó được sử dụng trong tất cả các lĩnh vực khoa học. Khía cạnh quan trọng của nó là tốc độ. Nếu thuật toán chậm, không đảm bảo phản hồi hợp lý và nhanh chóng, nó sẽ được trả về để sửa đổi.
Thời gian thực hiện của một số tác vụ không chỉ được xác định bởi kích thước của dữ liệu đầu vào mà còn bởi các yếu tố khác. Ví dụ: thuật toán sắp xếp một số lượng lớn các số nguyên đơn giản hơn và nhanh hơn, miễn là đã tiến hành sắp xếp sơ bộ.
