یک الگوریتم واضح برای حل یک مسئله در شیمی راهی عالی برای هماهنگی با آزمون های نهایی در این رشته پیچیده است. در سال 2017 تغییرات قابل توجهی در ساختار آزمون ایجاد شد، سوالات با یک پاسخ از قسمت اول آزمون حذف شدند. جمله بندی سوالات به گونه ای است که فارغ التحصیل دانش خود را در زمینه های مختلف به عنوان مثال شیمی نشان می دهد و نمی تواند به سادگی یک "تیک" بگذارد.
چالش های اصلی
حداکثر دشواری برای فارغ التحصیلان سؤالاتی در مورد استخراج فرمولهای ترکیبات آلی است، آنها نمی توانند الگوریتمی برای حل مسئله بسازند.
چگونه با چنین مشکلی برخورد کنیم؟ برای مقابله با کار پیشنهادی، دانستن الگوریتم حل مسائل در شیمی مهم است.
همین مشکل برای سایر رشته های دانشگاهی معمول است.
توالی اعمال
رایج ترین مسائل مربوط به تعیین ترکیب توسط محصولات احتراق شناخته شده است، بنابراین پیشنهاد می کنیم الگوریتم حل مسائل را با استفاده از یک مثال در نظر بگیریم.این نوع ورزش.
1. مقدار جرم مولی یک ماده معین با استفاده از چگالی نسبی شناخته شده برای مقداری گاز (در صورت وجود در شرایط کار پیشنهادی) تعیین می شود.
2. ما مقدار مواد تشکیل‌شده در این فرآیند را از طریق حجم مولی یک ترکیب گازی، از طریق چگالی یا جرم برای مواد مایع محاسبه می‌کنیم.
3. ما مقادیر کمی همه اتم ها را در محصولات یک واکنش شیمیایی معین محاسبه می کنیم و جرم هر یک را نیز محاسبه می کنیم.
4. ما این مقادیر را خلاصه می‌کنیم، سپس مقدار به‌دست‌آمده را با جرم ترکیب آلی ارائه‌شده توسط شرط مقایسه می‌کنیم.
5. اگر جرم اولیه از مقدار بدست آمده بیشتر شود، نتیجه می گیریم که اکسیژن در مولکول وجود دارد.
6. جرم آن را تعیین می کنیم، برای این از جرم داده شده ترکیب آلی مجموع همه اتم ها را کم می کنیم.
6. تعداد اتم های اکسیژن (به مول) را بیابید.
7. ما نسبت مقادیر همه اتم های موجود در مسئله را تعیین می کنیم. ما فرمول آنالیت را دریافت می کنیم.
8. ما نسخه مولکولی آن، جرم مولی را می سازیم.
9. اگر با مقدار به دست آمده در مرحله اول متفاوت باشد، تعداد هر اتم را به تعداد معینی افزایش می دهیم.
10. فرمول مولکولی ماده مورد نظر را بنویسید.
11. تعریف ساختار.
12. معادله فرآیند مشخص شده را با استفاده از ساختارهای مواد آلی می نویسیم.
الگوریتم پیشنهادی برای حل مسئله برای تمام کارهای مربوط به استخراج فرمول یک ترکیب آلی مناسب است. او به دانش آموزان دبیرستانی کمک خواهد کردبه اندازه کافی با امتحان کنار بیایید.
مثال 1
حل مسئله الگوریتمی چگونه باید باشد؟
برای پاسخ به این سوال، در اینجا یک نمونه تمام شده آورده شده است.
هنگام سوزاندن 17.5 گرم از ترکیب، 28 لیتر دی اکسید کربن و همچنین 22.5 میلی لیتر بخار آب به دست آمد. چگالی بخار این ترکیب برابر با 3.125 گرم در لیتر است. اطلاعاتی وجود دارد که آنالیت در طی کم آبی الکل اشباع سوم تشکیل می شود. بر اساس داده های ارائه شده:
1) انجام محاسبات خاصی که برای یافتن فرمول مولکولی این ماده آلی لازم است؛
2) فرمول مولکولی آن را بنویسید؛
3) یک نمای ساختاری از ترکیب اصلی ایجاد کنید، که به طور منحصر به فرد اتصال اتم ها را در مولکول پیشنهادی منعکس می کند.
داده های وظیفه.
- m (ماده اولیه) - 17.5 گرم
- V دی اکسید کربن-28L
- V آب-22.5ml
فرمولهای محاسبات ریاضی:
- √=√ mn
- √=m/ρ
در صورت تمایل، می توانید از راه های مختلفی با این کار کنار بیایید.
راه اول
1. تعداد مول های تمام محصولات یک واکنش شیمیایی را با استفاده از حجم مولی تعیین کنید.
nCO2=1.25 mol
2. ما محتوای کمی اولین عنصر (کربن) را در محصول این فرآیند آشکار می کنیم.
nC=nCO2=, 25 mol
3. جرم عنصر را محاسبه کنید.
mC=1.25 مول12گرم در مول=15 گرم.
جرم بخار آب را با دانستن اینکه چگالی آن 1 گرم در میلی لیتر است، تعیین کنید.
mH2O ۲۲.۵ گرم است
مقدار محصول واکنش (بخار آب) را آشکار می کنیم.
n آب=1.25 مول
6. ما مقدار کمی عنصر (هیدروژن) را در محصول واکنش محاسبه می کنیم.
nH=2n (آب)=2.5 مول
7. جرم این عنصر را تعیین کنید.
mH=2.5g
8. بیایید جرم عناصر را برای تعیین وجود (فقدان) اتم های اکسیژن در مولکول جمع کنیم.
mC + mH=1 5g + 2.5g=17.5g
این با داده های مسئله مطابقت دارد، بنابراین هیچ اتم اکسیژن در ماده آلی مورد نظر وجود ندارد.
9. یافتن نسبت.
CH2ساده ترین فرمول است.
10. M ماده مورد نظر را با استفاده از چگالی محاسبه کنید.
M ماده=70 گرم در مول.
n-5، ماده به این شکل است: C5H10.
شرط می گوید که این ماده از کم آبی الکل به دست می آید، بنابراین یک آلکن است.
گزینه دوم
بیایید الگوریتم دیگری برای حل مسئله در نظر بگیریم.
1. با دانستن اینکه این ماده از کم آبی الکل ها به دست می آید، نتیجه می گیریم که ممکن است از دسته آلکن ها باشد.
2. مقدار M ماده مورد نظر را با استفاده از چگالی پیدا کنید.
M اینچ=70 گرم در مول.
3. M (g/mol) برای یک ترکیب است: 12n + 2n.
4. ما مقدار کمی اتم‌های کربن را در یک مولکول هیدروکربن اتیلن محاسبه می‌کنیم.
14 n=70، n=5، بنابراین مولکولیفرمول یک ماده به این صورت است: C5H10n.
داده های مربوط به این مشکل می گوید که این ماده از کم آبی یک الکل سوم به دست می آید، بنابراین یک آلکن است.
چگونه الگوریتمی برای حل یک مسئله بسازیم؟ دانش آموز باید بداند که چگونه نمایندگان کلاس های مختلف ترکیبات آلی را به دست آورد و دارای خواص شیمیایی خاص آنها باشد.
مثال 2
بیایید سعی کنیم با استفاده از مثال دیگری از USE الگوریتمی را برای حل مسئله شناسایی کنیم.
با احتراق کامل 22.5 گرم آلفا آمینو کربوکسیلیک اسید در اکسیژن اتمسفر، امکان جمع آوری 13.44 لیتر (N. O.) مونوکسید کربن (4) و 3.36 L (N. O.) نیتروژن فراهم شد. فرمول اسید پیشنهادی را پیدا کنید.
داده بر اساس شرط.
- m(اسیدهای آمینه) -22.5 گرم؛
- √(دی اکسید کربن ) -13.44 لیتر؛
- √(نیتروژن) -3، 36 سال.
فرمولها.
- m=Mn;
- √=√ mn.
ما از الگوریتم استاندارد برای حل مسئله استفاده می کنیم.
مقدار کمی محصولات تعاملی را بیابید.
(نیتروژن)=0.15 مول.معادل شیمیایی را بنویسید (فرمول کلی را اعمال می کنیم). علاوه بر این، با توجه به واکنش، با دانستن مقدار ماده، تعداد مول های اسید آمینه کربوکسیلیک را محاسبه می کنیم:
x - 0.3 mol.
توده مولی اسید آمینه کربوکسیلیک را محاسبه کنید.
M(ماده شروع )=m/n=۲۲.۵ گرم/۰.۳ مول=۷۵ گرم در مول.
جرم مولی اصلی را محاسبه کنیداسید آمینه کربوکسیلیک با استفاده از جرم اتمی نسبی عناصر.
M(اسیدهای آمینه )=(R+74) گرم در مول.
رادیکال هیدروکربنی را از نظر ریاضی تعیین کنید.
R + 74=75، R=75 - 74=1.
با انتخاب، نوع رادیکال هیدروکربنی را شناسایی می کنیم، فرمول اسید آمینه کربوکسیلیک مورد نظر را یادداشت می کنیم، پاسخ را فرموله می کنیم.
در نتیجه، در این مورد فقط یک اتم هیدروژن وجود دارد، بنابراین ما فرمول CH2NH2COOH (گلیسین) را داریم.
پاسخ: CH2NH2COOH.
راه حل جایگزین
الگوریتم دوم برای حل مسئله به شرح زیر است.
ما بیان کمی محصولات واکنش را با استفاده از مقدار حجم مولی محاسبه می کنیم.
(دی اکسید کربن )=0.6 مول.ما فرآیند شیمیایی را با فرمول کلی این دسته از ترکیبات می نویسیم. ما با معادله تعداد مول های اسید آمینه کربوکسیلیک گرفته شده را محاسبه می کنیم:
x=0.62/in=1.2 /in mol
بعد، جرم مولی اسید آمینه کربوکسیلیک را محاسبه می کنیم:
M=75 در گرم در مول.
با استفاده از جرم اتمی نسبی عناصر، جرم مولی اسید آمینه کربوکسیلیک را پیدا می کنیم:
M(اسیدهای آمینه )=(R + 74) گرم در مول.
جرم مولی را برابر کنید، سپس معادله را حل کنید، مقدار رادیکال را تعیین کنید:
R + 74=75v، R=75v - 74=1 (برداشتن v=1).
از طریق انتخاب به این نتیجه می رسد که هیچ رادیکال هیدروکربنی وجود ندارد، بنابراین اسید آمینه مورد نظر گلیسین است.
در نتیجه، R=H، فرمول CH2NH2COOH را دریافت می کنیم(گلیسین).
پاسخ: CH2NH2COOH.
حل چنین مسائلی با روش الگوریتم تنها در صورتی امکان پذیر است که دانش آموز از مهارت های ریاضی پایه کافی برخوردار باشد.
برنامه نویسی
الگوریتم‌ها در اینجا به چه شکل هستند؟ نمونه هایی از حل مسائل در انفورماتیک و فناوری کامپیوتر مستلزم یک توالی واضح از اقدامات است.
هنگامی که دستور نقض می شود، خطاهای سیستمی مختلفی رخ می دهد که اجازه نمی دهد الگوریتم به طور کامل کار کند. توسعه یک برنامه با استفاده از برنامه نویسی شی گرا شامل دو مرحله است:
- ایجاد رابط کاربری گرافیکی در حالت بصری؛
- توسعه کد.
این رویکرد الگوریتم حل مسائل برنامه نویسی را بسیار ساده می کند.
به صورت دستی مدیریت این فرآیند وقت گیر تقریباً غیرممکن است.
نتیجه گیری
الگوریتم استاندارد برای حل مسائل اختراعی در زیر ارائه شده است.
این یک توالی دقیق و قابل درک از اقدامات است. هنگام ایجاد آن، لازم است که داده های اولیه کار، وضعیت اولیه شی توصیف شده را داشته باشید.
برای برجسته کردن مراحل حل مسائل الگوریتم ها، تعیین هدف کار، برجسته کردن سیستم دستوراتی که توسط مجری اجرا می شود، مهم است.
الگوریتم ایجاد شده بایدمجموعه خاصی از ویژگی ها باشد:
- گسسته (تقسیم به مراحل)؛
- یکتا بودن (هر عمل یک راه حل دارد)؛
- مفهومی;
- عملکرد.
بسیاری از الگوریتم ها عظیم هستند، یعنی می توان از آنها برای حل بسیاری از کارهای مشابه استفاده کرد.
یک زبان برنامه نویسی مجموعه ای خاص از قوانین برای نوشتن داده ها و ساختارهای الگوریتمی است. در حال حاضر در تمامی زمینه های علمی کاربرد دارد. جنبه مهم آن سرعت است. اگر الگوریتم کند است، پاسخ منطقی و سریع را تضمین نمی کند، برای بازبینی برگردانده می شود.
زمان اجرای برخی وظایف نه تنها با اندازه داده های ورودی، بلکه توسط عوامل دیگر نیز تعیین می شود. برای مثال، الگوریتم مرتب‌سازی تعداد قابل توجهی از اعداد صحیح ساده‌تر و سریع‌تر است، مشروط بر اینکه مرتب‌سازی اولیه انجام شده باشد.
