Un algorithme clair pour résoudre un problème de chimie est un excellent moyen de se connecter aux tests finaux dans cette discipline complexe. En 2017, des changements importants ont été apportés à la structure de l'examen, les questions à une réponse ont été supprimées de la première partie du test. La formulation des questions est donnée de telle manière que le diplômé démontre des connaissances dans divers domaines, par exemple la chimie, et ne peut pas simplement mettre une "coche".
Défis principaux
La difficulté maximale pour les diplômés est les questions sur la dérivation des formules de composés organiques, ils ne peuvent pas composer un algorithme pour résoudre le problème.
Comment faire face à un tel problème ? Afin de faire face à la tâche proposée, il est important de connaître l'algorithme de résolution des problèmes de chimie.
Le même problème est typique pour d'autres disciplines académiques.
Séquence d'actions
Les plus courants sont les problèmes de détermination du composé par des produits de combustion connus, nous proposons donc de considérer l'algorithme de résolution des problèmes à l'aide d'un exemplece type d'exercice.
1. La valeur de la masse molaire d'une substance donnée est déterminée à l'aide de la densité relative connue de certains gaz (s'ils sont présents dans l'état de la tâche proposée).
2. Nous calculons la quantité de substances formées dans ce processus par le volume molaire pour un composé gazeux, par la densité ou la masse pour les substances liquides.
3. Nous calculons les valeurs quantitatives de tous les atomes dans les produits d'une réaction chimique donnée, et calculons également la masse de chacun.
4. Nous résumons ces valeurs, puis comparons la valeur obtenue avec la masse du composé organique donnée par la condition.
5. Si la masse initiale dépasse la valeur obtenue, nous concluons que l'oxygène est présent dans la molécule.
6. Nous déterminons sa masse, soustrayons pour cela de la masse donnée du composé organique la somme de tous les atomes.
6. Trouver le nombre d'atomes d'oxygène (en moles).
7. Nous déterminons le rapport des quantités de tous les atomes présents dans le problème. Nous obtenons la formule de l'analyte.
8. Nous composons sa version moléculaire, la masse molaire.
9. Si elle diffère de la valeur obtenue à la première étape, on augmente le nombre de chaque atome d'un certain nombre de fois.
10. Composez la formule moléculaire de la substance désirée.
11. Définir la structure.
12. Nous écrivons l'équation du processus indiqué en utilisant les structures des substances organiques.
L'algorithme proposé pour résoudre le problème convient à toutes les tâches liées à la dérivation de la formule d'un composé organique. Il aidera les lycéensfaire face de manière adéquate à l'examen.
Exemple 1
À quoi devrait ressembler la résolution algorithmique de problèmes ?
Pour répondre à cette question, voici un échantillon fini.
Lors de la combustion de 17,5 g du composé, 28 litres de dioxyde de carbone ont été obtenus, ainsi que 22,5 ml de vapeur d'eau. La densité de vapeur de ce composé correspond à 3,125 g/l. Il existe des informations selon lesquelles l'analyte se forme lors de la déshydratation de l'alcool saturé tertiaire. D'après les données fournies:
1) effectuer certains calculs qui seront nécessaires pour trouver la formule moléculaire de cette substance organique;
2) écris sa formule moléculaire;
3) faire une vue structurelle du composé d'origine, reflétant de manière unique la connexion des atomes dans la molécule proposée.
Données de tâche.
- m (matériel de départ)- 17.5g
- V dioxyde de carbone-28L
- V eau-22.5ml
Formules pour les calculs mathématiques:
- √=√ mn
- √=m/ρ
Si vous le souhaitez, vous pouvez faire face à cette tâche de plusieurs manières.
Premier chemin
1. Déterminer le nombre de moles de tous les produits d'une réaction chimique en utilisant le volume molaire.
nCO2=1,25 mol
2. Nous révélons le contenu quantitatif du premier élément (carbone) dans le produit de ce processus.
nC=nCO2=, 25 mol
3. Calculez la masse de l'élément.
mC=1,25 mol12g/mol=15 g.
Déterminer la masse de vapeur d'eau, sachant que la densité est de 1g/ml.
mH2O vaut 22,5g
Nous révélons la quantité de produit de réaction (vapeur d'eau).
n eau=1,25 mol
6. Nous calculons la teneur quantitative de l'élément (hydrogène) dans le produit de réaction.
nH=2n (eau)=2,5 mol
7. Déterminez la masse de cet élément.
mH=2.5g
8. Résumons les masses des éléments pour déterminer la présence (absence) d'atomes d'oxygène dans la molécule.
mC + mH=1 5g + 2.5g=17.5g
Cela correspond aux données du problème, il n'y a donc pas d'atomes d'oxygène dans la matière organique recherchée.
9. Trouver le ratio.
CH2est la formule la plus simple.
10. Calculez M de la substance désirée en utilisant la densité.
M substance=70 g/mol.
n-5, la substance ressemble à ceci: C5H10.
La condition dit que la substance est obtenue par déshydratation de l'alcool, donc c'est un alcène.
Deuxième option
Considérons un autre algorithme pour résoudre le problème.
1. Sachant que cette substance est obtenue par déshydratation d'alcools, nous concluons qu'elle peut appartenir à la classe des alcènes.
2. Trouvez la valeur M de la substance désirée en utilisant la densité.
M in=70 g/mol.
3. M (g/mol) pour un composé est: 12n + 2n.
4. Nous calculons la valeur quantitative des atomes de carbone dans une molécule d'hydrocarbure d'éthylène.
14 n=70, n=5, donc la moléculela formule d'une substance ressemble à: C5H10n.
Les données de ce problème indiquent que la substance est obtenue par déshydratation d'un alcool tertiaire, donc c'est un alcène.
Comment faire un algorithme pour résoudre un problème ? L'étudiant doit savoir comment obtenir des représentants de différentes classes de composés organiques, possède leurs propriétés chimiques spécifiques.
Exemple 2
Essayons d'identifier un algorithme pour résoudre le problème en utilisant un autre exemple de l'USE.
Avec une combustion complète de 22,5 grammes d'acide alpha-aminocarboxylique dans l'oxygène atmosphérique, il a été possible de collecter 13,44 litres (N. O.) de monoxyde de carbone (4) et 3,36 L (N. O.) d'azote. Trouvez la formule de l'acide suggéré.
Données par condition.
- m(acides aminés) -22.5 g;
- √(dioxyde de carbone ) -13,44 litres;
- √(azote) -3, 36 ans
Formules.
- m=Mn;
- √=√ mn.
Nous utilisons l'algorithme standard pour résoudre le problème.
Trouvez la valeur quantitative des produits d'interaction.
(azote)=0,15 mol.Écrivez l'équation chimique (nous appliquons la formule générale). De plus, selon la réaction, connaissant la quantité de substance, on calcule le nombre de moles d'acide aminocarboxylique:
x - 0,3 mol.
Calculer la masse molaire d'un acide aminocarboxylique.
M(substance de départ )=m/n=22,5 g/0,3 mol=75 g/mol.
Calculer la masse molaire de l'originalacide aminocarboxylique en utilisant les masses atomiques relatives des éléments.
M(acides aminés )=(R+74) g/mol.
Déterminer mathématiquement le radical hydrocarboné.
R + 74=75, R=75 - 74=1.
Par sélection, on identifie la variante du radical hydrocarboné, on écrit la formule de l'acide aminocarboxylique désiré, on formule la réponse.
Par conséquent, dans ce cas, il n'y a qu'un atome d'hydrogène, nous avons donc la formule CH2NH2COOH (glycine).
Réponse: CH2NH2COOH.
Solution alternative
Le deuxième algorithme pour résoudre le problème est le suivant.
Nous calculons l'expression quantitative des produits de réaction, en utilisant la valeur du volume molaire.
(dioxyde de carbone )=0,6 mol.Nous écrivons le processus chimique, armé de la formule générale de cette classe de composés. Nous calculons par l'équation le nombre de moles de l'acide aminocarboxylique pris:
x=0,62/in=1,2 /in mol
Ensuite, nous calculons la masse molaire de l'acide aminocarboxylique:
M=75 en g/mol.
En utilisant les masses atomiques relatives des éléments, on trouve la masse molaire d'un acide aminocarboxylique:
M(acides aminés )=(R + 74) g/mol.
Équilibrez les masses molaires, puis résolvez l'équation, déterminez la valeur du radical:
R + 74=75v, R=75v - 74=1 (prendre v=1).
Grâce à la sélection, on arrive à la conclusion qu'il n'y a pas de radical hydrocarboné, donc l'acide aminé désiré est la glycine.
Par conséquent, R=H, on obtient la formule CH2NH2COOH(glycine).
Réponse: CH2NH2COOH.
Une telle résolution de problèmes par la méthode d'un algorithme n'est possible que si l'étudiant possède des compétences mathématiques de base suffisantes.
Programmation
À quoi ressemblent les algorithmes ici ? Des exemples de résolution de problèmes en informatique et en technologie informatique nécessitent une séquence d'actions claire.
Lorsque l'ordre est violé, diverses erreurs système se produisent qui ne permettent pas à l'algorithme de fonctionner pleinement. Le développement d'un programme à l'aide de la programmation orientée objet comprend deux étapes:
- créer une interface graphique en mode visuel;
- développement de code.
Cette approche simplifie grandement l'algorithme de résolution des problèmes de programmation.
Manuellement, il est presque impossible de gérer ce processus chronophage.
Conclusion
L'algorithme standard pour résoudre les problèmes inventifs est présenté ci-dessous.
Il s'agit d'une séquence d'actions précise et compréhensible. Lors de sa création, il est nécessaire de posséder les données initiales de la tâche, l'état initial de l'objet décrit.
Afin de mettre en évidence les étapes de résolution de problèmes d'algorithmes, il est important de déterminer le but du travail, de mettre en évidence le système de commandes qui sera exécuté par l'exécuteur.
L'algorithme créé doitêtre un ensemble spécifique de propriétés:
- discrétion (division en étapes);
- unicité (chaque action a une solution);
- conceptuel;
- performance.
De nombreux algorithmes sont massifs, c'est-à-dire qu'ils peuvent être utilisés pour résoudre de nombreuses tâches similaires.
Un langage de programmation est un ensemble spécial de règles pour écrire des données et des structures algorithmiques. Actuellement, il est utilisé dans tous les domaines scientifiques. Son aspect important est la vitesse. Si l'algorithme est lent, ne garantit pas une réponse rationnelle et rapide, il est renvoyé pour révision.
Le temps d'exécution de certaines tâches est déterminé non seulement par la taille des données d'entrée, mais également par d'autres facteurs. Par exemple, l'algorithme de tri d'un nombre significatif d'entiers est plus simple et plus rapide, à condition qu'un tri préalable ait été effectué.
