Химиядағы есепті шешудің нақты алгоритмі - осы күрделі пәндегі соңғы сынақтарға бейімделудің тамаша тәсілі. 2017 жылы емтихан құрылымына елеулі өзгерістер енгізілді, тестілеудің бірінші бөлімінен бір жауабы бар сұрақтар алынып тасталды. Сұрақтардың тұжырымы түлек әртүрлі салаларда, мысалы, химияда білімін көрсете алатындай етіп беріледі және жай ғана «белгі» қоя алмайды.
Негізгі қиындықтар
Түлектер үшін ең үлкен қиындық органикалық қосылыстардың формулаларын шығару сұрақтары, олар есепті шешу алгоритмін құра алмайды.
Мұндай мәселемен қалай күресуге болады? Ұсынылған тапсырманы орындау үшін химиядан есептерді шығару алгоритмін білу маңызды.
Дәл осындай мәселе басқа академиялық пәндерге тән.
Әрекеттер тізбегі
Ең көп таралғаны белгілі жану өнімдері бойынша қосылысты анықтау мәселелері, сондықтан мысалды пайдалана отырып есептерді шешу алгоритмін қарастыруды ұсынамыз.бұл жаттығу түрі.
1. Берілген заттың молярлық массасының мәні кейбір газ үшін белгілі салыстырмалы тығыздықты пайдалана отырып анықталады (егер ұсынылған тапсырма жағдайында болса).
2. Бұл процесте түзілетін заттардың мөлшерін газ тәрізді қосылыс үшін молярлық көлем арқылы, сұйық заттар үшін тығыздық немесе масса арқылы есептейміз.
3. Біз берілген химиялық реакция өнімдеріндегі барлық атомдардың сандық мәндерін есептейміз, сонымен қатар әрқайсысының массасын есептейміз.
4. Бұл мәндерді қорытындылаймыз, содан кейін алынған мәнді шартпен берілген органикалық қосылыс массасымен салыстырамыз.
5. Егер бастапқы масса алынған мәннен асып кетсе, молекулада оттегі бар деген қорытындыға келеміз.
6. Біз оның массасын анықтаймыз, ол үшін органикалық қосылыстың берілген массасынан барлық атомдардың қосындысын шегереміз.
6. Оттегі атомдарының санын табыңыз (мольмен).
7. Есепте бар барлық атомдар шамаларының қатынасын анықтаймыз. Талданатын заттың формуласын аламыз.
8. Біз оның молекулалық нұсқасын, молярлық массасын құрастырамыз.
9. Егер ол бірінші қадамда алынған мәннен өзгеше болса, біз әрбір атомның санын белгілі бір есе көбейтеміз.
10. Қажетті заттың молекулалық формуласын құрастырыңыз.
11. Құрылымды анықтау.
12. Органикалық заттардың құрылымдарын пайдаланып көрсетілген процестің теңдеуін жазамыз.
Есепті шешудің ұсынылған алгоритмі органикалық қосылыс формуласын шығаруға байланысты барлық тапсырмалар үшін қолайлы. Ол жоғары сынып оқушыларына көмектеседіемтиханды лайықты түрде тапсыру.
1-мысал
Алгоритмдік есептерді шешу қандай болуы керек?
Бұл сұраққа жауап беру үшін мұнда дайын үлгі берілген.
17,5 г қосындыны жағу кезінде 28 литр көмірқышқыл газы, сонымен қатар 22,5 мл су буы алынды. Бұл қосылыстың буының тығыздығы 3,125 г/л сәйкес келеді. Талданатын зат үшіншілік қаныққан спиртті сусыздандыру кезінде түзілетіні туралы мәліметтер бар. Берілген деректер негізінде:
1) осы органикалық заттың молекулалық формуласын табу үшін қажет белгілі бір есептеулерді орындау;
2) оның молекулалық формуласын жазыңыз;
3) ұсынылған молекуладағы атомдардың байланысын ерекше көрсететін бастапқы қосылыстың құрылымдық көрінісін жасаңыз.
Тапсырма деректері.
- м (бастапқы материал)- 17,5 г
- V көмірқышқыл газы-28л
- V су-22,5мл
Математикалық есептеулерге арналған формулалар:
- √=√ mn
- √=m/ρ
Қаласаңыз, бұл тапсырманы бірнеше жолмен жеңе аласыз.
Бірінші жол
1. Мольдік көлемді пайдаланып химиялық реакцияның барлық өнімдерінің моль санын анықтаңыз.
nCO2=1,25 моль
2. Бұл процестің өніміндегі бірінші элементтің (көміртегі) сандық құрамын анықтаймыз.
nC=nCO2=, 25 моль
3. Элементтің массасын есептеңіз.
mC=1,25 моль12г/моль=15 г.
Тығыздығы 1г/мл екенін біле отырып, су буының массасын анықтаңыз.
mH2O - 22,5 г
Реакция өнімінің (су буы) мөлшерін анықтаймыз.
n су=1,25 моль
6. Реакция өніміндегі элементтің (сутегі) сандық құрамын есептейміз.
nH=2n (су)=2,5 моль
7. Осы элементтің массасын анықтаңыз.
mH=2,5г
8. Молекуладағы оттегі атомдарының болуын (жоқтығын) анықтау үшін элементтердің массаларын қорытындылаймыз.
mC + mH=1 5г + 2,5г=17,5г
Бұл мәселенің деректеріне сәйкес келеді, сондықтан қажетті органикалық затта оттегі атомдары жоқ.
9. Пропорцияны табу.
CH2- ең қарапайым формула.
10. Қажетті заттың M мәнін тығыздық арқылы есептеңіз.
M зат=70 г/моль.
n-5, зат келесідей: C5H10.
Шарт бойынша зат спиртті сусыздандыру арқылы алынған, сондықтан ол алкен.
Екінші опция
Мәселені шешудің басқа алгоритмін қарастырайық.
1. Бұл заттың спирттерді сусыздандыру арқылы алынатынын біле отырып, оның алкендер класына жатуы мүмкін деген қорытындыға келдік.
2. Тығыздығы арқылы қажетті заттың М мәнін табыңыз.
М в=70 г/моль.
3. Қосылыс үшін M (г/моль): 12n + 2n.
4. Этилен көмірсутек молекуласындағы көміртек атомдарының сандық мәнін есептейміз.
14 n=70, n=5, сондықтан молекулалықзаттың формуласы келесідей: C5H10n.
Бұл мәселе бойынша деректер заттың үшінші ретті спиртті сусыздандыру арқылы алынғанын айтады, сондықтан ол алкен.
Есепті шешу алгоритмін қалай жасауға болады? Студент органикалық қосылыстардың әртүрлі кластарының өкілдерін алуды білуі керек, олардың нақты химиялық қасиеттеріне ие болуы керек.
2-мысал
USE-тен басқа мысалды пайдаланып мәселені шешу алгоритмін анықтауға тырысайық.
Атмосфералық оттегіде 22,5 грамм альфа-аминокарбон қышқылының толық жануы кезінде 13,44 литр (N. O.) көміртек оксиді (4) және 3,36 л (Н. О.) азот жинауға болады. Ұсынылған қышқылдың формуласын табыңыз.
Шарттар бойынша деректер.
- m(амин қышқылдары) -22,5 г;
- √(көмірқышқыл газы ) -13,44 литр;
- √(азот) -3, 36 ж.
Формулалар.
- m=Mn;
- √=√ mn.
Мәселені шешу үшін стандартты алгоритмді қолданамыз.
Әсерлесу өнімдерінің сандық мәнін табыңыз.
(азот)=0,15 моль.Химиялық теңдеуді жазыңыз (жалпы формуланы қолданамыз). Әрі қарай, реакцияға сәйкес, заттың мөлшерін біле отырып, біз аминокарбон қышқылының моль санын есептейміз:
x - 0,3 моль.
Аминкарбон қышқылының молярлық массасын есептеңіз.
M(бастапқы зат )=м/н=22,5 г/0,3 моль=75 г/моль.
Түпнұсқаның молярлық массасын есептеңізэлементтердің салыстырмалы атомдық массасын пайдаланатын аминокарбон қышқылы.
M(амин қышқылдары )=(R+74) г/моль.
Көмірсутек радикалын математикалық жолмен анықтаңыз.
R + 74=75, R=75 - 74=1.
Таңдау арқылы көмірсутек радикалының нұсқасын анықтаймыз, керекті аминокарбон қышқылының формуласын жазамыз, жауабын тұжырымдаймыз.
Демек, бұл жағдайда тек сутегі атомы бар, сондықтан бізде CH2NH2COOH (глицин) формуласы бар.
Жауабы: CH2NH2COOH.
Балама шешім
Есепті шешудің екінші алгоритмі келесідей.
Молярлық көлемнің мәнін пайдалана отырып, реакция өнімдерінің сандық өрнектерін есептейміз.
(көмірқышқыл газы )=0,6 моль.Осы қосылыстар класының жалпы формуласымен қаруланған химиялық процесті жазамыз. Алынған аминокарбон қышқылының моль санын мына теңдеу арқылы есептейміз:
x=0,62/дюйм=1,2 /моль
Содан кейін аминокарбон қышқылының молярлық массасын есептейміз:
M=75 г/моль.
Элементтердің салыстырмалы атомдық массаларын пайдалана отырып, аминокарбон қышқылының молярлық массасын табамыз:
M(амин қышқылдары )=(R + 74) г/моль.
Молярлық массаларды теңестіріңіз, содан кейін теңдеуді шешіңіз, радикалдың мәнін анықтаңыз:
R + 74=75v, R=75v - 74=1 (v=1 алыңыз).
Іріктеу арқылы көмірсутек радикалы жоқ деген қорытындыға келеді, сондықтан қажетті амин қышқылы – глицин.
Демек, R=H, біз CH2NH2COOH формуласын аламыз(глицин).
Жауабы: CH2NH2COOH.
Мұндай есептерді алгоритм әдісімен шығару оқушының жеткілікті негізгі математикалық дағдылары болған жағдайда ғана мүмкін болады.
Бағдарламалау
Бұл жерде алгоритмдер қалай көрінеді? Информатика мен компьютерлік технологиядағы есептерді шешу мысалдары нақты әрекеттер тізбегін талап етеді.
Тәртіп бұзылған кезде алгоритмнің толық жұмыс істеуіне мүмкіндік бермейтін әртүрлі жүйелік қателер пайда болады. Объектілі-бағытталған бағдарламалау арқылы бағдарлама жасау екі кезеңнен тұрады:
- визуалды режимде GUI жасау;
- код әзірлеу.
Бұл тәсіл бағдарламалау мәселелерін шешу алгоритмін айтарлықтай жеңілдетеді.
Бұл уақытты қажет ететін процесті қолмен басқару мүмкін емес.
Қорытынды
Өнертапқыштық есептерді шешудің стандартты алгоритмі төменде берілген.
Бұл нақты және түсінікті әрекеттер тізбегі. Оны құру кезінде тапсырманың бастапқы деректеріне, сипатталған нысанның бастапқы күйіне ие болу керек.
Алгоритм есептерін шешу кезеңдерін бөліп көрсету үшін жұмыстың мақсатын анықтау, орындаушы орындайтын командалар жүйесін ерекшелеу маңызды.
Құрылған алгоритм міндетті түрдесипаттардың белгілі бір жинағы болуы керек:
- дискреттілік (қадамдарға бөлу);
- бірегейлік (әр әрекеттің бір шешімі бар);
- концептуалды;
- өнімділік.
Көптеген алгоритмдер массивті, яғни оларды көптеген ұқсас тапсырмаларды шешу үшін пайдалануға болады.
Бағдарламалау тілі – бұл мәліметтер мен алгоритмдік құрылымдарды жазуға арналған арнайы ережелер жиынтығы. Қазіргі уақытта ол барлық ғылыми салаларда қолданылады. Оның маңызды аспектісі - жылдамдық. Алгоритм баяу болса, ұтымды және жылдам жауап беруге кепілдік бермесе, ол қайта қарауға қайтарылады.
Кейбір тапсырмалардың орындалу уақыты кіріс деректерінің өлшемімен ғана емес, басқа факторлармен де анықталады. Мысалы, алдын ала сұрыптау жүргізілген жағдайда, бүтін сандардың едәуір санын сұрыптау алгоритмі қарапайым және жылдамырақ.
