Un algoritmo claro para resolver un problema de química es una excelente manera de sintonizar las pruebas finales en esta compleja disciplina. En 2017, se realizaron cambios significativos en la estructura del examen, se eliminaron las preguntas con una respuesta de la primera parte de la prueba. La redacción de las preguntas se da de tal manera que el egresado demuestre conocimientos en diversas áreas, por ejemplo, química, y no pueda simplemente poner un “tick”.
Principales desafíos
La dificultad máxima para los graduados son las preguntas sobre la derivación de fórmulas de compuestos orgánicos, no pueden componer un algoritmo para resolver el problema.
¿Cómo lidiar con un problema así? Para hacer frente a la tarea propuesta, es importante conocer el algoritmo para resolver problemas en química.
El mismo problema es típico de otras disciplinas académicas.
Secuencia de acciones
Los más comunes son los problemas de determinación del compuesto por productos de combustión conocidos, por lo que proponemos considerar el algoritmo para resolver problemas usando un ejemploeste tipo de ejercicio.
1. El valor de la masa molar de una sustancia determinada se determina utilizando la densidad relativa conocida de algún gas (si está presente en las condiciones de la tarea propuesta).
2. Calculamos la cantidad de sustancias formadas en este proceso a través del volumen molar para un compuesto gaseoso, a través de la densidad o masa para sustancias líquidas.
3. Calculamos los valores cuantitativos de todos los átomos en los productos de una reacción química dada, y también calculamos la masa de cada uno.
4. Resumimos estos valores, luego comparamos el valor obtenido con la masa del compuesto orgánico dada por la condición.
5. Si la masa inicial excede el valor obtenido, concluimos que el oxígeno está presente en la molécula.
6. Determinamos su masa, restamos para esto de la masa dada del compuesto orgánico la suma de todos los átomos.
6. Calcula el número de átomos de oxígeno (en moles).
7. Determinamos la relación de las cantidades de todos los átomos presentes en el problema. Obtenemos la fórmula del analito.
8. Componemos su versión molecular, la masa molar.
9. Si difiere del valor obtenido en el primer paso, aumentamos el número de cada átomo un cierto número de veces.
10. Componga la fórmula molecular de la sustancia deseada.
11. Definición de la estructura.
12. Escribimos la ecuación del proceso indicado usando las estructuras de las sustancias orgánicas.
El algoritmo propuesto para resolver el problema es adecuado para todas las tareas relacionadas con la derivación de la fórmula de un compuesto orgánico. Él ayudará a los estudiantes de secundaria.afrontar adecuadamente el examen.
Ejemplo 1
¿Cómo debería ser la resolución algorítmica de problemas?
Para responder a esta pregunta, aquí hay una muestra terminada.
Al quemar 17,5 g del compuesto, se obtuvieron 28 litros de dióxido de carbono, así como 22,5 ml de vapor de agua. La densidad de vapor de este compuesto corresponde a 3,125 g/l. Hay información de que el analito se forma durante la deshidratación del alcohol saturado terciario. Según los datos proporcionados:
1) realizar ciertos cálculos que serán necesarios para encontrar la fórmula molecular de esta sustancia orgánica;
2) escribe su fórmula molecular;
3) hacen una vista estructural del compuesto original, reflejando de manera única la conexión de los átomos en la molécula propuesta.
Datos de tareas.
- m (material de partida)- 17,5 g
- V dióxido de carbono-28L
- V agua-22.5ml
Fórmulas para cálculos matemáticos:
- √=√ mn
- √=m/ρ
Si lo desea, puede hacer frente a esta tarea de varias maneras.
Primera vía
1. Determina el número de moles de todos los productos de una reacción química utilizando el volumen molar.
nCO2=1,25 mol
2. Revelamos el contenido cuantitativo del primer elemento (carbono) en el producto de este proceso.
nC=nCO2=, 25 mol
3. Calcula la masa del elemento.
mC=1,25 mol12g/mol=15 g.
Determina la masa de vapor de agua, sabiendo que la densidad es 1g/ml.
mH2O es 22,5 g
Revelamos la cantidad del producto de reacción (vapor de agua).
n agua=1,25 mol
6. Calculamos el contenido cuantitativo del elemento (hidrógeno) en el producto de reacción.
nH=2n (agua)=2,5 mol
7. Determine la masa de este elemento.
mH=2,5 g
8. Sumemos las masas de los elementos para determinar la presencia (ausencia) de átomos de oxígeno en la molécula.
mC + mH=1 5g + 2,5g=17,5g
Esto corresponde a los datos del problema, por lo tanto, no hay átomos de oxígeno en la materia orgánica deseada.
9. Hallar la razón.
CH2es la fórmula más sencilla.
10. Calcula M de la sustancia deseada usando la densidad.
M sustancia=70 g/mol.
n-5, la sustancia se ve así: C5H10.
La condición dice que la sustancia se obtiene por deshidratación del alcohol, por lo tanto, es un alqueno.
Segunda opción
Consideremos otro algoritmo para resolver el problema.
1. Sabiendo que esta sustancia se obtiene por deshidratación de alcoholes, concluimos que puede pertenecer a la clase de los alquenos.
2. Encuentre el valor M de la sustancia deseada usando la densidad.
M en=70 g/mol.
3. M (g/mol) para un compuesto es: 12n + 2n.
4. Calculamos el valor cuantitativo de los átomos de carbono en una molécula de hidrocarburo de etileno.
14 n=70, n=5, por lo que lala fórmula de una sustancia se ve así: C5H10n.
Los datos para este problema dicen que la sustancia se obtiene por deshidratación de un alcohol terciario, por lo tanto es un alqueno.
¿Cómo hacer un algoritmo para resolver un problema? El estudiante debe saber cómo obtener representantes de diferentes clases de compuestos orgánicos, posee sus propiedades químicas específicas.
Ejemplo 2
Intentemos identificar un algoritmo para resolver el problema usando otro ejemplo del USE.
Con la combustión completa de 22,5 gramos de ácido alfa-aminocarboxílico en oxígeno atmosférico, fue posible recolectar 13,44 litros (N. O.) de monóxido de carbono (4) y 3,36 L (N. O.) de nitrógeno. Encuentra la fórmula del ácido sugerido.
Datos por condición.
- m(aminoácidos) -22,5 g;
- √(dióxido de carbono ) -13,44 litros;
- √(nitrógeno) -3, 36 años
Fórmulas.
- m=Mn;
- √=√ mn.
Usamos el algoritmo estándar para resolver el problema.
Encuentra el valor cuantitativo de los productos de interacción.
(nitrógeno)=0,15 mol.Escribe la ecuación química (aplicamos la fórmula general). Además, según la reacción, sabiendo la cantidad de sustancia, calculamos el número de moles de ácido aminocarboxílico:
x - 0,3 mol.
Calcular la masa molar de un ácido aminocarboxílico.
M(sustancia inicial )=m/n=22,5 g/0,3 mol=75 g/mol.
Calcular la masa molar del originalácido aminocarboxílico utilizando las masas atómicas relativas de los elementos.
M(aminoácidos )=(R+74) g/mol.
Determina matemáticamente el radical hidrocarburo.
R + 74=75, R=75 - 74=1.
Por selección, identificamos la variante del radical hidrocarbonado, anotamos la fórmula del ácido aminocarboxílico deseado, formulamos la respuesta.
Por lo tanto, en este caso solo hay un átomo de hidrógeno, por lo que tenemos la fórmula CH2NH2COOH (glicina).
Respuesta: CH2NH2COOH.
Solución alternativa
El segundo algoritmo para resolver el problema es el siguiente.
Calculamos la expresión cuantitativa de los productos de reacción, usando el valor del volumen molar.
(dióxido de carbono )=0,6 mol.Anotamos el proceso químico, armados con la fórmula general de esta clase de compuestos. Calculamos por la ecuación el número de moles del ácido aminocarboxílico tomado:
x=0,62/in=1,2 /in mol
A continuación, calculamos la masa molar del ácido aminocarboxílico:
M=75 en g/mol.
Usando las masas atómicas relativas de los elementos, encontramos la masa molar de un ácido aminocarboxílico:
M(aminoácidos )=(R + 74) g/mol.
Equitar las masas molares, luego resolver la ecuación, determinar el valor del radical:
R + 74=75v, R=75v - 74=1 (toma v=1).
A través de la selección se llega a la conclusión de que no existe ningún radical hidrocarbonado, por lo que el aminoácido deseado es la glicina.
En consecuencia, R=H, obtenemos la fórmula CH2NH2COOH(glicina).
Respuesta: CH2NH2COOH.
Tal resolución de problemas por el método de un algoritmo solo es posible si el estudiante tiene suficientes habilidades matemáticas básicas.
Programación
¿Cómo se ven los algoritmos aquí? Los ejemplos de resolución de problemas en informática y tecnología informática requieren una secuencia clara de acciones.
Cuando se viola la orden, ocurren varios errores del sistema que no permiten que el algoritmo funcione en su totalidad. El desarrollo de un programa utilizando la programación orientada a objetos consta de dos pasos:
- creando una GUI en modo visual;
- desarrollo de código.
Este enfoque simplifica enormemente el algoritmo para resolver problemas de programación.
Manualmente, es casi imposible administrar este proceso que consume mucho tiempo.
Conclusión
A continuación se presenta el algoritmo estándar para resolver problemas inventivos.
Esta es una secuencia de acciones precisa y comprensible. Al crearlo, es necesario poseer los datos iniciales de la tarea, el estado inicial del objeto descrito.
Para res altar las etapas de resolución de problemas de algoritmos, es importante determinar el propósito del trabajo, res altar el sistema de comandos que ejecutará el ejecutor.
El algoritmo creado debeser un conjunto específico de propiedades:
- discreción (división en pasos);
- singularidad (cada acción tiene una solución);
- conceptual;
- rendimiento.
Muchos algoritmos son masivos, es decir, pueden usarse para resolver muchas tareas similares.
Un lenguaje de programación es un conjunto especial de reglas para escribir datos y estructuras algorítmicas. Actualmente, se utiliza en todos los campos científicos. Su aspecto importante es la velocidad. Si el algoritmo es lento, no garantiza una respuesta racional y rápida, se devuelve para revisión.
El tiempo de ejecución de algunas tareas está determinado no solo por el tamaño de los datos de entrada, sino también por otros factores. Por ejemplo, el algoritmo para ordenar un número significativo de enteros es más simple y rápido, siempre que se haya realizado una clasificación preliminar.
