Խնդիրների լուծման ալգորիթմներ - առանձնահատկություններ, քայլ առ քայլ նկարագրություն և առաջարկություններ

2024 Հեղինակ: Angel Austin | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-02 17:49

Քիմիայի խնդիր լուծելու հստակ ալգորիթմը հիանալի միջոց է այս բարդ առարկայի վերջնական թեստերին համապատասխանեցնելու համար: 2017 թվականին քննության կառուցվածքում էական փոփոխություններ են կատարվել, թեստի առաջին մասից հանվել են մեկ պատասխանով հարցեր։ Հարցերի ձևակերպումը տրված է այնպես, որ շրջանավարտը ցույց է տալիս գիտելիքներ տարբեր ոլորտներից, օրինակ՝ քիմիայից և չի կարող պարզապես «տիզ» դնել։

Հիմնական մարտահրավերներ

Շրջանավարտների համար առավելագույն դժվարությունը օրգանական միացությունների բանաձևերի ստացման հարցերն են, նրանք չեն կարող խնդրի լուծման ալգորիթմ կազմել։

Ինչպե՞ս վարվել նման խնդրի հետ: Առաջարկվող առաջադրանքը հաղթահարելու համար կարևոր է իմանալ քիմիայի խնդիրների լուծման ալգորիթմը։

Նույն խնդիրը բնորոշ է այլ ակադեմիական առարկաների համար։

Գործողությունների հաջորդականություն

Ամենատարածվածը այրման հայտնի արտադրանքներով միացությունը որոշելու խնդիրներն են, ուստի մենք առաջարկում ենք դիտարկել խնդիրների լուծման ալգորիթմը՝ օգտագործելով օրինակ.այս տեսակի վարժություն.

1. Տվյալ նյութի մոլային զանգվածի արժեքը որոշվում է՝ օգտագործելով որոշ գազի հայտնի հարաբերական խտությունը (եթե առկա է առաջարկվող առաջադրանքի պայմաններում):

2. Մենք հաշվարկում ենք այս գործընթացում ձևավորված նյութերի քանակը գազային միացության մոլային ծավալի, հեղուկ նյութերի խտության կամ զանգվածի միջոցով:

3. Մենք հաշվարկում ենք բոլոր ատոմների քանակական արժեքները տվյալ քիմիական ռեակցիայի արտադրանքներում, ինչպես նաև հաշվարկում ենք յուրաքանչյուրի զանգվածը։

4. Մենք ամփոփում ենք այս արժեքները, ապա ստացված արժեքը համեմատում պայմանով տրված օրգանական միացության զանգվածի հետ։

5. Եթե սկզբնական զանգվածը գերազանցում է ստացված արժեքը, ապա եզրակացնում ենք, որ մոլեկուլում առկա է թթվածին։

6. Որոշում ենք նրա զանգվածը, դրա համար օրգանական միացության տրված զանգվածից հանում ենք բոլոր ատոմների գումարը։

6. Գտե՛ք թթվածնի ատոմների թիվը (մոլերով):

7. Մենք որոշում ենք խնդրի մեջ առկա բոլոր ատոմների քանակների հարաբերակցությունը: Ստանում ենք անալիտի բանաձևը։

8. Մենք կազմում ենք դրա մոլեկուլային տարբերակը՝ մոլային զանգվածը։

9. Եթե այն տարբերվում է առաջին քայլում ստացված արժեքից, մենք յուրաքանչյուր ատոմի թիվը մեծացնում ենք որոշակի քանակությամբ անգամ։

10. Կազմե՛ք ցանկալի նյութի մոլեկուլային բանաձևը։

11. Կառուցվածքի սահմանում։

12. Նշված գործընթացի հավասարումը գրում ենք օրգանական նյութերի կառուցվածքների միջոցով։

Խնդիրը լուծելու համար առաջարկվող ալգորիթմը հարմար է օրգանական միացության բանաձևի ստացման հետ կապված բոլոր առաջադրանքների համար: Նա կօգնի ավագ դպրոցի աշակերտներինհամարժեք կերպով հաղթահարել քննությունը:

Օրինակ 1

Ինչպիսի՞ն պետք է լինի ալգորիթմական խնդրի լուծումը:

Այս հարցին պատասխանելու համար ահա ավարտված նմուշը:

17,5 գ միացությունն այրելիս ստացվել է 28 լիտր ածխաթթու գազ, ինչպես նաև 22,5 մլ ջրային գոլորշի։ Այս միացության գոլորշիների խտությունը համապատասխանում է 3,125 գ/լ։ Տեղեկություններ կան, որ անալիտը ձևավորվում է երրորդային հագեցած ալկոհոլի ջրազրկման ժամանակ։ Տրամադրված տվյալների հիման վրա՝

1) կատարել որոշակի հաշվարկներ, որոնք կպահանջվեն գտնել այս օրգանական նյութի մոլեկուլային բանաձևը;

2) գրեք դրա մոլեկուլային բանաձևը;

3) կատարել սկզբնական միացության կառուցվածքային տեսք՝ եզակի կերպով արտացոլելով առաջարկվող մոլեկուլում ատոմների կապը։

Առաջադրանքի տվյալներ։

• մ (մեկնարկային նյութ)- 17,5գ
• V ածխածնի երկօքսիդ-28L
• V ջուր-22,5մլ

Մաթեմատիկական հաշվարկների բանաձևեր.

• √=√ _մn
• √=m/r

Ցանկության դեպքում դուք կարող եք հաղթահարել այս խնդիրը մի քանի ձևով:

Առաջին ճանապարհ

1. Որոշե՛ք քիմիական ռեակցիայի բոլոր արտադրատեսակների մոլերի քանակը՝ օգտագործելով մոլային ծավալը։

nCO_{2=1,25 մոլ}

2. Մենք բացահայտում ենք այս գործընթացի արտադրյալի առաջին տարրի (ածխածնի) քանակական պարունակությունը։

nC=nCO_{2=, 25 մոլ}

3. Հաշվի՛ր տարրի զանգվածը։

mC=1,25 մոլ12գ/մոլ=15 գ։

Որոշեք ջրի գոլորշու զանգվածը՝ իմանալով, որ խտությունը 1գ/մլ է։

mH_{2O-ն 22,5 գ է}

Բացահայտում ենք ռեակցիայի արտադրանքի քանակը (ջրային գոլորշի):

n ջուր=1,25 մոլ

6. Մենք հաշվարկում ենք տարրի (ջրածնի) քանակական պարունակությունը ռեակցիայի արտադրանքում։

nH=2n (ջուր)=2,5 մոլ

7. Որոշե՛ք այս տարրի զանգվածը։

mH=2,5գ

8. Եկեք ամփոփենք տարրերի զանգվածները՝ որոշելու համար թթվածնի ատոմների առկայությունը (բացակայությունը) մոլեկուլում։

mC + mH=1 5գ + 2,5գ=17,5գ

Սա համապատասխանում է խնդրի տվյալներին, հետևաբար, ցանկալի օրգանական նյութում թթվածնի ատոմներ չկան։

9. Գտնելով հարաբերակցությունը։

CH_{2 -ն ամենապարզ բանաձևն է։}

10. Հաշվե՛ք ցանկալի նյութի M՝ օգտագործելով խտությունը։

M նյութ=70 գ/մոլ։

n-5, նյութն ունի հետևյալ տեսքը՝ C₅H_10.

Պայմանն ասում է, որ նյութը ստացվում է ալկոհոլի ջրազրկմամբ, հետևաբար այն ալկեն է։

Երկրորդ տարբերակ

Դիտարկենք խնդրի լուծման մեկ այլ ալգորիթմ։

1. Իմանալով, որ այս նյութը ստացվում է սպիրտների ջրազրկմամբ, եզրակացնում ենք, որ այն կարող է պատկանել ալկենների դասին։

2. Գտե՛ք ցանկալի նյութի M արժեքը՝ օգտագործելով խտությունը։

M in=70 գ/մոլ:

3. M (գ/մոլ) միացության համար՝ 12n + 2n։

4. Մենք հաշվարկում ենք ածխածնի ատոմների քանակական արժեքը էթիլենի ածխաջրածնի մոլեկուլում։

14 n=70, n=5, ուստի մոլեկուլայիննյութի բանաձևն ունի հետևյալ տեսքը՝ C₅H_10n.

Այս խնդրի տվյալները ասում են, որ նյութը ստացվում է երրորդական սպիրտի ջրազրկմամբ, հետևաբար այն ալկեն է։

Ինչպե՞ս կազմել խնդրի լուծման ալգորիթմ: Ուսանողը պետք է իմանա, թե ինչպես ստանալ օրգանական միացությունների տարբեր դասերի ներկայացուցիչներ, տիրապետի դրանց հատուկ քիմիական հատկություններին:

Օրինակ 2

Եկեք փորձենք բացահայտել խնդրի լուծման ալգորիթմը՝ օգտագործելով մեկ այլ օրինակ USE-ից:

Մթնոլորտային թթվածնում 22,5 գրամ ալֆա-ամինոկարբոքսիլաթթվի ամբողջական այրման արդյունքում հնարավոր եղավ հավաքել 13,44 լիտր (N. O.) ածխածնի օքսիդ (4) և 3.36 L (N. O.) ազոտ: Գտե՛ք առաջարկվող թթվի բանաձևը։

Տվյալները ըստ պայմանի։

• մ _{(ամինաթթուներ) -22,5 գ;}
• √ _{(ածխածնի երկօքսիդ ) -13,44 լիտր;}
• √ _{(ազոտ) -3, 36 տ.}

Բանաձևեր.

• m=Mn;
• √=√ _mn.

Խնդիրը լուծելու համար մենք օգտագործում ենք ստանդարտ ալգորիթմ:

Գտեք փոխազդեցության արտադրանքի քանակական արժեքը:

_(ազոտ)=0,15 մոլ.

Գրե՛ք քիմիական հավասարումը (կիրառում ենք ընդհանուր բանաձևը): Այնուհետև, ըստ ռեակցիայի, իմանալով նյութի քանակը, մենք հաշվարկում ենք ամինոկարբոքսիլաթթվի մոլերի քանակը՝

x - 0,3 մոլ.

Հաշվե՛ք ամինկարբոքսիլաթթվի մոլային զանգվածը։

M _{(մեկնարկային նյութ )=մ/ն=22,5 գ/0,3 մոլ=75 գ/մոլ:}

Հաշվե՛ք բնագրի մոլային զանգվածըամինոկարբոքսիլաթթու՝ օգտագործելով տարրերի հարաբերական ատոմային զանգվածները։

M_{(ամինաթթուներ )=(R+74) գ/մոլ.}

Մաթեմատիկորեն որոշեք ածխաջրածնային ռադիկալը:

R + 74=75, R=75 - 74=1.

Ընտրելով՝ առանձնացնում ենք ածխաջրածնային ռադիկալի տարբերակը, գրում ենք ցանկալի ամինոկարբոքսիլաթթվի բանաձևը, ձևակերպում պատասխանը։

Հետևաբար, այս դեպքում կա միայն ջրածնի ատոմ, ուստի ունենք CH2NH2COOH (գլիցին) բանաձևը։

Պատասխան՝ CH2NH2COOH:

Այլընտրանքային լուծում

Խնդիրը լուծելու երկրորդ ալգորիթմը հետևյալն է.

Մենք հաշվում ենք ռեակցիայի արտադրանքի քանակական արտահայտությունը՝ օգտագործելով մոլային ծավալի արժեքը։

_{(ածխածնի երկօքսիդ} )=0,6 մոլ.

Մենք գրում ենք քիմիական գործընթացը՝ զինված այս դասի միացությունների ընդհանուր բանաձևով։ Հավասարմամբ հաշվում ենք վերցված ամինոկարբոքսիլաթթվի մոլերի քանակը՝

x=0,62/in=1,2 /in mol

Այնուհետև մենք հաշվարկում ենք ամինկարբոքսիլաթթվի մոլային զանգվածը՝

M=75 գ/մոլում:

Օգտագործելով տարրերի հարաբերական ատոմային զանգվածները՝ մենք գտնում ենք ամինկարբոքսիլաթթվի մոլային զանգվածը՝

M_{(ամինաթթուներ )=(R + 74) գ/մոլ.}

Հավասարեք մոլային զանգվածները, այնուհետև լուծեք հավասարումը, որոշեք ռադիկալի արժեքը:

R + 74=75v, R=75v - 74=1 (վերցնել v=1).

Ընտրության միջոցով գալիս է այն եզրակացության, որ չկա ածխաջրածնային ռադիկալ, հետևաբար ցանկալի ամինաթթուն գլիցինն է։

Հետևաբար, R=H, մենք ստանում ենք CH2NH2COOH բանաձևը(գլիցին).

Պատասխան՝ CH2NH2COOH:

Ալգորիթմի մեթոդով նման խնդրի լուծումը հնարավոր է միայն այն դեպքում, եթե ուսանողն ունենա բավարար մաթեմատիկական հիմնական հմտություններ։

Ծրագրավորում

Ինչպիսի՞ն են այստեղ ալգորիթմները: Ինֆորմատիկայի և համակարգչային տեխնիկայի խնդիրների լուծման օրինակները պահանջում են գործողությունների հստակ հաջորդականություն:

Երբ կարգը խախտվում է, համակարգային տարբեր սխալներ են տեղի ունենում, որոնք թույլ չեն տալիս ալգորիթմին ամբողջությամբ գործել: Օբյեկտ-կողմնորոշված ծրագրավորման միջոցով ծրագրի մշակումը բաղկացած է երկու քայլից՝

• գրաֆիկական ինտերֆեյսի ստեղծում վիզուալ ռեժիմում;
• կոդերի մշակում։

Այս մոտեցումը մեծապես պարզեցնում է ծրագրավորման խնդիրների լուծման ալգորիթմը:

Ձեռքով գրեթե անհնար է կառավարել այս ժամանակատար գործընթացը:

Եզրակացություն

Գյուտարարական խնդիրների լուծման ստանդարտ ալգորիթմը ներկայացված է ստորև։

Սա գործողությունների ճշգրիտ և հասկանալի հաջորդականություն է: Այն ստեղծելիս անհրաժեշտ է տիրապետել առաջադրանքի սկզբնական տվյալներին, նկարագրված օբյեկտի սկզբնական վիճակին։

Ալգորիթմների խնդիրների լուծման փուլերը ընդգծելու համար կարևոր է որոշել աշխատանքի նպատակը, ընդգծել հրամանների համակարգը, որը կկատարվի կատարողի կողմից։

Ստեղծված ալգորիթմը պետք էլինի հատկությունների հատուկ հավաքածու՝

• դիսկրետություն (բաժանում քայլերի);
• եզակիություն (յուրաքանչյուր գործողություն ունի մեկ լուծում);
• հայեցակարգային;
• ներկայացում.

Շատ ալգորիթմներ զանգվածային են, այսինքն՝ դրանք կարող են օգտագործվել նմանատիպ բազմաթիվ առաջադրանքներ լուծելու համար։

Ծրագրավորման լեզուն տվյալների և ալգորիթմական կառուցվածքների գրման հատուկ կանոնների հավաքածու է: Ներկայումս այն կիրառվում է բոլոր գիտական ոլորտներում։ Դրա կարևոր կողմը արագությունն է: Եթե ալգորիթմը դանդաղ է, չի երաշխավորում ռացիոնալ և արագ արձագանք, այն վերադարձվում է վերանայման:

Որոշ առաջադրանքների կատարման ժամանակը որոշվում է ոչ միայն մուտքագրված տվյալների չափով, այլ նաև այլ գործոններով։ Օրինակ, զգալի թվով ամբողջ թվերի տեսակավորման ալգորիթմն ավելի պարզ և արագ է, պայմանով, որ նախնական տեսակավորում է իրականացվել։