XÂY DỰNG mô HÌNH BIỂU DIỄN TRI THỨC và hệ hỗ TRỢ GIẢI một số lớp bài tập hóa vô cơ TRONG CHƢƠNG TRÌNH THPT

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN KHOA KHOA HỌC MÁY TÍNH  KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP XÂY DỰNG MƠ HÌNH BIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ HỆ HỖ TRỢ GIẢI MỘT SỐ LỚP BÀI TẬP HĨA VƠ CƠ TRONG CHƢƠNG TRÌNH THPT Giáo viên hƣớng dẫn : PGS.TS Đỗ Văn Nhơn Sinh viên thực : Lƣơng Chấn Viễn – 07520408 Lê Hồi Nam – 07520233 Lớp : CNTN02 Khóa : 2007 – 2011 TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2011 LỜI MỞ ĐẦU  Công nghệ thông tin đƣợc đời phát triển từ năm cuối kỉ XX Và đến gặt hái đƣợc nhiều thành tựu vƣợt bậc, khả áp dụng rộng khắp vào tất các ngành kinh tế, xã hội khác làm thay đổi khơng lối sống, cách suy nghĩ ngƣời đại Tuy nhiên, nhu cầu ngƣời ngày cao, họ không cần thiết bị Công nghệ thông tin làm việc theo mệnh lệnh đƣợc lập trình sẵn, hỗ trợ tính tốn hay lƣu trữ liệu tìm kiếm thơng thƣờng Họ cần thiết bị máy tính thơng minh hơn, giúp họ tìm lời giải tốn khó, gợi ý cho họ giải vấn đề phức tạp v.v… Trƣớc nhu cầu mới, ngành Khoa học máy tính nói chung lĩnh vực Trí tuệ nhân tạo nói riêng nhận vai trị quan trọng việc nghiên cứu tìm giải pháp tiên tiến giúp làm phần mềm thiết bị máy tính đáp ứng nhu cầu Chúng phải có khả tự động xử lý thơng tin, xử lý tri thức, suy luận tính tốn điều khiển phức tạp Một số ứng dụng lĩnh vực kể đến nhƣ: hệ tự động lập luận chứng minh định lý; hệ chuyên gia; hệ hiểu xử lý ngôn ngữ tự nhiên; máy học khai khoáng liệu; robotics v.v… [10] Để xây dựng đƣợc hệ thống thơng minh, việc phải tìm mơ hình biểu diễn tri thức, đƣa tri thức dạng tự nhiên thành dạng mà máy tính lƣu trữ xử lý đƣợc, với máy suy diễn, tìm kiếm tri thức mơ hình Từ năm cuối kỉ trƣớc, ngƣời ta tìm liệt kê đƣợc phƣơng pháp để lƣu trữ xử lý tri thức nhƣ sau [6]: - Biểu diễn logic nhƣ phƣơng pháp diễn diễn tri thức theo vị từ cấp - Biểu diễn tri thức thủ tục nhƣ phƣơng pháp biểu diễn tri thức dạng hệ luật dẫn - Biểu diễn tri thức dạng mạng ngữ nghĩa i - Biểu diễn tri thức theo cấu trúc frames object Dựa việc nghiên cứu kết hợp phƣơng pháp với số cải tiến, tác giả Đỗ Văn Nhơn đề xuất mơ hình đối tƣợng tính tốn CObject vào năm 1997 [5] Từ ngày đƣợc công bố, C-Object đƣợc phát triển, mở rộng thành mơ hình nhƣ: mơ hình mạng đối tƣợng tính tốn COKB [1], mơ hình mạng đối tƣợng tính tốn mở rộng ECOKB [7] Từ kết trên, nhiều nghiên cứu ứng dụng đƣợc đời nhằm giải vấn đề liên quan tới biểu diễn tri thức suy luận tìm lời giải cho toán nhiều lĩnh vực khác nhƣ: toán đại số tuyến tính, vật lý điện chiều, hình học giải tính chiều/ chiều v.v… Có thể tham khảo tài liệu số [4], [7], [8], [9] Kết nghiên cứu ứng dụng từ mơ hình COKB phần chứng minh đƣợc khả áp dụng mơ hình vào lĩnh vực phát triển công cụ hỗ trợ học tập thông minh Tuy nhiên số lƣợng ứng dụng chƣa nhiều mức độ đem lại hiệu thực tế chƣa cao, nghiên cứu có thiên mơn Tốn học Vật lý Hơn nữa, Hóa học mơn quan trọng chƣơng trình Phổ thơng nhƣng chƣa có nghiên cứu thức biểu diễn tri thức hệ hỗ trợ giải tập cho Hóa học Nhu cầu học sinh hệ hỗ trợ học tập thông minh tƣơng đối cao, phần mềm hoạt động tốt giúp học sinh tiếp thu kiến thức nhanh hơn, cách thú vị hơn, góp phần vào việc nâng cao chất lƣợng dạy học mơi trƣờng Phổ thơng Do đó, nhóm đề xuất đề tài nghiên cứu khóa luận với tên “Nghiên cứu xây dựng mô hình sở tri thức hệ giải số lớp tốn Hóa vơ chương trình THPT” với mong muốn tìm đƣợc phƣơng pháp biểu diễn xử lý tri thức Hóa vơ máy tính cách áp dụng cải tiến lý thuyết mơ hình COKB, góp phần vào thành chung việc ứng dụng mơ hình COKB vào lĩnh vực E-learning Nội dung khóa luận đƣợc chia làm chƣơng nhƣ sau: ii Chương 1: Giới thiệu chung vấn đề nghiên cứu, số thành tựu có liên quan tới việc biểu diễn xử lý tri thức Hóa học máy tính Ngồi ra, chƣơng giới thiệu thêm số lý thuyết việc nghiên cứu phát triển hệ sở tri thức máy tính Chương 2: Trình bày mơ hình COKB số vấn đề mở rộng mơ hình COKB Hiện có mơ hình ECOKB mở rộng nhƣng đề tài tập trung cải tiến mơ hình COKB để nghiên cứu xây dựng ứng dụng theo mục đề Nội dung mở rộng liên quan tới kiểu thuộc tính đối tƣợng tính tốn C-Object quan hệ tính tốn dùng để mô tả mối liên hệ kiểu thuộc tính Bên cạnh đó, chƣơng trình bày thêm loại kiện bên cạnh kiên có mơ hình COKB Chương 3: Biểu diễn tri thức Hóa vơ cách áp dụng mơ hình COKB nhƣng sử dụng thành phần tập C, tập H, tập R tập Rules, có áp dụng thêm lý thuyết cải tiến trình bày chƣơng Cùng với cách tổ chức lƣu trữ tri thức lên máy tính Thay sử dụng tập tin TXT chứa liệu cho tập (C,H,R,Rules), khóa luận trình bày cách lƣu trữ tất tri thức vào tập tin có tên Chemistry.KB theo chuẩn lƣu trữ khác Chương 4: Mơ hình tốn thuật giải Ở đây, khóa luận dùng mơ hình có thành phần để biểu diễn tốn Hóa vơ phổ biến sách giáo khoa, kỳ thi tốt nghiệp THPT thi vào Đại học, Cao đẳng Vẫn cịn nhiều hạn chế nên mơ hình tập trung giải toán lập luận thí nghiệm hóa học, chuỗi phản ứng liên tiếp; tạm thời chƣa giải đƣợc dạng tập lý thuyết hỏi đáp suy luận lý thuyết Chương 5: Cài đặt thử nghiệm Đề tài sử dụng cơng cụ lập trình Maple để hiên thực toàn lý thuyết đề ra, sử dụng C#, WPF NET Frameworks 4.0 để phát triển giao diện demo Chương 6: Kết luận hƣớng phát triển Cuối danh mục tài liệu tham khảo phụ lục bổ xung iii LỜI CẢM ƠN Chúng chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PSG.TS Đỗ Văn Nhơn, trưởng khoa Khoa học máy tính, trường Đại học Cơng Nghệ Thơng Tin tận tình hướng dẫn chúng tơi thực đề tài suốt thời gian qua Bên cạnh kiến thức chuyên môn, thầy giúp thêm ý tưởng động lực để theo đuổi, phát triển đề tài cho khóa luận Bên cạnh đó, chúng tơi khơng qn cảm ơn giảng viên khoa Khoa học máy tính, trường Đại học Cơng nghệ thơng tin trang bị cho đầy đủ kiến thức làm sở để nghiên cứu phát triển tới mục tiêu cao Cuối cùng, muốn gửi lời cảm ơn tới bạn sinh viên lớp CNTN02, bạn đóng góp ý kiến q báu tinh thần nhiệt suốt thời gian dài học tập nghiên cứu giảng đường đại học Lương Chấn Viễn - Lê Hoài Nam TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2011 iv Mục lục LỜI MỞ ĐẦU i LỜI CẢM ƠN iv DANH MỤC BẢNG viii DANH MỤC HÌNH ix Chƣơng 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Bối cảnh 1.2 Mục tiêu phạm vi đề tài 1.3 Tổng quan thành tựu nƣớc 1.4 Các vấn đề thiết kế hệ giải toán dựa tri thức 1.4.1 Cấu trúc hệ thống 1.4.2 Biểu diễn tri thức 1.4.3 Bộ suy diễn tự động Chƣơng 2: MƠ HÌNH COKB VÀ SỐ CẢI TIẾN MỚI 2.1 Mơ hình COKB thành phần 2.1.1 Định nghĩa đối tƣợng tính tốn (C-Object): 2.1.2 Mơ hình cho C-Object 2.1.3 Mơ hình tri thức đối tƣợng tính tốn (COKB) 10 2.2 Một số cải tiến 12 2.2.1 Mở rộng kiểu thuộc tính C-Object 12 2.2.2 Quan hệ tính tốn phụ thuộc 17 2.2.3 Tập 10 kiện (thêm kiện mới) 22 Chƣơng 3: BIỂU DIỄN TRI THỨC HĨA VƠ CƠ 27 v 3.1 Mơ hình tri thức 27 3.1.1 Tập C 27 3.1.2 Tập H 28 3.1.3 Tập R 29 3.1.4 Tập Rules 30 3.2 Cách tổ chức lƣu trữ 31 3.2.1 Tập khái niệm (C-Object) 31 3.2.2 Tập quan hệ phân cấp 33 3.2.3 Tập quan hệ R 34 3.2.4 Tập luật suy diễn 34 Chƣơng 4: MƠ HÌNH BÀI TỐN VÀ THUẬT GIẢI 36 4.1 Mơ hình tốn 36 4.2 Thuật giải 40 4.2.1 Suy diễn bên đối tƣợng 40 4.2.2 So khớp kiện 42 4.2.3 Suy diễn luật dẫn 55 4.2.4 Suy diễn kiện loại 57 4.2.5 Deduce kiện 58 4.2.6 Suy diễn đối tƣợng “Thí nghiệm” 59 Chƣơng 5: 5.1 CÀI ĐẶT VÀ THỬ NGHIỆM 71 Cài đặt ứng dụng 71 5.1.1 Xây dựng thƣ viện ChemistryUtility 71 5.1.2 Xây dựng thƣ viện hàm suy diễn tri thức 74 vi 5.1.3 Xây dựng công cụ hỗ trợ ngƣời dùng nhập toán 75 5.1.4 Xây dựng ứng dụng demo 81 5.2 Thử nghiệm đánh giá 82 Chƣơng 6: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 88 6.1 Kết luận 88 6.2 Hạn chế 89 6.3 Hƣớng phát triển 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 PHỤ LỤC 1: GIỚI THIỆU MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ HĨA VƠ CƠ 92 PHỤ LỤC 2: VÍ DỤ CỤ THỂ VỀ SỐ C-OBJECT TRONG HĨA VƠ CƠ 101 vii DANH MỤC BẢNG Bảng 2-1 Một số kí hiêu qui ƣớc dùng biểu diễn loại kiện 22 Bảng 4-1 Bảng chân trị so khớp kiện 43 Bảng 4-2 So khớp kiện loại 43 Bảng 4-3 Xử lý kiện loại 49 Bảng 4-4 Qui luật so khớp kiện 55 Bảng 4-5 Deduce kiện 59 Bảng 4-6 Cấu trúc mơ tả thí nghiệm 62 Bảng 5-1 Các hàm suy diễn 75 viii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Mẫu ví dụ ChEBI Hình 1.2 Chemlap Hình 1.3 Giao diện DCE 2008 Hình 1.4 Mơ hình hệ thống tự động suy diễn Hình 3.1 Ví dụ sơ đồ mạch điện 16 Hình 5.1 Lƣu đồ thuật giải suy diễn bên đối tƣợng 41 Hình 5.2 Lƣu đồ suy diễn quan hệ tính tốn phụ thuộc 41 Hình 5.3 Lƣu đồ so khớp kiện loại 44 Hình 5.4 Lƣu đồ so khớp kiện loại 45 Hình 5.5 Lƣu đồ so khớp kiện loại 2' 45 Hình 5.6 Lƣu đồ so khớp kiện loại 46 Hình 5.7 Lƣu đồ so khớp kiện loại 4n, 4l 47 Hình 5.8 Lƣu đồ so khớp kiện loại 4o 47 Hình 5.9 Lƣu đồ so khớp kiện loại 48 Hình 5.10 Lƣu đồ so khớp kiện lọa 50 Hình 5.11 Lƣu đồ so khớp kiện loại 51 Hình 5.12 Phân loại mơi trƣờng phản ứng 60 Hình 5.13 Phân loại "thí nghiệm" 63 Hình 5.14 Thí nghiệm có phản ứng khơng hồn tồn 65 Hình 5.15 Thí nghiệm hồn chỉnh 65 Hình 5.16 Thí nghiệm chƣa hồn chỉnh dạng 66 Hình 5.17 Thí nghiệm chƣa hồn chỉnh dạng 67 Hình 5.18 Thí nghiệm chƣa hoàn chỉnh dạng 68 ix Hợp chất  Là chất tạo thành từ hay nhiều nguyên tố Nguyên tử khối  Là khối lƣợng nguyên tử, đơn vị tính đ.v.C  Chú ý: khối lƣợng nguyên tử (KLNT) khối lƣợng nguyên tử nhƣng biểu diễn kg Phân tử khối  Là khối lƣợng phân tử đƣợc tính đ.v.C  Mol lƣợng chất chứa 6.02x1023 hạt đơn vị  Khối lƣợng mol khối lƣợng mol chất tính gam  Cách tính số mol chất o Đối với chất / hỗn hợp chất: o Đối với chất khí: ̅ Dung dịch    Là hỗn hợp hịa tan chất tan dung mơi o Dung mơi : chất lỏng làm mơi trƣờng hịa tan, thƣờng nƣớc, hóa hữu rƣợu số chất khác o Chất tan chất hịa tan dung mơi tạo thành dung dịch Dung môi H2O (nƣớc) dung môi phân cực o Các chất tan thƣờng bị nƣớc thủy phân thành anion cation o Bình thƣờng, nƣớc có độ pH Nồng độ phần trăm o Là cách tính lƣợng chất tan dung dịch o Cơng thức     o chất tan xét nộng độ phần trăm ct khối lƣợng chất tan có dung dịch khối lƣợng dung dịch (bao gồm khối lƣợng chất tan khốilƣợng dung mơi) Ngồi ra, ta cịn có cơng thức tính khối lƣợng riêng dung dịch nhƣ sau 93    khối lƣợng riêng dung dịch, đơn vị dung dịch Nồng độ mol o Là cách tính khác lƣợng chất tan dung dịch o Công thức ,  , - hay  nồng độ chất tan xét số mol chất tan ct thể tích dung dịch   thể tích Độ pH o pH số đo độ hoạt động ion hiđrô (H+) dung dịch o pH dung dịch trung hòa = (do số điện ly nƣớc (Kw) = 1,011E−14 25 °C ) o Các dung dịch nƣớc có giá trị pH nhỏ đƣợc coi có tính axít, giá trị pH lớn đƣợc coi có tính kiềm o l o , , o , - - nộng độ -, (mol/L) - Hỗn hợp  Là tập hợp chất trạng thái vật lý không tác dụng với điều kiện thƣờng  Thƣờng có hỗn hợp chất rắn, hỗn hợp chất khí…  Đối với hỗn hợp chất loại (tƣơng tự) tính chất hóa học o Ta xem hỗn hợp nhiều chất chất "ảo" o Chất ảo có tính chất hóa học với chất hỗn hợp o Chất ảo có khối lƣợng riêng M (gọi khối lƣợng riêng hỗn hợp)      k số lƣợng chất hỗn hợp khối lƣợng chất hỗn hợp số mol chất tƣơng ứng hỗn hợp Thành phần phần trăm theo khối lượng 94 o o  Tỷ lệ mol o Trong hỗn hợp gồm chất A, B, C có tỷ lệ mol tƣơng ứng a:b:c  o Tổng quát hơn, với k số lƣợng chất hỗn hợp  ∀ cho   Tỷ khối o Chỉ dùng hỗn hợp khí o So sánh khối lƣợng (khối lƣợng riêng) (khí hỗn hợp khí) với o Ta có A,B khí hỗn hợp khí khối lƣợng riêng A B Bài tốn Hóa vơ Nếu nói dạng tập Hóa vơ thƣờng gặp chƣơng trình THPT, ta kể đến nhƣ: viết phản ứng tìm chuỗi phản ứng; tập nhận biết điều chế; tập tách chiết; tập giải toán loại tập khác Tuy nhiên, giới hạn đề tài, khóa luận tập trung giải vấn đề liên quan tới mơ hình hóa xử lý tập giải tốn Bài tập giải tốn Hóa vơ dạng tập phổ biến chƣơng trình học kì thi tốt nghiệp, tuyển sinh Đại học Cao đẳng Giải toán dạng tập địi hỏi học sinh phải có kiến thức tổng quát nhƣng phải đủ độ sâu cần thiết với kĩ tƣ duy, lập luân, phân tích tính tốn để tìm kết cuối 95 Một đề tốn Hóa vơ thƣờng đƣa thí nghiệm hóa học có nhiều chất tham gia, q trình thực thí nghiệm với kiện liên quan Sự kiện liên quan bao gồm loại sau: - Sự kiện cho biết tên gọi, khối lƣợng, thể tích, nồng độ, trạng thái chất tham gia tạo thành Đề thƣờng không cung cấp đủ thông tin kiện loại này, học sinh phải tự suy luận để tìm thơng tin cịn thiếu Một số thơng tin cung cấp dạng ẩn số - Sự kiện cho biết điều kiện phản ứng, điều kiện thí nghiệm thơng tin liên quan khác Sau số cách toán Hóa học thƣờng gặp: Đại học khối A- 2008 Mã đề 263 Câu 04: Để hịa tan hồn tồn 2,32 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe3O4 Fe2O3 (trong số mol FeO số mol Fe2O3), cần dùng vừa đủ V lít dung dịch HCl 1M Giá trị V A 0,23 B 0,18 C 0,08 D 0,16 Đại học khối A – 2008 Mã đề 263 Câu 29: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng (dƣ), thu đƣợc 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử nhất, đktc) dung dịch X Cô cạn dung dịch X thu đƣợc m gam muối khan Giá trị m A 38,72 B 35,50 C 49,09 D 34,36 Đại học khối A – 2007 Mã đề 182 Câu 53: Để thu lấy Ag tinh khiết từ hỗn hợp X (gồm a mol Al2O3, b mol CuO, c mol Ag2O), ngƣời ta hoà tan X dung dịch chứa (6a + 2b + 2c) mol HNO3 đƣợc dung dịch Y, sau thêm (giả thiết hiệu suất phản ứng 100%) 96 A c mol bột Al vào Y B c mol bột Cu vào Y C 2c mol bột Al vào Y D 2c mol bột Cu vào Y Đại học khối A – 2006 Mã đề 175 Câu 31: Cho hỗn hợp gồm Fe Zn vào dung dịch AgNO3 đến phản ứng xảy hoàn toàn, thu đƣợc dung dịch X gồm hai muối chất rắn Y gồm hai kim loại Hai muối X A Fe(NO3)3 Zn(NO3)2 B Zn(NO3)2 Fe(NO3)2 C AgNO3 Zn(NO3)2 D Fe(NO3)2 AgNO3 Đại học khối B – 2008 Mã đề 195 Câu 16: Cho 2,16 gam Mg tác dụng với dung dịch HNO3 (dƣ) Sau phản ứng xảy hồn tồn thu đƣợc 0,896 lít khí NO (ở đktc) dung dịch X Khối lƣợng muối khan thu đƣợc làm bay dung dịch X A 8,88 gam B 13,92 gam C 6,52 gam D 13,32 gam Đại học khối B – 2009 Mã đề 148 Câu 20: Nung nóng m gam hỗn hợp gồm Al Fe3O4 điều kiện khơng có khơng khí Sau phản ứng xảy hoàn toàn, thu đƣợc hỗn hợp rắn X Cho X tác dụng với dung dịch NaOH (dƣ) thu đƣợc dung dịch Y, chất rắn Z 3,36 lít khí H2 (ở đktc) Sục khí CO2 (dƣ) vào dung dịch Y, thu đƣợc 39 gam kết tủa Giá trị m A 45,6 B 48,3 C 36,7 D 57,0 97 Một số lý thuyết phản ứng hóa học Phản ứng hóa học   Là trình biển đổi chất thành chất khác  Trong phản ứng, tổng khối lƣợng chất tham gia bẳng tổng khối lƣợng chất tạo thành  Các dạng phản ứng bản: o Phản ứng phân tích o Phản ứng kết hợp o Phản ứng o Phản ứng trao đổi o Phản ứng oxi hóa- khử Hiệu ứng nhiệt phản ứng o Năng lƣợng liên kết lƣợng đƣợc giải phóng hình thành liên kết hóa học o Hiệu ứng nhiệt phản ứng lƣợng tỏa hay hấp thụ phản ứng hóa học o Phản ứng cháy, phản ứng trung hòa phản ứng thu nhiệt o Phản ứng nhiệt phân phản ứng tỏa nhiệt Hiệu xuất phản ứng  Xét phản ứng: A + B -> C + D  Hiệu suất o o : lƣợng thực tế tạo thành C D : lƣợng lý thuyết tạo thành C D (tính hiệu xuất 100 %) Phân loại phản ứng Hiện có nhiều cách phân loại phản ứng, phân loại theo dạng phản ứng nhƣ trên, phân loại theo điều kiện phản ứng, phân loại theo tƣợng phản ứng v.v… Phần trình bày cách phân loại phản ứng theo thay đổi số oxi hóa, theo cách phân loại ta có loại phản ứng sau: 98 (1) Phản ứng đặc biệt Al + OH- => (AlO2)- + H2 (3) Dãy điện hóa (có Kiềm + H2O) Điện phân Đặc nóng (2) PỨ Oxi-hóa - khử (2) HNO3 / H2SO4 Đặc nguội Môi trường phản ứng Điều kiện thường Dung dịch Nước H+ + OH- => H2O Đốt cháy tạo chất điện li yếu Nung Nóng (1) Phi Oxi-hóa - khử Khí bay lên (CO2, H2S) Kết tủa Ba2+ + SO42- => BaSO4 phản ứng hịa tan FeO + H+ => Fe2+ + H2O Hình: Phân loại phản ứng hóa học Nhóm 1: Phản ứng khơng thay đổi số oxi hóa Phản ứng khơng thay đổi số oxi hóa phản ứng đó: số oxi hóa nguyên tố tham gia trƣớc tạo thành sau phản ứng không thay đổi Ở loại phản ứng ta có nhóm phản ứng sau: - Phản ứng tạo kết tủa Ví dụ nhƣ: Ba(OH)2 + Na2SO4 -> BaSO4 + NaOH - Phản ứng tạo nước Ví dụ nhƣ: HCl + NaOH -> NaCl + H2O - Phản ứng tạo axit yếu Ví dụ nhƣ: H2SO4 + K2S -> K2SO4 + H2S 99 - Phản ứng tạo khí CO2 Ví dụ nhƣ: HCl + Na2CO3 -> NaCl + H2O + CO2 Phản ứng thay đổi số oxi hóa (phản ứng oxi hóa khử) Phản ứng thay đổi số oxi hóa hay cịn gọi phản ứng oxi hóa - khử trƣờng hợp ngƣợc lại trƣờng hợp trên, nghĩa số oxi hóa nguyên tố bị thay đổi trƣớc sau phản ứng Yêu cầu phản ứng thuộc loại phải có nguyên tố tăng số oxi hóa (chất khử) nguyên tố giảm số oxi hóa (chất oxi hóa) Các nhóm phản ứng thuộc loại là: - Phản ứng cháy oxi Ví dụ: Fe + O2 -> Fe2O3 - Phản ứng dãy điện hóa Ví dụ: Al + FeSO4 -> Al2(SO4)3 + Fe - Phản ứng với axit mạnh: H2SO4 dd HNO3 Ví dụ: Cu + H2SO4dd -> CuSO4 + SO2 + H2O Fe + HNO3 -> Fe(NO3)3 + NO2 + H2O - Phản ứng với chất oxi hóa đặc biệt: KMnO4, K2Cr2O7 Ví dụ: 2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4→2MnSO4+ 5Fe2(SO4)3 + K2SO4+ 8H2O - Một số phản ứng đặc biệt khác 100 PHỤ LỤC 2: VÍ DỤ CỤ THỂ VỀ SỐ C-OBJECT TRONG HĨA VƠ CƠ Substance khái niệm đối tượng chất Hóa học Chất khái niệm để giải tốn hóa vơ cơ, bên Chất cịn có khái niệm cụ thể hóa cho loại chất trình bày tập H Chất có nhiều thơng tin cần lưu trữ xử lý, sau phần thơng tin thường gặp tốn Hóa Vơ chương trình THPT SUBSTANCE attributes Symbol #kí hiệu Name #tên chất Elements #danh sách nguyên tố tạo thành Formula #công thức phân tử EC #độ âm điện M #phân tử khối M #khối lƣợng n #số mol V # thể tích Solubility #tính tan PhysicalState #trạng thái vật lý Temperature #nhiệt độ 101 EvaporativeT #nhiệt độ nóng chảy MeltingT #nhiệt độ bay Densi y #khối lƣợng riêng facts M>0 m>0 n>0 V > (chỉ thể khí tích) PhysicalState in { SOLID, LIQUID, GAS } formula relations this.n = this.m / this.M this.n = this.V / 22.4 depend formula depend this.Formula then this.EC = subs(op(map(i->(i=i.ON),indets(this.Formula,`name`))), value(this.Formula)) depend this.Formula then this.M = subs(op(map(i->(i=(i.Atom).M), indets(this.Formula,`name`))), value(this.Formula)) rules # xác định tính tan trạng thái vật lý { this.Temperature >= this.EvaporativeT } -> { this.PhysicalState = "GAS" } { this.Temperature >= this.MeltingT } -> { this.PhysicalState = "SOLID" } { this.Temperature < this.EvaporativeT and this.Temperature > this.MeltingT } -> { this.PhysicalState = "LIQUID" } { determined(this.Formula) } -> { determined(this) }e 102 Reaction khái niệm đối tượng "phản ứng hóa học" Hầu hết tốn hóa học đề cập tới phản ứng thông tin liên quan tới phản ứng : chất tham gia, chất tạo thành thông tin liên quan bao gồm hệ số chất tham gia/tạo thành, số mol tham gia/tạo thành, hiệu xuất phản ứng v.v… trình bày attributes đối tượng Dựa vào phản ứng hóa học ta tính tốn giá trị thuộc tính chất tham gia/tạo thành, cơng thức tính tốn thường thuộc loại quan hệ tính tốn phụ thuộc lưu trữ tập F đối tượng REACTION Attributes Reactants : list(SUBSTANCE) # chất trƣớc phản ứng Products : list(SUBSTANCE) # chất tạo thành Remains : list(SUBSTANCE) # chất tham gia phản ứng nhƣng dƣ Coeffs : dict # Hệ số chất phả ứng có: key = Reactants + Products, value = int hệ số tƣơng ứng với key Moles table : # số mol chất tham gia phản ứng, tạo thành; key = Reactants + Products, value = real UnitMoles real : # số mol phản ứng chất ứng với hệ số H : real # hiệu suất phản ứng Facts: 0