Документ представляет собой комплект контрольно-измерительных материалов для проверки знаний и умений студентов по аналитической химии. ФОС разработан в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта и предназначен для проведения текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации в форме устного экзамена.
Содержание фонда оценочных средств структурировано по основным разделам дисциплины и включает следующие компоненты:
1. Структура комплекта КОС
✓ Фонд охватывает теоретические основы аналитической химии, качественный и количественный анализ.
✓ Для текущего контроля предусмотрены 3 контрольные работы и тестовые задания по физико-химическим методам анализа.
✓ Промежуточная аттестация представлена перечнем из 36 вопросов для подготовки к устному экзамену.
2. Текущий контроль (контрольные работы)
Контрольная работа № 1. Теоретические основы аналитической химии (12 заданий части А + расчётная задача части В):
✓ Определение аналитической химии как науки о методах определения химического состава.
✓ Молярная концентрация эквивалента (нормальность) — отношение числа молей эквивалентов растворённого вещества к объёму раствора.
✓ Сильные и слабые электролиты: HClO — слабая кислота (в отличие от H₂SO₄, HBr, HNO₃).
✓ Гидролиз солей: CH₃COONH₄ (гидролиз по катиону и аниону), CuBr₂ (по катиону), Al₂(SO₄)₃ (по катиону) — все вещества подвергаются гидролизу.
✓ Индикаторы: фенолфталеин в кислой среде — бесцветный.
✓ Растворимость — концентрация вещества в насыщенном растворе.
✓ Смещение химического равновесия: для реакции 2NO + O₂ ↔ 2NO₂ + Q повышение температуры смещает равновесие в сторону обратной реакции (эндотермический процесс), так как скорость обратной реакции увеличивается в большей степени.
✓ Катализатор увеличивает скорость как прямой, так и обратной реакции, не смещая равновесие.
✓ Типичные восстановители: сероводород (H₂S) и щелочные металлы.
✓ Соляная кислота как восстановитель в реакции с PbO₂ (4HCl + PbO₂ → PbCl₂ + Cl₂ + 2H₂O): Cl⁻ окисляется до Cl₂.
✓ Координационное число в К₃[Fe(CN)₅H₂O] равно 6 (5 CN⁻ + 1 H₂O).
✓ Сокращённое ионное уравнение H⁺ + OH⁻ = H₂O соответствует реакции нейтрализации NaOH + HNO₃.
✓ Расчётная задача: заполнение таблицы по массовой доле (W = m(в-ва)/m(р-ра)·100%), расчёт массы растворителя и растворённого вещества.
Контрольная работа № 2. Качественный анализ (15 заданий части А + схема анализа части В):
✓ Аналитические группы катионов: I группа — Na⁺, NH₄⁺, K⁺ (нет группового реагента); II группа — Ag⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺ (групповой реагент — HCl); III группа — Ba²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺ (H₂SO₄); IV группа — Al³⁺, Zn²⁺, Cr³⁺; V группа — Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺, Bi³⁺, Mg²⁺; VI группа — Cu²⁺, Hg²⁺, Co²⁺, Ni²⁺ (NH₃).
✓ Окрашивание пламени: Na⁺ — жёлтый; K⁺ — фиолетовый (через синее стекло); Ca²⁺ — кирпично-красный.
✓ Реакции на катионы калия: наиболее чувствительная — с гексанитритокобальтатом(III) натрия Na₃[Co(NO₂)₆] (образование K₂Na[Co(NO₂)₆]↓ — жёлтый осадок); осаждение происходит в отсутствии солей аммония, при нагревании.
✓ Реакции на Pb²⁺: с K₂CrO₄ — жёлтый осадок PbCrO₄.
✓ Реакции на Hg²⁺: с KI — красный осадок HgI₂ (растворим в избытке KI с образованием K₂[HgI₄]).
✓ Реакции на Fe³⁺: с K₄[Fe(CN)₆] (жёлтая кровяная соль) — берлинская лазурь (синий осадок); с KSCN — кроваво-красный (Fe(SCN)₃).
✓ Реакции на Fe²⁺: с K₃[Fe(CN)₆] (красная кровяная соль) — турнбулева синь.
✓ Растворимость осадков: PbCl₂ растворим в горячей воде (в отличие от Hg₂Cl₂, AgCl, AgI).
✓ Групповые реагенты: для I группы — нет группового реагента; для VI группы — раствор аммиака.
✓ Схема анализа раствора, содержащего катионы I и II групп: последовательное разделение и идентификация.
Контрольная работа № 3. Количественный анализ (гравиметрия) (15 заданий части А + расчётная задача части В):
✓ Сущность гравиметрического (весового) анализа — точное измерение массы составных частей вещества, выделяемых в химически чистом виде или в виде труднорастворимого соединения.
✓ Точность аналитических весов — 0,0002 г.
✓ Осаждаемая форма — соединение, полученное при осаждении определяемой составной части.
✓ Гравиметрическая форма — соединение, полученное после прокаливания осаждаемой формы (взвешиваемое на весах).
✓ Способы очистки осадка: промывание (удаление адсорбированных примесей).
✓ Осадители для серебра: HCl, NaCl, KCl (осаждение AgCl).
✓ Постоянная масса тигля — разница после прокаливаний не более 0,0004 г.
✓ Минимальная навеска в гравиметрии — 0,1 г.
✓ Определение бария: осаждение в виде BaSO₄.
✓ Определение кальция: осаждение оксалатом аммония (NH₄)₂C₂O₄.
✓ Перекристаллизация — для получения вещества в более чистом виде.
✓ Фактор пересчёта Fe по Fe₂O₃: F = 2·M(Fe)/M(Fe₂O₃) = 2·55,85/159,7 ≈ 0,7.
✓ Требования к весовой форме: негигроскопичность, химическая устойчивость, соответствие состава химической формуле.
✓ Весовая форма для железа — Fe₂O₃ (после прокаливания Fe(OH)₃).
✓ Прокаливание осадка с фильтром допустимо, если осадок не взаимодействует с углеродом обуглившегося фильтра.
✓ Расчётная задача: определение навески FeSO₄·7H₂O для получения 0,2 г Fe₂O₃ (использование гравиметрического фактора).
3. Текущий контроль (тестовые задания по физико-химическим методам анализа)
15 вопросов, охватывающих инструментальные методы:
✓ Физико-химические методы: потенциометрия (относится к ФХМА, в отличие от нейтрализации, комплексонометрии, качественного анализа).
✓ Фотоэлектроколориметр (ФЭК) — измерение оптической плотности (светопоглощения) растворов.
✓ Раствор сравнения — содержит все компоненты, кроме определяемого вещества.
✓ Потенциометрическое титрование применяется для анализа мутных и тёмноокрашенных растворов (где визуальное определение конечной точки затруднено).
✓ Электроды сравнения: каломельный и хлоридсеребряный (водородный — стандартный).
✓ Вольтамперометрия (полярография) — основана на изучении поляризационных кривых (зависимость силы тока от внешнего напряжения).
✓ Хроматография — метод разделения и анализа смесей по сорбционной способности веществ (ионообменная хроматография позволяет разделять электролиты).
✓ Спектральные методы анализа основаны на измерении интенсивности излучения.
✓ Фотометрия пламени — разновидность атомно-эмиссионного анализа.
✓ Фотометрический анализ — измерение поглощения излучения оптического диапазона (монохроматического для спектрофотометрии, полихроматического для фотоколориметрии).
✓ Нефелометрия — анализ мутных растворов (измерение интенсивности рассеянного света).
✓ Люминесцентный анализ — используется для веществ, способных светиться под действием УФ-лучей.
✓ Спектрофотометрия отличается от фотоколориметрии использованием монохроматического света (и, соответственно, отсутствием необходимости в светофильтрах).
✓ Удельная электрическая проводимость измеряется в См/м (Сименс на метр).
4. Промежуточная аттестация (устный экзамен)
Перечень из 36 вопросов, охватывающих все разделы дисциплины:
✓ Теоретические основы аналитической химии: место аналитической химии в системе наук; характеристики реальных объектов и особенности их анализа; равновесие в гомогенных системах; ионное произведение воды, водородный показатель (pH); окислительно-восстановительные реакции в анализе; равновесие в гетерогенных системах (произведение растворимости); дробное осаждение.
✓ Качественный анализ: аналитическая классификация катионов (шесть групп); характеристика аналитических групп, групповые реагенты и характерные реакции катионов; условия проведения аналитических реакций; общая характеристика катионов каждой группы; анализ катионов шести групп; аналитическая классификация анионов (три группы); характеристика анионов каждой группы.
✓ Количественный анализ: задачи и методы количественного анализа; сущность и классификация методов титриметрического анализа; способы выражения концентрации рабочих растворов; сущность кислотно-основного титрования; фиксирование точки эквивалентности (индикаторы); теоретические основы комплексонометрического титрования (трилонометрия); сущность гравиметрического анализа; гравиметрические определения, расчёты в гравиметрии (гравиметрический фактор).
✓ Окислительно-восстановительное титрование (редоксиметрия): классификация методов; окислительно-восстановительный потенциал и направление ОВР; перманганатометрия (KMnO₄); дихроматометрия (K₂Cr₂O₇); йодометрия (I₂/Na₂S₂O₃).
✓ Физико-химические методы анализа: сущность физико-химических методов; фотометрический и фотоколориметрический методы (измерение светопоглощения); нефелометрический метод (мутные растворы); люминесцентный метод (свечение под действием УФ); потенциометрический метод (измерение ЭДС); кулонометрический метод (электролиз); хроматографический метод (разделение смесей по сорбционной способности).
5. Критерии оценки
Для контрольных работ и тестов установлена единая шкала:
✓ "Отлично" — 90–100% правильных ответов.
✓ "Хорошо" — 70–89%.
✓ "Удовлетворительно" — 50–69%.
Для устного экзамена — детализированные критерии по четырём уровням: "отлично" — системные и глубокие знания, безупречное владение терминологией; "хорошо" — небольшие недочёты, исправляемые самостоятельно; "удовлетворительно" — недостаточно последовательные знания, ошибки; "неудовлетворительно" — отсутствие знаний.
6. Формируемые компетенции
Освоение дисциплины направлено на развитие общих (ОК 01, ОК 02, ОК 07, ОК 09) и профессиональных компетенций (ПК 1.1, ПК 1.2), что обеспечивает формирование у студентов:
✓ Умений описывать механизм химических реакций качественного и количественного анализа; обосновывать выбор методики анализа, реактивов и оборудования; готовить растворы заданной концентрации; проводить анализ с соблюдением правил техники безопасности; выполнять расчёты по химическим формулам и уравнениям.
✓ Знаний аналитических групп ионов и качественных реакций на них; аппаратуры и техники выполнения анализов; теоретических основ методов анализа; способов выражения состава раствора; типов ошибок в анализе; устройства лабораторного оборудования и правил его эксплуатации.
ФОС по аналитической химии носит комплексный характер и позволяет всесторонне оценить как теоретические знания (химическое равновесие, классификация ионов, методы анализа), так и практические навыки (расчётные задачи, схемы анализа, выбор методик), обеспечивая фундаментальную подготовку будущих техников-технологов для проведения химического контроля сырья, полупродуктов и готовой продукции в биохимическом производстве.
✓ Гидролиз солей: CH₃COONH₄ (гидролиз по катиону и аниону), CuBr₂ (по катиону), Al₂(SO₄)₃ (по катиону) — все вещества подвергаются гидролизу.
✓ Индикаторы: фенолфталеин в кислой среде — бесцветный.
✓ Растворимость — концентрация вещества в насыщенном растворе.
✓ Смещение химического равновесия: для реакции 2NO + O₂ ↔ 2NO₂ + Q повышение температуры смещает равновесие в сторону обратной реакции (эндотермический процесс), так как скорость обратной реакции увеличивается в большей степени.
✓ Катализатор увеличивает скорость как прямой, так и обратной реакции, не смещая равновесие.
✓ Типичные восстановители: сероводород (H₂S) и щелочные металлы.
✓ Соляная кислота как восстановитель в реакции с PbO₂ (4HCl + PbO₂ → PbCl₂ + Cl₂ + 2H₂O): Cl⁻ окисляется до Cl₂.
✓ Координационное число в К₃[Fe(CN)₅H₂O] равно 6 (5 CN⁻ + 1 H₂O).
✓ Сокращённое ионное уравнение H⁺ + OH⁻ = H₂O соответствует реакции нейтрализации NaOH + HNO₃.
✓ Расчётная задача: заполнение таблицы по массовой доле (W = m(в-ва)/m(р-ра)·100%), расчёт массы растворителя и растворённого вещества.
Контрольная работа № 2. Качественный анализ (15 заданий части А + схема анализа части В):
✓ Аналитические группы катионов: I группа — Na⁺, NH₄⁺, K⁺ (нет группового реагента); II группа — Ag⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺ (групповой реагент — HCl); III группа — Ba²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺ (H₂SO₄); IV группа — Al³⁺, Zn²⁺, Cr³⁺; V группа — Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺, Bi³⁺, Mg²⁺; VI группа — Cu²⁺, Hg²⁺, Co²⁺, Ni²⁺ (NH₃).
✓ Окрашивание пламени: Na⁺ — жёлтый; K⁺ — фиолетовый (через синее стекло); Ca²⁺ — кирпично-красный.
✓ Реакции на катионы калия: наиболее чувствительная — с гексанитритокобальтатом(III) натрия Na₃[Co(NO₂)₆] (образование K₂Na[Co(NO₂)₆]↓ — жёлтый осадок); осаждение происходит в отсутствии солей аммония, при нагревании.
✓ Реакции на Pb²⁺: с K₂CrO₄ — жёлтый осадок PbCrO₄.
✓ Реакции на Hg²⁺: с KI — красный осадок HgI₂ (растворим в избытке KI с образованием K₂[HgI₄]).
✓ Реакции на Fe³⁺: с K₄[Fe(CN)₆] (жёлтая кровяная соль) — берлинская лазурь (синий осадок); с KSCN — кроваво-красный (Fe(SCN)₃).
✓ Реакции на Fe²⁺: с K₃[Fe(CN)₆] (красная кровяная соль) — турнбулева синь.
✓ Растворимость осадков: PbCl₂ растворим в горячей воде (в отличие от Hg₂Cl₂, AgCl, AgI).
✓ Групповые реагенты: для I группы — нет группового реагента; для VI группы — раствор аммиака.
✓ Схема анализа раствора, содержащего катионы I и II групп: последовательное разделение и идентификация.
Контрольная работа № 3. Количественный анализ (гравиметрия) (15 заданий части А + расчётная задача части В):
✓ Сущность гравиметрического (весового) анализа — точное измерение массы составных частей вещества, выделяемых в химически чистом виде или в виде труднорастворимого соединения.
✓ Точность аналитических весов — 0,0002 г.
✓ Осаждаемая форма — соединение, полученное при осаждении определяемой составной части.
✓ Гравиметрическая форма — соединение, полученное после прокаливания осаждаемой формы (взвешиваемое на весах).
✓ Способы очистки осадка: промывание (удаление адсорбированных примесей).
✓ Осадители для серебра: HCl, NaCl, KCl (осаждение AgCl).
✓ Постоянная масса тигля — разница после прокаливаний не более 0,0004 г.
✓ Минимальная навеска в гравиметрии — 0,1 г.
✓ Определение бария: осаждение в виде BaSO₄.
✓ Определение кальция: осаждение оксалатом аммония (NH₄)₂C₂O₄.
✓ Перекристаллизация — для получения вещества в более чистом виде.
✓ Фактор пересчёта Fe по Fe₂O₃: F = 2·M(Fe)/M(Fe₂O₃) = 2·55,85/159,7 ≈ 0,7.
✓ Требования к весовой форме: негигроскопичность, химическая устойчивость, соответствие состава химической формуле.
✓ Весовая форма для железа — Fe₂O₃ (после прокаливания Fe(OH)₃).
✓ Прокаливание осадка с фильтром допустимо, если осадок не взаимодействует с углеродом обуглившегося фильтра.
✓ Расчётная задача: определение навески FeSO₄·7H₂O для получения 0,2 г Fe₂O₃ (использование гравиметрического фактора).
3. Текущий контроль (тестовые задания по физико-химическим методам анализа)
15 вопросов, охватывающих инструментальные методы:
✓ Физико-химические методы: потенциометрия (относится к ФХМА, в отличие от нейтрализации, комплексонометрии, качественного анализа).
✓ Фотоэлектроколориметр (ФЭК) — измерение оптической плотности (светопоглощения) растворов.
✓ Раствор сравнения — содержит все компоненты, кроме определяемого вещества.
✓ Потенциометрическое титрование применяется для анализа мутных и тёмноокрашенных растворов (где визуальное определение конечной точки затруднено).
✓ Электроды сравнения: каломельный и хлоридсеребряный (водородный — стандартный).
✓ Вольтамперометрия (полярография) — основана на изучении поляризационных кривых (зависимость силы тока от внешнего напряжения).
✓ Хроматография — метод разделения и анализа смесей по сорбционной способности веществ (ионообменная хроматография позволяет разделять электролиты).
✓ Спектральные методы анализа основаны на измерении интенсивности излучения.
✓ Фотометрия пламени — разновидность атомно-эмиссионного анализа.
✓ Фотометрический анализ — измерение поглощения излучения оптического диапазона (монохроматического для спектрофотометрии, полихроматического для фотоколориметрии).
✓ Нефелометрия — анализ мутных растворов (измерение интенсивности рассеянного света).
✓ Люминесцентный анализ — используется для веществ, способных светиться под действием УФ-лучей.
✓ Спектрофотометрия отличается от фотоколориметрии использованием монохроматического света (и, соответственно, отсутствием необходимости в светофильтрах).
✓ Удельная электрическая проводимость измеряется в См/м (Сименс на метр).
4. Промежуточная аттестация (устный экзамен)
Перечень из 36 вопросов, охватывающих все разделы дисциплины:
✓ Теоретические основы аналитической химии: место аналитической химии в системе наук; характеристики реальных объектов и особенности их анализа; равновесие в гомогенных системах; ионное произведение воды, водородный показатель (pH); окислительно-восстановительные реакции в анализе; равновесие в гетерогенных системах (произведение растворимости); дробное осаждение.
✓ Качественный анализ: аналитическая классификация катионов (шесть групп); характеристика аналитических групп, групповые реагенты и характерные реакции катионов; условия проведения аналитических реакций; общая характеристика катионов каждой группы; анализ катионов шести групп; аналитическая классификация анионов (три группы); характеристика анионов каждой группы.
✓ Количественный анализ: задачи и методы количественного анализа; сущность и классификация методов титриметрического анализа; способы выражения концентрации рабочих растворов; сущность кислотно-основного титрования; фиксирование точки эквивалентности (индикаторы); теоретические основы комплексонометрического титрования (трилонометрия); сущность гравиметрического анализа; гравиметрические определения, расчёты в гравиметрии (гравиметрический фактор).
✓ Окислительно-восстановительное титрование (редоксиметрия): классификация методов; окислительно-восстановительный потенциал и направление ОВР; перманганатометрия (KMnO₄); дихроматометрия (K₂Cr₂O₇); йодометрия (I₂/Na₂S₂O₃).
✓ Физико-химические методы анализа: сущность физико-химических методов; фотометрический и фотоколориметрический методы (измерение светопоглощения); нефелометрический метод (мутные растворы); люминесцентный метод (свечение под действием УФ); потенциометрический метод (измерение ЭДС); кулонометрический метод (электролиз); хроматографический метод (разделение смесей по сорбционной способности).
5. Критерии оценки
Для контрольных работ и тестов установлена единая шкала:
✓ "Отлично" — 90–100% правильных ответов.
✓ "Хорошо" — 70–89%.
✓ "Удовлетворительно" — 50–69%.
Для устного экзамена — детализированные критерии по четырём уровням: "отлично" — системные и глубокие знания, безупречное владение терминологией; "хорошо" — небольшие недочёты, исправляемые самостоятельно; "удовлетворительно" — недостаточно последовательные знания, ошибки; "неудовлетворительно" — отсутствие знаний.
6. Формируемые компетенции
Освоение дисциплины направлено на развитие общих (ОК 01, ОК 02, ОК 07, ОК 09) и профессиональных компетенций (ПК 1.1, ПК 1.2), что обеспечивает формирование у студентов:
✓ Умений описывать механизм химических реакций качественного и количественного анализа; обосновывать выбор методики анализа, реактивов и оборудования; готовить растворы заданной концентрации; проводить анализ с соблюдением правил техники безопасности; выполнять расчёты по химическим формулам и уравнениям.
✓ Знаний аналитических групп ионов и качественных реакций на них; аппаратуры и техники выполнения анализов; теоретических основ методов анализа; способов выражения состава раствора; типов ошибок в анализе; устройства лабораторного оборудования и правил его эксплуатации.
ФОС по аналитической химии носит комплексный характер и позволяет всесторонне оценить как теоретические знания (химическое равновесие, классификация ионов, методы анализа), так и практические навыки (расчётные задачи, схемы анализа, выбор методик), обеспечивая фундаментальную подготовку будущих техников-технологов для проведения химического контроля сырья, полупродуктов и готовой продукции в биохимическом производстве.
✅