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5CH3H/01Additional Sample Assessment MaterialTime: 1 hour

ChemistryUnit C3: Chemistry in Action

Higher Tier

*S39601A0115*S39601A©2011 Edexcel Limited.

6/8/8/2/2/

Instructions• Use black ink or ball-point pen.• Fill in the boxes at the top of this page with your name, centre number and candidate number.• Answer all questions.• Answer the questions in the spaces provided – there may be more space than you need.

Information• The total mark for this paper is 60. • The marks for each question are shown in brackets – use this as a guide as to how much time to spend on each question.• Questions labelled with an asterisk (*) are ones where the quality of your written communication will be assessed – you should take particular care with your spelling, punctuation and grammar, as

well as the clarity of expression, on these questions.

Advice• Read each question carefully before you start to answer it.• Keep an eye on the time.• Try to answer every question.• Check your answers if you have time at the end.

2

*S39601A0215*

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*S39601A0315* Turn over

Answer ALL questions

Some questions must be answered with a cross in a box . If you change your mind about an answer, put a line through the box and then mark your new answer with a cross .

Analysing salts

1 A mixture containing two salts was analysed to find out which ions were present. The mixture was dissolved in water to form a solution. Samples of the solution were used in the following tests.

(a) A few drops of sodium hydroxide solution were added to some of the solution in a test tube.

(i) A red-brown precipitate formed.

Which ion does this test show is present?

Put a cross ( ) in the box next to your answer. (1)

A calcium ion, Ca2+

B copper ion, Cu2+

C iron(II) ion, Fe2+

D iron(III) ion, Fe3+

(ii) Ammonium ions, NH4+, were also present in this solution.

After the sodium hydroxide solution has been added, describe what else must be done to show that ammonium ions are present.

(2)

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4

*S39601A0415*

(b) Bromide ions, Br–, are also present in the solution.

Describe how another sample of the solution can be tested to show that bromide ions are present.

(2)

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(c) State why the result of a test for a given ion must be unique. (1)

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(d) Another sample of the solution was acidified with dilute hydrochloric acid. Barium chloride solution was added to the mixture. A white precipitate of barium sulfate, BaSO4, was formed.

Write the ionic equation for the reaction of barium ions with sulfate ions to form barium sulfate.

(2)

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(Total for Question 1 = 8 marks)

5

*S39601A0515* Turn over

Magnesium salts

2 (a) Magnesium carbonate was used to form magnesium chloride solution as follows.

• excess magnesium carbonate was added to dilute hydrochloric acid • the mixture was filtered

(i) Give the reason why excess magnesium carbonate was used.(1)

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(ii) Explain why the mixture was filtered.(2)

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(iii) In the reaction, powdered magnesium carbonate was added to dilute hydrochloric acid.

Magnesium chloride solution, water and carbon dioxide were formed.

The equation for the reaction is given. Some of the state symbols are missing, fill in the missing state symbols.

(2)

MgCO3(…….….…….) + 2HCl(aq) → MgCl2(………..…….) + H2O(l) + CO2(…….….…….)

(b) (i) Complete the sentence by putting a cross ( ) in the box next to your answer.

The mass of 0.125 mol of magnesium carbonate, MgCO3, is (relative formula mass of magnesium carbonate = 84.0)

(1) A 8.40 g

B 10.5 g

C 84.0 g

D 672 g

6

*S39601A0615*

(ii) Calculate the number of moles of magnesium chloride, MgCl2, in 19.0 g of magnesium chloride.

(relative atomic masses: Mg = 24.0, Cl = 35.5)(2)

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(Total for Question 2 = 8 marks)

7

*S39601A0715* Turn over

Electrolysis

3 Ionic substances in the molten state or dissolved in water can be electrolysed.

(a) Sodium chloride solution contains ions with the formulae

Na+ Clˉ          H+ OHˉ

(i) When sodium chloride solution is electrolysed, ions are attracted to the electrodes.

In the boxes, write the formulae of the ions that are attracted to the anode and of the ions that are attracted to the cathode.

(2)

ions attracted to the anode ions attracted to the cathode

(ii) When sodium chloride solution is electrolysed, which two products are formed?

Put a cross ( ) in the box next to your answer.(1)

A chlorine and oxygen

B hydrogen and chlorine

C hydrogen and sodium

D oxygen and sodium

(b) When molten lead bromide is electrolysed, the products are lead and bromine.

(i) Complete the following half-equation to show the formation of lead from lead ions.

(2)Pb2+ + . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . → . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) During electrolysis, oxidation occurs at the anode and reduction occurs at the cathode.

Explain oxidation and reduction in terms of electrons gained or lost.(2)

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8

*S39601A0815*

(c) Adam was investigating the electrolysis of copper sulfate solution using copper electrodes.

He used the apparatus shown in the diagram.

He measured the mass of the electrodes before and after electrolysing the copper sulfate solution for 10 minutes.

His results were

mass of cathode / g mass of anode / g

before electrolysis 1.36 1.27

after electrolysis 1.64 0.99

Using the data, state and explain what has happened at each electrode during this electrolysis.

(4)

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(Total for Question 3 = 11 marks)

anodecathode

copper sulfate solution

6 V d.c.supply

– +

9

*S39601A0915* Turn over

Gases

4 (a) Hydrogen reacts with nitrogen to produce ammonia.

3H2(g) + N2(g) 2NH3(g)

(i) Give the meaning of in the equation above.(1)

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(ii) What is the minimum volume of hydrogen needed to react completely with 300 cm3 of nitrogen?

Put a cross ( ) in the box next to your answer.(1)

A 100 cm3

B 300 cm3

C 600 cm3

D 900 cm3

(b) A known mass of magnesium was mixed with excess dilute hydrochloric acid in the apparatus shown in the diagram.

When the reaction was complete the volume of gas collected in the syringe was recorded.

The equation for the reaction is

Mg + 2HCl → MgCl2 + H2

Results

mass of magnesium used = 0.072 g

volume of hydrogen produced = 66 cm3

dilute hydrochloric acid

magnesium ribbon

gas syringe

10

*S39601A01015*

(i) Suggest a way to improve the quality of the data.(1)

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(ii) 1 mol of magnesium, Mg, reacts to give 1 mol of hydrogen, H2. The experiment shows that 0.072 g of magnesium reacts to produce 66 cm3

of hydrogen.

Calculate the volume of 1 mol of hydrogen, H2 (relative atomic mass: Mg = 24)

(2)

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volume of 1 mol of hydrogen, H2 = ………………….………………….. cm3

(iii) When the experiment was repeated, the volume of 1 mol of hydrogen, H2, was found to be 23000 cm3.

The molar volume of hydrogen is 24000 cm3 at room temperature and atmospheric pressure.

Suggest why these volumes are different. (2)

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11

*S39601A01115* Turn over

(c) Calcium reacts with water to produce hydrogen.

Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2

Calculate the maximum volume of hydrogen, measured at room temperature and atmospheric pressure, that could be produced from 15 g of calcium.

(relative atomic mass: Ca = 40, 1 mol of hydrogen, H2, occupies 24000 cm3 at room temperature and atmospheric

pressure)(2)

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volume of hydrogen = ………………….………………….. cm3

(Total for Question 4 = 9 marks)

12

*S39601A01215*

Ethanol

5 Ethanol can be manufactured in two ways.

(a) Ethanol can be produced from sugars using yeast in a fermentation reaction.

(i) Which of the following conditions is needed for fermentation?

Put a cross ( ) in the box next to your answer.(1)

A a temperature above 60°C

B good supply of air

C have water present

D use manganese(IV) oxide as a catalyst

(ii) Name the process used to separate almost pure ethanol from the mixture remaining after fermentation.

(1)

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(b) Ethanol can also be produced from ethene. Describe how this is carried out.

(2)

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(c) Ethene can be formed by dehydrating ethanol using concentrated sulfuric acid.

Write the equation for the reaction.(2)

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13

*S39601A01315* Turn over

*(d) Countries have the choice of producing ethanol by fermentation of sugars or from ethene produced from crude oil.

Country A is a large country where the climate is tropical and allows three cycles of crops to be grown each year.

It is a fairly poor country with no crude oil reserves.

Country B is densely populated and much smaller than country A. Its climate is much colder and only one cycle of crops a year can be grown. It is a very rich country and has ample crude oil reserves.

Evaluate the factors that country A and country B should consider when choosing which method of ethanol production to use in their country.

(6)

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(Total for Question 5 = 12 marks)

14

*S39601A01415*

Acids, esters and soap

6 (a) Complete the sentence by putting a cross ( ) in the box next to your answer.

Ethanoic acid can be produced from ethanol.

When ethanol is converted to ethanoic acid, it is (1)

A decomposed

B neutralised

C oxidised

D reduced

(b) Give the name of the gas produced when magnesium ribbon reacts with a dilute solution of ethanoic acid.

(1)

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(c) The ester ethyl ethanoate is produced by reacting ethanoic acid with ethanol. Draw the structure of a molecule of ethyl ethanoate, showing all bonds.

(2)

(d) Some esters are useful. Explain why.

(2)

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*S39601A01515*

(e) Vegetable oils are esters and can be used to make soap. A soap anion is shown.

Explain how soap anions remove grease from clothes, even though grease and water do not mix.

You may include labelled diagrams in your answer. (6)

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(Total for Question 6 = 12 marks)

TOTAL FOR PAPER: 60 MARKS

H C C C C C C C C C C C C C C C C

H H

H H

H

H

H H

H H

H

H

H H

H H

H

H

H H

H H

H

H

H H

H H

H

H O–

O

Additional Sample Mark Scheme

GCSE Science 2011

GCSE

GCSE Chemistry (5CH3H/01)

Edexcel Limited. Registered in England and Wales No. 4496750 Registered Office: One90 High Holborn, London WC1V 7BH

5CH3H/01 Additional Sample Mark Scheme

General Marking Guidance

• All candidates must receive the same treatment. Examiners must mark the first candidate in exactly the same way as they mark the last.

• Mark schemes should be applied positively. Candidates must be rewarded for what they have shown they can do rather than penalised for omissions.

• Examiners should mark according to the mark scheme not according to their perception of where the grade boundaries may lie.

• There is no ceiling on achievement. All marks on the mark scheme should be used appropriately.

• All the marks on the mark scheme are designed to be awarded. Examiners should always award full marks if deserved, i.e. if the answer matches the mark scheme. Examiners should also be prepared to award zero marks if the candidate’s response is not worthy of credit according to the mark scheme.

• For questions worth more than one mark, the answer column shows how partial credit can be allocated. This has been done by the inclusion of part marks eg (1).

• Where some judgement is required, mark schemes will provide the principles by which marks will be awarded and exemplification may be limited.

• When examiners are in doubt regarding the application of the mark scheme to a candidate’s response, the team leader must be consulted.

• Crossed out work should be marked UNLESS the candidate has replaced it with an alternative response.

Quality of Written Communication

Questions which involve the writing of continuous prose will expect candidates to:

• Write legibly, with accurate spelling, grammar and punctuation in order to make the meaning clear

• Select and use a form and style of writing appropriate to purpose and to complex subject matter

• Organise information clearly and coherently, using specialist vocabulary when appropriate.

Full marks will be awarded if the candidate has demonstrated the above abilities.

Questions where QWC is likely to be particularly important are indicated (QWC) in the mark scheme, but this does not preclude others.

5CH3H/01 Additional Sample Mark Scheme

General Information The following symbols are used in the mark schemes for all questions:

Symbol Meaning of symbol

eq Indicates that credit should be given for other correct alternatives to a word or statement

/ oblique Words or phrases separated by an oblique are alternatives to each other

{ } curly brackets

Indicate the beginning and end of a list of alternatives (separated by obliques) where necessary to avoid confusion

( ) round brackets

Words inside round brackets are to aid understanding of the marking point but are not required to award the point

5CH3H/01 Additional Sample Mark Scheme

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

1(a)(i) D (1)

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

1(a)(ii) A description including the following points

• heat mixture (1) • test gas evolved with (damp)

red litmus paper which turns blue (1)

correct colour change with any suitable indicator

(2)

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

1(b) A description including two of the following points

• acidify with dilute nitric acid then (1)

• add silver nitrate solution (1)

• cream / pale yellow

precipitate forms (1)

(2)

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

1(c) result only given by one ion / prevents confusion with other ions / owtte

(1)

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

1(d) Ba2+ + SO42- → BaSO4 (2) Allow 1 mark for either Ba2+ or SO4

2- if equation is incorrect

(2)

5CH3H/01 Additional Sample Mark Scheme

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

2(a)(i) to ensure that all the acid reacts (1)

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

2(a)(ii) An explanation linking the following points

• remove unreacted magnesium carbonate (1)

• to leave magnesium chloride

solution (1)

(2)

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

2(a)(iii) MgCO3 (s) MgCl2 (aq) CO2 (g) All 3 correct (2) Any 1 correct (1)

(2)

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

2(b)(i) B (1)

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

2(b)(ii) 24 + (2x35.5) (1) = 95 19 (1) = 0.2 95

ecf from their Mr for MgCl2

(2)

5CH3H/01 Additional Sample Mark Scheme

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

3(a)(i) anode : Cl¯ OH¯ (1) cathode : Na+ H+ (1)

allow 1 mark if 1 or 2 ions omitted

(2)

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

3(a)(ii) B (1)

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

3(b)(i) 2 e(-)(1) Pb (1) (2)

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

3(b)(ii) An explanation linking the following points

• oxidation – is loss of electrons (1)

• reduction – is gain of

electrons(1)

(2)

5CH3H/01 Additional Sample Mark Scheme

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

3(c) An explanation linking any four of the following points

• at anode copper is lost (1) • (and) copper ions are formed

(1)

• (because) copper atoms lose electrons (1)

• at cathode copper is

formed(1)

• (and) copper atoms are

formed (1) • (because) copper ions gain

electrons (1)

• mass lost at anode = mass gained at cathode / mass change the same (1)

• (and) number of electrons lost

at anode = number of electrons gained at cathode / number of atoms lost at anode = number of atoms gained at cathode (1)

all points made in correctly balanced half equations linked to the correct electrodes can score 4 marks

(4)

5CH3H/01 Additional Sample Mark Scheme

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

4(a)(i) reaction is reversible / in equilibrium (1)

(1)

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

4(a)(ii) D (1)

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

4(b)(i) Any one from the following points

• repeat to obtain reliable/consistent results (1)

• use more accurate

balance/syringe (1)

• a sensible suggestion for keeping the acid and magnesium separate in the flask/shaking to mix them when the bung is in place (1)

(1)

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

4(b)(ii) no moles Mg = 0.072 (1) = 0.0030 24 (no. moles H2 = 0.0030) volume 1 mol H2 = 66 (1) 0.003 = 22 000 cm3 OR 1 g magnesium gives 66 (1) cm3 0.072 24 g magnesium gives 66 x 24 (1)= 22 000 cm3 0.072

Not 3 -03 allow ecf

(2)

5CH3H/01 Additional Sample Mark Scheme

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

4(b)(iii) • temperature lower/pressure

higher/ some hydrogen escapes (1)

• hence calculated volume

lower (1)

Allow other practical errors explained to give a lower volume

(2)

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

4(c) no. moles Ca = 15 (1) = 0.375 40 volume H2 = 15 x 24000(1) = 9000 cm3

40 OR 40 g calcium gives 24000 cm 3 hydrogen

1 g calcium gives 24 000 (1) cm3 40 15 g calcium gives 24 000 x 15 (1) cm3

40 = 9000 cm3

allow ecf

(2)

5CH3H/01 Additional Sample Mark Scheme

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

5(a)(i) C (1)

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

5(a)(ii) fractional distillation / fractionation (1)

distillation (1)

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

5(b) A description including any two from the following points

• steam (1) • add catalyst (1)

• high temperature (1)

phosphoric acid 300 °C

(2)

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

5(c) C2H5OH → C2H4 + H2O (2) or left hand side (1) right hand side (1)

(2)

5CH3H/01 Additional Sample Mark Scheme

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

6(a) C

(1)

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

6(b) hydrogen

H2 NOT H

(1)

Question Number

Indicative Content Mark

QWC *5(d) An evaluation including some of the following points

• country A : more land therefore more crops can be grown • more cycles therefore more crops • sugar – cheap, renewable resource • process is slow / batch process • needs lots of land to grow crops therefore not available for

food production • no money to buy/import crude oil • country B : large oil reserves for hydration of ethene method • little land available for growing sugar crops • only one cycle for growing crops • can be carried out quickly / continuous method • crude oil reserves will eventually run out • can afford to buy oil if necessarywealthy population likely to

use land for food production/building

(6)

Level 0 No rewardable content 1 1 - 2 • description of two points from one or two countries

• the answer communicates ideas using simple language and uses limited scientific terminology

• spelling, punctuation and grammar are used with limited accuracy 2 3 - 4 • comparison of at least two points for each country with consideration of

some camparative merits and/or demerits / comparison of one point for both countries with at least two additional points for one country

• the answer communicates ideas showing some evidence of clarity and organisation and uses scientific terminology appropriately

• spelling, punctuation and grammar are used with some accuracy 3 5 - 6 • comparison of a good range of points (at least 3) for each country with

consideration of camparative merits and/or demerits • the answer communicates ideas clearly and coherently uses a range of

scientific terminology accurately • spelling, punctuation and grammar are used with few errors

5CH3H/01 Additional Sample Mark Scheme

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

6(c) ethyl ethanoate ester group (1) rest of molecule (1)

(2)

Question Number

Answer Acceptable answers Mark

6(d) An explanation linking the following points EITHER

• they have pleasant smells (1)

• so used in perfumes (1) OR

• they taste pleasant / fruity (1)

• so used in flavourings (1)

smell nice eau de parfum / eau de toilette / colognes or any sensible suggestion

(2)

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Question Number

Indicative Content Mark

QWC *6(e)

• part of soap anion is soluble in grease • hydrocarbon / tail part of anion soluble in grease • soap anion tail is hydrophobic/water-hating • part of soap anion is soluble in water • ionic part / head of anion soluble in water • soap anion head is hydrophilic/water-lovingsoap links/forms bridge

between grease and water • soap anions form a bridge/link grease is surrounded by soap and

floats off clothing

(6)

Level 0 No rewardable content 1 1 - 2 • limited explanation in words or by use of a diagram of how soap reacts

with grease or water • the answer communicates ideas using simple language and uses limited

scientific terminology • spelling, punctuation and grammar are used with limited accuracy

2 3 - 4 • simple explanation in words or by use of a diagram of how soap reacts with grease and water

• the answer communicates ideas showing some evidence of clarity and organisation and uses scientific terminology appropriately

• spelling, punctuation and grammar are used with some accuracy 3 5 - 6 • comprehensive explanation in words or by use of a diagram of how soap

reacts with grease and water to remove the grease from the clothing • the answer communicates ideas clearly and coherently uses a range of

scientific terminology accurately • spelling, punctuation and grammar are used with few errors

soap anion

--

--

-- - -