Atomic Structure - Merit Tutors I Tuition Centre in …...Atomic Structure Question Paper 1 Level Edexcel Subject Chemistry Exam Board GCSE(9-1) Topic Key Concepts in Chemistry Sub

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Atomic Structure Question Paper 1

Level Edexcel

Subject Chemistry

Exam Board GCSE(9-1)

Topic Key Concepts in Chemistry

Sub Topic Atomic Structure

Booklet Question Paper 1

Time Allowed: 48 minutes

Score: /40

Percentage: /100

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1 (a) An atom of copper has an atomic number of 29 and a mass number of 63.

(i) Complete the table to show the numbers of protons, neutrons and electronsin this atom of copper.

(2)

particle number

proton

neutron

electron

(ii) Copper is in period 4 of the periodic table.

State what information this gives about the number of shells that containelectrons, in a copper atom.

(1)

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(iii) Copper exists as isotopes.

Explain what is meant by the term isotopes.(2)

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(iv) A sample of copper contains

70% of copper-63 atoms and

30% of copper-65 atoms.

Use this information to calculate the relative atomic mass of copper in thissample.

(3)

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relative atomic mass of copper = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) Copper nitrate contains copper ions, Cu2+, and nitrate ions, NO3−.

(i) Describe, in terms of electrons, how a copper atom, Cu, becomes a copper ion, Cu2+.(2)

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(ii) Write the formula for copper nitrate.(1)

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(Total for Question 1 = 11 marks)


2 (a) Atoms contain protons, neutrons and electrons.

Complete the table to show the relative mass and relative charge of each particle and its position in an atom.

(3)

relative mass relative charge position in atom

proton +1

neutron 1 in nucleus

electron

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

An atom of an element always contains(1)

A more protons than neutrons

B equal numbers of protons and neutrons

C more electrons than protons

D equal numbers of protons and electrons

(c) The symbols for some atoms are given in the box

Ca Cl K N ONe

From the box, choose the symbol of

(i) an atom in group 2 of the periodic table(1)

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(ii) an atom that readily forms an ion with a charge of 2–(1)

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(d) The formula of aluminium nitrate is Al(NO3)3

(i) State the total number of atoms in the formula Al(NO3)3(1)

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(ii) What is the most likely formula of aluminium nitride?

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

A Al(NO3)2

B AlNO3

C AlNO2

D AlN



3 (a) Chlorine has an atomic number of 17.

Chlorine-35 and chlorine-37 are two isotopes of chlorine.

(i) Complete the table to show the numbers of protons, neutrons and electronsin each of the isotopes.

(2)

chlorine-35 chlorine-37

number of protons

number of neutrons

number of electrons

(ii) A normal sample of chlorine contains only chlorine-35 and chlorine-37 atoms.

Explain why the relative atomic mass of chlorine is 35.5(2)

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(b) Tetrachloromethane is a simple molecular, covalent compound.The formula of its molecule is CCl4.

There are four electrons in the outer shell of a carbon atom.There are seven electrons in the outer shell of a chlorine atom.

Draw a dot and cross diagram to show the bonding in a molecule oftetrachloromethane, CCl4.

Show outer shell electrons only.(2)


*(c) The diagrams show the arrangements of carbon atoms in diamond and in graphite.

graphite

Compare a use of diamond with a use of graphite, explaining each use in terms of the bonding and structure. In your answer you should use information from the diagrams.

(6)

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= carbon atom

strong bonds

diamond

strong bonds


4 (a) The table shows the number of electrons, neutrons and protons in particles P, Q, R, S, T and V.

particlenumber of

electrons neutrons protons

P 1 0 1

Q 3 4 3

R 8 8 8

S 13 14 13

T 18 16 16

V 18 20 20

(i) Which particle is a negatively charged ion?


A P

B S

C T

D V

(ii) Which particles are atoms of metals?


A P and R

B Q and R

C Q and S

D Q, S and V


(b) Each element has an atomic number.

(i) State what is meant by atomic number.(1)

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(ii) The atomic number of boron is 5.Boron exists as two isotopes boron-10 and boron-11.

Use this information to explain why boron-10 and boron-11 are isotopes.(2)

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(c) (i) Explain what is meant by the term relative atomic mass.(2)

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(ii) A sample of boron contains19.7% of boron-10.80.3% of boron-11.

Use this information to calculate the relative atomic mass of boron.(3)

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Atomic Structure Question Paper 2

Level Edexcel

Subject Chemistry



Sub Topic Atomic Structure



Score: /28

Percentage: /100


1 Boron exists as two isotopes.

These are boron-10, 105B, and boron-11, 11

5B.

(a) The diagram shows an atom of the isotope, boron-10.

(i) State the electronic configuration of boron.(1)

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

In the periodic table, boron is in period(1)

A 2

B 3

C 5

D 10

(iii) The table shows the three particles present in atoms and their relative massesand charges.

Complete the table.(2)

particle relative mass relative charge

electron1

1837

neutron

proton +1

electron

protonneutron


*(b) A sample of boron contains 20% boron-10 and 80% boron-11.

In part (a) you were given the structure of a boron-10 atom.

Describe the structure of a boron-11 atom and explain why, in this sample, boron has a relative atomic mass of 10.8.

(6)

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(c) Mendeleev was a Russian chemist who produced the first version of the periodictable.

Give one similarity and one difference between his version of the periodic tableand the periodic table shown on page 2.

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(2)



2 The positions of five elements, A, B, C, D and E, are shown in the periodic table.

These letters are not the atomic symbols of these elements.

1 2 3333 4 0

D E

A

B

C

(a) Use only elements A, B, C, D and E to answer (i) and (ii).

(i) Give the letters of all the elements that are metallic.(1)

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(ii) Give the letters of the two elements that have the most similar chemicalproperties.

(1)

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(b) An atom of element B contains more protons than an atom of element A.

State how many more protons there are in an atom of element B than in an atomof element A.

(1)

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(c) An atom of element E has atomic number 10 and mass number 22.

(i) How many electrons does this atom contain?


A 10

12B

22C

32D

(ii) 10% of the atoms in a sample of element E have a mass number of 22.All the other atoms in this sample have a mass number of 20.

Calculate the relative atomic mass of element E. (3)

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relative atomic mass = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(d) The element below E in the periodic table is used to fill filament light bulbs.

Explain why this element is suitable for this use.(2)

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3 The elements in group 3 of the periodic table are boron, aluminium, gallium, indium

and thallium.

(a) Elements can be classified as metals or non-metals.

Explain, using its position in the periodic table, whether indium is a metal or anon-metal.

(2)

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(b) Each aluminium atom has 13 electrons.

State the electronic configuration of an aluminium atom.(1)

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(c) Boron has an atomic number of 5.There are two isotopes of boron, boron-10 and boron-11.

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

Every boron atom contains(1)

A five protons

B five neutrons

C eleven electrons

D eleven neutrons


(ii) Explain what is meant by the term isotopes.(2)

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(iii) A sample of boron contains the two isotopes, boron-10 and boron-11.The relative atomic mass of boron is 10.8

Give the reason why the relative atomic mass is closer to 11 than 10.(1)

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The Periodic Table Question Paper 1

Level Edexcel

Subject Chemistry



Sub Topic The Periodic Table



Score: /43

Percentage: /100


1 Magnesium and calcium are in group 2 of the periodic table. They are less reactive than the metals in group 1.

(a) Calcium reacts with water to form calcium hydroxide, Ca(OH)2, and hydrogen, H2.

Ca(s) + 2H2O(l) → Ca(OH)2(s) + H2(g)

Describe what would be seen when a piece of calcium is dropped into a container of water.

(2)

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(b) Magnesium reacts very slowly with cold water but it reacts faster with steam, H2O,and forms magnesium oxide, MgO, and hydrogen.

Write the balanced equation for the reaction between magnesium and steam.(2)

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(c) The electronic configurations of magnesium and calcium are

magnesium 2.8.2calcium 2.8.8.2

When magnesium and calcium react with water they form positive ions.

Suggest an explanation, in terms of their electronic configurations, why calcium ismore reactive than magnesium.

(2)

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(d) A sample of calcium bromide contains 0.2 g calcium and 0.8 g bromine by mass.

Calculate the empirical formula of calcium bromide.

(relative atomic masses: Ca = 40, Br = 80)(3)

empirical formula = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .



2 The positions of five elements, A, B, C, D and E, are shown in the periodic table.

These letters are not the atomic symbols of these elements.

(a) Use only elements A, B, C, D and E to answer (i) and (ii).

(i) Give the letters of all the elements that are metallic.(1)

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(ii) Give the letters of the two elements that have the most similar chemicalproperties.

(1)

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(b) An atom of element B contains more protons than an atom of element A.

State how many more protons there are in an atom of element B than in an atomof element A.

(1)

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(c) An atom of element E has atomic number 10 and mass number 22.

(i) How many electrons does this atom contain?


A 10

12B

22C

32D

(ii) 10% of the atoms in a sample of element E have a mass number of 22.All the other atoms in this sample have a mass number of 20.

Calculate the relative atomic mass of element E. (3)

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relative atomic mass = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(d) The element below E in the periodic table is used to fill filament light bulbs.

Explain why this element is suitable for this use.(2)

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3 The elements in group 3 of the periodic table are boron, aluminium, gallium, indium

and thallium.

(a) Elements can be classified as metals or non-metals.

Explain, using its position in the periodic table, whether indium is a metal or anon-metal.

(2)

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(b) Each aluminium atom has 13 electrons.

State the electronic configuration of an aluminium atom.(1)

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(c) Boron has an atomic number of 5.There are two isotopes of boron, boron-10 and boron-11.


Every boron atom contains(1)

A five protons

B five neutrons

C eleven electrons

D eleven neutrons


(ii) Explain what is meant by the term isotopes.(2)

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(iii) A sample of boron contains the two isotopes, boron-10 and boron-11.The relative atomic mass of boron is 10.8

Give the reason why the relative atomic mass is closer to 11 than 10.(1)

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4 (a) Atoms contain protons, neutrons and electrons.

Complete the table to show the relative mass and relative charge of each particle and its position in an atom.

(3)

relative mass relative charge position in atom

proton +1

neutron 1 in nucleus

electron

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

An atom of an element always contains(1)

A more protons than neutrons

B equal numbers of protons and neutrons

C more electrons than protons

D equal numbers of protons and electrons

(c) The symbols for some atoms are given in the box

Ca Cl K N ONe

From the box, choose the symbol of

(i) an atom in group 2 of the periodic table(1)

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(ii) an atom that readily forms an ion with a charge of 2–(1)

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(d) The formula of aluminium nitrate is Al(NO3)3

(i) State the total number of atoms in the formula Al(NO3)3(1)

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(ii) What is the most likely formula of aluminium nitride?


A Al(NO3)2

B AlNO3

C AlNO2

D AlN



5 (a) The table shows the number of electrons, neutrons and protons in particles P, Q, R, S, T and V.

particlenumber of

electrons neutrons protons

P 1 0 1

Q 3 4 3

R 8 8 8

S 13 14 13

T 18 16 16

V 18 20 20

(i) Which particle is a negatively charged ion?


A P

B S

C T

D V

(ii) Which particles are atoms of metals?


A P and R

B Q and R

C Q and S

D Q, S and V


(b) Each element has an atomic number.

(i) State what is meant by atomic number.(1)

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(ii) The atomic number of boron is 5.Boron exists as two isotopes boron-10 and boron-11.

Use this information to explain why boron-10 and boron-11 are isotopes.(2)

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(c) (i) Explain what is meant by the term relative atomic mass.(2)

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(ii) A sample of boron contains19.7% of boron-10.80.3% of boron-11.

Use this information to calculate the relative atomic mass of boron.(3)

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The Periodic Table Question Paper 2

Level Edexcel

Subject Chemistry



Sub Topic The Periodic Table



Score: /12

Percentage: /100


1 Boron exists as two isotopes.

These are boron-10, 105B, and boron-11, 11

5B.

(a) The diagram shows an atom of the isotope, boron-10.

(i) State the electronic configuration of boron.(1)

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

In the periodic table, boron is in period(1)

A 2

B 3

C 5

D 10

(iii) The table shows the three particles present in atoms and their relative massesand charges.


particle relative mass relative charge

electron1

1837

neutron

proton +1

electron

protonneutron


*(b) A sample of boron contains 20% boron-10 and 80% boron-11.

In part (a) you were given the structure of a boron-10 atom.

Describe the structure of a boron-11 atom and explain why, in this sample, boron has a relative atomic mass of 10.8.

(6)

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(c) Mendeleev was a Russian chemist who produced the first version of the periodictable.

Give one similarity and one difference between his version of the periodic tableand the periodic table shown on page 2.

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(2)



Ionic Bonding Question Paper

Level Edexcel

Subject Chemistry



Sub Topic Ionic Bonding

Booklet Question Paper


Score: /31

Percentage: /100


1 Ionic compounds contain ions.

(a) The numbers of electrons, neutrons and protons in four particles, W, X, Y and Z,are shown in Figure 5.

particle electrons neutrons protons

W 9 10 9

X 10 14 12

Y 16 16 16

Z 18 18 16

Figure 5

Explain which particle, W, X, Y or Z, is a negative ion.(2)

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(b) Calcium nitrate contains calcium ions and nitrate ions.

Calculate the relative formula mass of calcium nitrate, Ca(NO3)2.(relative atomic masses: Ca = 40, N = 14, O = 16)

(2)

relative formula mass = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


(c) Lithium fluoride, LiF, is an ionic compound.

It contains lithium cations and fluoride anions.

The electronic configurations of a lithium atom and of a fluorine atom are shownin Figure 6.

Li F

Figure 6

Complete Figure 7 to show the electronic configurations and charges of the ions in lithium fluoride.

(4)

Li F

charge on ion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . charge on ion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Figure 7



2 (a) The table shows the names and formulae of three ions.

name of ion formula of ion

calcium Ca2+

nitrate NO3–

phosphate PO43–

What is the formula of calcium nitrate?


A Ca2NO3

B CaNO3

C Ca3NO2

D Ca(NO3)2

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

The number of oxygen atoms in the formula Ca3(PO4)2 is(1)

2A

4B

8C

12D


(c) The table gives some information about the elements sodium and sulfur.

sodium sulfur

metal or non-metal metal non-metal

atomic symbol Na S

number of electrons in one atom 11 16

Sodium sulfide is an ionic compound.

Describe, in terms of electron transfer, how sodium atoms react with sulfur atoms to form sodium sulfide.

Your description should include the charges on the ions formed.(4)

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*(d) Explain the difference in the ability of solid sodium chloride and molten sodium chloride to conduct electricity in terms of their structures.

(6)

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3 (a) An atom of copper has an atomic number of 29 and a mass number of 63.

(i) Complete the table to show the numbers of protons, neutrons and electronsin this atom of copper.

(2)

particle number

proton

neutron

electron

(ii) Copper is in period 4 of the periodic table.

State what information this gives about the number of shells that containelectrons, in a copper atom.

(1)

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(iii) Copper exists as isotopes.

Explain what is meant by the term isotopes.(2)

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(iv) A sample of copper contains

70% of copper-63 atoms and

30% of copper-65 atoms.

Use this information to calculate the relative atomic mass of copper in thissample.

(3)

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relative atomic mass of copper = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) Copper nitrate contains copper ions, Cu2+, and nitrate ions, NO3−.

(i) Describe, in terms of electrons, how a copper atom, Cu, becomes a copper ion, Cu2+.(2)

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(ii) Write the formula for copper nitrate.(1)

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Covalent Bonding Question Paper

Level Edexcel

Subject Chemistry



Sub Topic Covalent Bonding

Booklet Question Paper


Score: /32

Percentage: /100


1 (a) Sodium chloride is a metal chloride which is soluble in cold water.

(i) Give the name of a metal chloride which is insoluble in cold water.


A copper chloride

B lead chloride

C magnesium chloride

D potassium chloride

(ii) Sodium chloride has a melting point of 801 °C.

Explain why the melting point of sodium chloride is high.(2)

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(iii) Describe how you would test for the presence of chloride ions in a solution ofsodium chloride.

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*(b) Magnesium has an electronic configuration of 2.8.2. Oxygen has an electronic configuration of 2.6.

Explain, in terms of their electronic configurations, how magnesium and oxygen atoms react to form the ionic compound magnesium oxide, MgO, and include a description of the structure of solid magnesium oxide.

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2 (a) The structures of diamond and graphite are shown.

(i) State the maximum number of covalent bonds formed by a carbon atom in adiamond crystal.

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(ii) Which of the following statements about diamond and graphite is true?


A they are both good conductors of electricity

B they are both soluble in water

C they both cut glass

D they both have high melting points

(iii) Explain, in terms of its structure, why graphite is able to be used as a lubricant.(2)

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diamond graphite


(b) The atomic number of carbon is 6.

The atomic number of hydrogen is 1.

Draw a dot and cross diagram of a molecule of methane, CH4.

Show the outer shell electrons only.(2)


*(c) Sodium chloride and water have very different properties.

Sodium chloride is an ionic substance.It is a crystalline solid at room temperature.It has a high melting point.It conducts electricity when molten or in aqueous solution.

Water is a covalent substance. It is a liquid at room temperature. It is a very poor conductor of electricity.

Explain these properties of sodium chloride and water in terms of the particles present and the forces between them.

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3 Nitrogen and oxygen are present in the air.

(a) In industry, nitrogen and oxygen are obtained from air.

(i) Give the name of the process used.(1)

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(ii) State why the air is cooled before the start of the process.(1)

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Oxygen has a low boiling point because there are(1)

A weak covalent bonds between the oxygen atoms

B weak covalent bonds between the oxygen molecules

C weak forces of attraction between the oxygen atoms

D weak forces of attraction between the oxygen molecules


(c) Another gas present in air is carbon dioxide, CO2.There are covalent bonds between the atoms in a molecule of carbon dioxide.

(i) Describe what is meant by a covalent bond.(2)

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(ii) The electronic configuration of oxygen (atomic number 8) is 2.6.

Give the electronic configuration of carbon (atomic number 6).(1)

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(iii) Draw a dot and cross diagram of a molecule of carbon dioxide.

Show outer electrons only.(2)



Types of Substances Question Paper 1

Level Edexcel

Subject Chemistry



Sub Topic Types of Substances



Score: /50

Percentage: /100


1 Nitrogen and oxygen are present in the air.

(a) In industry, nitrogen and oxygen are obtained from air.

(i) Give the name of the process used.(1)

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(ii) State why the air is cooled before the start of the process.(1)

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Oxygen has a low boiling point because there are(1)

A weak covalent bonds between the oxygen atoms

B weak covalent bonds between the oxygen molecules

C weak forces of attraction between the oxygen atoms

D weak forces of attraction between the oxygen molecules


(c) Another gas present in air is carbon dioxide, CO2.There are covalent bonds between the atoms in a molecule of carbon dioxide.

(i) Describe what is meant by a covalent bond.(2)

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(ii) The electronic configuration of oxygen (atomic number 8) is 2.6.

Give the electronic configuration of carbon (atomic number 6).(1)

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(iii) Draw a dot and cross diagram of a molecule of carbon dioxide.

Show outer electrons only.(2)



2 Figure 13 shows a model of how particles are arranged in a solid.

Figure 13

(a) (i) State two ways in which this model fails to accurately represent a crystal ofsodium chloride.

(2)

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(ii) Magnesium oxide has a melting point of 2852 °C.

Explain why magnesium oxide has such a high melting point.(3)

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(b) (i) Carbon dioxide can be formed by the reaction of calcium carbonate, CaCO3,with dilute hydrochloric acid.

Write the balanced equation for this reaction.(3)

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(ii) The thermal decomposition of copper carbonate forms copper oxide andcarbon dioxide.

CuCO3(s) → CuO(s) + CO2(g)

15.0 g of pure copper carbonate is decomposed completely.

Calculate the mass of solid produced.

(relative atomic masses: C = 12.0; O = 16.0; Cu = 63.5)

Give your answer to two significant figures.(2)

mass of solid = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . g


(c) Magnesium reacts with water in the form of steam as shown in the equation.

Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2

2.4 g of magnesium reacts with sufficient steam for a complete reaction to form 5.8 g of magnesium hydroxide and 0.2 g of hydrogen.

Show, by calculation, that the law of conservation of mass applies to this reaction.

(relative atomic masses: H = 1.0, O = 16, Mg = 24)(3)



3 (a) Copper is a metal.


Copper conducts electricity because particles in it move through the structure.These particles are

(1)

A positive and negative ions

B positive ions only

C atoms

D electrons

(ii) Copper forms coloured compounds.

Give the name of the type of metals that form coloured compounds.(1)

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(b) A test tube was filled with hydrogen chloride gas.The test tube was inverted in water and left.

The liquid level rose up to the top of the test tube.

Explain what was formed in the test tube after the water had entered. (2)

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(c) When chlorine is bubbled into potassium bromide solution, the solution turnsorange.

Explain why this happens.(2)

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(d) Barium sulfate can be prepared as a white precipitate.

Describe how you could prepare a pure, dry sample of barium sulfate frombarium chloride solution and sodium sulfate solution.

(3)

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4 (a) Chlorine has an atomic number of 17.Chlorine-35 and chlorine-37 are two isotopes of chlorine.

(i) Complete the table to show the numbers of protons, neutrons and electronsin each of the isotopes.

(2)

chlorine-35 chlorine-37

number of protons

number of neutrons

number of electrons

(ii) A normal sample of chlorine contains only chlorine-35 and chlorine-37 atoms.

Explain why the relative atomic mass of chlorine is 35.5(2)

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(b) Tetrachloromethane is a simple molecular, covalent compound.The formula of its molecule is CCl4.

There are four electrons in the outer shell of a carbon atom.There are seven electrons in the outer shell of a chlorine atom.

Draw a dot and cross diagram to show the bonding in a molecule oftetrachloromethane, CCl4.

Show outer shell electrons only.(2)


*(c) The diagrams show the arrangements of carbon atoms in diamond and in graphite.

graphite

Compare a use of diamond with a use of graphite, explaining each use in terms of the bonding and structure. In your answer you should use information from the diagrams.

(6)

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= carbon atom

strong bonds

diamond

strong bonds


5 Ionic compounds contain ions.

(a) The numbers of electrons, neutrons and protons in four particles, W, X, Y and Z,are shown in Figure 5.

particle electrons neutrons protons

W 9 10 9

X 10 14 12

Y 16 16 16

Z 18 18 16

Figure 5

Explain which particle, W, X, Y or Z, is a negative ion.(2)

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(b) Calcium nitrate contains calcium ions and nitrate ions.

Calculate the relative formula mass of calcium nitrate, Ca(NO3)2.(relative atomic masses: Ca = 40, N = 14, O = 16)

(2)

relative formula mass = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


(c) Lithium fluoride, LiF, is an ionic compound.

It contains lithium cations and fluoride anions.

The electronic configurations of a lithium atom and of a fluorine atom are shownin Figure 6.

Li F

Figure 6

Complete Figure 7 to show the electronic configurations and charges of the ions in lithium fluoride.

(4)

Li F

charge on ion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . charge on ion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Figure 7



Types of Substances Question Paper 2

Level Edexcel

Subject Chemistry



Sub Topic Types of Substances



Score: /48

Percentage: /100


1 (a) The table shows the names and formulae of three ions.

name of ion formula of ion

calcium Ca2+

nitrate NO3–

phosphate PO43–

What is the formula of calcium nitrate?


A Ca2NO3

B CaNO3

C Ca3NO2

D Ca(NO3)2


The number of oxygen atoms in the formula Ca3(PO4)2 is(1)

2A

4B

8C

12D


(c) The table gives some information about the elements sodium and sulfur.

sodium sulfur

metal or non-metal metal non-metal

atomic symbol Na S

number of electrons in one atom 11 16

Sodium sulfide is an ionic compound.

Describe, in terms of electron transfer, how sodium atoms react with sulfur atoms to form sodium sulfide.

Your description should include the charges on the ions formed.(4)

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*(d) Explain the difference in the ability of solid sodium chloride and molten sodium chloride to conduct electricity in terms of their structures.

(6)

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2 (a) The structures of diamond and graphite are shown.

(i) State the maximum number of covalent bonds formed by a carbon atom in adiamond crystal.

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(ii) Which of the following statements about diamond and graphite is true?


A they are both good conductors of electricity

B they are both soluble in water

C they both cut glass

D they both have high melting points

(iii) Explain, in terms of its structure, why graphite is able to be used as a lubricant.(2)

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(b) The atomic number of carbon is 6.

The atomic number of hydrogen is 1.

Draw a dot and cross diagram of a molecule of methane, CH4.

Show the outer shell electrons only.(2)


*(c) Sodium chloride and water have very different properties.

Sodium chloride is an ionic substance.It is a crystalline solid at room temperature.It has a high melting point.It conducts electricity when molten or in aqueous solution.

Water is a covalent substance. It is a liquid at room temperature. It is a very poor conductor of electricity.

Explain these properties of sodium chloride and water in terms of the particles present and the forces between them.

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3 Many substances exist as molecules.

(a) The diagram shows the outer shell electrons in a molecule of methane, CH4.

(i) Each hydrogen atom is bonded to the carbon atom by a covalent bond.

Give the meaning of the term covalent bond.(1)

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

Methane is a typical simple molecular, covalent compound.

A property of methane is that(1)

A it has a high melting point

B it is a good conductor of electricity

C there are weak bonds in its molecule

D it has a low boiling point

H

H

HH C


(b) Nitrogen and oxygen are gases in air.

Describe how samples of nitrogen and oxygen can be obtained from air.(3)

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*(c) Graphite is a form of the element carbon.Graphite is a giant molecular, covalent substance.

Use the structure and bonding in graphite to explain why it is able to be used as a lubricant and as a conductor of electricity.

(6)

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(d) Give a use of graphite that depends on its ability to conduct electricity.(1)

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4 (a) The table shows some information about the atoms and the ions of chlorine and sodium.


symbol of number of electrons in

atom ion atom ion

chlorine Cl Cl– 17

sodium Na 10

(b) When silver nitrate solution, AgNO3, is added to sodium chloride solution a whiteprecipitate is formed.

(i) Write the balanced equation for this reaction.(2)

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(ii) Silver nitrate solution can be added to a solution to test for the presence ofchloride ions.In this test, dilute nitric acid is added to the solution, followed by the silvernitrate solution.A white precipitate shows the presence of chloride ions.

Why must the dilute nitric acid be added to make this a reliable test?


A to dilute the solution of chloride ions

B because the precipitate only forms if dilute nitric acid is added

C to stop the white precipitate changing colour

D to remove other ions that would also form a white precipitate


*(c) This circuit was used to test the ability of water, solid sodium chloride and sodium chloride solution to conduct electricity.

The results were

substance conducts electricity

water no

solid sodium chloride no

sodium chloride solution yes

Explain these results by referring to the structures of the substances.(6)

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6V d.c.

lamp

carbon rods


Calculations involving Masses Question Paper 1

Level Edexcel

Subject Chemistry



Sub Topic Calculations involving Masses



Score: /42

Percentage: /100


1 (a) Calcium oxide is manufactured by heating calcium carbonate.

The waste product of this process is carbon dioxide.

(i) Calculate the relative formula mass of carbon dioxide, CO2.(Relative atomic masses: C = 12, O = 16)

(1)

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relative formula mass = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) The equation for the reaction is

CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)

Calculate the maximum mass of calcium oxide that can be obtained by heating 25 tonnes of calcium carbonate.(Relative atomic masses: C = 12, O = 16, Ca = 40)

(3)

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mass calcium oxide = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . tonnes

(b) (i) State what is meant by theoretical yield.(1)

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(ii) Explain why the actual yield for a reaction is usually less than the theoreticalyield for the reaction.

(2)

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(c) Many industrial processes produce waste products.

Suggest reasons why manufacturers try to find uses for these waste products.(2)

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2 The diagram shows a piece of magnesium ribbon being heated.

During the heating, the magnesium reacts with oxygen from the air.The lid of the crucible was raised slightly from time to time. Magnesium oxide was formed as a white powder.The experiment was repeated with different masses of magnesium.

The table shows the mass of magnesium used and the mass of the magnesium oxide formed in each experiment.

experimentmass of magnesium

used /g

mass of magnesium

oxide formed /g

mass of oxygen in

magnesium oxide /g

1 0.10 0.16 0.06

2 0.15 0.24 0.09

3 0.25 0.40 0.15

4 0.30 0.48 0.18

5 0.35 0.49 0.14

6 0.50 0.80 0.30

magnesium

crucible

lid

heat


(a) Suggest why the lid had to be raised from time to time during the experiment.(1)

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(b) (i) On the grid provided, draw a graph of the mass of oxygen in magnesiumoxide against the mass of magnesium used.

(3)

(ii) The result of experiment 5 is anomalous.The masses were all measured accurately.

Suggest what might have caused this anomalous result.(1)

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(c) Write the balanced equation for the reaction of magnesium with oxygen to formmagnesium oxide.

(3)

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mass of oxygen in magnesium oxide / g

0.20 0.30 0.40

mass of magnesium used / g

0 0.10 0.50 0.60

0.40

0.30

0.20

0.10

0


(d) An oxide of lead was analysed.0.414 g of lead was combined with 0.064 g of oxygen in this oxide.

Calculate the empirical formula of this lead oxide.

(relative atomic masses: O = 16, Pb = 207)(3)

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empirical formula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .



3 (a) A compound of iron and chlorine was formed by reacting 2.80 g of iron with 3.55 g of chlorine.

Calculate the empirical formula of the compound.(relative atomic masses: Cl = 35.5, Fe = 56.0)

(3)

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empirical formula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) Sodium reacts with chlorine to form sodium chloride.

2Na + Cl2 2NaCl

Calculate the maximum mass of sodium chloride that could be formed by reacting 9.20 g of sodium with excess chlorine.(relative atomic masses: Na = 23.0, Cl = 35.5)

(3)

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mass of sodium chloride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . g


*(c) Chlorine, bromine and iodine are in group 7 of the periodic table.

The order of reactivity of these three elements can be shown by carrying out displacement experiments.

You are provided withpotassium bromide solutionpotassium chloride solutionpotassium iodide solutionbromine solutionchlorine solutioniodine solution

Describe how these solutions could be used to carry out experiments to show the order of reactivity of bromine, chlorine and iodine, explaining how the results would show the order of reactivity. You may use equations if you wish.

(6)

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4 In industry sodium carbonate is made from sodium chloride solution and calcium carbonate in the Solvay Process.

(a) Describe the test to show that calcium carbonate contains carbonate ions.(3)

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(b) Another product of the Solvay Process is calcium chloride.

Calculate the relative formula mass of calcium chloride, CaCl2.(Relative atomic masses: Ca = 40; Cl = 35.5)

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relative formula mass = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(c) The overall equation for the Solvay Process is

2NaCl + CaCO3 → Na2CO3 + CaCl2

Calculate the maximum mass of sodium carbonate that could be formed by reacting 40 kg of calcium carbonate with an excess of sodium chloride solution. (Relative formula masses: CaCO3 = 100; Na2CO3 = 106)

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mass of sodium carbonate = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . kg


(d) Sodium carbonate was made in a laboratory experiment.The theoretical yield of the experiment was 15.0 g.The actual yield of the experiment was 10.4 g.

(i) Calculate the percentage yield of sodium carbonate in this experiment.(2)

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percentage yield = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) Suggest two reasons why the actual yield was less than the theoretical yield.(2)

reason 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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reason 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Level Edexcel

Subject Chemistry






Score: /49

Percentage: /100


1 (a) Copper(II) chloride contains copper ions, Cu2+, and chloride ions, Cl–.

(i) What is the formula of this copper chloride?


A CuCl

B Cu2Cl

C CuCl2

D Cu2Cl2

(ii) In a reaction 0.64 g copper are reacted to produce copper chloride.The theoretical yield of this reaction is 1.35 g copper chloride.

Explain what is meant by theoretical yield.(2)

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(b) Bromine reacts with hot iron wool to produce solid iron(III) bromide, FeBr3.

(i) Write the balanced equation for the reaction between iron and bromine gas.Include state symbols.

(3)

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(ii) Calculate the relative formula mass of iron(III) bromide, FeBr3.(Relative atomic masses: Fe = 56, Br = 80)

(1)

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relative formula mass = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(iii) Iron also reacts with iodine to form iron(II) iodide, FeI2.

Calculate the percentage by mass of iron in iron(II) iodide.(Relative formula mass FeI2 = 310)

(2)

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(iv) Hydrogen peroxide reacts with some iron compounds.The molecular formula of hydrogen peroxide is H2O2.

Give the empirical formula of hydrogen peroxide.(1)

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heat

iron wool

bromine


2 Magnesium and calcium are in group 2 of the periodic table. They are less reactive than the metals in group 1.

(a) Calcium reacts with water to form calcium hydroxide, Ca(OH)2, and hydrogen, H2.

Ca(s) + 2H2O(l) → Ca(OH)2(s) + H2(g)

Describe what would be seen when a piece of calcium is dropped into a container of water.

(2)

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(b) Magnesium reacts very slowly with cold water but it reacts faster with steam, H2O,and forms magnesium oxide, MgO, and hydrogen.

Write the balanced equation for the reaction between magnesium and steam.(2)

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(c) The electronic configurations of magnesium and calcium are

magnesium 2.8.2calcium 2.8.8.2

When magnesium and calcium react with water they form positive ions.

Suggest an explanation, in terms of their electronic configurations, why calcium ismore reactive than magnesium.

(2)

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(d) A sample of calcium bromide contains 0.2 g calcium and 0.8 g bromine by mass.

Calculate the empirical formula of calcium bromide.

(relative atomic masses: Ca = 40, Br = 80)(3)

empirical formula = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .



3 Figure 13 shows a model of how particles are arranged in a solid.

Figure 13

(a) (i) State two ways in which this model fails to accurately represent a crystal ofsodium chloride.

(2)

1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(ii) Magnesium oxide has a melting point of 2852 °C.

Explain why magnesium oxide has such a high melting point.(3)

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(b) (i) Carbon dioxide can be formed by the reaction of calcium carbonate, CaCO3,with dilute hydrochloric acid.

Write the balanced equation for this reaction.(3)

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(ii) The thermal decomposition of copper carbonate forms copper oxide andcarbon dioxide.

CuCO3(s) → CuO(s) + CO2(g)

15.0 g of pure copper carbonate is decomposed completely.

Calculate the mass of solid produced.

(relative atomic masses: C = 12.0; O = 16.0; Cu = 63.5)

Give your answer to two significant figures.(2)

mass of solid = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . g


(c) Magnesium reacts with water in the form of steam as shown in the equation.

Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2

2.4 g of magnesium reacts with sufficient steam for a complete reaction to form 5.8 g of magnesium hydroxide and 0.2 g of hydrogen.

Show, by calculation, that the law of conservation of mass applies to this reaction.

(relative atomic masses: H = 1.0, O = 16, Mg = 24)(3)



4 (a) Chlorine reacts with potassium bromide in solution to form bromine and potassium chloride.

(i) What type of reaction is taking place?


A displacement

B distillation

C neutralisation

D precipitation

(ii) State the colour of the mixture at the end of the reaction.(1)

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(b) Chlorine reacts with an element X to form a solid chloride.

The solid chloride is dark red.

Which is the most likely position of the element X in the periodic table?

21 76543 0

A

CB

D


A

B

C

D


(c) The halogens react with hydrogen to form hydrogen halides.

Complete the balanced equation for the reaction between hydrogen and bromineforming hydrogen bromide.

(2)

H2 + Br2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(d) Calculate the relative formula mass of magnesium chloride, MgCl2.(relative atomic masses: Mg = 24.0; Cl = 35.5)

(1)

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relative formula mass = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(e) Calculate the percentage by mass of fluorine in sodium fluoride, NaF. (relative atomic masses: F = 19; Na = 23)

(2)

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percentage by mass of fluorine = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . %



5 Alkanes and alkenes are hydrocarbons.

The structure of a molecule of butane is shown.

H H H H

H C C C C H

H H H H

(a) Which of the following is the empirical formula for butane?(1)

A CH

B CH2

C C2H5

D C4H10

(b) Figure 5 shows some information about the alkenes, ethene and propene.

Complete the table. The structure of propene must show all covalent bonds.(2)

name of alkene molecular formula structure

ethene C C

H

HH

H

propene C3H6

Figure 5


(c) Butene reacts with steam to produce butanol.

C4H8 + H2O → C4H9OH

(i) Calculate the maximum mass of butanol, C4H9OH, that can be produced when1.4 kg of butene, C4H8, reacts with excess steam.

(relative atomic masses: H = 1, C = 12, O = 16relative molecular mass of butene, C4H8 = 56)

(3)

mass of butanol = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . kg

(ii) What type of reaction takes place between butene and steam?(1)

A addition

B dehydration

C neutralisation

D substitution


(d) A sample of each of three hydrocarbons, X, Y and Z, was shaken with brominewater. Bromine water is orange coloured.

The results are:

X orange mixture becomes colourless

Y orange mixture becomes colourless

Z mixture remains orange

Using the results, comment on the structures of the hydrocarbons X, Y and Z.(2)

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Level Edexcel

Subject Chemistry






Score: /25

Percentage: /100


1 (a) Argon is an element in Group 0 of the periodic table. It is used as the gas in filament lamps.

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

Argon is used in filament lamps because it(1)

A has a low density

B is a good conductor of electricity

C is flammable

D is inert

(b) Metals are malleable.

Explain, in terms of their structures, why metals are malleable.(2)

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(c) In an experiment, 3.1 g of phosphorus reacted with 24 g of bromine to formphosphorus bromide.

Calculate the empirical formula of the phosphorus bromide.

You must show your working.

(relative atomic masses: P = 31, Br = 80)(3)

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empirical formula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


*(d) Group 1 of the periodic table contains the alkali metals lithium, sodium and potassium. The alkali metals show a pattern in their reactivity with water. This pattern is shown when small pieces of lithium, sodium and potassium are added separately to water.

Describe the reactions and what would be seen and explain the pattern in reactivity.

You may include equations as part of your answer. (6)

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2 The elements chlorine, bromine and iodine are part of group 7 in the periodic table.

(a) The appearances of chlorine, bromine and iodine at room temperature are shownin Figure 10.

halogen appearance

chlorine green gas

bromine red-brown liquid

iodine grey solid

Figure 10

Astatine is the element below iodine in group 7.

Predict the appearance of astatine.(1)

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*(b) The order of reactivity of chlorine, bromine and iodine can be determined by carrying out displacement reactions.

Explain how displacement reactions can be used to show the reactivity of these three elements.

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(c) When iron wool is heated in bromine vapour, it reacts to form iron bromide.

(i) In an experiment, 5.60 g of iron reacted exactly with 24.0 g of bromine, Br2.

[relative atomic masses: Fe = 56.0, Br = 80.0]

Determine, using this information, the balanced equation for the reactionbetween iron and bromine.You must show your working.

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(ii) When iron reacts with bromine, bromide ions are formed.

Explain the type of reaction bromine atoms undergo when they are convertedto bromide ions.

(2)

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