AS hemistry nit 3 Sri Lankan School Muscat Answer ALL … the table below. Test Observation Inference (Name or formula) (i) Carry out a flame test on X A persistent yellow colour The

Answer ALL the questions. Write your answers in the spaces provided.

1 (a) Compound X is a white crystalline solid that dissolves easily in water to form a

clear, colourless solution. X contains one cation and one anion. Complete the table

below.

(5)

Test Observation Inference

(i) Warm solid X with dilute

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A gas was evolved which

turned damp red litmus

paper blue.

Ammonia is formed so

the ammonium ion is

present.

(ii) Add aqueous barium

chloride to a solution of X.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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X contains either

sulfite (sulfate(IV))

or

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or

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(iii) Add dilute hydrochloric

acid to the result of

test (ii).

A gas was evolved which

... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Sulfite (sulfate(IV))

confirmed.

(iv) Describe a further chemical test, not involving indicators, that you could use to

confirm that ammonia is formed in part (i).

(2)

Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Result . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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AS Chemistry - Unit 3 Sri Lankan School Muscat

(b) Compound Y is a white solid that contains one cation and one anion. Complete the

table below.

(4)


(i) Flame test Brick red (yellow-red)

flame.

The cation in Y is

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(ii) Gently heat a sample of

Y in a test tube, testing

any vapours evolved with

cobalt chloride paper.

Vapour turned cobalt

chloride paper from blue

to

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Water is produced.

Y contains water of

crystallization.

(iii) Heat the sample of Y in

the test tube.

Brown gas evolved. Gas is

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(iv) Continue to heat the

sample of Y.

Gas reignited a glowing

splint.Gas is

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(v) Identify, by name or formula, the anion in Y.

(1)

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(vi) Give the formula of Y (one mole of Y contains one mole of water of

crystallization).

(2)

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Complete the table below.

Test Observation Inference(Name or formula)

(i) Carry out a flame test on X A persistent yellow colour

The cation in X is

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(1)

(ii) Add dilute hydrochloric acid to the solid X

Bubble the gas given off into limewater

Effervescence

The limewater turns cloudy

The anion in X is

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(1)

(iii) Write a balanced equation, including state symbols, for the reaction between the gas formed in the reaction in (a)(ii) and limewater (calcium hydroxide solution).

(2)


(i) Carry out a flame test on Y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Strontium ions are present (1)

(ii) Add dilute nitric acid and dilute aqueous silver nitrate to a solution of Y

.

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The anion in Y is probably a chloride

(1)

(d) Another white solid, Y, also contains one cation and one anion.

Complete the table below.

(c) A series of tests is carried out on a white solid, X, which contains one cation and one anion.

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ionic equation for the reaction which produces the white precipitate. State symbols are not required.

(c) When aqueous solutions of X and Y are mixed, a white precipitate forms.

Write

(Total for Question 1 = 21 marks)

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JANAKEP

Typewritten text

(1)

3 Magnesium carbonate reacts with dilute nitric acid as shown in the equation below.

MgCO3(s) + 2HNO3(aq) Mg(NO3)2(aq) + CO2(g) + H2O(l)

The enthalpy change for this reaction can be determined as follows:

Procedure

1. Weigh 3.50 g of finely powdered magnesium carbonate.

2. Transfer 50.0 cm3 of 2.00 mol dm–3 nitric acid into a polystyrene cup and record the temperature of the acid.

3. Add the magnesium carbonate to the nitric acid.

4. Stir the mixture and record the maximum temperature reached.

Results

Temperature of nitric acid before addition of magnesium carbonate 21.0 C

Final temperature of solution 29.7 C

(a) Explain why the magnesium carbonate used in this experiment should be finely powdered rather than in lumps.

(1)

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(b) (i) Calculate the number of moles of magnesium carbonate in 3.50 g.

[Assume the molar mass of magnesium carbonate is 84 g mol–1.](1)

(ii) The volume of dilute nitric acid used contained 0.100 mol of HNO3. Suggest why this amount is suitable.

(1)

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(c) (i) Calculate the heat energy transferred, in joules, in this reaction between magnesium carbonate and nitric acid.

Use the expression

energy = mass of × specific heat capacity ×

temperature transferred (J) solution of solution rise

[Assume the mass of solution is 50 g and its specific heat capacity is 4.18 J g–1 C–1.]

(1)

(ii) Calculate the enthalpy change, H, for the reaction of one mole of magnesium carbonate with nitric acid. Your answer should be in units of kJ mol–1, expressed to three significant figures, and include a sign.

(2)

(d) (i) The nitric acid for this experiment could be measured using either a pipette or a measuring cylinder. Give one practical advantage of using each piece of apparatus.

(2)

Pipette . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Measuring cylinder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(ii) The total error in measuring the mass of the magnesium carbonate was ±0.01 g. Calculate the percentage error in the weighing.

(1)

(e) State and explain the effect, if any, on the calculated enthalpy change, H, if

(i) a copper calorimeter were used instead of the polystyrene cup. (2)

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(ii) 3.50 g of damp magnesium carbonate were used.(2)

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(f) The experiment was repeated with a change in the procedure. The temperature of the dilute nitric acid was measured every minute for three minutes. After exactly three and a half minutes, the magnesium carbonate was added and the mixture was stirred. The temperature of the mixture was then taken every minute for another six minutes.

A graph of the temperature readings against time using this procedure is shown opposite.

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(i) Use this graph to calculate the maximum temperature change. Show your working on the graph.

(2)

Maximum temperature change = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C

(ii) Why does this method give a more accurate result than the original procedure?(1)

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32

30

28

26

24

22

200 2 4 6 8 10

Time / minutes

Temperature / C

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3 The mass of magnesium hydroxide, Mg(OH)2, in an indigestion tablet was determined as follows:

Step 1 The tablet was crushed and dissolved in exactly 40.00 cm3 of dilute hydrochloric acid (an excess).

Step 2 The amount of hydrochloric acid remaining was measured by titration with 0.250 mol dm–3 sodium hydroxide solution.

22.80 cm3 of this sodium hydroxide solution was required.

HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O(l)

(a) (i) A student suggested using Universal Indicator for the titration. Why would this indicator be unsuitable?

(1)

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(ii) Suggest a suitable indicator and give its colours in acidic and alkaline solutions.

(2)

Indicator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Colour in acid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Colour in alkali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) (i) Calculate the number of moles of sodium hydroxide used in the titration.(1)

(ii) Hence state the number of moles of hydrochloric acid that react with the sodium hydroxide in (b)(i).

(1)

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(iii) The amount of acid added to the tablet in Step1 was 2.00 10–2 mol. Use this information and your answer to (b)(ii) to calculate the number of moles of hydrochloric acid that reacted with the tablet.

(1)

(iv) The equation for the reaction of the magnesium hydroxide in the tablet with hydrochloric acid is shown below.

Mg(OH)2(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + 2H2O(l)

Calculate the mass of magnesium hydroxide in the tablet. Give your answer to three significant figures.

The molar mass of magnesium hydroxide is 58.3 g mol–1.(2)

(c) The volume of hydrochloric acid added to the tablet was 40.00 cm3.

(i) Suggest a change in the procedure which would make the result of the experiment more reliable for each tablet which is analysed.

(1)

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(ii) The hydrochloric acid was measured using a burette. Each time the burette was read, the error was ± 0.05 cm3. Calculate the total percentage error in measuring 40.00 cm3 of hydrochloric acid.

(2)

(d) When an indigestion tablet reacts with hydrochloric acid in the stomach, it is important that the reaction is not too exothermic.

The enthalpy change of this reaction can be determined by reacting magnesium hydroxide with an excess of hydrochloric acid in an insulated container and measuring the maximum temperature change.

State two ways, other than improvements in insulation or use of more accurate measuring instruments, which would ensure that the measured temperature change was the maximum possible for the amounts of reactants used.

(2)

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

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2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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