17

Click here to load reader

ChemistryStage1 ! Work!Samples!! samples/Chemistry.pdf · apply!solubility!rules!to!predict!if!aprecipitatewill!form!when!two! ... Chemistry ... 2 mol 3 mol 1 mol 6 mol 4 mol (4 x

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: ChemistryStage1 ! Work!Samples!! samples/Chemistry.pdf · apply!solubility!rules!to!predict!if!aprecipitatewill!form!when!two! ... Chemistry ... 2 mol 3 mol 1 mol 6 mol 4 mol (4 x

Chemistry  Stage  1  Work  Samples      Concepts  are  introduced  qualitatively,  looking  at  the  relationships  of  chemical  interactions  rather  than  going  into  mathematical  quantitative  analysis.  Correct  terminology,  appropriate  research  skills  and  safe  practical  experimental  methods  are  expected  to  be  used    Stage  One  program  

Weeks   Content   Laboratory  work   Assessment  

1–3  

Macroscopic  properties  of  matter  � explain  the  differences  between  elements,  

compounds  and  mixtures  � use  examples  to  describe  homogeneous  and  

heterogeneous  mixtures  � explain  the  difference  between  a  physical  and  a  

chemical  property  � explain  and  describe  the  differences  between  

physical  and  chemical  changes  � describe  the  following  methods  for  separating  

mixtures:   decantation   filtration   crystallisation   evaporation   distillation   chromatography.      

 Mixtures  (STAWA  Experiment  1)      Physical  and  chemical  change  Making  pop  corn          Investigation    How  do  we  get  clean  water?  (Introduction  to  how  to  conduct  an  investigation)        Lolly  chromatography    

         Task  1  Write  up  of  the  planning  and  evaluation  of  Chromatography  with  M&M’s      Task  2  Practical  Assessment  Investigation  to  find  out  if  seaweed  contains  chlorophyll      

 4–6  

States  of  matter  and  Kinetic  Theory  � use  the  Kinetic  Theory  of  matter  to  explain:  

properties  of  gases,  liquids  and  solids   phase  changes     heating  and  cooling  curves   temperature  and  kinetic  energy.  

 Gas  laws  � use  qualitative  data  to  explain  the  behaviour  of  

gases  in  response  to  changes  in  temperature,  pressure  and  volume.  

 Solutions  and  solubility  � describe  the  different  solute/solvent  combinations  

that  form  different  types  of  solutions  � explain  and  apply  the  concept  of  solubility  to  

describe:   unsaturated  and  saturated  solutions   concentration  scales  (g  L-­‐1)  

� explain  factors  that  affect  solubility  and  crystallisation.  

� analyse  food  labelling  to  determine   concentration  scale  used  to  describe  the     nutrition  information  provided   shelf  life  (length  of  use  by  dates).  

 

   Investigation  What  makes  corn  pop?    (http://www.arborsci.com/CoolStuff/cool8.ht    Practical  Bubbles  and  Cartesian  divers  (Group  conducting,  individual  processing  and  evaluation)  http://www.arborsci.com/CoolStuff/cool8.htm    Research    Solvent  extraction  of  plant  dyes      Practical  Making  a  borax  snowflake  (http://chemistry.about.com/cs/howtos/ht/boraxsnowflake.htm)  

   Task  3  Write  up  of  planning  exercise  for  ‘What  makes  corn  pop’?      Task  4  Write  up  of  processing  data,  evaluation  of  Bubbles  and  Cartesian  divers    Task  5  In-­‐class  assessment  of  Research  topic  Solvent  extraction  of  plant  dyes    Task  6  Quiz  on  controlling  variables  in  Making  a  borax  snowflake  practical      Task  7  Topic  test  1    Macroscopic  properties  of  matter    

 

 

Page 2: ChemistryStage1 ! Work!Samples!! samples/Chemistry.pdf · apply!solubility!rules!to!predict!if!aprecipitatewill!form!when!two! ... Chemistry ... 2 mol 3 mol 1 mol 6 mol 4 mol (4 x

Stage  One  sample  assessment  

SECTION  2   20  Marks  Answer  ALL  questions.  

1.   A  student  is  given  a  sample  of  a  white  solid  that  looks  like  sand.  Observations  with  the  aid  of  a  hand  lens  show  that  the  sand  consists  of  an  irregular  mixture  of  small  grains  of  two  different  crystals.                         (5  marks)  

    (a)   Is  the  mixture  heterogeneous  or  homogeneous?       (b)   What  is  the  evidence  for  your  conclusion  in  (a)?       (c)   If  the  mixture  was  sand  and  sugar,  name  a  separation  technique  that  could         be  used  to  recover  the         (i)   sand       (ii)   sugar  

 (d)   Are  these  separation  techniques  based  on  physical  or  chemical  properties?  

 2.   The  graph  below  shows  the  change  in  the  solubilities  of  potassium  nitrate  and  lead  nitrate  as  the  

temperature  of  the  water  changes.  Use  the  information  given  on  the  graph  and  what  you  have  learnt  about  solutions  to  answer  the  following  questions.         (5  marks)  

                                       

(a)   At  what  temperature  are  both  solutes  equally  soluble?     (1  mark)    (b)   How  much  potassium  nitrate  would  you  expect  to  dissolve  in  100  grams  of  water  at  

40°C?                                                                                                                                                                             (2  marks)    (c)   Describe  the  solutions  formed  when  the  following  masses  of  solute  are  added  to  water  

and  stirred:  (i)   30  grams  of  potassium  nitrate  is  added  to  100  mL  of  water  at  40  °C    (1  mark)  (ii)   70  grams  of  lead  nitrate  is  added  to  100  mL  of  water  at  25  °C    (1  mark)  

Temperature (°C)

potassium nitrate

lead nitrate

Page 3: ChemistryStage1 ! Work!Samples!! samples/Chemistry.pdf · apply!solubility!rules!to!predict!if!aprecipitatewill!form!when!two! ... Chemistry ... 2 mol 3 mol 1 mol 6 mol 4 mol (4 x

 3.   A  student  was  investigating  the  speed  at  which  the  temperature  of  cooking  oil  changes  as  it  is  being  

heated  in  an  electric  deep  fryer.  The  data  that  the  student  recorded  is  given  in  the  table  below.     (10  marks)  

                 Time  (min)   Temp  (°C)  

0   25  2   60  6   120  10   175  12   180  14   180  

    Plot  the  data  on  the  graph  paper  below  and  then  answer  the  questions  below.       (5  marks)                                                

(a)   From  the  graph,  estimate  the  time  that  the  oil  began  to  boil.     (1  mark)    (b)   Is  the  change  that  is  occurring  at  t  =  12  minutes  a  chemical  or  physical  change?     Give  an  explanation  to  support  for  your  choice  of  answer.     (2  marks)    (c)   Use  the  kinetic  theory  of  matter  to  explain  what  is  happening  to  the  energy  and  the  speed  

of  the  oil  molecules  between  time  t  =  8  minutes  to  t  =  9  minutes.    

energy   (1  mark)    speed   (1  mark)    

Page 4: ChemistryStage1 ! Work!Samples!! samples/Chemistry.pdf · apply!solubility!rules!to!predict!if!aprecipitatewill!form!when!two! ... Chemistry ... 2 mol 3 mol 1 mol 6 mol 4 mol (4 x

Chemistry  Stage  2  Work  Samples      Key  Concepts  covered  in  Stage  2  Chemistry:    • Macroscopic  Properties  of  Matter  –  Kinetic  Theory  • Basic  Calculations  in  Chemistry  • Solutions  • Atomic  Structure  and  Bonding  • Chemical  Reactions  and  Rates  of  Reactions  • Acids  and  Bases  • Redox  Reactions  • Organic  Chemistry    

A  Sample  Program  for  a  unit  in  Stage  2  Chemistry:    

Week   Content  Text  

Reference  Exploring  Chemistry  

Assessment  

8-­‐10  

Unit  3:  MACROSCOPIC  PROPERTIES:  Solutions  

identify,  explain  and  give  examples  of  saturated,  unsaturated  and  supersaturated  solutions  

apply  solubility  rules  to  predict  if  a  precipitate  will  form  when  two  dilute  ionic  solutions  are  mixed    

use  the  colour  of  ions  to  identify  reactants  and  the  products  in  chemical  processes  

explain  colligative  properties  including  the  effect  of  concentration  on  vapour  pressure,  melting  point  and  boiling  point  of  a  solution  

describe  characteristics  of  strong  electrolytes  &  give  examples  including  ionic  compounds  &  strong  acids  

describe  the  characteristics  of  weak  electrolytes  and  give  examples  including  weak  acids  and  bases  

describe  the  characteristics  of  non-­‐electrolytes  and  give  examples  including  water  and  hydrocarbons  

explain  the  differences  between  concentrated  and  dilute  solutions  of  strong  and  weak  electrolytes.  

 

 Pg.  61-­‐62    Pg.  63-­‐65            

   E4  pg  23-­‐24  I2  pg  25            Set  2  pg.  35  Set  15  pg  110  

 Task  1:  Investigation  2  pg.  25  E.C.                          Task  6:  Assignment  Unit  3  

10  

Applied  Chemistry  Solutions  � describe  and  give  examples  of  chemicals  and  their  uses  in  and  

around  the  home  including  vinegar,  bleach,  ammonia  solution  and  caustic  soda  

� explain  concentration  units  used  in  household  mixtures  (g  100g-­‐1,  

mL  L-­‐1,  g  L-­‐1,  percentage  composition  by  mass)    

       Pg.  65-­‐66  

 E5  pg  26-­‐27  If  time,  I3  

Task  11:  Test  Unit  3  

SAMPLE  ASSESSMENT  OUTLINE  FOR  CHEMISTRY  2A    

1. Investigating  in  chemistry  2. Structure,  properties  and  uses  of  materials  3. Interaction  and  change  4. Problem  solving  and  quantities  in  chemistry  5. Chemistry  in  action    

Page 5: ChemistryStage1 ! Work!Samples!! samples/Chemistry.pdf · apply!solubility!rules!to!predict!if!aprecipitatewill!form!when!two! ... Chemistry ... 2 mol 3 mol 1 mol 6 mol 4 mol (4 x

Outcomes  coverage  Assessment  

type  &  Weighting  

 

Tasks   Content  1   2   3   4   5  

Weight  %  

Task  1:  Investigation    Investigation  2  from  Exploring  Chemistry  Stage  2  –  identifying  unknown  cations  and  anions    

          3  

Task  2:  Investigation    Student  investigate  if  an  unknown  substance  is  NaHCO3  and  write  a  police  report  

          4  

Practical  Assessments  

and  Investigations  

 (15-­‐25%)  

 15%  

Task  3:  Practical  Examination  Examination  to  Validate  write  up  of  experiments  and  investigations  conducted  by  students  during  2ACHE  

         8    

Task  4:    Assignment  Unit  1   In  class  assignment  1             3  

Task  5:  Assignment  units  2   In  class  assignment  2             3  

Task  6:  Assignment  Unit  3     In  class  assignment  3             3  

Task  7:  Assignment  Unit  4   In  class  assignment  4             3  

Assignments  and  

class  work    

(15-­‐25%)    

22%  

Task  8:    Mini  Tests      Accumulation  of  regular  mini  tests  conducted  throughout  semester  

          10  

Task  9:      Test  1  Test  on  Unit  1  Macroscopic  Properties  

          5  

Task  10:    Test  2  Test  on  Unit  2  Atomic  Structure  and  Bonding  

          6  

Task  11:    Test  3   Test  on  Unit  3  Solutions             6  

Task  12:    Test  4  Test  on  Unit  4  Chemical  Reactions  and  Stoichiometry.      

          6  

Tests  and  exams  

(50-­‐70%)    

63%  

Task  13:  2ACHE  Examination  2A  Chemistry  Examination  on  Semester’s  work  

          40  

TOTAL   100  

 

 

 

 

Page 6: ChemistryStage1 ! Work!Samples!! samples/Chemistry.pdf · apply!solubility!rules!to!predict!if!aprecipitatewill!form!when!two! ... Chemistry ... 2 mol 3 mol 1 mol 6 mol 4 mol (4 x

In  General:  

Chemistry,  the  study  of  matter  and  its  interactions,  is  an  indispensable  human  activity  that  has  contributed  essential  knowledge  and  understanding  of  the  world  around  us.  Chemical  knowledge  has  enabled  us  to  understand  matter  and  devise  processes  for  activities  such  as:  cooking  and  preserving  food;  purifying  air  and  water;  recycling  plastics;  anaesthetising  patients;  creating  and  building  computers;  and  communicating  with  others  around  the  world  about  chemistry.      

Each  unit  in  Chemistry  has  a  workbook  which  you  work  through  with  information,  examples  and  problems  to  complete.        

Example  of  a  page  from:    

Volume-­‐Volume  Relationships  in  Chemical  Reactions  

Gay-­‐Lussac’s  Law    

•   Gay-­‐Lussac’s  Law  of  combining  volumes  states:    

  The  volumes  (measured  at  the  same  temperature  and  pressure)  of  different  gases  in  a  reaction  are  in  the  same  proportion  as  their  coefficients  in  the  equation.  

 

  This  law  is  a  direct  outcome  of  Avogadro’s  hypothesis:  equal  volumes  of  gases  contain  equal  number  of  molecules,  thus  equal  number  of  moles.  

 

•   Gay-­‐Lussac’s  law  only  applies  to  gases  in  a  reaction.    

Example:  In  the  production  of  ammonia  gas,  hydrogen  gas  and  nitrogen  gas  are  combined.    If  I  have  85.12  L  hydrogen  and  excess  nitrogen,  how  many  litres  of  ammonia  gas  can  you  produce.    1.    Write  balanced  equation.     N2                        +   3H2                                        2NH3  2.    Write  in  mole  relationship                          1  mol       3  mol              2  mol  3.    Write  in  volume  relationship   (1  x  22.71  L)     (3  x  22.71  L)          (2  x  22.71  L)             22.71  L                                                68.13  L                                                      45.42  L  4.    Write  in  given  data                                                                                                                  85.12  L                                                          x    

5.    Calculate  volume  produced          =  56.74666  

                x    =    56.8  L  ammonia  gas  produced.  

Example  for  you  to  try:  In  the  production  of  water,  oxygen  gas  is  combined  with  hydrogen  gas  

a. Write  the  balanced  formula        b. If  I  have  58.24  L  of  oxygen  gas,  how  many  litres  of  hydrogen  gas  do  I  need?              

Page 7: ChemistryStage1 ! Work!Samples!! samples/Chemistry.pdf · apply!solubility!rules!to!predict!if!aprecipitatewill!form!when!two! ... Chemistry ... 2 mol 3 mol 1 mol 6 mol 4 mol (4 x

Experiments  and  Investigations:  You  also  conduct  investigation.    An  example  is  shown  below.      Investigation  2  -­‐  Use  this  as  a  guide  to  write  up  your  investigation                                                                                                                                                                                                                                                                                                             (35  marks)  Title:    Identification  please  Purpose:      Write  a  suitable  purpose  for  this  investigation.                                                                                                                                                   (1  mark)    Equipment:  Set  1:      Nitrate  solutions  of        Fe2+,    Pb2+,    Ag+,  Cu2+,    Mg2+      randomly  labelled  A,  B,  C,  D  and  E.  

Test  solutions  for  above:    OH-­‐,      Cl-­‐,    I-­‐  

 Set  2:      Sodium  solutions  of      CO3

2-­‐  ,  OH-­‐,  Cl-­‐  ,  SO42-­‐  ,    

Test  solutions  for  above:    Pb2+,    Ag+,    Fe3+,    Cu2+,    H2SO4    Test  tubes,  test  tube  rack,  droppers                                                                                                                                                                                          Procedure:  Write  a  brief  procedure  explaining  exactly  how  you  conducted  your  investigation.    Your  procedure  must  be  in  point  form  and  written  such  that  someone  who  had  not  seen  your  investigation  could  repeat  it  exactly  the  way  you  preformed  it.                                              (3  marks)  Results:  Copy  the  tables  below  into  your  laboratory  workbook  (make  the  rows  wide  enough  to  record  observations).    Carry  out  the  investigation  and  record  your  observation  (ppt  formed  and  colour).    Where  no  observable  reaction,  write  n.v.r.                                                                      (5  marks)  Set  1  

  A     B     C     D     E      OH-­‐            Cl-­‐            I-­‐            

Set  2     F       G     H       I      

Pb2+          Ag+          Fe3+          Cu2+          H2SO4          

 Processing  Data  a. Correct  identification  of  solutions  A  to  I.                 (9  marks)  b. Write  equations  for  any  reactions  that  occurred  with  each  unknown  solutions  A  to  I.    Do  this  by  

putting  the  heading  e.g.  A,  then  write  the  equations  for  any  reactions  that  occurred  with  solution  A.    Do  the  same  for  B  to  I.                                                                                                                                                                                                        (10  marks)  

 Evaluating  the  Investigation:  

1. Explain  how  effective  your  procedure  was?                   (2  marks)  2. List  improvements  you  would  make  to  improve  the  investigation.         (2  marks)  3. Discuss  your  confidence  in  your  findings  and  reasons  why  you  are  or  are  not                                                          

confident  with  your  findings.                                     (2  marks)  

Page 8: ChemistryStage1 ! Work!Samples!! samples/Chemistry.pdf · apply!solubility!rules!to!predict!if!aprecipitatewill!form!when!two! ... Chemistry ... 2 mol 3 mol 1 mol 6 mol 4 mol (4 x

Tests  and  Examinations  

Tests  and  examinations  form  a  reasonable  proportion  of  physics  assessments.    Below  are  some  examples  of  the  types  of  questions  you  will  need  to  answer  as  well  as  their  answers.        Multiple  Choice  Type  Question:  

Easy  recall  

Which  of  the  following  0.100  mol  L-­‐1  water  solutions  would  have  the  LOWEST  electrical  conductivity?    1. silver  nitrate  2. ammonium  chloride  3. sodium  chloride  4. ethanoic  acid                            Harder    Consider  the  reaction  between  phosphoric  acid  and  calcium  hydroxide:                  

2H3PO4    +    3Ca(OH)2        Ca3(PO4)2    +    6H2O  

 How  many  moles  of  calcium  hydroxide  would  react  with  4  moles  of  phosphoric  acid?        a. 1.5  b. 2          c. 3        d. 6          Written  Type  Question:  

Easy  recall  

Bottled  gas,  such  gas  that  used  for  BBQs,  is  compressed  propane  gas  (C3H8).    when  propane  burns  in  air  (oxygen)  it  not  only  produces  heat  but  also  carbon  dioxide  gas  and  water  vapour.  Is  the  burning  of  propane  a  physical  or  chemical  change?    Explain.    (2  marks)  

This  is  a  chemical  change      (1  mark)  

as  the  propane  is  turned  into  new  substances  and  the  reaction  is  not  reversible.    (1  mark)  

Harder  (using  your  understanding  of  chemistry  to  explain  a  situation)  

While  ethanoic  acid  and  hydrochloric  acid  are  both  acids,  hydrochloric  acid  will  conduct  electricity  much  better  than  ethanoic  acid.    Explain  why.    Appropriate  equations  will  help  your  explanation.                                                                                                                                                                                                                                                                                                        (5  marks)  

HCl  is  a  strong  electrolyte  so  almost  totally  ionises  into  ions                                        1  mark  

                     HCl(aq)    �    H+(aq)    +    Cl(aq)                                                                                                                                                  1  mark  

 CH3COOH  is  a  weak  electrolyte  and  only  partly  ionises  into  ions                              1  mark  

                 CH3COOH(aq)    �    CH3COO-­‐(aq)    +    H  

+(aq)                                                                                                          1  mark  

                                                                                                                                                                                                                                                           More  ions  in  solution,  the  more  the  solution  conducts  electricity                                                                                                                    so  HCl  conducts  more  than  CH3COOH.                                                                                                                        1  mark  

Answer: 2H3PO4 + 3Ca(OH)2 Ca3(PO4)2 + 6H2O 2 mol 3 mol 1 mol 6 mol 4 mol (4 x 3 / 2) = 6 mol

Page 9: ChemistryStage1 ! Work!Samples!! samples/Chemistry.pdf · apply!solubility!rules!to!predict!if!aprecipitatewill!form!when!two! ... Chemistry ... 2 mol 3 mol 1 mol 6 mol 4 mol (4 x

 Mathematical  Type  Questions:  

Simple  

Calculate  the  mass  of  0.810  moles  of  aluminium  hydroxide.        (2  marks)    M(Al(OH)3)                                                                                                m  =  n  x  M  =  26.98  +  48.00  +  3.024                                                                =  0.81  x  78.004  =  78.004  g  mol-­‐1                                                                              m  =  63.2  g    Harder    A  solution  containing  2.00  g  of  sodium  carbonate  was  added  to  a  solution  containing  2.00  g  of  magnesium  chloride.  A  white  precipitate  forms.    The  molecular  equation  is  shown  below.  

                               Na2CO3  (aq)    +    MgCl2  (aq)    �    MgCO3  (s)    +    2NaCl  (aq)  

 What  is  the  limiting  reagent?    Show  working  to  justify  your  answer.                                                      (3  marks)    

                       n(Na2CO3)  =    =  0.0189  mol                                        n(MgCl2)  =    =  0.0210  mol  

                               Na2CO3  (aq)    +    MgCl2  (aq)    �    MgCO3  (s)    +    2NaCl  (aq)  

                                         1  mol                                1  mol                              1  mol                          2  mol  have                      0.0189  mol              0.0210  mol  need                      0.0189  mol              0.0189  mol                0.0189  mol        (2  x  0.0189)  excess                        NIL                              2.1  x  10-­‐3  mol                                                as  you  can  see  from  above,    Na2CO3  is  the  limiting  reagent    Drawings:  

Draw  electron  dot  diagrams  for  the  following.          (4  marks)  

 

 

Page 10: ChemistryStage1 ! Work!Samples!! samples/Chemistry.pdf · apply!solubility!rules!to!predict!if!aprecipitatewill!form!when!two! ... Chemistry ... 2 mol 3 mol 1 mol 6 mol 4 mol (4 x

Chemistry  Stage  3  Work  Samples      

Key  Concepts  covered  in  Stage  3  Chemistry:    These  are  the  same  as  stage  2  Chemistry  as  stage  3  Chemistry  builds  on  the  concepts  covered  in  stage  2.  

 

A  Sample  Program  for  a  unit  in  Stage  3  Chemistry  (Term  1):  

Week   Content  Exploring  Chemistry  

Assessment  

1-­‐2  

 Unit  1:  Macroscopic  properties  of  matter  � interpret  observations,  such  as  the  colour  changes,  of  physical  and  chemical  

systems  at  equilibrium  � use  observable  properties,  such  as  the  colour  of  ions,  to  help  predict  and  

explain  the  formation  of  products  in  chemical  processes  (see  data  sheet)  � use  the  Kinetic  Theory  to  explain  the  concept  of  absolute  zero.  

 Invest:  1    pg.  41  Expt:  6  pg.  43      

 

3  

Solutions  � apply  the  solubility  rules  to  predict  if  a  precipitate  will  form  when  two  dilute  

ionic  solutions  are  mixed  (see  data  sheet)  � perform  concentration  calculations  (mol  L-­‐1,    g  L-­‐1,  ppm,  percentage  

composition  by  mass)    � calculate  concentration  of  ions  in  solution  for  strong  electrolytes  � perform  the  calculation  of  concentration  and  volume  involved  in  the  dilution  of  

solutions  and  the  addition  of  solutions.  

         

       Task  5:  Assignment  Unit  1  

4  

Unit  2:    Atomic  structure  and  bonding    � explain  structure  of  atom  in  terms  of  protons,  neutrons  &  electrons  � write  the  electron  configuration  using  the  shell  model  for  the  first  twenty  

elements  e.g.  Na.  2,  8,  1  � explain  trends  in  first  ionisation  energy,  atomic  radius  and  electronegativity  

across  periods  and  down  groups  (for  main  group  elements)  in  Periodic  Table    � explain  the  trend  in  successive  ionisation  energies  � describe  and  explain  the  relationship  between  the  number  of  valence  electrons  

and  an  element’s  � bonding  capacity  and  position  on  Periodic  Table  � physical  and  chemical  properties.  

       Set  8:  pg.  76      Set  9:  pg.  78      Set  11:  Pg.  82  

Task  10:  Test  unit  1  

5  

� describe  and  apply  the  relationships  between  the  physical  properties  and  the  structure  of  ionic,  metallic,  covalent  network  and  covalent  molecular  substances  

� use  the  Valence  Shell  Electron  Pair  Repulsion  (VSEPR)  theory  and  Lewis  structure  diagrams  to  explain  and  predict  and  draw  the  shape  of  molecules  and  polyatomic  ions  (octet  only)  

 Expt  7:  pg.  69  (modified)      Set  10:  pg.  80  

 

6-­‐7  

� explain  polar  and  non-­‐polar  covalent  bonds  in  terms  of  the  electronegativity  of  the  atoms  involved  in  the  bond  formation  

� use  relationship  between  molecule  shape  and  bond  polarity  to  predict  and  explain  the  polarity  of  a  molecule  

� explain  differences  between  intermolecular  and  intramolecular  forces  � describe  &explain  the  origin  and  relative  strength  of  the  following  

intermolecular  interactions  for  molecules  of  a  similar  size:  1. dispersion  forces  2. dipole-­‐dipole  attractions  3. hydrogen  bonds  4. ion-­‐dipole  interactions  such  as  solvation  of  ions  in  aqueous  solution  

5. explain  the  relationships  between  physical  properties  such  as  melting  and  boiling  point,  and  the  types  of  intermolecular  forces  present  in  substances  of  similar  size  

Invest:  5  pg.  74  (see  right)          Expt:  8    pg.  72    

                     Task  6:  Assignment  Unit  2  

Page 11: ChemistryStage1 ! Work!Samples!! samples/Chemistry.pdf · apply!solubility!rules!to!predict!if!aprecipitatewill!form!when!two! ... Chemistry ... 2 mol 3 mol 1 mol 6 mol 4 mol (4 x

A  Sample  Assessment  Outline  for  Stage  3  Chemistry:  Weight  %  Assessment  

type    &  Weighting  

Tasks   Content  3A   3B   Total  

Task  1:  Independent  Investigation    

For  example:    Investigation  5  EC  done  at  home  but  written  up  in  class.    

3   2   5  

Task  2:  Practical  Examination  3A  Examination  to  test  understanding  of  experiments  and  investigations    

5     5  

Practical  Assessm

ents  and

 Investigations  

(15-­‐25

%)  

15%  

Task  3:  Practical  Examination  3B  Examination  to  test  understanding  of  experiments  and  investigations    

  5   5  

Task  4:    Mini  Tests  and  Revision  Assignments  

Regular  mini  tests  and  validation  tests  on  revision  assignments  on  any  work  covered.  

3   4   7  

Task  5:    Assignment  on    Unit  1  Either  validation  questions  on  unit  1  assignment  or  in  class  assignment    

1     1  

Task  6:    Assignment  on    Unit  2  Either  validation  questions  on  unit  2  assignment  or  in  class  assignment  

1     1  

Task  7:    Assignment  on  Units  3  and  4  

Either  validation  questions  on  unit  2  and  3  assignment  or  in  class  assignment  

2     2  

Task  8:    Assignment  on  Units  5  and  6  

Either  validation  questions  on  unit  5  and  6  assignment  or  in  class  assignment     2   2  

Assignm

ents  and

 class  work  

(15-­‐25

%)  

15%

 

Task  9:    Assignment  on  Units  7  and  8  

Either  validation  questions  on  unit  7  and  8  assignment  or  in  class  assignment     2   2  

Task  10:    Test  Unit  1   Test  on  Solutions   2     2  

Task  11:    Test  Unit  2   Test  on  Atomic  Structure  and  Bonding   3     3  

Task  12:    Test  Units  3  and  4  Test  on  Chemical  Reactions  and  Equilibrium.    

5     5  

Task  13:    Test  Units  5  and  6  Test  on  Chemical  Acids  and  Bases  and  Titrations  

  5   5  

Task  14:    Test  Units  7  and  8  Test  on  Oxidation  &  Reduction  and  Organic  Chemistry  

  5   5  

Task  15:    3ACHE  Examination  Semester  One  Chemistry  Examination  on  3A  Chemistry  

15     15  

Tests  and  exam

s  (50-­‐70

%)  

70%  

70     %  

Task  16:    Semester  2  Examination  

End  of  year  Semester  2  Examination  on  whole  years  work  

10   25   35  

      50   50   100    

Page 12: ChemistryStage1 ! Work!Samples!! samples/Chemistry.pdf · apply!solubility!rules!to!predict!if!aprecipitatewill!form!when!two! ... Chemistry ... 2 mol 3 mol 1 mol 6 mol 4 mol (4 x

Example  of  a  page  from  the  Motion  and  Forces  Workbook  

APPLYING  THE  COLLISION  THEORY    

Nature  of  Reactants  •   slower  reactions  will  have  higher  activation  energies  than  faster  reactions.  •   different  activation  energy  for  different  reactions  relating  to  the  ease  with  which  bonds  are  

broken  or  formed.  •   high  activation  energy  -­‐  reactions  in  which  strong  bonds  are  broken.    Concentration  •   Increasing  the  concentration  of  a  reactant,  increase  the  collision  rate.       Greater  the  number  of  collision,  faster  rate  of  reaction.    Sub-­‐division  •   If  the  surface  area  of  a  reactant  is  increased,  more  molecules  are  exposed  to  collision.    Temperature  •   increase  in  temperature  increases  the  

average  kinetic  energy  of  the  reacting  molecules.  

•   increased  velocities  of  the  molecules  -­‐  greater  rate  of  collision  and  rate  of  reaction.  

•   greater  proportion  of  reactant  molecules  have  sufficient  kinetic  energy   to  supply  the  activation  energy  needed  for  reaction.  

   

Catalysts  •   provide  an  alternative  pathway  that  has  a  lower  

activation  energy.        •   less  collision  energy  is  required  for  the  

reaction  -­‐  greater  proportion  of  collisions  will  be  successful  and  the  reaction  rate  will  be  greater.  

 

•   greater  proportion  of  reactant  molecules  have  sufficient  energy  to  overcome  the  activation  energy  barrier.  

 

•   reactions  can  be  carried  out  at  much  lower  temperatures.  

 

•   form  intermediate  compounds  in  which  the  bond-­‐breaking  and  forming  process  requires  less  energy  than  if  the  reactants  alone  were  involved.  

 

Page 13: ChemistryStage1 ! Work!Samples!! samples/Chemistry.pdf · apply!solubility!rules!to!predict!if!aprecipitatewill!form!when!two! ... Chemistry ... 2 mol 3 mol 1 mol 6 mol 4 mol (4 x

Experiments  and  Investigations:  You  also  conduct  investigation.    An  example  is  shown  below.        

Stage  3  Chemistry:    Experiment  25  Reactions  of  Alcohols.  

A:  Reaction  of  Alcohols  with  Oxidising  Agents:  

Dichromate  Ion:  

A. Ethanol:  Type  of  alcohol?  _________________________________________________________  

Observations:  __________________________________________________________________  

______________________________________________________________________________  

______________________________________________________________________________  

B. 1-­‐butanol:  Type  of  alcohol?  _______________________________________________________  

Observations:  __________________________________________________________________  

______________________________________________________________________________  

______________________________________________________________________________  

C. 2-­‐butanol:  Type  of  alcohol?  _______________________________________________________  

Observations:  __________________________________________________________________  

______________________________________________________________________________  

______________________________________________________________________________  

D. 2-­‐methyl-­‐2-­‐propanol:  Type  of  alcohol?________________________________________________  

Observations:  __________________________________________________________________  

______________________________________________________________________________  

______________________________________________________________________________  

Permanganate  ion:  

A. Ethanol:  Type  of  alcohol?  _________________________________________________________  

Observations:  __________________________________________________________________  

______________________________________________________________________________  

______________________________________________________________________________  

B. 1-­‐butanol:  Type  of  alcohol?  _______________________________________________________  

Observations:  __________________________________________________________________  

______________________________________________________________________________  

______________________________________________________________________________  

C. 2-­‐butanol:  Type  of  alcohol?  _______________________________________________________  

Observations:  __________________________________________________________________  

______________________________________________________________________________  

Page 14: ChemistryStage1 ! Work!Samples!! samples/Chemistry.pdf · apply!solubility!rules!to!predict!if!aprecipitatewill!form!when!two! ... Chemistry ... 2 mol 3 mol 1 mol 6 mol 4 mol (4 x

Tests  and  Examinations  Tests  and  examinations  form  a  reasonable  proportion  of  physics  assessments.    Below  are  some  examples  of  the  types  of  questions  you  will  need  to  answer  as  well  as  their  answers.        Multiple  Choice  Type  Questions  Easy  recall  

The  atomic  radius  of  an  atom:  (a) increases  down  the  group  and  increases  across  the  row  (b) increases  down  the  group  and  decreases  across  the  row  (c) decreases  down  the  group  and  increases  across  the  row  (d) decreases  down  the  group  and  decreases  across  the  row    

Harder  

0.50  mol  of  a  certain  metal  reacts  with  excess  hydrochloric  acid  to  produce  0.50  mol  of  hydrogen  gas.    What  is  the  charge  on  the  metal  ion  produced  in  this  reaction?    

(a) 1+  (b) 2+  (c) 3+  (d) not  enough  information  to  determine  charge.    Written  Type  Question:  1. Give  fully  balanced  equations  for  the  reactions  which  occur  (if  at  all)  in  the  following  experiments.    

Use  ionic  equations  where  appropriate.    Describe  observations.    (6  marks)    

 (a)            Chlorine  gas  is  bubbled  through  potassium  bromide  solution  in  a  test  tube.                                        Cl2(g)    +    2Br

-­‐(aq)    →    2Cl-­‐(aq)    +    Br2  (aq)  

                                       Pale  green  gas  dissolves  and  colour  disappears       Red  substance  forms  in  colourless  solution  2.  Write  the  two  half  equations  then  balance  the  following  redox  reaction.                                (3  marks)                                                Cr2O7

2-­‐  (aq)    +    I

-­‐  (aq)    �    Cr3+  (aq)    +    I2  (aq)  

                             Cr2O72-­‐    +    14H+    +    6e    �    2Cr3+    +    7H2O  

                           6    2I-­‐                                                                    �    3I2    +      6  2e                                                    x3                              Cr2O7

2-­‐(aq)    +    6I

-­‐  (aq)  +    14H+  (aq)    �    2Cr3+  (aq)    +    3I2  (aq)        +    7H2O  (l)  

3. Water  is  sometimes  referred  to  as  a  ‘universal  solvent’  because  although  it  is  polar  itself,  it  is  often  able  to  dissolve  both  polar  and  non-­‐polar  solutes.    Compare  the  way  in  which  water  dissolves  an  ionic  solid  such  as  sodium  nitrate  with  the  way  it  dissolves  a  covalent  molecule  such  as  sugar  and  state  why  sodium  chloride  can  conduct  in  a  solution  but  sugar  can  not.  

 Sodium  nitrate:  ionic  bonds  between  ions  in  lattice  are  broken  and  water  molecules  surround  sodium  and  nitrate  ions  forming  ion-­‐dipole  interactions.        [1  mark]    

Formation  of  ions  means  solution  can  conduct  electricity.      [1  mark]    

Sugar:  

Forces  between  sugar  molecules  in  crystal  break  and  hydrogen  bonds  are  formed  between  the  H  and  O  atoms  in  both  the  sugar  and  water.        [1  mark]    

No  ions  formed  so  solution  doesn’t  conduct  electricity.      [1  mark]  

Answer: X+2 + 2HCl � XCl2 + H2 H2 same moles as metal 0.5 mol 0.50 mol so must be +2

Page 15: ChemistryStage1 ! Work!Samples!! samples/Chemistry.pdf · apply!solubility!rules!to!predict!if!aprecipitatewill!form!when!two! ... Chemistry ... 2 mol 3 mol 1 mol 6 mol 4 mol (4 x

Mathematical  Type  Questions:  

Easier  A  solution  of  sodium  carbonate  was  prepared  by  dissolving  3.34  g  of  Na2CO3  solid  in  a  small  amount  of  water  then  making  the  solution  up  to  the  mark  in  a  250.00  mL  volumetric  flask.  The  final  mass  of  the  solution  is  242.4  g.    Determine  the  concentration  of  the  solution  in  the  following  units:        a.  ppm                                                                        

                                                               ppm  =                          

                                                               ppm  =  1.38  x  104  ppm          [2  mark]  b.    g  L-­‐1                  

                                                               c  =                                        [1  mark]  

                                                               c  =  13.4  g  L-­‐1                              [1  mark]  Harder  1. Iron  is  often  found  in  the  earth's  crust  as  a  hydrated  iron  oxide  (Fe2O3.xH2O).     A    0.668  gram  sample  of  this  ore  was  dissolved  in  excess  sulfuric  acid  and  all  the  iron  was       converted  into  an  iron(II)sulfate  solution.    This  solution  was  titrated  against  a  0.050  mol  L-­‐1       acidified  potassium  permanganate  solution  and  exactly  25.00  mL  of  the  purple  solution  was       needed  to  complete  the  titration.    Find  the  value  of  x  in  the  hydrated  formula  above.   (10  marks)    

  5Fe2+    +    MnO4-­‐    +    8H+    →    5Fe3+    +    Mn2+    +    4H2O                                               (2  mark)  

         

  n(MnO4-­‐)    =    n(KMnO4)    =    c  x  V    

                                                                                                       =    0.05  x  0.025                                                                                                              =    0.00125  mol  MnO4

-­‐                                                                     (1  mark)        

  from  the  equation,    n(Fe2+)    =    5  x  n(MnO4-­‐)    =    5  x  0.00125      

                                                                                                                                                                         =    0.00625  mol  Fe2+                   (1  mark)    

  n(Fe)    =    n(Fe2+)    =    0.00625  mol  Fe  

  n(Fe2O3)    =    ½  n(Fe)                                                          =    0.003125  mol  Fe2O3                                                                                                                   (1  mark)                

  m(Fe2O3)  =  n  x  M                                                        =  0.003125  x  159.7                                                        =  0.4990625  g  Fe2O3                                                                         (1  mark)        

  m(H2O)    =    m(sample)  -­‐  m(Fe2O3)                                                      =    0.6680  -­‐  0.4990625                                                      =    0.1689  g  H2O                                                                                                 (1  mark)    

  n(H2O)    =  m/M                                                    =    0.1689  /  18.016                                                    =    0.009377  mol  H2O                                                                                                                                           (1  mark)      

                                                                                                                          (1  mark)    

 

                                         Hence,  x  =  3                                                                                                                       (1  mark)                

Page 16: ChemistryStage1 ! Work!Samples!! samples/Chemistry.pdf · apply!solubility!rules!to!predict!if!aprecipitatewill!form!when!two! ... Chemistry ... 2 mol 3 mol 1 mol 6 mol 4 mol (4 x

Drawings  and/or  Graphs:  

Question  42        [15  marks]                                          Answer    A  student  investigates  the  effect  of  the  concentration  of  hydrochloric  acid  on  the  rate  of  oxidation  of  zinc  in  the  laboratory.  She  adds  40.0  mL  of  1.00  mol  L-­‐1    hydrochloric  acid  to  20.0  g  of  zinc  in  a  conical  flask  and  measures  the  rate  at  which  hydrogen  is  given  off.    

Time  (min)   0   0.5   1.0   1.5   2.0   3.0   5.0   7.0   8.0   10.0  

Loss    in  mass  (g)      

0   0.19   0.35   0.47   0.63   0.72   0.82   0.86   0.88   0.88  

 The  flask  and  contents  were  immediately  weighed  and  a  stopwatch  started.  The  mass  of  the  flask  and  contents  were  noted  as  the  reaction  proceeded.  The  table  indicates  the  loss  in  mass  at  various  times.                                                                                                                                                              a. List  two  variables  you  would  expect  to  control  in  this  experiment.              [2  marks]    

  Temperature                                                                                                mass  of  zinc  

                       volume  of  acid  that  is  added                                                                                                                              need  TWO  

b. List  one  variable  you  have  to  measure  and  one  other  variable  that  you  could  measure  to  determine  the  rate  of  reaction.        [2  marks]  

           Variable  you  have  to  measure                time  

           Variable  that  you  could  measure        Loss  of  mass,  volume  of  hydrogen  evolved    c. Write  a  suitable  hypothesis  for  this  experiment.                                        [2  marks]  

 Any  suitable  hypothesis  such  as    That  the  relationship  between  time  and  loss  of  mass  will  be  linear  until  the  zinc  is  consumed  

 d. Explain  why  the  loss  is  constant  from  8  minutes.      [1mark]    

One  of  the  substances  (most  likely  zinc)  was  a  limiting  reagent                                                                                                    

It  was  and  was  totally  consumed  so  the  reaction  stopped  

    NOTE:    Must  be  based  on  chemistry  understanding  therefore  reaction  complete  is  not                                                      an  acceptable  answer.                        

Page 17: ChemistryStage1 ! Work!Samples!! samples/Chemistry.pdf · apply!solubility!rules!to!predict!if!aprecipitatewill!form!when!two! ... Chemistry ... 2 mol 3 mol 1 mol 6 mol 4 mol (4 x

  Plot  a  graph  of  'loss  in  mass'  against  time.        [5  marks]    

   Marks:  � axis  correct             1  mark  � labels  on  axis  correct         1  mark  � points  plotted  correctly  1  mark  � line  of  best  fit       1  mark  � title         1  mark    e. List  two  potential  sources  of  uncertainty  in  experimental  measurements  in  this  investigation  and  how  you  could  

minimise  the  error.                   [3  marks]      

uncertainty  in  experimental  measurement   How  could  you  minimise  error  � volume  measurement    � mass  measurement      � measuring  time  in  minutes  

 

� use  pipette  or  burette  � use  electric  balance  that  measures  to  0.001  g  � measure  in  seconds