speciﬁcation and sample assessment material - london …€¦ · · 2013-11-01speciﬁcation...

Specification and Sample Assessment Material

Edexcel International GCSE in Science (Double Award) (4SC0)

First examination June 2013

www.LondonScienceTutors.com - Specialists in Science and Maths Education

Pearson Education Ltd is one of the UK’s largest awarding organisations, offering academic and vocational qualifications and testing to schools, colleges, employers and other places of learning, both in the UK and internationally. Qualifications offered include GCSE, AS and A Level, NVQ and our BTEC suite of vocational qualifications, ranging from Entry Level to BTEC Higher National Diplomas. Pearson Education Ltd administers Edexcel GCSE examinations.

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Authorised by Martin Stretton Prepared by Jo Harland Publications code: UG030052

All the material in this publication is copyright © Pearson Education Limited 2012


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Edexcel International GCSE Sample Assessment Material © Edexcel Limited 2011in Double Award Science

1

ContentsPaper 1B

Sample Assessment Material 3Sample Mark Scheme 33

Paper 1CSample Assessment Material 45Sample Mark Scheme 73

Paper 1P Sample Assessment Material 85Sample Mark Scheme 115


© Edexcel Limited 2011 Sample Assessment Material Edexcel International GCSE in Double Award Science

2

General Marking Guidance

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

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

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

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

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

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

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

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



3

Centre Number Candidate Number

Write your name hereSurname Other names

Total Marks

Paper Reference

*S41644A0129*

BiologyPaper: 1B

Sample Assessment MaterialTime: 2 hours

You must have:Ruler

4BI0/1B

Instructions

Use black ink or ball-point pen. Fill in the boxes at the top of this page with your name,

centre number and candidate number. Answer all questions. Answer the questions in the spaces provided

– there may be more space than you need. Show all the steps in any calculations and state the units.

Information The total mark for this paper is 120. The marks for each question are shown in brackets

– use this as a guide as to how much time to spend on each question.

Advice

Read each question carefully before you start to answer it. Keep an eye on the time. Write your answers neatly and in good English. Try to answer every question. Check your answers if you have time at the end.

S41644A©2012 Pearson Education Ltd.

Edexcel International GCSE

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4

Answer ALL questions.

1 Organisms can be classified into groups, depending on some of their features.

(a) Some scientists were working in the rainforest in Indonesia. They found two organisms living in the water in a pond.

Organism A was visible by eye, had fins for swimming and a mouth for feeding. Organism B was a single-celled organism. This cell had a nucleus but no chitin

cell wall.

animals bacteria fungi plants protoctists viruses

Use a word from the box to complete each of the following sentences.

(i) Organism A belongs to the group called . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(1)

(ii) Organism B belongs to the group called . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(1)

(b) Give three structural differences between plant cells and animal cells.(3)

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(c) Explain how fungi obtain their food.(3)

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(Total for Question 1 = 8 marks)



5

2 The animal cell below has a diploid number of eight. The cell is dividing by mitosis.

(a) Name the parts labelled A, B and C.(3)

A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) A student wrote this passage describing mitosis. There are two mistakes.

The diploid number of this cell is 8. It will divide into four daughter cells, each with a diploid number of 8. Mitosis is a very important type of cell division for growth, repair, cloning and sexual reproduction.

Identify the two mistakes in the passage.(2)

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

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(c) What is the diploid number in a human body cell?(1)

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A

B

C



6

3 A student carried out an investigation to find out how temperature affects movement in beetles. The student placed a beetle in a plastic dish, which was allowed to float on water in a water bath. The water bath was set at a temperature of 15"C.

The apparatus the student used is shown in the diagram below.

The student wanted to measure the distance moved in cm by the beetle in one minute. To do this, the student looked down from the top and recorded the movement of the beetle on the sheet of glass using a pen. The student did this four times (trials).

The whole procedure was carried out at five different temperatures using the same beetle.

The diagrams show the pen recordings for the beetle’s movement during one minute at 25"C.

plastic dish

sheet of glass

water bath

beetle

water

Trial 1

Trial 3

Trial 2

Trial 4



7

(a) Table 1 shows the results obtained for all trials at 15"C, 20"C, 30"C and 35"C.

(i) Measure the distance moved in cm by the beetle during trial 4 at 25"C. Write your answer in the empty box in Table 1.

(1)Table 1

Temperature in "C

Distance moved in cm in one minute

Trial 1 Trial 2 Trial 3 Trial 4

15 2.4 2.1 1.8 1.7

20 4.3 4.1 4.4 4.0

25 6.2 6.0 6.0

30 7.0 6.7 6.9 6.6

35 8.3 8.4 8.1 8.0

(ii) Calculate the average distance moved in cm by the beetle at 35"C. Show your working.

(2)

Answer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . cm

(b) Describe and explain the results shown in the table.(2)

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(c) (i) Suggest how you could adapt this apparatus to obtain results at a temperature of 5"C.

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(ii) Suggest one reason why the student should not collect results above 35"C.(1)

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8

(d) Suggest one way in which the student could modify the investigation to improve the accuracy of the results.

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9

4 Many endurance athletes train at high altitude (height above sea level) before a major sporting event. They do this because they think that training at high altitude changes the number of red blood cells in their body.

Describe an investigation to find out if training at high altitude does change the number of red blood cells in the human body.

(6)

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5 The diagram shows a food web from a grassland ecosystem.

(a) From the food web, name an organism that is

(i) a producer(1)

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(ii) a primary consumer(1)

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(iii) a tertiary consumer(1)

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(b) How many different organisms feed on the grasshopper in the food web? (1)

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Snake

Toad

Grasshopper

Rabbit Spider

Sparrow

Mouse

Grass

Praying mantis

Hawk



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(c) From the food web, draw a food chain that contains 5 levels and includes the spider.

(2)

(d) A land owner wanted to reduce the number of rabbits feeding on his grass, so he killed a large number of rabbits.

Suggest an explanation for the effect this would have on the hawk population.(2)

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6 As part of an investigation into biological cycles, Ome buried a dead mouse in some soil outside her classroom.

Explain what would happen to the body of the mouse over the next six months.(5)

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13

7 The kidney contains many nephrons and is involved in excretion.

(a) Ultrafiltration occurs at the glomerulus. Describe how the blood leaving the glomerulus will differ from blood entering the glomerulus.

(3)

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(b) In part of the nephron, selective reabsorption occurs.

What is meant by the term selective reabsorption?(2)

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(c) The following passage describes part of the role of the kidney. Complete the sentences in the passage by writing a suitable word or words on each dotted line.

(5)

The amount of water returning to the blood is controlled by the hormone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . which is released from the . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . gland. The solution containing waste products from the kidney is called . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . and passes down a tube called the . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . It is stored in the . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . before being passed from the body down the urethra.




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8 A student investigated how much gas was given off under different conditions in the production of beer. The diagram shows the apparatus she used.

Test tubes A and B each contained the same volume of yeast mixed with glucose solution. Test tube C contained yeast in water, but no glucose. Test tube D contained glucose solution, but no yeast.

Test tube A was placed in room temperature at 20"C. The other test tubes were placed in a warm water bath at 35"C. A balloon was put over the opening of each tube.

The table describes the appearance of the balloons after 15 minutes. Some inflate (fill up with gas), others do not.

Tube Appearance of balloon after 15!minutes

A slightly inflated

B very inflated

C no change

D

balloon

yeast and glucose solution

yeast in water

glucose (no yeast)

water at 35"CA B C D



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(a) (i) Explain why the balloons on tubes A and B inflated.(2)

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(ii) Explain why being in a higher temperature caused the balloon on tube B to inflate more than the balloon on tube A.

(2)

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(b) Why did the balloon on tube C not show any change?(1)

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(c) Describe the appearance you would expect the balloon on tube D to have at the end of the experiment.

(1)

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9 Lipase is an enzyme that breaks down lipids (fats) to fatty acids and glycerol. Lipase is produced in the pancreas and acts in the small intestine.

(a) On the diagram, label the pancreas and the small intestine.(2)



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(b) The graph shows the relative amount of lipid broken down by lipase under different conditions.

(i) Describe and explain the results shown by the graph.(4)

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(ii) Name the three chemical elements present in lipids.(1)

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Relative amount of lipid broken

down in a minute

Lipase in acidic solution

Lipase in alkaline solution

Lipase and bile



18

(c) Describe how the structure of the small intestine is adapted for the efficient absorption of the products of digestion.

(5)

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19

10 Nicola investigated the digestion of lactose, a substance found in milk.

The diagram shows the apparatus she used.

The beads contained an enzyme called lactase. This enzyme digests lactose into two sugars called glucose and galactose.

The outer coat of the beads allows milk to enter and sugars to leave. The outer coat also prevents the enzyme from leaving.

An experiment was carried out in which milk was allowed to flow through the apparatus at different speeds. The speed of flow was changed using the clamp on the exit tube.

The milk collected in the beaker was tested for the concentration of glucose it contained at each flow speed. The graph shows the results.

milk containing lactose

beads

clampmilk containing glucose

beaker



20

Speed of milk flow through apparatus in cm3 per minute

Glucose concentration in beaker milk in mmol per litre

4 156

6 132

10 100

18 55

32 25

160

140

120

100

80

60

40

20

00 10 20 30 40

Speed of milk flow in cm3 per minute

Glu

cose

con

cent

ratio

n in

mm

ol p

er li

tre



21

(a) (i) Describe the relationship between the speed of flow and the concentration of glucose.

(1)

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(ii) Suggest an explanation for the relationship between the speed of flow and the concentration of glucose.

(2)

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(b) The investigation was carried out at 20"C.

(i) Name two variables, apart from temperature, that need to be kept the same during this investigation.

(2)

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(ii) Suggest how the results would be different if the investigations had been carried out at 25"C.

Explain your answer.(2)

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(c) How would the concentration of glucose in the beaker be different if the beads used were bigger in size?

(1)

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22

(d) Give one way in which the results in this investigation could be made more reliable.

(1)

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23

11 Angela carried out an experiment to investigate how breathing rate changes during exercise.

She worked with a partner who counted the number of breaths she took during

! three periods of 20 seconds at rest

! three periods of 20 seconds immediately after 5 minutes of exercise

! three periods of 20 seconds immediately after 10 minutes of exercise.

The results that Angela collected from her experiment are given in the table.

Situation when breaths counted

Number of breaths

in 20 seconds1st period

Number of breaths

in 20 seconds2nd period

Number of breaths

in 20 seconds3rd period

Average breathing rate in breaths per

minute

At rest 5 6 5 16

After 5 minutes of exercise 15 16 14 45

After 10 minutes of exercise 18 20 18 56

(a) Give two variables that Angela should have controlled in her experiment. For each variable describe how she could control it.

(4)

Variable 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Variable 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(b) (i) State how Angela’s breathing rate changed with exercise.(1)

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24

(ii) Explain why Angela’s breathing rate changed during exercise.(4)

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12 The oil seed plant is an important crop plant grown by farmers.

(a) The stages below are used to insert a gene for herbicide resistance into crops such as oil seed plant.

Place the stages in the correct order by writing the order (1, 2, 3, 4 and 5) in the table.

(4)

Stage Order

Recombinant DNA inserted into the crop plant cell using a vector.

Desired gene for herbicide resistance inserted into recipient DNA using an enzyme.

Desired gene for herbicide resistance removed from donor cell using an enzyme.

The plant is herbicide resistant.

Desired gene for herbicide resistance identified.



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(b) Give one example of a vector used in genetic modification. (1)

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(c) State the role of restriction enzymes and ligase enzymes in genetic modification. (2)

restriction enzymes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(d) (i) What is meant by the term herbicide? (1)

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(ii) Give a reason why a farmer would want his crop plants to be resistant to a herbicide.

(1)

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(e) Suggest why some people are concerned about genetically modified (GM) crops.(2)

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27

13 The table shows data taken from dairy farms in the UK. It shows changes in milk yield and dairy herd size (number of cows) between the years 2000 and 2008.

YearAverage milk yield

in dm3 per cow per year

Average size of dairy herd

in thousands

2000 6,048 2,330

2001 6,449 2,229

2002 6,450 2,224

2003 6,631 2,185

2004 6,886 2,060

2005 6,999 2,003

2006 6,963 1,989

2007 6,924 1,961

2008 6,945 1,902

(a) On the grid, plot the data to show how average milk yield changed during the years 2000 to 2008. Join your points using straight lines.

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(b) Describe how the average milk yield per cow changes over the time period. (2)

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(c) Suggest why the average size of dairy herds changed between 2000 and 2008.(1)

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(d) Describe how a selective breeding programme could be used to produce an improvement in milk yield.

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29

(e) Improvement in milk yield can be affected by factors other than selective breeding.

Suggest two factors that a farmer may change that could lead to an improvement in milk yield. For each factor, give a reason why it would improve milk yield.

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Factor 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Factor 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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30

14 Batten’s disease is caused by a recessive allele. Symptoms include loss of vision, epilepsy and difficulty in walking and talking.

The mutation causes lipofuscins to build-up in the body’s tissues. Lipofuscins consist of fats and proteins and form distinctive deposits that cause the symptoms.

(a) Name one system in the body affected by Batten’s disease.(1)

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

(b) Two adults who had never shown any symptoms married and had a child who developed Batten’s disease.

Deduce the genotypes of the parents and show how the gametes formed by these parents can give rise to a child who has the genotype and phenotype for Batten’s disease.

Use B to show the normal allele and b to show the recessive allele responsible for Batten’s disease.

(4)



31

(c) Recessive conditions, like Batten’s disease, are usually very rare in populations.

However, if someone who comes from a family with a history of the disease marries a cousin then the likelihood of inheriting the condition changes.

Suggest why this is the case.(2)

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

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TOTAL FOR PAPER = 120 MARKS



32



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45



Total Marks

Paper Reference

*S41646A0128*

ChemistryPaper: 1C


You must have:RulerCandidates may use a calculator.

4CH0/1C

Instructions






Advice




Turn over



46



47


1 The table shows the properties of four substances.

Use the information in the table to answer the following questions.

Substance Melting pointin °C

Boiling point in °C

Conducts electricity when

solid liquid

A 1650 2230 no no

B 1538 2862 yes yes

C – 7 59 no no

D 801 1413 no yes

Place a cross ( ) in the appropriate box to indicate your answer.

Choose from A to D a substance that could be: (5)

(a) a metal

A B C D

(b) a giant covalent structure

A B C D

(c) an ionic compound

A B C D

(d) a liquid at 25 °C

A B C D

(e) a solid at 1600 °C

A B C D




48

2 A student investigated what happened when a sample of wax was heated using a Bunsen burner.

He set up the apparatus as shown in the diagram.

The student heated the solid wax strongly with a Bunsen burner until it turned into a liquid.

(a) Give the name of the process that occurs when a solid turns into a liquid.(1)

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(b) Explain one change needed to make the experiment safer. (2)

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(c) Describe the changes in arrangement, movement and energy of the particles when the liquid wax cools to become a solid.

(3)

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solid wax

HEAT



49

3 The diagram represents an atom of an element.

(a) The diagram shows that there are equal numbers of particles A and C.

(i) State the name of each of the particles A and B. (2)

A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(ii) State the atomic number and mass number of this atom. (2)

Atomic number . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Mass number . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) (i) State the name of this element. (1)

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(ii) State the electronic configuration of this element. (1)

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A

B

C



50

4 A student wanted to find out how easily different metal carbonates decomposed on heating.

She placed a sample of a metal carbonate into a test tube and heated it, passing the gas given off through limewater using the apparatus shown in the diagram.

She heated three other metal carbonates in turn and measured the time taken for the limewater to turn milky.

Her results are given in the table.

Metal carbonate Time taken in seconds

copper(II) carbonate 5

magnesium carbonate 25

lead(II) carbonate 15

sodium carbonate does not turn milky

metal carbonate

limewater

HEAT



51

(a) State the name of the gas that causes the limewater to turn milky.(1)

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(b) Use the results to identify, with a reason, which metal carbonate decomposed most easily.

(2)

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(c) What do the results suggest about the effect of heat on sodium carbonate? (1)

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(d) State two things that the student must do to make sure the experiment is valid (a fair test).

(2)

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52

5 Fractional distillation is an important process in the oil industry.

In this process, the crude oil is separated into a number of fractions. Each fraction is a mixture of hydrocarbons.

The diagram shows the column used for fractional distillation.

(a) What is meant by the term hydrocarbon? (2)

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(b) Bitumen, diesel, gasoline and refinery gases are three of the fractions obtained from crude oil.

(i) Which one of these three fractions has the lowest boiling point? (1)

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(ii) Which one of these three fractions is the most viscous? (1)

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heated crude oil



53

(c) Explain how the separation of crude oil into fractions takes place in the fractionating column.

(4)

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54

6 (a) Isomers are compounds that have the same molecular formula but different displayed formulae.

The molecular formula C4H8 represents several isomers.

The displayed formulae and names for two of these isomers are

but-1-ene methylpropene

(i) Draw the displayed formula and give the name for another alkene with the molecular formula C4H8

(2)

Name .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) The displayed formula of another isomer of C4H8 is

cyclobutane

The general formula of cyclobutane is also CnH2n

State why cyclobutane is not an alkene.(1)

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C=C C H

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H

H

H

H

HCH

H C C H

H H

H H

H C C H



55

(iii) Cyclobutane can be distinguished from but-1-ene by adding bromine water and shaking. Bromine water is orange.

State what you would see when bromine water is shaken separately with each compound.

(2)

Observation with cyclobutane

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Observation with but-1-ene

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(b) Cracking is used to break long alkane molecules into shorter alkanes and alkenes.

Explain why this process is of such importance in the petrochemical industry.(2)

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56

(c) Cracking can be carried out in the laboratory by passing the vapour of an alkane over a heated catalyst using the apparatus shown.

When decane (C10H22) is cracked, a shorter chain alkane and ethene (C2H4) can be produced.

(i) Write a chemical equation for the cracking of decane.(2)

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(ii) The alkane produced can be used as a fuel for cars.

When this fuel is burned in a car engine, some incomplete combustion occurs. This produces carbon monoxide, which is dangerous to humans.

Explain why carbon monoxide is dangerous to humans.(2)

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decane soaked into mineral wool

catalyst

ethene

HEAT

liquid alkane

water



57

7 Copper chloride is a soluble ionic compound. Solid copper chloride is green.

(a) A crystal of copper chloride was placed in a beaker containing water. It was left for several days.

Explain how the appearance of the liquid in the beaker changes after several days.(2)

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(b) A chemist electrolyses a sample of molten copper chloride, CuCl2.

Name the products formed at the electrodes.(2)

Anode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Cathode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(c) Write an equation to show the formation of the product at the negative electrode. (2)

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water copper chloride crystal

anode

lamp

cathode

molten copper chloride

+ –



58

8 Equal masses of iron, magnesium and zinc were placed in separate beakers, each containing 50 cm3 of copper(II) sulfate solution.

The mass of copper displaced in each case was found and each experiment was performed three times. The results obtained are given in the table.

MetalMass of copper produced in grams

Experiment 1 Experiment 2 Experiment 3

iron 1.1 1.3 1.2

magnesium 2.3 3.2 2.2

zinc 0.9 0.8 1.10

(a) How can you tell that one of the results has been recorded to a greater precision than the others?

(1)

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(b) Write a chemical equation for the reaction taking place between magnesium and copper(II) sulfate.

(2)

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(c) (i) State, in terms of electrons, what happens when a copper ion becomes a copper atom.

(1)

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(ii) What name is given to the type of change occurring in (c)(i)?(1)

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(iii) State two observations you would expect to make when magnesium is added to copper(II) sulfate solution.

(2)

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59

9 (a) An aqueous solution of hydrogen peroxide (H2O2) decomposes very slowly into water (H2O) and oxygen (O2) according to the following equation:

2H2O2(aq) ! 2H2O(l) + O2(g)

The reaction is faster when manganese(IV) oxide (MnO2) is added. The manganese(IV) oxide remains chemically unchanged at the end of the reaction.

A student investigated the reaction in the presence of manganese(IV) oxide. He collected the oxygen gas produced and recorded its volume every five minutes. His results are shown in the table.

Time in minutes 0 5 10 15 20 25 30 35 40

Volume in cm3 0 20 32 42 50 55 58 60 60

(i) The volume of gas given off between 5 and 10 minutes is 12 cm3.

Calculate the volume of gas given off between 30 and 35 minutes.(1)

Answer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . cm3

(ii) Explain, in terms of the changes in the rate of the reaction and collisions between particles, why your calculated volume is less than 12 cm3.

(3)

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(iii) After how many minutes did the reaction finish?(1)

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(b) What type of substance is manganese(IV) oxide in this experiment?(1)

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60

(c) Some of the graphs A to F below could represent changes occuring during the decomposition of hydrogen peroxide.

A

Mass

Time0

B

Mass

Time0

C

Mass

Time0

D

Mass

Time0

E

Mass

Time0

F

Mass

Time0



61

Answer the questions below by placing a cross ( ) in the appropriate box to indicate your answer.

Which graph could represent

(i) the total mass of oxygen given off as the experiment in (a) proceeds?(1)

A B C D E F

(ii) the mass of hydrogen peroxide remaining as the experiment in (a) proceeds?(1)

A B C D E F

(iii) the mass of the manganese(IV) oxide as the experiment in (a) proceeds?(1)

A B C D E F




62

10 When potassium iodide solution is mixed with lead(II) nitrate solution, a reaction occurs to form the insoluble salt, lead(II) iodide.

The equation for this reaction is:

2KI(aq) + Pb(NO3)2(aq) # PbI2(s) + 2KNO3(aq)

A student carried out an investigation to find how much precipitate was formed with different volumes of lead(II) nitrate solution.

! He used a measuring cylinder to transfer 15 cm3 of potassium iodide solution into a clean boiling tube.

! Using a different measuring cylinder, he measured out 2 cm3 of lead(II) nitrate solution and added this to the potassium iodide solution in the boiling tube.

! A yellow precipitate formed in the tube and was allowed to settle.

! The student then measured the height (in cm) of the precipitate using a ruler.

He repeated the experiment using different volumes of lead(II) nitrate solution.

In each experiment, the potassium iodide solution and lead(II) nitrate solution he used were of the same concentration.

The graph shows the results he obtained.

(a) Explain why the line on the graph rises to a maximum level, but then does not change.

(2)

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Hei

ght o

f pre

cipi

tate

in c

m

Volume of lead(II) nitrate solution added in cm3

4

3

2

1

00 2 4 6 8 10 12 14 16



63

(b) (i) On the graph, circle the point which seems to be anomalous.(1)

(ii) Explain two things that the student may have done in the experiment to give this anomalous result.

(4)

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(c) The diagram shows a result of an identical experiment.

(i) How much precipitate has been made in the tube?(1)

................................................................ cm

(ii) Use the graph to find the voume of lead(II) nitrate solution needed to make this amount of precipitate.

(1)

................................................................ cm3


8

7

6

5

4

3

2

1

solution of soluble salts

precipitate of solid lead(II) iodide



64

11 Fluorine and chlorine are two elements in Group 7 of the Periodic Table.

Fluorine reacts with most elements in the Periodic Table, but it does not react with neon.

Neon is in Group 0 of the Periodic Table.

(a) Explain, in terms of the arrangement of electrons in its atoms, why neon is very unreactive.

(2)

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(b) The diagram on the left shows the arrangement of the electrons in a fluorine atom.

Use the Periodic Table to help you to complete the diagram on the right to show the arrangement of electrons in a chlorine atom.

(2)

F Cl



65

(c) When chlorine gas is bubbled into an aqueous solution of potassium iodide, the colourless solution turns brown.

(i) Complete the following ionic equation for the reaction that takes place.(2)

Cl2(g) + . . . . . . . . . . . . .I!(aq) ! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (aq) + . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (aq)

(ii) What is the name given to this type of reaction?(1)

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(iii) Why does the solution turn brown?(1)

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(d) When chlorine reacts with concentrated sodium hydroxide solution, a compound is formed that contains 21.6% by mass of sodium and 33.3% by mass of chlorine. The rest is oxygen.

Calculate the empirical formula of this compound. (4)

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66

12 Hydrogen can be prepared in the laboratory by reacting zinc with dilute sulfuric acid using the apparatus shown.

The equation for the reaction is:

Zn(s) + H2SO4(aq) ! ZnSO4(aq) + H2(g)

The reaction is fairly slow but, when copper(II) sulfate solution is added, bubbles of hydrogen form much more quickly.

A student decided to investigate how copper(II) sulfate solution increased the rate of this reaction.

She set up the apparatus as shown, without copper(II) sulfate present, and counted the number of bubbles of hydrogen produced every 15 seconds.

She then repeated the experiment with copper(II) sulfate present.

(a) Explain why her method of counting the number of bubbles of hydrogen might not give accurate results in her second experiment, with copper(II) sulfate present.

(2)

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dilute sulfuric acid

hydrogen

water

zinc



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(b) Describe how she should change the experiment to allow the collection of more precise results.

(2)

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The student then decided that she wanted to show that the gas collected was hydrogen. She burned a sample in oxygen and collected the colourless liquid that formed on cooling. If the gas were hydrogen then the colourless liquid should be pure water.

(c) Describe a physical test that she could perform to show that the colourless liquid is pure water.

(2)

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The student’s teacher said that even if the colourless liquid were pure water then it does not necessarily mean that the gas was hydrogen.

(d) Suggest the name of another gas that produces water when it is burned in oxygen.

(1)

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68

13 Ammonia (NH3) is manufactured in the exothermic reaction between nitrogen gas (N2) and hydrogen gas (H2) in the presence of an iron catalyst.

N2(g) + 3H2(g) !" 2NH3(g) "H = –92 kJ/mol

The nitrogen and hydrogen mixture is passed into a reaction chamber at a pressure of 200 atmospheres and a temperature of 450"C.

The reaction is reversible and, if left for long enough, can reach a position of dynamic equilibrium.

(a) Why is a catalyst needed in this reaction?(1)

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(b) What is meant by the term dynamic equilibrium?(2)

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(c) A scientist working in the factory making ammonia suggested changing the reaction conditions to a pressure of 1000 atmospheres and a temperature of 250"C.

Use your knowledge of equilibrium reactions and reaction rates to explain whether the scientist’s suggestion was a good one.

(4)

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69

(d) The mixture of gases leaving the reaction chamber contains unreacted nitrogen and hydrogen as well as ammonia.

(i) Explain how the ammonia can be separated from the unreacted nitrogen and hydrogen after the mixture has left the reaction chamber.

(2)

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(ii) What happens to the unreacted nitrogen and hydrogen after it has been separated from the ammonia?

(1)

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(e) Ammonia is used to make the fertiliser ammonium nitrate (NH4NO3) by reacting ammonia with nitric acid.

Write a chemical equation for the reaction between ammonia and nitric acid.(1)

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(f ) Describe a chemical test that you could perform to show that ammonium nitrate contains ammonium ions.

(3)

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70

14 Zinc phosphide (Zn3P2) is found in some rat poisons. It is an ionic compound manufactured by heating zinc and phosphorus together.

(a) (i) The formula of the zinc ion is Zn2+.

Deduce the formula of the phosphide ion.(1)

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(ii) Explain why zinc phosphide does not conduct electricity when solid, but does when molten.

(2)

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(b) Calculate the relative formula mass (Mr) of zinc phosphide.(2)

Relative formula mass = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .



71

(c) A bag containing 51.4 kg (51400 g) of zinc phosphide stored in a factory warehouse was accidentally contaminated with water.

Zinc phosphide reacts with water to form zinc hydroxide and phosphine gas, PH3.

The equation for the reaction is:

Zn3P2(s) + 6H2O(l) ! 3Zn(OH)2(s) + 2PH3(g)

(i) Calculate the minimum mass of water, in kg, needed to react with all of the zinc phosphide in the bag.

(3)

Mass of water needed = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . kg

(ii) The factory was evacuated because phosphine can burst into flames immediately when it comes into contact with oxygen in the air.

What does this suggest about the activation energy for the reaction between phosphine and oxygen?

(1)

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(iii) Is the reaction between phosphine and oxygen endothermic or exothermic? Use information from part (ii) to justify your answer.

(1)

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72

(d) (i) Phosphine is similar to ammonia (NH3) in the way its atoms are bonded.

Draw a dot and cross diagram to show the arrangement of electrons in a molecule of phosphine. You should show only the outer electrons of each atom.

(2)

(ii) Explain why phosphine has a low boiling point.(2)

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in le

ast

tim

e /

mos

t qu

ickl

y

2

(c

)

(sod

ium

car

bona

te /

it)

does

not

dec

ompo

se

ALLO

W n

o ca

rbon

dio

xide

/ g

as g

iven

of

f 1

(d

)

Any

two

from

: !

sam

e vo

lum

e /

conc

entr

atio

n of

lim

ewat

er

!sa

me

flam

e e.

g. “

alw

ays

roar

ing

flam

e”

!sa

me

amou

nt o

f so

lid

!sa

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dist

ance

of

flam

e to

tub

e !

sam

e fo

rm /

sta

te o

f di

visi

on o

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.g.

“all

pow

ders

”

ACCE

PT:

!sa

me

amou

nt o

f lim

ewat

er

!sa

me

tem

pera

ture

/ B

unse

n se

ttin

g !

sam

e m

ass

of s

olid

m

ax 2

Tota

l: 6



76

Que

stio

n nu

mbe

r An

swer

N

otes

M

arks

5(a

)

com

poun

ds /

sub

stan

ces

cont

aini

ng h

ydro

gen

and

carb

on

only

DO N

OT

ACCE

PT a

tom

s/el

emen

ts in

pl

ace

of c

ompo

unds

/sub

stan

ces

2

(b

) (i

) re

fine

ry g

ases

1

(ii)

bi

tum

en

1

(c

)

An e

xpla

nati

on li

nkin

g an

y fo

urof

the

fol

low

ing:

!

crud

e oi

l / v

apou

r ri

ses

thro

ugh

the

(fra

ctio

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ng)

colu

mn

!id

ea o

f te

mpe

ratu

re g

radi

ent

in c

olum

n e.

g. h

otte

r at

the

bo

ttom

tha

n th

e to

p !

diff

eren

t fr

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ons

have

dif

fere

nt b

oilin

g po

int

!co

nden

se w

hen

they

get

to

part

of

the

colu

mn

that

has

low

er

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pera

ture

tha

n th

eir

boili

ng p

oint

!

vapo

ur p

asse

s th

roug

h bu

bble

cap

s /

one-

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val

ves

OR

idea

th

at li

quid

fra

ctio

ns c

anno

t tr

ickl

e ba

ck d

own

beca

use

of

bubb

le c

aps

ALLO

W v

apor

isin

g po

int

/ co

nden

sing

te

mpe

ratu

re

max

4

Tota

l: 8



77

Que

stio

n nu

mbe

r An

swer

N

otes

M

arks

6 (a

) (i

)

but-

2-en

e

1 m

ark

for

form

ula

1 m

ark

for

nam

e

2

(ii)

no

dou

ble

bond

/ s

atur

ated

1

(iii)

cy

clob

utan

e: n

o ch

ange

/ r

emai

ns o

rang

e

but-

1-en

e: (

brom

ine)

tur

ns (

from

ora

nge

to)

colo

urle

ss /

dec

olou

rise

d IG

NO

RE s

tart

ing

colo

ur o

f br

omin

e 2

(b

)

An e

xpla

nati

on li

nkin

g th

e fo

llow

ing

poin

ts:

!cr

ude

oil c

onta

ins

too

man

y lo

ng c

hain

hyd

roca

rbon

s !

whi

ch a

re e

cono

mic

ally

less

use

ful /

nee

d co

nver

ting

to

mor

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onom

ical

ly u

sefu

l sm

alle

r hy

droc

arbo

ns

ACCE

PT!

alke

nes

need

in p

olym

er

indu

stry

!to

mak

e us

eful

pla

stic

s 2

(c

) (i

) C 1

0H22!

C8H

18 +

C2H

4

1 m

ark

for

corr

ect

form

ula

for

alka

ne

1 m

ark

for

bala

nced

equ

atio

n

ALLO

W e

quat

ions

whi

ch f

inis

h:

! C

6H14

+ 2

C 2H

4

! C

4H10

+

3C 2

H4

! C

2H6

+ 4

C 2H

42

(ii)

An

exp

lana

tion

link

ing

the

follo

win

g po

ints

: !

toxi

c /

pois

onou

s !

(bec

ause

) it

res

tric

ts b

lood

car

ryin

g ox

ygen

ACCE

PT c

omm

ents

abo

ut b

indi

ng t

o ha

emog

lobi

n /

form

ing

carb

oxyh

aem

oglo

bin

2

Tota

l: 1

1



78

Que

stio

n nu

mbe

r An

swer

N

otes

M

arks

7(a

)

An e

xpla

nati

on li

nkin

g th

e fo

llow

ing

poin

ts:

!gr

een

colo

ur s

prea

ds t

hrou

ghou

t liq

uid

!

(bec

ause

of)

dif

fusi

on

ACCE

PT d

ark

gree

n at

bot

tom

and

lig

ht g

reen

at

top

2

(b

)

Anod

e =

copp

er

Cath

ode

= ch

lori

ne

Awar

d 1

mar

k fo

r bo

th c

orre

ct

prod

ucts

, bu

t at

inco

rrec

t el

ectr

odes

2

(c

)

2Cl¯

! C

l 2 +

2e

1 m

ark

for

corr

ect

spec

ies

1 m

ark

for

bala

nce

ALLO

W 2

Cl¯

- 2e

! C

l 2

2

Tota

l: 6

Que

stio

n nu

mbe

r An

swer

N

otes

M

arks

8(a

)

extr

a de

cim

al p

lace

/ t

raili

ng z

ero

/ to

0.0

1 g

1

(b

)

Mg

+ Cu

SO4!

MgS

O4

+ Cu

1

mar

k fo

r re

acta

nts

1 m

ark

for

prod

ucts

2

(c

) (i

) ga

ins

(tw

o) e

lect

rons

1

(ii)

re

duct

ion

1

(iii)

An

y tw

o fr

om:

!(b

lue)

col

our

of s

olut

ion

fade

s /s

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ion

turn

s co

lour

less

!

brow

n/pi

nk/p

ink(

y)-b

row

n so

lid f

orm

s !

gets

war

m/h

ot

NO

T so

luti

on t

urns

cle

ar

ALLO

W p

reci

pita

te

ALLO

W f

izzi

ng /

bub

bles

m

ax 2

Tota

l: 7



79

Que

stio

n nu

mbe

r An

swer

N

otes

M

arks

9(a

) (i

) 2

(cm

3 )

1

(ii)

An

exp

lana

tion

link

ing

the

follo

win

g po

ints

: !

reac

tion

rat

e sl

ows

dow

n !

(bec

ause

the

re a

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few

er h

ydro

gen

pero

xide

par

ticl

es

!(t

here

fore

) le

ss f

requ

ent

colli

sion

s/fe

wer

col

lisio

ns p

er

seco

nd

ACCE

PT h

ydro

gen

pero

xide

is le

ss

conc

entr

ated

3

(iii)

35

(m

inut

es)

ACCE

PT a

ny n

umbe

r be

twee

n 30

and

35

1

(b

)

cata

lyst

1

(c

) (i

) C

1

(ii)

E

1

(iii)

A

1

Tota

l: 9



80

Que

stio

n nu

mbe

r An

swer

N

otes

M

arks

10(a

)

An e

xpla

nati

on li

nkin

g th

e fo

llow

ing

poin

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!m

ore

prec

ipit

ate

as m

ore

lead

(II)

nit

rate

pre

sent

(to

rea

ct

wit

h po

tass

ium

iodi

de)

!bu

t ev

entu

ally

all

pota

ssiu

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dide

use

d up

/ le

ad(I

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itra

te

beco

mes

in e

xces

s /

the

reac

tion

fin

ishe

s

2

(b

) (i

) co

rrec

t po

int

circ

led

(at

12cm

3 of

lead

(II)

nit

rate

add

ed)

ACCE

PT a

ny w

ay in

whi

ch t

his

poin

t is

in

dica

ted

1

(ii)

An

y tw

o of

the

fol

low

ing

pair

s of

sta

tem

ents

: !

not

left

long

eno

ugh

!th

eref

ore

prec

ipit

ate

/ so

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ot f

ully

set

tled

O

R!

too

muc

h po

tass

ium

iodi

de a

dded

!

so m

ore

prec

ipit

ate

mad

e O

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tube

not

ver

tica

l whe

n pr

ecip

itat

e w

as s

ettl

ing

!so

pre

cipi

tate

not

leve

l in

the

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ACCE

PT r

easo

nabl

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tern

ativ

es,

as

long

as

they

exp

lain

why

the

hei

ght

is

too

high

max

4

(c

) (i

) 1.

5 ±

0.1

(cm

) AC

CEPT

0.8

cm

(fo

r ca

ndid

ates

who

us

e th

eir

own

rule

r)

1

(ii)

3.

7 –

3.8

(cm

3 ) AL

LOW

con

sequ

enti

al o

n an

swer

to

(c)(

i)1

Tota

l: 9



81

Que

stio

n nu

mbe

r An

swer

N

otes

M

arks

11(a

)

An e

xpla

nati

on li

nkin

g th

e fo

llow

ing

poin

ts:

!8

elec

tron

s in

out

er(m

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shel

l!

does

not

eas

ily/r

eadi

ly g

ain

or lo

se e

lect

rons

ACCE

PT f

ull o

uter

(mos

t) s

hell

ACCE

PT a

rgum

ent

base

d on

ene

rgy

requ

ired

2

(b

)

8 el

ectr

ons

in m

iddl

e sh

ell

7 el

ectr

ons

in o

uter

she

ll

ACCE

PT d

ots,

cir

cles

, cr

osse

s or

e t

o re

pres

ent

elec

tron

s 2

(c

) (i

) 2(

I– ) an

d

2 Cl

! +

I2

1 m

ark

– co

rrec

t fo

rmul

ae

1 m

ark

– co

rrec

t ba

lanc

ing

2

(ii)

di

spla

cem

ent

/ re

dox

ACCE

PT o

xida

tion

and

red

ucti

on

1

(iii)

io

dine

(fo

rmed

, an

d it

is b

row

n in

sol

utio

n)

I 2 1

(d

)

calc

ulat

ion

of %

O =

45.

1

divi

ding

by

A r v

alue

s: N

a 21

.6/2

3

Cl =

33.

3/35

.5

O =

45.

1/16

sim

ples

t w

hole

num

ber

rati

o =

1:1:

3

tran

slat

ing

this

rat

io t

o a

form

ula

= N

aClO

3

If d

ivis

ion

by a

tom

ic n

umbe

r, n

eith

er

2nd n

or 3

rd m

ark

can

be s

core

d –

alth

ough

4th m

ark

can

(pro

babl

y N

aClO

3 or

Na 8

Cl8O

23)

Fina

l ans

wer

con

sequ

enti

al o

n sl

ips

in

calc

ulat

ion

abov

e 4

Tota

l: 1

2



82

Que

stio

n nu

mbe

r An

swer

N

otes

M

arks

12(a

)

An e

xpla

nati

on li

nkin

g th

e fo

llow

ing

poin

ts:

!re

acti

on r

ate

is f

aste

r !

(the

refo

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coun

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bub

bles

is m

ore

diff

icul

t /

bubb

les

may

fo

rm c

onti

nuou

s st

ream

ACCE

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!bu

bble

s m

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ffer

ent

size

!

so n

ot v

alid

/ p

oor

com

pari

son

wit

h fi

rst

expe

rim

ent

2

(b

)

A de

scri

ptio

n lin

king

the

fol

low

ing

poin

ts:

!m

easu

re t

he v

olum

e of

gas

pro

duce

d !

usin

g a

grad

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d te

st-t

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/ ga

s sy

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e /

inve

rted

mea

suri

ng

cylin

der

ACCE

PT:

answ

ers

whi

ch le

ad t

o de

crea

sed

rate

to

allo

w b

ubbl

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unti

ng t

o w

ork

e.

g.!

redu

ced

conc

entr

atio

n of

aci

d /

larg

er p

iece

s of

zin

c !

to s

low

rat

e /

mak

e bu

bble

s sm

alle

r

2

(c

)

mea

sure

the

boi

ling

poin

t /

free

zing

poi

nt

100°

C /

0°C

boils

at

100°

C O

R fr

eeze

s at

0°C

are

w

orth

2 m

arks

2

(d

)

any

nam

ed g

as t

hat

burn

s in

oxy

gen

to f

orm

wat

er a

s a

prod

uct

e.

g. m

etha

ne,

etha

ne

ACCE

PT c

orre

ct f

orm

ula

for

gas

1

Tota

l: 7



83

Que

stio

n nu

mbe

r An

swer

N

otes

M

arks

13(a

)

to s

peed

up

the

reac

tion

OR

to a

llow

a lo

wer

tem

pera

ture

to

be u

sed

but

still

hav

e a

reas

onab

ly /

ac

cept

ably

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t re

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on

ACCE

PT t

o lo

wer

the

act

ivat

ion

ener

gy /

ach

ieve

a b

ette

r ba

lanc

e of

yi

eld

and

rate

1

(b

)

forw

ard

and

reve

rse

reac

tion

s ar

e oc

curr

ing

at

sam

e ra

te/s

peed

AC

CEPT

am

ount

s of

rea

ctan

ts /

pr

oduc

ts /

mac

rosc

opic

pro

pert

ies

rem

ain

cons

tant

2

(c

)

An e

xpla

nati

on li

nkin

g fo

ur o

f th

e fo

llow

ing

poin

ts:

!in

crea

sed

pres

sure

fav

ours

for

war

d re

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on /

incr

ease

s yi

eld

!

incr

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d pr

essu

re a

lso

incr

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s ra

te

!de

crea

sed

tem

pera

ture

fav

ours

for

war

d re

acti

on /

incr

ease

s yi

eld

!de

crea

sed

tem

pera

ture

dec

reas

es r

ate

!co

nclu

ding

com

men

t e.

g. g

reat

er y

ield

, bu

t pr

obab

ly a

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duce

d ra

te /

incr

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in r

ate

due

to p

ress

ure

canc

els

decr

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to t

empe

ratu

re c

hang

e

Conc

ludi

ng c

omm

ent

mus

t be

pre

sent

to

scor

e fu

ll 4

mar

ks,

but

can

be a

gree

men

t or

dis

agre

emen

t w

ith

scie

ntis

t’s

idea

.

ACCE

PT m

oves

equ

ilibr

ium

to

righ

t

ACCE

PT m

oves

equ

ilibr

ium

to

righ

t

ACCE

PT g

ood

idea

but

incr

ease

d pr

essu

re in

crea

ses

cost

m

ax 4

(d

) (i

) An

exp

lana

tion

link

ing

the

follo

win

g po

ints

: !

amm

onia

has

low

boi

ling

poin

t /

lique

fies

!

(the

refo

re)

mix

ture

is c

oole

d

2

(ii)

re

circ

ulat

ed /

rec

ycle

d /

re-u

sed

/ re

turn

ed t

o re

acti

on c

ham

ber

/ us

ed t

o m

ake

mor

e am

mon

ia

1

(e

)

NH

3 +

HN

O3!

NH

4NO

3

1

(f

)

A de

scri

ptio

n lin

king

the

fol

low

ing

poin

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!ad

d aq

ueou

s so

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hyd

roxi

de (

and

war

m)

!ga

s /

amm

onia

(gi

ven

off)

!

turn

s (d

amp)

red

litm

us b

lue

AC

CEPT

for

ms

whi

te s

mok

e w

ith

HCl

3

Tota

l: 1

4



84

Que

stio

n nu

mbe

r An

swer

N

otes

M

arks

14(a

) (i

) P

3!AC

CEPT

P!3

1

(ii)

An

exp

lana

tion

link

ing

the

follo

win

g po

ints

: !

ions

are

not

fre

e to

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e in

sol

id (

IGN

ORE

ref

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elec

tron

s)

!(h

owev

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are

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e to

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e w

hen

mol

ten

REJE

CT a

ny m

enti

on o

f el

ectr

on

mov

emen

t 2

(b

)

(65 "

3) +

(31

" 2

) =

257

Awar

d 1

mar

k fo

r co

rrec

t us

e of

Mr

of

Zn a

nd P

2

(c

) (i

) !

mol

es p

hosp

hine

= 5

1400

/ 2

57

!

mol

es w

ater

= m

oles

pho

sphi

ne "

6

!

mas

s w

ater

= m

oles

wat

er "

18

= 21

600

g /

21.6

kg

OR!

6 "

18 =

108

!25

7 /

108

= 51

.4 /

mas

s w

ater

!m

ass

wat

er =

21.

6 kg

Mar

k co

nseq

uent

ially

on

(b)

ACCE

PT a

nsw

er in

g o

r kg

, as

long

as

unit

mat

ches

val

ue

3

(ii)

lo

w /

sm

all

1

(iii)

ex

othe

rmic

, be

caus

e it

bur

st in

to f

lam

es

NO

T ju

st ‘

exot

herm

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1

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86

EQUATIONS

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energy transferred = current " voltage " time E = I " V " t

pressure " volume = constant p1 " V1 = p2 " V2

pressurekelvin temperature

= constant pT

pT

1

1

2

2=

frequency = 1

time period f

T= 1

power = work donetime taken

PWt

=

power = energy transferred

time taken P

Wt

=

orbital speed = ! #2 orbital radiustime period

! #= 2 " rv

T

Where necessary, assume the acceleration of free fall, g = 10#m/s2.



87


1 The Solar System contains planets, comets and satellites.

(a) Answer the following questions by placing a cross ( ) in the appropriate box.

(i) When one object goes around another in space, it follows a path called(1)

A a circle

B an equator

C an orbit

D an oval

(ii) Which force is responsible for planets following their paths around the Sun?(1)

A friction

B gravity

C magnetism

D upthrust

(iii) Which force is responsible for artificial satellites following their paths around the Earth?

(1) A friction

B gravity

C magnetism

D upthrust

(iv) Moons are natural satellites of(1)

A asteroids

B comets

C planets

D stars



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(b) State one similarity in the movement of planets and comets.(1)

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(c) State one difference between the movement of planets and comets.(1)

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(d) Explain how the speed of a comet changes as it moves.(2)

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89

2 A student is investigating how the extension of a spring varies when she changes the force stretching it.

The photograph shows how she sets up her experiment.

The student has a ruler marked in centimetres.

Each mass is marked ‘100 g’.

The student writes the following plan:

! I will hang 100 g on the spring.! I will hold the ruler next to the spring and measure the length of the spring.! I will add another mass and measure the length again.! I will repeat this process until I have enough measurements.

spring

hanging mass

100 g masses



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(a) Explain how the student could improve her plan to make her measurements more accurate.

(5)

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(b) State, with a reason, a suitable safety precaution the student should take when carrying out her experiment.

(1)

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91

(c) Describe how the student should convert her measurements of mass into forces.(2)

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(d) The student plots a graph of force against extension.

She finds that the spring obeys Hooke’s law.

On the axes below, sketch the line she gets.(2)


Force in N

Extension in cm0



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3 A triathlon race has three parts: swimming, riding a bicycle and running.

(a) The diagram shows the force responsible for the forward movement of an athlete in the swimming part of the race.

Label the diagram to show two other forces acting on the athlete.(2)

(b) The table shows the distance of each part of a triathlon race and the time an athlete takes for each part.

Part of race Distance in m Time in s

swimming 1 500 1 200

riding a bicycle 40 000 3 600

running 10 000 2 000

(i) Calculate the athlete’s average speed for the whole race.(2)

Average speed = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . m/s



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(ii) The graph shows how the distance varied with time for the running part of the race.

Describe how the athlete’s speed changed during this part of the race.(3)

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10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

00 500 1000 1500 2000

distance in m

time in s



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4 Using mains electricity can be dangerous.

(a) Suggest two safety precautions you should take when putting a plug into a mains socket.

(2)

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(b) Mains electricity provides an alternating current (a.c.)

A battery provides direct current (d.c.)

Describe the difference between a.c. and d.c.(2)

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(c) The photograph shows two mains plugs.

Mains plug A has a connection for an earth wire. Mains plug B does not have an earth connection.

(i) Describe how the earth wire can act together with a fuse as a safety device.(2)

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(ii) Explain why mains plug B can be safe to use even though it has no earth connection.

(2)

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(d) A fuse is rated at 13 A.

The mains voltage is 230 V.

Calculate the maximum power that can be supplied using this fuse.

State the correct unit in your answer.(3)

Maximum power = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


mains plug Bmains plug A



96

5 Two students notice some small objects falling from a tree.

The objects have wings that make them spin around and fall slowly.

The students find out that this is the way that the tree spreads its seeds.

They decide to use these ‘winged seeds’ for an investigation.

They drop several seeds from a window and collect the data shown in the table.

Average mass of a winged seed 0.25 g

Vertical distance fallen 5 m

Average time taken for a winged seed to fall 12 s

(a) Explain why it is a good idea to use a distance of 5 m in this experiment.(2)

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seed

wing



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(b) Describe how the students should find the average mass of a winged seed.(2)

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(c) (i) State the equation linking gravitational potential energy, mass, g and height.(1)

(ii) Calculate the average gravitational potential energy lost by one winged seed as it falls a vertical distance of 5 m.

(2)

Gravitational potential energy = .............................................. J

(iii) Describe what happens to this energy.(2)

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6 Electromagnetic waves called T-rays (short for tera-rays) are used in some airport security scanners.

T-rays:

! pass through clothes ! bounce off the human body ! do not pass through or bounce off metal.

(a) Put a cross (") in the appropriate box to indicate the correct ending for each sentence.

(i) T-rays are absorbed by(1)

clothes

the human body

metal

(ii) T-rays are reflected by(1)

clothes

the human body

metal



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(b) (i) State the equation linking wave speed, frequency and wavelength.(1)

(ii) T-rays have a wavelength of 3 " 10–4 m and travel at a speed of 3 " 108 m/s.

Calculate the frequency of T-rays.

State the correct unit in your answer.(3)

Frequency = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(iii) The table shows data for some waves in the electromagnetic spectrum.

Type of wave Radio waves Microwaves T-rays Infrared waves

Typical wavelength 30 m 3 " 10–2 m 3 " 10–4 m 3 " 10–6 m

A student concludes:

Evaluate the student’s conclusion.(2)

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100

7 Radioactive materials emit different types of ionising radiation.

(a) Complete this table for ionising radiations.(3)

Type of radiation Nature of radiation Charge

alpha two neutrons and two protons

beta negative

an electromagnetic wave zero

(b) A nucleus decays and emits an alpha particle.

State the result of this decay on the atomic (proton) number and mass (nucleon) number of the nucleus.

(2)

atomic (proton) number

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mass (nucleon) number

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101

(c) Describe how radioactivity can be used to estimate the age of archaeological discoveries such as wooden boats and animal bones.

(4)

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102

8 A student is investigating the relationship between voltage and current.

(a) State the equation linking voltage, current and resistance.(1)

(b) The meters show the current in a resistor and the voltage across it.

Current in mA Voltage in V

(i) Complete this table by recording the readings shown on the meters.

Give your values to an appropriate precision.(1)

Currentin mA 0.20 0.60 1.01 1.14 1.81 2.22

Voltagein V 1.0 3.0 5.0 7.0 9.0 11.0



103

(ii) Use the data in the table to draw a graph of current against voltage.(5)

(iii) Circle the anomalous point on the graph.(1)

(iv) How did you decide that this point was anomalous?(1)

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104

(v) Use your graph, or the table, to find the resistance of the resistor that the student used.

(2)

Resistance = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .$

(c) The student wants to investigate the effect of changing light intensity on a circuit.

The student sets up equipment outside in a garden for an experiment lasting 24 hours.

The student uses the circuit shown below.

(i) Give the name of the component labelled X. (1)

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A

V

X



105

(ii) List the variables that the student should measure.(2)

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(iii) Explain why the student might need help to take all the readings for this investigation.

(2)

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(iv) The graph below shows some results of the student’s investigation.

Label both axes with appropriate quantities and units.(2)

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600

500

400

300

200

100

00.00 6.00 12.00 18.00 24.00



106

9 Energy can be transferred by radiation, conduction or convection.

(a) Compare the processes of transferring energy by conduction and transferring energy by convection.

(3)

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(b) Convection was used in the past to ensure that miners who worked underground had a fresh air supply to breathe.

The diagram shows a mine. A fire has been lit in a furnace at the bottom of one shaft.

(i) Explain how lighting a fire in this way helped to keep a supply of fresh air moving through the mine.

You may draw on the diagram above to help illustrate your answer.(3)

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furnace



107

(ii) In an earlier system, the fire was lit at the surface of the mine.

This system was less effective at keeping fresh air moving through the mine.

Suggest why.(2)

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fire in a furnace

chimney



108

10 A student compares two electric lamps.

The lamps have the same brightness.

Type of lamp filament lamp energy-saving lamp

Electrical energy transferredin J/s

100 20

Useful light energy emittedin J/s

5 5

(a) Both lamps waste energy.

(i) How much energy does the filament lamp waste each second?(1)

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(ii) Describe what happens to the energy wasted by the filament lamp.(2)

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109

(b) (i) Calculate the efficiency of the energy-saving lamp.(2)

Efficiency = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) Sketch a labelled Sankey diagram to show the energy transfers in the energy-saving lamp.

(3)

(c) The lamps in the student’s house are connected in parallel.

State two benefits of connecting lamps in parallel.(2)

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110

11 A student investigates electromagnetic effects.

(a) Firstly, he tests this circuit.

When he presses the switch, the thick copper wire rolls along the clamped copper rods, away from the magnet.

(i) Explain why this happens.(3)

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(ii) On the diagram, draw an arrow to show the direction of the current in the circuit when the switch is pressed.

(1)

(iii) State two changes the student could make so that the copper wire moved away more quickly when he pressed the switch.

(2)

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switch

two horizontally clamped copper rods thick

copper wire

battery

magnet



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(b) The student investigates another effect using a coil of wire, a sensitive meter and a magnet.

When he moves the magnet towards the coil, the meter gives a reading to the right.

(i) What is the name of this effect?(1)

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(ii) State two changes the student could make so that the meter gives a larger reading to the right.

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(iii) How could the student make the meter give a reading to the left?(1)

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motion

meter



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12 The human eye contains liquid.

The liquid exerts a pressure on the inside of the eye.

This pressure is higher than atmospheric pressure from the air on the outside of the eye.

(a) Explain, in terms of molecular motion, how the air exerts a pressure on the outside of the eye.

(4)

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(b) A doctor uses a tonometer to measure the excess pressure (how much higher the pressure is than atmospheric pressure) of the liquid in the eye.

The tonometer pushes on the person’s eye with a very small force.

The tonometer pushes on the eye with a force of 0.015 N.

The tonometer touches an area of 7.35 " 10–6 m2.

Show that the pressure that the tonometer exerts is about 2 kPa.(3)

tonometer

direction of small force

eye



114

(c) Doctors think that a healthy excess pressure in the eye is ‘about 15 mm Hg’.

This equals the pressure difference produced by a 0.015 m column of mercury.

The density of mercury is 13 600 kg/m3.

Explain whether or not the excess pressure of 2 kPa in part (b) is healthy for the eye.

Use a suitable calculation to support your answer.(5)

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

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

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

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





115

Sam

ple

Mar

k Sc

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Que

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n nu

mbe

r An

swer

N

otes

M

arks

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the

com

et is

clo

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ACCE

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ble

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2

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8



116

Que

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n nu

mbe

r An

swer

N

otes

M

arks

2(a

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An e

xpla

nati

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nkin

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Tota

l: 1

0



117

Que

stio

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mbe

r An

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N

otes

M

arks

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l: 7



118

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arks

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0 W

/ 3

kW

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t m

ark

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pend

ent

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nsw

er

3

Tota

l: 1

1



119

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stio

n nu

mbe

r An

swer

N

otes

M

arks

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xpla

nati

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e

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1

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l: 9



120

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mbe

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N

otes

M

arks

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quat

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ii)

1

(ii)

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ent

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in (

i)

Uni

t m

ark

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pend

ent

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nsw

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3

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bod

y !

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ause

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are

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bou

nce

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ther

e is

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k fo

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atin

g ag

reem

ent

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eem

ent

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e co

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sion

2

Tota

l: 8



121

Que

stio

n nu

mbe

r An

swer

N

otes

M

arks

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of

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atio

n N

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diat

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Char

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ic n

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s nu

mbe

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ptio

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tim

e)

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ial w

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ctiv

ity

(of

sam

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h liv

ing

tiss

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C12

is f

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l

max

4

Tota

l: 9



122

Que

stio

n nu

mbe

r An

swer

N

otes

M

arks

8(a

)

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(ii)

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k fo

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ch in

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ect

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(iii)

1.

14,

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iden

tifi

ed /

cir

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1

(iv)

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it w

ith

the

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ther

s /

wel

l aw

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the

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1

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g fr

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A

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50 (%

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0.05

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2nd

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k on

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4.95

(±

0.05

) k!

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both

mar

ks

2



123

(c

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ht d

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r

ACCE

PT L

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1

(ii)

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me

volt

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and

curr

ent

ACCE

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r ti

me

ACCE

PT r

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(iii)

An

exp

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tion

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ing

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ollo

win

g:

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adin

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tak

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two

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ore

read

ings

sim

ulta

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sly

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prop

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e na

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sim

ulta

neou

s re

adin

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e.g.

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e an

d re

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t; t

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tha

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cond

per

son

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talo

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ith

abov

e

max

2

(iv)

re

sist

ance

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ti

me

in h

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ime

of d

ay /

clo

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both

qua

ntit

ies

but

no u

nits

– 1

mar

k,

both

uni

ts b

ut n

o qu

anti

ties

– 1

mar

k 2

Tota

l: 1

8



124

Que

stio

n nu

mbe

r An

swer

N

otes

M

arks

9(a

)

Any

thre

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ION

: !

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) (i

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g:

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s) s

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ctio

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3

(ii)

he

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y ri

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from

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raw

n up

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