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Reaction of Transition Metals
Question Paper
Level
A Level
Subject
Chemistry
Exam Board
Topic
Edexcel
Transition Metals
Sub Topic
Reactions of Transition Metals
Booklet
Question Paper
Paper Type
Open-Response
Time Allowed:
80 minutes
Score:
/66
Percentage:
/100
Grade Boundaries:
A*
>85%
A
777.5%
B
C
D
E
U
70%
62.5%
57.5%
45%
<45%
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1 Nickel is an element in the d-block of the Periodic Table.
(a) Complete the electronic configuration of a nickel atom using the s, p, d notation.
(1)
1s2
................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .
(b) A sample of nickel is made up of three isotopes. The percentage abundances are
shown in the table below.
Isotope
Percentage abundance
58
Ni
69.02
60
Ni
27.32
62
Ni
3.66
Calculate the relative atomic mass of nickel. Give your answer to two decimal
places.
(2)
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(c) Nickel reacts with carbon monoxide, CO, to give the compound nickel carbonyl,
Ni(CO)4.
Ni(s) + 4CO(g) o Ni(CO)4(g)
(i) Calculate the volume of carbon monoxide, in dm3, measured at room
temperature and pressure, that is required to react completely with 5.87 g of
nickel.
[Relative atomic mass: Ni = 58.7
Molar volume of a gas = 24 dm3 mol–1 at room temperature and pressure.]
(3)
(ii) Calculate the number of carbon monoxide molecules present in the volume
of gas you have calculated in (c)(i).
[The Avogadro constant, L = 6.02 q 1023 mol–1]
(1)
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(d) Nickel(II) nitrate, Ni(NO3)2, can be made by several different methods.
Method 1
Nickel(II) oxide, NiO, was reacted with dilute nitric acid according to the equation
NiO(s) + 2HNO3(aq) o Ni(NO3)2(aq) + H2O(l)
(i) Calculate the volume of 2.00 mol dm–3 dilute nitric acid, in cm3, that was
required to exactly neutralize 1.494 g of nickel(II) oxide.
Use the relative atomic masses: Ni = 58.7, O = 16.0
(3)
Method 2
A volume of 25.0 cm3 of 2.00 mol dm–3 nitric acid, HNO3, was transferred to a beaker. Solid nickel(II)
carbonate, NiCO3, was added until it was in excess.
(ii) Why was excess nickel(II) carbonate used?
(1)
. . . . . . . .................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(iii) Why must the beaker be much larger than the volume of acid used?
(1)
. . . . . . . .................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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(iv) Write a balanced equation for the reaction between nickel(II) carbonate and
dilute nitric acid, including state symbols.
(2)
*(v) For Method 2, describe the practical steps that you would take to obtain pure
dry crystals of hydrated nickel(II) nitrate, Ni(NO3)2.6H2O, from a mixture of
nickel(II) nitrate solution and unreacted solid nickel(II) carbonate.
(4)
. . . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(Total for Question = 18 marks)
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3 This question concerns the chemistry of copper. In the sequence below, A, B, C, D, E
and F all contain copper in various oxidation states.
CuSO4(aq)
NaOH
KI(aq)
copper(I) iodide
H2SO4(aq)
D (pink solid) + E (blue solution)
A (pale blue solid)
heat
B (black solid)
NH3(aq)
C (dark blue solution)
NH3(aq)
vigorous shaking
F (colourless solution)
(a) Identify, by name (including the oxidation state where appropriate) or formula,
the copper-containing species in the sequence.
(6)
A .................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .
B
. .................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................................................................... . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .
C
.................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................................................................... . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .
D .................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .
E . .................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .
F . .................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .
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(b) Identify, by name or formula, the reagent that would be used to convert B into
CuSO4(aq).
(1)
. . . . . . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(c) (i) C and F are the same type of chemical species. Name this type.
(1)
. . . . . . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(ii) Explain why C is coloured but F is colourless.
(3)
. . . . . . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
*(iii) Explain why F changes into C on shaking.
(2)
. . . . . . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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(d) The reaction of copper(I) iodide to form D and E is a disproportionation.
(i) Explain the term disproportionation.
(2)
. . . . . . . .................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................................................................... . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................................................................... . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................................................................... . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................................................................... . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(ii) Write an ionic equation for this reaction. State symbols are not required.
(1)
(iii) Use the relevant standard reduction (electrode) potentials, from the table
9
value for this reaction,
on page 17 of your data booklet, to calculate the E cell
giving your answer with the appropriate sign.
(2)
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*(iv) If copper(I) iodide is treated with nitric acid, rather than sulfuric acid, a
blue solution is still formed but no pink solid. Use the standard electrode
potentials on page 15 of your data booklet to explain this. Quote any data
that you use.
(4)
. . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . ................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................................................................................ . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(Total for Question = 22 marks)
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4 The reaction scheme below summarises some of the reactions of chromium ions in
aqueous solution. Look carefully at the scheme and answer the questions that follow.
[Cr(H2O)6]3+(aq)
reaction 1
reaction 2
few drops of
NaOH(aq)
[CrCl4]–(aq)
reaction 3
few drops of
NH3(aq)
green precipitate
reaction 4
excess NaOH(aq)
[Cr(OH)6]3–(aq)
reaction 5
excess NH3
[Cr(NH3)6]3+(aq)
reaction 6
(edta)4–(aq)
[Cr(edta)]–(aq)
(a) (i) Explain why the [Cr(H2O)6]3+ ion is coloured.
(3)
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(ii) Suggest what reagent is needed for reaction 1 and identify the type of reaction.
(2)
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(b) (i) [Cr(H2O)6]3+ ions react with water to form an acidic solution. Complete the
equation for this reaction.
(2)
[Cr(H2O)6]3+(aq) + H2O(l) U .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(ii) The pH of an aqueous solution of [Cu(H2O)6]2+ is higher than that of an aqueous
solution of [Cr(H2O)6]3+ of the same concentration. Suggest why this is so.
(2)
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(c) Give the formula of the green precipitate formed in reactions 2 and 3.
(1)
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(d) By considering the nature of the reactants in reaction 4, explain why the green
precipitate reacts as shown in the scheme. Suggest how you could reverse reaction 4.
(3)
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(e) Write the equation for reaction 6 and use this to explain, in terms of the entropy
change, why the complex [Cr(edta)]í is relatively more stable than [Cr(NH3)6]3+.
(2)
Equation
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