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Chemie · Jahrgang 11 · Basiswissen

Biokraftstoffe und Energie aus organischen Stoffen

Das lernst du

  1. Ich erkläre die Herstellung von Biomethan durch Gärung.
  2. Ich beschreibe die alkoholische Gärung und Bioethanol als Kraftstoffzusatz.
  3. Ich beschreibe Vorkommen, Gewinnung und Bau pflanzlicher Fette und Öle.
  4. Ich erkläre die Herstellung von Biodiesel aus Raps und beurteile ihn.
  5. Ich vergleiche die Verbrennung von Methan, Ethanol und Diesel und erkläre den Treibhauseffekt.
  6. Ich vergleiche Zellatmung und Gärung beim Abbau von Glucose.
  7. Ich erkläre ungesättigte Fettsäuren, cis-trans-Isomerie und die Iodzahl.
  8. Ich erkläre die Gewinnung von Diesel aus Erdöl und das Cracken.

Merksätze

Biomethan

Mikroorganismen bauen organische Stoffe ohne Sauerstoff zu Methan ab.

Methan verbrennt zu Kohlenstoffdioxid und Wasser.

Bioethanol

Hefe vergärt Glucose ohne Sauerstoff zu Ethanol und Kohlenstoffdioxid.

Ethanol ersetzt als Zusatz einen Teil des Erdöls.

Fette und Öle

Ein Fett ist ein Triester aus Glycerin und drei Fettsäuren.

Geknickte, ungesättigte Reste halten Öle flüssig.

Biodiesel

Bei der Umesterung ersetzen drei Methanolmoleküle das Glycerin im Fett.

Es entstehen drei Methylester und Glycerin.

Verbrennung und Treibhauseffekt

Vollständige Verbrennung liefert Kohlenstoffdioxid und Wasser.

Energie wird frei, weil neue Bindungen mehr Energie abgeben, als die alten kosten.

Atmung und Gärung

Die Zellatmung setzt Glucose mit Sauerstoff vollständig um und liefert viel Energie.

Die Gärung liefert nur Ethanol, CO₂ und wenig Energie.

Fettsäuren und Iodzahl

Die Iodzahl wächst mit der Zahl der Doppelbindungen.

Bei cis stehen die Reste auf einer Seite, bei trans gegenüber.

Erdöl und Cracken

Die Kolonne trennt Erdöl nach der Siedetemperatur.

Cracken spaltet lange Alkane in kürzere Alkane und Alkene.

Selbst abfragen

Karte 1 von 8 · Vorderseite
Biokraftstoffe und Energie aus organischen StoffenBiomethanWas weißt du dazu? Erst selbst sagen, dann umdrehen.

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So geht es – ein Beispiel je Aufgabenart

Biogas und Biomethan

Methan verbrennt nach CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Bestimme: Wie viel Sauerstoff wird bei der Verbrennung von 4 mol Methan verbraucht?

  1. Die Koeffizienten geben das Stoffmengenverhältnis an.
  2. Das Verhältnis von Methan zu Sauerstoff ist 1 : 2.
  3. Bei 4 mol Methan sind es 8 mol.

Ergebnis: 8 mol

Verbrennung von Kraftstoffen und Treibhauseffekt

Bestimme: Wie viel Sauerstoff in mol wird für die vollständige Verbrennung von 1 mol Butan-1-ol gebraucht?

  1. Kohlenstoff braucht 4 mol O₂ und Wasserstoff 2,5 mol O₂.
  2. Der Sauerstoff im Molekül deckt 0,5 mol ab.
  3. Insgesamt werden 6,0 mol O₂ gebraucht.

Ergebnis: 6,0 mol

Alkoholische Gärung und Bioethanol

Bestimme: Wie viel Gramm Kohlenstoffdioxid entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 900 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(CO₂) = 44 g/mol.

  1. n(Glucose) = 900 g : 180 g/mol = 5 mol.
  2. Es entstehen 10 mol Kohlenstoffdioxid.
  3. m = 10 mol · 44 g/mol = 440 g

Ergebnis: 440 g

Zellatmung und Gärung im Vergleich

Es werden 4 mol Glucose durch alkoholische Gärung abgebaut. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht?

  1. C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂
  2. Das Verhältnis Glucose zu Kohlenstoffdioxid ist 1 : 2.
  3. Bei 4 mol Glucose sind es 8 mol.

Ergebnis: 8 mol

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