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Chemie · Klasse 11 · Kapitel

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Biokraftstoffe und Energie aus organischen Stoffen

  • Entdecken Frage, Vorstellung, Bild
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  • Beispiel vorgerechnet, Schritt für Schritt
  • Üben selbst rechnen
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  • Weiterdenken zum Knobeln und Vernetzen

○ mit Starthilfe, ● für alle, ★ zum Weiterdenken. Du wählst mindestens eine ★-Aufgabe. Du rechnest ins Heft.

1Ich erkläre die Herstellung von Biomethan durch Gärung.

MerkenBiomethan

Mikroorganismen bauen organische Stoffe ohne Sauerstoff zu Methan ab.

Methan verbrennt zu Kohlenstoffdioxid und Wasser.

BeispielBiogas und Biomethan

Methan verbrennt nach CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht bei der Verbrennung von 2,5 mol Methan?
Schritt für Schritt
  1. Die Koeffizienten geben das Stoffmengenverhältnis an.
  2. Das Verhältnis von Methan zu Kohlenstoffdioxid ist 1 : 1.
  3. Bei 2,5 mol Methan sind es 2,5 mol.
  1. Die Koeffizienten geben das Stoffmengenverhältnis an.
  2. Das Verhältnis von Methan zu Kohlenstoffdioxid ist 1 : 1.
  3. Bei 2,5 mol Methan sind es 2,5 mol.
Ergebnis:
2,5 mol

AchtungKoeffizient der Gleichung falsch angewendet

So nicht
Aus 1 mol Glucose entsteht 1 mol Ethanol. Aus 2 mol Methan entstehen 4 mol Kohlenstoffdioxid.
So richtig
Die Zahl vor der Formel nennt das Stoffmengenverhältnis. Aus 1 mol Glucose entstehen 2 mol Ethanol, aus 2 mol Methan 2 mol Kohlenstoffdioxid.

Lies die Koeffizienten der beiden Stoffe ab und schreib das Verhältnis als Bruch auf.

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    Methan verbrennt nach CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht bei der Verbrennung von 3 mol Methan?
    So fängst du an:
    Die Koeffizienten geben das Stoffmengenverhältnis an.
    Lösung zeigen
    1. Die Koeffizienten geben das Stoffmengenverhältnis an.
    2. Das Verhältnis von Methan zu Kohlenstoffdioxid ist 1 : 1.
    3. Bei 3 mol Methan sind es 3 mol.
    Ergebnis:
    3 mol
  2. ●2
    Methan verbrennt nach CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht bei der Verbrennung von 1 mol Methan?
    Lösung zeigen
    1. Die Koeffizienten geben das Stoffmengenverhältnis an.
    2. Das Verhältnis von Methan zu Kohlenstoffdioxid ist 1 : 1.
    3. Bei 1 mol Methan sind es 1 mol.
    Ergebnis:
    1 mol
  3. ★3
    Warum nennt man die Nutzung von Biomethan oft klimafreundlich, und was schränkt das ein?
    Lösung zeigen
    1. Pflanzen nehmen beim Wachsen Kohlenstoffdioxid auf.
    2. Beim Verbrennen wird dieselbe Menge wieder frei.
    3. Anbau, Düngung und Transport brauchen aber Energie und verursachen Emissionen.
    Ergebnis:
    Das Kohlenstoffdioxid wurde zuvor von Pflanzen gebunden, Anbau und Transport verursachen Emissionen

2Ich beschreibe die alkoholische Gärung und Bioethanol als Kraftstoffzusatz.

MerkenBioethanol

Hefe vergärt Glucose ohne Sauerstoff zu Ethanol und Kohlenstoffdioxid.

Ethanol ersetzt als Zusatz einen Teil des Erdöls.

BeispielAlkoholische Gärung und Bioethanol

Welche Gleichung beschreibt die alkoholische Gärung von Glucose?
Schritt für Schritt
  1. Die Gärung zerlegt Glucose ohne Sauerstoff.
  2. Es entstehen zwei Ethanolmoleküle und zwei Kohlenstoffdioxidmoleküle.
  3. Auf beiden Seiten stehen sechs C, zwölf H und sechs O.
  1. Die Gärung zerlegt Glucose ohne Sauerstoff.
  2. Es entstehen zwei Ethanolmoleküle und zwei Kohlenstoffdioxidmoleküle.
  3. Auf beiden Seiten stehen sechs C, zwölf H und sechs O.
Ergebnis:
C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂

AchtungGärung und Zellatmung gleichgesetzt

So nicht
Welche Gleichung beschreibt die alkoholische Gärung von Glucose → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O
So richtig
Welche Gleichung beschreibt die alkoholische Gärung von Glucose → C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂

Schreib beide Gleichungen untereinander und markiere, was verschieden ist: Sauerstoff, Produkte, Energie.

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Bestimme: Wie viel Gramm Kohlenstoffdioxid entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 900 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(CO₂) = 44 g/mol.
    So fängst du an:
    n(Glucose) = 900 g : 180 g/mol = 5 mol.
    Lösung zeigen
    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
  2. ●5
    Bestimme: Wie viel Gramm Kohlenstoffdioxid entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 270 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(CO₂) = 44 g/mol.
    Lösung zeigen
    1. n(Glucose) = 270 g : 180 g/mol = 1,5 mol.
    2. Es entstehen 3 mol Kohlenstoffdioxid.
    3. m = 3 mol · 44 g/mol = 132 g
    Ergebnis:
    132 g
  3. ★6
    E10 enthält bis zu zehn Prozent Ethanol. Wozu dient dieser Zusatz im Ottokraftstoff?
    Lösung zeigen
    1. Ethanol hat eine hohe Oktanzahl und verhindert das Klopfen.
    2. Es wird aus Pflanzen gewonnen und spart Erdöl.
    3. Deshalb mischt man bis zu zehn Prozent bei.
    Ergebnis:
    Ethanol erhöht die Klopffestigkeit und ersetzt einen Teil des Erdöls

3Ich beschreibe Vorkommen, Gewinnung und Bau pflanzlicher Fette und Öle.

MerkenFette und Öle

Ein Fett ist ein Triester aus Glycerin und drei Fettsäuren.

Geknickte, ungesättigte Reste halten Öle flüssig.

BeispielFette und Öle: Bau und Gewinnung

Ein Triglycerid besteht aus Glycerin (3 Kohlenstoffatome) und drei Resten Erucasäure (je 22 Kohlenstoffatome). Bestimme: Wie viele Kohlenstoffatome hat das Fettmolekül?
Schritt für Schritt
  1. Drei Reste mit je 22 Atomen sind 66 Atome.
  2. Dazu kommen 3 Kohlenstoffatome vom Glycerin.
  3. Zusammen sind es 69 Atome.
  1. Drei Reste mit je 22 Atomen sind 66 Atome.
  2. Dazu kommen 3 Kohlenstoffatome vom Glycerin.
  3. Zusammen sind es 69 Atome.
Ergebnis:
69 Kohlenstoffatome

AchtungBausteine des Fettes falsch gezählt

So nicht
Ein Fettmolekül besteht aus drei Glycerinmolekülen und einer Fettsäure, oder nur aus den Säureketten.
So richtig
Ein Fettmolekül ist ein Triester: ein Glycerinmolekül und drei Fettsäuren.

Zeichne Glycerin mit drei OH-Gruppen und setze an jede eine Fettsäure.

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    Ein Triglycerid besteht aus Glycerin (3 Kohlenstoffatome) und drei Resten Caprinsäure (je 10 Kohlenstoffatome). Bestimme: Wie viele Kohlenstoffatome hat das Fettmolekül?
    So fängst du an:
    Drei Reste mit je 10 Atomen sind 30 Atome.
    Lösung zeigen
    1. Drei Reste mit je 10 Atomen sind 30 Atome.
    2. Dazu kommen 3 Kohlenstoffatome vom Glycerin.
    3. Zusammen sind es 33 Atome.
    Ergebnis:
    33 Kohlenstoffatome
  2. ●8
    Ein Triglycerid besteht aus Glycerin (3 Kohlenstoffatome) und drei Resten Caprylsäure (je 8 Kohlenstoffatome). Bestimme: Wie viele Kohlenstoffatome hat das Fettmolekül?
    Lösung zeigen
    1. Drei Reste mit je 8 Atomen sind 24 Atome.
    2. Dazu kommen 3 Kohlenstoffatome vom Glycerin.
    3. Zusammen sind es 27 Atome.
    Ergebnis:
    27 Kohlenstoffatome
  3. ★9
    Tristearin besteht aus Glycerin (3 Kohlenstoffatome) und drei Stearinsäureresten (je 18 Kohlenstoffatome). Bestimme: Wie viele Kohlenstoffatome hat das Molekül?
    Lösung zeigen
    1. Drei Fettsäureketten mit je 18 Atomen sind 54 Atome.
    2. Dazu kommen 3 Kohlenstoffatome vom Glycerin.
    3. Zusammen sind es 57 Atome.
    Ergebnis:
    57 Kohlenstoffatome

4Ich erkläre die Herstellung von Biodiesel aus Raps und beurteile ihn.

MerkenBiodiesel

Bei der Umesterung ersetzen drei Methanolmoleküle das Glycerin im Fett.

Es entstehen drei Methylester und Glycerin.

BeispielBiodiesel aus Pflanzenöl

Ein Triglycerid reagiert mit Methanol zu Fettsäuremethylestern und Glycerin. Bestimme: Wie viel Fettsäuremethylester entstehen, wenn 2,5 mol Triglycerid umgesetzt werden?
Schritt für Schritt
  1. Ein Triglycerid hat drei Estergruppen.
  2. Das Verhältnis von Triglycerid zu Fettsäuremethylester ist 1 : 3.
  3. Bei 2,5 mol sind es 7,5 mol.
  1. Ein Triglycerid hat drei Estergruppen.
  2. Das Verhältnis von Triglycerid zu Fettsäuremethylester ist 1 : 3.
  3. Bei 2,5 mol sind es 7,5 mol.
Ergebnis:
7,5 mol

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Ein Triglycerid reagiert mit Methanol zu Fettsäuremethylestern und Glycerin. Bestimme: Wie viel Glycerin entsteht, wenn 4 mol Triglycerid umgesetzt werden?
    So fängst du an:
    Ein Triglycerid hat drei Estergruppen.
    Lösung zeigen
    1. Ein Triglycerid hat drei Estergruppen.
    2. Das Verhältnis von Triglycerid zu Glycerin ist 1 : 1.
    3. Bei 4 mol sind es 4 mol.
    Ergebnis:
    4 mol
  2. ●11
    Bestimme: Wie viel Methanol reagiert theoretisch vollständig mit 1 mol Triglycerid zu Biodiesel?
    Lösung zeigen
    1. Ein Triglycerid hat drei Estergruppen.
    2. Jede wird mit einem Methanolmolekül umgeestert.
    3. Es sind 3 mol Methanol.
    Ergebnis:
    3 mol
  3. ★12
    Ein Triglycerid reagiert mit Methanol zu Fettsäuremethylestern und Glycerin. Bestimme: Wie viel Methanol wird verbraucht, wenn 1 mol Triglycerid umgesetzt werden?
    Lösung zeigen
    1. Ein Triglycerid hat drei Estergruppen.
    2. Das Verhältnis von Triglycerid zu Methanol ist 1 : 3.
    3. Bei 1 mol sind es 3 mol.
    Ergebnis:
    3 mol

5Ich vergleiche die Verbrennung von Methan, Ethanol und Diesel und erkläre den Treibhauseffekt.

MerkenVerbrennung und Treibhauseffekt

Vollständige Verbrennung liefert Kohlenstoffdioxid und Wasser.

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

BeispielVerbrennung von Kraftstoffen und Treibhauseffekt

Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid in Gramm entsteht bei der vollständigen Verbrennung von 1 mol Octan? M(CO₂) = 44 g/mol.
Schritt für Schritt
  1. Jedes Kohlenstoffatom wird zu einem CO₂-Molekül, hier 8 je Molekül.
  2. n(CO₂) = 8 mol.
  3. m = 8 mol · 44 g/mol = 352 g
  1. Jedes Kohlenstoffatom wird zu einem CO₂-Molekül, hier 8 je Molekül.
  2. n(CO₂) = 8 mol.
  3. m = 8 mol · 44 g/mol = 352 g
Ergebnis:
352 g

AchtungEnergie steckt in Bindungen und wird beim Lösen frei

So nicht
Beim Verbrennen werden Bindungen gelöst, dabei wird die gespeicherte Energie frei.
So richtig
Bindungen lösen kostet Energie. Frei wird Energie, wenn die neuen, festeren Bindungen entstehen.

Frag dich: Muss man Kraft aufwenden, um zwei Magnete zu trennen – oder beim Zusammenschnappen?

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid in Gramm entsteht bei der vollständigen Verbrennung von 1 mol Propan? M(CO₂) = 44 g/mol.
    So fängst du an:
    Jedes Kohlenstoffatom wird zu einem CO₂-Molekül, hier 3 je Molekül.
    Lösung zeigen
    1. Jedes Kohlenstoffatom wird zu einem CO₂-Molekül, hier 3 je Molekül.
    2. n(CO₂) = 3 mol.
    3. m = 3 mol · 44 g/mol = 132 g
    Ergebnis:
    132 g
  2. ●14
    Bei der Verbrennung von Methan wird Energie frei. Woher stammt sie?
    Lösung zeigen
    1. Das Lösen der Bindungen in CH₄ und O₂ braucht Energie.
    2. Das Bilden der Bindungen in CO₂ und H₂O gibt mehr Energie ab.
    3. Die Differenz wird als Wärme frei.
    Ergebnis:
    Beim Bilden der Bindungen in CO₂ und H₂O wird mehr Energie frei, als das Lösen der Bindungen braucht
  3. ★15
    Bestimme: Wie viel Energie wird bei der vollständigen Verbrennung von 0,2 mol Ethanol frei? Die Verbrennungsenthalpie beträgt −1367 kJ/mol.
    Lösung zeigen
    1. Die Energie hängt von der Stoffmenge ab.
    2. E = n · |ΔH| = 0,2 mol · 1367 kJ/mol.
    3. E ≈ 273 kJ
    Ergebnis:
    273 kJ

6Ich vergleiche Zellatmung und Gärung beim Abbau von Glucose.

MerkenAtmung und Gärung

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

Die Gärung liefert nur Ethanol, CO₂ und wenig Energie.

BeispielZellatmung und Gärung im Vergleich

Es werden 4 mol Glucose durch alkoholische Gärung abgebaut. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht?
Schritt für Schritt
  1. C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂
  2. Das Verhältnis Glucose zu Kohlenstoffdioxid ist 1 : 2.
  3. Bei 4 mol Glucose sind es 8 mol.
  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

AchtungAtombilanz der Gleichung nicht geprüft

So nicht
Wie lautet die Bruttogleichung der Zellatmung → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 12 H₂O
So richtig
Wie lautet die Bruttogleichung der Zellatmung → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O

Zähle die Atome jeder Sorte links und rechts und vergleiche die Zahlen.

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Es werden 2,5 mol Glucose durch alkoholische Gärung abgebaut. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht?
    So fängst du an:
    C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂
    Lösung zeigen
    1. C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂
    2. Das Verhältnis Glucose zu Kohlenstoffdioxid ist 1 : 2.
    3. Bei 2,5 mol Glucose sind es 5 mol.
    Ergebnis:
    5 mol
  2. ●17
    Wie lautet die Bruttogleichung der Zellatmung?
    Lösung zeigen
    1. Edukte sind Glucose und Sauerstoff.
    2. Produkte sind Kohlenstoffdioxid und Wasser.
    3. Beide Seiten haben 6 C, 12 H und 18 O.
    Ergebnis:
    C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O
  3. ★18
    Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht, wenn 1 mol Glucose vollständig durch Zellatmung abgebaut wird? M(CO₂) = 44 g/mol.
    Lösung zeigen
    1. C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O.
    2. Aus 1 mol Glucose entstehen 6 mol Kohlenstoffdioxid.
    3. m = 6 mol · 44 g/mol = 264 g
    Ergebnis:
    264 g

7Ich erkläre ungesättigte Fettsäuren, cis-trans-Isomerie und die Iodzahl.

MerkenFettsäuren und Iodzahl

Die Iodzahl wächst mit der Zahl der Doppelbindungen.

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

BeispielUngesättigte Fettsäuren, cis-trans-Isomerie und Iodzahl

Welche Aussage über cis- und trans-Fettsäuren trifft zu?
Schritt für Schritt
  1. cis heißt diesseits, trans heißt jenseits.
  2. Bei trans stehen die Reste gegenüber.
  3. Beide Isomere haben dieselbe Summenformel.
  1. cis heißt diesseits, trans heißt jenseits.
  2. Bei trans stehen die Reste gegenüber.
  3. Beide Isomere haben dieselbe Summenformel.
Ergebnis:
Bei trans liegen die Reste auf entgegengesetzten Seiten der Doppelbindung

Achtungcis und trans vertauscht oder falsch gedeutet

So nicht
trans heißt auf derselben Seite. Die trans-Form hat eine andere Summenformel.
So richtig
cis: beide Reste auf derselben Seite der Doppelbindung. trans: auf entgegengesetzten Seiten. Die Summenformel ist gleich.

Zeichne die Doppelbindung mit den vier Gruppen und markiere, ob die beiden Reste auf einer oder auf verschiedenen Seiten liegen.

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Warum hat die trans-Elaidinsäure einen höheren Schmelzpunkt als die cis-Ölsäure?
    So fängst du an:
    Der trans-Rest ist gestreckt wie bei gesättigten Säuren.
    Lösung zeigen
    1. Der trans-Rest ist gestreckt wie bei gesättigten Säuren.
    2. Gestreckte Moleküle berühren sich stärker.
    3. Die Anziehung ist größer, der Schmelzpunkt höher.
    Ergebnis:
    Der gestreckte Rest packt dichter, die Anziehung zwischen den Molekülen ist größer
  2. ●20
    Bestimme: Wie viel Gramm Iod nehmen 50 g Ölsäure (1 Doppelbindung, M = 282 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/mol.
    Lösung zeigen
    1. n(Ölsäure) = 50 g : 282 g/mol = 0,177 mol.
    2. Je Doppelbindung nimmt ein Molekül Ölsäure ein I₂ auf: n(I₂) = 0,177 mol.
    3. m(I₂) = 0,177 mol · 254 g/mol = 45 g
    Ergebnis:
    45 g
  3. ★21
    Bestimme: Wie viel Gramm Iod nehmen 100 g Ölsäure (eine Doppelbindung, M = 282 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/mol.
    Lösung zeigen
    1. n(Ölsäure) = 100 g : 282 g/mol = 0,355 mol.
    2. Eine Doppelbindung nimmt ein I₂ auf: n(I₂) = 0,355 mol.
    3. m(I₂) = 0,355 mol · 254 g/mol = 90 g
    Ergebnis:
    90 g

8Ich erkläre die Gewinnung von Diesel aus Erdöl und das Cracken.

MerkenErdöl und Cracken

Die Kolonne trennt Erdöl nach der Siedetemperatur.

Cracken spaltet lange Alkane in kürzere Alkane und Alkene.

BeispielErdöl, Diesel und Cracken

Beim Cracken von Tetradecan entstehen Decan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?
Schritt für Schritt
  1. Kohlenstoff: 14 − 10 = 4.
  2. Wasserstoff: 30 − 22 = 8.
  3. Das Alken ist C₄H₈.
  1. Kohlenstoff: 14 − 10 = 4.
  2. Wasserstoff: 30 − 22 = 8.
  3. Das Alken ist C₄H₈.
Ergebnis:
C₄H₈

AchtungAllgemeine Formel der falschen Stoffklasse angewendet

So nicht
Ein Alkan mit sieben Kohlenstoffatomen hat 14 Wasserstoffatome.
So richtig
Alkane: CₙH₂ₙ₊₂. Alkene: CₙH₂ₙ. Alkine: CₙH₂ₙ₋₂. Bei sieben Kohlenstoffatomen hat das Alkan 16 Wasserstoffatome.

Schreib die allgemeine Formel der Stoffklasse auf und setze n ein. Prüfe sie an Ethan, Ethen und Ethin.

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Beim Cracken von Hexadecan entstehen Hexan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?
    So fängst du an:
    Kohlenstoff: 16 − 6 = 10.
    Lösung zeigen
    1. Kohlenstoff: 16 − 6 = 10.
    2. Wasserstoff: 34 − 14 = 20.
    3. Das Alken ist C₁₀H₂₀.
    Ergebnis:
    C₁₀H₂₀
  2. ●23
    Beim Cracken von Tetradecan entstehen Propan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?
    Lösung zeigen
    1. Kohlenstoff: 14 − 3 = 11.
    2. Wasserstoff: 30 − 8 = 22.
    3. Das Alken ist C₁₁H₂₂.
    Ergebnis:
    C₁₁H₂₂
  3. ★24
    Beim Cracken von Decan C₁₀H₂₂ entstehen Octan C₈H₁₈ und ein zweites Produkt. Welche Summenformel hat es?
    Lösung zeigen
    1. Vom Decan werden zehn C und 22 H genommen.
    2. Octan trägt acht C und 18 H.
    3. Übrig bleiben 2 C und 4 H: C₂H₄, Ethen.
    Ergebnis:
    C₂H₄

Vermischte Übungen

Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?

Üben

  1. ●25
    Methan verbrennt nach CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Bestimme: Wie viel Sauerstoff wird bei der Verbrennung von 1 mol Methan verbraucht?
    Lösung zeigen
    1. Die Koeffizienten geben das Stoffmengenverhältnis an.
    2. Das Verhältnis von Methan zu Sauerstoff ist 1 : 2.
    3. Bei 1 mol Methan sind es 2 mol.
    Ergebnis:
    2 mol
  2. ●26
    Welche Stoffe entstehen bei der vollständigen Verbrennung von Ethanol?
    Lösung zeigen
    1. Ethanol besteht aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff.
    2. Mit Sauerstoff verbrennt der Kohlenstoff zu CO₂ und der Wasserstoff zu H₂O.
    3. C₂H₅OH + 3 O₂ → 2 CO₂ + 3 H₂O
    Ergebnis:
    Kohlenstoffdioxid und Wasser
  3. ●27
    Bestimme: Wie viel Gramm Ethanol entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 270 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(Ethanol) = 46 g/mol.
    Lösung zeigen
    1. n(Glucose) = 270 g : 180 g/mol = 1,5 mol.
    2. Es entstehen 3 mol Ethanol.
    3. m = 3 mol · 46 g/mol = 138 g
    Ergebnis:
    138 g
  4. ●28
    Ein Triglycerid besteht aus Glycerin (3 Kohlenstoffatome) und drei Resten Behensäure (je 22 Kohlenstoffatome). Bestimme: Wie viele Kohlenstoffatome hat das Fettmolekül?
    Lösung zeigen
    1. Drei Reste mit je 22 Atomen sind 66 Atome.
    2. Dazu kommen 3 Kohlenstoffatome vom Glycerin.
    3. Zusammen sind es 69 Atome.
    Ergebnis:
    69 Kohlenstoffatome
  5. ●29
    Bestimme: Wie viel Gramm Iod nehmen 100 g Eicosapentaensäure (5 Doppelbindungen, M = 302 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/mol.
    Lösung zeigen
    1. n(Eicosapentaensäure) = 100 g : 302 g/mol = 0,331 mol.
    2. Je Doppelbindung nimmt ein Molekül Eicosapentaensäure ein I₂ auf: n(I₂) = 1,656 mol.
    3. m(I₂) = 1,656 mol · 254 g/mol = 421 g
    Ergebnis:
    421 g
  6. ●30
    Welche Reaktion liefert aus Rapsöl und Methanol den Biodiesel?
    Lösung zeigen
    1. Methanol ersetzt das Glycerin im Ester.
    2. Aus dem Triglycerid werden drei Methylester.
    3. Glycerin bleibt als Nebenprodukt zurück.
    Ergebnis:
    Umesterung: Das Fett wird zu Fettsäuremethylestern und Glycerin

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

Biomethan
Mikroorganismen bauen organische Stoffe ohne Sauerstoff zu Methan ab.
Bioethanol
Hefe vergärt Glucose ohne Sauerstoff zu Ethanol und Kohlenstoffdioxid.
Fette und Öle
Ein Fett ist ein Triester aus Glycerin und drei Fettsäuren.
Biodiesel
Bei der Umesterung ersetzen drei Methanolmoleküle das Glycerin im Fett.
Verbrennung und Treibhauseffekt
Vollständige Verbrennung liefert Kohlenstoffdioxid und Wasser.
Atmung und Gärung
Die Zellatmung setzt Glucose mit Sauerstoff vollständig um und liefert viel Energie.
Fettsäuren und Iodzahl
Die Iodzahl wächst mit der Zahl der Doppelbindungen.
Erdöl und Cracken
Die Kolonne trennt Erdöl nach der Siedetemperatur.

Kannst du das?

Je Ziel eine Aufgabe. Rechne sie ins Heft, dann kreuz ehrlich an. Keine Punkte, keine Note – der Test ist für dich.

ÜbenSelbsttest

  1. Ich erkläre die Herstellung von Biomethan durch Gärung.

    31
    Methan verbrennt nach CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Bestimme: Wie viel Sauerstoff wird bei der Verbrennung von 1,5 mol Methan verbraucht?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    3 mol

  2. Ich beschreibe die alkoholische Gärung und Bioethanol als Kraftstoffzusatz.

    32
    Bestimme: Wie viel Gramm Ethanol entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 360 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(Ethanol) = 46 g/mol.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    184 g

  3. Ich beschreibe Vorkommen, Gewinnung und Bau pflanzlicher Fette und Öle.

    33
    Ein Triglycerid besteht aus Glycerin (3 Kohlenstoffatome) und drei Resten Caprinsäure (je 10 Kohlenstoffatome). Bestimme: Wie viele Kohlenstoffatome hat das Fettmolekül?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    33 Kohlenstoffatome

  4. Ich erkläre die Herstellung von Biodiesel aus Raps und beurteile ihn.

    34
    Ein Triglycerid reagiert mit Methanol zu Fettsäuremethylestern und Glycerin. Bestimme: Wie viel Fettsäuremethylester entstehen, wenn 5 mol Triglycerid umgesetzt werden?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    15 mol

  5. Ich vergleiche die Verbrennung von Methan, Ethanol und Diesel und erkläre den Treibhauseffekt.

    35
    Bestimme: Wie viel Sauerstoff in mol wird für die vollständige Verbrennung von 1 mol Propan gebraucht?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    5,0 mol

  6. Ich vergleiche Zellatmung und Gärung beim Abbau von Glucose.

    36
    Es werden 4 mol Glucose durch alkoholische Gärung abgebaut. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht?
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    Ergebnis:
    8 mol

  7. Ich erkläre ungesättigte Fettsäuren, cis-trans-Isomerie und die Iodzahl.

    37
    Warum hat die trans-Elaidinsäure einen höheren Schmelzpunkt als die cis-Ölsäure?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Der gestreckte Rest packt dichter, die Anziehung zwischen den Molekülen ist größer

  8. Ich erkläre die Gewinnung von Diesel aus Erdöl und das Cracken.

    38
    Beim Cracken von Undecan entstehen Heptan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?
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    Ergebnis:
    C₄H₈

Bei „unsicher“ oder „noch nicht“: Lies den Abschnitt zum Ziel noch einmal und rechne seine drei Aufgaben.

Lösungen

  1. 3 mol
  2. 1 mol
  3. Das Kohlenstoffdioxid wurde zuvor von Pflanzen gebunden, Anbau und Transport verursachen Emissionen
  4. 440 g
  5. 132 g
  6. Ethanol erhöht die Klopffestigkeit und ersetzt einen Teil des Erdöls
  7. 33 Kohlenstoffatome
  8. 27 Kohlenstoffatome
  9. 57 Kohlenstoffatome
  10. 4 mol
  11. 3 mol
  12. 3 mol
  13. 132 g
  14. Beim Bilden der Bindungen in CO₂ und H₂O wird mehr Energie frei, als das Lösen der Bindungen braucht
  15. 273 kJ
  16. 5 mol
  17. C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O
  18. 264 g
  19. Der gestreckte Rest packt dichter, die Anziehung zwischen den Molekülen ist größer
  20. 45 g
  21. 90 g
  22. C₁₀H₂₀
  23. C₁₁H₂₂
  24. C₂H₄
  25. 2 mol
  26. Kohlenstoffdioxid und Wasser
  27. 138 g
  28. 69 Kohlenstoffatome
  29. 421 g
  30. Umesterung: Das Fett wird zu Fettsäuremethylestern und Glycerin
  31. 3 mol
  32. 184 g
  33. 33 Kohlenstoffatome
  34. 15 mol
  35. 5,0 mol
  36. 8 mol
  37. Der gestreckte Rest packt dichter, die Anziehung zwischen den Molekülen ist größer
  38. C₄H₈