Chemie · Klasse 11 · Kapitel

Biokraftstoffe und Energie aus organischen Stoffen

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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

Welches Gas ist der Hauptbestandteil von Biogas aus einer Biogasanlage?

Schritt für Schritt

Mikroorganismen bauen organische Stoffe ohne Sauerstoff ab.
Das wichtigste Produkt ist Methan.
Dazu kommt Kohlenstoffdioxid als zweiter Hauptbestandteil.

Mikroorganismen bauen organische Stoffe ohne Sauerstoff ab.
Das wichtigste Produkt ist Methan.
Dazu kommt Kohlenstoffdioxid als zweiter Hauptbestandteil.

Ergebnis:

Methan

AchtungBiogas und seine Bildung falsch beschrieben

So nicht

Biogas besteht vor allem aus Kohlenstoffdioxid oder Wasserstoff. Es entsteht mit Sauerstoff oder bei Siedehitze.

So richtig

Biogas besteht zu etwa 50 bis 70 Prozent aus Methan. Die Methanbildner arbeiten ohne Sauerstoff bei etwa 35 bis 40 Grad Celsius.

Nenne die beiden Hauptbestandteile von Biogas und die Bedingungen, unter denen sie entstehen.

ÜbenJetzt du

○1
Methan verbrennt nach CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht bei der Verbrennung von 4 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 4 mol Methan sind es 4 mol.
Ergebnis:
4 mol
●2
Biomethan verbrennt nach CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht aus 2 mol Methan?
Lösung zeigen
1. Vor CH₄ und CO₂ steht keine Zahl: Das Verhältnis ist 1 : 1.
2. Aus 1 mol Methan entsteht 1 mol Kohlenstoffdioxid.
3. Aus 2 mol Methan entstehen 2 mol.
Ergebnis:
2 mol
★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

Bestimme: Wie viel Gramm Ethanol entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 720 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(Ethanol) = 46 g/mol.

Schritt für Schritt

n(Glucose) = 720 g : 180 g/mol = 4 mol.
Es entstehen 8 mol Ethanol.
m = 8 mol · 46 g/mol = 368 g

n(Glucose) = 720 g : 180 g/mol = 4 mol.
Es entstehen 8 mol Ethanol.
m = 8 mol · 46 g/mol = 368 g

Ergebnis:

368 g

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

○4
Welche Gleichung beschreibt die alkoholische Gärung von Glucose?
So fängst du an:
Die Gärung zerlegt Glucose ohne Sauerstoff.
Lösung zeigen
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
●5
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
★6
Bestimme: Wie viel Gramm Ethanol entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 900 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(Ethanol) = 46 g/mol.
Lösung zeigen
1. n(Glucose) = 900 g : 180 g/mol = 5 mol.
2. Es entstehen 10 mol Ethanol.
3. m = 10 mol · 46 g/mol = 460 g
Ergebnis:
460 g

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

Drei Reste mit je 22 Atomen sind 66 Atome.
Dazu kommen 3 Kohlenstoffatome vom Glycerin.
Zusammen sind es 69 Atome.

Drei Reste mit je 22 Atomen sind 66 Atome.
Dazu kommen 3 Kohlenstoffatome vom Glycerin.
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

○7
Ein Triglycerid besteht aus Glycerin (3 Kohlenstoffatome) und drei Resten Laurinsäure (je 12 Kohlenstoffatome). Bestimme: Wie viele Kohlenstoffatome hat das Fettmolekül?
So fängst du an:
Drei Reste mit je 12 Atomen sind 36 Atome.
Lösung zeigen
1. Drei Reste mit je 12 Atomen sind 36 Atome.
2. Dazu kommen 3 Kohlenstoffatome vom Glycerin.
3. Zusammen sind es 39 Atome.
Ergebnis:
39 Kohlenstoffatome
●8
Ein Triglycerid besteht aus Glycerin (3 Kohlenstoffatome) und drei Resten Linolsäure (je 18 Kohlenstoffatome). Bestimme: Wie viele Kohlenstoffatome hat das Fettmolekül?
Lösung zeigen
1. Drei Reste mit je 18 Atomen sind 54 Atome.
2. Dazu kommen 3 Kohlenstoffatome vom Glycerin.
3. Zusammen sind es 57 Atome.
Ergebnis:
57 Kohlenstoffatome
★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

Bestimme: Wie viel Methanol reagiert theoretisch vollständig mit 1 mol Triglycerid zu Biodiesel?

Schritt für Schritt

Ein Triglycerid hat drei Estergruppen.
Jede wird mit einem Methanolmolekül umgeestert.
Es sind 3 mol Methanol.

Ein Triglycerid hat drei Estergruppen.
Jede wird mit einem Methanolmolekül umgeestert.
Es sind 3 mol Methanol.

Ergebnis:

3 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

○10
Welche Reaktion liefert aus Rapsöl und Methanol den Biodiesel?
So fängst du an:
Methanol ersetzt das Glycerin im Ester.
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
●11
Ein Triglycerid reagiert mit Methanol zu Fettsäuremethylestern und Glycerin. Bestimme: Wie viel Methanol wird verbraucht, wenn 5 mol Triglycerid umgesetzt werden?
Lösung zeigen
1. Ein Triglycerid hat drei Estergruppen.
2. Das Verhältnis von Triglycerid zu Methanol ist 1 : 3.
3. Bei 5 mol sind es 15 mol.
Ergebnis:
15 mol
★12
Warum wird Rapsöl vor dem Einsatz im Dieselmotor umgeestert?
Lösung zeigen
1. Das Triglycerid ist ein großes, zähes Molekül.
2. Die Methylester sind kleiner und fließen leichter.
3. So lässt sich der Kraftstoff gut einspritzen.
Ergebnis:
Die kleineren Methylester sind weniger zähflüssig und verbrennen sauberer

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 Butan-1-ol? M(CO₂) = 44 g/mol.

Schritt für Schritt

Jedes Kohlenstoffatom wird zu einem CO₂-Molekül, hier 4 je Molekül.
n(CO₂) = 4 mol.
m = 4 mol · 44 g/mol = 176 g

Jedes Kohlenstoffatom wird zu einem CO₂-Molekül, hier 4 je Molekül.
n(CO₂) = 4 mol.
m = 4 mol · 44 g/mol = 176 g

Ergebnis:

176 g

AchtungSauerstoffatome statt Sauerstoffmoleküle gezählt

So nicht

Für 1 mol Ethan werden 7 mol Sauerstoff gebraucht.

So richtig

Ein Molekül O₂ hat zwei Atome. Ethan braucht 3,5 mol O₂.

Zähle die Sauerstoffatome, die für Kohlenstoff und Wasserstoff nötig sind, und teile durch zwei.

ÜbenJetzt du

○13
Bestimme: Wie viel Sauerstoff in mol wird für die vollständige Verbrennung von 1 mol Pentan gebraucht?
So fängst du an:
Kohlenstoff braucht 5 mol O₂ und Wasserstoff 3 mol O₂.
Lösung zeigen
1. Kohlenstoff braucht 5 mol O₂ und Wasserstoff 3 mol O₂.
2. Das Molekül enthält selbst keinen Sauerstoff.
3. Insgesamt werden 8,0 mol O₂ gebraucht.
Ergebnis:
8,0 mol
●14
Bestimme: Wie viel Sauerstoff in mol wird für die vollständige Verbrennung von 1 mol Propan gebraucht?
Lösung zeigen
1. Kohlenstoff braucht 3 mol O₂ und Wasserstoff 2 mol O₂.
2. Das Molekül enthält selbst keinen Sauerstoff.
3. Insgesamt werden 5,0 mol O₂ gebraucht.
Ergebnis:
5,0 mol
★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 2 mol Glucose durch vollständige Zellatmung abgebaut. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht?

Schritt für Schritt

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O
Das Verhältnis Glucose zu Kohlenstoffdioxid ist 1 : 6.
Bei 2 mol Glucose sind es 12 mol.

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O
Das Verhältnis Glucose zu Kohlenstoffdioxid ist 1 : 6.
Bei 2 mol Glucose sind es 12 mol.

Ergebnis:

12 mol

AchtungSauerstoff brennt selbst

So nicht

Der Span flammt auf, weil der Sauerstoff brennt.

So richtig

Der Span brennt. Sauerstoff unterhält die Verbrennung, er brennt nicht selbst.

Frag dich: Was ist der Brennstoff? Was ist sein Partner?

ÜbenJetzt du

○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
●17
Es werden 0,5 mol Glucose durch vollständige Zellatmung abgebaut. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht?
Lösung zeigen
1. C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O
2. Das Verhältnis Glucose zu Kohlenstoffdioxid ist 1 : 6.
3. Bei 0,5 mol Glucose sind es 3 mol.
Ergebnis:
3 mol
★18
Es werden 1,5 mol Glucose durch vollständige Zellatmung abgebaut. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht?
Lösung zeigen
1. C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O
2. Das Verhältnis Glucose zu Kohlenstoffdioxid ist 1 : 6.
3. Bei 1,5 mol Glucose sind es 9 mol.
Ergebnis:
9 mol

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

Bestimme: Wie viel Gramm Iod nehmen 100 g Erucasäure (1 Doppelbindung, M = 339 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/mol.

Schritt für Schritt

n(Erucasäure) = 100 g : 339 g/mol = 0,295 mol.
Je Doppelbindung nimmt ein Molekül Erucasäure ein I₂ auf: n(I₂) = 0,295 mol.
m(I₂) = 0,295 mol · 254 g/mol = 75 g

n(Erucasäure) = 100 g : 339 g/mol = 0,295 mol.
Je Doppelbindung nimmt ein Molekül Erucasäure ein I₂ auf: n(I₂) = 0,295 mol.
m(I₂) = 0,295 mol · 254 g/mol = 75 g

Ergebnis:

75 g

AchtungIodaufnahme je Doppelbindung falsch gerechnet

So nicht

Eine Doppelbindung nimmt ein Iodatom auf, oder zwei Doppelbindungen nehmen so viel auf wie eine.

So richtig

Je Doppelbindung lagert sich ein Molekül I₂ an, also 254 g/mol.

Zähle die Doppelbindungen im Fettsäurerest und multipliziere die Stoffmenge mit der Zahl und mit 254 g/mol.

ÜbenJetzt du

○19
Welche Aussage über cis- und trans-Fettsäuren trifft zu?
So fängst du an:
cis heißt diesseits, trans heißt jenseits.
Lösung zeigen
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
●20
Bestimme: Wie viel Gramm Iod nehmen 100 g Palmitoleinsäure (1 Doppelbindung, M = 254 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/mol.
Lösung zeigen
1. n(Palmitoleinsäure) = 100 g : 254 g/mol = 0,394 mol.
2. Je Doppelbindung nimmt ein Molekül Palmitoleinsäure ein I₂ auf: n(I₂) = 0,394 mol.
3. m(I₂) = 0,394 mol · 254 g/mol = 100 g
Ergebnis:
100 g
★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 Octan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?

Schritt für Schritt

Kohlenstoff: 14 − 8 = 6.
Wasserstoff: 30 − 18 = 12.
Das Alken ist C₆H₁₂.

Kohlenstoff: 14 − 8 = 6.
Wasserstoff: 30 − 18 = 12.
Das Alken ist C₆H₁₂.

Ergebnis:

C₆H₁₂

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

○22
Beim Cracken von Tridecan entstehen Heptan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?
So fängst du an:
Kohlenstoff: 13 − 7 = 6.
Lösung zeigen
1. Kohlenstoff: 13 − 7 = 6.
2. Wasserstoff: 28 − 16 = 12.
3. Das Alken ist C₆H₁₂.
Ergebnis:
C₆H₁₂
●23
Wo wird in der Kolonne das Dieselgemisch im Vergleich zum Benzingemisch abgezogen?
Lösung zeigen
1. Die Kolonne ist unten heiß und oben kühl.
2. Benzin hat kürzere Ketten und steigt höher.
3. Diesel kondensiert weiter unten.
Ergebnis:
Weiter unten, weil die Dieselmoleküle länger sind und höher sieden
★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

●25
Unter welchen Bedingungen bilden Mikroorganismen in der Biogasanlage Methan?
Lösung zeigen
1. Methanbildner brauchen Luftabschluss.
2. Sie arbeiten am besten bei Körpertemperatur.
3. Das sind etwa 35 bis 40 Grad Celsius.
Ergebnis:
Ohne Sauerstoff, bei etwa 35 bis 40 Grad Celsius
●26
Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid in Gramm entsteht bei der vollständigen Verbrennung von 1 mol Ethanol? M(CO₂) = 44 g/mol.
Lösung zeigen
1. Jedes Kohlenstoffatom wird zu einem CO₂-Molekül, hier 2 je Molekül.
2. n(CO₂) = 2 mol.
3. m = 2 mol · 44 g/mol = 88 g
Ergebnis:
88 g
●27
Bestimme: Wie viel Gramm Ethanol entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 180 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(Ethanol) = 46 g/mol.
Lösung zeigen
1. n(Glucose) = 180 g : 180 g/mol = 1 mol.
2. Es entstehen 2 mol Ethanol.
3. m = 2 mol · 46 g/mol = 92 g
Ergebnis:
92 g
●28
Es werden 1,5 mol Glucose durch alkoholische Gärung abgebaut. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht?
Lösung zeigen
1. C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂
2. Das Verhältnis Glucose zu Kohlenstoffdioxid ist 1 : 2.
3. Bei 1,5 mol Glucose sind es 3 mol.
Ergebnis:
3 mol
●29
Ein Triglycerid besteht aus Glycerin (3 Kohlenstoffatome) und drei Resten Caprinsäure (je 10 Kohlenstoffatome). Bestimme: Wie viele Kohlenstoffatome hat das Fettmolekül?
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
●30
Bestimme: Wie viel Gramm Iod nehmen 100 g Arachidonsäure (4 Doppelbindungen, M = 305 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/mol.
Lösung zeigen
1. n(Arachidonsäure) = 100 g : 305 g/mol = 0,328 mol.
2. Je Doppelbindung nimmt ein Molekül Arachidonsäure ein I₂ auf: n(I₂) = 1,311 mol.
3. m(I₂) = 1,311 mol · 254 g/mol = 333 g
Ergebnis:
333 g

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

Ich erkläre die Herstellung von Biomethan durch Gärung.
31
Methan verbrennt nach CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Bestimme: Wie viel Wasser entsteht bei der Verbrennung von 3 mol Methan?
Lösung zeigen
Ergebnis:
6 mol
Ich beschreibe die alkoholische Gärung und Bioethanol als Kraftstoffzusatz.
32
Bestimme: Wie viel Gramm Kohlenstoffdioxid entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 450 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(CO₂) = 44 g/mol.
Lösung zeigen
Ergebnis:
220 g
Ich beschreibe Vorkommen, Gewinnung und Bau pflanzlicher Fette und Öle.
33
Ein Triglycerid besteht aus Glycerin (3 Kohlenstoffatome) und drei Resten Erucasäure (je 22 Kohlenstoffatome). Bestimme: Wie viele Kohlenstoffatome hat das Fettmolekül?
Lösung zeigen
Ergebnis:
69 Kohlenstoffatome
Ich erkläre die Herstellung von Biodiesel aus Raps und beurteile ihn.
34
Ein Triglycerid reagiert mit Methanol zu Fettsäuremethylestern und Glycerin. Bestimme: Wie viel Glycerin entsteht, wenn 1 mol Triglycerid umgesetzt werden?
Lösung zeigen
Ergebnis:
1 mol
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 Pentan gebraucht?
Lösung zeigen
Ergebnis:
8,0 mol
Ich vergleiche Zellatmung und Gärung beim Abbau von Glucose.
36
Es werden 1,5 mol Glucose durch alkoholische Gärung abgebaut. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht?
Lösung zeigen
Ergebnis:
3 mol
Ich erkläre ungesättigte Fettsäuren, cis-trans-Isomerie und die Iodzahl.
37
Bestimme: Wie viel Gramm Iod nehmen 50 g Linolsäure (2 Doppelbindungen, M = 280 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/mol.
Lösung zeigen
Ergebnis:
91 g
Ich erkläre die Gewinnung von Diesel aus Erdöl und das Cracken.
38
Beim Cracken von Decan entstehen Pentan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?
Lösung zeigen
Ergebnis:
C₅H₁₀

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

Lösungen

4 mol
2 mol
Das Kohlenstoffdioxid wurde zuvor von Pflanzen gebunden, Anbau und Transport verursachen Emissionen
C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂
138 g
460 g
39 Kohlenstoffatome
57 Kohlenstoffatome
57 Kohlenstoffatome
Umesterung: Das Fett wird zu Fettsäuremethylestern und Glycerin
15 mol
Die kleineren Methylester sind weniger zähflüssig und verbrennen sauberer
8,0 mol
5,0 mol
273 kJ
5 mol
3 mol
9 mol
Bei trans liegen die Reste auf entgegengesetzten Seiten der Doppelbindung
100 g
90 g
C₆H₁₂
Weiter unten, weil die Dieselmoleküle länger sind und höher sieden
C₂H₄
Ohne Sauerstoff, bei etwa 35 bis 40 Grad Celsius
88 g
92 g
3 mol
33 Kohlenstoffatome
333 g
6 mol
220 g
69 Kohlenstoffatome
1 mol
8,0 mol
3 mol
91 g
C₅H₁₀