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Chemie · Klasse 11 · Kapitel

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Biokraftstoffe und Energie aus organischen Stoffen

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○ 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

Unter welchen Bedingungen bilden Mikroorganismen in der Biogasanlage Methan?
Schritt für Schritt
  1. Methanbildner brauchen Luftabschluss.
  2. Sie arbeiten am besten bei Körpertemperatur.
  3. Das sind etwa 35 bis 40 Grad Celsius.
  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

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. ○1
    Welches Gas ist der Hauptbestandteil von Biogas aus einer Biogasanlage?
    So fängst du an:
    Mikroorganismen bauen organische Stoffe ohne Sauerstoff ab.
    Lösung zeigen
    1. Mikroorganismen bauen organische Stoffe ohne Sauerstoff ab.
    2. Das wichtigste Produkt ist Methan.
    3. Dazu kommt Kohlenstoffdioxid als zweiter Hauptbestandteil.
    Ergebnis:
    Methan
  2. ●2
    Methan verbrennt nach CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Bestimme: Wie viel Sauerstoff wird bei der Verbrennung von 3 mol Methan verbraucht?
    Lösung zeigen
    1. Die Koeffizienten geben das Stoffmengenverhältnis an.
    2. Das Verhältnis von Methan zu Sauerstoff ist 1 : 2.
    3. Bei 3 mol Methan sind es 6 mol.
    Ergebnis:
    6 mol
  3. ★3
    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

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 Ethanol entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 720 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(Ethanol) = 46 g/mol.
    So fängst du an:
    n(Glucose) = 720 g : 180 g/mol = 4 mol.
    Lösung zeigen
    1. n(Glucose) = 720 g : 180 g/mol = 4 mol.
    2. Es entstehen 8 mol Ethanol.
    3. m = 8 mol · 46 g/mol = 368 g
    Ergebnis:
    368 g
  2. ●5
    Bestimme: Wie viel Gramm Kohlenstoffdioxid entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 540 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(CO₂) = 44 g/mol.
    Lösung zeigen
    1. n(Glucose) = 540 g : 180 g/mol = 3 mol.
    2. Es entstehen 6 mol Kohlenstoffdioxid.
    3. m = 6 mol · 44 g/mol = 264 g
    Ergebnis:
    264 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

Aus welchen Bausteinen besteht ein Fettmolekül (Triglycerid)?
Schritt für Schritt
  1. Glycerin hat drei Hydroxygruppen.
  2. Jede reagiert mit einer Fettsäure unter Wasserabspaltung.
  3. Es entsteht ein Triester.
  1. Glycerin hat drei Hydroxygruppen.
  2. Jede reagiert mit einer Fettsäure unter Wasserabspaltung.
  3. Es entsteht ein Triester.
Ergebnis:
Aus Glycerin und drei Fettsäuren, verbunden durch Esterbindungen

AchtungEster als Salz gedeutet

So nicht
Ethylacetat ist ein Salz aus Essigsäure und Ethanol.
So richtig
Ethylacetat ist ein Ester: ein Molekül ohne Ionen, entstanden unter Abspaltung von Wasser.

Prüfe die Leitfähigkeit: Leitet ein Ester gelöst den Strom?

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 Palmitinsäure (je 16 Kohlenstoffatome). Bestimme: Wie viele Kohlenstoffatome hat das Fettmolekül?
    Lösung zeigen
    1. Drei Reste mit je 16 Atomen sind 48 Atome.
    2. Dazu kommen 3 Kohlenstoffatome vom Glycerin.
    3. Zusammen sind es 51 Atome.
    Ergebnis:
    51 Kohlenstoffatome
  3. ★9
    Ein Triglycerid besteht aus Glycerin (3 Kohlenstoffatome) und drei Resten Stearinsäure (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

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 Methanol wird verbraucht, wenn 2 mol Triglycerid umgesetzt werden?
Schritt für Schritt
  1. Ein Triglycerid hat drei Estergruppen.
  2. Das Verhältnis von Triglycerid zu Methanol ist 1 : 3.
  3. Bei 2 mol sind es 6 mol.
  1. Ein Triglycerid hat drei Estergruppen.
  2. Das Verhältnis von Triglycerid zu Methanol ist 1 : 3.
  3. Bei 2 mol sind es 6 mol.
Ergebnis:
6 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. ○10
    Ein Triglycerid reagiert mit Methanol zu Fettsäuremethylestern und Glycerin. Bestimme: Wie viel Glycerin entsteht, wenn 2,5 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 2,5 mol sind es 2,5 mol.
    Ergebnis:
    2,5 mol
  2. ●11
    Ein Triglycerid reagiert mit Methanol zu Fettsäuremethylestern und Glycerin. Bestimme: Wie viel Fettsäuremethylester entstehen, wenn 1 mol Triglycerid umgesetzt werden?
    Lösung zeigen
    1. Ein Triglycerid hat drei Estergruppen.
    2. Das Verhältnis von Triglycerid zu Fettsäuremethylester ist 1 : 3.
    3. Bei 1 mol sind es 3 mol.
    Ergebnis:
    3 mol
  3. ★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 Sauerstoff in mol wird für die vollständige Verbrennung von 1 mol Butan gebraucht?
Schritt für Schritt
  1. Kohlenstoff braucht 4 mol O₂ und Wasserstoff 2,5 mol O₂.
  2. Das Molekül enthält selbst keinen Sauerstoff.
  3. Insgesamt werden 6,5 mol O₂ gebraucht.
  1. Kohlenstoff braucht 4 mol O₂ und Wasserstoff 2,5 mol O₂.
  2. Das Molekül enthält selbst keinen Sauerstoff.
  3. Insgesamt werden 6,5 mol O₂ gebraucht.
Ergebnis:
6,5 mol

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

  1. ○13
    Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid in Gramm entsteht bei der vollständigen Verbrennung von 1 mol Heptan? M(CO₂) = 44 g/mol.
    So fängst du an:
    Jedes Kohlenstoffatom wird zu einem CO₂-Molekül, hier 7 je Molekül.
    Lösung zeigen
    1. Jedes Kohlenstoffatom wird zu einem CO₂-Molekül, hier 7 je Molekül.
    2. n(CO₂) = 7 mol.
    3. m = 7 mol · 44 g/mol = 308 g
    Ergebnis:
    308 g
  2. ●14
    Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid in Gramm entsteht bei der vollständigen Verbrennung von 1 mol Pentan? M(CO₂) = 44 g/mol.
    Lösung zeigen
    1. Jedes Kohlenstoffatom wird zu einem CO₂-Molekül, hier 5 je Molekül.
    2. n(CO₂) = 5 mol.
    3. m = 5 mol · 44 g/mol = 220 g
    Ergebnis:
    220 g
  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 1 mol Glucose durch vollständige Zellatmung abgebaut. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht?
Schritt für Schritt
  1. C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O
  2. Das Verhältnis Glucose zu Kohlenstoffdioxid ist 1 : 6.
  3. Bei 1 mol Glucose sind es 6 mol.
  1. C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O
  2. Das Verhältnis Glucose zu Kohlenstoffdioxid ist 1 : 6.
  3. Bei 1 mol Glucose sind es 6 mol.
Ergebnis:
6 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

  1. ○16
    Warum liefert die Zellatmung viel mehr nutzbare Energie je Glucose als die Gärung?
    So fängst du an:
    Ethanol enthält noch viel Energie.
    Lösung zeigen
    1. Ethanol enthält noch viel Energie.
    2. Die Atmung oxidiert Glucose vollständig.
    3. So wird alle Bindungsenergie nutzbar.
    Ergebnis:
    Die Glucose wird weiter oxidiert, bis nur Kohlenstoffdioxid und Wasser übrig sind
  2. ●17
    Es werden 2 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 2 mol Glucose sind es 4 mol.
    Ergebnis:
    4 mol
  3. ★18
    Es werden 2 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 2 mol Glucose sind es 12 mol.
    Ergebnis:
    12 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 50 g Eicosapentaensäure (5 Doppelbindungen, M = 302 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/mol.
Schritt für Schritt
  1. n(Eicosapentaensäure) = 50 g : 302 g/mol = 0,166 mol.
  2. Je Doppelbindung nimmt ein Molekül Eicosapentaensäure ein I₂ auf: n(I₂) = 0,828 mol.
  3. m(I₂) = 0,828 mol · 254 g/mol = 210 g
  1. n(Eicosapentaensäure) = 50 g : 302 g/mol = 0,166 mol.
  2. Je Doppelbindung nimmt ein Molekül Eicosapentaensäure ein I₂ auf: n(I₂) = 0,828 mol.
  3. m(I₂) = 0,828 mol · 254 g/mol = 210 g
Ergebnis:
210 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

  1. ○19
    Bestimme: Wie viel Gramm Iod nehmen 100 g Ölsäure (1 Doppelbindung, M = 282 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/mol.
    So fängst du an:
    n(Ölsäure) = 100 g : 282 g/mol = 0,355 mol.
    Lösung zeigen
    1. n(Ölsäure) = 100 g : 282 g/mol = 0,355 mol.
    2. Je Doppelbindung nimmt ein Molekül Ölsäure ein I₂ auf: n(I₂) = 0,355 mol.
    3. m(I₂) = 0,355 mol · 254 g/mol = 90 g
    Ergebnis:
    90 g
  2. ●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
  3. ★21
    Bestimme: Wie viel Gramm Iod nehmen 50 g Docosahexaensäure (6 Doppelbindungen, M = 328 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/mol.
    Lösung zeigen
    1. n(Docosahexaensäure) = 50 g : 328 g/mol = 0,152 mol.
    2. Je Doppelbindung nimmt ein Molekül Docosahexaensäure ein I₂ auf: n(I₂) = 0,915 mol.
    3. m(I₂) = 0,915 mol · 254 g/mol = 232 g
    Ergebnis:
    232 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 Decan entstehen Propan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?
Schritt für Schritt
  1. Kohlenstoff: 10 − 3 = 7.
  2. Wasserstoff: 22 − 8 = 14.
  3. Das Alken ist C₇H₁₄.
  1. Kohlenstoff: 10 − 3 = 7.
  2. Wasserstoff: 22 − 8 = 14.
  3. Das Alken ist C₇H₁₄.
Ergebnis:
C₇H₁₄

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 Undecan entstehen Butan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?
    So fängst du an:
    Kohlenstoff: 11 − 4 = 7.
    Lösung zeigen
    1. Kohlenstoff: 11 − 4 = 7.
    2. Wasserstoff: 24 − 10 = 14.
    3. Das Alken ist C₇H₁₄.
    Ergebnis:
    C₇H₁₄
  2. ●23
    Beim Cracken von Dodecan entstehen Propan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?
    Lösung zeigen
    1. Kohlenstoff: 12 − 3 = 9.
    2. Wasserstoff: 26 − 8 = 18.
    3. Das Alken ist C₉H₁₈.
    Ergebnis:
    C₉H₁₈
  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
    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
  2. ●26
    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. ●27
    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
  4. ●28
    Bestimme: Wie viel Gramm Iod nehmen 100 g Linolsäure (2 Doppelbindungen, M = 280 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/mol.
    Lösung zeigen
    1. n(Linolsäure) = 100 g : 280 g/mol = 0,357 mol.
    2. Je Doppelbindung nimmt ein Molekül Linolsäure ein I₂ auf: n(I₂) = 0,714 mol.
    3. m(I₂) = 0,714 mol · 254 g/mol = 181 g
    Ergebnis:
    181 g
  5. ●29
    Ein Triglycerid reagiert mit Methanol zu Fettsäuremethylestern und Glycerin. Bestimme: Wie viel Methanol wird verbraucht, wenn 4 mol Triglycerid umgesetzt werden?
    Lösung zeigen
    1. Ein Triglycerid hat drei Estergruppen.
    2. Das Verhältnis von Triglycerid zu Methanol ist 1 : 3.
    3. Bei 4 mol sind es 12 mol.
    Ergebnis:
    12 mol
  6. ●30
    Beim Cracken von Tridecan entstehen Nonan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?
    Lösung zeigen
    1. Kohlenstoff: 13 − 9 = 4.
    2. Wasserstoff: 28 − 20 = 8.
    3. Das Alken ist C₄H₈.
    Ergebnis:
    C₄H₈

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 mol Methan verbraucht?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    2 mol

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

    32
    Warum bricht die Gärung ab, wenn die Ethanolkonzentration etwa 12 bis 15 Prozent erreicht?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Hefezellen werden durch das Ethanol geschädigt

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

    33
    Ein Triglycerid besteht aus Glycerin (3 Kohlenstoffatome) und drei Resten Caprylsäure (je 8 Kohlenstoffatome). Bestimme: Wie viele Kohlenstoffatome hat das Fettmolekül?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    27 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?
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    Ergebnis:
    15 mol

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

    35
    Bei der Verbrennung von Methan wird Energie frei. Woher stammt sie?
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    Ergebnis:
    Beim Bilden der Bindungen in CO₂ und H₂O wird mehr Energie frei, als das Lösen der Bindungen braucht

  6. 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?
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    Ergebnis:
    3 mol

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

    37
    Bestimme: Wie viel Gramm Iod nehmen 50 g Linolensäure (3 Doppelbindungen, M = 278 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/mol.
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    Ergebnis:
    137 g

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

    38
    Beim Cracken von Nonan entstehen Hexan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?
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    Ergebnis:
    C₃H₆

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

Lösungen

  1. Methan
  2. 6 mol
  3. 2 mol
  4. 368 g
  5. 264 g
  6. Ethanol erhöht die Klopffestigkeit und ersetzt einen Teil des Erdöls
  7. 33 Kohlenstoffatome
  8. 51 Kohlenstoffatome
  9. 57 Kohlenstoffatome
  10. 2,5 mol
  11. 3 mol
  12. Die kleineren Methylester sind weniger zähflüssig und verbrennen sauberer
  13. 308 g
  14. 220 g
  15. 273 kJ
  16. Die Glucose wird weiter oxidiert, bis nur Kohlenstoffdioxid und Wasser übrig sind
  17. 4 mol
  18. 12 mol
  19. 90 g
  20. 100 g
  21. 232 g
  22. C₇H₁₄
  23. C₉H₁₈
  24. C₂H₄
  25. Kohlenstoffdioxid und Wasser
  26. 132 g
  27. 9 mol
  28. 181 g
  29. 12 mol
  30. C₄H₈
  31. 2 mol
  32. Die Hefezellen werden durch das Ethanol geschädigt
  33. 27 Kohlenstoffatome
  34. 15 mol
  35. Beim Bilden der Bindungen in CO₂ und H₂O wird mehr Energie frei, als das Lösen der Bindungen braucht
  36. 3 mol
  37. 137 g
  38. C₃H₆