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

Methan verbrennt nach CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht bei der Verbrennung von 0,5 mol Methan?

Schritt für Schritt

Die Koeffizienten geben das Stoffmengenverhältnis an.
Das Verhältnis von Methan zu Kohlenstoffdioxid ist 1 : 1.
Bei 0,5 mol Methan sind es 0,5 mol.

Die Koeffizienten geben das Stoffmengenverhältnis an.
Das Verhältnis von Methan zu Kohlenstoffdioxid ist 1 : 1.
Bei 0,5 mol Methan sind es 0,5 mol.

Ergebnis:

0,5 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
Methan verbrennt nach CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Bestimme: Wie viel Wasser entsteht bei der Verbrennung von 0,5 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 Wasser ist 1 : 2.
3. Bei 0,5 mol Methan sind es 1 mol.
Ergebnis:
1 mol
●2
Methan verbrennt nach CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht bei der Verbrennung von 4 mol Methan?
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
★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 Kohlenstoffdioxid entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 540 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(CO₂) = 44 g/mol.

Schritt für Schritt

n(Glucose) = 540 g : 180 g/mol = 3 mol.
Es entstehen 6 mol Kohlenstoffdioxid.
m = 6 mol · 44 g/mol = 264 g

n(Glucose) = 540 g : 180 g/mol = 3 mol.
Es entstehen 6 mol Kohlenstoffdioxid.
m = 6 mol · 44 g/mol = 264 g

Ergebnis:

264 g

AchtungMasse eines Produkts gleich der Masse des Ausgangsstoffs

So nicht

Aus 180 g Glucose entstehen 180 g Ethanol. Aus 89 g Fett entstehen 89 g Seife.

So richtig

Die Masse verteilt sich auf alle Produkte. Aus 180 g Glucose entstehen 92 g Ethanol und 88 g Kohlenstoffdioxid.

Berechne die Stoffmenge des Ausgangsstoffs, nutze das Verhältnis aus der Gleichung und rechne in Masse um.

ÜbenJetzt du

○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
●5
Warum bricht die Gärung ab, wenn die Ethanolkonzentration etwa 12 bis 15 Prozent erreicht?
Lösung zeigen
1. Hefezellen vertragen nur begrenzt Ethanol.
2. Ab etwa 12 bis 15 Prozent sterben sie ab.
3. Danach endet die Gärung, auch wenn noch Zucker da ist.
Ergebnis:
Die Hefezellen werden durch das Ethanol geschädigt
★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

Wie gewinnt man Öl aus Rapssamen?

Schritt für Schritt

Ölmoleküle sind unpolar.
Sie lassen sich ausquetschen oder mit Heptan herauslösen.
Pressen und Extrahieren sind die gebräuchlichen Wege.

Ölmoleküle sind unpolar.
Sie lassen sich ausquetschen oder mit Heptan herauslösen.
Pressen und Extrahieren sind die gebräuchlichen Wege.

Ergebnis:

Durch Pressen oder durch Extraktion mit einem unpolaren Lösemittel

AchtungEigenschaften von Fett und Öl falsch begründet

So nicht

Öl ist flüssig, weil seine Moleküle kleiner sind. Fett löst sich in Wasser und geht mit Wasserdampf über.

So richtig

Öl ist flüssig, weil die geknickten Reste ungesättigter Fettsäuren schlecht packen. Fette sind unpolar, lösen sich nicht in Wasser und gehen nicht mit Wasserdampf über.

Zeichne einen gestreckten und einen geknickten Fettsäurerest nebeneinander und beschreibe, welcher dichter packt.

ÜbenJetzt du

○7
Warum ist Speiseöl bei Raumtemperatur flüssig, Kokosfett aber fest?
So fängst du an:
Doppelbindungen knicken die Fettsäurereste.
Lösung zeigen
1. Doppelbindungen knicken die Fettsäurereste.
2. Geknickte Reste packen schlecht, die Anziehung zwischen den Molekülen ist kleiner.
3. Das Fett schmilzt bei niedriger Temperatur und ist flüssig.
Ergebnis:
Die Ölmoleküle haben mehr ungesättigte Fettsäuren, deren geknickte Reste schlechter packen
●8
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
★9
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

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 4 mol Triglycerid umgesetzt werden?

Schritt für Schritt

Ein Triglycerid hat drei Estergruppen.
Das Verhältnis von Triglycerid zu Fettsäuremethylester ist 1 : 3.
Bei 4 mol sind es 12 mol.

Ein Triglycerid hat drei Estergruppen.
Das Verhältnis von Triglycerid zu Fettsäuremethylester ist 1 : 3.
Bei 4 mol sind es 12 mol.

Ergebnis:

12 mol

AchtungEigenschaften von Kraftstoffen falsch begründet

So nicht

Ethanol liefert mehr Energie je Liter als Benzin oder ist unbrennbar. Methylester sind energiereicher als Fett.

So richtig

Ethanol liefert je Liter weniger Energie als Benzin und ist leicht entzündbar. Biodiesel hat ähnlich viel Energie wie Pflanzenöl, ist aber dünnflüssiger.

Vergleiche die Heizwerte je Liter von Benzin, Ethanol und Diesel in einer Tabelle.

ÜbenJetzt du

○10
Bestimme: Wie viel Methanol reagiert theoretisch vollständig mit 1 mol Triglycerid zu Biodiesel?
So fängst du an:
Ein Triglycerid hat drei Estergruppen.
Lösung zeigen
1. Ein Triglycerid hat drei Estergruppen.
2. Jede wird mit einem Methanolmolekül umgeestert.
3. Es sind 3 mol Methanol.
Ergebnis:
3 mol
●11
Ein Triglycerid reagiert mit Methanol zu Fettsäuremethylestern und Glycerin. Bestimme: Wie viel Fettsäuremethylester entstehen, wenn 5 mol Triglycerid umgesetzt werden?
Lösung zeigen
1. Ein Triglycerid hat drei Estergruppen.
2. Das Verhältnis von Triglycerid zu Fettsäuremethylester 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 Ethanol gebraucht?
So fängst du an:
Kohlenstoff braucht 2 mol O₂ und Wasserstoff 1,5 mol O₂.
Lösung zeigen
1. Kohlenstoff braucht 2 mol O₂ und Wasserstoff 1,5 mol O₂.
2. Der Sauerstoff im Molekül deckt 0,5 mol ab.
3. Insgesamt werden 3,0 mol O₂ gebraucht.
Ergebnis:
3,0 mol
●14
Bestimme: Wie viel Sauerstoff in mol wird für die vollständige Verbrennung von 1 mol Butan-1-ol gebraucht?
Lösung zeigen
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
★15
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

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 1,5 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 1,5 mol Glucose sind es 9 mol.

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O
Das Verhältnis Glucose zu Kohlenstoffdioxid ist 1 : 6.
Bei 1,5 mol Glucose sind es 9 mol.

Ergebnis:

9 mol

AchtungGärung und Zellatmung gleichgesetzt

So nicht

Die Gärung braucht Sauerstoff und bildet Wasser. Gärung und Atmung sind dasselbe. Die Gärung hört auf, wenn der Sauerstoff verbraucht ist.

So richtig

Gärung: ohne Sauerstoff, Ethanol und Kohlenstoffdioxid, wenig Energie. Zellatmung: mit Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid und Wasser, viel Energie.

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

ÜbenJetzt du

○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
●17
Es werden 3 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 3 mol Glucose sind es 6 mol.
Ergebnis:
6 mol
★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

Bestimme: Wie viel Gramm Iod nehmen 50 g Linolsäure (2 Doppelbindungen, M = 280 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/mol.

Schritt für Schritt

n(Linolsäure) = 50 g : 280 g/mol = 0,179 mol.
Je Doppelbindung nimmt ein Molekül Linolsäure ein I₂ auf: n(I₂) = 0,357 mol.
m(I₂) = 0,357 mol · 254 g/mol = 91 g

n(Linolsäure) = 50 g : 280 g/mol = 0,179 mol.
Je Doppelbindung nimmt ein Molekül Linolsäure ein I₂ auf: n(I₂) = 0,357 mol.
m(I₂) = 0,357 mol · 254 g/mol = 91 g

Ergebnis:

91 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
Was zeigt eine hohe Iodzahl eines Speiseöls an?
So fängst du an:
Iod addiert sich an C=C-Doppelbindungen.
Lösung zeigen
1. Iod addiert sich an C=C-Doppelbindungen.
2. Mehr Doppelbindungen binden mehr Iod.
3. Eine hohe Iodzahl zeigt also ein stark ungesättigtes Öl.
Ergebnis:
Viele Doppelbindungen, das Öl ist stark ungesättigt
●20
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
★21
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

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 Hexadecan entstehen Hexan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?

Schritt für Schritt

Kohlenstoff: 16 − 6 = 10.
Wasserstoff: 34 − 14 = 20.
Das Alken ist C₁₀H₂₀.

Kohlenstoff: 16 − 6 = 10.
Wasserstoff: 34 − 14 = 20.
Das Alken ist C₁₀H₂₀.

Ergebnis:

C₁₀H₂₀

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
Beim Cracken von Hexadecan entstehen Propan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?
Lösung zeigen
1. Kohlenstoff: 16 − 3 = 13.
2. Wasserstoff: 34 − 8 = 26.
3. Das Alken ist C₁₃H₂₆.
Ergebnis:
C₁₃H₂₆
★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
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
●26
Bestimme: Wie viel Gramm Ethanol entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 450 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(Ethanol) = 46 g/mol.
Lösung zeigen
1. n(Glucose) = 450 g : 180 g/mol = 2,5 mol.
2. Es entstehen 5 mol Ethanol.
3. m = 5 mol · 46 g/mol = 230 g
Ergebnis:
230 g
●27
Was haben Zellatmung und alkoholische Gärung gemeinsam?
Lösung zeigen
1. Beide beginnen mit Glucose.
2. Beide setzen chemische Energie für die Zelle frei.
3. Sie unterscheiden sich in Sauerstoff und Endprodukten.
Ergebnis:
Beide bauen Glucose ab und liefern Energie für die Zelle
●28
Ein Triglycerid besteht aus Glycerin (3 Kohlenstoffatome) und drei Resten Laurinsäure (je 12 Kohlenstoffatome). Bestimme: Wie viele Kohlenstoffatome hat das Fettmolekül?
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
●29
Warum hat die trans-Elaidinsäure einen höheren Schmelzpunkt als die cis-Ölsäure?
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
●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

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
Ich beschreibe die alkoholische Gärung und Bioethanol als Kraftstoffzusatz.
32
Bestimme: Wie viel Gramm Ethanol entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 90 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(Ethanol) = 46 g/mol.
Lösung zeigen
Ergebnis:
46 g
Ich beschreibe Vorkommen, Gewinnung und Bau pflanzlicher Fette und Öle.
33
Ein Triglycerid besteht aus Glycerin (3 Kohlenstoffatome) und drei Resten Linolsäure (je 18 Kohlenstoffatome). Bestimme: Wie viele Kohlenstoffatome hat das Fettmolekül?
Lösung zeigen
Ergebnis:
57 Kohlenstoffatome
Ich erkläre die Herstellung von Biodiesel aus Raps und beurteile ihn.
34
Bestimme: Wie viel Methanol reagiert theoretisch vollständig mit 1 mol Triglycerid zu Biodiesel?
Lösung zeigen
Ergebnis:
3 mol
Ich vergleiche die Verbrennung von Methan, Ethanol und Diesel und erkläre den Treibhauseffekt.
35
Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid in Gramm entsteht bei der vollständigen Verbrennung von 1 mol Ethan? M(CO₂) = 44 g/mol.
Lösung zeigen
Ergebnis:
88 g
Ich vergleiche Zellatmung und Gärung beim Abbau von Glucose.
36
Es werden 0,5 mol Glucose durch vollständige Zellatmung abgebaut. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht?
Lösung zeigen
Ergebnis:
3 mol
Ich erkläre ungesättigte Fettsäuren, cis-trans-Isomerie und die Iodzahl.
37
Was zeigt eine hohe Iodzahl eines Speiseöls an?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Viele Doppelbindungen, das Öl ist stark ungesättigt
Ich erkläre die Gewinnung von Diesel aus Erdöl und das Cracken.
38
Was geschieht beim katalytischen Cracken?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Lange Kohlenwasserstoffmoleküle werden in kürzere gespalten, dabei entstehen auch Alkene

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

Lösungen

1 mol
4 mol
Das Kohlenstoffdioxid wurde zuvor von Pflanzen gebunden, Anbau und Transport verursachen Emissionen
368 g
Die Hefezellen werden durch das Ethanol geschädigt
Ethanol erhöht die Klopffestigkeit und ersetzt einen Teil des Erdöls
Die Ölmoleküle haben mehr ungesättigte Fettsäuren, deren geknickte Reste schlechter packen
33 Kohlenstoffatome
57 Kohlenstoffatome
3 mol
15 mol
Die kleineren Methylester sind weniger zähflüssig und verbrennen sauberer
3,0 mol
6,0 mol
5,0 mol
Die Glucose wird weiter oxidiert, bis nur Kohlenstoffdioxid und Wasser übrig sind
6 mol
264 g
Viele Doppelbindungen, das Öl ist stark ungesättigt
181 g
100 g
C₆H₁₂
C₁₃H₂₆
C₂H₄
1 mol
230 g
Beide bauen Glucose ab und liefern Energie für die Zelle
39 Kohlenstoffatome
Der gestreckte Rest packt dichter, die Anziehung zwischen den Molekülen ist größer
Umesterung: Das Fett wird zu Fettsäuremethylestern und Glycerin
2 mol
46 g
57 Kohlenstoffatome
3 mol
88 g
3 mol
Viele Doppelbindungen, das Öl ist stark ungesättigt
Lange Kohlenwasserstoffmoleküle werden in kürzere gespalten, dabei entstehen auch Alkene