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

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

Schritt für Schritt

Die Koeffizienten geben das Stoffmengenverhältnis an.
Das Verhältnis von Methan zu Wasser ist 1 : 2.
Bei 0,5 mol Methan sind es 1 mol.

Die Koeffizienten geben das Stoffmengenverhältnis an.
Das Verhältnis von Methan zu Wasser ist 1 : 2.
Bei 0,5 mol Methan sind es 1 mol.

Ergebnis:

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

Welche Gleichung beschreibt die alkoholische Gärung von Glucose?

Schritt für Schritt

Die Gärung zerlegt Glucose ohne Sauerstoff.
Es entstehen zwei Ethanolmoleküle und zwei Kohlenstoffdioxidmoleküle.
Auf beiden Seiten stehen sechs C, zwölf H und sechs O.

Die Gärung zerlegt Glucose ohne Sauerstoff.
Es entstehen zwei Ethanolmoleküle und zwei Kohlenstoffdioxidmoleküle.
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

○4
Bestimme: Wie viel Gramm Ethanol entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 450 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(Ethanol) = 46 g/mol.
So fängst du an:
n(Glucose) = 450 g : 180 g/mol = 2,5 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
●5
Bestimme: Wie viel Gramm Kohlenstoffdioxid entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 180 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(CO₂) = 44 g/mol.
Lösung zeigen
1. n(Glucose) = 180 g : 180 g/mol = 1 mol.
2. Es entstehen 2 mol Kohlenstoffdioxid.
3. m = 2 mol · 44 g/mol = 88 g
Ergebnis:
88 g
★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

Warum ist Speiseöl bei Raumtemperatur flüssig, Kokosfett aber fest?

Schritt für Schritt

Doppelbindungen knicken die Fettsäurereste.
Geknickte Reste packen schlecht, die Anziehung zwischen den Molekülen ist kleiner.
Das Fett schmilzt bei niedriger Temperatur und ist flüssig.

Doppelbindungen knicken die Fettsäurereste.
Geknickte Reste packen schlecht, die Anziehung zwischen den Molekülen ist kleiner.
Das Fett schmilzt bei niedriger Temperatur und ist flüssig.

Ergebnis:

Die Ölmoleküle haben mehr ungesättigte Fettsäuren, deren geknickte Reste schlechter packen

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
Ein Triglycerid besteht aus Glycerin (3 Kohlenstoffatome) und drei Resten Stearinsäure (je 18 Kohlenstoffatome). Bestimme: Wie viele Kohlenstoffatome hat das Fettmolekül?
So fängst du an:
Drei Reste mit je 18 Atomen sind 54 Atome.
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
●8
Ein Triglycerid besteht aus Glycerin (3 Kohlenstoffatome) und drei Resten Arachinsäure (je 20 Kohlenstoffatome). Bestimme: Wie viele Kohlenstoffatome hat das Fettmolekül?
Lösung zeigen
1. Drei Reste mit je 20 Atomen sind 60 Atome.
2. Dazu kommen 3 Kohlenstoffatome vom Glycerin.
3. Zusammen sind es 63 Atome.
Ergebnis:
63 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

Ein Triglycerid reagiert mit Methanol zu Fettsäuremethylestern und Glycerin. Bestimme: Wie viel Methanol wird verbraucht, wenn 4 mol Triglycerid umgesetzt werden?

Schritt für Schritt

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

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

Ergebnis:

12 mol

AchtungNatürlich heißt unbedenklich

So nicht

Natürliches Aroma ist immer gesünder als künstliches.

So richtig

Ein Molekül wirkt gleich, egal woher es stammt. Entscheidend sind Stoff und Menge.

Nenn einen giftigen Naturstoff. Was folgt daraus für das Urteil?

ÜbenJetzt du

○10
Ein Triglycerid reagiert mit Methanol zu Fettsäuremethylestern und Glycerin. Bestimme: Wie viel Fettsäuremethylester entstehen, wenn 2 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 Fettsäuremethylester ist 1 : 3.
3. Bei 2 mol sind es 6 mol.
Ergebnis:
6 mol
●11
Warum ist Biodiesel aus Palmöl für das Klima umstritten?
Lösung zeigen
1. Beim Roden von Wald verbrennt oder verrottet gespeicherter Kohlenstoff.
2. Das setzt Kohlenstoffdioxid frei.
3. Der Vorteil des Biokraftstoffs geht dadurch verloren.
Ergebnis:
Für Plantagen werden Regenwälder gerodet, dabei wird viel Kohlenstoffdioxid frei
★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 Hexan? M(CO₂) = 44 g/mol.

Schritt für Schritt

Jedes Kohlenstoffatom wird zu einem CO₂-Molekül, hier 6 je Molekül.
n(CO₂) = 6 mol.
m = 6 mol · 44 g/mol = 264 g

Jedes Kohlenstoffatom wird zu einem CO₂-Molekül, hier 6 je Molekül.
n(CO₂) = 6 mol.
m = 6 mol · 44 g/mol = 264 g

Ergebnis:

264 g

AchtungStoffmenge oder Volumen aus der Rechnung gelassen

So nicht

Für 0,2 mol Ethanol werden 1367 kJ frei. 50 mL Chloridlösung enthalten 14,4 g Silberchlorid.

So richtig

Der Tabellenwert gilt für ein Mol. Die Energie ist n · |ΔH|, die Stoffmenge folgt aus n = c · V.

Berechne zuerst die Stoffmenge, auch wenn die Aufgabe nicht danach fragt.

ÜbenJetzt du

○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
●14
Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid in Gramm entsteht bei der vollständigen Verbrennung von 1 mol Butan-1-ol? M(CO₂) = 44 g/mol.
Lösung zeigen
1. Jedes Kohlenstoffatom wird zu einem CO₂-Molekül, hier 4 je Molekül.
2. n(CO₂) = 4 mol.
3. m = 4 mol · 44 g/mol = 176 g
Ergebnis:
176 g
★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 2,5 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 2,5 mol Glucose sind es 15 mol.

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O
Das Verhältnis Glucose zu Kohlenstoffdioxid ist 1 : 6.
Bei 2,5 mol Glucose sind es 15 mol.

Ergebnis:

15 mol

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

○16
Es werden 4 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 4 mol Glucose sind es 8 mol.
Ergebnis:
8 mol
●17
Es werden 1 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 mol Glucose sind es 2 mol.
Ergebnis:
2 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 Erucasäure (1 Doppelbindung, M = 339 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/mol.

Schritt für Schritt

n(Erucasäure) = 50 g : 339 g/mol = 0,147 mol.
Je Doppelbindung nimmt ein Molekül Erucasäure ein I₂ auf: n(I₂) = 0,147 mol.
m(I₂) = 0,147 mol · 254 g/mol = 37 g

n(Erucasäure) = 50 g : 339 g/mol = 0,147 mol.
Je Doppelbindung nimmt ein Molekül Erucasäure ein I₂ auf: n(I₂) = 0,147 mol.
m(I₂) = 0,147 mol · 254 g/mol = 37 g

Ergebnis:

37 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
Bestimme: Wie viel Gramm Iod nehmen 50 g Eicosapentaensäure (5 Doppelbindungen, M = 302 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/mol.
So fängst du an:
n(Eicosapentaensäure) = 50 g : 302 g/mol = 0,166 mol.
Lösung zeigen
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
●20
Was zeigt eine hohe Iodzahl eines Speiseöls an?
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
★21
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

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 Pentan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?

Schritt für Schritt

Kohlenstoff: 14 − 5 = 9.
Wasserstoff: 30 − 12 = 18.
Das Alken ist C₉H₁₈.

Kohlenstoff: 14 − 5 = 9.
Wasserstoff: 30 − 12 = 18.
Das Alken ist C₉H₁₈.

Ergebnis:

C₉H₁₈

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 Dodecan entstehen Decan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?
So fängst du an:
Kohlenstoff: 12 − 10 = 2.
Lösung zeigen
1. Kohlenstoff: 12 − 10 = 2.
2. Wasserstoff: 26 − 22 = 4.
3. Das Alken ist C₂H₄.
Ergebnis:
C₂H₄
●23
Beim Cracken von Tridecan entstehen Decan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?
Lösung zeigen
1. Kohlenstoff: 13 − 10 = 3.
2. Wasserstoff: 28 − 22 = 6.
3. Das Alken ist C₃H₆.
Ergebnis:
C₃H₆
★24
Beim Cracken von Nonan entstehen Heptan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?
Lösung zeigen
1. Kohlenstoff: 9 − 7 = 2.
2. Wasserstoff: 20 − 16 = 4.
3. Das Alken ist C₂H₄.
Ergebnis:
C₂H₄

Vermischte Übungen

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

Üben

●25
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
1. n(Glucose) = 450 g : 180 g/mol = 2,5 mol.
2. Es entstehen 5 mol Kohlenstoffdioxid.
3. m = 5 mol · 44 g/mol = 220 g
Ergebnis:
220 g
●26
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
●27
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
●28
Bestimme: Wie viel Gramm Iod nehmen 100 g Ölsäure (1 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. 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
●29
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
●30
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

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 Kohlenstoffdioxid entsteht bei der Verbrennung von 0,5 mol Methan?
Lösung zeigen
Ergebnis:
0,5 mol
Ich beschreibe die alkoholische Gärung und Bioethanol als Kraftstoffzusatz.
32
Bestimme: Wie viel Gramm Kohlenstoffdioxid entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 360 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(CO₂) = 44 g/mol.
Lösung zeigen
Ergebnis:
176 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
Warum ist Biodiesel aus Palmöl für das Klima umstritten?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Für Plantagen werden Regenwälder gerodet, dabei wird viel Kohlenstoffdioxid frei
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 4 mol Glucose durch vollständige Zellatmung abgebaut. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht?
Lösung zeigen
Ergebnis:
24 mol
Ich erkläre ungesättigte Fettsäuren, cis-trans-Isomerie und die Iodzahl.
37
Bestimme: Wie viel Gramm Iod nehmen 100 g Linolensäure (3 Doppelbindungen, M = 278 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/mol.
Lösung zeigen
Ergebnis:
274 g
Ich erkläre die Gewinnung von Diesel aus Erdöl und das Cracken.
38
Beim Cracken von Undecan entstehen Octan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?
Lösung zeigen
Ergebnis:
C₃H₆

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

Lösungen

Methan
1,5 mol
Das Kohlenstoffdioxid wurde zuvor von Pflanzen gebunden, Anbau und Transport verursachen Emissionen
230 g
88 g
Ethanol erhöht die Klopffestigkeit und ersetzt einen Teil des Erdöls
57 Kohlenstoffatome
63 Kohlenstoffatome
57 Kohlenstoffatome
6 mol
Für Plantagen werden Regenwälder gerodet, dabei wird viel Kohlenstoffdioxid frei
Die kleineren Methylester sind weniger zähflüssig und verbrennen sauberer
132 g
176 g
273 kJ
8 mol
2 mol
264 g
210 g
Viele Doppelbindungen, das Öl ist stark ungesättigt
45 g
C₂H₄
C₃H₆
C₂H₄
220 g
6 mol
69 Kohlenstoffatome
90 g
Umesterung: Das Fett wird zu Fettsäuremethylestern und Glycerin
Weiter unten, weil die Dieselmoleküle länger sind und höher sieden
0,5 mol
176 g
57 Kohlenstoffatome
Für Plantagen werden Regenwälder gerodet, dabei wird viel Kohlenstoffdioxid frei
8,0 mol
24 mol
274 g
C₃H₆