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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

Methan verbrennt nach CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht bei der Verbrennung von 1 mol Methan?
Schritt für Schritt
  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.
  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

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 Wasser 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 Wasser ist 1 : 2.
    3. Bei 3 mol Methan sind es 6 mol.
    Ergebnis:
    6 mol
  2. ●2
    Methan verbrennt nach CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Bestimme: Wie viel Wasser entsteht bei der Verbrennung von 2 mol Methan?
    Lösung zeigen
    1. Die Koeffizienten geben das Stoffmengenverhältnis an.
    2. Das Verhältnis von Methan zu Wasser ist 1 : 2.
    3. Bei 2 mol Methan sind es 4 mol.
    Ergebnis:
    4 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

Bestimme: Wie viel Gramm Ethanol entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 270 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(Ethanol) = 46 g/mol.
Schritt für Schritt
  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
  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

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
    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
  2. ●5
    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
  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

Wie gewinnt man Öl aus Rapssamen?
Schritt für Schritt
  1. Ölmoleküle sind unpolar.
  2. Sie lassen sich ausquetschen oder mit Heptan herauslösen.
  3. Pressen und Extrahieren sind die gebräuchlichen Wege.
  1. Ölmoleküle sind unpolar.
  2. Sie lassen sich ausquetschen oder mit Heptan herauslösen.
  3. 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

  1. ○7
    Ein Triglycerid besteht aus Glycerin (3 Kohlenstoffatome) und drei Resten Erucasäure (je 22 Kohlenstoffatome). Bestimme: Wie viele Kohlenstoffatome hat das Fettmolekül?
    So fängst du an:
    Drei Reste mit je 22 Atomen sind 66 Atome.
    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
  2. ●8
    Ein Triglycerid besteht aus Glycerin (3 Kohlenstoffatome) und drei Resten Ölsäure (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
  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 0,5 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 0,5 mol sind es 1,5 mol.
  1. Ein Triglycerid hat drei Estergruppen.
  2. Das Verhältnis von Triglycerid zu Fettsäuremethylester ist 1 : 3.
  3. Bei 0,5 mol sind es 1,5 mol.
Ergebnis:
1,5 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

  1. ○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
  2. ●11
    Ein Triglycerid reagiert mit Methanol zu Fettsäuremethylestern und Glycerin. Bestimme: Wie viel Glycerin entsteht, wenn 0,5 mol Triglycerid umgesetzt werden?
    Lösung zeigen
    1. Ein Triglycerid hat drei Estergruppen.
    2. Das Verhältnis von Triglycerid zu Glycerin ist 1 : 1.
    3. Bei 0,5 mol sind es 0,5 mol.
    Ergebnis:
    0,5 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 Kohlenstoffdioxid in Gramm entsteht bei der vollständigen Verbrennung von 1 mol Hexan? M(CO₂) = 44 g/mol.
Schritt für Schritt
  1. Jedes Kohlenstoffatom wird zu einem CO₂-Molekül, hier 6 je Molekül.
  2. n(CO₂) = 6 mol.
  3. m = 6 mol · 44 g/mol = 264 g
  1. Jedes Kohlenstoffatom wird zu einem CO₂-Molekül, hier 6 je Molekül.
  2. n(CO₂) = 6 mol.
  3. m = 6 mol · 44 g/mol = 264 g
Ergebnis:
264 g

AchtungProdukte der Verbrennung falsch genannt

So nicht
Welche Stoffe entstehen bei der vollständigen Verbrennung von Ethanol → Kohlenstoff und Wasserstoff
So richtig
Welche Stoffe entstehen bei der vollständigen Verbrennung von Ethanol → Kohlenstoffdioxid und Wasser

Nenne die beiden Oxide, die aus Kohlenstoff und Wasserstoff entstehen.

ÜbenJetzt du

  1. ○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
  2. ●14
    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. ★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 1,5 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 1,5 mol Glucose sind es 9 mol.
  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

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
    Es werden 1,5 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 1,5 mol Glucose sind es 3 mol.
    Ergebnis:
    3 mol
  2. ●17
    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
  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

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 Arachidonsäure (4 Doppelbindungen, M = 305 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/mol.
    So fängst du an:
    n(Arachidonsäure) = 100 g : 305 g/mol = 0,328 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
  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 Erucasäure (1 Doppelbindung, M = 339 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/mol.
    Lösung zeigen
    1. n(Erucasäure) = 100 g : 339 g/mol = 0,295 mol.
    2. Je Doppelbindung nimmt ein Molekül Erucasäure ein I₂ auf: n(I₂) = 0,295 mol.
    3. m(I₂) = 0,295 mol · 254 g/mol = 75 g
    Ergebnis:
    75 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 Nonan entstehen Butan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?
Schritt für Schritt
  1. Kohlenstoff: 9 − 4 = 5.
  2. Wasserstoff: 20 − 10 = 10.
  3. Das Alken ist C₅H₁₀.
  1. Kohlenstoff: 9 − 4 = 5.
  2. Wasserstoff: 20 − 10 = 10.
  3. Das Alken ist C₅H₁₀.
Ergebnis:
C₅H₁₀

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
    Wo wird in der Kolonne das Dieselgemisch im Vergleich zum Benzingemisch abgezogen?
    So fängst du an:
    Die Kolonne ist unten heiß und oben kühl.
    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
  2. ●23
    Beim Cracken von Undecan entstehen Propan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?
    Lösung zeigen
    1. Kohlenstoff: 11 − 3 = 8.
    2. Wasserstoff: 24 − 8 = 16.
    3. Das Alken ist C₈H₁₆.
    Ergebnis:
    C₈H₁₆
  3. ★24
    Beim Cracken von Tridecan entstehen Pentan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?
    Lösung zeigen
    1. Kohlenstoff: 13 − 5 = 8.
    2. Wasserstoff: 28 − 12 = 16.
    3. Das Alken ist C₈H₁₆.
    Ergebnis:
    C₈H₁₆

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 Wasser entsteht bei der Verbrennung von 0,5 mol Methan?
    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. ●26
    Bestimme: Wie viel Sauerstoff in mol wird für die vollständige Verbrennung von 1 mol Propan-1-ol gebraucht?
    Lösung zeigen
    1. Kohlenstoff braucht 3 mol O₂ und Wasserstoff 2 mol O₂.
    2. Der Sauerstoff im Molekül deckt 0,5 mol ab.
    3. Insgesamt werden 4,5 mol O₂ gebraucht.
    Ergebnis:
    4,5 mol
  3. ●27
    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
    1. n(Glucose) = 360 g : 180 g/mol = 2 mol.
    2. Es entstehen 4 mol Kohlenstoffdioxid.
    3. m = 4 mol · 44 g/mol = 176 g
    Ergebnis:
    176 g
  4. ●28
    Warum liefert die Zellatmung viel mehr nutzbare Energie je Glucose als die Gärung?
    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
  5. ●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
  6. ●30
    Bestimme: Wie viel Gramm Iod nehmen 100 g Docosahexaensäure (6 Doppelbindungen, M = 328 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/mol.
    Lösung zeigen
    1. n(Docosahexaensäure) = 100 g : 328 g/mol = 0,305 mol.
    2. Je Doppelbindung nimmt ein Molekül Docosahexaensäure ein I₂ auf: n(I₂) = 1,829 mol.
    3. m(I₂) = 1,829 mol · 254 g/mol = 465 g
    Ergebnis:
    465 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

  1. 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

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

    32
    Bestimme: Wie viel Gramm Ethanol entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 720 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(Ethanol) = 46 g/mol.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    368 g

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

    33
    Ein Triglycerid besteht aus Glycerin (3 Kohlenstoffatome) und drei Resten Myristinsäure (je 14 Kohlenstoffatome). Bestimme: Wie viele Kohlenstoffatome hat das Fettmolekül?
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    Ergebnis:
    45 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 2 mol Triglycerid umgesetzt werden?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    6 mol

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

    35
    Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht bei der vollständigen Verbrennung von 1 mol Ethanol? M(CO₂) = 44 g/mol.
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    Ergebnis:
    88 g

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

    36
    Es werden 3 mol Glucose durch alkoholische Gärung abgebaut. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht?
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    Ergebnis:
    6 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 Pentan 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. 6 mol
  2. 4 mol
  3. Das Kohlenstoffdioxid wurde zuvor von Pflanzen gebunden, Anbau und Transport verursachen Emissionen
  4. C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂
  5. 230 g
  6. Ethanol erhöht die Klopffestigkeit und ersetzt einen Teil des Erdöls
  7. 69 Kohlenstoffatome
  8. 57 Kohlenstoffatome
  9. 57 Kohlenstoffatome
  10. 6 mol
  11. 0,5 mol
  12. Die kleineren Methylester sind weniger zähflüssig und verbrennen sauberer
  13. 3,0 mol
  14. Kohlenstoffdioxid und Wasser
  15. 273 kJ
  16. 3 mol
  17. Beide bauen Glucose ab und liefern Energie für die Zelle
  18. 264 g
  19. 333 g
  20. 45 g
  21. 75 g
  22. Weiter unten, weil die Dieselmoleküle länger sind und höher sieden
  23. C₈H₁₆
  24. C₈H₁₆
  25. 1 mol
  26. 4,5 mol
  27. 176 g
  28. Die Glucose wird weiter oxidiert, bis nur Kohlenstoffdioxid und Wasser übrig sind
  29. 33 Kohlenstoffatome
  30. 465 g
  31. 0,5 mol
  32. 368 g
  33. 45 Kohlenstoffatome
  34. 6 mol
  35. 88 g
  36. 6 mol
  37. 137 g
  38. C₄H₈