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 Sauerstoff wird bei der Verbrennung von 2,5 mol Methan verbraucht?

Schritt für Schritt

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

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

Ergebnis:

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 4 mol Methan?
So fängst du an:
Die Koeffizienten geben das Stoffmengenverhältnis an.
Lösung zeigen
1. Die Koeffizienten geben das Stoffmengenverhältnis an.
2. Das Verhältnis von Methan zu Wasser ist 1 : 2.
3. Bei 4 mol Methan sind es 8 mol.
Ergebnis:
8 mol
●2
Methan verbrennt nach CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Bestimme: Wie viel Sauerstoff wird bei der Verbrennung von 2 mol Methan verbraucht?
Lösung zeigen
1. Die Koeffizienten geben das Stoffmengenverhältnis an.
2. Das Verhältnis von Methan zu Sauerstoff ist 1 : 2.
3. Bei 2 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 Ethanol entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 180 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(Ethanol) = 46 g/mol.

Schritt für Schritt

n(Glucose) = 180 g : 180 g/mol = 1 mol.
Es entstehen 2 mol Ethanol.
m = 2 mol · 46 g/mol = 92 g

n(Glucose) = 180 g : 180 g/mol = 1 mol.
Es entstehen 2 mol Ethanol.
m = 2 mol · 46 g/mol = 92 g

Ergebnis:

92 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 Kohlenstoffdioxid entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 720 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(CO₂) = 44 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 Kohlenstoffdioxid.
3. m = 8 mol · 44 g/mol = 352 g
Ergebnis:
352 g
●5
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
★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

Ein Triglycerid besteht aus Glycerin (3 Kohlenstoffatome) und drei Resten Behensäure (je 22 Kohlenstoffatome). Bestimme: Wie viele Kohlenstoffatome hat das Fettmolekül?

Schritt für Schritt

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

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

Ergebnis:

69 Kohlenstoffatome

AchtungBausteine des Fettes falsch gezählt

So nicht

Ein Fettmolekül besteht aus drei Glycerinmolekülen und einer Fettsäure, oder nur aus den Säureketten.

So richtig

Ein Fettmolekül ist ein Triester: ein Glycerinmolekül und drei Fettsäuren.

Zeichne Glycerin mit drei OH-Gruppen und setze an jede eine Fettsäure.

ÜbenJetzt du

○7
Ein Triglycerid besteht aus Glycerin (3 Kohlenstoffatome) und drei Resten 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 Myristinsäure (je 14 Kohlenstoffatome). Bestimme: Wie viele Kohlenstoffatome hat das Fettmolekül?
Lösung zeigen
1. Drei Reste mit je 14 Atomen sind 42 Atome.
2. Dazu kommen 3 Kohlenstoffatome vom Glycerin.
3. Zusammen sind es 45 Atome.
Ergebnis:
45 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 0,5 mol Triglycerid umgesetzt werden?

Schritt für Schritt

Ein Triglycerid hat drei Estergruppen.
Das Verhältnis von Triglycerid zu Methanol ist 1 : 3.
Bei 0,5 mol sind es 1,5 mol.

Ein Triglycerid hat drei Estergruppen.
Das Verhältnis von Triglycerid zu Methanol ist 1 : 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

○10
Ein Triglycerid reagiert mit Methanol zu Fettsäuremethylestern und Glycerin. Bestimme: Wie viel Fettsäuremethylester entstehen, 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 Fettsäuremethylester ist 1 : 3.
3. Bei 2,5 mol sind es 7,5 mol.
Ergebnis:
7,5 mol
●11
Ein Triglycerid reagiert mit Methanol zu Fettsäuremethylestern und Glycerin. Bestimme: Wie viel Glycerin entsteht, wenn 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 5 mol sind es 5 mol.
Ergebnis:
5 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 Propan? M(CO₂) = 44 g/mol.

Schritt für Schritt

Jedes Kohlenstoffatom wird zu einem CO₂-Molekül, hier 3 je Molekül.
n(CO₂) = 3 mol.
m = 3 mol · 44 g/mol = 132 g

Jedes Kohlenstoffatom wird zu einem CO₂-Molekül, hier 3 je Molekül.
n(CO₂) = 3 mol.
m = 3 mol · 44 g/mol = 132 g

Ergebnis:

132 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

○13
Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht bei der vollständigen Verbrennung von 1 mol Ethanol? M(CO₂) = 44 g/mol.
So fängst du an:
C₂H₅OH + 3 O₂ → 2 CO₂ + 3 H₂O.
Lösung zeigen
1. C₂H₅OH + 3 O₂ → 2 CO₂ + 3 H₂O.
2. Aus 1 mol Ethanol entstehen 2 mol Kohlenstoffdioxid.
3. m = 2 mol · 44 g/mol = 88 g
Ergebnis:
88 g
●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
★15
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

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 alkoholische Gärung abgebaut. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht?

Schritt für Schritt

C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂
Das Verhältnis Glucose zu Kohlenstoffdioxid ist 1 : 2.
Bei 2,5 mol Glucose sind es 5 mol.

C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂
Das Verhältnis Glucose zu Kohlenstoffdioxid ist 1 : 2.
Bei 2,5 mol Glucose sind es 5 mol.

Ergebnis:

5 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
Es werden 2 mol Glucose durch vollständige Zellatmung abgebaut. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht?
So fängst du an:
C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O
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
●17
Es werden 2,5 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 2,5 mol Glucose sind es 15 mol.
Ergebnis:
15 mol
★18
Es werden 4 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 4 mol Glucose sind es 8 mol.
Ergebnis:
8 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

Warum hat die trans-Elaidinsäure einen höheren Schmelzpunkt als die cis-Ölsäure?

Schritt für Schritt

Der trans-Rest ist gestreckt wie bei gesättigten Säuren.
Gestreckte Moleküle berühren sich stärker.
Die Anziehung ist größer, der Schmelzpunkt höher.

Der trans-Rest ist gestreckt wie bei gesättigten Säuren.
Gestreckte Moleküle berühren sich stärker.
Die Anziehung ist größer, der Schmelzpunkt höher.

Ergebnis:

Der gestreckte Rest packt dichter, die Anziehung zwischen den Molekülen ist größer

AchtungSiedetemperatur der Isomere über Masse oder Atombindungen erklärt

So nicht

Isomere sieden verschieden, weil ihre Masse verschieden ist oder weil ihre Atombindungen unterschiedlich stark sind.

So richtig

Isomere haben dieselbe molare Masse. Beim Sieden wird die Anziehung zwischen den Molekülen überwunden, nicht die Bindung im Molekül.

Vergleiche die Berührungsfläche zweier Isomere. Welches Molekül hat mehr Kontakt zu seinen Nachbarn?

ÜbenJetzt du

○19
Bestimme: Wie viel Gramm Iod nehmen 100 g Linolensäure (3 Doppelbindungen, M = 278 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/mol.
So fängst du an:
n(Linolensäure) = 100 g : 278 g/mol = 0,360 mol.
Lösung zeigen
1. n(Linolensäure) = 100 g : 278 g/mol = 0,360 mol.
2. Je Doppelbindung nimmt ein Molekül Linolensäure ein I₂ auf: n(I₂) = 1,079 mol.
3. m(I₂) = 1,079 mol · 254 g/mol = 274 g
Ergebnis:
274 g
●20
Bestimme: Wie viel Gramm Iod nehmen 50 g Linolensäure (3 Doppelbindungen, M = 278 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/mol.
Lösung zeigen
1. n(Linolensäure) = 50 g : 278 g/mol = 0,180 mol.
2. Je Doppelbindung nimmt ein Molekül Linolensäure ein I₂ auf: n(I₂) = 0,540 mol.
3. m(I₂) = 0,540 mol · 254 g/mol = 137 g
Ergebnis:
137 g
★21
Bestimme: Wie viel Gramm Iod nehmen 50 g Eicosapentaensäure (5 Doppelbindungen, M = 302 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/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

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

Kohlenstoff: 9 − 4 = 5.
Wasserstoff: 20 − 10 = 10.
Das Alken ist C₅H₁₀.

Kohlenstoff: 9 − 4 = 5.
Wasserstoff: 20 − 10 = 10.
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

○22
Beim Cracken von Tridecan entstehen Propan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?
So fängst du an:
Kohlenstoff: 13 − 3 = 10.
Lösung zeigen
1. Kohlenstoff: 13 − 3 = 10.
2. Wasserstoff: 28 − 8 = 20.
3. Das Alken ist C₁₀H₂₀.
Ergebnis:
C₁₀H₂₀
●23
Nach welchem Prinzip trennt die fraktionierende Destillation Erdöl?
Lösung zeigen
1. Erdöl ist ein Gemisch vieler Kohlenwasserstoffe.
2. Ihre Siedetemperatur wächst mit der Kettenlänge.
3. Die Kolonne trennt deshalb nach der Siedetemperatur.
Ergebnis:
Nach den Siedetemperaturen der Bestandteile
★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
Biomethan verbrennt nach CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht aus 2 mol Methan?
Lösung zeigen
1. Vor CH₄ und CO₂ steht keine Zahl: Das Verhältnis ist 1 : 1.
2. Aus 1 mol Methan entsteht 1 mol Kohlenstoffdioxid.
3. Aus 2 mol Methan entstehen 2 mol.
Ergebnis:
2 mol
●26
Bestimme: Wie viel Sauerstoff in mol wird für die vollständige Verbrennung von 1 mol Butan gebraucht?
Lösung zeigen
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
●27
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
●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
●29
Warum ist Speiseöl bei Raumtemperatur flüssig, Kokosfett aber fest?
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
●30
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

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

Biomethan: Mikroorganismen bauen organische Stoffe ohne Sauerstoff zu Methan ab.
Bioethanol: Hefe vergärt Glucose ohne Sauerstoff zu Ethanol und Kohlenstoffdioxid.
Fette und Öle: Ein Fett ist ein Triester aus Glycerin und drei Fettsäuren.
Biodiesel: Bei der Umesterung ersetzen drei Methanolmoleküle das Glycerin im Fett.
Verbrennung und Treibhauseffekt: Vollständige Verbrennung liefert Kohlenstoffdioxid und Wasser.
Atmung und Gärung: Die Zellatmung setzt Glucose mit Sauerstoff vollständig um und liefert viel Energie.
Fettsäuren und Iodzahl: Die Iodzahl wächst mit der Zahl der Doppelbindungen.
Erdöl und Cracken: Die Kolonne trennt Erdöl nach der Siedetemperatur.

Kannst du das?

Je Ziel eine Aufgabe. Rechne sie ins Heft, dann kreuz ehrlich an. Keine Punkte, keine Note – der Test ist für dich.

ÜbenSelbsttest

Ich erkläre die Herstellung von Biomethan durch Gärung.
31
Methan verbrennt nach CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Bestimme: Wie viel Wasser entsteht bei der Verbrennung von 2,5 mol Methan?
Lösung zeigen
Ergebnis:
5 mol
Ich beschreibe die alkoholische Gärung und Bioethanol als Kraftstoffzusatz.
32
Bestimme: Wie viel Gramm Ethanol entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 540 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(Ethanol) = 46 g/mol.
Lösung zeigen
Ergebnis:
276 g
Ich beschreibe Vorkommen, Gewinnung und Bau pflanzlicher Fette und Öle.
33
Ein Triglycerid besteht aus Glycerin (3 Kohlenstoffatome) und drei Resten Ölsäure (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
Ein Triglycerid reagiert mit Methanol zu Fettsäuremethylestern und Glycerin. Bestimme: Wie viel Glycerin entsteht, wenn 5 mol Triglycerid umgesetzt werden?
Lösung zeigen
Ergebnis:
5 mol
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.
Lösung zeigen
Ergebnis:
88 g
Ich vergleiche Zellatmung und Gärung beim Abbau von Glucose.
36
Was haben Zellatmung und alkoholische Gärung gemeinsam?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Beide bauen Glucose ab und liefern Energie für die Zelle
Ich erkläre ungesättigte Fettsäuren, cis-trans-Isomerie und die Iodzahl.
37
Bestimme: Wie viel Gramm Iod nehmen 50 g Arachidonsäure (4 Doppelbindungen, M = 305 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/mol.
Lösung zeigen
Ergebnis:
167 g
Ich erkläre die Gewinnung von Diesel aus Erdöl und das Cracken.
38
Beim Cracken von Dodecan entstehen Pentan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?
Lösung zeigen
Ergebnis:
C₇H₁₄

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

Lösungen

8 mol
4 mol
Das Kohlenstoffdioxid wurde zuvor von Pflanzen gebunden, Anbau und Transport verursachen Emissionen
352 g
132 g
Ethanol erhöht die Klopffestigkeit und ersetzt einen Teil des Erdöls
57 Kohlenstoffatome
45 Kohlenstoffatome
57 Kohlenstoffatome
7,5 mol
5 mol
Die kleineren Methylester sind weniger zähflüssig und verbrennen sauberer
88 g
Kohlenstoffdioxid und Wasser
220 g
12 mol
15 mol
8 mol
274 g
137 g
210 g
C₁₀H₂₀
Nach den Siedetemperaturen der Bestandteile
C₂H₄
2 mol
6,5 mol
220 g
Die Glucose wird weiter oxidiert, bis nur Kohlenstoffdioxid und Wasser übrig sind
Die Ölmoleküle haben mehr ungesättigte Fettsäuren, deren geknickte Reste schlechter packen
Viele Doppelbindungen, das Öl ist stark ungesättigt
5 mol
276 g
57 Kohlenstoffatome
5 mol
88 g
Beide bauen Glucose ab und liefern Energie für die Zelle
167 g
C₇H₁₄