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

Welches Gas ist der Hauptbestandteil von Biogas aus einer Biogasanlage?

Schritt für Schritt

Mikroorganismen bauen organische Stoffe ohne Sauerstoff ab.
Das wichtigste Produkt ist Methan.
Dazu kommt Kohlenstoffdioxid als zweiter Hauptbestandteil.

Mikroorganismen bauen organische Stoffe ohne Sauerstoff ab.
Das wichtigste Produkt ist Methan.
Dazu kommt Kohlenstoffdioxid als zweiter Hauptbestandteil.

Ergebnis:

Methan

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
Methan verbrennt nach CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht bei der Verbrennung von 1 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 Kohlenstoffdioxid ist 1 : 1.
3. Bei 1 mol Methan sind es 1 mol.
Ergebnis:
1 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
Methan verbrennt nach CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Bestimme: Wie viel Wasser entsteht bei der Verbrennung von 3 mol Methan?
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

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

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

○4
Bestimme: Wie viel Gramm Ethanol entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 270 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(Ethanol) = 46 g/mol.
So fängst du an:
n(Glucose) = 270 g : 180 g/mol = 1,5 mol.
Lösung zeigen
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
●5
Bestimme: Wie viel Gramm Kohlenstoffdioxid entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 720 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(CO₂) = 44 g/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
★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 Caprylsäure (je 8 Kohlenstoffatome). Bestimme: Wie viele Kohlenstoffatome hat das Fettmolekül?

Schritt für Schritt

Drei Reste mit je 8 Atomen sind 24 Atome.
Dazu kommen 3 Kohlenstoffatome vom Glycerin.
Zusammen sind es 27 Atome.

Drei Reste mit je 8 Atomen sind 24 Atome.
Dazu kommen 3 Kohlenstoffatome vom Glycerin.
Zusammen sind es 27 Atome.

Ergebnis:

27 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 Ölsäure (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
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
★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

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 0,5 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 0,5 mol sind es 1,5 mol.
Ergebnis:
1,5 mol
●11
Ein Triglycerid reagiert mit Methanol zu Fettsäuremethylestern und Glycerin. Bestimme: Wie viel Fettsäuremethylester entstehen, wenn 2 mol Triglycerid umgesetzt werden?
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
★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

Welche Stoffe entstehen bei der vollständigen Verbrennung von Ethanol?

Schritt für Schritt

Ethanol besteht aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff.
Mit Sauerstoff verbrennt der Kohlenstoff zu CO₂ und der Wasserstoff zu H₂O.
C₂H₅OH + 3 O₂ → 2 CO₂ + 3 H₂O

Ethanol besteht aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff.
Mit Sauerstoff verbrennt der Kohlenstoff zu CO₂ und der Wasserstoff zu H₂O.
C₂H₅OH + 3 O₂ → 2 CO₂ + 3 H₂O

Ergebnis:

Kohlenstoffdioxid und Wasser

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 in Gramm entsteht bei der vollständigen Verbrennung von 1 mol Pentan? M(CO₂) = 44 g/mol.
So fängst du an:
Jedes Kohlenstoffatom wird zu einem CO₂-Molekül, hier 5 je Molekül.
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
●14
Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid in Gramm entsteht bei der vollständigen Verbrennung von 1 mol Propan? M(CO₂) = 44 g/mol.
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
★15
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

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

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

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

Ergebnis:

6 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 2,5 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 2,5 mol Glucose sind es 15 mol.
Ergebnis:
15 mol
●17
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
★18
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

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 Ölsäure (1 Doppelbindung, M = 282 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/mol.

Schritt für Schritt

n(Ölsäure) = 50 g : 282 g/mol = 0,177 mol.
Je Doppelbindung nimmt ein Molekül Ölsäure ein I₂ auf: n(I₂) = 0,177 mol.
m(I₂) = 0,177 mol · 254 g/mol = 45 g

n(Ölsäure) = 50 g : 282 g/mol = 0,177 mol.
Je Doppelbindung nimmt ein Molekül Ölsäure ein I₂ auf: n(I₂) = 0,177 mol.
m(I₂) = 0,177 mol · 254 g/mol = 45 g

Ergebnis:

45 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 Linolsäure (2 Doppelbindungen, M = 280 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/mol.
So fängst du an:
n(Linolsäure) = 50 g : 280 g/mol = 0,179 mol.
Lösung zeigen
1. n(Linolsäure) = 50 g : 280 g/mol = 0,179 mol.
2. Je Doppelbindung nimmt ein Molekül Linolsäure ein I₂ auf: n(I₂) = 0,357 mol.
3. m(I₂) = 0,357 mol · 254 g/mol = 91 g
Ergebnis:
91 g
●20
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
★21
Bestimme: Wie viel Gramm Iod nehmen 100 g Ölsäure (eine 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. Eine Doppelbindung nimmt ein I₂ auf: n(I₂) = 0,355 mol.
3. m(I₂) = 0,355 mol · 254 g/mol = 90 g
Ergebnis:
90 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 Undecan entstehen Hexan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?

Schritt für Schritt

Kohlenstoff: 11 − 6 = 5.
Wasserstoff: 24 − 14 = 10.
Das Alken ist C₅H₁₀.

Kohlenstoff: 11 − 6 = 5.
Wasserstoff: 24 − 14 = 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 Octan entstehen Propan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?
So fängst du an:
Kohlenstoff: 8 − 3 = 5.
Lösung zeigen
1. Kohlenstoff: 8 − 3 = 5.
2. Wasserstoff: 18 − 8 = 10.
3. Das Alken ist C₅H₁₀.
Ergebnis:
C₅H₁₀
●23
Beim Cracken von Pentadecan entstehen Butan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?
Lösung zeigen
1. Kohlenstoff: 15 − 4 = 11.
2. Wasserstoff: 32 − 10 = 22.
3. Das Alken ist C₁₁H₂₂.
Ergebnis:
C₁₁H₂₂
★24
Beim Cracken von Dodecan entstehen Hexan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?
Lösung zeigen
1. Kohlenstoff: 12 − 6 = 6.
2. Wasserstoff: 26 − 14 = 12.
3. Das Alken ist C₆H₁₂.
Ergebnis:
C₆H₁₂

Vermischte Übungen

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

Üben

●25
Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid in Gramm entsteht bei der vollständigen Verbrennung von 1 mol Octan? M(CO₂) = 44 g/mol.
Lösung zeigen
1. Jedes Kohlenstoffatom wird zu einem CO₂-Molekül, hier 8 je Molekül.
2. n(CO₂) = 8 mol.
3. m = 8 mol · 44 g/mol = 352 g
Ergebnis:
352 g
●26
Bestimme: Wie viel Gramm Kohlenstoffdioxid entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 90 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(CO₂) = 44 g/mol.
Lösung zeigen
1. n(Glucose) = 90 g : 180 g/mol = 0,5 mol.
2. Es entstehen 1 mol Kohlenstoffdioxid.
3. m = 1 mol · 44 g/mol = 44 g
Ergebnis:
44 g
●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 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
●29
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
●30
Methan verbrennt nach CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Bestimme: Wie viel Wasser entsteht bei der Verbrennung von 1,5 mol Methan?
Lösung zeigen
1. Die Koeffizienten geben das Stoffmengenverhältnis an.
2. Das Verhältnis von Methan zu Wasser ist 1 : 2.
3. Bei 1,5 mol Methan sind es 3 mol.
Ergebnis:
3 mol

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
Unter welchen Bedingungen bilden Mikroorganismen in der Biogasanlage Methan?
Lösung zeigen
Ergebnis:
Ohne Sauerstoff, bei etwa 35 bis 40 Grad Celsius
Ich beschreibe die alkoholische Gärung und Bioethanol als Kraftstoffzusatz.
32
Bestimme: Wie viel Gramm Ethanol entstehen bei vollständiger alkoholischer Gärung von 900 g Glucose? M(Glucose) = 180 g/mol, M(Ethanol) = 46 g/mol.
Lösung zeigen
Ergebnis:
460 g
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?
Lösung zeigen
Ergebnis:
45 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 Methanol wird verbraucht, wenn 2 mol Triglycerid umgesetzt werden?
Lösung zeigen
Ergebnis:
6 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 Heptan? M(CO₂) = 44 g/mol.
Lösung zeigen
Ergebnis:
308 g
Ich vergleiche Zellatmung und Gärung beim Abbau von Glucose.
36
Es werden 1 mol Glucose durch vollständige Zellatmung abgebaut. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht?
Lösung zeigen
Ergebnis:
6 mol
Ich erkläre ungesättigte Fettsäuren, cis-trans-Isomerie und die Iodzahl.
37
Bestimme: Wie viel Gramm Iod nehmen 50 g Docosahexaensäure (6 Doppelbindungen, M = 328 g/mol) auf? M(I₂) = 254 g/mol.
Lösung zeigen
Ergebnis:
232 g
Ich erkläre die Gewinnung von Diesel aus Erdöl und das Cracken.
38
Beim Cracken von Tridecan entstehen Nonan und ein Alken. Welche Summenformel hat das Alken?
Lösung zeigen
Ergebnis:
C₄H₈

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

Lösungen

1 mol
4 mol
6 mol
138 g
352 g
Ethanol erhöht die Klopffestigkeit und ersetzt einen Teil des Erdöls
57 Kohlenstoffatome
Die Ölmoleküle haben mehr ungesättigte Fettsäuren, deren geknickte Reste schlechter packen
57 Kohlenstoffatome
1,5 mol
6 mol
Die kleineren Methylester sind weniger zähflüssig und verbrennen sauberer
220 g
132 g
176 g
15 mol
Die Glucose wird weiter oxidiert, bis nur Kohlenstoffdioxid und Wasser übrig sind
9 mol
91 g
232 g
90 g
C₅H₁₀
C₁₁H₂₂
C₆H₁₂
352 g
44 g
69 Kohlenstoffatome
100 g
Für Plantagen werden Regenwälder gerodet, dabei wird viel Kohlenstoffdioxid frei
3 mol
Ohne Sauerstoff, bei etwa 35 bis 40 Grad Celsius
460 g
45 Kohlenstoffatome
6 mol
308 g
6 mol
232 g
C₄H₈