Oxidationsreihe energetisch: Übungen – Chemie Klasse 11

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Übungsaufgaben

Zehn interaktive Übungen von AFB I bis AFB III. Energiewerte in kJ je mol, bezogen auf CO₂ + flüssiges Wasser: CH₄ + 2 O₂ 890 kJ · CH₃OH + 1½ O₂ 726 kJ · HCHO + H₂O + O₂ 571 kJ · HCOOH + H₂O + ½ O₂ 255 kJ · CO₂ + 2 H₂O 0 kJ. Negative Werte mit Minuszeichen eingeben.

Merkmale exothermer Reaktionen

AFB I

Welche Aussagen treffen auf eine exotherme Reaktion zu?

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.

Auch exotherme Reaktionen brauchen oft eine Aktivierung. Energie wird nie vernichtet, sie wird nur entwertet (Wärme in der Umgebung).

Stimmt's? — Fünferserie

AFB I

Fünf Behauptungen zur Methan-Oxidationsreihe (Werte oben).

5 Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.

Aussage 1 von 5

Je weiter ein Stoff schon oxidiert ist, desto weniger Energie liefert er beim Verbrennen.

Lückentext mit Wortbank

AFB I

Setze die Fachbegriffe ein — ein Wort bleibt übrig.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Bei der Oxidation von Methanol zu Methanal liegt das Produktniveau als das Eduktniveau; die Reaktion ist . Die Energie wird als Wärme an die abgegeben und dabei . Die aller Teilschritte entspricht der Verbrennungsenergie des Methans.

„endotherm“ bleibt übrig: Alle Schritte der Oxidationsreihe geben Energie ab.

Oxidationsschritte führen im Diagramm nach unten.

Energie geht nicht verloren, sie wird … ?

Exotherm oder endotherm?

AFB IMix

Ordne die Vorgänge zu.

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).

1exotherm

2endotherm

Die Umkehrung eines exothermen Schrittes ist immer endotherm. Cracken (Kapitel 2) braucht hohe Temperaturen — Energie muss zugeführt werden.

Einen Schritt ablesen

AFB I

Berechne ΔE für die Oxidation von Methanol zu Methanal mit den Werten oben.

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.

ΔE = E(Produkte) − E(Edukte) = 571 kJ − 726 kJ = −155 kJ. Häufiger Fehler: Edukt minus Produkt rechnen — dann stimmt das Vorzeichen nicht.

ΔE = E(Produkte) − E(Edukte).

Das Ergebnis muss negativ sein.

Von energiereich nach energiearm

AFB II

Ordne die Stoffsysteme vom höchsten zum niedrigsten Energieniveau — ohne auf die Werte zu schauen, nur mit der OZ des C-Atoms.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.

1CH₄ + 2 O₂ (C: −IV)

2CH₃OH + 1½ O₂ (C: −II)

3HCHO + H₂O + O₂ (C: 0)

4HCOOH + H₂O + ½ O₂ (C: +II)

5CO₂ + 2 H₂O (C: +IV)

Steigende OZ → tieferes Energieniveau. Die OZ liefert also eine schnelle Vorhersage für die Reihenfolge im Energiediagramm.

Rechenkette: Methanol als Brennstoff

AFB II

8,0 g Methanol und 8,0 g Methan werden vollständig verbrannt (M(C) = 12, M(H) = 1, M(O) = 16 g/mol).

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.

molare Masse Methanol g/mol
Stoffmenge Methanol mol
frei werdende Energie Methanol kJ
Stoffmenge Methan mol
frei werdende Energie Methan kJ

Gleiche Masse, aber Methan liefert mehr als doppelt so viel Energie: Methanol ist schon teilweise oxidiert und enthält das „schwere“ O-Atom.

E = n · 726 kJ/mol bzw. n · 890 kJ/mol.

M(CH₄) = 16 g/mol.

Schritt und Energie

AFB II

Verbinde jeden Schritt mit seinem ΔE.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.

Kontrolle: −164 − 155 − 316 − 255 = −890 kJ. Die Einzelschritte addieren sich zum Gesamtweg.

Fehlersuche im Heft

AFB II

Sechs Sätze zur Energie der Oxidationsreihe — drei sind falsch.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.

Energie wird bei chemischen Reaktionen weder erzeugt noch vernichtet — nur umgewandelt und entwertet.

A10

Wie viel Energie wird frei?

AFB IIITrick

Schätze für jeden Vorgang ein, wie viel Energie je mol frei wird (Werte oben).

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = endotherm, 2 = etwa 0 kJ, 3 = 100–200 kJ frei, 4 = 200–400 kJ frei, 5 = über 400 kJ frei. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.

1 = endotherm5 = über 400 kJ frei

Methanol → Methanal

Methanal → Methansäure

Methan → CO₂ + 2 H₂O

Methansäure → Methanal

Methanol → CO₂ + 2 H₂O

Trick in Zeile 4: Das ist die Umkehrung einer Oxidation — sie ist endotherm (+316 kJ). Zeile 5: Methanol verbrennt mit 726 kJ, also über 400 kJ, obwohl es schon teiloxidiert ist.

Achte auf die Richtung: nach unten = exotherm.

Methanol → CO₂: 726 kJ − 0 kJ.