Aufgabenblock — AFB II
Zehn Sachaufgaben aus allen Unterkapiteln: erst die Situation übersetzen, dann in mehreren Schritten rechnen — Gärung, Kupferoxid, Essig, Energie und die Elementaranalyse aus Kapitel 1. Mit gestuften Tipps, wenn du nicht weiterkommst.
Ein Winzer vergärt Traubenmost, der 200 g Zucker pro Liter enthält. Rechne so, als bestünde der Zucker vollständig aus Glucose (\(M = 180\) g/mol) und würde vollständig vergoren.
a) Berechne die Masse an Ethanol, die pro Liter Most entsteht. b) Berechne das Volumen dieses Ethanols (Dichte \(\rho = 0{,}79\) g/mL).
Vollständige Lösung
In einem Gärballon werden 45 g Glucose vollständig vergoren. Das entstehende Gas entweicht blubbernd durch das Gärröhrchen (20 °C, 1013 hPa).
a) Berechne die Stoffmenge des entweichenden Kohlenstoffdioxids. b) Berechne sein Volumen (\(V_m = 24\) L/mol).
Vollständige Lösung
Ein Kupferblech wird in der Brennerflamme schwarz (Kupfer(II)-oxid) und anschließend über Ethanol gehalten — es wird wieder blank. Dabei reagieren 2,3 g Ethanol: \(\ce{C2H5OH}\) + \(\ce{CuO}\) → \(\ce{CH3CHO}\) + \(\ce{Cu}\) + \(\ce{H2O}\).
a) Berechne die Masse des entstehenden Ethanals. b) Berechne die Masse an Kupfer(II)-oxid, die dafür nötig ist (\(M(\ce{CuO}) = 79{,}5\) g/mol).
Vollständige Lösung
Bleibt Wein offen stehen, wird Ethanol über Ethanal zu Ethansäure oxidiert: \(\ce{CH3CH2OH}\) → \(\ce{CH3CHO}\) → \(\ce{CH3COOH}\). Betrachte das C-Atom, das die funktionelle Gruppe trägt (C1).
a) Bestimme die Oxidationszahl von C1 im Ethanal. b) Gib an, wie viele Elektronen C1 insgesamt abgibt, wenn aus Ethanol Ethansäure wird.
Vollständige Lösung
Speiseessig enthält 5 % Ethansäure (Massenanteil). Eine Flasche enthält 600 g Essig. Die Ethansäure entsteht durch Oxidation von Ethanol (1 mol Ethanol → 1 mol Ethansäure).
a) Berechne die Stoffmenge an Ethansäure in der Flasche. b) Berechne die Masse an Ethanol, die dafür oxidiert werden musste.
Vollständige Lösung
Siedetemperaturen der ersten Alkan-1-ole bei 1013 hPa:
| Alkanol | Sdt. in °C |
|---|---|
| Methanol | 65 |
| Ethanol | 78 |
| Propan-1-ol | 97 |
| Butan-1-ol | 118 |
| Pentan-1-ol | 138 |
a) Berechne die mittlere Zunahme der Siedetemperatur pro zusätzlicher \(\ce{CH2}\)-Gruppe von Methanol bis Pentan-1-ol. b) Schätze die Siedetemperatur von Hexan-1-ol ab (ganze Zahl).
Vollständige Lösung
Ethanol wird Ottokraftstoff beigemischt (E10). Betrachte 1 L reines Ethanol (\(m = 789\) g), das vollständig verbrennt: \(\ce{C2H5OH}\) + \(\ce{3 O2}\) → \(\ce{2 CO2}\) + \(\ce{3 H2O}\).
a) Berechne die Masse an Kohlenstoffdioxid in kg. b) Berechne das Volumen an Sauerstoff, das dabei verbraucht wird (\(V_m = 24\) L/mol).
Vollständige Lösung
Bei der vollständigen Verbrennung von 1 mol Methanol werden 726 kJ frei, bei 1 mol Methansäure nur 255 kJ. Methanol lässt sich schrittweise zu Methansäure oxidieren.
a) Berechne die Energie, die bei der Oxidation von 1 mol Methanol zu Methansäure frei wird. b) Berechne diese Energie für 16 g Methanol.
Vollständige Lösung
Ein flüssiger Stoff X besteht aus C, H und genau einem O-Atom pro Molekül, hat die molare Masse 58 g/mol und zeigt eine positive Fehling-Probe.
a) Ermittle die Anzahl der C-Atome im Molekül von X. b) Berechne die molare Masse des Stoffes, der bei der Fehling-Probe aus X entsteht.
Vollständige Lösung
0,74 g eines einwertigen, gesättigten Alkanols werden vollständig verbrannt. Es entstehen 1,76 g Kohlenstoffdioxid und 0,90 g Wasser.
a) Ermittle die Anzahl der C-Atome pro Molekül. b) Gib die molare Masse des Alkanols an.
