Paraffinöl im Reagenzglas
AFB I–IIIm Labor werden Paraffinöl-Dämpfe über einen heißen Perlkatalysator geleitet. Paraffinöl besteht aus Alkanen mit etwa 20 C-Atomen, z. B. Eicosan (C₂₀H₄₂). Es entstehen ein farbloses Gas und eine dünnflüssige Flüssigkeit. Beide entfärben Bromwasser, das Paraffinöl selbst nicht.
- Nenne die beiden Stoffklassen, die beim Cracken eines Alkans entstehen.
- Stelle die Reaktionsgleichung für die Spaltung von Eicosan in ein Alkan mit 12 C-Atomen und ein Alken auf.
- Deute die Beobachtungen mit dem Bromwasser.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Es entstehen (kürzere) Alkane und Alkene.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
\(\ce{C20H42 -> C12H26 + C8H16}\) (Dodecan + Octen); Kontrolle: 26 + 16 = 42 H.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Bromwasser wird von Alkenen (C=C-Doppelbindung) entfärbt, nicht von Alkanen. Paraffinöl enthält nur Alkane; die Produkte enthalten Alkene — es hat also eine chemische Reaktion stattgefunden, bei der neue Stoffe entstanden sind.
Raffinerie im Ungleichgewicht
AFB II–IIIDie Tabelle zeigt vereinfachte Modellwerte: Anteile der Fraktionen, die bei der Destillation von 100 t Rohöl anfallen, und den Bedarf des Markts.
| Fraktion | Anteil im Rohöl | Bedarf |
|---|---|---|
| Gase | 2 % | 4 % |
| Benzin | 20 % | 30 % |
| Kerosin, Diesel, Heizöl | 35 % | 45 % |
| Schweröl, Rückstand | 43 % | 21 % |
- Erläutere anhand der Tabelle, warum Raffinerien Crackanlagen betreiben.
- Berechne, wie viele Tonnen Schweröl je 100 t Rohöl gecrackt werden müssen, um die Benzinlücke zu schließen, wenn 60 % der gecrackten Masse zu Benzin werden.
- Bewerte die Aussage: „Durch Cracken löst man das Problem, dass Erdöl knapp wird.“
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Leichte Fraktionen (Gase, Benzin, Mitteldestillate) werden stärker nachgefragt, als sie im Rohöl vorkommen, z. B. Benzin 20 % statt 30 %. Schweröl/Rückstand fällt mit 43 % im Überschuss an (Bedarf 21 %). Durch Cracken werden lange Moleküle der schweren Fraktion in kürzere gespalten und so in gefragte leichte Produkte umgewandelt.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Benzinlücke: 30 t − 20 t = 10 t. Benötigte Menge Schweröl: \(m = \frac{10\,\text{t}}{0{,}60} \approx 16{,}7\,\text{t}\). Das ist möglich, denn es fallen 43 t − 21 t = 22 t überschüssiges Schweröl an.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Die Aussage ist nicht haltbar. Cracken verteilt die Masse nur auf kürzere Moleküle um; die Gesamtmasse (Atome) bleibt gleich, es entsteht kein zusätzliches Erdöl. Zudem kostet das Erhitzen Energie. Positiv: Das vorhandene Rohöl wird besser genutzt, und die entstehenden Alkene sind wertvolle Grundstoffe (Kunststoffe). Die Endlichkeit des fossilen Rohstoffs bleibt bestehen.