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1 Autos, die mit Erdgas fahren Seit mehr als 15 Jahren werden Erdgasautos in Serie gefertigt. Das Erdgas wird in Tanks mitgeführt und steht unter einem Druck von 200 bar. Mittlerweile gibt es in Österreich etwa 160 öffentliche Erdgastankstellen. Die Motoren sind Benzinmotoren sehr ähnlich, bei den meisten kann man zwischen Benzin und Erdgas als Treibstoff umschalten. 1. Wer sich über Erdgas informieren will, findet im Internet viele Informationen dazu, zum Beispiel diese: Naturprodukt Erdgas Die chemische Analyse zeigt, dass sich Erdgas zum überwiegenden Teil (bis zu 99%) aus Methan, einem geringen Anteil höherer Kohlenwasserstoffe und Spuren anderer Gase zusammensetzt. Methan (CH4) ist eine Kohlenwasserstoffverbindung, die aus einem Kohlenstoffatom (C) und vier Wasserstoffatomen (H) gebildet wird. [091222] a) Beantworte mit Hilfe des Textes: Aus welchen Elementen wird Methan gebildet? (Elementsymbol eintragen!) Aus und. b) Was bedeutet der Begriff Kohlenwasserstoff? o o o o o o Ein Stoff aus Kohle und Wasser. Eine Mischung aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Eine Verbindung, die nur aus Kohlenstoffatomen und Wasserstoffatomen aufgebaut ist. Eine Verbindung, die aus Kohlenstoffatomen und Wassermolekülen aufgebaut ist. Elementarer Wasserstoff, der mit Kohlenstoff angereichert ist. Wasserstoff, der aus Kohle gewonnen wurde. Seite 1

2 2. Nicht alles, was im Internet steht, ist auch richtig. Überprüfe die drei folgenden Aussagen unter Verwendung der Tabellen 1 3! Saubere Verbrennung richtig falsch Erdgas hat von allen fossilen Energieträgern den geringsten Kohlenstoffgehalt und den höchsten Wasserstoffgehalt. Auf Grund des hohen Wasserstoffanteils setzt Erdgas bei der Verbrennung besonders hohe Energien frei. Es erweist sich auch als besonders umweltfreundlich: Als Verbrennungsprodukt fällt hauptsächlich Wasserdampf (H2O) an. nach [091222] Zusammensetzung fossiler Energieträger C-Gehalt H-Gehalt Kohle 100% 0% Erdgas 75% 25% Propangas 82% 18% Benzin 84% 16% Diesel / Heizöl 86% 14% Gewonnene Energie aus der Verbrennung fossiler Energieträger (pro kg) Kohle Erdgas Propangas Benzin Diesel / Heizöl Energiegewinn 27,2 MJ 50,3 MJ 47,4 MJ 42,5 MJ 41,7 MJ Verbrennungsprodukte fossiler Energieträger (pro MJ freigesetzter Energie) CO2 H2O Kohle 136 g - Erdgas 56 g 46 g Propangas 63 g 34 g Benzin 73 g 33 g Diesel /Heizöl 74 g 34 g Tabelle 1 Tabelle 2 Tabelle 3 Erklärung: MJ = Megajoule 1 Megajoule = Joule Seite 2

3 Erdgas ist fast reines Methan. Wenn es im Motor verbrennt, reagiert es mit Sauerstoff aus der Luft, und es entstehen dabei Kohlendioxid und Wasser. 3. Ordne jedem Substanznamen die richtige Formel und das richtige Molekülmodell zu! Schreibe die Formel in das entsprechende Kästchen und zeichne das richtige Molekülmodell in die vorgesehene Spalte: Substanzname Formel Molekülmodell Auswahl an Formeln Auswahl an Molekülmodellen Methan CO C2H5OH O Sauerstoff aus der Luft H2O C2H6 CO2 Kohlendioxid H CH4 O3 H2 Wasser H2O2 CH3OH O2 H = C = O = Seite 3

4 Wenn deine Tabelle so aussieht, hast du die Aufgabe richtig gelöst: Substanzname Formel Molekülmodell Methan CH4 Sauerstoff aus der Luft O2 Kohlendioxid CO2 Wasserdampf H2O Seite 4

5 4. Bei der Verbrennung von Methan reagiert es mit Sauerstoff aus der Luft, und es entstehen dabei Kohlendioxid und Wasser. Stelle den Verbrennungsvorgang mit Hilfe der obigen Molekülmodelle dar! Zeichne dazu die Modelle von oben in die Kästchen hinein! Beachte dabei, wie viele Moleküle von jeder Substanz nötig sind! Vor der Reaktion Nach der Reaktion 5. Das Verbrennen von Methan kann als Reaktionsgleichung so dargestellt werden: Vor der Reaktion Nach der Reaktion CH4 + O2 CO2 + H2O Methan und Sauerstoff reagieren zu Kohlendioxid und Wasser Setze in die gelben Kästchen oben geeignete Zahlen ein, so dass die Reaktionsgleichung richtig wird! Seite 5

6 Antworterwartung Autos, die mit Erdgas fahren Seit mehr als 15 Jahren werden Erdgasautos in Serie gefertigt. Das Erdgas wird in Tanks mitgeführt und steht unter einem Druck von 200 bar. Mittlerweile gibt es in Österreich etwa 160 öffentliche Erdgastankstellen. Die Motoren sind Benzinmotoren sehr ähnlich, bei den meisten kann man zwischen Benzin und Erdgas als Treibstoff umschalten. 1. Wer sich über Erdgas informieren will, findet im Internet viele Informationen dazu, zum Beispiel diese: Naturprodukt Erdgas Die chemische Analyse zeigt, dass sich Erdgas zum überwiegenden Teil (bis zu 99%) aus Methan, einem geringen Anteil höherer Kohlenwasserstoffe und Spuren anderer Gase zusammensetzt. Methan (CH4) ist eine Kohlenwasserstoffverbindung, die aus einem Kohlenstoffatom (C) und vier Wasserstoffatomen (H) gebildet wird. [091222] a) Beantworte mit Hilfe des Textes: Aus welchen Elementen wird Methan gebildet? (Elementsymbol eintragen!) Aus C und H. b) Was bedeutet der Begriff Kohlenwasserstoff? o Ein Stoff aus Kohle und Wasser. o Eine Mischung aus Kohlenstoff und Wasserstoff. x Eine Verbindung, die nur aus Kohlenstoffatomen und Wasserstoffatomen aufgebaut ist. o Eine Verbindung, die aus Kohlenstoffatomen und Wassermolekülen aufgebaut ist. o Elementarer Wasserstoff, der mit Kohlenstoff angereichert ist. o Wasserstoff, der aus Kohle gewonnen wurde. Seite 6

7 2. Nicht alles, was im Internet steht, ist auch richtig. Überprüfe die drei folgenden Aussagen unter Verwendung der Tabellen 1 3! Saubere Verbrennung richtig falsch Erdgas hat von allen fossilen Energieträgern den geringsten Kohlenstoffgehalt und den höchsten Wasserstoffgehalt. Auf Grund des hohen Wasserstoffanteils setzt Erdgas bei der Verbrennung besonders hohe Energien frei. x x Es erweist sich auch als besonders umweltfreundlich: Als Verbrennungsprodukt fällt hauptsächlich Wasserdampf (H2O) an. x nach [091222] Zusammensetzung fossiler Energieträger C-Gehalt H-Gehalt Kohle 100% 0% Erdgas 75% 25% Propangas 82% 18% Benzin 84% 16% Diesel / Heizöl 86% 14% Gewonnene Energie aus der Verbrennung fossiler Energieträger (pro kg) Kohle Erdgas Propangas Benzin Diesel / Heizöl Energiegewinn 27,2 MJ 50,3 MJ 47,4 MJ 42,5 MJ 41,7 MJ Verbrennungsprodukte fossiler Energieträger (pro MJ freigesetzter Energie) CO2 H2O Kohle 136 g - Erdgas 56 g 46 g Propangas 63 g 34 g Benzin 73 g 33 g Diesel /Heizöl 74 g 34 g Tabelle 1 Tabelle 2 Tabelle 3 Seite 7

8 Erdgas ist fast reines Methan. Wenn es im Motor verbrennt, reagiert es mit Sauerstoff aus der Luft, und es entstehen dabei Kohlendioxid und Wasser. 3. Ordne jedem Substanznamen die richtige Formel und das richtige Molekülmodell zu! Schreibe die Formel in das entsprechende Kästchen und zeichne das richtige Molekülmodell in die vorgesehene Spalte: Substanzname Formel Molekülmodell Auswahl an Formeln Auswahl an Molekülmodellen Methan CH4 CO C2H5OH O Sauerstoff aus der Luft O2 H2O C2H6 CO2 Kohlendioxid CO2 H CH4 O3 H2 Wasser H2O H2O2 CH3OH O2 H = C = O = Seite 8

9 Wenn deine Tabelle so aussieht, hast du die Aufgabe richtig gelöst:. Substanzname Formel Molekülmodell Methan CH4 Sauerstoff aus der Luft O2 Kohlendioxid CO2 Wasserdampf H2O Seite 9

10 4. Bei der Verbrennung von Methan reagiert es mit Sauerstoff aus der Luft, und es entstehen dabei Kohlendioxid und Wasser. Stelle den Verbrennungsvorgang mit Hilfe der obigen Molekülmodelle dar! Zeichne dazu die Modelle von oben in die Kästchen hinein! Beachte dabei, wie viele Moleküle von jeder Substanz nötig sind! Vor der Reaktion Nach der Reaktion 5. Das Verbrennen von Methan kann als Reaktionsgleichung so dargestellt werden: Vor der Reaktion Nach der Reaktion CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O Methan und Sauerstoff reagieren zu Kohlendioxid und Wasser Setze in die gelben Kästchen oben geeignete Zahlen ein, so dass die Reaktionsgleichung richtig wird! Seite 10

11 Zuordnung zum Kompetenzmodell Aufgabenteil Handlungsdimension Anforderungsniveau Inhaltsdimension W2 W2 / N 1 C 1.3 Ich kann mit Hilfe von chem. aus unterschiedlichen Medien aus unterschiedlichen Medien Symbolen, Summenformeln und Teil 1a und Quellen fachspezifische und Quellen fachspezifische chem. Gleichungen Angaben Informationen entnehmen. Informationen entnehmen. über Stoffe machen. Teil 1b Teil 2 Teil 3 W1 Vorgänge und Phänomene in Natur, Umwelt und Technik beschreiben und benennen. S 1 Daten, Fakten und Ergebnisse aus verschiedenen Quellen aus naturwissenschaftlicher Sicht bewerten und Schlüsse daraus ziehen. W1 / N 2 Vorgänge und Phänomene in Natur, Umwelt und Technik beschreiben und benennen. S 1 / N2 Daten, Fakten und Ergebnisse aus verschiedenen Quellen aus naturwissenschaftlicher Sicht bewerten und Schlüsse daraus ziehen. W 3 W.3 / N1 Vorgänge und Vorgänge und Erscheinungsformen Erscheinungsformen (=Substanzen) in Natur und (=Substanzen) in Natur und Umwelt in verschiedensten Umwelt in verschiedensten Formen (Grafik, Tabelle, Bild, Formen (Grafik, Tabelle, Bild, Diagramm, Formel, Modell.) Diagramm, Formel, Modell.) darstellen und erläutern. darstellen und erläutern. C 2.4 Ich kenne die Eigenschaften von einfachen Kohlenwasserstoffen und einfachen funktionellen Gruppen. C 2.4 Ich kenne die Eigenschaften von einfachen Kohlenwasserstoffen und einfachen funktionellen Gruppen. Die Eigenschaften muss ich gar nicht kennen, die sind ja vorgegeben. C 1.3 Ich kann mit Hilfe von chem. Symbolen, Summenformeln und chem. Gleichungen Angaben über Stoffe machen. Seite 11

12 Teil 4 Teil 5 Die blauen Wörter sind eingefügt, im Originaltext nicht enthalten. W3 Vorgänge und Erscheinungsformen in Natur und Umwelt in verschiedensten Formen (Grafik, Tabelle, Bild, Diagramm, Modell.) darstellen und erläutern. Die blauen Wörter sind eingefügt, im Originaltext nicht enthalten. W3 Vorgänge und Erscheinungsformen in Natur und Umwelt in verschiedensten Formen (Grafik, Tabelle, Bild, Diagramm, Modell.) darstellen und erläutern. Die blauen Wörter sind eingefügt, im Originaltext nicht enthalten. Modell = Reaktionsgleichung. W3 / N1 nach Anleitung oder nach einer Vorlage aus vorhandenen Daten Grafiken, Tabellen und Diagramme anfertigen. Ich kann Grafiken, Tabellen, Bilder und Diagramme alltagsweltlich beschreiben. Ich kann Vorgänge mit Hilfe von Modellen quantitativ beschreiben. W3 / N1 nach Anleitung oder nach einer Vorlage aus vorhandenen Daten Grafiken, Tabellen und Diagramme (Reaktionsgleichungen) anfertigen. Ich kann Grafiken, Tabellen, Bilder und Diagramme alltagsweltlich beschreiben. Ich kann Vorgänge mit Hilfe von Reaktionsgleichungen quantitativ beschreiben. C 3.1 Ich kenne die Vorgänge, die zur Zerlegung und Neubildung von Verbindungen führen. Ich kann Reaktionen mit Hilfe von Modellen unter Berücksichtigung des Massenerhalts darstellen. C 3.1 Ich kenne die Vorgänge, die zur Zerlegung und Neubildung von Verbindungen führen. Ich kann Reaktionen mit Hilfe von Reaktionsgleichungen (=Modellen) unter Berücksichtigung des Massenerhalts darstellen. Seite 12

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