Alkane verbrennen: Gleichungen aufstellen
Bei der vollständigen Verbrennung reagieren Alkane mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser. Mit Schritten gleicht man die Gleichung aus.
Das lernst du heute
- Ich kann die Verbrennung eines Alkans in Worten beschreiben.
- Ich kann die Reaktionsgleichung ausgleichen.
- Ich kann vollständige und unvollständige Verbrennung unterscheiden.
Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst eine dieser Lektionen: Verbrennung ist eine Reaktion mit Sauerstoff, Alkane: die homologe Reihe
Alkane sind wichtige Brennstoffe. Bei genug Sauerstoff verbrennen sie vollständig. Wortgleichung: Alkan + Sauerstoff → Kohlenstoffdioxid + Wasser + Energie. Die Reaktion ist exotherm. Zum Ausgleichen der Formeln geht man in vier Schritten vor: 1. Schreibe die Formeln auf. 2. Gleiche zuerst C aus. 3. Dann H. 4. Zuletzt O. Bei Propan: C₃H₈ + O₂ → CO₂ + H₂O. Drei C ergeben 3 CO₂. Acht H ergeben 4 H₂O. Rechts stehen 6 + 4 = 10 O-Atome, also braucht man 5 O₂. Ergebnis: C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O. Bei zu wenig Sauerstoff entstehen Kohlenstoffmonooxid (CO) oder Ruß (C). Kohlenstoffmonooxid ist farblos, geruchlos und giftig. Darum lässt man Gasthermen regelmäßig von Fachleuten prüfen. Ein Kohlenstoffmonooxid-Melder warnt rechtzeitig. Bei Verdacht auf Kohlenstoffmonooxid öffnet man die Fenster, verlässt den Raum und ruft die 112.
| Alkan | Reaktionsgleichung (vollständige Verbrennung) |
|---|---|
| Methan | CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O |
| Propan | C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O |
| Butan | 2 C₄H₁₀ + 13 O₂ → 8 CO₂ + 10 H₂O |
| Octan | 2 C₈H₁₈ + 25 O₂ → 16 CO₂ + 18 H₂O |
Butan: eine Gleichung mit ungerader Zahl
- Ansatz: C₄H₁₀ + O₂ → CO₂ + H₂O.
- C: 4 CO₂ rechts.
- H: 10 H, also 5 H₂O rechts.
- O rechts: 8 + 5 = 13. Links gibt es nur O₂, also Paare. 13 ist ungerade.
- Lösung: alles mit 2 malnehmen: 2 C₄H₁₀ + 13 O₂ → 8 CO₂ + 10 H₂O.
- Probe: links 8 C, 20 H, 26 O. Rechts 8 C, 20 H, 16 + 10 = 26 O.
Ich verstehe das noch nicht
Such dir aus, was dir hilft.
Noch einfacher erklärt
Alkan + Sauerstoff → CO₂ + Wasser.
Erst C, dann H, dann O ausgleichen.
Zu wenig Sauerstoff: giftiges CO.
Ein Beispiel
Ein Gasherd verbrennt Methan. Das Gas braucht Luft, sonst wird die Flamme gelb und rußt. Dann entsteht auch Kohlenstoffmonooxid.
Schritt für Schritt
Wir gleichen Propan aus
- Schreibe C₃H₈ + O₂ → CO₂ + H₂O.
- Setze 3 vor CO₂ (für 3 C).
- Setze 4 vor H₂O (für 8 H).
- Zähle O rechts: 6 + 4 = 10. Setze 5 vor O₂.
Mit einem Bild erklärt
| Schritt | Gleichung |
|---|---|
| Ansatz | C₃H₈ + O₂ → CO₂ + H₂O |
| C ausgleichen | C₃H₈ + O₂ → 3 CO₂ + H₂O |
| H ausgleichen | C₃H₈ + O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O |
| O ausgleichen | C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O |
Zur Grundlage zurück
- Verbrennung ist eine Reaktion mit Sauerstoff – Du weißt, dass Verbrennung eine Reaktion mit Sauerstoff ist.
- Alkane: die homologe Reihe – Du kennst die Formeln der Alkane.
Jetzt zusammen
Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.
Wie viele O₂-Moleküle braucht ein Methanmolekül (CH₄) für die vollständige Verbrennung?
Zeig mir den ersten Schritt
Rechts entstehen 1 CO₂ und 2 H₂O. Zähle die O-Atome.
Lösung ansehen
Lösung: 2
Rechts: 2 + 2 = 4 O-Atome, also 2 O₂.
Jetzt du
Jetzt probierst du es allein.
Wie viel Gramm Kohlenstoffdioxid entstehen bei der vollständigen Verbrennung von 44 g Propan? (M(Propan) = 44 g/mol, M(CO₂) = 44 g/mol)
Zeig mir den ersten Schritt
44 g Propan sind 1 mol. Aus 1 mol Propan entstehen 3 mol CO₂.
Lösung ansehen
Lösung: 132
3 mol · 44 g/mol = 132 g.
Tipp: Gleiche den Sauerstoff immer zuletzt aus. Ist die Zahl der O-Atome rechts ungerade, verdopple alle Zahlen.
Merksatz: Alkan + O₂ → CO₂ + H₂O. Reihenfolge: erst C, dann H, zuletzt O.
Typischer Fehler: Viele ändern die kleinen Zahlen in den Formeln, um auszugleichen. Das verändert den Stoff. Nur die großen Zahlen vor den Formeln darf man ändern.
Mini-Quiz
5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.
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Lösung: 2 C₂H₆ + 7 O₂ → 4 CO₂ + 6 H₂O
Frage 2 Welche Zahl steht in der ausgeglichenen Gleichung vor O₂? 2 C₆H₁₄ + ? O₂ → 12 CO₂ + 14 H₂O
Zeig mir den ersten Schritt
Zähle die O-Atome rechts: 12 · 2 + 14.
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Lösung: 19
24 + 14 = 38 O-Atome, also 19 O₂.
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Lösung: Kohlenstoffmonooxid
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Lösung: Stimmt
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Lösung: Fenster öffnen, Raum verlassen, 112 rufen
Geschafft
Vollständige Verbrennung: Alkan + Sauerstoff → Kohlenstoffdioxid + Wasser, exotherm. Beim Ausgleichen erst C, dann H, zuletzt O. Bei zu wenig Sauerstoff entstehen Kohlenstoffmonooxid und Ruß. Kohlenstoffmonooxid ist giftig, darum braucht man gute Belüftung.
Kannst du das schon?
Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.
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