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Chemie

Methanol aus Synthesegas

Methanol entsteht aus Kohlenstoffmonooxid und Wasserstoff. Es ist ein wichtiger Rohstoff und ein flüssiger Energieträger, aber giftig.

  • ca. 12 Minuten
  • Klasse 10
  • Niveau: Standard

Das lernst du heute

  • Ich stelle die Methanol-Synthese mit Reaktionsgleichung dar.
  • Ich nenne Bedingungen und Katalysator.
  • Ich nenne Verwendungen und Sicherheitshinweise.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst eine dieser Lektionen: Synthesegas: Rohstoff für die Industrie, Ammoniak: das Haber-Bosch-Verfahren

Methanol hat die Formel CH₃OH. Es ist eine farblose, brennbare Flüssigkeit und gehört zu den Alkoholen. Ethanol kommt in alkoholischen Getränken vor und schadet ebenfalls der Gesundheit. Methanol ist aber noch viel giftiger. Schon kleine Mengen können die Gesundheit schwer schädigen. Man darf es nie trinken. Die Industrie stellt Methanol aus Synthesegas her: CO + 2 H₂ → CH₃OH. Die Reaktion setzt Energie frei. Sie läuft bei etwa 250 °C und 50 bis 100 bar ab. Als Katalysator dient ein Gemisch aus Kupfer und Zinkoxid. Die Gleichung zeigt das Verhältnis: Auf 1 Teilchen Kohlenstoffmonooxid kommen 2 Teilchen Wasserstoff. Für 15 L Kohlenstoffmonooxid braucht man also 30 L Wasserstoff. Die Massen: 28 g Kohlenstoffmonooxid und 4 g Wasserstoff ergeben 32 g Methanol. Synthesegas aus Methan enthält CO und H₂ im Verhältnis 1 : 3. Das ist zu viel Wasserstoff, darum passt man das Verhältnis an. Man kann Methanol auch aus Kohlenstoffdioxid herstellen: CO₂ + 3 H₂ → CH₃OH + H₂O. Dann nutzt man Kohlenstoffdioxid als Rohstoff. Methanol dient als Lösungsmittel und als Rohstoff für Kunststoffe und andere Chemikalien. Es ist bei Raumtemperatur flüssig und lässt sich daher leicht lagern. Darum ist es auch als Träger von Wasserstoff und Energie im Gespräch.

Methanol-Synthese im Überblick.
GrößeMethanol-Synthese
GleichungCO + 2 H₂ → CH₃OH
Bedingungenetwa 250 °C, 50–100 bar
KatalysatorKupfer und Zinkoxid
Energiewird frei (exotherm)
Zustand bei Raumtemperaturflüssig, siedet bei etwa 65 °C
Sicherheitgiftig, brennbar, nie trinken

Wie viel Methanol aus 28 g CO?

  1. Gleichung: CO + 2 H₂ → CH₃OH.
  2. 28 g CO sind 1 mol. Dazu gehören 2 mol H₂ = 4 g.
  3. Es entsteht 1 mol CH₃OH = 12 g + 4 g + 16 g = 32 g.
  4. Kontrolle: 28 g + 4 g = 32 g.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Synthesegas plus Katalysator.

Es entsteht Methanol.

Methanol ist giftig. Nie trinken.

Ein Beispiel

Beispiel

Methanol und Ethanol sind wie Zwillinge, die man kaum unterscheiden kann. Beide sind farblose Flüssigkeiten, aber Methanol ist schon in kleinen Mengen sehr giftig.

Schritt für Schritt

Wir rechnen mit der Gleichung

  1. Die Gleichung lautet CO + 2 H₂ → CH₃OH.
  2. 15 L Kohlenstoffmonooxid brauchen 30 L Wasserstoff.
  3. Es entstehen 15 L Methanoldampf unter gleichen Bedingungen.
  4. Die Gasmenge sinkt von 45 L auf 15 L.

Mit einem Bild erklärt

COH₂CH₃OH
1 Teil2 Teile1 Teil
28 g4 g32 g
15 L30 L15 L (Dampf)

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Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Wie viele L Wasserstoff braucht man für 15 L Kohlenstoffmonooxid?

Zeig mir den ersten Schritt

Das Verhältnis CO zu H₂ ist 1 : 2.

Lösung ansehen

Lösung: 30

2 · 15 L = 30 L.

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Wie viel g Methanol entstehen aus 28 g CO und 4 g H₂?

Zeig mir den ersten Schritt

Die Masse bleibt erhalten.

Lösung ansehen

Lösung: 32

28 g + 4 g = 32 g.

Tipp: Bei jeder neuen Gleichung zählst du erst die Atome. So findest du Fehler sofort.

Merksatz: Methanol: CO + 2 H₂ → CH₃OH, etwa 250 °C und 50–100 bar, Katalysator aus Kupfer und Zinkoxid. Methanol ist giftig.

Typischer Fehler: Viele denken, alle Alkohole seien ähnlich. Methanol ist noch viel giftiger als Ethanol und darf nie getrunken werden.

Prüfen

Mini-Quiz

5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Welche Gleichung beschreibt die Methanol-Synthese?
Lösung ansehen

Lösung: CO + 2 H₂ → CH₃OH

Frage 2 Kleine Mengen Methanol sind harmlos.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt nicht

Frage 3 Warum ist Methanol als Energieträger interessant?
Lösung ansehen

Lösung: Es ist bei Raumtemperatur flüssig und lässt sich leicht lagern.

Frage 4 Was ist der Katalysator bei der Methanol-Synthese?
Lösung ansehen

Lösung: Ein Gemisch aus Kupfer und Zinkoxid

Frage 5 Methanol kann auch aus Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff hergestellt werden.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt

Geschafft

Methanol entsteht aus CO und H₂ mit einem Katalysator. Es ist ein Rohstoff für die Industrie, aber giftig.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Ammoniak und Methanol

Kurz erklärt, 43 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

PDF, 409 KB

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