WIeviel l luft sind zur verbrennung von 1 L bezin notwendig?

Question

Gegeben hab ich die dichte von benzin ( 0, 68 g/cm³) und dass hexan 1 mol hat & sauerstoff 11 mol...ich hab mir jetzt schon überlegt, dass ich mal ausrechne wieviel liter das sind, wir gehen in unsrem unterricht immer davon aus, dass ein mol unter normalem druck 24 L hat....also hat hexan ja schonmal 24l & sauerstoff 264 l...aber wie geht es jetzt weiter?? wär um antworten froh!! :)

DedeM · Accepted Answer

Moin,

tut mir Leid, dir das sagen zu müssen, aber diese Aufgabe ist ziemlich hirnrissig. In den anderen Antworten findest du bereits viele richtige Hinweise darauf, warum die Aufgabe mit den von dir eingestellten Angaben nicht lösbar ist. Ich fasse das gerne nochmal zusammen und ergänze es gegebenenfalls mit eigenen Kritikpunkten:

"Benzin" ist ein viel zu ungenauer Begriff. Selbst wenn man Testbenzin, Wundbenzin, Alkylatbenzin und einige andere derartige Stoffe, die durchaus als "Benzine" bezeichnet werden können (manchmal nur dem Namen nach), wenn man die also alle einmal weglässt und unterstellt, dass der Aufgabensteller das in Verbrennungsmotoren als Treibstoff eingesetzte Motorenbenzin meint, ist es immer noch nicht eindeutig. Es gibt einige Treibstoffe, die durchaus verschieden sind (denk nur an Normalbenzin, ROZ 91; Superbenzin, ROZ 95; Super-Plus-Benzin, ROZ 98 oder die Benzine mit einer ROZ von 100 wie Shell-V-Power Racing oder Aral Ultimate...). Aber selbst wenn man hier großzügig sein möchte, bleibt generell das Problem, dass Motorenbenzine ein komplexes Gemisch von verschiedenen Kohlenwasserstoffen sind (wenn ich mich recht erinnere, gibt es ungefähr 100 verschiedene Stoffe im Benzin). Wie willst du da genaue Angaben dazu machen, wie viel Liter Luft bei der Verbrennung benötigt werden??

Dann sind wir schon beim zweiten Problem: Auch der Begriff "Verbrennung" ist hier nicht klar umrissen. Ist eine vollständige Verbrennung der Kohlenwasserstoffe zu Kohlenstoffdioxid und Wasser gemeint? Dann muss ich leider darauf hinweisen, dass es gerade beim Verbrennen von Kraftstoffen zu wesentlich mehr Nebenprodukten kommt, beginnend mit einer unvollständigen Oxidation des Kohlenstoffs (zu Kohlenstoffmonoxid) bis hin zu allen möglichen Stickoxiden (NOx). Es liegt auf der Hand, dass jedes dieser Oxide, je nachdem wie viel davon anfällt, deinen Verbrauch von Sauerstoff (und damit das Volumen der eingesetzten Luft) beeinflusst und schwanken lässt. Wie - bitte! - soll man da ein bestimmtes Volumen von Luft berechnen??

Na ja, und dann ist noch zu berücksichtigen, dass du ja nicht das Volumen des benötigten Sauerstoffs angeben sollst, sondern das der Luft. In der Luft kommt Sauerstoff jedoch mit einem schwankenden Anteil um die 21% vor. Aber es ist schon ein Unterschied, ob du den Liter Benzin hier in Deutschland oder zum Beispiel in Tibet (also im Himalayagebirge) verbrennst. Denn je höher du gehst, desto geringer wird der Sauerstoffanteil in der Luft. Streng genommen ist es schon ein Unterschied, ob du das Benzin - sagen wir - in einer Flachebene Ostfrieslands oder auf Deutschlands höchstem Berg, der Zugspitze, verbrennst.

Und außerdem verstehe auch ich nicht, was du mit "hexan hat 1 mol & sauerstoff 11 mol" meinst?? Die Angabe, dass dein Benzin eine Dichte von 0,68 g/cm^3 hat, irritiert mich ebenso, denn Benzine haben üblicherweise Dichten zwischen 0,72 und 0,78 g/cm^3. Die Hexane haben dagegen Dichten zwischen 0,64 und 0,65 g/cm^3. Auch diese Angaben sind also - gelinde formuliert - höchst merkwürdig.

Schließlich sei dir noch gesagt, dass ein Umrechnen der vorgegebenen Mol-Werte gemäß der Avogadro-Konstante in Liter nichts bringt.

Damit ich dich aber nicht mit dieser heftigen Kritik an der schwachsinnigen Aufgabe (für die du ja nichts kannst) einfach im Regen stehen lasse, werde ich dir noch erklären, wie ich die Aufgabe (allerdings unter klar definierten Bedingungen) bearbeiten würde:

Voraussetzung 1: Ich gehe davon aus, dass das zu verbrennende Benzin reines n-Hexan ist. Dieses hat eine Dichte von 0,66 g/cm^3 und eine molare Masse von 86 g/mol (das kommt deinen vorgegebenen Werten relativ nahe).

Voraussetzung 2: Ich gehe davon aus, dass es sich bei der Verbrennung um eine vollständige Oxidation des n-Hexans handelt. Das heißt, am Ende treten nur Kohlenstoffdioxid und Wasser als Produkte auf. Gleichzeitig werden sämtliche Nebenprodukte, wie sie bei der Verbrennung in einem Motor anfallen, unberücksichtigt gelassen.

Voraussetzung 3: Ich gehe von einem festen Sauerstoffanteil von 21% in der Luft aus, das heißt, ich kümmere mich nicht darum, dass es real Schwankungen des Sauerstoffgehalts in der Luft gibt.

Dann komme ich zu folgendem Ergebnis:

Gemäß der Reaktionsgleichung der vollständigen Oxidation von n-Hexan

C6H14 + 9½ O2 ---> 6 CO2 + 14 H2O

ist ersichtlich, dass man pro Mol n-Hexan 9½ Mol Sauerstoff benötigt. Nun muss geklärt werden, wie viel Mol n-Hexan in einem Liter enthalten sind. Das kannst du über das molare Volumen klären

Vm = V / n = M / Dichte

Aber falls du bis jetzt nur mit der molaren Masse M = m / n gearbeitet hast, kannst du das auch darüber herausfinden, wenn du die Dichte berücksichtigst.

Weiter im Kommentar...

allesmurks · Answer

Benzin verhält sich wie eine Mischung aus Hexan und Heptan. Die Eigenschaften kommen aber sogar noch näher ans Hexan. Demnach ist das näherungsweise richtig, wenn man annimmt, Benzin verhält sich wie Hexan.

@ Disruptor: Nur weil Benzin eine hohe Oktanzahl hat, heisst das nicht, dass es fast nur aus Oktan besteht. Die Oktanzahl bezieht sich lediglich auf das Klopfverhalten und keineswegs auf die Zusammensetzung.

Was jetzt die Aufgabe betrifft, sind das wirklich etwas wenige Angaben. In der frage wird ja auch nach Luft gefragt und nicht nach nur nach Sauerstoff. Man müsste also die anderen Bestandteile der Luft noch miteinbeziehen. Ich verstehe auch nicht so ganz, wie man auf ein Molverhältnis von 1 zu 11 kommt, da man meiner Meinung nach 13 mol sauerstoff braucht um 1 mol Hexan komplett zu CO2 und H2O umzuwandeln. Ansonsten braucht man, um 264 l Sauerstoff zu haben, stark vereinfacht gerechnet 1320 l Atmosphärenluft, da die ja großteils aus Stickstoff besteht. Man hätte dann 1320 l Luft für 1 mol Benzin. Bezieht man die Dichte mit ein, entspricht ein Liter Benzin einer Masse von 680 Gramm. Das wiederum entspricht einer Stoffmenge von ca. 7,9 mol. 7,9 mal die 1320 Liter die man für ein Mol Benzin braucht ergibt 10428 Liter Luft für einen Liter Benzin. Hört sich alles wild an, aber das ist das einzige was ich mit den Angaben in der Aufgabe anfangen kann.

jobul · Answer

2 C₆H₁₄ + 19 O₂ ➔ 12 CO₂ +  14 H₂O wäre die RG für Hexan.  Für 1 Mol (86g) brauchst du also 9,5 Mol Sauerstoff. Die Dichte der Luft benötigst du nicht, wohl aber den Sauerstoffgehalt.

WIeviel l luft sind zur verbrennung von 1 L bezin notwendig?

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