Die Sabatier-Reaktionen, auch Methanisierungen genannt, beschreiben die Umsetzung von Kohlenstoffmonooxid oder Kohlenstoffdioxid mit Wasserstoff zu Methan und Wasser. Die Bedeutung der Reaktionen, vor allem für die Energiewende und in der Raumfahrttechnik, wird in einer kurzen Hintergrund-Information für die Lehrkräfte umrissen. Es schließen sich Aufgaben für den Unterricht der Kursstufe an, mit einer Schwerpunktsetzung in den Bereichen chemische Energetik und Gleichgewichtsreaktionen. Aus der Mittelstufe werden das stöchiometrische Rechnen sowie der Nachweis von Redoxreaktionen mithilfe von Oxidationszahlen wiederholt. Die Aufgaben können direkt als Übungsaufgaben zur Klausur- und/oder Abiturvorbereitung eingesetzt werden. Sie können aber auch zu einer Klausuraufgabe umgestaltet werden.

Inhalt:

• Methodisch-didaktische Hinweise
• M 1: Energetik und chemisches Gleichgewicht
• M 2: Anwendung in der Raumfahrt
• Lösungen
• Literatur

Kompetenzprofil:

• Niveau: weiterführend, vertiefend
• Fachlicher Bezug: Thermodynamik
• Methode: Einzelarbeit, Instrument für die Selbstdiagnose, Instrument für die Diagnose durch den Lehrer, Test
• Basiskonzepte: Energie-Konzept, Konzept der chemischen Reaktion
• Erkenntnismethoden: thermodynamische Zusammenhänge/Faktoren für den Ablauf einer Reaktion erkennen und anwenden
• Kommunikation: Reaktionsgleichungen formulieren, thermodynamische Berechnungen aufstellen
• Bewertung / Reflexion: Schlussfolgerung mit Verweis auf thermodynamische Daten ziehen
• Inhalte in Stichworten: Sabatier-Prozess, Methan, Power-to-Gas, Hydrierungen, Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoffmonooxid, Wasserstoff, Gibbs-Helmholtz-Gleichung, Methanisierung, Redoxreaktionen, Elektrolyse, exotherm, endotherm, Katalysator, Standardreaktionsenthalpie, Standardreaktionsentropie, Haber-Bosch-Verfahren, Gleichgewichtsreaktionen, Prinzip von Le Châtelier