Dane:

$\left[N_2\right]=2\frac{\text{mol}}{{\text{dm}}^3}$  

$\left[H_2\right]=6\frac{\text{mol}}{{\text{dm}}^3}$  

$T=const$  

$V=1{\text{dm}}^3$  

$\left[H_2\right]\approx 30\%$  

Szukane:

${\left[H_2\right]}_k=?$  

${\left[N_2\right]}_k=?$  

$\left[N{H}_3\right]=?$  

Rozwiązanie:

Mamy następujące równanie reakcji:

$N_2+3H_2\leftrightarrow 2N{H}_3$  

Wiemy, że stan równowagi ustala się kiedy 30% początkowej ilości wodoru przereaguje. Początkowa ilość wodoru dla tej reakcji wynosi 6 mol. 30% z tej ilości to:

$0,3\cdot 6\text{mol}=1,8\text{mol}$  

Oznacza to, że w reakcji bierze udział 1,8 mol wodoru.

 

Z równania reakcji widzimy, że jeden mol azotu reaguje z 3 molami wodoru dając dwa mole amoniaku. Obliczmy, ile moli azotu przereaguje z 1,8 mol wodoru:

$1\text{mol}{N}_2-3\text{mol}{H}_2-2\text{mol}N{H}_3$  

$x{N}_2-1,8\text{mol}{H}_2-yN{H}_3$  

$x=\frac{1,8\text{mol}\cdot 1\text{mol}}{3\text{mol}}=0,6\text{mol}$  

$y=\frac{1,8\text{mol}\cdot 2\text{mol}}{3\text{mol}}=1,2\text{mol}$  

Oznacza to, że w reakcji z 1,8 mol wodoru wzięło udział 0,6 mola azotu dając 1,2 mola amoniaku.

Oznacza to, że po reakcji w układzie znajdzie się:

$n_{N_2}=2\text{mol}-0,6\text{mol}=1,4\text{mol}$  

$n_{H_2}=6\text{mol}-1,8\text{mol}=4,2\text{mol}$  

$n_{N{H}_3}=1,2\text{mol}$  

Wiedząc, że układ ma objętość 1 dm³ możemy więc powiedzieć, że stężenia tych składników wyniosą:

$\left[N_2\right]=1,4\frac{\text{mol}}{{\text{dm}}^3}$  

$\left[H_2\right]=4,2\frac{\text{mol}}{{\text{dm}}^3}$  

$\left[N{H}_3\right]=1,2\frac{\text{mol}}{{\text{dm}}^3}$