Rozwiązanie:

Dane:

${\text{n}}_{\mathrm{C}{}_2\mathrm{H}{}_5\mathrm{OH}}=2\mathrm{mol}$

$\text{T}=350\mathrm{K}$

$\text{p}=1\mathrm{bar}$

Skład mieszaniny równowagowej:

$5,00\%\mathrm{C}{}_2\mathrm{H}{}_5\mathrm{OH}+40,72\%(\mathrm{CH}{}_3\mathrm{CH}{}_2){}_2\mathrm{O}+6,78\%\mathrm{C}{}_2\mathrm{H}{}_4+47,50\%\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$

Szukane:

${\text{m}}_{\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}}^{\text{R}}=?$

Obliczenia:

Aby obliczyć masę wody w układzie po osiągnięciu przez niego stanu równowagi, należy najpierw rozpisać w tabeli wartości początkowych liczb moli reagentów, zmiany liczby moli reagentów oraz równowagowych liczb moli reagentów na podstawie danych zawartych w treści zadania oraz stechiometrii przebiegających reakcji:

$2\mathrm{CH}{}_3\mathrm{CH}{}_2\mathrm{OH}\rightleftarrows \mathrm{CH}{}_3\mathrm{CH}{}_2-\mathrm{O}-\mathrm{CH}{}_2\mathrm{CH}{}_3+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$

$\mathrm{CH}{}_3\mathrm{CH}{}_2\mathrm{OH}\rightleftarrows \mathrm{CH}{}_2=\mathrm{CH}{}_2+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$

Reagenty	${\text{n}}_0,\mathrm{mol}$	$\Delta \text{n , }\mathrm{mol}$	${\text{n}}_{}^{\text{R}},\mathrm{mol}$	${\%}_{\text{mol}}^{\text{R}}$
$\mathrm{C}{}_2\mathrm{H}{}_5\mathrm{OH}$	2	-2x - y	2 - 2x - y	5
$(\mathrm{CH}{}_3\mathrm{CH}{}_2){}_2\mathrm{O}$	0	+x	x	40,72
$\mathrm{C}{}_2\mathrm{H}{}_4$	0	+y	y	6,78
$\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$	0	+x + y	x + y	47,50
W sumie:			2 + y	100

Na podstawie wyrażeń zapisanych w powyższej tabeli możemy zapisać następujące proporcje w celu obliczenia wartości y:

$\begin{array}{ccc}2\mathrm{mol}+\text{y}& -& 100\%\\ \text{y}& -& 6,78\%\end{array}$

Rezygnując z zapisu procentowego mamy:

$\begin{array}{ccc}2\mathrm{mol}+\text{y}& -& 1\\ \text{y}& -& 0,0678\end{array}$

$\text{y}=\frac{0,0678\cdot \left(2\mathrm{mol}+\text{y}\right)}{1}$

$\text{y}=0,1356+0,0678\text{y}$

$0,9322\text{y}=0,1356$

$\text{y}=0,145\mathrm{mol}$

Wiadomo już więc, że łączna liczba moli wszystkich reagentów jest równa:

$2\mathrm{mol}+\text{y}=2\mathrm{mol}+0,145\mathrm{mol}=2,145\mathrm{mol}$

Możemy więc zapisać kolejną proporcję w celu obliczenia wartości x:

$\begin{array}{ccc}2,145\mathrm{mol}& -& 100\%\\ \text{x}& -& 40,72\%\end{array}$

Rezygnując z zapisu procentowego mamy:

$\begin{array}{ccc}2,145\mathrm{mol}& -& 1\\ \text{x}& -& 0,4072\end{array}$

$\text{x}=\frac{0,4072\cdot 2,145\mathrm{mol}}{1}$

$\text{x}=0,873\mathrm{mol}$

Znając wartości x i y możemy obliczyć równowagową liczbę moli wody w układzie:

${\text{n}}_{\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}}^{\text{R}}=\text{x}+\text{y}=0,873\mathrm{mol}+0,145\mathrm{mol}=1,018\mathrm{mol}$

Znając równowagową liczbę moli wody oraz jej masę molową (18 g/mol) możemy obliczyć równowagową masę wody:

$\begin{array}{ccc}1\mathrm{mol}\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}& -& 18,0\mathrm{g}\\ 1,018\mathrm{mol}\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}& -& \text{x}\end{array}$

$\text{x}=\frac{1,018\mathrm{mol}\cdot 18\mathrm{g}}{1\mathrm{mol}}=18,3\mathrm{g}\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$

Odpowiedź: W mieszaninie równowagowej znajdowało się  18,3 g wody.