Rozwiązanie:

Dane:

${\text{n}}_{\mathrm{P}{}_4}^0=3\mathrm{mol}$

${\text{n}}_{\mathrm{H}{}_2}^0=20\mathrm{mol}$

$\text{W}=100\%$

Szukane:

${\text{n}}_{\mathrm{P}{}_4}^{\text{R}}=?$

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

${\text{n}}_{\mathrm{PH}{}_3}^{\text{R}}=?$

Obliczenia:

Reakcja przebiega zgodnie z równaniem:

${\mathrm{P}{}_4}_{\text{(g})}+{6\mathrm{H}{}_2}_{\left(\text{g}\right)}\to {4\mathrm{PH}{}_3}_{\left(\text{g}\right)}$

Zgodnie ze stechiometrią powyższej reakcji:

$\begin{array}{ccc}1\mathrm{mol}\mathrm{P}{}_4& -& 6\mathrm{mol}\mathrm{H}{}_2\\ \text{x}& -& 20\mathrm{mol}\mathrm{H}{}_2\end{array}$

$\text{x}=\frac{20\mathrm{mol}\cdot 1\mathrm{mol}}{6\mathrm{mol}}=3,33\mathrm{mol}\mathrm{P}{}_4$

Fosforu użyto zaś 3 mole, jest więc w niedomiarze i przereagował w całości (nie będzie go w mieszaninie poreakcyjnej):

${\text{n}}_{\mathrm{P}{}_4}^{\text{R}}=0$

Dlatego w oparciu o dane dla fosforu wykonujemy dalsze obliczenia:

$\begin{array}{ccc}1\mathrm{mol}\mathrm{P}{}_4& -& 4\mathrm{mol}\mathrm{PH}{}_3\\ 3\mathrm{mol}\mathrm{P}{}_4& -& {\text{n}}_{\mathrm{PH}{}_3}^{\text{R}}\mathrm{mol}\mathrm{PH}{}_3\end{array}$

${\text{n}}_{\mathrm{PH}{}_3}^{\text{R}}=\frac{3\mathrm{mol}\cdot 4\mathrm{mol}}{1\mathrm{mol}}=12\mathrm{mol}$

Na podstawie stechiometrii reakcji możemy obliczyć ile moli wodoru przereagowało tworząc powyżej obliczoną ilość moli wodorku fosforu(III):

$\begin{array}{ccc}6\mathrm{mol}\mathrm{H}{}_2& -& 4\mathrm{mol}\mathrm{PH}{}_3\\ {\text{n}}_{\mathrm{H}{}_2}& -& 12\mathrm{mol}\mathrm{PH}{}_3\end{array}$

${\text{n}}_{\mathrm{H}{}_2}=\frac{12\mathrm{mol}\cdot 6\mathrm{mol}}{4\mathrm{mol}}=18\mathrm{mol}$

Po reakcji zostało więc:

${\text{n}}_{\mathrm{H}{}_2}^{\text{R}}={\text{n}}_{\mathrm{H}{}_2}^0-{\text{n}}_{\mathrm{H}{}_2}=20\mathrm{mol}-18\mathrm{mol}=2\mathrm{mol}$

Odpowiedź: W mieszaninie poreakcyjnej znajdowało się 12 moli wodorku fosforu(III) i 2 mole wodoru.