Na podstawie danych przedstawionych w treści zadania oraz stechiometrii równania zachodzącej reakcji:

$\mathrm{X}+\mathrm{Y}\rightleftarrows \mathrm{W}+\mathrm{Z}$

konstruujemy tabelę, która zbiera informacje o początkowych liczbach moli reagentów oraz o tym jak zmieniały się one podczas dążenia układu do stanu równowagi:

reagent	n0 [mol]	Δn [mol]	nrówn. [mol]
X	6	-x	6-x
Y	4	-x	4-x
W	0	+x	3
Z	0	+x	3

gdzie:

n₀ - początkowe liczby moli reagentów,

Δn - zmiana liczby moli podczas dążenia układu do stanu równowagi,

n_równ. - liczby moli reagentów w stanie równowagi.

Wyznaczamy parametr x na podstawie znajomości równowagowej ilości moli produktów:

$x=3\left[\mathrm{mol}\right]$

Aktualizujemy tabelę:

reagent	n0 [mol]	Δn [mol]	nrówn. [mol]
X	6	-3	3
Y	4	-3	1
W	0	+3	3
Z	0	+3	3

Wzór na stężeniową stała równowagi tej reakcji:

$\mathrm{X}+\mathrm{Y}\rightleftarrows \mathrm{W}+\mathrm{Z}$

przyjmuje postać:

$\mathrm{K}{}_c=\frac{\left[\mathrm{W}\right]\cdot \left[\mathrm{Z}\right]}{\left[\mathrm{X}\right]\cdot \left[\mathrm{Y}\right]}$

Objętość przestrzeni reakcyjnej jest stała i wynosi V = 1 dm³. W takiej sytuacji wzór na stężeniową stałą reakcji możemy uprościć:

$\mathrm{K}{}_c=\frac{\frac{n_W}{V}\cdot \frac{n_Z}{V}}{\frac{n_X}{V}\cdot \frac{n_Y}{V}}\Rightarrow \mathrm{K}{}_c=\frac{n_W\cdot n_Z}{n_X\cdot n_Y}$

Podstawiamy do niego wartości równowagowych liczby moli reagentów i wyznaczamy wartość K_c:

$\mathrm{K}{}_c=\frac{3\cdot 3}{3\cdot 1}$

$\mathrm{K}{}_c=3$

Wydajność reakcji to iloraz masy/ilości substancji rzeczywiście otrzymanej w wyniku przemiany do jej teoretycznej masy/ilości, która wynika ze stechiometrii reakcji.

Ze stechiometrii równania reakcji wynika, że z 4 moli substratu powinny powstać 4 mole produktów (stosunek 1:1), w rzeczywistości z podanej ilości substratu otrzymano jedynie 3 mol produktu:

$\eta =\frac{3\mathrm{mol}}{4\mathrm{mol}}\cdot 100\%$

$\eta =75\%$

 

Odpowiedź: Wydajność reakcji wynosi 75%, natomiast stała równowagi reakcji: 3.