W reaktorze zaszła reakcja:

$\mathrm{A}{}_{\text{(g)}}+2\mathrm{B}{}_{\text{(g)}}\rightleftarrows 2\mathrm{C}{}_{\text{(g)}}$

Na podstawie danych przedstawionych w treści zadania oraz stechiometrii równania zachodzącej reakcji konstruujemy tabelę, która zbiera informacje o początkowych stężeniach reagentów oraz o tym jak zmieniały się one podczas dążenia układu do stanu równowagi.

Wiedząc, że: przereagowało 78% substancji A, określamy, że jej liczba moli w stanie równowagi wynosi 0,44 mol:

$100\%-78\%=22\%$

$2\mathrm{mol}\cdot 22\%=0,44\mathrm{mol}$

reagent	n0 [mol]	Δn [mol]	nrówn. [mol]
A	2	-x	0,44
B	6	-2x	6-2x
C	0	+2x	2x

gdzie:

n₀ - początkowe liczby moli reagentów,

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

n_równ. - liczby moli reagentów w stanie równowagi.

Wyznaczamy parametr x na podstawie znajomości równowagowej liczby moli substancji A:

$2-x=0,44$

$x=1,56\left[\mathrm{mol}\right]$

Aktualizujemy tabelę:

reagent	n0 [mol]	Δn [mol]	nrówn. [mol]
A	2	-1,56	0,44
B	6	-3,12	2,88
C	0	+3,12	3,12

Objętość reaktora jest stała i wynosi V = 1 dm³. Obliczamy równowagowe stężenia molowe reagentów:

$c_m=\frac{n}{V}$

gdzie:

c_m - stężenie molowe,

n - liczba moli,

V - objętość.

$\left[\mathrm{A}\right]=\frac{0,44\mathrm{mol}}{1\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}\Rightarrow \left[\mathrm{A}\right]=0,44\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}$

$\left[\mathrm{B}\right]=\frac{2,88\mathrm{mol}}{1\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}\Rightarrow \left[\mathrm{B}\right]=2,88\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}$

$[\mathrm{C}]=\frac{3,12\mathrm{mol}}{1\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}\Rightarrow [\mathrm{C}]=3,12\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}$

Wzór na stężeniową stała równowagi reakcji:

$\mathrm{A}{}_{\text{(g)}}+2\mathrm{B}{}_{\text{(g)}}\rightleftarrows 2\mathrm{C}{}_{\text{(g)}}$

przyjmuje postać:

$\mathrm{K}{}_c=\frac{[\mathrm{C}{]}^2}{\left[\mathrm{A}\right]\cdot {\left[\mathrm{B}\right]}^2}$

Obliczamy jej wartość:

$\mathrm{K}{}_c=\frac{3,12^2}{0,44\cdot 2,88^2}$

$\mathrm{K}{}_c\approx 2,67$

 

Odpowiedź: Stężeniowa stała równowagi tej reakcji wynosi 2,67.