Zapiszmy równanie reakcji zachodzącej w doświadczeniu oraz wyrażenie na stałą równowagi tego procesu:

$\mathrm{alkohol}+\mathrm{kwas}\stackrel{\mathrm{H}{}^{+}}{\rightleftarrows }\mathrm{ester}+\mathrm{woda}$

$K=\frac{\left[\mathrm{ester}\right]\left[\mathrm{woda}\right]}{\left[\mathrm{alkohol}\right]\left[\mathrm{kwas}\right]}=2,12$

Warto pamiętać, że wody nie pomijamy w tym przypadku w wyrażeniu na K, ponieważ woda nie jest w tej reakcji rozpuszczalnikiem.

W celu rozwiązania zadania wykorzystajmy tabelę:

Substancja	$C_{pocz.}$	$\Delta C$	$C_{r\acute{o}w.}$
alkohol	1	-x	1-x
kwas	a	-x	a-x
ester	0	+x	x
woda	0	+x	x

C_pocz. - stężenie molowe substancji przed rozpoczęciem reakcji (gdy w zadaniu nie podano objętości naczynia reakcyjnego, to przyjmując że jest ona równa 1 dm³ liczba moli reagenta jest równa jego stężeniu molowemu)

ΔC - zmiana stężenia molowego substancji w związku z zachodzeniem reakcji i osiągnięciem stanu równowagi (-x dla substratów, +x dla produktów; liczba stojąca przy x jest taka sama co współczynnik stechiometryczny występujący w równaniu reakcji przy danej substancji)

Cr_ów. - stężenie substancji w stanie równowagi

Wiemy, że 85% początkowej ilości butan-2-olu przereagowało, zatem ta ilość butan-2-olu, która znajduje się w mieszaninie równowagowej stanowi 15% początkowej ilości butan-2-olu:

$1-x=15\%\cdot 1$

$1-x=0,15$

$x=0,85$

Znając wartość x uzupełnijmy tabelę:

Substancja	$C_{pocz.}$	$\Delta C$	$C_{r\acute{o}w.}$
alkohol	1	-0,85	0,15
kwas	a	-0,85	a-0,85
ester	0	+0,85	0,85
woda	0	+0,85	0,85

Stężenia reagentów w stanie równowagi podstawmy do wyrażenia na stałą równowagi i wyznaczmy a:

$K=\frac{\left[\mathrm{ester}\right]\left[\mathrm{woda}\right]}{\left[\mathrm{alkohol}\right]\left[\mathrm{kwas}\right]}=2,12$

$2,12=\frac{0,85\cdot 0,85}{0,15\cdot \left(a-0,85\right)}$

$0,318a-0,2703=0,7225$

$0,318a=0,9928$

$a=3,12\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}$

$C_{\mathrm{kwasu}}=3,12\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}$

Ponieważ za objętość naczynia przyjęto 1 dm³, liczba moli kwasu etanowego jest równa:

$n_{\mathrm{CH}{}_3\mathrm{COOH}}=3,12\mathrm{mol}$

Korzystając z masy molowej kwasu etanowego wyznaczmy masę 3,12 moli:

$M_{\mathrm{CH}{}_3\mathrm{COOH}}=60\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}$

$m_{\mathrm{CH}{}_3\mathrm{COOH}}=60\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}\cdot 3,12\mathrm{mol}=187,2\mathrm{g}$

Odpowiedź. Należy użyć 187,2 g bezwodnego kwasu etanowego.