Równanie reakcji: $\mathrm{CO}{}_2{}_{(\mathrm{g})}+\mathrm{H}{}_2{}_{(\mathrm{g})}\rightleftarrows \mathrm{CO}{}_{(\mathrm{g})}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}{}_{(\mathrm{g})}$

Wyrażenie na stałą równowagi: $K=\frac{\left[\mathrm{CO}\right]\left[\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\right]}{\left[\mathrm{CO}{}_2\right]\left[\mathrm{H}{}_2\right]}=1$

Stwórzmy tabelkę zawierającą stężenia początkowe, zmianę stężeń oraz stężenia równowagowe reagentów:

 

Substancja	$C_{pocz.}$	$\Delta C$	$C_{r\acute{o}w.}$
CO2	1	+x	1-x
H2	5	+x	5-x
CO	0	-x	x
H2O	0	-x	x

Cpocz. - 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)

Crów. - stężenie substancji w stanie równowagi

 Podstawmy wartości stężeń równowagowych do wyrażenia na K:

$1=\frac{x\cdot x}{\left(1-x\right)\left(5-x\right)}$

$1=\frac{x^2}{5-6x+x^2}$

$5-6x+x^2=x^2$

$5=6x$

$x=0,83\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}$

Stężenie równowagowe CO₂ było równe:

$\left[\mathrm{CO}{}_2\right]=1-0,83=0,17\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}$

Liczba moli CO₂ w stanie równowagi była równa:

$n_{\mathrm{CO}{}_2\text{w stanie roˊwnowagi}}=0,17\mathrm{mol}$

Początkowa i końcowa masa CO₂ były równe:

$M_{\mathrm{CO}{}_2}=44\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}$

$m_{\mathrm{CO}{}_2\text{początkowa}}=1\mathrm{mol}\cdot 44\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}=44\mathrm{g}$

$m_{\mathrm{CO}{}_2\text{roˊwnowagowa}}=0,17\mathrm{mol}\cdot 44\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}=7,48\mathrm{g}$

Procent masy CO₂, który przereagował wynosi:

${\%}_{\mathrm{CO}{}_2}=\frac{44\mathrm{g}-7,48\mathrm{g}}{44\mathrm{g}}\cdot 100\%$

${\%}_{\mathrm{CO}{}_2}=83\%$

Odpowiedź. 83% początkowej masy CO₂ przereagowało.

 

---

Wyjaśnienie:

Wyrażenie na stałą równowagi K to iloczyn stężeń produktów podzielony przez iloczyn stężeń substratów w stanie równowagi. Stężenie każdego z reagentów jest podniesione do potęgi, odpowiadającej współczynnikowi stechiometrycznemu w równaniu reakcji. Jeżeli w reakcji biorą udział substancje występujące w różnych stanach skupienia, to w wyrażeniu na stałą równowagi występują jedynie stężenia reagentów znajdujących się w najmniej skondensowanym stanie skupienia, np. jeżeli w równaniu występuje ciało stałe, ciecz i gaz to w wyrażeniu na K występuje jedynie stężenie gazowego reagenta.