Obliczamy stężenia początkowe substratów na podstawie wiedzy, że objętość reaktora to 2 dm³ oraz wzoru:

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

gdzie:

c_m - stężenie molowe substratu,

n - liczba moli,

V - objętość (w dm³).

${\left[\mathrm{B}\right]}_0=\frac{0,03\mathrm{mol}}{2\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}$

${\left[\mathrm{B}\right]}_0=0,015\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}$

${}_{}[\mathrm{C}{]}_0=\frac{0,06\mathrm{mol}}{2\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}$

$[\mathrm{C}{]}_0=0,03\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}$

${\left[\mathrm{D}\right]}_0=\frac{0,06\mathrm{mol}}{2\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}$

${\left[\mathrm{D}\right]}_0=0,03\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}$

Początkową równowagę zaburzono dodając 0,03 mol substratu A, przez co jego początkowe stężenie będzie wynosiło:

${\left[\mathrm{A}\right]}_0=\frac{0,15\mathrm{mol}}{2\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}$

${\left[\mathrm{A}\right]}_0=0,075\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}$

Na podstawie stechiometrii reakcji:

$\mathrm{A}+\mathrm{B}\rightleftarrows \mathrm{C}+\mathrm{D}$

konstruujemy tabelę, w której zawieramy informacje o początkowych stężeniach substratów oraz ich zmianach jakie zachodzą podczas dążenia układu do stanu równowagi:

reagent	c0 [mol/dm3]	Δc [mol/dm3]	crówn. [mol/dm3]
A	0,075	-x	0,075-x
B	0,015	-x	0,015-x
C	0,03	+x	0,03+x
D	0,03	+x	0,03+x

gdzie:

c₀ - stężenie początkowe,

Δc - zmiana stężenia podczas dążenia układu do stanu równowagi,

c_równ. - stężenie równowagowe.

Wiedząc, że stała równowagi reakcji wynosi K=1, obliczamy wartość parametru x:

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

$1=\frac{\left(0,03+x\right)\cdot \left(0,03+x\right)}{\left(0,075-x\right)\cdot \left(0,015-x\right)}$

$1=\frac{0,0009+0,06x+x^2}{0,001125-0,075x-0,015x+x^2}$

$x^2-0,09x+0,001125=0,0009+0,06x+x^2$

$-0,09x+0,001125=0,0009+0,06x$

$0,000225=0,15x$

$x=0,0015$

Na tej podstawie obliczamy stężenie końcowe produktu D:

${\left[\mathrm{D}\right]}_{r\acute{o}wn.}=0,03+x$

${\left[\mathrm{D}\right]}_{r\acute{o}wn.}=0,0315\left[\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}\right]$

 

Odpowiedź: Stężenie reagenta D wynosi 0,0315 mol/dm³.