W reaktorze zaszła reakcja:

$2\mathrm{A}+\mathrm{B}{}_2\rightleftarrows 2\mathrm{AB}$

Początkowe stężenie substancji A wynosi:

$[\mathrm{A}{]}_0=4\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}$

Podczas dążenia układu do stanu równowagi przereagowało 60% tej substancji (pozostało 40%). Wyznaczamy stężenie równowagowe reagenta A:

$[\mathrm{A}{]}_{r\acute{o}wn.}=[\mathrm{A}{]}_0\cdot 40\%$

$[\mathrm{A}{]}_{r\acute{o}wn.}=4\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}\cdot 40\%$

$[\mathrm{A}{]}_{r\acute{o}wn.}=1,6\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}$

Na podstawie powyższych danych 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.

reagent	c0 [mol/dm3]	Δc [mol/dm3]	crówn. [mol/dm3]
A	4	-2x	1,6
B2	y	-x	y-x
AB	0	+2x	2x

gdzie:

c₀ - początkowe stężenia reagentów,

Δc - zmiana stężeń podczas dążenia układu do stanu równowagi,

c_równ. - stężenia reagentów w stanie równowagi.

Wyznaczamy wartość parametru x na podstawie zmian stężenia reagenta A₂:

$4-2x=1,6$

$2x=4-1,6$

$2x=2,4$

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

Aktualizujemy tabelę:

reagent	c0 [mol/dm3]	Δc [mol/dm3]	crówn. [mol/dm3]
A	4	-2,4	1,6
B2	y	-1,2	y-1,2
AB	0	+2,4	2,4

Wzór na stężeniową stała równowagi tej reakcji:

$2\mathrm{A}+\mathrm{B}{}_2\rightleftarrows 2\mathrm{AB}$

przyjmuje postać:

$\mathrm{K}{}_c=\frac{{\left[\mathrm{AB}\right]}^2}{{\left[\mathrm{A}\right]}^2\cdot \left[\mathrm{B}{}_2\right]}$

Jej wartość w podanych warunkach wynosi:

$\mathrm{K}{}_c=2,25$

Wyznaczamy wartość szukanej y podstawiając do wzoru wyrażenia na równowagowe stężenia reagentów:

$2,25=\frac{2,4^2}{1,6^2\cdot \left(y-1,2\right)}$

$2,25=\frac{5,76}{2,56y-3,072}$

$5,76y-6,912=5,76$

$5,76y=12,672$

$y=2,2$

Aktualizujemy tabelę:

reagent	c0 [mol/dm3]	Δc [mol/dm3]	crówn. [mol/dm3]
A	4	-2,4	1,6
B2	2,2	-1,2	1
AB	0	+2,4	2,4

 

Odpowiedź: Należy wprowadzić 2,2 mol związku B₂.