Gázegyensúlyok

Ha a térfogat változás elhanyagolható, akkor

a)
Az egyensúlyi állandót mol/dm3 koncentrációkkal szokás számolni:

1 mol etanol tömege: 15+14+17= 46 g / 58,3 cm3
etanol sűrűsége: 0,789 g/cm3

1 mol ecetsav tömege: 15+12 +32+1 = 60 g / 57,2 cm3
ecetsav sűrűsége: 1,049 g/cm3

össz térfogat: 115,5 cm3

c(etanol)=c(ecetsav)=1/0,1155 = 8,658 mol/dm3

C₂H₅OH + CH₃COOH ⇔ CH₃COOC₂H₅ + H₂O

kiindulási állapot: 8,658 etanol, 8,658 ecetsav
reagál: x etanol, x ecetsav
egyensúlyban van: 8,658-x etanol, 8,658-x ecetsav, x etilacetát, x víz

K=4,00=x²/(8,658-x)²

2=x/(8,658-x)
2*8,658-2x=x
17,316=3x
x=5,772 elreagált

átalakulás %: átalakult *100/átalakulatlan = 5,772*100/8,658 = 66,67 %

b)
50 g etanol: 50/46 = 1,087 mol
50 g ecetsav: 50/60 = 0,833 mol

50 g etanol térfogata: 50/0,789=63,37 cm3
50 g ecetsav térfogata: 50/1,049=47,66 cm3
össztérfogat: 111,03 cm3

koncentrációk:
c(etanol)=1,087/0,11103 = 9,79 mol/dm3
c(ecetsav)=0,833/0,11103 = 7,50 mol/dm3

C₂H₅OH + CH₃COOH ⇔ CH₃COOC₂H₅ + H₂O

kiindulási állapot: 9,79 etanol, 7,50 ecetsav
reagál: x etanol, x ecetsav
egyensúlyban van: 9,79-x etanol, 7,50-x ecetsav, x etilacetát, x víz

K=4,00=x²/[ (9,79-x) * (7,50-x) ]

x²=4*(9,79*7,50-9,79x-7,50x+x²)
x²=4*(73,425-17,29x+x²)
x²=293,7-69,16x+4x²
0=293,7-69,16x+3x²
x1=5.613626463484851
x2=17.439706869848482 (ez túl nagy szám)

x= 5,614 mol/dm3 etilacetát egyensúlyban
111,03*5,614/1000=0,623 mol etilacetát
M(etac)=(60-1)+(46-17)=88 g/mol

0,623*88=54,8 g etilacetát keletkezik az egyensúly beálltáig.

c)