Do wytworzenia metanolu wykorzystano 20 m³ mieszaniny tlenku węgla(IV) z wodorem w stosunku molowym 1 do 4. Po skropleniu wody i metanolu i przywróceniu początkowych warunków układu otrzymano 15 m³ mieszaniny gazów. Jaki procent objętości tlenku węgla przereagował?

CO₂ + 3H₂ → CH₃OH + H₂O

1 mol CO₂ + 3 mole H₂ = 4 mole gazów

4x = 20 – 15

4x = 5 / : 4

x = 1,25

20 m³ mieszaniny — 5 części

x — 1 część

x = 1 ∙ 20 : 5 = 4 [m³ mieszaniny] – objętość tlenku węgla(IV) na początku

1,25 : 4 ∙ 100 = 31,25 [%]

Odpowiedź: Przereagowało 31,25% tlenku węgla(IV).

Krok 1: Zapisz równanie reakcji.

CO₂ + 3H₂ → CH₃OH + H₂O

Krok 2: Zwróć uwagę na wartości stechiometryczne. Substratami reakcji jest 1 mol tlenku węgla(IV) i 3 mole wodoru. Oznacza to, że reagują one sobą w stosunku x : 3x – realnie mamy 4x moli substratu.

Krok 3: Woda i metanol ulegają skropleniu, więc nie stanowią objętości końcowej mieszaniny. Przereagowało x m³ dwutlenku węgla i trzykrotnie więcej wodoru. Łącznie objętość zatem zmienia się o 4x.

4x = 20 – 15

4x = 5 / : 4

x = 1,25 [m³]

Krok 4: Wiemy, że stosunek tlenku węgla(IV) do wodoru wynosił 1 : 4, a sumaryczna objętość to 20 m³. Zatem ta objętość to 100% mieszaniny (jej 5 z 5 części). Obliczamy objętość tlenku węgla(IV) na początku.

20 m³ mieszaniny — 5 części

x — 1 część

x = 1 ∙ 20 : 5 = 4 [m³ mieszaniny]

Krok 5: Ilość przereagowanego tlenku węgla(IV) dzielimy przez początkową ilość tlenku węgla(IV) i mnożymy razy 100%.

1,25 : 4 ∙ 100 = 31,25 [%]