(完整版)化学反应工程作业答案
15春西交《化学反应工程》在线作业 答案
西交《化学反应工程》在线作业一、单选题（共30 道试题，共60 分。
）1.A.B.C.D.正确答案：B2. 当催化剂颗粒的微孔的孔径小于分子的自由程_______时，分子与孔壁的碰撞成了扩散阻力的主要因素，这种扩散称为努森扩散。
A. 0.01umB. 0.1umC. 1umD. 1nm正确答案：B3.A.B.C.D.正确答案：A4.A.B.C.D.正确答案：B5. 对于反应级数n＜0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用_______。
A. 平推流反应器B. 全混流反应器C. 循环操作的平推流反应器D. 全混流串接平推流反应器正确答案：B6.A.B.D.正确答案：B7. 气相反应A + B →3P + S进料时无惰性气体，A与B以1∶1摩尔比进料，则膨胀因子δA=_______。
A. –2B. –1C. 1D. 2正确答案：D8.A.B.C.D.正确答案：A9. 当反应级数n_______时，宏观流体具有比微观流体高的出口转化率。
A. =0B. =1C. ＞1D. ＜1正确答案：C10.A.B.C.D.正确答案：D11. 对于（）的反应器在恒容反应过程的平均停留时间、反应时间、空时是一致的。
A. 间歇式反应器B. 全混流反应器C. 搅拌釜式反应器D. 平推流管式反应器正确答案：D12.A.B.C.D.正确答案：A13. 对于可逆放热反应，为提高反应速率应_______。
A. 提高压力B. 降低压力C. 提高温度D. 降低温度正确答案：C14.A.B.C.D.正确答案：B15.A.B.C.D.正确答案：C16.A.B.C.D.正确答案：C17.A.B.C.D.正确答案：B18. “三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指( )。
A. 化学反应B. 反应工程C. 反应热力学D. 反应动力学正确答案：D19.A.B.C.D.正确答案：D20.A.B.C.D.正确答案：D21. 非理想流动反应器的方差随偏离平推流反应器的程度而_______。
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积分之
2.10在催化剂上进行三甲基苯的氢解反应：
反应器进口原料气组成为66.67%H2,33.33%三甲基苯。在0.1Mpa及523K下等温反应，当反应器出口三甲基苯的转化率为80%时，其混合气体的氢含量为20%，试求：
（1）（1）此时反应器出口的气体组成。
（2）（2）若这两个反应的动力学方程分别为：
组分
摩尔分率yi0
摩尔数ni0(mol)
CH3OH
2/（2+4+1.3）=0.2740
27.40
空气
4/（2+4+1.3）=0.5479
54.79
水
1.3/（2+4+1.3）=0.1781
17.81
总计
1.000
100.0
设甲醇的转化率为XA，甲醛的收率为YP，根据（1.3）和（1.5）式可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数nA、nP和nc分别为：
组分
摩尔质量
摩尔分率yi
CO
28
15.49
H2
2
69.78
CO2
44
0.82
CH4
16
3.62
N2
28
10.29
总计
100
其中冷凝分离后气体平均分子量为
M’m=∑yiMi=9.554
又设放空气体流量为Akmol/h，粗甲醇的流量为Bkg/h。对整个系统的N2作衡算得：
5.38B/28×1000+0.1029A=2.92 (A)
20
30
40
50
60
70
试求当进口原料气体流量为50ml/min时CO的转化速率。
解：是一个流动反应器，其反应速率式可用（2.7）式来表示
化学反应工程作业答案
化学反应工程作业答案3-2 在等温间歇反应器中进行皂化反应325325CH COOC H NaOH CH CHCOONa C H OH +→+ 该反应对乙酸乙酯和氢氧化钠均为一致，反应开始时乙酸乙酯和氢氧化钠的浓度均为0.02mol/L ，反应速率常数为5.6L/（min ·mol ），要求最终转化率为0.95，试求当反应器体积为31m 、32m 时，所需的反应时间是多少？ 解： A B C D +=+A AB r kC C =⋅⋅ 设A 的转化率为A x ，B 的转化率为B x000A A A A A A n n n x n n --∆== 000B B BB B B n n n x n n --∆== ∵ 00A B n n = ， A B n n ∆=∆ ， ∴ A BC C =t=0Afx AA adx C r ⎰=020Afx AA A dx C k C ⋅⎰=01(1)A Af kC x --01A k C =169.6 min t 与反应体积无关。
∴31m 、所需反应时间均为169.6min3-3 在平推流反应器中进行等温一级反应，出口转化率为0.9，现将该反应移到一个等体积的全混流反应器中进行，且操作条件不变，问出口转化率是多少？ 解：对于平推流反应器： 1ln1Af k x τ=- 0Bv v τ= 对于全混流反应器： ''1Af Afx k x τ=- 0Rv v τ=∴ 1ln1Af x -='1Af Afx x -=2.3 ∴ 'Af x =0.6973-6 已知某均相反应，反应速率2,17.4A A r kC k ml ==/（mol ﹒min ），物料密度恒定为0.75g/ml ，加料流量为7.14L/min ，0A C =7.14mol/L ，反应在等温下进行，试计算下列方案的转化率各为多少？(1) 串联两个体积0.253m 的全混流反应器。
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1 绪论1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为69.2%。
试计算（1）（1）反应的选择性；（2）（2）反应器出口气体的组成。
解：（1）由（1.7）式得反应的选择性为：（2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），组分摩尔分率y i0 摩尔数n i0(mol)CH32/（2+4+1.3）=0.2740 27.40OH空气4/（2+4+1.3）=0.5479 54.79水 1.3/（2+4+1.3）=0.1781 17.81总计 1.000 100.0A P出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A、n P和n c分别为：n A=n A0(1-X A)=7.672 moln P=n A0Y P=18.96 moln C=n A0(X A-Y P)=0.7672 mol结合上述反应的化学计量式，水（n W）、氧气（n O）和氮气（n N）的摩尔数分别为：n W=n W0+n P+2n C=38.30 moln O=n O0-1/2n P-3/2n C=0.8788 moln N=n N0=43.28 mol组分摩尔数（mol）摩尔分率%7.672 6.983CH3OH18.96 17.26HCHOH2O 38.3 34.87CO2 0.7672 0.6983O2 0.8788 0.7999N2 43.28 39.392 反应动力学基础2.4在等温下进行液相反应A+B→C+D，在该条件下的反应速率方程为：若将A和B的初始浓度均为3mol/l的原料混合进行反应，求反应4min时A的转化率。
解：由题中条件知是个等容反应过程，且A和B的初始浓度均相等，即为1.5mol/l，故可把反应速率式简化，得由（2.6）式可知代入速率方程式化简整理得积分得解得X A=82.76%。
2.6下面是两个反应的T-X图，图中AB是平衡曲线，NP是最佳温度曲线，AM是等温线，HB是等转化率线。
《化学反应工程》课后习题答案1
（3）两个CSTR串联
VR C A0 x A1 C A0 ( x A2 x A1 ) 根据 V0 rA1 rA2
m 1 m2
C A0 x A1 C A0 ( x A2 x A1 ) kCA0 (1 x A1 )C A0 x A1 kCA0 (1 x A2 )C A0 x A2 1 ( x A2 x A1 ) ; (1 x A1 ) (1 x A2 ) x A2
x A1
0
xA2 dxA dxA 4.35 2 2 x A1 (1 x ) (1 x A1 ) A1
1 1 1 1 4.35 1 x A1 1 x A2 1 x A1 1 1 4.35; 1 x A1 1 5.35 4.35; 1 x A2 1 5.35; x A1 0.81; 1 x A1
1 0.5 5.30(h) 当x A 0.5时， t1 0.615 0.307 (1 0.5) 1 0.9 47.70(h) 当x A 0.9时， t1 0.615 0.307 (1 0.9) 1 0.99 524.70(h) 当xA 0.99时， t1 0.615 0.307 (1 0.99)
VR 2 V0 kcA0
dxA 2 x A dxA 0.5 (1 x A ) k 0.5 x A
xA
2 xA 2 3.892 0.98 [ln ]0.5 389.2s kCA0 (1 x A ) 0.01 2
VR V0 0.002 389.2 0.778 3 m
2 当cB0 / cA0 5时， (rA ) kcA0 (1 xA )(5 xA )
1 t2 kcA0
完整word版,化学反应工程习题及答案
化学反应工程习题及答案题目：全混流连续操作反应器，反应器内温度、浓度处处均匀一致，故所有物料粒子在反应器内的停留时间相同。
正确答案：错题目：相同条件下，分别用下列反应器处理物料，比较反应器有效容积的大小。
①单段全混流反应器（V R1）②四个体积相同的全混流反应器串联（V R2）③两个体积相同的全混流反应器串联（V R3）④平推流反应器（V R4）则（V R4）＞（V R2）＞（V R3）＞（V R1）正确答案：错题目：设备放大，造成微元停留时间分布和返混程度改变，放大时反应结果恶化。
正确答案：对题目：生产能力是相同条件下，单位时间、单位反应器体积所能获得的（产物量），或完成相同生产任务，所需反应器的（体积）。
题目：化工生产中应用于均相反应过程的化学反应器主要有（釜式）反应器和（管式）反应器。
题目：釜式反应器的基本结构主要包括反应器（壳体）、（搅拌器）、（密封装置）和（换热装置）等。
题目：手孔或人孔的安设是为了检查（内部空间）以及安装和拆卸设备（内部构件）。
题目：釜式反应器中夹套式换热器适用于传热面积（较小），传热介质压力（较低）的情况。
题目：基元反应的级数即为化学反应式的（计量系数），对非基元反应的级数通过（实验）确定。
题目：单一反应利用（转化率）可以确定反应物转化量与产物生成量之间的关系。
题目：间歇反应，只要C ＡＯ相同，无论处理量多少，达一定（转化率）每批所需的（反应时间）相同。
题目：对同一反应在相同条件下，达到相同转化率，全混釜反应器所需有效体积（最大），平推流反应器所需有效体积（最小），多釜串联全混釜所需有效体积（介于其间）。
题目：一级不可逆反应，其反应速率方程为（－r A =kC A a ）,反应时间与转化率的关系为（kt )x 11ln(A =-）。
题目：复合反应动力学为由两个以上（化学反应计量式）或（动力学方程式）表示的化学反应过程。
题目：间歇釜式反应器有效体积不但与（反应时间）有关，还与（非生产时间）有关。
(完整版)《化学反应工程》试题及答案
《化学反应工程》试题一、填空题1. 质量传递 、 热量传递 、 动量传递 和化学反应 称为三传一反.2. 物料衡算和能量衡算的一般表达式为 输入-输出=累积 。
3. 着眼组分A 转化率x A 的定义式为 x A =(n A0-n A )/n A0 。
4. 总反应级数不可能大于 3 。
5. 反应速率-r A =kC A C B 的单位为kmol/m 3·h ，速率常数k 的因次为 m 3/kmol ·h 。
6. 反应速率-r A =kC A 的单位为kmol/kg ·h ，速率常数k 的因次为 m 3/kg ·h 。
7. 反应速率2/1A A kC r =-的单位为mol/L ·s ，速率常数k 的因次为 (mol)1/2·L -1/2·s 。
8. 反应速率常数k 与温度T 的关系为2.1010000lg +-=Tk ，其活化能为 83.14kJ/mol 。
9.某反应在500K 时的反应速率常数k 是400K 时的103倍，则600K 时的反应速率常数k时是400K 时的 105 倍。
10. 某反应在450℃时的反应速率是400℃时的10倍，则该反应的活化能为（设浓度不变） 186.3kJ/mol 。
11. 非等分子反应2SO 2+O 2==2SO 3的膨胀因子2SO δ等于 -0.5 。
12. 非等分子反应N 2+3H 2==2NH 3的膨胀因子2H δ等于 –2/3 。
13. 反应N 2+3H 2==2NH 3中（2N r -）= 1/3 （2H r -）= 1/2 3NH r14. 在平推流反应器中进行等温一级不可逆反应，反应物初浓度为C A0，转化率为x A ，当反应器体积增大到n 倍时，反应物A 的出口浓度为 C A0(1-x A )n ，转化率为 1-(1-x A )n 。
15. 在全混流反应器中进行等温一级不可逆反应，反应物初浓度为C A0，转化率为x A ，当反应器体积增大到n 倍时，反应物A 的出口浓度为A Ax n x )1(11-+-，转化率为AA x n nx )1(1-+。
(0751)《化学反应工程》网上作业题及答案
[0751]《化学反应工程》第一次作业[论述题]计算题反应A → B为n级不可逆反应。
已知在300K时要使A的转化率达到20% 需12.6分钟，而在340K时达到同样的转化率仅需3.20分钟，求该反应的活化能E。
参考答案：E=29.06kJ/mol，详细计算过程见附件1253762549155.doc[论述题]简述全混流模型的基本特征。
参考答案：全混流模型，亦称理想混合模型或连续搅拌糟式反应器模型，是一种返混程度为无穷大的理想化流动模型。
它假定反应物料以稳定流量流人反应器，在反应器中，刚进人反应器的新鲜物料与存留在反应器中的物料瞬间达到完全混合。
反应器中所有空间位置的物料参数都是均匀的，而且等于反应器出口处的物料性质，即反应器内物料浓度和温度均匀，与出口处物料浓度和温度相等。
物料质点在反应器中的停留时间参差不齐，有的很短，有的很长，形成一个停留时间分布。
搅拌十分强烈的连续搅拌槽式反应器中的流体流动可视为全混流。
[填空题]1. 化学反应工程中的"三传一反”中的三传是指。
2．气―固相催化反应的内扩散模数（Thiele模数）Φ=(V p/S p)(k v/D eff)1/2，它是表征内扩散影响的重要参数，数值平方的大小反映了与之比。
3.对于反应aA+bB-->pP+sS，则rP =__ ___(-rA)。
4. 平行反应A-->P（主），A-->S（副）均为一级不可逆反应，若E主>E副，选择性Sp与_______无关，仅是_______的函数。
5. 平推流反应器内返混为_______。
6. 全混流反应器t=0时,E（t）=_______。
7. 阶跃示踪法测定停留时间分布对应曲线为_______。
参考答案：1.传质、传热、动量传递2．表面反应速率、内扩散速率3．p/a4．浓度温度5．零6．1/t m7． F(t)曲线第二次作业[论述题]计算题乙烯直接水合制乙醇可视为对乙烯的一级不可逆反应，在300℃，7.09Mpa下，k=0.09s-1，D eff=7.04�10-4cm2/s,采用直径与高均为5mm的圆柱形催化剂，求内扩散有效因子。
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3-2 在等温间歇反应器中进行皂化反应325325CH COOC H NaOH CH CHCOONa C H OH +→+ 该反应对乙酸乙酯和氢氧化钠均为一致，反应开始时乙酸乙酯和氢氧化钠的浓度均为0.02mol/L ，反应速率常数为5.6L/（min ·mol ），要求最终转化率为0.95，试求当反应器体积为31m 、32m 时，所需的反应时间是多少？ 解： A B C D +=+A AB r kC C =⋅⋅ 设A 的转化率为A x ，B 的转化率为B x000A A A A A A n n n x n n --∆== 000B B BB B B n n n x n n --∆== ∵ 00A B n n = ， A B n n ∆=∆ ， ∴ A BC C =t=0Afx AA adx C r ⎰=020Afx AA A dx C k C ⋅⎰=01(1)A Af kC x --01A k C =169.6 min t 与反应体积无关。
∴31m 、所需反应时间均为169.6min3-3 在平推流反应器中进行等温一级反应，出口转化率为0.9，现将该反应移到一个等体积的全混流反应器中进行，且操作条件不变，问出口转化率是多少？ 解：对于平推流反应器： 1ln1Af k x τ=- 0Bv v τ= 对于全混流反应器： ''1Af Afx k x τ=- 0Rv v τ=∴ 1ln1Af x -='1Af Afx x -=2.3 ∴ 'Af x =0.6973-6 已知某均相反应，反应速率2,17.4A A r kC k ml ==/（mol ﹒min ），物料密度恒定为0.75g/ml ，加料流量为7.14L/min ，0A C =7.14mol/L ，反应在等温下进行，试计算下列方案的转化率各为多少？(1) 串联两个体积0.253m 的全混流反应器。
（2）一个0.253m 的全混流反应器，后接一个0.253m 的平推流反应器。
（3）一个0.253m 的平推流反应器，后接一个0.253m 的全混流反应器。
（4）两个0.253m 的平推流反应器串联。
解：（1） 0R v v τ==30.251027.14⨯=35mm ， 设转化率为12,f f x x 12011(1)f A f x k C x τ=-⇒121(1)f f x x -=4.35 ⇒1f x =0.622∴ 101(1)A A f C C x =-=7.14×（1-0.622）=2.7mol/L 22221221(1)(1)f f A f f x x k C x x τ=⇒--=1.64∴ 20.467f x = 12(1)Af A f C C x =-=1.44 ∴ 0(1)0.80Af A Af Af C C x x =-⇒= （2） 00.2510007.14R V V τ⨯===35min 12011(1)f A f x k C x τ=-⇒121(1)f f x x -=4.35 ⇒1f x =0.622 ∴ 101(1)A A f C C x =-=7.14×（1-0.622）=2.7mol/L2212211.64(1)(1)f f A f f x x k C x x τ=⇒=--∴20.62f x =12(1)Af A f C C x =-=2.7×（1-0.62）=1.026∵0(1)Af A Af C C x =-∴ 0.856Af x = （3） 00.2510007.14R v v τ⨯===35min 1011(1)f A f x k C x τ=⇒-1f x =0.813∴ 101(1)A A f C C x =-=7.14×(1-0.813)=1.3422121(1)f A f x k C x τ=-⇒222(1)f f x x -=0.816∴ 2f x =0.347∴ 12(1)Af A f C C x =-=1.34×（1-0.347）=0.875 ∵0(1)Af A Af C C x =-∴ 0.877Af x = （4） 35min τ=1011(1)f A f x k C x τ=⇒-1f x =0.813101(1)A A f C C x =-=1.342121(1)f A f x k C x τ=⇒-2f x 0.449∴ 12(1)Af A f c C x =-=1.34×（1-0.449）=0.738 ∵0(1)Af A Af C C x =-0.897Af x =3-7 液相自催化反应A →P,反应速率23,10/()A A p r kc c k m kmol s -==⋅，进料体积流量300.002/,V m s =进料浓度3002/,0.01A p c kmol m c ==。
问当A x =0.98时，下列各种情况下的反应器体积。
(1) 单个平推流反应器； （2）单个全混流反应器；（3）两个等体积全混流反应器串联。
解：（1） Af c =2×（1-0.98）=0.0400 2.01A A p p p A c c c c c c -=-⇒=-0.0400021(2.01)(2.01)AfAfx x AA AA A AA A A A dx dx dc c c r kc c kc c τ-===--⎰⎰⎰！！！！=[]20.041ln ln(2.01)2.01A A c c k--=457.47 （s ） 30.815R V m = （2） 00320.00220.98 4.97()()100.04(2.010.04)A Af R A fV c x V m r -⨯⨯===⨯⨯- （3）0120012211()()(2.01)(2.01)A A A A R A A A A V c c V c c V kc c kc c --==--即 11122111110.042210.0788 2.012A A A A A A A A c c c c c c c c ---=≈=-- ∴10.3014A c =3-11 对平行反应A →L 1L r =;A →M 2M A r c =;A →N 2N A r c =。
其中L 为目的产物，在等温操作中证明：（1） 采用全混流反应器则 max 0L A c c =； （2） 采用平推流反应器则 max 00/(1)L A A c c c =+ 解：（1） 对L 物料衡算：00()()Lf RLf L f R A fc V V c r V V r =⋅⇒= 对A 物料衡算：00000()()A AfR A Af A f R A fc c V V c V c r V V r -⋅=+⋅⇒=∴ ()002()1()()()1L fLfA Af A Af A fAf r c c c c c r c =-⋅=-⋅+当0Lf Afdc dc =时，Lf c 最大。
此时021Af A c c =+，不取。
又 00Af A c c ≤≤∴当Lf c =0 L c 最大， 此时max 0L A c c =（2） 对L 物料衡算： 000()L L L L R L L R v C v C dC r V v dC r V =+-⋅⇒= 对A 物料衡算： 000()A A A A R A A A v C V c dc r v v dc r V =++⇒=- ∴ LL A Ar dc dc r =-⋅ 00200111(1)11AfAfLA A c c c L L L A A A A Af A c c r c dc dc dc r c c c ==-=-=-+++⎰⎰⎰ ∴当Lf c =0 L c 最大， 此时max 00/(1)L A A c c c =+3－12 在平推流反应器中进行基元反应L 为目的产物，已知213k k k =+ ，求L 的最大收率及最优接触时间。
解：20k tA A c c e-=212102k t LA L A L dc k c k c k c e k c dt-=-=- 由常微分方程的通解，可解得：22210()k t k t k t LA c e k c e e dt c --=⋅+⎰4－1 有一理想搅拌釜式搅拌器，已知反应器体积为100L ，流量为10L/min ，试估计离开反应器的物料中，停留时间分别为0～1min ，2～10min 和大于3min 的物料所占的分率。
解：10010min 10m t == 1/()1m t F t e -=-0～1min ： 1/10(1)10.0952F e -=-=2～10min ：10/102/101/51(10)(2)(1)(1)0.4509F F e e e e -----=---=-= 30≥min 的 30/1031(30)1(1)0.0498F e e ---=--==4－3解：题目改为：k ＝37.510-⨯ （原题数值太大，计算结果失去合理性，疑为印刷之误）00()1440.11920.524010.02888.0336 4.00.10.510.08.0 4.0()6158.4272.5()22.6m tC t t C t s ∞∞⨯+⨯+⨯+⨯+⨯==++++==∑∑()()00()11()kt kt A e C t x e t E t dt C t ∞-∞-∞=-=-∑⎰∑ 333337.5101447.5101927.5102407.5102887.5103360.10.510.08.0 4.0122.60.33960.10.23690.50.165310.00.11538.00.0805 4.0122.60.865e e e e e ------⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=-⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=-= PFR:37.510272.5110.870mkt Axee---⨯⨯=-=-=CSTR: 311110.671117.510272.5A m x kt -=-=-=++⨯⨯4-4 用脉冲示踪法测得实验反应器的停留时间分布关系如下表所示，今有一液相反应A+B →P ，已知00A B c c =，若此反应在具有相同停留时间的平推流反应器中进行，转化率可达99%，试计算：（1） 该反应器的平均停留时间及方差；（2） 若实验反应器以多釜串联模型描述，可达到的转化率为多大？解：（1） 00()5283()7.98()662()t c t t tE t dt s c t ∞∞∞⋅=⋅===∑⎰∑222222200()81932()()()7.9860()662()t t c t t E t dt t t s c t σ∞∞∞=-=-=-=∑⎰∑ 2220.9422t mtθσσ==(2) 211.096m θσ==平推流 1k A x eτ-=- 即7.980.991k e -=-可求得：10.577k s -= 多釜串联：1.0961111()110.8367.9811(/)10.577()1.096mm B m x k k t m τ⎡⎤⎢⎥⎡⎤=-=-=-=⎢⎥⎢⎥++⎣⎦⎢⎥+⨯⎣⎦可达到转化率为83.6%4-6 用脉冲注入法，在反应器入口液体中加入KMnO 4 示踪物，从加入示踪物开始，测得出口物料中示踪物浓度如下表设示踪物加入对流型无影响，试确定液体在反应器中的平均停留时间及De/uL 值 解：()1022.5()20.25()50.5()t c t t tE t dt s c t ∞∞∞⋅====∑⎰∑22222220()23962.5()()()20.2564.44()50.5()t t c t t E t dt t t s c t σ∞∞∞⋅=⋅-=-=-=∑⎰∑∴ 222264.440.15720.25t mt θσσ=== 222De Pe uL θσ==⋅ ∴ 0.0785De uL=4－7解：（1）11110.667110.02100A m x kt =-=-=++⨯ （2）先计算转化率达0.3所需的反应时间。