方差分析法优选化学反应条件

王宁芳

摘 要：探讨用方差分析进行数据处理的方法，将不同温度和催化剂对反应收率影响的数值进行方差分析，研究外因对化学反应收率的影响，从而选择出最佳实验条件。用方差分析法处理化学实验数据，研究各种实验条件对测值的影响以及优选化学实验的最佳条件，具有快速、准确等优点，为从事实验工者提供参考依据。

关键词：方差分析 研究 温度和催化剂 反应收率 影响

中图分类号：O21 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）07（a）-0103-03

Abstract：With variance analysis method of data processing. Will different temperature and catalyst reaction yield on the influence of variance analysis， numerical study of chemical reaction causes， and chose the best experimental conditions. Using this method， fast and accurate、comprehensive.

Key Words：Variance analysis； Research； Temperature and catalyst； The reaction yield； Influence

在化学实验中，要确定一种合适的实验方法，首先要研究各种实验条件对测值的影响，例如温度、酸度、时间、催化剂等因素。在各种错综复杂的因素作用下，要确定哪种因素对反应结果影响较大，哪种因素对反应结果影响较小，各因素间是否存在相互作用以及实验条件的最优化等问题，都可以应用一些统计手段来解决，英国统计学家菲尔希发展的方差分析就是解决这类问题的方法之一[1]。

1 实验数据

以有机化学实验中环己烯的制备[2]为例，研究化学反应中温度和催化剂对反应收率的影响，选了4个不同的温度（A）和3种催化剂（B），即甲（H2SO4）、乙（P2O5）、丙（H3PO4）进行实验，实验数据见表1，对实验数据进行方差分析，从而选取最优方案。为研究外界因素影响化学反应收率提供参考。

2 數据处理

对表1中的实验数据采用方差分析法进行初步的处理，结果见表2。

2.1 偏差平方和

由于F1=25.9﹥临界值（3.49，5.95），所以因素A（即温度）对化学反应收率影响显著；同样F2=21.12﹥临界值（3.89，6.93），因此因素B（即催化剂）对反应收率影响显著；由计算可知：F3﹤1，所以两因素间不存在交互作用。两因素方差分析见表3。

综上分析可知，环己烯制备反应的影响因素中，温度和催化剂对化学反应收率都有显著的影响，但两因素间不存在交互作用；结合表1和3所得分析结果，实验室制备环己烯的最佳条件为：温度80 ℃～85 ℃，催化剂为H3PO4。因此，采用方差分析法，不仅可以通过数据分析找出对反应收率有显著影响的因素，而且还可以检验各个因素之间的交互作用的显著性，以及显著影响因素的最佳水平等，从而推断出各研究因素对实验结果有无影响，优选出提高化学反应收率的最佳条件。

参考文献

[1] 刘振学，黄仁和，田爱民.实验设计与数据处理[M].北京：化学工业出版社，2005.

[2] 曾昭琼，曾和平.有机化学实验[M].北京：高等教育出版社，2004.

[3] 张厚灿，徐建平.心理与教育统计学[M].北京：北京师范大学出版社，2003.

[4] 许禄.化学计量学[M].北京：科学出版社，2005.

[5] 倪永年.化学计量学在分析化学中的应用[M].北京：科学出版社，2005.

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