[科普中国]-终态法

终态法是指不细究化学反应的具体过程，仅注重起始反应物最终成为何种物质，从而建立起始物质与终态物质间的关系，运用电荷守恒、元素守恒、电子守恒进行巧解的一种方法。

方法概述终态分析法是利用逆向思维方式，以与待求量相关的物质（离子、分子或原子）在变化终态的存在形式为解题的切入点，找出已知量与待求量之间的关系，不考虑中间变化过程的一种快捷有效的解题方法。在一些多步反应或多种混合物的计算中，由于涉及到反应繁多、数据不一或变化过程复杂，解题时如果逐一去分析这些反应或过程，按步就班的进行计算，往往会纠缠不清，导致思维混乱，不但费时费力，而且极易出错，甚至无法解答。但如果我们淡化中间过程，关注最终组成，利用守恒关系进行整体分析，就会简化思维，从而快速求解1。

分析反应产物，利用元素守恒求解实例1向一定量Fe、Fe2O3的混合物中加入250mL2mol·L的HNO3溶液，反应完成后生成1.12LNO（标准状况），再向反应后溶液中加入1mol·LNaOH溶液，要使铁元素完全沉淀下来，所加入NaOH溶液的体积最少是（ ）

A、450mL B、500mL C、400ml D、不能确定

分析：此题涉及多个反应，若全部写出化学方程式来计算显得十分繁琐，要使铁元素完全沉淀，但不能确定铁元素最终以Fe(OH)2或Fe(OH)3出现，HNO3是否过量也不能确定，因而顺向求解比较困难。若忽略中间反应过程，运用终态寻求守恒关系，即可迅速求解。

解答：要使铁元素恰好完全沉淀，最后溶液必为NaNO3溶液，由原子守恒有n(NaOH)=n(NO3)=n(HNO3)－n(NO)，即0.25L×2mol·L－(1.12L/22.4L·mol-1) =V(NaOH)×1mol·L，所以V(NaOH)=0.45L=450mL。答案为A。

实例2有一在空气中暴露过的KOH固体，经分析知其含水2.8%，含K2CO337.3%，其余为KOH。现取1g样品加入到25mL2mol·L的盐酸中，多余盐酸用1.0mol·LKOH溶液33.9mL恰好完全中和，蒸发中和后溶液可得到固体（ ）

A、1g B、 3.725g C、 0.797g D、2.836g

分析：将样品加入到盐酸中发生反应①K2CO3+2HCl=2KCl+CO2↑+H2O、②KOH+HCl=KCl+H2O，反应后盐酸剩余，加入KOH又发生反应②。该题虽涉及反应不多，但数据较多，用常规方法很难解答。运用终态法分析：

思路1：始态K2CO3、KOH，终态KCl，利用K守恒求解；

思路2：始态HCl，终态KCl，利用Cl守恒求解。

在思路1中要注意K有2个来源：一是样品中，二是后来加入的KOH (容易忽略)，这种方法涉及到多步计算，既有物质的量的运算又有质量的运算，比较繁且易出错。因此采用思路2中的Cl守恒一步到位，比较简单。

解答：据题意反应结束后溶质只有KCl可知：

n(KCl)=n(Cl)=n(HCl)=0.025L×2mol·L=0.05mol

m(KCl)=0.05mol×74.5g·mol=3.725g。答案为B。

实例3把a g铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量NaOH溶液。过滤出沉淀，经洗涤、干燥、灼烧得到红棕色粉末的质量仍为a g，则原合金中铁的质量分数为（ ）

A．70% B．52.4% C．47.6% D．30%

分析：把铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，生成了Al和Fe，再加入过量NaOH溶液，Al转化为AlO2留在溶液中；Fe生成Fe(OH)2沉淀。过滤后对沉淀进行灼烧得到红棕色粉末为被氧化和分解生成的Fe2O3。在此过程中涉及反应多且无具体数据，按常规方法计算容易出错。

解答：根据始态合金与终态Fe2O3的质量相等，而铁在整个反应过程中守恒，所以合金中铝的量等于Fe2O3中氧的量，即w(Fe)=112/160×100%=70%，选A2。

根据氧化还原反应中电子守恒求解例5：足量铜与一定量浓硝酸反应得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO 的混合气体，这些气体与1.68LO2（标准状况）混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5mol·LNaOH溶液至Cu恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是( )

A．60mL B．45mL C．30mL D．15mL

分析：根据题意可将题中的反应过程表示如下：

从中我们可以看出：在整个反应过程中失电子的物质为Cu，而得电子的物质为O2，HNO3中的N元素在整个过程中最终没有变价（即反应前与反应后的价态相同）。因此利用氧化还原反应中得失电子守恒规律得出：

n(Cu)×2=n(O2)×4，n(Cu)=2n(O2)==0.15mol。

然后加氢氧化钠溶液时发生Cu+2OH=Cu(OH)2↓，所以n(OH)=2n(Cu)，因此V(NaOH)==0.06L=60mL。

总结终态分析法是一种整体思维方法，可以概括为“抓住反应本质，巧妙跨越中态，借助守恒关系，利用终态列式”。因只考虑起始和终态，从而可大大简化解题过程，提高解题效率。

本词条内容贡献者为:

唐浩宇 - 教授 - 湘潭大学