资深教师带你学:高二化学选修一之化学平衡基础课-化学反应的自发性与反应方向

第06部分 化学反应的自发性与反应方向

　化学反应进行的方向与反应的自发性有关。自发过程是指在一定条件下不需要外力作用就能自动进行的过程。非自发过程是指在一定条件下，需要外界做功才能进行的过程。

自发过程有明确的方向性，要逆转必须借助外界做功。自发变化的最大限度是体系的平衡状态。

1.焓判据

自发过程的体系总是趋向于从高能量状态转变为低能量状态，即表现为焓变△H＜0。依据焓变判断反应进行的方向称为焓判据。

多数放热反应(△H＜0)能自发进行，如

NaOH(aq)＋HCl(aq) NaCl(aq)＋H₂O(l)

2Na(s)＋2H₂O(l) 2NaOH(aq)＋H₂(g)

CaO(s)＋H₂O(l) Ca(OH)₂(aq)

部分吸热反应(△H＞0)也能自发进行，如

2N₂O₅(g) 4NO₂(g)＋O₂(g)

一些吸热反应(△H＞0)常温下不能自发进行，但在较高温度下能自发进行，如

CaCO₃(s) ^高温CaO(s)＋CO₂(g)

多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有很多吸热反应能自发进行，故根据焓判据来判断反应进行的方向是不全面的。

2. 熵判据

熵是指在密闭条件下，能促使体系自发地从有序变为无序的推动因素。熵是衡量一个体系混乱度的物理量，符号为S，单位为J·mol^-1·K^-1。熵值越大，体系的混乱程度越大。

同一条件下不同物质的熵值不同；同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，气态时熵值最大，液态时次之，固态时最小；物质的量越大，分子数越多，熵值越大。

自发过程的体系趋向于有序转变为无序，导致体系的熵增加，即熵增原理，这是反应方向判断的熵判据。

固体的溶解过程、气体的扩散过程、水的汽化过程及墨水的扩散过程都是体系混乱程度增大的过程，即熵增加过程。

CaCO₃(s) CaO(s)＋CO₂(g)△S＝＋169.6 J·mol^-1·K^-1

C(石墨，s)＋H₂O(g) CO(g)＋H₂(g)△S＝＋133.8 J·mol^-1·K^-1

熵增加的反应大多能在常温常压下自发进行；有些熵增加的反应在常温常压下不能自发进行，但在较高温度下可自发进行；有些熵减小的反应(△S＜0)在一定条件下也可以自发进行(如铝热反应△S＝－39.35 J·mol^-1·K^-1)。

事实证明，熵变是反应能否进行的有一个因素，但却不是唯一因素，只根据熵变判断反应进行方向也是不全面的。

3.复合判据

焓变和熵变都与反应的自发性有关，但却不能独立地作为反应自发性的判据，因此提出体系的自由能变化(△G，kJ·mol^-1)，△G＝△H－T△S，△G是恒温、恒压下判断化学反应自发性的判据：

表03-09 自由能对反应自发性的判断结果