最后更新: 2025-10-28 11:50 查看: 26 次反馈能力测评会员8.2元/月赞助

化学反应的方向与熵

判定一个化学反应在指定条件下能否发生或在什么条件下可能发生，这就是化学反应的方向问题。如果能从理论上找到一个化学反应发生方向的判据，人们就可以更科学地设计化学反应路线，避免盲目实验所造成的浪费，这对科学研究和生产实践都具有十分重要的意义。那么化学反应的方向与哪些因素有关呢？该如何判断？

## 化学反应的方向
美丽的瀑布总是从高处往低处落下，室温时冰会慢慢融化，热从高温物体向低温物体传递。大量事实表明，自然界中发生的变化会有一定的方向性。
化学反应也具有方向性。例如，氢氧化钠与硫酸能反应生成硫酸钠和水，而硫酸钠和水不会自发地生成氢氧化钠和硫酸。暴露在潮湿空气中的铁会生锈，但在相同条件下铁锈却不能自发地变成铁。在给定条件下，能“自己”进行的化学反应称为自发反应

### 1.化学反应的方向与焓变
自然界中许多自发进行的物理变化过程中均有着能量的变化，都是朝着系统能量降低的方向发生的。化学反应中同样也伴随着能量的变化。科学家曾分析了大量化学反应及其焓变后，认为决定化学反应能否自发进行的因素是反应的焓变，即放热反应可以自发进行*，而吸热反应则不能自发进行。例如，下列反应都是放热反应，在一定条件下，均能自发进行

![图片](/uploads/2025-10/9189ec.jpg)
 
 但是，后来科学家又发现，有不少吸热过程或吸热反应也是自发过程。例如，硝酸铵溶于水是吸热的，但常温下能自发进行；碳酸钙分解是吸热反应，在常温条件下不能自发进行，但在高温下能自发进行。

$$
\mathrm{CaCO}_3(\mathrm{~s})=\mathrm{CaO}(\mathrm{~s})+\mathrm{CO}_2(\mathrm{~g}) \quad \Delta H(1200 \mathrm{~K})=179 \mathrm{~kJ} \cdot \mathrm{~mol}^{-1}
$$

显然，反应的焓变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一的因素。

### 2．化学反应的方向与熵变
我们知道，冰里 $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}$ 分子的排列是很有秩序的，水里 $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}$ 分子能在液体体积范围内做无序运动，而水蒸气里的 $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}$ 分子则可在更大的空间内运动，因此可以认为相较于冰和水，水蒸气的混乱程度最大。再如，我们将一块蔗糖放人水里，开始时蔗糖分子、水分子的排列都比较有序，慢慢地蔗糖溶于水形成溶液，该过程中系统的混乱程度增大了。

**想一想**

已知下列吸热反应在指定条件下均为自发反应，思考这三个自发反应有何共同之处？
（1）高于 $621 \mathrm{~K}: \mathrm{NH}_4 \mathrm{Cl}(\mathrm{s})=\mathrm{NH}_3(\mathrm{~g})+\mathrm{HCl}(\mathrm{g})$
（

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