第四节　化学反应进行的方向

　　重难点一 能量变化和熵变与化学反应的关系

　　任何反应体系都有趋向于从高能状态转变为低能状态和从有序自发地转变为无序的倾向。因此影响和决定化学反应进行方向的因素是能量变化(即焓变)和熵变。

　　1．化学反应的方向与能量的关系

　　能量变化是一个与反应能否自发进行有关的因素，但不是决定反应能否自发进行的惟一因素。

　　(1)多数能自发进行的化学反应是放热反应。

　　例如：在常温、常压下，氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，反应放热：

　　4Fe(OH)2(s)＋2H2O(1)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)

　　ΔH(298 K)＝－444.3 kJ/mol

　　(2)有不少吸热反应也能自发进行。

　　例如：NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(1)

　　ΔH(298 K)＝＋37.30 kJ/mol

　　(3)有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行。

　　例如：在室温下和较高温度下均为吸热过程的CaCO3的分解反应。

　　CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)

　　ΔH(298 K)＝＋178.2 kJ/mol

　　ΔH(1 200 K)＝＋176.5 kJ/mol

　　所以反应能量判据不是决定反应能否自发进行的惟一因素。

　　2．化学反应的方向与熵变的关系

　　化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，因此存在着熵变。反应的熵变ΔS为反应产物总熵与反应物总熵之差。对于确定的化学反应，在一定条件下具有确定的熵变。

　　(1)许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发进行。产生气体的反应，气体物质的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值，为熵增加反应。

　　例如：2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)；

　　NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)；

　　(2)有些熵增加的反应在常温、常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行。

　　例如：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)；

　　C(石墨，s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)；

　　(3)铝热反应是熵减小的反应，它在一定条件下也可以自发进行。

　　2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)；

　　事实证明，熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素。

　　重难点二 化学反应方向判断方法

　　1．传统的判断方法

　　(1)由不稳定物质向稳定物质转变

　　2NaHCO3\s\up7(△(△)Na2CO3＋CO2↑＋H2O，稳定性：NaCO3＞NaHCO3。

　　(2)离子反应中，对于复分解反应，一般是由易电离的物质向难电离的物质转变，或向离子浓度减小的方向转变。

　　①由溶解度大的物质向溶解度小的物质转变。

　　如Na2SO4＋CaCl2===CaSO4↓(微溶)＋2NaCl，CaSO4＋Na2CO3===CaCO3↓＋Na2SO4，所以溶解性：CaCl2＞CaSO4＞CaCO3。

　　②由相对强酸(碱)向相对弱酸(碱)转变。

如2CH3COOH＋Na2CO3===2CH3COONa＋CO2↑＋H2O，NaSiO3＋CO2