第二章 化学反应速率与化学平衡
第三节 化学反应的方向
在一定的条件下，有些过程无需外力作用就可以自发进行，并且这些过程和反应都具有方向性。
对于自发过程，它是那种不需要外力作用，就可以自发进行的过程。比如，水总是倾向于从高处流向低处。相反，水不能自发地从低处流回高处，除非借助外部力量，如使用抽水机。
而自发反应则是无需外力作用，一旦开始就可以自发进行的化学反应。例如，锌与稀硫酸的反应可以自发进行，产生硫酸锌和氢气；氢气也可以在氧气中自发反应，生成水。
并非所有的反应都可以自发进行。那些不能自发进行的反应，我们称之为非自发反应。这类反应虽然不能自发发生，但可以通过外力作用强制发生。比如，铜与稀硫酸的反应不能自发进行，但可以通过电解的方式实现；水也不能自发分解成氢气和氧气，但可以通过电解水来得到氢气和氧气。
当我们谈到化学反应的方向时，我们不仅要考虑焓变（ΔH），还要考虑熵变（ΔS）。焓变和熵变是判断化学反应方向的重要因素。
焓变是指化学反应中的能量变化。大多数放热反应（即ΔH<0）可以自发进行。但值得注意的是，有些吸热反应也可以自发进行。
熵则是度量体系“混乱度”的物理量。如果反应前后体系的混乱度增加，那就是一个熵增的过程，即ΔS>0；相反，如果混乱度减小，那就是一个熵减的过程，即ΔS<0。对于同种物质，气态的熵最大，固态的熵最小。熵增的过程更容易自发发生，比如气体的扩散、物质的溶解等。
仅仅用焓变或熵变来判断化学反应的方向都是不准确的。我们需要综合考虑自由能的变化（ΔG）。在等温等压的封闭体系中，自由能的变化可以综合反应的焓变和熵变来对化学反应的方向进行判断。自由能的表达式为ΔG=ΔH-TΔS，其中T是温度。
化学反应总是自发地向自由能减小的方向进行，直到达到平衡状态。当ΔG0时，反应不能自发进行。
现在让我们通过一个例子来进一步理解这些概念。
请看图示的化学反应过程中的能量变化，回答下列问题：
1. _______(填“>”、“<”或“=”，下同)0。
2. 熵变Δ______0。
3. 该反应_______自发进行。(填“能”或“不能”)
4. 升高温度平衡常数_______(填“增大”、“减小”或“不变”)，平衡向_______方向移动。(填“正反应”或“逆反应”)
答案：
1. <
2. >
3. 能
4. 减小；逆反应
接下来是一个已知条件的问题：
已知在特定条件下，石灰石发生分解反应，请回答下列问题：
1. 该反应_______正向自发进行。(填“能”或“不能”)
2. 若温度能决定反应方向，则该反应正向自发进行的最低温度为________。
答案：
1. 不能
2. 111.6 K