师：同学们好，从今天这节课起，我们将开始高中化学高二年级鲁科版《化学反应原理》第二章第一节“化学反应方向”的学习。在开始今天的学习之前，咱们先回忆一下刚开始接触化学这门学科的时候。相信那时，很多同学脑海中都曾有过这样的疑问：哪些化学反应可以发生，哪些又不能发生呢？经过系统学习，大家对这个问题应该都有了一定的答案。没错，化学反应的发生需要一定的化学物质，同时也需要一定的反应条件。那么今天老师提出一个大胆的疑问：如果提供所需的化学物质和反应条件，化学反应就一定能发生吗？其实，这个问题不仅在我们平时学习中存在，在工业生产中意义更大。
咱们来看课本上的一个实例。汽车尾气的主要污染物是一氧化氮和一氧化碳，它们是现代化城市中的大气污染物。为了减轻大气污染，人们提出用下列反应来处理汽车尾气。请你判断此反应能否发生，这个方案可行吗？它的理论依据又是什么呢？好了，在展开今天的学习之前，请先让我们了解几个名词，以便更好地理解后续知识。
咱们来看第一个名词“发生”，很多同学看到这个名词都笑了，说：“老师，我知道‘发生’指的就是化学反应发生了。”不错，你说得很对。那么下一个名词“自发”，什么叫自发呢？在温度和压强一定的条件下，不借助光、电等外部力量就能够自动进行的过程，我们称之为自发过程。
好，了解了自发过程，那自发和化学反应的发生之间有什么联系和区别呢？不难发现，自发的定义表明，一个化学反应能自动进行；而“发生”指的是化学反应是否正在进行，所以两者概念上的意义并不一样，请各位同学注意区分。好了，咱们再来看下面一个概念“方向”。同学们看到这个概念又笑了，说：“老师，我知道，我每天出门去上学，一出家门往右走，因为我家左边是一堵墙。”非常好，你很聪明。没错，在日常生活中，我们有空间方向，像上下、左右、前后等等。其实在化学反应里也存在方向，按照化学方程式书写的顺序，以反应物生成产物的方向，我们称之为向右进行；反之，以产物生成反应物的方向，我们称之为向左进行。
好，了解了化学反应方向，下面我们来看课本上列出的几个自发的实例，试着探究一下这些实例能不能找到一些规律。请看课本35页，在题框中描述到：在温度和压强一定的条件下，不借助光、电等外部力量就能自动进行的过程为自发过程。水由高处流向低处的过程，热由高温物体传向低温物体的过程，都属于自发过程。这两个实例，一个是水，一个是热传递，同学们仔细体会一下，这两个自发过程好像都和能量有关。既然这两个过程都与能量有关，那我们今天就从能量的角度来剖析一下化学反应，看看化学反应的方向是不是也跟能量有着密不可分的联系。
提到能量，化学反应中能量最常见的表现形式之一，我们称之为焓变。因此，我们先来看看化学反应焓变与反应方向的关系。这里列出了一个常见的化学反应方程，同学们很早就学过，白色的氢氧化亚铁接触到水和空气就会立即被氧化成灰绿色，最后变成红褐色。相信大家对这个特殊的实验现象记忆犹新。这个反应真实发生了，从反应的焓变我们不难看出，此反应为放热反应。有同学可能会想：“老师，是不是放热反应就能自发？”别着急，咱们再看看其他情况。碳酸氢铵与醋酸溶液的反应，因为醋酸的酸性强于碳酸，所以这个化学反应也能自发进行。从反应的焓变我们发现，这个反应是一个吸热反应。通过这两个方程我们能得出，对于一个化学反应来说，放热反应有能自发的，吸热反应也有能自发的。
其实不止这些情况，咱们再来看下面这个关于大理石的反应。大理石是一种质地坚硬、耐用的材料，日常生活中随处可见，生成大理石的方程也有很多。科学家研究发现，这个方程在298K时和1200K时对应的焓变数值差别并不大，但是从反应发生的方向上却有着天壤之别，298K时此化学反应不能发生，1200K时此化学反应可以自发。由此我们发现，对于一个化学反应来说，焓变与化学反应的方向有着密不可分的联系，但这个联系并非简单的放热能自发、吸热不能自发这样片面的结论。所以我们可以说，反应的焓变与化学反应存在一定的联系，但焓变不是化学反应方向的唯一影响因素。
好，说完了焓变，咱们再来看看化学反应中是否还有其他能量形式的变化。什么叫熵呢？对于一个大量粒子组成的体系，人们定义了一个物理量熵，用来描述体系的混乱度，符号为S，常用单位为焦耳每摩尔每开。注意，之前我们学习反应热时用到的焓变单位是千焦每摩，而熵的单位是焦耳每摩每开，从数值上说有1000的差值，所以在进行运算时要注意单位换算。熵值越大，体系的混乱度越大。在自然界中，熵增加的反应随处可见。比如说一盒整齐排列的火柴，混乱度比较低，一不小心火柴洒落一地，混乱度增大，这样的过程就是一个熵值增加的过程，而且这个过程是自发进行的，所以自然界中熵值增加的过程非常常见。那么在化学反应里，熵的变化是否也存在呢？在化学反应中，熵也会发生一定的变化。我们将反应产物的总熵与反应物的总熵之差定义为反应的熵变。若反应产物的总熵大于反应物的总熵，则记为ΔS＞0，描述为熵增；若反应产物总熵小于反应物总熵，记为ΔS＜0，称之为熵减的反应。
我们了解了焓这种能量表现形式，那么下面就来看熵与化学反应的方向是否存在某种联系呢？同样，我们用一些具体的反应实例来进行分析，请同学们分析黑板上的这些反应以及它们的熵变数值，看看能否总结出熵变与化学反应方向的联系。
黑板上书写了5个化学反应方程式，这些反应都是真实存在且可以发生的，所以这些反应都能自发。有的化学反应的熵变为正值，有的化学反应的熵变为负值。因此，就像焓变与化学反应方向的关系一样，我们只能说熵变与一个化学反应的方向存在某种联系，但它依然也不是唯一的影响因素。
好了，根据上面的描述，我们已经了解了焓变、熵变都与化学反应的方向存在某种联系，而且都不是唯一的决定因素。那么现在考虑问题全面一些，是否还有其他影响因素能影响化学反应方向呢？经过科学家的深入研究和大量理论演算，我们得到了这样一个结论：在温度、压强一定的条件下，反应方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果。反应方向的判据为ΔH - TΔS。同学们仔细观察一下这个判据的计算式，此计算式中牵扯到三个状态函数，分别是熵变、热力学温标T和焓变。也就是说，我们需要用这三个状态函数共同判定此反应能否自发。经过推断，当ΔH - TΔS＜0时，表明反应能自发进行；当ΔH - TΔS = 0时，反应达到平衡；若ΔH - TΔS＞0，反应不能自发。所以我们不难得出，在温度、压强一定条件下，自发反应总是向着ΔH - TΔS＜0的方向进行。