师：同学们，今天我们一起来学习高二化学选择性必修一第二章第三节化学反应的方向。本节课我们要达成两个目标：一是知道化学反应有方向，且与反应的焓变和熵变有关；二是能结合具体示例说明反应自发进行的方向。其中，化学反应的方向与焓变、熵变的关系是重点也是难点。
为什么要学习判断化学反应进行的方向呢？因为现代社会从环境保护、可持续发展以及循环经济等方面，对化学家提出了更高要求。为满足人类生存和发展需要，化学家需创造性研究和设计新的化学反应。比如，汽车尾气中的一氧化氮和一氧化碳是重要大气污染物，人们提出让它们反应生成无污染的氮气和二氧化碳，以减轻大气污染。
那这个反应在常温常压下能否自发进行？又该如何判断一个化学反应进行的方向呢？仅靠实验摸索，可能代价极大甚至徒劳无功，所以有必要寻求客观判据。
在日常生活中，自然界不用借助外力就能自动进行的自发过程有两个共同特点。一是体系趋向从高能状态转变为低能状态，会对外部做功或释放能量。像水从高处往低处流是自发过程，而要让水从低处到高处，需抽水机持续提供能量，这是非自发过程。
另外，在密闭条件下，体系有从有序状态自发转变为无序状态的倾向。比如火柴盒掉落在地，火柴会散落一地，这是自发过程；而要让散落的火柴变整齐，需人为整理，就是非自发过程。气体扩散也是自发过程，两个集气瓶分别盛有氯气和氢气，抽调中间玻璃片后，氯气瓶内气体颜色逐渐变浅，氢气瓶内出现浅黄绿色，最后两瓶气体颜色相同，无需外界作用，气体通过分子扩散自发混合均匀。固体溶解也是自发过程，氯化钠固体溶解形成水合离子，溶解前钠离子和氯离子在晶体中有序排列，溶解后在溶液中自由移动，从混乱度小向混乱度大，即从有序变为无序。
有些化学反应也是自发进行且有方向性的，像氢气和氧气生成水是自发反应，而水分解生成氢气和氧气需持续提供电能，是非自发反应。那如何判断化学反应自发进行的方向呢？科学家根据体系从高能到低能、从有序到无序的自然现象，提出了相互关联的焓判据和熵判据。
我们先来学习焓判据。实验发现，大多数放热反应可自发进行，比如氢气和氧气反应生成水，锌和硫酸铜反应置换出铜。所以有人认为只有放热反应才能自发进行，可根据反应吸热或放热判断方向。但事实并非如此，有些吸热反应也能自发进行，例如八水合氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应，五氧化二氮分解为二氧化氮和氧气，碳酸氢钠和盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水等。这说明不能仅依据放热或吸热判断化学反应方向。
实验还发现，自发过程进行的方向与混乱度有关。科学家用熵来度量这种混乱程度，熵的符号为 S ，熵值越大，体系混乱度越大。同一种物质，气态时熵值最大，液态次之，固态最小。不少例子表明，体系有自发向混乱度增加，即熵增的方向转变的倾向，可用ΔS＞0 表示熵增。比如锌和稀硫酸反应置换出氢气、氯酸钾固体分解制氧气，这些自发反应都有气体生成，体系混乱度增加，是熵增过程。
不过，有些熵减过程也能自发进行。比如乙烯聚合为聚乙烯，反应物乙烯是气体，生成物聚乙烯是固体，气体物质的量减小，体系混乱度减小，是熵减过程，即ΔS＜0 ；一氧化氮和一氧化碳反应生成氮气和二氧化碳，气体总物质的量由 4 摩尔变为 3 摩尔，体系混乱度减小，也是熵减过程；氢氧化亚铁与氧气和水反应生成氢氧化铁，有气体参与但无气体生成，气体总物质的量减小，体系混乱度减小，同样是熵减过程。这些反应的ΔS 都小于 0 ，却都能自发进行。所以，不能只根据熵增或熵减判断化学反应进行的方向。实际上，只有孤立体系（与环境既无物质交换，也无能量交换）或绝热体系（与环境既无物质交换，也无热量交换），自发过程才向着熵增方向进行。
通过讨论可知，自发反应的方向与焓变和熵变有关，但焓变和熵变都不能单独作为判断反应自发进行方向的依据，必须综合考虑体系的焓变和熵变。基于此，人们提出利用自由能变化来判断反应在某种状况下能否自发进行的复合判据。