淺析“化學(xué)能”“焓變”“熵變”的教學(xué)要求

王云生

摘要： 依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)分析高中化學(xué)課程“化學(xué)能”“焓變”“熵變”的教學(xué)要求和認(rèn)識價值;探討“化學(xué)能”“焓變”“熵變”教學(xué)中存在的問題，并就教學(xué)中如何處理通俗性和科學(xué)性的關(guān)系提出建議。

關(guān)鍵詞： 化學(xué)能; 焓變; 熵變; 教學(xué)要求; 認(rèn)識價值

文章編號： 10056629（2020）12000305

中圖分類號： G6338

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

1研究背景

普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）在課程內(nèi)容設(shè)置上，延續(xù)了2011年普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）的規(guī)定，在必修課程主題3，選擇性必修課程模塊1“化學(xué)反應(yīng)原理”主題1、主題2有關(guān)“化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化”“化學(xué)反應(yīng)方向與限度”等教學(xué)內(nèi)容中，引入了化學(xué)能、焓變、熵變的概念。要求“知道化學(xué)反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與其他形式能量的轉(zhuǎn)化，……”;“認(rèn)識化學(xué)能可以與熱能、電能等其他形式能量之間相互轉(zhuǎn)化，能量的轉(zhuǎn)化遵循能量守恒定律”，“認(rèn)識化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，恒溫恒壓條件下化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱可以用焓變表示，了解蓋斯定律及其簡單應(yīng)用”;“知道化學(xué)反應(yīng)是有方向的，知道化學(xué)反應(yīng)的方向與反應(yīng)的焓變和熵變有關(guān)”[1]。

與2011年頒布的普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）相比，2017年版課程標(biāo)準(zhǔn)對這些概念的教學(xué)要求更為明確、合理。例如，2011年版標(biāo)準(zhǔn)涉及“化學(xué)能”概念的教學(xué)要求是：“通過生產(chǎn)、生活中的實(shí)例了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化”，“舉例說明化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系及其應(yīng)用”。2017年版標(biāo)準(zhǔn)修訂為“知道”“認(rèn)識”化學(xué)能與其他形式能量的轉(zhuǎn)化。對焓變、熵變概念的教學(xué)，將2011年“能用焓變與熵變說明化學(xué)反應(yīng)的方向”的要求降低為“知道化學(xué)反應(yīng)的方向與反應(yīng)的焓變和熵變有關(guān)”。無論2011年還是2017年版課程標(biāo)準(zhǔn)，都沒有要求學(xué)生理解、掌握化學(xué)能、焓變和熵變的定義，只要求學(xué)生知道研究化學(xué)反應(yīng)中能量的轉(zhuǎn)化、化學(xué)反應(yīng)的方向、限度等問題，需要運(yùn)用這些概念做分析說明。

上述這些內(nèi)容的教學(xué)要求是2011年課程改革后新增加的?；瘜W(xué)能、焓變、熵變、自發(fā)反應(yīng)、反應(yīng)方向這些概念比較抽象，限于高中學(xué)生的認(rèn)識水平，理解有一定困難。各版本教材都沒有對化學(xué)能、焓變和熵變等概念的含義做說明。在不要求學(xué)生理解、掌握化學(xué)能、焓變和熵變等概念含義的情況下，如何借助這些概念說明化學(xué)反應(yīng)中能量的轉(zhuǎn)化，化學(xué)反應(yīng)的方向、限度等問題，現(xiàn)行各版本教材也未提出通俗而不失科學(xué)性的說明。不少一線教師由于缺乏相關(guān)的專業(yè)知識儲備和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，不太明白為什么要在高中化學(xué)課程中引入這些概念;如何在教學(xué)中做通俗、簡明的講解，覺得十分困難。因此，多數(shù)高中學(xué)生對這些問題的認(rèn)識處于囫圇吞棗、一知半解的狀態(tài)。針對中學(xué)教學(xué)實(shí)際中存在的問題，一些化學(xué)教學(xué)研究專家在論著中做了解釋說明，提出了自己的見解。例如《中學(xué)化學(xué)學(xué)科理解疑難問題解析》[2]一書就“如何理解焓變與反應(yīng)熱？”“什么是化學(xué)能？”“什么是體系的熵核熵變？”等問題做了解答分析。2017年版化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)對這些概念的學(xué)習(xí)要求也有了更明確，更適合學(xué)生認(rèn)識水平的規(guī)定。但是，由于這些問題不是高考的熱點(diǎn)問題，教學(xué)中存在的問題并沒有引起足夠的重視。為了提高教師的學(xué)科理解能力，落實(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)要求，幫助學(xué)生為后續(xù)學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)，不應(yīng)讓這些問題“得過且過”。

2化學(xué)能的含義與教學(xué)要求

多數(shù)一線化學(xué)教師只是模模糊糊地知道“化學(xué)能”是和化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的能量。它和物質(zhì)的內(nèi)能是什么關(guān)系？和“化學(xué)反應(yīng)”又有什么關(guān)系？也大多不甚明白。不同專家對要不要給“化學(xué)能”定義、怎么下定義，看法也不盡相同。現(xiàn)行各版本教科書也沒有對化學(xué)能的含義做介紹、說明，這給教學(xué)帶來一定的困擾。

物質(zhì)中蘊(yùn)含的全部能量就是物質(zhì)的內(nèi)能，包括微粒的動能、勢能、電子能還有核能?；瘜W(xué)能和機(jī)械能、風(fēng)能、潮汐能一樣，在稱呼中點(diǎn)明了能的來源?；剂先紵⒄ㄋ幈?、食物在動物體內(nèi)發(fā)生化學(xué)變化，這些在化學(xué)變化中釋放出的能，表現(xiàn)形式上可以是熱能、光能、電能等，都源于物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時內(nèi)能的改變。綠色植物的光合作用，太陽光的光能通過光合反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為碳水化合物的內(nèi)能，這部分內(nèi)能在碳水化合物發(fā)生氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳時，可以釋放出來。通俗地說，化學(xué)能是在化學(xué)反應(yīng)中能發(fā)生改變的那部分物質(zhì)的內(nèi)能。核能也是物質(zhì)的內(nèi)能，但不屬于化學(xué)能，因?yàn)樵诨瘜W(xué)反應(yīng)中核能不發(fā)生變化。

有人認(rèn)為，化學(xué)能就是物質(zhì)所蘊(yùn)藏的一部分內(nèi)能?；瘜W(xué)能是物質(zhì)內(nèi)能的一部分，是化學(xué)變化中能發(fā)生改變的那一部分內(nèi)能。不提化學(xué)反應(yīng)，直接把化學(xué)能視為物質(zhì)內(nèi)能的組成部分，是不妥當(dāng)?shù)?。例如，在一定條件下12kg碳單質(zhì)含有確定數(shù)量的內(nèi)能。只有當(dāng)這些碳發(fā)生燃燒反應(yīng)時，反應(yīng)物（包括碳和參加反應(yīng)的氧氣）中的部分內(nèi)能會以熱能、光能的形式釋放出來，反應(yīng)物中還有一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為生成物一氧化碳或二氧化碳的內(nèi)能。在不同條件下發(fā)生的反應(yīng)不同，以熱能、光能等形式釋放出來的化學(xué)能，在數(shù)量上也不相同。

有人主張要讓學(xué)生真正理解、形成化學(xué)能的概念，要給化學(xué)能下科學(xué)的定義，要從定量視角來說明什么是化學(xué)能。例如，“化學(xué)能是化學(xué)反應(yīng)前后生成物內(nèi)能和反應(yīng)物內(nèi)能的差”;“在恒溫恒壓下，化學(xué)能就是該反應(yīng)的焓變ΔH”。這一要求在高中化學(xué)課程中是否必要？化學(xué)能源于化學(xué)反應(yīng)過程中反應(yīng)體系內(nèi)能的變化，可以從化學(xué)反應(yīng)中生成物內(nèi)能和反應(yīng)物內(nèi)能的差求得化學(xué)反應(yīng)中釋放的化學(xué)能的大小。也可以依據(jù)化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物分子中化學(xué)鍵斷裂吸收的總能量與形成生成物分子中的化學(xué)鍵放出的總能量之差來求得反應(yīng)中的能量變化。還可以利用蓋斯定律，在恒溫恒壓下，在反應(yīng)不做非體積功的條件下，從已知反應(yīng)的焓變?nèi)デ笪粗磻?yīng)的焓變。但是，要求學(xué)生把化學(xué)能與化學(xué)反應(yīng)中鍵能的變化、焓變聯(lián)系起來，定量認(rèn)識化學(xué)能，學(xué)生的理解是否會更為困難？把化學(xué)能等同于“恒溫恒壓下反應(yīng)的焓變”，“生成物內(nèi)能和反應(yīng)物內(nèi)能的差”是否妥當(dāng)？

在高中化學(xué)教學(xué)中不給化學(xué)能下定義，學(xué)生能理解、形成初淺的化學(xué)能的概念嗎？以初中學(xué)生元素化合價概念的學(xué)習(xí)為例，可以說是不成問題的。2001年九年義務(wù)教育課程改革制定的義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，刪除了要求學(xué)生理解、記憶元素化合價概念的定義的教學(xué)要求。教師、學(xué)生不再為難理解難記憶的化合價定義而苦惱。學(xué)生可以通過所認(rèn)識的化合物的組成的分析，認(rèn)識到元素彼此化合形成化合物需要按一定的原子數(shù)比相結(jié)合;知道了化學(xué)上借助元素的“化合價”可以了解元素以怎樣的原子數(shù)比相結(jié)合;理解了化合物有確定組成的事實(shí)，能利用科學(xué)家從大量事實(shí)中歸納的化合價知識正確判斷、書寫常見化合物的化學(xué)式，達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。

進(jìn)入高中階段學(xué)習(xí)的學(xué)生接觸到許多化學(xué)反應(yīng)，都知道反應(yīng)過程有能量的釋放或吸收。知道化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)體系或者從外部環(huán)境吸收熱能、光能或電能，轉(zhuǎn)化為體系中生成物的內(nèi)能，或者以熱能、光能或電能等形式向環(huán)境釋放反應(yīng)物中的部分內(nèi)能。從中不難體會到化學(xué)能是在化學(xué)反應(yīng)中可以改變的那部分內(nèi)能。離開化學(xué)反應(yīng)，就無所謂化學(xué)能。“化學(xué)能”概念的初步形成，可以幫助學(xué)生體會到化學(xué)反應(yīng)中能量可以發(fā)生轉(zhuǎn)化，反應(yīng)物、生成物的內(nèi)能可以通過化學(xué)能的釋放或吸收而改變;可以體會到化學(xué)反應(yīng)在實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化和利用上的重要作用。例如，在一定條件下氫氣與氧氣反應(yīng)生成水蒸氣，發(fā)生反應(yīng)的氫氣和氧氣的一部分內(nèi)能以熱能的形式釋放出化學(xué)能。反之，在一定條件下水蒸氣在高溫或電解條件下，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，分解為氫氣和氧氣，反應(yīng)過程以熱能或電能形式吸收外界的能量，轉(zhuǎn)化為生成物的內(nèi)能。當(dāng)這些氫氣氧氣發(fā)生反應(yīng)，化合生成水蒸氣時，反應(yīng)物的部分內(nèi)能，又會以熱能、光能等形式釋放出來。

3焓變概念的初淺介紹與認(rèn)識價值

選擇性必修課程的化學(xué)反應(yīng)原理模塊要求學(xué)生知道，“化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，恒溫恒壓下化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱可以用焓變表示，了解蓋斯定律及其簡單與應(yīng)用”[3]。達(dá)成這一教學(xué)要求，要幫助學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)反應(yīng)體系，從始態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻K態(tài)，體系的內(nèi)能會發(fā)生變化，體系會向環(huán)境傳遞熱或者從環(huán)境中吸收熱，會對環(huán)境做功或者從環(huán)境中獲得功。由于通常研究的化學(xué)反應(yīng)是在恒溫恒壓下進(jìn)行的，如果反應(yīng)體系只做體積功，不做電功等其他非體積功，反應(yīng)體系的內(nèi)能變化與體系所做的體積功之和，就等于反應(yīng)體系恢復(fù)到反應(yīng)前溫度時，化學(xué)反應(yīng)吸收或放出的熱量（科學(xué)家稱之為恒壓熱效應(yīng)Qp）?？茖W(xué)家還用反應(yīng)體系的“焓（H）”的變化量（ΔH）來表示體系的內(nèi)能的變化與體系在反應(yīng)過程中對環(huán)境做功或者從環(huán)境中獲得功之和。因此，在恒溫恒壓下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，如果體系只做體積功，反應(yīng)的熱效應(yīng)Qp可以簡單地用體系的焓變（ΔH）來表示。在熱化學(xué)方程式中，用焓變表示反應(yīng)熱。例如氫氣在氧氣中燃燒生成水的熱化學(xué)方程式可以表示為：

2H2（g）+O2（g）2H2O（l）ΔH=-571.6kJ·mol-1

在中學(xué)化學(xué)課程中引入焓變的概念，可以幫助學(xué)生初淺地了解通常研究的化學(xué)反應(yīng)，在不做非體積功的情況下，反應(yīng)熱效應(yīng)、反應(yīng)體系內(nèi)能變化、反應(yīng)體系所做的功三者之間的關(guān)系，更科學(xué)地描述化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)。

教師自己要了解如何依據(jù)熱力學(xué)原理推導(dǎo)出焓與焓變的概念，才能深入淺出地講解，幫助學(xué)生了解焓變的概念。任何變化過程都是由始態(tài)和終態(tài)決定的。反應(yīng)體系中有一定種類、一定數(shù)量的反應(yīng)物、生成物，各種物質(zhì)有一定的聚集狀態(tài)。體系有一定的體積，并處于一定的溫度、壓力下，蘊(yùn)含著一定的能量?；瘜W(xué)反應(yīng)中，體系的內(nèi)能變化、體系對環(huán)境做功（或環(huán)境對體系做功）、體系向環(huán)境傳遞的熱（或從環(huán)境吸收的熱），三者之間存在著嚴(yán)格的數(shù)量關(guān)系。通常討論的化學(xué)反應(yīng)體系是和環(huán)境有能量交換而無物質(zhì)交換的封閉體系。體系與環(huán)境間的能量交換，表現(xiàn)為體系內(nèi)能的變化、體系對環(huán)境做功或體系從環(huán)境中獲得功、體系的反應(yīng)熱效應(yīng)。根據(jù)熱力學(xué)第一定律（在任何過程中，總能量是守恒的），體系內(nèi)能的變化ΔU與體系從環(huán)境中吸收的熱Q、體系對環(huán)境做的功W之間的關(guān)系可以表達(dá)為： ΔU=Q-W。在恒溫恒壓下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)體系只做體積功（W體積）（如不做電功），反應(yīng)的熱效應(yīng)（Qp）與內(nèi)能的變化的關(guān)系可以表示為： ΔU=Qp-W體積=Qp-P（V2-V1）。

由此可知，反應(yīng)的熱效應(yīng)Qp=ΔU+P（V2-V1）=U2-U1+P（V2-V1）=（U2+PV2）-（U1+PV1）。該關(guān)系式說明，通常討論的在恒溫恒壓下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)如果體系只做體積功，反應(yīng)的熱效應(yīng)Qp等于反應(yīng)體系的內(nèi)能變化與體系所做功的和?？茖W(xué)家用反應(yīng)體系的焓H代表反應(yīng)體系的內(nèi)能和體系的體積與壓強(qiáng)的積。即H表示（U+PV）?？梢缘玫剑?/p>

Qp=（U2+PV2）-（U1+PV1）=H2-H1=ΔH

教學(xué)中，不要求學(xué)生從熱力學(xué)原理來分析和推導(dǎo)焓和焓變的概念。教師可以通過實(shí)例幫助學(xué)生認(rèn)識，通常研究的化學(xué)反應(yīng)體系，例如容器中的酸堿溶液體系發(fā)生的中和反應(yīng)，氫氣氧氣化合生成水蒸氣，在化學(xué)反應(yīng)過程中，體系的內(nèi)能會發(fā)生變化、體系可以對環(huán)境做功或從環(huán)境中獲得功（反應(yīng)體系體積膨脹對環(huán)境做功，或者反應(yīng)體系體積縮小，從環(huán)境中獲得功）、體系和環(huán)境間會發(fā)生熱的傳遞（向環(huán)境放熱或從環(huán)境吸收熱）。體系的內(nèi)能的變化、體系對環(huán)境做功（或環(huán)境對體系做功）、體系向環(huán)境傳遞的熱（或從環(huán)境吸收的熱）三者之間存在著嚴(yán)格的數(shù)量關(guān)系。

教師可以直接告訴學(xué)生，

科學(xué)家依據(jù)能量守恒原理，經(jīng)過一系列嚴(yán)密的推導(dǎo)，得到一個結(jié)論： 通常研究的化學(xué)反應(yīng)在恒溫恒壓進(jìn)行時，反應(yīng)的熱效應(yīng)（Qp）等于反應(yīng)中體系的內(nèi)能變化、體系所做的功（或環(huán)境對體系所做的功）之和。把反應(yīng)體系內(nèi)能變化和體系所做的功（或環(huán)境對體系所做的功）的總和稱為體系的焓變（ΔH），這樣就可以簡單地用體系的焓變（ΔH）來表示反應(yīng)的熱效應(yīng)（Qp）。

4化學(xué)反應(yīng)方向、熵概念與反應(yīng)自發(fā)性判斷的教學(xué)

依據(jù)2017年版化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)對于化學(xué)反應(yīng)方向和熵的學(xué)習(xí)要求，要幫助學(xué)生知道： 化學(xué)反應(yīng)是有方向的;反應(yīng)方向和焓變、熵變有關(guān)。不少化學(xué)教師在教學(xué)中感到焓和熵的概念抽象，教師難講、學(xué)生難接受，而且上述教學(xué)要求，“欲言又止、吞吞吐吐”，難以把握。

幫助學(xué)生認(rèn)識“化學(xué)反應(yīng)是有方向的;反應(yīng)方向和焓變、熵變有關(guān)”，要求教師通過通俗的啟發(fā)式講解幫助學(xué)生初淺了解（知道）什么是反應(yīng)方向，什么是反應(yīng)體系的焓變、熵變，知道它們之間有關(guān)聯(lián)，要依據(jù)反應(yīng)的焓變、熵變，有時還要考慮反應(yīng)的溫度條件做綜合判斷。但是，不要求知道它們之間是如何關(guān)聯(lián)的，更不要求知道如何依據(jù)反應(yīng)體系的熵變、焓變來確定反應(yīng)的方向。

（1） 知道化學(xué)反應(yīng)具有方向性。在教學(xué)中要運(yùn)用實(shí)例幫助學(xué)生認(rèn)識在一定條件下（即在一定的溫度、壓強(qiáng)下），不需要外界環(huán)境對反應(yīng)體系做功，反應(yīng)體系只能自動朝一個方向進(jìn)行，而相反方向的反應(yīng)是不能自動進(jìn)行的。例如，常溫常壓下可燃物的燃燒、酸堿的中和反應(yīng)，高溫下CaCO3的分解反應(yīng)、NH4Cl的熱分解都不需要外界做功就能自動發(fā)生。與這些反應(yīng)方向相反的反應(yīng)（如，常溫下燃燒產(chǎn)物自動還原為可燃物、鹽自動轉(zhuǎn)化為酸和堿，高溫下氧化鈣和二氧化碳、氨氣和氯化氫氣體分別自動化合生成碳酸鈣、氯化銨）沒有外界對反應(yīng)體系做功，是不能發(fā)生的。有些學(xué)生不理解“環(huán)境對反應(yīng)體系做功（提供能量）”的含義，往往把高溫下發(fā)生的反應(yīng)，視為外界對反應(yīng)體系提供了能量。要用學(xué)生熟悉的實(shí)例糾正錯誤的前概念。例如，讓學(xué)生思考，在溫度達(dá)到可燃物的著火點(diǎn)時，燃燒才能發(fā)生，這是不是意味著可燃物燃燒需要外界提供能量，是非自發(fā)反應(yīng)？水在電解條件下才能分解為氫氣、氧氣，為什么可以說明水的分解是非自發(fā)反應(yīng)？此外，要幫助學(xué)生認(rèn)識自發(fā)反應(yīng)，指的是在一定條件下，不需要外界提供能量可以自動發(fā)生的反應(yīng)，指的是反應(yīng)發(fā)生的趨勢，但并不意味著反應(yīng)在該條件下一定有明顯的反應(yīng)速率。例如，在常溫常壓下氮?dú)鈿錃饣仙砂?，是自發(fā)反應(yīng)，但反應(yīng)速率極慢，實(shí)際上經(jīng)過很長的時間，也難以覺察到有氨氣生成。

（2） 知道一個體系總是趨向于處于較低的能量狀態(tài)，使體系處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)?？梢粤信e實(shí)際例子，幫助學(xué)生認(rèn)識通常研究的在恒溫恒壓下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，在不做非體積功時，體系焓減小[焓變ΔH小于零（ΔH<0），即體系的內(nèi)能降低、體系做功的本領(lǐng)減?。ɑ驈沫h(huán)境獲得功減少）]有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行。

（3） 知道在一個與環(huán)境沒有物質(zhì)和能量交換的孤立系統(tǒng)中，微觀粒子熱運(yùn)動混亂程度總是在增加的。

科學(xué)家用“熵”（S）來度量系統(tǒng)中微觀粒子熱運(yùn)動的混亂程度。

熵是一個難以理解的熱力學(xué)概念。不宜從定義出發(fā)作講解。可以借助學(xué)生易于理解的例子，做啟發(fā)式講解。例如，一小粒高錳酸鉀晶體在水中組成的體系，在和外界沒有物質(zhì)和能量交換的情況下，鉀離子和高錳酸根離子總是會從有序排列的晶體中脫離，分散到水中，最終均勻地分散到水中，使體系達(dá)到最大的混亂度。相反一杯高錳酸鉀溶液處于孤立體系中，鉀離子和高錳酸根離子永遠(yuǎn)不可能集聚成具有一定內(nèi)部結(jié)構(gòu)的晶體。自然界中所有的孤立體系總是存在著由有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序，使體系混亂度增加的傾向?？茖W(xué)家用“熵”（S）來度量一個系統(tǒng)中微觀粒子熱運(yùn)動的混亂程度。體系的混亂度增大，即體系的熵不斷增大。一個反應(yīng)體系熵的增大，即體系的熵增（ΔS>0）有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行。

（4） 知道反應(yīng)體系的焓的變化（焓變）、熵的變化（熵變）都對反應(yīng)的自發(fā)性有影響。要正確判斷反應(yīng)可否自發(fā)進(jìn)行，要綜合考慮反應(yīng)的焓變與熵變。當(dāng)反應(yīng)體系焓的變化、熵的變化對反應(yīng)自發(fā)性的影響不一致時（例如焓趨于增加，不利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行;熵趨于增加，有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行），還要考慮反應(yīng)體系的溫度對反應(yīng)自發(fā)性的影響，因?yàn)榉磻?yīng)溫度會影響體系熵的變化。例如，碳酸鈣的分解反應(yīng)： CaCO3（s）CaO（s）+CO2（g），ΔH大于0，不利于反應(yīng)的進(jìn)行;而ΔS大于0，有利于反應(yīng)的進(jìn)行。要考慮溫度條件才能做出正確判斷。事實(shí)上，在常溫下該反應(yīng)不能自發(fā)發(fā)生，而在1000℃時則可以自發(fā)進(jìn)行。

高中化學(xué)教學(xué)幫助學(xué)生了解熵、認(rèn)識孤立體系中熵總是趨于增大的，可以讓學(xué)生初步認(rèn)識到一個系統(tǒng)（無論是化學(xué)反應(yīng)體系、有機(jī)體，還是社會），如果處于孤立狀態(tài)，不與環(huán)境發(fā)生物質(zhì)或能量的交換，熵會不斷增加，混亂度不斷增大，將從有序走向無序，最終體系將無法維持正常的運(yùn)行。體系要維持有序的運(yùn)動狀態(tài)，不使混亂程度不斷增加，必須與環(huán)境進(jìn)行能量和物質(zhì)交換，使系統(tǒng)的發(fā)展過程一定會增加的熵得以去除。因此，有機(jī)體的健康發(fā)展、有序運(yùn)行，需要從環(huán)境中得到負(fù)熵，抵消系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的熵的增加。正如薛定諤指出的：“有機(jī)體賴以生存的東西就是負(fù)熵?！薄靶玛惔x在本質(zhì)上就是有機(jī)體成功地去除所有因存活而不可避免地產(chǎn)生的熵。[4]”

參考文獻(xiàn)：

[1][3]中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2018： 28.

[2]吳星. 中學(xué)化學(xué)學(xué)科理解疑難問題解析[M]. 上海： 上海教育出版社， 2020： 149～161.

[4]薛定諤. 生命是什么[M]. 北京： 北京大學(xué)出版社， 2018.