高中化学课程中，人教版选修4的第二章第四节主要探讨了化学反应的自发性，这涉及到化学反应的焓变（ΔH）和熵变（ΔS）。自发反应通常与热力学第一定律（能量守恒）和第二定律（熵增加原理）紧密相关。
1. 自发反应的判断：
自发反应的判定依据是吉布斯自由能变化（ΔG），它是由焓变和熵变结合温度（T）决定的，即ΔG=ΔH-TΔS。当ΔG小于0时，反应自发进行；等于0时，反应达到平衡；大于0时，反应非自发进行。
2. 焓变和熵变对反应方向的影响：
- 焓变小于0（放热反应）且熵变大于0，这样的反应在任何温度下都是自发的。
- 焓变大于0（吸热反应）且熵变小于0，这样的反应在任何温度下都是非自发的。
- 当焓变和熵变的符号相反时，反应是否自发取决于温度。在足够高的温度下，熵增大的吸热反应可以自发进行；相反，在足够低的温度下，熵减小的放热反应可能自发进行。
3. 熵变对反应自发性的影响：
物质由有序状态转变为无序状态（如固态到液态再到气态）通常伴随着熵的增加，因此熵增大的反应倾向于自发进行。
4. 实例分析：
例如，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) 是一个吸热反应，但因其熵增效应大于能量效应，所以可以在一定条件下自发进行。
5. 温度和压强对反应自发性的影响：
- 压强对反应的影响：如果反应物的分子数多于产物，增加压强会使平衡逆向移动，即不利于反应自发进行。反之，如果产物分子数多于反应物，则增加压强有利于反应自发进行。
- 温度对反应的影响：若正反应为放热反应，升高温度会使得平衡逆向移动，不利于反应自发进行；而吸热反应则相反，升温有助于反应自发进行。
6. 判定反应能否发生的条件：
通过ΔH-TΔS的计算，可以确定反应在什么条件下能够自发进行。例如，当ΔH-TΔS>0时，反应不会自发进行。
7. 焓判据和熵判据的应用：
- 对于熵增大的过程，即使吸热（ΔH>0），也可能因为熵的增加而自发进行，比如硝酸铵溶于水和气体体积增大的反应。
- 放热反应（ΔH<0）通常有利于自发进行，例如氢气与氧气生成水的反应，可以用焓判据解释。
8. 复合判据的重要性：
仅用焓变或熵变来判断反应自发性是不够全面的，需要结合温度考虑复合判据ΔG。例如，碳酸钙在室温下的分解反应是非自发的，但在高温下由于熵增的效应，反应可以自发进行。
高中化学选修4的这一部分教学内容，旨在帮助学生理解化学反应自发性的基础概念，包括焓变、熵变和吉布斯自由能在判断反应方向中的作用，以及温度、压强如何影响反应的自发性。这些知识不仅在理论学习中至关重要，也在实际的化学实验和工程应用中有广泛的应用。
