化学反应具有方向性。一些化学反应进行的结果，反应物能完全变为生成物，即反应能进行到底。例如当氯酸钾加热时，它会完全分解为氯化钾和氧气；反过来，如用氯化钾和氧气来制备氯酸钾，在现有条件下是不可能的。这种反应就是不可逆反应。
在给定的条件下，无需外界帮助，一经引发即能自动进行的过程或反应，称为自发反应。化学热力学指出，熵增加，焓减小的反应必定是自发反应。自发反应不一定是快速反应。
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