师：同学们好，很高兴和大家一起进入今天的课程。来看图片，向杯中加入稀硫酸，小车就会跑起来。这利用的就是原电池原理，原电池能将化学能转化为电能。在这个装置中，碳棒作为正极，锌为负极。负极发生的电极反应式为：锌失去电子生成锌离子，发生氧化反应；正极的电极反应式为：氢离子得到电子生成氢气。外电路靠电子定向移动，内电路靠阴阳离子定向移动。有个口诀叫“正正负负”，即带正电的阳离子移向正极，带负电的阴离子移向负极，从而构成闭合回路，形成原电池。不过在这个装置中，锌和稀硫酸直接接触会发生化学反应，导致能量利用率降低。
为提高能量利用率，需要将锌与稀硫酸分开。那在这个装置中如何构成闭合回路呢？方法不止一种，比如利用盐桥。大家还记得盐桥的作用吗？没错，它能连接内电路，形成闭合回路，平衡电荷，使电流持续产生，提高能量转化率，让电流更持续稳定。在这个改进装置中，负极依然是锌，碳棒作为正极。负极电极反应式为锌失去电子生成锌离子，发生氧化反应；正极电极反应式为氢离子得到电子生成氢气，发生还原反应。外电路通过电子定向移动，电子由负极移向正极；内电路利用盐桥中的阴阳离子定向移动构成闭合回路，形成原电池。除了盐桥，还可以利用具有特殊功能的隔膜构成闭合回路。比如这道高考题呈现的就是利用阳离子交换膜，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。同学们来分析一下。
在这个装置中，负极是锌，电极反应式为锌失去电子生成锌离子；正极是铜，电极反应式为铜离子得到电子生成单质铜。外电路靠电子定向移动，内电路借助阳离子交换膜，甲池中的氢离子通过阳离子交换膜进入乙池。回到这道题的四个选项，A项，铜电极为正极，发生还原反应，所以A项错误；B项，硫酸根离子不参与电极反应，且不能通过阳离子交换膜，电池工作一段时间，甲池中硫酸根离子浓度不变，所以B项错误；C项，乙池中的电极反应式为铜离子得到电子生成单质铜，乙池中铜离子浓度减小，而甲池中的氢离子通过隔膜进入乙池，再结合铜、锌的相对原子质量可知乙池溶液总质量增加，所以C项正确；D项，在这个装置中是阳离子交换膜，甲池中的阳离子可以通过交换膜进入乙池，但阴离子不能通过交换膜，所以D项错误。原电池中常见的隔膜有阳离子交换膜（简称阳膜），只允许阳离子通过，即允许氢离子和其他阳离子通过，不允许阴离子通过；阴离子交换膜（简称阴膜），只允许阴离子通过，不允许阳离子通过；质子交换膜只允许氢离子通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。
隔膜的作用是隔离两极区，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应，同时能选择性通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。如果将原电池中的电解质水溶液制成糊状，比如用淀粉糊固定化电解质溶液，就可制成干电池，使用起来更方便。
如果给出干电池的总反应方程式，大家能正确分析出正负极的电极反应式吗？我们观察碱性锌锰干电池的总反应式，知道负极失去电子化合价升高。根据这个特点，先标出变价元素的化合价，可以发现化合价升高的是锌元素，所以负极的电极反应物为锌。再结合介质环境和总方程式，可得出电极产物是氢氧化锌。最后根据电荷守恒、元素守恒就能正确写出负极的电极反应式。正极的电极反应式也可用相同思路书写。如果正极电极反应式较复杂，还可以用相减法，即利用总反应式减去负极电极反应式得出正极电极反应式。利用上述方法，大家来练习书写银锌纽扣电池的正负极电极反应式。先标出变价元素的化合价，结合介质环境、电荷守恒和元素守恒，正确写出负极电极反应式，正极电极反应式同样可通过化合价降低、介质环境以及电荷守恒、元素守恒得出，当然也能通过总反应式减去负极电极反应式得到。下面做道题检验一下。
普通锌锰干电池是一次电池，不能充电复原，所以A项错误；负极失电子化合价升高，电极反应式为锌失去电子生成锌离子，B项错误；C项，原电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极，所以C项正确；当外电路中通过0.1摩尔电子时，消耗锌的物质的量为0.05摩尔，可计算出消耗锌的质量为3.25克。所以D项“外电路中每通过0.1摩尔电子，锌的质量理论上减小3.25克”错误。一次干电池使用方便、价格便宜，但电容量低，不能重复使用。电量用尽后电池就报废了，造成材料浪费和环境污染。能不能生产出可重复使用的电池呢？这种需求促成了世界上最早的可充电电池——铅酸蓄电池的诞生。
铅酸蓄电池是一种二次电池，即可充电电池。二次电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。二次电池充电时，原负极连接电源负极做阴极，同理，原正极连接电源正极做阳极。有个口诀叫“负连负，正连正”。将负极反应式变换方向，并改变电子移向，即可得出阴极反应式；将正极反应式变换方向并改变电子移向，即可得出阳极反应式。口诀是“负变阴，正变阳”。在铅酸蓄电池中，负极为铅，正极为二氧化铅。外电路靠电子定向移动，内电路借助电解质溶液中阴阳离子定向移动。铅酸蓄电池的电解液选择稀硫酸，标出变价元素化合价，结合介质环境、电荷守恒、元素守恒可正确写出负极电极反应式，同理可写出正极电极反应式。充电过程是电解池过程，根据“负变阴，正变阳”口诀，将等号左右两边物质变换方向，改变电子移向，就能得到充电过程中阴极、阳极的电极反应式。
利用上述书写二次电池电极反应式的方法，一起来做一道高考题。三维多孔海绵状锌具有较高表面积，可高效沉积氧化锌，且所沉积的氧化锌分散度高，A项正确；B项和C项分析电极反应式，先看放电时的情况，放电属于原电池过程，标出变价元素化合价，结合化合价变化、介质环境、电荷守恒、元素守恒可正确写出负极和正极电极反应式，从而判断出C选项正确。再根据“负变阴，正变阳”口诀，可得出充电时阳极的电极反应式，B项也正确。放电过程中，带正电的阳离子移向正极，带负电的阴离子移向负极，所以氢氧根离子应移向负极，因此这道题错误的选项为D选项。
铅酸蓄电池产生的电流持续稳定，能提供较大电流，价格也不贵，但体积较大，废弃后处理不当会污染环境。经过科学家不断探索，研发出更多种类的可充电电池，如锂离子电池、镍镉电池、镍氢电池等。其中锂离子电池在日常生活中应用广泛，如手机、电脑、电动汽车等。锂离子电池充放电过程需要锂离子在正负极间往返运动形成电流，通过一段视频直观了解这个过程。
锂是锂离子电池中最易失去电子的材料，锂外层只有一个电子，总想失去这个电子。因此，纯锂是一种高活性金属，甚至能与水和空气发生反应。锂离子电池运作原理的关键在于，纯锂虽是活性金属，但当锂作为金属氧化物一部分时相当稳定。假设从金属氧化物中分离出一个锂原子，这个锂原子高度不稳定，会立刻形成一个锂离子和一个电子。然而，锂作为金属氧化物一部分比单独状态稳定得多。如果能为电子和锂离子在锂和金属氧化物之间提供两种不同路径，锂原子会自动到达金属氧化物部分。在此过程中，通过一条路径上的电子流动产生电流。显然，可从这种锂金属氧化物中产生电能。