师：同学们好，今天我们一起来学习第四章第一节原电池。本节课有三个学习目标：第一，进一步认识原电池的工作原理和构成条件；第二，了解双液原电池的优点；第三，能够根据简单自发的氧化还原反应设计双液原电池。
首先，我们来看一组图片。生活中的电池琳琅满目，如普通干电池、手机电池、纽扣电池、笔记本电池等等。这些电池的开发和利用，极大地丰富和改变了我们的生产与生活。相信通过本节课的学习，大家对这些电池的工作原理会有更深入的认识。
关于原电池，我们在必修2已经初步学过。原电池是一种将化学能转变为电能的装置。构成原电池有四个条件：第一，要有两种活动性不同的电极；第二，电极要插在电解质溶液中；第三，有自发进行的氧化还原反应；第四，必须构成闭合回路。概括起来就是“两极、一液、反应、回路”。当这四个条件同时满足，原电池就能正常工作。
那么，原电池的具体工作原理是怎样的呢？大家看，这是我们必修二学过的锌、铜、硫酸铜溶液原电池。通过实验我们发现，锌片逐渐变薄，铜片表面析出红色物质，电流计指针发生偏转。为什么会这样呢？锌片变薄，是因为锌失电子变成了锌离子；正极的铜表面，铜离子得到电子生成了铜单质，所以铜表面有红色物质析出。把这两个半反应加合起来，就能得到总反应，这是一个可以自发进行的氧化还原反应。原电池巧妙地把一个完整的氧化还原反应拆分成两个半反应，分别在两极进行。负极失去的电子通过外电路产生电流，从而将化学能转变成了电能。
正负极的判断方法通常有以下五点：
第一种方法，根据电极材料。一般来说，相对较活泼的金属做负极，相对不活泼或者导电的非金属单质做正极。负极失电子发生氧化反应，元素化合价升高；正极发生还原反应，元素化合价降低。
第二种方法，看外电路。外电路中，电子由负极出发，通过外电路流向正极，而电流方向则相反，由正极流回负极。
第三种方法，根据内电路中阴阳离子的迁移方向。在原电池内电路中，正极的铜因为得到负极传过来的电子，表面带负电，所以溶液中带正电的阳离子（如铜离子）会向正极迁移，阴离子则向负极迁移。阴阳离子移动方向可以用“负负正正”四个字概括，即带负电的阴离子向负极迁移，带正电的阳离子向正极迁移。
第四种方法，根据电极的明显变化。负极因为失电子形成金属阳离子而溶解，质量通常会减少；而在正极表面，金属阳离子得到电子后在正极沉积，质量会增加。如果把这里的硫酸铜溶液换成硫酸溶液，正极表面还会产生气体。
通过刚才的梳理，相信大家对必修2学过的原电池相关内容有了更进一步的认识。现在，请同学们跟我一起重新观看这个实验，特别注意铜片、锌片以及电流计指针的变化。
同学们仔细观察会发现，不仅铜片表面有红色物质析出，锌片表面也有红色物质析出。经检验，两边的红色物质都是铜。再观察电流计指针，一开始指针在200开外，5分钟后到了130，10分钟后只达到60，可见电流很不稳定，一段时间后明显出现衰减现象。这是利用数字化实验手段测得的该原电池在工作过程中电流变化的情况。
为什么会发生这样的变化呢？第一，为什么锌的表面会有铜析出？第二，锌片失去的电子全部转移给正极的铜离子了吗？第三，锌片所失电子是否全部形成电流了呢？在这个简单装置中，锌插到硫酸铜溶液里，还原剂锌和氧化剂铜离子直接接触，使得锌失去的电子有一部分会被锌表面的铜离子直接得到。锌表面的铜离子得到电子后生成铜单质附着在锌的表面，所以锌表面也出现了红色的铜。
该装置中电子转移的情况是怎样的呢？电池工作时，锌失去的电子分两部分：一部分通过外电路传递给正极表面的铜离子，将化学能转变成电能；另一部分不能通过外电路，而是直接交给负极表面的铜离子，这部分化学能转变成了热能。所以这种简单电池化学能不能全部转化成电能，能量转化效率不高，工作一段时间电流就会出现衰减现象。
造成这些问题的根本原因是什么呢？是因为锌与硫酸铜溶液直接接触，在锌表面的铜离子与锌直接发生了氧化还原反应。看来这种简单电池是有缺陷的。同学们想一想，能否对这种简单电池进行适当改进，让还原剂失去的电子全部通过电流计，使化学能尽量全部转化成电能呢？
改进的关键点在哪里呢？通过刚才的分析，我们知道造成这种简单电池能量转化效率不高的根本原因是锌和硫酸铜溶液直接接触。那么改进后的装置就应该想办法让锌和硫酸铜溶液不接触。怎么改进呢？把锌和硫酸铜溶液分开并不难，同学们进一步思考一下。
这种简单装置只有一种电解质溶液，我们称之为单液原电池。为了不让锌片和硫酸铜溶液直接接触，我们改成两种溶液，即双液原电池。锌片插入第一个烧杯，硫酸铜溶液放在第二个烧杯，这样锌和硫酸铜溶液就不再直接接触了。类比单液原电池，正极用铜，这里的正极仍然可以用铜。那么第一个烧杯里应该盛放什么溶液呢？我们让锌和硫酸铜溶液分开，是因为锌和硫酸铜会发生反应，所以注入的这个烧杯里的溶液肯定不能跟锌反应。这样的电解质溶液有很多，我们最好用含有相应金属阳离子的盐溶液，比如硫酸锌溶液，锌跟硫酸锌溶液不反应。
接下来，我们连上导线，接上电流计，指针会顺利偏转吗？显然不会，为什么呢？同学们看，两个烧杯中间是隔开的，没有形成闭合回路。上面是外电路，下面应该构成内电路。大家知道，在电池的内电路中靠自由离子传导电流，所以我们要在两个烧杯之间放一个能让自由离子定向移动的装置，这座“桥梁”通常填充盐溶液，我们称之为盐桥。