师：好，同学们，咱们开始上课。首先，咱们来看一下我国常见的发电方式，都有哪些呢？这是火力发电，还有水力发电等。咱们国家比较常见的发电方式主要还是火力发电。下面我们来了解一下火力发电的发电流程。火力发电首先通过煤炭的燃烧，把化学能转化成热能，热能推动汽轮机，进而转化为机械能。汽轮机带动发电机，将机械能转化为电能。大家看，从化学能到电能的转化经历了好几个步骤，每一个步骤都会伴随着一定的能量损耗，所以火力发电的效率比较低。资料显示，火力发电的能源转化率只有约35%。那么，有没有一种方式能直接把化学能转化为电能呢？咱们来思考一下，如果想产生电能，是不是就要有电流？初中物理学过，电流是电子的定向移动，那化学里学过哪种反应涉及电子的移动问题呢？对，是氧化还原反应。也就是说，我们可以做出这样一个假设：基于氧化还原反应可以实现化学能转化为电能。
下面大家回忆一下关于氧化还原反应的知识，能不能列举一些你熟悉的氧化还原反应呢？比如说一些物质的燃烧，它就是氧化还原反应，还有什么反应呢？对，置换反应，像锌和稀盐酸、稀硫酸，甚至硫酸铜都能发生氧化还原反应。咱们写一个比较熟悉的，锌和稀硫酸反应，产物是什么呀？对，会产生硫酸锌和氢气。在这个氧化还原反应中，谁失电子呢？是锌，锌把电子转移给了氢离子。这个过程我们可以用单线桥来表示，1摩尔锌传递2摩尔电子。
从方程式上看，锌可以失电子给稀硫酸，那是不是可以基于这个反应来产生电能呢？咱们试试。我给大家准备了实验药品，有锌粒和硫酸。大家在做实验时，可以在实验前后分别测量一下反应前后的温度变化。下面大家开始实验吧。
刚才大家完成实验了，能来说一下你们观察到了怎样的实验现象吗？
生：有气泡产生。
师：还有其他现象吗？
生：温度升高了。
师：请坐。这位同学观察得很仔细。还有其他同学有不同的现象吗？没有了。也就是说，我们观察到的现象一是有气泡，二是温度升高。那我们想一想，刚才的实验现象有没有指示出我们把化学能转化为电能呢？好像没有。那有什么能量转化呢？温度升高说明化学能转化为热能了。为什么刚才这个过程没有实现化学能转化为电能呢？因为电子没有定向移动，锌失掉的电子传递给了周围的氢离子，它是无序存在的。现在问题来了，我们怎么才能实现把化学能转化为电能呢？既然刚才的电子移动是无序的，那我们是不是可以想个办法让电子变得有序，让它定向移动？有什么办法呢？
生：导线。
师：对，我们可以用导线。我给大家准备了一根铜丝，可以充当导线。咱们是不是可以用这根铜丝把刚才锌粒周围的电子引出来呢？同样给大家提供这些实验药品，现在大家仍然以小组为单位，试试能不能把锌粒表面的电子引出来，形成电流。
（一段时间后）好了，咱们结束实验。刚才我发现有的小组已经做出实验现象了。哪个小组可以展示一下你们设计的实验装置，并分享一下观察到的现象呢？
生：我们把铜丝一端挨着锌粒，另一端插到稀硫酸里，锌粒这一端有气泡，铜丝那一端也有气泡。
师：请坐。他刚才说铜丝一端挨着锌粒，另一端插到稀硫酸里，正常来说锌粒一端肯定有气泡。那为什么铜丝那一端也会产生气泡呢？产生的气泡是什么呀？
生：是氢气。
师：氢气是怎么反应来的呢？
生：氢离子在这得电子了。
师：也就是说电子是不是从锌粒通过铜丝走到了另一端？那我们是不是真的把化学能转化为了电能？刚才这一组设计的这个装置，我们叫什么呀？就叫原电池，这个原电池装置就可以实现从化学能转化为电能。到现在为止，我们已经设计好了原电池的装置，实现了把化学能转化为电能。下面我们来建构原电池的模型。
首先，咱们一起来思考，什么是模型和建模呢？科学模型是把一个复杂的系统进行简化和抽象，目的是预测和解释某些科学现象。咱们是不是可以对刚才建构的原电池装置进行抽象简化，建构出一个原电池的模型，这样再遇到新的化学电源，就可以对它进行分析了。那什么是建模呢？建模其实是一个动态的过程，包括模型的构建、应用模型、评估模型以及修正等环节。刚才我们经过分析论证，已经建立了原电池的装置，接下来我们要对这个装置进行模型的构建、应用评估，并应用它来解释一些其他的化学电源。
咱们先来观察刚才建构的原电池装置，总结一下它是由哪几个要素构成的呢？可以从装置的角度思考，它可以分成哪几个部分？
生：有原电池的容器。
师：容器里面放的稀硫酸是什么呢？
生：是电解质溶液。
师：还有哪几部分呢？
生：导线、负极和正极。
师：对。刚才那个装置可以画成这样，我把锌粒放大，这一极就是负极，铜丝进到溶液里的那部分相当于就是正极，中间那段铜丝起到传递电子的作用，就是导线，下边烧杯里放的稀硫酸就是电解质溶液。这是从装置角度分析，原电池可以分为这么四部分。下面大家接着思考，从微粒的角度分析，这个原电池外电路微粒是如何迁移的呢？电子是如何迁移的？
生：由锌片经过导线流向铜片。
师：电流和电子的方向是相反的，所以电流从铜片流向锌片。这是外电路的电子转移情况。那么内电路中，也就是电解质溶液中有没有微粒迁移呢？大家看，这是我设计的离子移动可视化装置，我把锌片放在这一边，铜片放在另一边，大家观察到什么了？
生：电压表指针偏转了。
师：对，我接的是2.5伏的电压表，指针偏转说明外电路中有电子通过。我在中间注入一滴酸性高锰酸钾，然后我们等待一会儿，看看会发生怎样的变化。