元素电极电势的“高低”掌控着一类重要的化学反应——氧化还原反应，这里藏着氧化还原反应的本质。
到目前为止，元素周期表里共有118个元素，占满了整整七个周期。
这些元素有“贵贱”之分，主要是因为它们的地球储量不同，比如金比银贵，银比铜贵。这也就是大家常常说的“物以稀为贵”。
其实元素除了有贵贱之分以外，也是有高低之分的，而且元素的“高低”掌控着一类重要的化学反应——氧化还原反应，这类反应在我们的日常生活中随处可见。
在我们的中学课本中，氧化还原反应也是非常重要的知识点，例如下面这个化学反应：
锌和硫酸铜反应，生成硫酸锌和铜（Zn+CuSO4 → ZnSO4+Cu）。
课本中讲到，氧化还原反应的重要特征是反应中的元素出现了化合价的变化。没错，但与此同时，我们也要学会从本质上理解这句话，那就是氧化还原反应的过程中发生了元素间电子的迁移。
上面这个反应的特征是：锌元素（Zn）的化合价从0价变为+2价，铜元素（Cu）的化合价则从+2价变为0价。本质上，电子从锌元素流向了铜元素。
小朋友可能会觉得奇怪，电子为什么一定是从锌元素流向铜元素，而不是反过来流动呢？如果反过来流动，就意味着反应可以按照反方向进行。要解答这个问题，我们就必须搞清楚元素的“高低”理论。
元素的“高低”，体现为元素电极电势的高低。电极电势的概念，我们在这里做个比喻，请注意：“烧脑”之旅就要开始了！
电极电势是什么？简单类比的话，电子所处的电极电势就像水所处的地势。
我们都知道，水总是从地势高的地方流向地势低的地方，而电子和水流正好相反，电子喜欢自发地从低电极电势流向高电极电势。当氧化还原反应中所涉及的元素确定后，元素的电极电势也就同时确定了。
元素间电极电势的相对高低就决定了电子流动的方向，进而决定了氧化还原反应自发进行的方向。
上述反应中，锌的电极电势为-0.762V，而铜的电极电势为0.337V，故而电子从锌元素流向铜元素，铜得到电子，化合价降低，化合价由+2价变为0价；锌失去电子，化合价升高，从0价变为+2价。反过来流动则是不成立的。
我们从电极电势的角度可以将所有的元素分出个“高低”来，但这个电极电势高低在生活中是怎么被利用的呢？
设计和制造电池，就是最重要的应用之一。
趣味问答
你能根据氯元素（Cl）和碘元素（I）的电极电势数据，判断电子的流动方向，进而判断以下两个反应哪个是对的吗？
Cl：1.358V，I:0.536V
(1) Cl2+2HI → 2HCl+I2
(2) I2+2HCl → Cl2+2HI
答案：（1）
制造电池？前面讲述的内容和制造电池有关系吗？
看似毫无关系的两件事其实是紧密关联的。我们仔细梳理一遍：氧化还原反应是什么？是电子的移动。电子移动会产生什么？会产生电流。电池的作用是什么？产生持续的电流，也就是持续地进行氧化还原反应！
所以，电池就是氧化还原反应的小小反应器。(www.xing528.com)
人类最早使用的电池被称为“伏特电池”，是意大利物理学家伏特在1800年发明的。他把锌金属条和铜金属条用盐水浸湿的纸片隔开，然后同时浸入强酸溶液，这样就得到了伏特电池。
既然电池是氧化还原反应的小小反应器，那么伏特电池背后的反应是什么呢？其实非常简单，就是锌与稀硫酸反应生成氢气（Zn+H2SO4→ZnSO4+H2）。这是初中课堂的演示实验，小朋友们将来一定都会学到的。
为了纪念伏特这位发明了电池的伟大科学家和发明家，人们就将电压这个物理量的单位以“伏特”命名。
干电池是我们日常生活中最常见到的电池种类，我们几乎每天都会使用到。干电池中有普通的锌锰电池，也有不那么普通的镍镉电池、镍氢电池，它们之间的区别就在于是否允许充电。普通锌锰电池是绝对不允许充电的，如果强制充电就会有爆炸的风险，而可充电电池的充电过程则非常安全，这背后的原因到底是什么呢？
我们已经知道，电池是氧化还原反应的场所。电池在正常使用过程中，内部发生的是正向的氧化还原反应，而电池的充电过程中则发生的是氧化还原反应的逆反应。但是，逆反应不是想让它发生它就可以发生的。
干电池中都会含有可以导电的电解液，电解液一般为溶液或者糊状的物质。无论是哪一种，电解液中都含有水，而水就是电池充电的隐患。
如果给普通锌锰电池强制充电，电池内锌锰反应的逆反应是不会开启的。但是电池内部也确确实实发生着某种反应，它就是水电解反应。也就是说，给普通干电池充电时，水电解反应会优先于锌锰逆反应发生。通电过程中，水会被逐渐分解而产生氢气和氧气（2H2O→2H2+O2），当充电时间较长时，电池内部的气体就会越来越多，直到造成电池鼓包、电解液泄漏，甚至发生爆炸。
而镍镉电池、镍氢电池则可以充电，主要原因就是电池里面的氧化还原反应的逆反应是优先于水电解反应发生的。所以在充电时，水不会被电解，故而充电过程是安全的。
电动自行车时尚轻便，自发明以来就受到了人们的追捧。但就在仅仅十年前，骑电动自行车的还基本都是成年男性，这不是因为女性不会骑，而是因为电动自行车的电池实在是太重了。
十年前，电动自行车使用的是铅酸电池，黑色盒子中既有铅块，也有硫酸溶液，电池就像加了铅块的水桶，十分笨重。后来，电动自行车的电池渐渐地变轻了，才逐渐被更多人使用。
电池之所以变得轻便，得益于人们使用了一种新的元素——锂元素（Li）。
锂元素排在整个元素周期表的第3位，使得金属锂成了世界上最轻的金属。同时锂元素位于第一主族，最外电子层只有一个电子，所以化学性质十分活泼，再加上锂元素的电极电势非常低，这得天独厚的优势使得锂元素成为电池的宠儿，用它制造的电池重量轻，能量大，而且电压高。
人们使用锂元素制作电池经历了两个阶段。
人们首先采用金属锂或者锂合金作为负极材料，通过锂的氧化来产生电能，这种电池被称为“锂电池”。但是金属锂化学性质十分活泼，加工、保存、使用的要求都非常高，所以锂电池渐渐被市场淘汰了。
另外，锂电池还有一个致命问题，那就是不能充电，充电很容易发生爆炸！请注意，锂电池不能充电的原因和干电池是完全不同的。如果给锂电池充电，锂电池内部可以发生氧化还原反应的逆反应，锂离子会在充电过程中得到电子，从而被还原为金属锂，但是被还原的金属锂已经不是原来形状规整的金属锂，而是变成了树枝状的“锂枝晶”，锂枝晶很容易刺破电池隔膜造成短路，从而引发火灾和爆炸，十分危险。
后来，人们为了规避金属锂形成锂枝晶，同时赋予锂电池可充电的性能，就设计发明了“锂离子电池”。锂离子电池中没有锂原子，而只存在锂离子。在充电放电过程中，只发生锂离子的正向迁移和反向迁移，所以就完全避免了锂枝晶的形成，从根本上规避了危险的发生。
所以使用锂元素的电池分为两种，一种是使用金属锂或者锂合金，不能充电的“锂电池”，而另一种则是只存在锂离子，可以充电的“锂离子电池”。由于锂电池已经逐渐被市场淘汰，所以在日常生活中，就把锂离子电池简称为锂电池。虽然我们叫起来简单了，可是大家心里要明白，“锂电池”和“锂离子电池”是不一样的。
2019年，诺贝尔化学奖被授予三位“为锂元素电池做出巨大贡献”的科学家，分别为美国科学家约翰·古迪纳夫、美国科学家斯坦利·惠廷厄姆和日本科学家吉野彰，以表彰他们对锂元素电池的发明、改造和优化所做出的杰出贡献。
◎ 拓展阅读
柠檬太酸不好吃？那就用它发电吧
说了这么多，大家一定认为电池是一个很高端的东西，要做个电池很难吧？其实制作电池一点都不难，一个酸酸的柠檬（越酸越好）就是电能的“宝库”，再找两个金属片、两根导线就能全部搞定。两个金属片，其中一个是铜片，另一个是装饮料的易拉罐切成的铝片。这样就万事俱备，开始做电池吧！
首先用刀将柠檬划开两个口子，将铜片和铝片分别插入柠檬，然后将两根导线分别与两个金属片连接，电池就做好了。如果再将两根导线与发光二极管或小灯泡的正负极相连接，二极管或小灯泡就亮了，就是这么简单！
当然，你也可以把柠檬电池变成苹果电池、菠萝电池、橙子电池，甚至是醋电池等，看看不同的电池用起来有什么不同的现象吧！
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