离子-电子法（半反应法）

【离子-电子法必须遵循一个原则，即氧化剂得到电子的总数与还原剂失去电子的总数必须相等】。现以KMnO₄和K₂SO₃在稀H₂SO₄溶液中的反应为例，说明离子-电子法配平反应方程式的方法。其主要步骤是：

1.根据反应事实写出反应物和生成物的化学式，并将氧化值起变化的离子写成一个没有配平的离子反应方程式：

KMnO₄+K₂SO₃+H₂SO₄→MnSO₄+K₂SO₄+H₂O

MnO^—₄+SO²₃^—→Mn²⁺+SO²₄^—

2.将离子反应方程式改写为两个半反应，一个代表氧化剂的还原反应，另一个代表还原剂的氧化反应：

MnO₄—→Mn²⁺（还原反应）

SO²₃—→SO²₄^—（氧化反应）

3.将两个半反应式配平。配平半反应式，不仅要使两边各种原子的总数相等，而且也要使两边的净电荷数相等。方法是首先配平氧化值改变的原子数，然后根据介质的不同在半反应的左边或右边加上适当的H⁺或OH^—数来配平电荷数，最后加H₂O使之平衡。

MnO4—还原为Mn²⁺时，要得到5个电子，这样左边所带电荷数为—6，右边所带电荷数为+2，为使电荷平衡，在酸性介质中，左边应加8个H⁺；为使原子守恒，右边加4个H₂O分子可使半反应配平。

MnO₄^—+8H⁺+5e^—→Mn²⁺+4H₂O

SO²₃^—氧化为SO²₄^—时，右边得到2个电子，左边所带电荷数为—2，右边为—4。为使电荷平衡，在酸性介质中右边应增加2个H⁺；为使原子守恒，左边应加1个H₂O分子。

SO²₃^—+H₂O→SO²₄^—+2H⁺+2e^—

4.根据氧化剂得到的电子总数和还原剂失去的电子总数必须相等的原则，在两个半反应式中乘以适当系数（由得失电子数的最小公倍数确定），然后两式相加，可得配平的离子反应方程式。最后核对反应方程式两边的原子数和电荷数相等后，将“→”改为“=”：

若要写成分子反应方程式，只需加上原来参与氧化还原反应的离子即可：

2KMnO₄+5K₂SO₃+3H₂SO₄=2MnSO₄+6K2SO₄+3H₂O

核对反应方程式两边氧原子数相等，即可证实这个反应方程式已经配平。这一方法是分别配平氧化、还原两个半反应，又称半反应法。

【例8-2】用离子-电子法配平：CrO₂—+H₂O₂→CrO²₄—+H₂O（在碱性介质中）

解：第一步：氧化反应：CrO₂^—→CrO²₄^—

还原反应：H₂O₂→H₂O

第二步：配平氧化半反应：CrO^—₂氧化为CrO²₄^—，右边获得3个电子，为使电荷平衡，左边应加4个OH^—，为使两边原子守恒，右边应加2个H₂O分子。

CrO^—₂+4OH^—→CrO²₄^—+2H₂O+3e^—

第三步：配平还原半反应：H₂O₂+2e—→2OH^—

第四步：合并：

应该指出的是，若在中性或碱性介质中，在配平时，应加OH—使两边电荷守恒。对于例8-2，若配平成：

2CrO₂^—+3H₂O₂=2CrO²₄^—+2H₂O+2H⁺

表面上看是配平了，但与事实不符。既然是在碱性介质中进行的反应，当然在反应式中不应该出现H⁺。而且，在酸性条件下，CrO₂^—和CrO²₄^—都是不能存在的。

又如MnO₄^—在中性溶液中被还原为MnO2的半反应：

MnO^—₄+2H₂O+3e^—→MnO₂+4OH^— MnO^—₄还原为MnO₂时，得到了3个电子，左边所带电荷数为—4，右边为零，则应在右边加4个OH^—，同时左边加2个H₂O以使平衡。

【例8-3】氯气在热的氢氧化钠溶液中生成氯化钠和氯酸钠，用离子-电子法完成并配平该反应方程式。

解：写出未配平的分子反应方程式：

Cl₂+NaOH→NaCl+NaClO₃+H₂O未配平的离子反应方程式为：

Cl₂+OH^—→Cl^—+ClO^—₃+H₂O这个反应可配平为如下的两个半反应式：

Cl₂+12OH^—→2ClO₃^—+6H₂O+10e^—

Cl₂+2e—→2Cl—将两个半反应合并：

应使配平的离子方程式中各离子、分子的系数为最小正整数：

3Cl₂+6OH—=ClO^—₃+3H₂O+5Cl^—核对方程式两边电荷数和原子个数是否各自相等。其分子方程式为：

3Cl₂+6NaOH=NaClO₃+3H₂O+5NaCl

离子-电子法只适用于水溶液中的反应，不需要计算氧化值，且简便、快速。对配平有复杂化合物及某些有机物参加的反应比较方便。此外，还可以通过学习离子-电子法来掌握书写半反应式的方法，而半反应式也是电极反应的基本反应式。