工业用废铁屑还原软锰矿（主要成分为MnO2，另有少量的铁和SiO2等）制备硫酸锰．其工艺流程示意如图：（1）浸出过程中，MnO2被铁屑还原为Mn2+进入溶液，该步骤中涉及的主要离子反应有：

Question

工业用废铁屑还原软锰矿（主要成分为MnO₂，另有少量的铁和SiO₂等）制备硫酸锰．其工艺流程示意如图：

（1）浸出过程中，MnO₂被铁屑还原为Mn²⁺进入溶液，该步骤中涉及的主要离子反应有：___；MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺═Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺．
（2）除杂过程中加入碳酸钙的目的是___．
（3）除钙过程中，欲使Ca²⁺沉淀完全[当溶液中c（Ca²⁺）≤10^-5mol•L^-1时，即可认为Ca²⁺已沉淀完全]，则溶液中c（F^-）应___，（已知该常温下CaF₂的K_sp=1×10^-11）．
（4）该生产流程中，硫酸的用量不宜过多，其原因是___．
（5）工业上可用电解硫酸锰和硫酸混合溶液的方法制备二氧化锰，Mn²⁺在阳极失电子转化为MnO₂．

Answer 1

（1）铁还能够与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，反应的离子方程式为：Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑，
故答案为：Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑；
（2）在溶液中存在水解平衡：Fe³⁺+3H₂O⇌Fe（OH）₃+3H⁺，加入CaCO₃后，由于CaCO₃（s）⇌Ca²⁺（aq）+CO₃^2-（aq）、CO₃^2-+2H⁺═CO₂↑+H₂O，溶液中氢离子浓度减小，使得Fe³⁺的水解平衡向正反应方向移动，因此Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀而被除去，
故答案为：调节溶液的pH，将Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀而被除去；
（3）Ksp（CaF₂）=1×10^-11=c（Ca²⁺）×c²（F^-），当溶液中c（Ca²⁺）≤10^-5mol•L^-1时，可认为Ca²⁺已沉淀完全，则c（F^-）≥√((1×10-11)/(10-5))mol/L=1×10^-3mol•L^-1，
故答案为：≥1×10^-3mol•L^-1；
（4）钙离子与硫酸根离子能够反应生成微溶物硫酸钙，若硫酸用量过多，溶液生成硫酸钙沉淀，
故答案为：避免生成CaSO₄沉淀．