錳酸鋰（LiMn₂O₄）是一種鋰離子電池正極材料。以軟錳礦漿液（含MnO₂及少量Fe、Al、Ni、Zn、Co、Cu等的氧化物）煙氣脫硫吸收液為原料，制備錳酸鋰的流程如圖：

（1）“浸取”在題圖所示的裝置中進行，反應生成MnSO₄，SO₂將MnO₂轉(zhuǎn)化為Mn²⁺的離子方程式為

SO₂+MnO₂=Mn²⁺+

SO

2

-

4

SO₂+MnO₂=Mn²⁺+

SO

2

-

4

。SO₂局部過量會產(chǎn)生MnS₂O₆，保持溫度、流速、反應時間、反應物和溶劑的量不變，為減少MnS₂O₆的產(chǎn)生可采取的措施是

加速攪拌

加速攪拌

。
（2）“浸取”液除雜后可獲得較純的MnSO₄溶液（重金屬離子質(zhì)量濃度小于1mg?L^-1）。重金屬離子質(zhì)量濃度（mg?L^-1）在除雜中的變化如表所示。
已知：①Ca（OH）₂的價格：3000元/噸；Na₂S的價格：57500元/噸。
②大量使用Na₂S會造成污染，實驗的濾液中按10mL?L^-1用量添加Na₂S溶液沉淀重金屬。
③中和氧化液的pH在5～6之間。浸取液中Fe²⁺沉淀完全，需要pH大于9。

離子	Fe2++Fe3+	Al3+	Ni2+	Zn2+	Co2+	Cu2+
浸出液	1058.2	1131	56.87	41.23	20.58	18.69
中和氧化液	3.51	6.23	54.26	37.67	18.32	17.89
硫化后液	0.43	0.89	0.59	0.13	0.06	0.04

請設計“除雜”的實驗方案：量取浸取液，

在攪拌下，向浸取液通入足量的空氣，然后不斷加入Ca（OH）₂固體，至溶液pH為5～6時，停止加Ca（OH）₂固體，靜置過濾，向濾液中，邊攪拌邊滴加濾液體積

1

100

的0.06mol/LNa₂S溶液，靜置過濾

在攪拌下，向浸取液通入足量的空氣，然后不斷加入Ca（OH）₂固體，至溶液pH為5～6時，停止加Ca（OH）₂固體，靜置過濾，向濾液中，邊攪拌邊滴加濾液體積

1

100

的0.06mol/LNa₂S溶液，靜置過濾

，得到較純的MnSO₄溶液。[須使用的試劑：Ca（OH）₂、0.06mol?L^-1Na₂S溶液、空氣]。
（3）為確定“鋰化”需加入的Li₂CO₃的質(zhì)量，需要知道沉錳所得固體[Mn₃O₄、MnOOH和Mn（OH）₂]中Mn元素的質(zhì)量。若Li₂CO₃與沉錳所得固體在750℃恰好完全反應，則n（Li₂CO₃）與n（Mn₃O₄）、n（MnOOH）和n[Mn（OH）₂]需要滿足的關系為

4n（Li₂CO₃）=3n（Mn₃O₄）+n（MnOOH）+n[Mn（OH）₂]

4n（Li₂CO₃）=3n（Mn₃O₄）+n（MnOOH）+n[Mn（OH）₂]

。
（4）固相法制備LiMn₂O₄的實驗過程如下：將高純MnO₂和Li₂CO₃按一定的比例混合均勻，控制溫度為750°C使其充分反應，兩者恰好完全反應生成LiMn₂O₄和氣體。
①純凈的Li₂CO₃分解為Li₂O和CO₂的溫度為723°C，而固相法制備LiMn₂O₄的實驗中，當溫度升高至515°C時，便產(chǎn)生CO₂氣體，其可能的原因是

Li₂CO₃與MnO₂反應生成CO₂所需溫度變低，更易發(fā)生反應（或MnO₂參與反應，導致Li₂CO₃分解的歷程發(fā)生變化，活化能降低，使得反應可以在較低溫度下進行）

Li₂CO₃與MnO₂反應生成CO₂所需溫度變低，更易發(fā)生反應（或MnO₂參與反應，導致Li₂CO₃分解的歷程發(fā)生變化，活化能降低，使得反應可以在較低溫度下進行）

。
②固相法制備LiMn₂O₄的實驗中產(chǎn)生的氣體有

CO₂和O₂

CO₂和O₂

。
③用沉錳所得固體制備LiMn₂O₄與固相法制備LiMn₂O₄的相比，其優(yōu)點為

不需要高純的MnO₂與Li₂CO₃反應

不需要高純的MnO₂與Li₂CO₃反應

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