锰酸锂（LiMn₂O₄）是一种锂离子电池正极材料。以软锰矿浆液（含MnO₂及少量Fe、Al、Ni、Zn、Co、Cu等的氧化物）烟气脱硫吸收液为原料，制备锰酸锂的流程如图：

（1）“浸取”在题图所示的装置中进行，反应生成MnSO₄，SO₂将MnO₂转化为Mn²⁺的离子方程式为

SO₂+MnO₂=Mn²⁺+

SO

2

-

4

SO₂+MnO₂=Mn²⁺+

SO

2

-

4

。SO₂局部过量会产生MnS₂O₆，保持温度、流速、反应时间、反应物和溶剂的量不变，为减少MnS₂O₆的产生可采取的措施是

加速搅拌

加速搅拌

。
（2）“浸取”液除杂后可获得较纯的MnSO₄溶液（重金属离子质量浓度小于1mg⋅L^-1）。重金属离子质量浓度（mg⋅L^-1）在除杂中的变化如表所示。
已知：①Ca（OH）₂的价格：3000元/吨；Na₂S的价格：57500元/吨。
②大量使用Na₂S会造成污染，实验的滤液中按10mL⋅L^-1用量添加Na₂S溶液沉淀重金属。
③中和氧化液的pH在5～6之间。浸取液中Fe²⁺沉淀完全，需要pH大于9。

离子	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

请设计“除杂”的实验方案：量取浸取液，

在搅拌下，向浸取液通入足量的空气，然后不断加入Ca（OH）₂固体，至溶液pH为5～6时，停止加Ca（OH）₂固体，静置过滤，向滤液中，边搅拌边滴加滤液体积

1

100

的0.06mol/LNa₂S溶液，静置过滤

在搅拌下，向浸取液通入足量的空气，然后不断加入Ca（OH）₂固体，至溶液pH为5～6时，停止加Ca（OH）₂固体，静置过滤，向滤液中，边搅拌边滴加滤液体积

1

100

的0.06mol/LNa₂S溶液，静置过滤

，得到较纯的MnSO₄溶液。[须使用的试剂：Ca（OH）₂、0.06mol⋅L^-1Na₂S溶液、空气]。
（3）为确定“锂化”需加入的Li₂CO₃的质量，需要知道沉锰所得固体[Mn₃O₄、MnOOH和Mn（OH）₂]中Mn元素的质量。若Li₂CO₃与沉锰所得固体在750℃恰好完全反应，则n（Li₂CO₃）与n（Mn₃O₄）、n（MnOOH）和n[Mn（OH）₂]需要满足的关系为

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

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

。
（4）固相法制备LiMn₂O₄的实验过程如下：将高纯MnO₂和Li₂CO₃按一定的比例混合均匀，控制温度为750°C使其充分反应，两者恰好完全反应生成LiMn₂O₄和气体。
①纯净的Li₂CO₃分解为Li₂O和CO₂的温度为723°C，而固相法制备LiMn₂O₄的实验中，当温度升高至515°C时，便产生CO₂气体，其可能的原因是

Li₂CO₃与MnO₂反应生成CO₂所需温度变低，更易发生反应（或MnO₂参与反应，导致Li₂CO₃分解的历程发生变化，活化能降低，使得反应可以在较低温度下进行）

Li₂CO₃与MnO₂反应生成CO₂所需温度变低，更易发生反应（或MnO₂参与反应，导致Li₂CO₃分解的历程发生变化，活化能降低，使得反应可以在较低温度下进行）

。
②固相法制备LiMn₂O₄的实验中产生的气体有

CO₂和O₂

CO₂和O₂

。
③用沉锰所得固体制备LiMn₂O₄与固相法制备LiMn₂O₄的相比，其优点为

不需要高纯的MnO₂与Li₂CO₃反应

不需要高纯的MnO₂与Li₂CO₃反应

。