题目内容
金属单质及其化合物在生产生活中应用非常广泛，废旧金属的回收利用是重要研究课题．某学习小组在实验室中模拟利用含铜废料（主要成分为Cu和CuO，还有少量的Al、Fe及其氧化物）生产胆矾，其实验方案如下：
（1）上述流程中，操作1所得“滤液”的主要成分为
（2）酸溶后所得溶液中的溶质主要有
（3）请写出酸溶过程单质铜发生反应的离子方程式
（4）试剂X可以是
（5）操作3是一系列操作，其操作为
分析：（1）金属及其氧化物中，能和碱液反应的只有铝及其氧化物、氢氧化物；
（2）在稀硫酸中，Fe及其氧化物溶解得到亚铁盐或铁盐，铜与稀硫酸不反应，但通入氧气做氧化剂后，铜被氧气氧化为氧化铜，氧化铜溶于稀硫酸；
（3）除去Fe3+一般通过调节PH使其水解的方法，选取试剂X时要注意不能引入新的杂质；
（4）CuSO4溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶并洗涤等操作最终得到胆矾．
（2）在稀硫酸中，Fe及其氧化物溶解得到亚铁盐或铁盐，铜与稀硫酸不反应，但通入氧气做氧化剂后，铜被氧气氧化为氧化铜，氧化铜溶于稀硫酸；
（3）除去Fe3+一般通过调节PH使其水解的方法，选取试剂X时要注意不能引入新的杂质；
（4）CuSO4溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶并洗涤等操作最终得到胆矾．
解答：解：（1）含铜废料在用热烧碱碱浸后，Cu、CuO、Fe及其氧化物均不能和NaOH反应，只有铝能和烧碱反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，故在操作I过滤之后，滤液的主要成分为NaAlO2，故答案为：NaAlO2；
（2）经过操作I后所得的滤渣为Cu、CuO、Fe及其氧化物，水洗后，加入足量的稀硫酸并通入氧气，
Fe与硫酸反应先生成FeSO4，后Fe2+能被氧气氧化为Fe3+，即最终生成了Fe2（SO4）3；
铁的氧化物与硫酸反应生成FeSO4或Fe2（SO4）3，后Fe2+能被氧气氧化为Fe3+，即最终全部转化为了Fe2（SO4）3；
CuO和硫酸反应生成CuSO4； Cu先被氧气氧化为CuO，后CuO和硫酸反应为CuSO4；
故酸溶后的溶液中的溶质有生成的Fe2（SO4）3、CuSO4和过量的H2SO4，
故答案为：Fe2（SO4）3、CuSO4、H2SO4；
（3）Cu不能被稀硫酸氧化，但通入氧气后，铜先被氧气氧化：2Cu+O2 =2CuO ①；
然后CuO和硫酸反应：CuO+H2SO4 ═CuSO4 +H2O ②；
将①+（2×②）可得总反应：2Cu+O2 +2H2SO4 ═2CuSO4 +2H2O，
H2SO4是强酸，CuSO4 是可溶性盐，都可以拆，故离子方程式为：2Cu+O2 +4H+═2Cu2++2H2O，
在该反应中，O2 化合价降低，被还原，故做氧化剂；Cu化合价升高，被氧化，故做还原剂，故氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：2．
故答案为：2Cu+O2 +4H+═2Cu2++2H2O；1：2；
（4）加入试剂X的目的是调节溶液的PH=5.2，使溶液中的Fe3+水解为Fe（OH）3从而除去，所以应该加入CuO或CuCO3，既反应掉了H+还不引入新杂质，
故答案为：CuO或CuCO3；
（5）经过操作II过滤后，所得的溶液是CuSO4 溶液，若想最终得到胆矾CuSO4 ?5H2O，必须经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤并小心干燥才能得到，
故答案为：蒸发浓缩； 洗涤；CuSO4 ?5H2O．
（2）经过操作I后所得的滤渣为Cu、CuO、Fe及其氧化物，水洗后，加入足量的稀硫酸并通入氧气，
Fe与硫酸反应先生成FeSO4，后Fe2+能被氧气氧化为Fe3+，即最终生成了Fe2（SO4）3；
铁的氧化物与硫酸反应生成FeSO4或Fe2（SO4）3，后Fe2+能被氧气氧化为Fe3+，即最终全部转化为了Fe2（SO4）3；
CuO和硫酸反应生成CuSO4； Cu先被氧气氧化为CuO，后CuO和硫酸反应为CuSO4；
故酸溶后的溶液中的溶质有生成的Fe2（SO4）3、CuSO4和过量的H2SO4，
故答案为：Fe2（SO4）3、CuSO4、H2SO4；
（3）Cu不能被稀硫酸氧化，但通入氧气后，铜先被氧气氧化：2Cu+O2 =2CuO ①；
然后CuO和硫酸反应：CuO+H2SO4 ═CuSO4 +H2O ②；
将①+（2×②）可得总反应：2Cu+O2 +2H2SO4 ═2CuSO4 +2H2O，
H2SO4是强酸，CuSO4 是可溶性盐，都可以拆，故离子方程式为：2Cu+O2 +4H+═2Cu2++2H2O，
在该反应中，O2 化合价降低，被还原，故做氧化剂；Cu化合价升高，被氧化，故做还原剂，故氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：2．
故答案为：2Cu+O2 +4H+═2Cu2++2H2O；1：2；
（4）加入试剂X的目的是调节溶液的PH=5.2，使溶液中的Fe3+水解为Fe（OH）3从而除去，所以应该加入CuO或CuCO3，既反应掉了H+还不引入新杂质，
故答案为：CuO或CuCO3；
（5）经过操作II过滤后，所得的溶液是CuSO4 溶液，若想最终得到胆矾CuSO4 ?5H2O，必须经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤并小心干燥才能得到，
故答案为：蒸发浓缩； 洗涤；CuSO4 ?5H2O．
点评：本题综合考查了利用含铜废料经过多步除杂最终生产胆矾的工艺流程，综合性强，难度较大．
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，则分子中σ键与π键之比为
所示，该化合物的化学式为