諾貝爾獎

　　2011年10月5日，瑞典首都斯德哥爾摩瑞典皇家科學院宣布，以色列科學家丹尼爾·舍特曼獨獲2011年諾貝爾化學獎。舍特曼的貢獻在于其1982年發現了準晶體，這一發現從根本上改變了化學家們看待固體物質的方式，即改變科學家的“物質觀”。
　　準晶體，亦稱為擬晶，是一種介于晶體和非晶體之間的固體。原子呈周期性排列的固體物質叫做晶體，原子呈無序排列的叫做非晶體。
　　準晶體材料硬度很高，同時具有一定彈性，不易損，使用壽命長。鑒于其“強化”特性，準晶體已被開發為有用的材料。準晶體材料可用于制造眼外科手術微細針頭、刀刃等硬度較高的工具。此外，準晶體材料無黏著力并且導熱性較差，其應用范圍還包括制造不粘鍋鍋具、柴油發動機等，應用前景廣闊。
　　【教材鏈接】以此材料為背景，可聯系晶體的結構、性質和新材料特性及其應用命題，也可以聯系準晶體組成的元素種類、性質以及元素在周期表中的位置等命題，還可以以準晶體樣品為載體設計實驗檢驗準晶體樣品的成分。
　　【題型演練】
　　題型1 準晶體性質的判斷
　　目前已制得的準晶體有Al65Cu23Fe12、Al70Pd21Mn9、Cd57Yb10等，晶體有Al60Pd25Mn15等。下列對已知的準晶體、晶體的判斷不正確的是（ ）
　　A. 準晶體至少由兩種金屬組成，且硬度大于組成金屬的硬度
　　B. 準晶體的組成元素可以是主族元素，也可以是副族元素
　　C. 目前發現的準晶體能耐酸堿腐蝕，這些準晶體都屬于金屬混合物
　　D. 組成金屬相同，可以控制質量比例制得準晶體和晶體
　　【精析】可根據題中給出的幾個準晶體例子分析解題。依題意，目前發現的準晶體都是金屬化合物，至少由兩種金屬組成，合金的硬度大于組成合金的金屬的硬度，A項正確；上述準晶體，鋁為主族元素，而銅、鐵、錳、鈀等是副族元素，B項正確；準晶體屬于金屬化合物，組成固定，不是混合物，C項錯誤；Al70Pd21Mn9是準晶體，Al60Pd25Mn15是晶體，它們的組成元素相同，但各元素物質的量之比不同，D項正確。
　　答案：C
　　準晶體Al65Cu23Fe12十分耐磨，被開發為高溫電弧噴嘴的鍍層。下列四組物質的熔點、硬度與其最相似的是（ ）
　　A. 氮化硅、碳化硅、二氧化硅
　　B. 冰、干冰、碘晶體
　　C. 金剛石、氯化鈉、氮化硼
　　D. 硝酸鉀、硼晶體、石墨烯
　　【精析】依題意，準晶體的硬度大，熔點高。A項，氮化硅、碳化硅、二氧化硅都是原子晶體，熔點高、硬度大，與準晶體性質相似，A項正確；B項，冰、干冰、碘晶體屬于分子晶體，熔點低，硬度小；C項，氯化鈉屬于離子晶體，熔點較高，硬度較大，氮化硼是原子晶體；D項，硝酸鉀是離子晶體，硼晶體是原子晶體。
　　答案：A
　　【知識拓展】準晶體的性質類似于原子晶體。一般地，熔點：原子晶體>離子晶體、金屬晶體>分子晶體。常見的原子晶體有金剛石、硅晶體、碳化硅、氮化硅、氮化鋁、氮化硼、硼晶體等。
　　準晶體的性質類似于金屬合金，其組成固定，屬于純凈物。一般的，準金屬的性質并不是它各成分金屬的總和。準金屬的硬度比各成分金屬的硬度都大，導電、導熱性能比各組分金屬的差。
　　題型2 準晶體成分的檢驗
　　某同學查閱資料知，某準晶體X可能含有鋁、銅和鐵，不含其他雜質。他設計如下實驗方案檢驗X的成分，其中不合理的是（ ）
　　【精析】在銅、鋁和鐵中，只有鋁能溶于氫氧化鈉溶液生成偏鋁酸鈉，偏鋁酸鈉與鹽酸反應生成白色氫氧化鋁沉淀，繼續加鹽酸，沉淀溶解，則能證明X中含有鋁，A項正確； +2價鐵離子能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，溶液褪色或顏色變淺，B項正確；X溶于稀硫酸，只可能生成+2價鐵離子，直接滴加KSCN溶液不會顯色，若繼續滴加氯水，溶液呈血紅色，則說明X中含有鐵，C項錯誤；銅不溶于稀硫酸，溶于稀硝酸，生成藍色硫酸銅溶液，能證明樣品含有銅，D項正確。
　　答案：C
　　題型3 設計實驗探究準晶體的組成
　　某校化學興趣小組在2011年諾貝爾化學獎揭曉之后，上網查閱相關資料獲知：2000年之前已有人制得由鐵、銅、鋁組成的準金屬。科學研究發現，三種金屬或兩種金屬都可以組成準晶體。現有鐵、銅和鋁組成的準金屬樣品M，該小組欲設計實驗檢驗其組成。
　　【實驗目的】探究準晶體M的成分。
　　【提出假設】猜想1：M的成分是鐵和銅；猜想2：M的成分是鐵和鋁；猜想3：M的成分是銅和鋁；猜想4：。
　　【設計實驗】取兩份等質量（mg）的M樣品，按下列實驗1（如圖1所示）和實驗2（如圖2所示）裝置進行實驗。
　　實驗前后條件都是常溫、常壓，待樣品M完全溶解，按圖1、圖2實驗方案都能順利完成實驗，并測得氣體體積分別為V1mL和V2mL（所測定的氣體體積已折合成標準狀況下的體積）。
　　（1）寫出實驗1中可能發生的離子方程式：
　　；寫出實驗2中可能發生的化學方程式：。
　　
　　
　　（2）實驗1的裝置中，小試管的作用是 ；實驗2的裝置中，a導管的作用是。
　　（3）對于實驗1，在讀數前需要上下移動量筒調平B與C的液面，其理由是 。對于實驗2，讀數前調平B、C裝置液面的方法是，其目的是。
　　（4）進行實驗1前，B瓶中的水沒有裝滿，使測得的氣體體積 （填“偏大”、“偏小”或“無影響”）。若拆去實驗2中的導管a，將會使測得的氣體體積 （填“偏大”、“偏小”或“無影響”）。
　　（5）若V1≠0，則推測上述猜想（填“1”、“2”、“3”或“4”）一定不成立；若猜想3成立，則V1V2（填“>”、“<”或“=”）。
　　【精析】據題意，M只含鐵、鋁、銅三種金屬中的兩種或三種，其中鋁既能與強酸反應，又能與強堿反應；鐵只能溶于強酸，不溶于強堿；銅既不溶于氫氧化鈉，也不溶于稀硫酸。
　　（1）實驗1中氫氧化鈉溶液只與鋁反應，而實驗2中稀硫酸既能與鋁反應，也能與鐵反應。
　　（2）見答案。
　　（3）氣體體積與壓強、溫度有關。由于P（內）= P（外）+ρg ·△h（其中△h等于B、C液面差），△h = 0時（B、C液面相平），收集氣體的壓強等于實驗時的外界大氣壓。實驗2中，上下移動C量氣管，使B、C液面相平，其目的是使B管收集的氣體壓強等于外界大氣壓。
　　（4）如果實驗前B瓶液體沒有裝滿水，不影響實驗結果，因為理論上B管收集的氣體體積等于排入C管里液體的體積。若拆去導管a，加入液體時，排出錐形瓶中部分空氣，導致測定的氣體體積偏大。
　　（5）若實驗1測出有氣體產生，說明一定有鋁與氫氧化鈉反應，猜想1不成立。因為鐵和銅都不能與氫氧化鈉反應。若M為銅和鋁，實驗1和實驗2使用的樣品M質量相等，銅不參與反應，產生的氣體體積相等。
　　答案：（1）2Al+2OH－+2H2O2AlO2－+3H2↑ 2Al+3H2SO4Al2（SO4）3+3H2↑，Fe+H2SO4FeSO4+H2↑ （2）起液封作用，避免氫氣從長頸漏斗中逸出；控制加液量，調節化學反應速率；節省藥品 平衡分液漏斗與錐形瓶內氣壓，使液體順利下流 （3）調平B、C管液面致△h=0，使B管內氣壓等于外界大氣壓 上下緩慢移動量氣管C 使B管內氣壓等于外界大氣壓（4）無影響 偏大 （5）1 =
　　生物
　　瑞典卡羅琳醫學院2011年10月3日宣布，將2011年諾貝爾生理學或醫學獎授予美國人布魯斯·巴特勒（Bruce A. Beutler）、盧森堡人朱爾斯·霍夫曼（Jules A. Hoffmann）（先天免疫激活方面的發現）以及加拿大人拉爾夫·斯坦曼（Ralph M. Steinman）（樹枝狀細胞及其在獲得性免疫中的作用的發現），以表彰他們在人體免疫系統研究領域所作的貢獻。
　　
　　卡羅琳醫學院說，獲獎者發現了免疫系統激活的關鍵原理，這使人們對人體免疫系統的認識有了革命性的改變。據介紹，無論是研發針對傳染病的“治療性疫苗”，還是開發對抗癌癥的新方法，這三位科學家的研究成果都有重要的意義。
　　【教材鏈接】以上材料主要涉及免疫系統相關知識。高中生物課本中，有關免疫的考點主要有：①免疫器官與免疫細胞的知識；②抗原與抗體的概念，抗體的種類與存在部位，淋巴因子的產生與作用；③特異性免疫與非特異性免疫的關系，體液免疫的過程；④免疫失調，如過敏反應、肌無力產生的原因及艾滋病的相關知識；⑤單克隆抗體的制備與免疫。
　　試題多以非選擇題進行考查，如可以以文字、表格、曲線、實驗設計等形式出現。近年來高考以實驗的形式對免疫調節進行考查的比例增加。如證明胸腺與特異性免疫的關系，探究器官移植對動物的影響，證明抗體具有專一性、血清抗體有治療作用等。這種形式有一定的綜合性。
　　【題型演練】
　　題型1 以選擇題形式考查特異性免疫與非特異性免疫
　　關于特異性免疫和非特異性免疫的敘述中，不正確的是（ ）
　　A. 發生非特異性免疫的結構主要是皮膚、黏膜、吞噬細胞等，發生特異性免疫的結構是機體的免疫系統
　　B. 非特異性免疫先天就有，作用范圍廣；特異性免疫是后天形成的，作用范圍小，針對性強
　　C. 特異性免疫是在非特異性免疫的基礎上形成的
　　D. 非特異性免疫是在特異性免疫的基礎上形成的
　　【精析】解答此題需要明確相關的知識：①非特異性免疫是機體免疫的基礎，沒有非特異性免疫，特異性免疫將難以形成，對機體的保護也難以實現；②非特異性免疫是機體的一個非常重要的功能，它通過皮膚、黏膜、殺菌物質、吞噬細胞等構成了第一、二道防線，有效地抵御了進入機體的各種病原體或其他有害異體物質，對機體起到重要保護作用。但是，對一些致病能力強的抗原，還是要靠特異性免疫系統的免疫作用予以消滅。
　　答案：D
　　題型2 以圖表的形式考查體液免疫
　　圖3代表人體體液免疫的過程。相關敘述正確的是 ( )
　　
　　A. 圖3中的免疫活性物質是抗體、淋巴因子、溶菌酶
　　B. 在①和⑨所在的階段中，可能有吞噬細胞參與
　　C. 免疫過程⑥比⑦要慢，免疫效應⑥比⑦要強
　　D. 細胞I和細胞Ⅱ均能識別抗原
　　【精析】細胞I是B細胞，細胞Ⅱ是記憶細胞，細胞III是效應B細胞。圖中免疫活性物質是抗體，而抗體與抗原的識別過程無吞噬細胞參與。免疫效應⑥比⑦要慢，因⑦是二次免疫，強度大速度快。
　　答案：D
　　題型3 以填空題的形式考查免疫失調
　　回答下列有關免疫的問題：
　　（1）重癥肌無力是自身免疫病，其病因是患者免疫系統把神經遞質（Ach）受體當作抗原，使被激活而增殖、分化，產生神經遞質（Ach）受體抗體。Ach受體抗體與Ach受體特異性結合，造成Ach不能與Ach受體正常結合，導致信號向信號轉換的過程受阻。臨床上可采用胸腺切除法治療重癥肌無力的重度患者，目的是抑制發育成T細胞，不能產生淋巴因子，從而抑制（體液/細胞）免疫的應答。
　　（2）以下關于艾滋病（AIDS）的敘述，錯誤的是（ ）
　　①AIDS患者出現病癥的直接原因是其他病原體的感染 ②HIV攻擊人體免疫系統，特別是B細胞 ③gj8rMPoxQX9kDiQa6QJvuTYLr86/gyZ83dQ3Bqyln4c=HIV侵入人體后存在潛伏期，原因是潛伏期 HIV復制能力較弱 ④感染HIV的人稱為AIDS患者，應盡快治療 ⑤目前還沒有根治AIDS的特效藥
　　A. ②③⑤B. ①④⑤C. ②③④D. ①②③
　　【精析】（1）抗體是由效應B細胞產生的，因此使B細胞被激活而增殖。突觸釋放遞質，被突觸后膜上的相應受體識別，從而將化學信號轉化為電信號，導致肌膜電位變化，因此重癥肌無力是化學信號到電信號的轉換過程受阻。
　　造血干細胞在胸腺處生成T細胞，T細胞產生淋巴因子。由于題中體現的是抗體參與的免疫反應，因此是抑制體液免疫應答。
　　（2）艾滋病病毒在人體內攻擊T淋巴細胞，使人體的免疫系統遭到破壞，導致其他病原體乘虛而入。在HIV侵入人體后的潛伏期內，由于免疫系統的作用，暫時不會發病，但這時HIV的繁殖速度已非常快。根據資料分析，診斷為艾滋病患者的僅僅是HIV感染者中的一小部分，攜帶HIV的人不能都稱為AIDS患者。
　　答案：（1）B細胞 化學 電 造血干細胞 體液 （2）C
　　題型4 以實驗題的形式進行綜合考查
　　機體的免疫系統對核輻射損傷很敏感，主要表現在核輻射會誘導免疫細胞凋亡。人體白細胞介素18 （IL-18）能促進免疫細胞的增殖和分化，提高機體免疫功能。某科研小組開展了“IL-18對核輻射誘導小鼠脾細胞凋亡的抑制作用”的研究。
　　選取若干實驗小鼠，隨機分成三組：①組無輻射損傷；②組輻射損傷（60Co照射，下同）；③組先輻射損傷，1天后注射IL-18。14天后分別取各組小鼠脾細胞進行體外培養，在培養了0 h、12 h、24 h、48 h后，進行細胞凋亡檢測，得到的細胞凋亡相對值如下表：
　　（1）選擇脾細胞作為本實驗材料，是因為脾臟是肌體重要的器官。已知IL-18是一種淋巴因子，淋巴因子與都屬于免疫活性物質。
　　
　　
　　（2）細胞凋亡是由遺傳機制決定的死亡。從表中數據可知，細胞凋亡相對值越小，發生凋亡的脾細胞數目越；從（組別）兩組數據可知，IL-18能夠抑制脾細胞凋亡。
　　（3）科研小組還設置了第④組實驗，方法是先注射IL-18，3天后進行輻射損傷，14天后的實驗操作同前三組。與第③組相比，設置第④組的目的是。
　　【精析】（1）人體的免疫器官包括骨髓、胸腺、脾、淋巴結、扁桃體等。脾臟是肌體重要的免疫器官。免疫活性物質包括抗體、淋巴因子、溶菌酶等。
　　（2）細胞凋亡是由基因所決定的細胞自動結束生命的過程，由于細胞凋亡受到遺傳機制的程序性調控，因此也稱之為細胞編程性死亡。從表中可以看出，無輻射損傷的一組與②、③相比，細胞凋亡相對值較小，說明發生凋亡的脾細胞數目少 。而②、③ 組相比較，③ 組在輻射損傷之后又加上白細胞介素18（IL-18）進行處理，從表中數據可知③組細胞凋亡相對值較小，說明IL-18能夠抑制脾細胞凋亡。
　　（3）第④組與第③組的區別在于在輻射損傷前后分別進行IL-18處理，目的是對比分析核輻射前后分別注射IL-18對抑制脾細胞凋亡的影響。
　　答案：（1）免疫 抗體（溶菌酶）
　　（2）編程性（程序性）少 ②③
　　（3）對比分析核輻射前后分別注射IL-18對抑制脾細胞凋亡的影響