2018年中国化学奥林匹克竞赛浙江省模拟卷试题.doc

.2018年中国化学奥林匹克竞赛浙江省模拟卷试题考生须知：1本卷分试题卷和答题卷两部分，共有五大题，28小题。满分150分，考试时间120分钟。2本卷答案必须做在答题卷相应位置上，做在试题卷上无效，考后只交答题卷。必须在答题卷上写明县(市)、学校、姓名、准考证号，字迹清楚。3可以使用非编程计算器。一、不定项选择题(本题包括20小题，每小题可能有1-4个选项符合题意。其中第5、10题B为选做题)1(2015浙江化学竞赛改编)2017年的诺贝尔化学奖授予了雅克杜波切特(Jacques Dubochet)，阿希姆弗兰克(Joachim Frank)和理查德亨德森(Richard Henderson)，以表彰他们在冷冻电子显微镜技术上的奠基性工作，使直接观察溶液中处于生理或者接近生理状态的生物结构成为可能。下列说法不正确的是A冷冻电镜技术与X射线晶体学、核磁共振一起构成了高分辨率结构生物学研究基础B该技术运用了冷冻的技术，使生物分子水溶液以温和缓慢的方式进行冷冻，形成晶体冰，使生物分子的结构保持其天然状态C该技术的运用，使观察大型复合体及膜蛋白的原子分辨率结构成为可能D科学的进步离不开技术的突破，这项技术对结构生物学、生物化学、细胞生物学，及基于结构的药物设计等已经或即将带来划时代的改变2(鸟题1-5)右图是卟啉的一种多苯环取代的衍生物，关于它的说法下列正确的是A它的分子式是 C60H40N4 B它所有原子共平面C它有一条 4次旋转轴和4个对称平面 D它芳环上的一氯代物右5种3(鸟题2-2)下列离子或化学反应方程式错误的有AFe被浓硫-酸氧化：2Fe + 12H+ + 3SO42- = 2Fe3+ + 3SO2 + 6H2OB过氧化氢被重铬酸钾氧化：Cr2O72- + 5H2O2 + 8H+ = 2Cr3+ + 4O2 + 9H2OC如果Be和Al一样有两性，则：2Be + 2OH- + 2H2O = 2BeO2- + 3H2D卤素相互化合的卤素互化物和卤素有类似的性质：IBr + 2H2O + SO2 = HBr + H2SO4 + HI4磷酸铁锂电池装置如图所示，其中正极材料LiFePO4通过粘合剂附着在铝箔表面，负极石墨材料附着在铜箔表面，电解质为溶解在有机溶剂中的锂盐电池工作时的总反应：LiFePO4+6C Li1xFePO4+LixC6，则下列说法正确的是A图中聚合物隔膜是阴离子交换膜 B充电时，Li+迁移方向是“由右向左”C用该电池电解精炼铜，当转移电子1.25mol时能得到精铜32g，则电子利用率为80%D放电时，正极的电极反应式为LiFePO4xe=Li1xFePO4+xLi+5(A)以mD、mP、mN分别表示氘核、质子、中子的质量，那么AmD=mP+mN BmD=mP+2mN CmDmP+mN DmDmP+mN(B)(鸟题1-1)类比的思维方法能让我们预测未知的事实，下列类比中存在错误的是A. Fe3O4 能写成 Fe.Fe2O3；因此 Pb3O4能写成 2PbOPbO2B. FeCl3 在沸腾的水中充分水解得到 Fe(OH)3；因此 SnCl2 在沸水中也充分水解得到 Sn(OH)2C. B(C6F5)3和四氢呋喃(C4H8O)反应后得到分子式为(C6F5)3B(C4H8O)的中间体 A，中间体继续和(CH3)3P 反应得到(C6F5)3B(PMe3)；因此 A 和 t-Bu3P 反应也得到(C6F5)3B(Pt-Bu3)，其中 t-Bu 表示叔丁基， Me 表示甲基。D. 热饱和 Ca(OH)2遇酚酞显红色；因此热饱和 NaOH 遇酚酞也显红色6(2016辽宁化学竞赛)NA 代表阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是A 9 g 超重水（3H216O）含中子数为 6NA B 3.0 g 乙酸与甲酸甲酯的混合物中含有氧原子数目为 0.2NAC 常温常压下， 质量均为 32 g 的 N2H4 和 CH3OH 含的原子数都是 6NAD 1 molL-1 的氯化铁溶液中，若 Fe3+的数目为 NA，则 Cl的数目为 3NA7(鸟题2-1)理想气体状态方程可以写成PVm=RT (1)，其中Vm表示每摩尔气体的体积。现在如果否定(1)式成立的一些条件，将(1)式改写为真实气体状态方程(P+a/Vm2)(Vm-b)=RT (2)，在(2)中a和b为只和气体有关的常量。则关于(1)和(2)的说法下列正确的是A(1)式假设的气体分子间无相无作用在(2)式中通过(Vm-b)项修正B(1)式假设分子本身为球形在(2)式中没有修正项C对于恒容容器中任何给定的气态的化学平衡，维持反应前后温度恒定，则反应前后的压差仅由反应前各物质摩尔比确定D第一个分子为半径r的圆球，如果第二个分子看做质点，那么由圆球状分子确定的质点无法进入的体积等于第一个分子体积的8倍，而且这个性质和(2)中的纠正常量a 有关8(鸟题5-3)下图所示的两个相关联的容器 x 和 y 由绝热档板隔开，x 和 y 的总体积保持不变，并且此挡板或者被锁死或者可以两边滑动。500K 的时候下列反应达到平衡。下列操作中能让 F 含量增加的有A升高 y 容器内的温度的同时锁死挡板 B升高 x 容器的温度并让挡板可以自由移动C降低 x 容器内的温度至 420K 并让挡板自由活动D在容器 y 内引入少量 G(s)，发生平衡 2G(s) + F(s) = H(s) + 2E(g), dH=-50 kJ/mol，且此反应的平衡常数和 y 内原反应类似，锁死挡板9如图装置中，容器甲内充入0.1mol NO气体，干燥管内装有一定量Na2O2，从A处缓慢通入CO2气体恒温下，容器甲中活塞缓慢由D向左移动，当移至C处时容器体积缩小至最小，为原体积的，干燥管中物质的质量增加2.24g随着CO2的继续通入，活塞又逐渐向右移动已知：2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2；2NO+O22NO2；2NO2N2O4(不考虑活塞的摩擦)下列说法中正确的是A活塞从D处移动到C处的过程中，通入CO2体积为2.24L（标准状况）BNO2转化为N2O4的转换率为20%C活塞移至C处后，继续通入0.01mol CO2，此时活塞恰好回到D处D若改变干燥管中Na2O2的量，要通过调节甲容器的温度及通入CO2的量，使活塞发生从D到C，又从C到D的移动，则Na2O2的质量应大于1.56g10(A) 向用盐酸酸化的MgCl2、FeCl3混合溶液中逐滴滴入NaOH溶液，生成的沉淀质量与滴入NaOH溶液体积关系如图所示，则原混合溶液中MgCl2与FeCl3的物质的量之比为A B C D (B) 含1mol HNO3的稀硝酸分别与不同质量的铁粉反应，所得氧化产物与铁粉物质的量的关系如图所示（已知稀硝酸的还原产物只有NO）下列有关判断正确的是A曲线a表示Fe2+，曲线b表示Fe3+BP点时总反应的离子方程式可表示为5Fe+16H+NO33Fe2+2Fe3+4NO+8H2OCn2=0.25 Dn3：n1=3：211将等体积的0.4mol/LCH3COONa和0.2mol/LHNO3溶液混和，则混和液中下列关系正确的是ANa+CH3COO-NO3- H+OH- BNa+CH3COO- H+NO3- OH-C将混和溶液加水稀释过程中，c(H+)/c(CH3COOH)的比值变小D将混和溶液稀释1010倍以后，溶液的PH值接近7，NO =10-11mol/L12常温下，在10mL 0.1molL1 Na2CO3溶液中逐滴加入0.1molL1 HCl溶液，溶液的pH逐渐降低，此时溶液中含碳微粒的物质的量分数变化如图 (CO2因逸出未画出，忽略因气体逸出引起的溶液体积变化)，下列说法正确的是A在0.1 molL1 Na2CO3溶液中：c（Na+）+c（H+）=c（CO32）+c（HCO3）+c（OH） B当溶液的pH为7时，溶液的总体积为20 mL C在B点所示的溶液中，浓度最大的阳离子是Na+D在A点所示的溶液中：c（CO32）=c（HCO3）c（H+）c（OH）13二茂铁（C5H5）2Fe分子是一种金属有机配合物，是燃料油的添加剂，用以提高燃烧的效率和去烟，可作为导弹和卫星的涂料等它的结构如图所示，下列说法正确的是A二茂铁中Fe2+与环戊二烯离子（C5H5）之间为离子键 B1mol环戊二烯中含有键的数目为5NA C分子中存在键 DFe2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s214 (鸟题4-1)下列关于元素周期表的说法错误的有A所有具有 np7 构型的主族元素同 H2 反应得到的产物，键解离能随 n 的增加而下降B最外层电子排布为 ns1 的元素的第一电离能小于 ns2 的元素的第一电离能C在液氨为溶剂的溶液中强酸的酸性差异得以区分。同族元素越往上，最高价氧化物对应的酸和在液氨中未强碱的碱得到的盐在液氨溶剂中的酸性越强D不存在同族的元素，原子半径随原子量增加而下降1525时0.1mol/L的硫化钠含S组份%（以物质的量计算）分布图如下，下列结论正确的是A当c（HS）c（S2）时，溶液一定显酸性B当pH=7时，溶液中有c（Na+）=c（HS）+2c（S2）+c（H2S）C当4pH时，向其中滴加0.1mol/L CuSO4都有CuS沉淀（K（CuS）=6.31036）D当pH=9时，溶液中有c（H+）=c（OH）+c（HS）16亚氯酸钠是一种高效氧化剂漂白剂，主要用于棉纺、亚麻、纸浆等漂白，亚氯酸钠（NaClO2）在溶液中可生成ClO2、HClO2、ClO2、Cl等，其中HClO2和ClO2都具有漂白作用，但ClO2是有毒气体经测定，25时各组分含量随pH变化情况如图所示（Cl没有画出）则下列分析错误的是A含氯消毒剂中的有效氯含量是指含氯消毒剂的氧化能力相当于多少氯的氧化能力，则亚氯酸钠的理论有效氯含量157%B使用该漂白剂的最佳pH为3 C25时，HClO2的电离平衡常数的数值Ka=106D若浓度均为0.1molL1的HA溶液和NaA溶液等体积混合后所得溶液显酸性，则c（OH）c（H+）c（HClO2）c（ClO2）17已知：苯酚在水中的电离方程式为+H+，25时，苯酚的电离常数Ka=1.0101025时，用0.0100molL1的NaOH溶液滴定20.00mL0.0100molL1的苯酚溶液，溶液的pH与所加NaOH溶液的体积（V）的关系如图所示下列说法正确的是AA点溶液中，苯酚的电离度约为0.01% BB点溶液的pH7CC点溶液中存在c（苯酚）c（OH）c（H+）DA 点溶液加少量水稀释，溶液中c(OH-)/c(苯酚根)减小18H2C2O4水溶液中H2C2O4、HC2O4和C2O42三种形态的粒子的分布分数随溶液pH变化的关系如图所示，下列说法正确的是A曲线代表的粒子是HC2O4B0.1 molL1 NaHC2O4溶液中：c（Na+）=c（C2O42）+c（H2C2O4）+c（HC2O4）CpH=5时，溶液中主要含碳微粒浓度大小关系为：c（C2O42）c（H2C2O4）c（HC2O4）D在一定温度下，往CaC2O4饱和溶液中加入少量CaCl2固体，c（Ca2+）不变，c（C2O42）将减小（CaC2O4难溶于水）19下列装置或操作不能达到实验目的是A比较 Cl2、Fe3+、I2的氧化性 B制取 Fe（OH）2 C证明铁生锈时空气参加反应 D检查装置气密性20某无色格液中只含有NH4+、K+ Al3+ Cu2+、Mg2+、CO32、SO42等离子中的几种，（1）取100mL该溶液，滴加足量稀硝酸酸化的Ba（NO3）2溶液，过滤得到0.03mol白色沉淀（2）另取10mL该洛液于试管中，逐滴加人NaOH溶液产生白色沉淀，当沉淀增加到一定量后开始产生气体（必要时可加热）最后沉淀完全溶解沉淀和气体的物质的量与所加NaOH溶液体积的变化关系如图所示，则下列说法正确的是A溶液中一定不含有Cu2+、Mg2+、CO32可能含有K+BNH4+、Al3+、SO42三种离子的物质的量之比为2：1：3C实验中所用的NaOH溶液的物质的量浓度为0.1mol/LD只能通过焰色反应实验来确认该溶液中是否存在K+二、本题包括2个小题。21(小红皮测试题一改编)Polyazides家族化合物是一种高能量密度的材料，Tetraazidomethane是其中成员之一，美国化学会的Chemical&EngineeringNews在2006年报道了通过理论计算得到的Tetraazidomethane结构。虽然这种二元化合物(只含两种元素)的高度不稳定性可能排除了它在真实世界的有力发展，但它可以控制分解形成有趣的不同氮化物。该物质的一种制备方法可由含锑盐A与一种钠盐B在一定条件下发生复分解反应制得。盐A的阳离子为正三角形，含氮质量分数约为91.30%；阴离子为SbCl6。钠盐B的阴离子和CO2是等电子体。A和B反应得到的Tetraazidomethane是一种高沸点的液体，含氮质量分数约为93.33%，有一定危险性。(1)与Tetraazidomethane含有相同元素的二元化合物可能有着截然不同的性质，比如按照化合价一般规律组成的最简单形式的化合物X在材料科学中有着特殊的研究意义。X的化学式为 。(2)已知SbCl6的中心原子上的价电子都用于形成共价键了，则其立体构型为 ；B的阴离子的立体构型可能为 。(3)B与HNO3混合，点燃后产生相当慢的爆炸，分两步进行反应，首先是B分解，产生金属和一种气体；该金属再与KNO3反应，释放出一种气体，同时得到两种用一般点燃法无法制备的金属氧化物。请写出可能发生反应的化学方程式：1) ；2) 。(4)硝化甘油是丙三醇与硝酸形成的酯，撞击后能剧烈爆炸。试写出反应的化学方程式： 。Tetraazidomethane、硝化甘油与B均易发生爆炸的主要原因是： 。22A族的氧、硫、硒、碲等元素在化合物中常表现出多种氧化态，含A族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途请回答下列问题：(1)S单质的常见形式是S8，其环状结构如图1所示，S原子采用的轨道杂化方式是 ；(2)原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为 ；(3)Se的原子序数为 ，其核外M层电子的排布式为 ；(4)H2Se的酸性比 H2S （填“强”或“弱”）气态SeO3分子的立体构型为 ，离子的立体构型为 ；(5)H2SeO3 的K1和K2分别是2.7103和2.5108，H2SeO4的第一步几乎完全电离，K2是1.2102，请根据结构与性质的关系解释：1)H2SeO3和H2SeO4的第一步电离程度大于第二步电离的原因： ；2)H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因： (6)ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛立方ZnS晶体结构如图2所示，其晶胞边长为540.0pm，密度为 gcm3，a位置S2离子与b位置Zn2+离子之间的距离为 pm（表示）三、本题包括2个小题。23(鸟题4-四)某实验小组在测定可能部分氧化的Na2S时候不慎将它同可能部分变质的NaOH混在了一起。他们需要回收没有变质的Na2S并且测定Na2S和NaOH变质率。现在讨论得到了两组方案：方案一： (a)取混合固体 m g 溶解于 V ml 水， (b)加入酸，加热体系将产生气体全部导入澄清石灰水， (c)过滤得到的沉淀，烘干得到 a g， (d)隔绝空气加热沉淀，再次将产生的气体导入澄清石灰水，过滤并烘干得到的沉淀为 b g， (e)往(a)加入酸后的溶液中加入 Ba(NO3)2,至沉淀恒重为 c g。方案二： (a)取混合固体 m g 溶解于 V ml 水，加入 BaCl2 至沉淀恒重为 a g， (b) 将沉淀放在马弗炉中灼热至 800 度，沉淀质量为 b g， (c) 将上面一步得到的沉淀溶解于水中，重新过滤沉淀并烘干得到 c g。(1)写出方案 1 中需要用到的所有仪器 。(2)方案 1 中(b)过程加入的酸需要满足的条件是 。(3)完成下面的表格，在空格内填出 m g 原始粉末中各组分的质量百分含量：NaOHNaOH变质产物Na2SNa2SO4方案1方案2(4)写出方案 1 中(d)的主要误差来源 ，并给出解决方案 。(5)写出方案2中回收得到Na2S的过程 。(6) 该实验小组开始设想过直接用 HCl 滴定白色粉末，如果碳酸和亚硫酸各级电离常数如下，使用中学常见的酸碱指示剂则最多可能出现_次滴定突跃，能被直接滴定的离子有_，该法_(填“可以”或“不可以”)被用于该粉末的分析.已知：碳酸的两级电离常数 pKa1=3.6，pKa2=10.25；氢硫酸的两级电离常数 pKa1=6.97，pka2=12.99。24(2017年11月浙江选考-31)某兴趣小组用铝箔制备Al2O3、AlCl36H2O及明矾大晶体，具体流程如下：铝箔胶状固体溶液AAl(OH)3Al2O3明矾小晶体明矾大晶体AlCl36H2ONaOH溶液过量CO2灼烧抽滤、洗涤干燥分离洗涤盐酸50通HCl冷水浴H2SO4溶液K2SO4溶液已知：AlCl36H2O易溶于水、乙醇及乙醚；明矾在水中的溶解度如下表。温度/010203040608090溶解度/g3.003.995.908.3911.724.871.0109(1)步骤中的化学方程式 ；步骤中生成Al(OH)3的离子方程式 。(2)步骤，下列操作合理的是 。A坩埚洗净后，无需擦干，即可加入Al(OH)3灼烧； B为了得到纯Al2O3，需灼烧至恒重；C若用坩埚钳移动灼热的坩埚，需预热坩埚钳； D坩埚取下后放在石棉网上冷却待用；E为确保称量准确，灼烧后应趁热称重。(3)步骤，选出在培养规则明矾大晶体过程中合理的操作并排序 。HCl冷水浴溶液ANaOH溶液迅速降至室温；用玻璃棒摩擦器壁；配制90的明矾饱和溶液；自然冷却至室温；选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央；配制高于室温1020的明矾饱和溶液。(4)由溶液A制备AlCl36H2O的装置如下图：通入HCl的作用是抑制AlCl3水解和 。步骤，抽滤时，用玻璃纤维替代滤纸的理由是 ；洗涤时，合适的洗涤剂是 。步骤，为得到纯净的AlCl36H2O，宜采用的干燥方式是 。四、本题包括2小题。25(鸟题1-四)L-甲状腺素是一种重要的激素能用来治疗呆小病能疾病。 20 世纪 40 年代起人们开始用化学合成的办法生产它。下面这条以 L-酪氨酸为起始物的路线是早期提供的经典方法之一。已知芳胺存在如下反应：下面这条以 L-酪氨酸为起始物的路线是早期提供的经典方法之一。(1)对起始物 L-酪氨酸进行系统命名。(2)写出 AH 所代表的中间产物或反应条件。(3)C到D一步中酰氯的作用是_。(4)最终产物的如右衍生物的三种官能团可以写成 XYn的形式，它进行缩聚得到超支化聚合物。X 和 Y 代表_和_， n 的值为_，画出最后超支化聚合物的大致可能结构。26有机物参加的反应往往比较复杂，常有副反应发生；如下图中乙烯跟溴水反应既可生成A，同时又可生成B和C2H5Br据此回答下列问题：(1)E的分子式是 (2)写出结构简式：B ； I ；N (3)GI的反应类型是 (4)写出下列转化的化学方程式：CK FJ (5)芳香烃族化合物Q（C9H10O4）充分加氢的产物为L，L与A的相对分子质量相同Q有多种同分异构体，请写出两种符合下列条件的Q的同分异构体 、 五、本题包括2小题。27晶体结构训练(一)-17-A(有删改)金属单晶的结构可用等径圆球的密堆积模拟。常见的最紧密堆积型式有立方最密堆积和六方密堆积。(1)六方密堆积如图二所示。请用“X”和“”分别标出其中的正四面体空隙和正八面体空隙的中心位置，计算此晶体中球数、四、八面体空隙数之比，并计算此种堆积的空间利用率。(2)已知离子半径的数据：rTi3+ = 77pm，rCl = 181pm；在-TiCl3晶体中，取Cl六方密堆积的排列，Ti3+则是填隙离子，请回答：Ti3+离子应填入由Cl离子围成的哪种多面体空隙？它占据该种空隙的百分数为多少？它填入空隙的可能方式有几种？28(2013浙江化学竞赛)硼及其化合物结构丰富多彩，给化学爱好者带来了无穷的乐趣。下面为含硼化合物的一些反应关系图(未配平)：反应中 B202和 SF4以物质的量之比 1: 2 反应；A 与 D 均为 6 原子的二元化合物分子； A中硼的质量百分数为 13.23%；K 是一种可燃性单质气体；H 在常态下为白色片状晶体； I中硼的质量百分数为 25.45%；J 是含有 8 个硼原子且结构中含有四面体和三角平面形的分子。(1) 试写出化学方程式； (2) 试确定 G、H 的化学式； (3) 试画出 J 的结构；(4) A 的结构在气态和固态时有所不同，但配位数不变，只有在固态时才为平面状。解释其原因。 (出卷审核By XSY，本卷最后修改时间2018/4/8)2018年中国化学奥林匹克竞赛浙江省模拟卷试题参考答案注：1.因空间需要，本卷暂无答题卷； 2.本卷选用的鸟题暂无答案。鸟题来源于鸟版2013年高考理科综合(化学)模拟卷1-5一、1 B 2-3 略 4 C 5(A)D (B)略 6 C 7-8 略 9 D 10(A)D (B)D 11 AD 12 C 13 C 14 略 15 C 16 B 17 A 18 B 19 B 20 B二、21见红本P243 22(1)sp3 (2) OSSe (3)34；3s23p63d10 (4) 强；平面三角形；三角锥形 (5) 第一步电离后生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的氢离子；H2SeO3和H2SeO4可表示为（HO）SeO2和（HO）2SeO2，H2SeO3中Se为+4价，而H2SeO4中Se为+6价，正电性更高，导致SeOH中的O原子更向Se偏移，越易电离出H+ (6) ； 或或三、23 略 24 (1)2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 ；AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3 +HCO3-(2)BCD (3) (4)HCl易溶于水，气流带走水分，使其以AlCl36H2O结晶析出；强酸性环境会腐蚀滤纸；饱和氯化铝溶液；用滤纸吸干四、25 略 26(1) C8H16O4 (2)BrCH2CH2OH， (3)酯化反应 (4)HOCH2CH2OH+O2OHCCHO+2H2O；BrCH2COOH+2NaOHHOCH2COONa+NaBr+H2O (5)，五、27 略 28 (1)B2O2+2SF4=B2F4+2SOF2；B2F4+4BCl3=4BF3+3B2Cl4;4B3F5=2B2F4+B8F12 (2)G：B2(OH)4 H：B(OH)3 (3) (4)气态分子内排斥力最小，固态分子间堆积紧密(答案编辑审核By XSY，本答案最后修改时间2018/4/8)1-5 DBCCA 6-10 ADCCD 11-15 AD CD A D C 16-18 D B BD关于2017诺贝尔化学奖冷冻电镜的介绍（摘自网易科技，无删改）：调皮的诺贝尔化学奖在去年颁给化学科学家之后，今年，又回归了“不务正业”的个性。这一次，这个奖颁给了三位生物物理科学家瑞士洛桑大学名誉生物物理学教授Jacques Dubochet、美国哥伦比亚大学生物科学教授Joachim Frank、英国MRC分子生物学实验室项目主任Richard Henderson，因为他们在开发冷冻电镜的过程中贡献卓越。 对于生物物理领域的科研人员来说，这项技术获奖早在意料之中。“自从2013年这项技术出现重大突破后，每次国际会议上我们都会讨论，不是讨论它是否能获诺贝尔奖，而是讨论奖会颁给谁。”中国科学院生物物理所研究员、蛋白质科学研究平台生物成像中心首席科学家孙飞在接受中国科学报采访时笑言。 在他们看来，这次颁奖可谓实至名归。因为人类第一次可以在显微镜下看清楚接近天然状态的生物大分子的精细模样。 不仅要看活的，还要看清楚 长久以来，人们认为电子显微镜只能用于观察死去的物质，因为电子显微镜的电子束会杀死活体，电子显微镜的真空管也会让活体脱水而死。 要想不让活体脱水死去，可以对它们进行“冷淡保鲜”。上世纪80年代，Dubochet想到了快速冷却的办法。他将水引入电子显微镜中，并成功实现了水的快速冷冻玻璃化。 一般来说，液态水在电子显微镜的真空管里蒸发，会使得生物大分子瓦解。快速冷却技术可以迅速将水冷却，让其先以液体状态将生物样本包裹，之后立刻变成固体，从而使得生物分子在真空管中仍能保持其自然形态。 除了样本制备外，看得清楚当然也很关键。为了让图像更清晰，1975年到1986年之间，同样从事生物学研究的Frank开发出一种图像处理技术，这种技术能够分析电子显微镜生成的模糊2D图像，并将其合并，最终生成清晰的3D结构。这一突破，让未来冷冻电镜的广泛应用成为可能。 1990年，Henderson又成功地利用一台电子显微镜生成了一种蛋白质的3D图像，图像分辨率达到原子水平。这次突破奠定了冷冻电子显微技术发展的基础。 “尽管Henderson近些年的论文发表完全算不上耀眼，但每一次冷冻电镜领域有重大突破或具有巨大争议性的研究结果，第一个被邀请出山的便是Henderson教授。”剑桥MRC分子生物学实验室科研人员张凯评论。 至今，中国科学院生物物理所研究员孙飞还记得他和Henderson的第一次见面。那是2006年，当时冷冻电镜领域的相关技术突破还在酝酿中，Henderson正在呼吁人们关注冷冻电镜技术的潜力，并明确指出未来的突破方向。 这样的突破终于在2012年至2013年间到来了。“直接电子探测相机的研发成功，让冷冻电镜技术从2006年的纳米分辨率提高到了如今的0.2至0.3纳米，这是一个数量级的质的突破。”孙飞说。 2013年，美国加州大学程亦凡教授团队和合作者，使新相机技术成功应用于膜蛋白分子结构分析。这让冷冻电镜实现了真正的突破分辨率达到近原子级别。生物大分子的世界，终于清晰了。 分子生物学研究的“神器” 10月2日下午，凑着今年诺贝尔奖大幕将起的热闹，张凯给化学奖押了宝。10月4日傍晚，化学奖一开奖，张凯就发了篇原创微信文章，里面激动地写着“全部命中！”。 像张凯一样对冷冻电镜研究充分热情的人员还有不少。原因是，这项技术已经成为分子生物科学家的重要研究工具。 中科院生化与细胞所国家蛋白质科学中心（上海）研究员丛尧告诉中国科学报记者，冷冻电镜技术随着直接电子探测技术的发展而发生“分辨率革命”，取得巨大进步。“可以在更自然的状态下从原子分辨率水平对生物大分子机器进行精细结构解析，甚至区分其动态结构变化。”她表示。 2008年前后，中科院生物物理所和清华大学分别购置了一台最新一代的冷冻电镜。 2011年，利用这台电镜，生物物理所研究员朱平等分析了昆虫多角体病毒的近原子分辨率三维结构，这是我国首次利用冷冻电镜技术解析的生物大分子原子结构模型。2016年，生物物理所研究员章新政等人利用最新的冷冻电镜技术解析了植物捕光超级复合体的原子分辨率三维结构，入选当年我国十大科技进展。 因为冷冻电镜，清华大学多次在细胞（Cell）、自然（Nature）、科学（Science）杂志上刊登重要成果，甚至总结出“冷冻电镜+清华大学=CNS”的“公式”。清华大学生命科学学院院长施一公在揭示剪接体结构及其工作机理后说：“如