3.3纤维素（课件）-中职《化学（农林牧渔类）》同步教学（湖南科学技术出版社）

专题三 脂类和纤维素 目录/Contents 01 02 03 第一节 油脂 第二节 类脂 第三节 纤维素 3 第三节 纤维素 学习目标 认识纤维素的结构。 了解纤维素的应用。 掌握常见纤维素衍生物的制备方法。 学习目标 纤维素是植物中含有的一种多糖，它不溶于水和其他物质。纤维素对人体的益处是比较多的，纤维素在人体内不能够被消化，有助于改善便秘症状。纤维素主要存在于各种蔬菜和水果中，具有一定的预防疾病的作用，可以预防、改善糖尿病、冠心病、高血压等。 1. 什么是纤维素？ 2. 它有哪些特性和应用？ 演示实验 纤维素的水解实验 取 1~2 g 脱脂棉、纸张或锯末等，放在烧杯中，用水润湿，加入1~3 mL 浓硫酸和 30~50 mL 水，煮沸 5~10 min。用折扇滤纸过滤部分热溶液于烧杯中，再用碱中和，取中和后的溶液少许于试管中，加新制的氢氧化铜悬浊液共煮，会看到砖红色的氧化亚铜沉淀，说明纤维素水解转变为葡萄糖。 一、纤维素的性质 纤维素是植物的主要组成部分，也是分布最广的一种多糖，其相对分子质量比淀粉还大。在植物中，纤维素是和木质素、半纤维素、油脂、无机盐等同时存在。 材料的来源不同，纤维素的质量分数和相对分子质量也不同： 来源 纤维素的质量分数 / % 相对分子质量 / 万 棉花 >90 ≈ 57 亚麻 80 ≈ 184 木材 40～60 9～15 二、纤维素的结构 纤维素也是由 D- 葡萄糖组成，但在一级结构中，葡萄糖之间是以 β-1，4苷键结合在一起的直链型分子，相邻葡萄糖单元相互扭转 180°；其二级结构是由多条分子长链相互扭曲成绳状结构的纤维束，长链之间通过氢键缔合在一起，中间还夹杂着木质素等物质。 二、纤维素的结构 由于纤维链之间结合比较紧密，水分子难以进入纤维束中间与苷键作用，因此，纤维素比淀粉更难于水解，一般要在强酸或稀酸中加热、加压才能水解，水解过程中，先得到纤维四糖、三糖、二糖，最终是葡萄糖，由于纤维素水解条件苛刻，得率低，成本高，所以它的水解应用受到限制。 三、纤维素的功能和应用 在生理上，纤维素只能被纤维素酶（又称 β- 糖苷酶）催化水解，但不能被淀粉酶催化水解，由于人体内无这种纤维素酶，所以人类不能消化利用纤维素。但在食草动物（如牛、羊）的消化系统中含有这种酶，故这些动物可以用草作为营养来源。 纤维除了直接用于纺织和造纸外，经再生、衍生等改性处理，可得到性能更好、应用更广泛的材料。 三、纤维素的功能和应用 胶棉可用于制胶片、喷漆；赛璐珞是制备乒乓球、钢笔杆和玩具等的原料； 火棉可用于制火药 硝酸纤维 可用于制造人造丝、胶片和塑料等 醋酸纤维 性能优于原纤维和黏胶纤维 铜氨人造丝 大量用作油田钻井泥浆处理剂，在纺织、印染工业上可代替淀粉用于上浆， 在造纸、医药和食品工业用作增强剂、黏合剂、增稠剂、胶体保护剂等 纤维素醚 若将其通过狭缝压入酸性凝固液中，则生成薄膜状，称为玻璃纸 黏胶人造丝 科学视野 带“筋”的食物才含膳食纤维？ 膳食纤维包括水溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维两大类。 人们对于膳食纤维的主观感受大多是受到了“纤维”两个字的影响，感觉芹菜里的“筋”就是膳食纤维。 一些口感不粗糙的食物，比如嫩豌豆、四季豆、黑豆等豆类，虽然煮熟后质地细腻、口感绵软，但其中膳食纤维的含量却远高于大家推崇的芹菜。 切菜的确可以将蔬菜中的维管束结构切断，但并不会破坏膳食纤维。 虽然膳食纤维的好处很多，不能过量摄取，尤其是一些特殊人群。 科学探究 羧甲基纤维素的合成 天然纤维素由于分子间和分子内存在很强的氢键作用，分子有很强的结晶能力，难以溶解和熔融，加工成型性能差，难以与小分子化合物发生化学反应，直接反应往往得到取代程度不均一的产品，从而限制了纤维素的使用。 一、实验原理 羧甲基纤维素是一种醚化纤维素，是一种聚电解质，能够溶于冷水和 热水中，广泛应用于涂料、食品、造纸和日化等领域，它是经氯乙酸和纤维素在碱存在下进行反应而制备的。 科学探究 二、实验方法 1. 仪器和试剂（1）四口烧瓶、机械搅拌器、酸式滴定管、温度计、三角烧瓶、通氮装置、研钵。（2）实验试剂：95% 异丙醇、甲醇、氯乙酸、氢氧化钠、微晶纤维素或纤维素粉、盐酸。 2. 实验方法 （1）纤维素的醚化 （2）取代度的测定 科学探究 2. 实验方法 （1）纤维素的醚化 将 60～120 g 95% 异丙醇和 9.84 g 45%NaOH 水溶液加入装有机械搅拌器的 250 mL 四口烧瓶中，通入氮气并开动搅拌，缓慢加入 6 g 微晶纤维素，于 30 ℃剧烈搅拌40 min，即可完成纤维素的碱化，将氯乙酸溶于异丙醇中，配制成 75% 的溶液，向四口瓶中加入6.8 g