4.1.2糖类 课件 2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修3

第一节 糖类 人教版（2019）高中化学选择性必修三 第四章 生物大分子 单位：陕西省西安中学 第2课时 二糖和多糖 授课人：文玥茗 同学们大家好，欢迎进入文老师的高中化学微课堂，今天我们一起来学习选择性必修三第四章第一节第二课时的内容 二糖和多糖 1 你知道乳糖不耐受症吗？ 生活小常识 美剧《生活大爆炸》中的主角莱纳德有个令人捧腹的笑点：一喝牛奶就会放屁。我们的生活中也有类似的情况，这种症状称为乳糖不耐受症。 美剧《生活大爆炸》中的主角莱纳德有个令人捧腹的笑点：一喝牛奶就会放屁。我们的生活中也有类似的情况，这种症状称为乳糖不耐受症。 乳糖是一种常见的二糖，部分人群由于肠道内缺乏乳糖酶导致乳糖消化吸收障碍，饮用牛奶后出现腹胀、腹泻等乳糖不耐受的症状。 2 糖类的分类：糖类分为单糖、低聚糖和多糖 糖类 (1)单糖（不能水解成更简单的糖）葡萄糖、果糖、半乳糖、山梨糖) ，它们的分子式都为C6H12O6 (2)寡糖(低聚糖) 中最重要的是二糖（ 1mol 水解产生 2 mol 单糖） :蔗糖、麦芽糖、纤维二糖和乳糖 (3)多糖（ 1 mol 水解产生10mol以上单糖）：淀粉、纤维素、糖原 复习回顾 上节课我们学习了糖类的分类，知道了糖类可以根据水解产生的单糖的数量分为单糖、寡糖和多糖。本节课我们来一起认识一下寡糖中最重要的二糖和多糖的相关性质 3 1.蔗糖 阅读教材105页，了解蔗糖的存在和性质 环节一：认识常见的二糖 蔗糖是自然界中分布最广的一种二糖，存在于大多数植物体中，在甘蔗和甜菜中含量最丰富。白糖、红糖、冰糖等主要成分都是蔗糖。 (1)存在： （2）物理性质：无色晶体，易溶于水， 有甜味（最常用的甜味剂） C6H12O6 + C6H12O6 葡萄糖 果糖 酸或酶 C12H22O11 + H2O 蔗糖 （4）化学性质：水解反应 （3）分子式： C12H22O11 首先，请同学们阅读教材105页，了解蔗糖的存在和性质。蔗糖是自然界中分布最广的一种二糖，存在于大多数植物体中，在甘蔗和甜菜中含量最丰富。白糖、红糖、冰糖等主要成分都是蔗糖。由此可知，蔗糖是无色晶体，易溶于水， 有甜味。蔗糖分子式为C12H22O11 ，可以在酸或酶的作用下发生水解，生成葡萄糖和果糖。 4 C12H22O11 无色晶体，易溶于水，有甜味 麦芽糖主要存在于发芽的谷粒和麦芽中，是淀粉水解过程中的一种中间产物。使用含淀粉酶的麦芽作用于淀粉可制得饴糖，其主要成分为麦芽糖。 蔗糖和麦芽糖互为同分异构体 水解反应 环节一：认识常见的二糖 2.麦芽糖 (1)存在： (2)物理性质： (3)分子式： (4)化学性质： 阅读教材105-106页，了解麦芽糖的存在和性质 请大家继续阅读阅读教材105-106页，了解麦芽糖的存在和性质。与蔗糖对比，麦芽糖主要存在于发芽的谷粒和麦芽中，是淀粉水解过程中的一种中间产物。使用含淀粉酶的麦芽作用于淀粉可制得饴糖，其主要成分为麦芽糖。麦芽糖为无色晶体，易溶于水，有甜味，但甜度不及蔗糖。 分子式和蔗糖相同，故二者为同分异构体。值得注意的是，麦芽糖可以在酸或酶的作用下，水解生成两分子葡萄糖。 5 环节一：认识常见的二糖 思考与回顾： 选择何种试剂检验葡萄糖的还原性？ 试剂选择： 新制Cu(OH)2悬浊液或银氨试剂 葡萄糖属于还原糖，蔗糖和麦芽糖是否属于还原性糖呢？你能尝试设计实验方案进行探究吗？回顾上一节所学，我们选择新制氢氧化铜悬浊液和银氨试剂来检验。 6 环节一：认识常见的二糖 实验内容 实验现象 结论 无明显现象 蔗糖_______ 还原性糖 麦芽糖_______ 还原性糖 不属于 属于 出现砖红色沉淀 无明显现象 试管内生成光亮银镜 将少量蔗糖溶液加入新制氢氧化铜悬浊液和银氨试剂中，分别加热和水浴加热，无明显现象，说明蔗糖不属于还原性糖。改为蔗糖溶于重复上述操作，观察到砖红色沉淀和光亮的银镜，说明麦芽糖属于还原性糖 7 实验活动3（教材130页）：糖类的性质 问题思考： 1.该实验的目的是什么？ 2.如何理解加入10%NaOH溶液的作用？ 实验注意事项： 在检验蔗糖的水解产物是否具有还原性的实验中，因为蔗糖水解液显酸性，在加入新制Cu(OH)2悬浊液之前需将溶液调节至碱性。 环节一：认识常见的二糖 请大家观看下列蔗糖性质的实验视频，思考，该实验的目的是什么？如何理解加入10%NaOH溶液的作用？上述实验证实了蔗糖的水解产物葡萄糖具有还原性，实验中需要注意，因为蔗糖水解液显酸性，在加入新制Cu(OH)2悬浊液之前需将溶液调节至碱性 8 蔗糖 麦芽糖 相似点 不 同 点 化学性质 水解产物 来源 1.组成相同，同分异构体 2.都属于二糖 3.水解产物都能发生银镜 4.都有甜味 水解 水解反应、银镜反应、与新制Cu(OH)2反应 葡萄糖+果糖 2分子葡萄糖 甘蔗、甜菜 主要由淀粉的水解而来 蔗糖和麦芽糖 对比归纳 环节一：认识常见的二糖 请同学们点击暂停键，完成对蔗糖和麦芽糖性质的对比归纳 9 我国首次实现CO2人工合成淀粉 科技前沿 2021年，中国科学院天津工业生物技术研究所研究团队在人工合成淀粉方面取得重大突破性进展，首次在实验室实现了二氧化碳到淀粉的合成。 这被认为是“从0到1”的原创性成果，突破了生化反应进化瓶颈，向设计生命迈进了一大步，为设计组装新功能的生物系统提供了新的科学基础。目前，该技术已经开启工业生产探索阶段。 2021年，我国科技领域取得重大突破。中国科学院科研人员首次在实验室实现了二氧化碳到淀粉的合成，突破了生化反应进行的瓶颈，在世界引起广泛讨论。令人振奋的是，该技术已经开启工业生产探索阶段，对世界粮食短缺等问题将做出巨大贡献。 10 环节二：认识常见的多糖 淀粉和纤维素是最重要的多糖，它们都是由大量葡萄糖单元相互连接组成的，属于天然有机高分子。淀粉和纤维素分子式可以表示为(C6H10O5)n，葡萄糖单元中一般仍有三个羟基，也可表示[C6H7O2(OH)3]n （1）淀粉、纤维素分子式均为(C6H10O5)n，是同分异构体吗？ 各自的n值不同，不是同分异构体。其中淀粉的相对分子质量可达到几十万，纤维素可达到几百万。 （2）淀粉、纤维素均为纯净物吗？ 二者为混合物，因为淀粉、纤维素是由(C6H10O5)n中不同n值的许多分子构成的。 小结:一般高分子化合物都为混合物,都没有固定的熔沸点。 深度思考： 淀粉和纤维素是最重要的多糖，它们都是由大量葡萄糖单元相互连接组成的，属于天然有机高分子。淀粉和纤维素分子式可表示为(C6H10O5)n。葡萄糖单元中一般仍有三个羟基，也可将羟基提出表示。请大家进一步思考，淀粉和纤维素分子式相同，它们互为同分异构体吗？各自的n值不同，不是同分异构体。其中淀粉的相对分子质量可达到几十万，纤维素可达到几百万。那么，淀粉和纤维素均为纯净物吗？二者均为混合物，一般高分子化合物都为混合物，因此没有固定的熔沸点。接下来我们分别来学习这两种多糖的相关性质。 11 1.淀粉 阅读教材107-108页，了解淀粉相关性质 环节二：认识常见的多糖 淀粉是绿色植物光合作用的产物，是植物储存营养物质的一种形式， 在种子、块根和块茎中含量丰富，谷类和薯类含淀粉较多。 天然淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成。支链淀粉含量很高的一些谷物，如糯米、糯玉米等有比较黏的口感。 白色粉末状物质，没有甜味，不溶于冷水， 在热水中淀粉会部分溶解，形成胶状的淀粉糊。 (1)存在： (2)物理性质： 淀粉是绿色植物光合作用的产物，是植物储存营养物质的一种形式，在种子、块根和块茎中含量丰富，谷类和薯类含淀粉较多。淀粉为白色粉末状物质，没有甜味，不溶于冷水，在热水中淀粉会部分溶解，形成胶状的淀粉糊。 12 环节二：认识常见的多糖 淀粉的糊化过程： 在热水中产生糊化作用 (即食物由生变熟的过程） 陕西美食“搅团”的制作过程 生活中的化学：淀粉的糊化作用 生活中有很多淀粉糊化过程的应用，如陕西美食“搅团”就是利用了这一性质。 13 (3)化学性质 ①特征反应：淀粉+I2 → 蓝色（用于检验淀粉或I2的存在）； ②淀粉不与新制氢氧化铜和银氨溶液反应，是非还原性糖； 淀粉 (C6H10O5)n＋nH2O n C6H12O6 酸或酶 葡萄糖 ③发生水解反应： 在酸或酶的作用下水解，生成一系列产物，最终生成葡萄糖。 环节二：认识常见的多糖 ④酯化反应：葡萄糖单元含有醇羟基。 淀粉遇碘县蓝色，我们可以利用该现象检验淀粉的存在。同时，淀粉不能被银氨溶液和氢氧化铜等弱氧化剂氧化，属于非还原性糖。淀粉在酸或酶的作用下水解，最终生成葡萄糖。由于其分子中葡萄糖单元醇羟基的存在，淀粉可以发生酯化反应。 14 实验现象：生成砖红色沉淀 实验结论：淀粉在稀硫酸并加热的条件下发生水解，产物有还原性 环节二：认识常见的多糖 实验探究三（教材130页）：糖类的性质 同学们，我们能否通过实验验证淀粉水解产物具有还原性呢？请大家观看实验视频，描述实验现象并得出实验结论。我们可以看到，试管中生成了砖红色沉淀，说明淀粉在稀硫酸并加热的条件下发生水解，产物有还原性。提醒同学们注意，该实验在检验产物还原性前，同样需要加入碱液将水解液调为碱性。 15 环节二：认识常见的多糖 (4)用途 ①淀粉是食物的一种重要成分，也是重要的工业原料。 ②以淀粉或淀粉水解生成的葡萄糖等为原料， 经发酵可以得到多种产品。如燃料乙醇、白酒、食醋、味精，以及氨基酸、抗生素等药物。 ③淀粉经酯化后可用于生产食品添加剂、表面活性剂和可降解塑料等。 C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2↑ 酒化酶 葡萄糖 陕西名酒“西凤酒” 淀粉是食物的一种重要成分，也是重要的工业原料。以淀粉或淀粉水解生成的葡萄糖等为原料，经发酵可以得到多种产品。如燃料乙醇、白酒、食醋、味精，以及氨基酸、抗生素等药物。淀粉经酯化后可用于生产食品添加剂、表面活性剂和可降解塑料等。 16 2.纤维素 环节二：认识常见的多糖 （1）存在：纤维素参与构成了植物的细胞壁，起着保护和支持作用。如自然界中的棉、麻、木材、秸秆中存在大量纤维素 （2）物理性质：纤维素是白色纤维状物质，没有甜味，不溶于水，也不溶于一般的有机溶剂。不被人体吸收，不为人体提供能量 （3）化学性质： ①非还原性糖：不能被银氨溶液和氢氧化铜等弱氧化剂氧化。 ②水解反应：在酸或酶的作用下水解 ③酯化反应 （C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6 催化剂 纤维素 葡萄糖 纤维素结构示意图 阅读教材108-109页，了解纤维素相关性质 接下来请同学们阅读课本，了解纤维素相关性质。纤维素参与构成了植物的细胞壁，起着保护和支持作用。如自然界中的棉、麻、木材、秸秆中存在大量纤维素，纤维素是白色纤维状物质，没有甜味，不溶于水，也不溶于一般的有机溶剂。不被人体吸收，不为人体提供能量。纤维素的化学性质与淀粉的类似，在酸和酶的催化下可以发生水解，最终生成葡萄糖，能够发生酯化反应，不能被氢氧化铜等弱氧化剂氧化，属于非还原性糖。 17 实验现象：出现砖红色沉淀 【实验4-2】 在试管中放入少量脱脂棉，加入几滴蒸馏水和几滴浓硫酸，用玻璃棒将混合物搅拌成糊状，加入过量NaOH溶液中和至碱性，再滴加3滴5% CuSO4溶液，加热，观察并解释实验现象。 实验结论：纤维素能水解，最终产生葡萄糖，产物具有还原性 环节二：认识常见的多糖 我们可以通过实验验证纤维素水解的性质和产物的还原性。在试管中放入少量脱脂棉，加入几滴蒸馏水和几滴浓硫酸，用玻璃棒将混合物搅拌成糊状，加入过量NaOH溶液中和至碱性，再滴加3滴5% CuSO4溶液，加热，可以观察到试管种出现砖红色沉淀。 18 纤维素的用途 1 2 6 4 3 5 纺织工业：棉和麻的纤维大量用于纺织工业。 造纸：木材、稻草、秸杆、蔗渣等用于造纸。 制造黏胶纤维： 其中的长纤维称人造丝， 短纤维称为人造棉(制玻璃纸)， 都可用于纺织工业。 制造醋酸纤维：不易燃烧，可用于生产塑料、过滤膜、胶片等。 促进消化：食物中的纤维素有利于人体的消化 (4)纤维素的用途（6个方面） 制造硝酸纤维：极易燃烧。可用于生产火药、塑料和涂料等。 纤维素的用途十分广泛，如可用于纺织工业，造纸，制造粘胶纤维，硝酸纤维、醋酸纤维等。食物仲的纤维素还有利于人体的消化。 19 淀粉和纤维素 淀粉 纤维素 分子结构 分子结 构关系 化学性质 共性 特性 分子通式 相对分 子质量 可达到几十万 (C6H10O5)n 可达到几百万 都是由葡萄糖结构单元(C6H10O5)构成的天然有机高分子，但分子内葡萄糖结构单元数目不同，不是纯净物，不是同分异构体。 无—CHO,无还原性②有—OH可发生酯化反应 水解最终生成葡萄糖 遇碘变蓝 发生酯化反应，可生成硝酸纤维、醋酸纤维 对比归纳 环节二：认识常见的多糖 请同学们点击暂停键，完成对淀粉和纤维素性质的对比归纳。 20 环节三：学习自测 下列说法正确是（ ） A.淀粉和纤维素在人体内都能被消化和吸收 B.可以用新制Cu(OH)2悬浊液鉴别蔗糖和麦芽糖 C.为检验蔗糖的水解产物，可向水解后的溶液中加入新制 Cu(OH)2悬浊液，加热，如没有砖红色沉淀，则没有葡萄糖生成 D. 淀粉和纤维素的分子通式相同，两者属于同分异构体 B 请同学们完成下列练习题进行学习自测。请大家按下暂停键。大家都选择正确了吗？A中纤维素不能被人体消化，B中蔗糖为非还原性糖，而麦芽糖为还原性糖，可以用新制氢氧化铜悬浊液鉴别。C中应先将蔗糖水解液调至碱性后再检验其产物的还原性。D中淀粉和纤维素分子式中的n并不相同，不能称为同分异构体 21 环节四：展望未来——纤维素与燃料乙醇 纤维素是地球上来源十分丰富的可再生资源。用纤维素作为原料生产乙醇与淀粉相比，具有成本低、来源广泛等优点。我国已经有一批工业化生产装置开始运行，在生物质能源利用领域进入了国际先进水平。 纤维素是地球上来源十分丰富的可再生资源。用纤维素作为原料生产乙醇与淀粉相比，具有成本低、来源广泛等优点。我国已经有一批工业化生产装置开始运行，在生物质能源利用领域进入了国际先进水平，同时，我国已开启以微藻中含有的纤维素等物质作为原料生产燃料乙醇的研究，让我们期待未来该领域的重大突破。 22 人教版（2019）高中化学选择性必修三 感谢聆听！ 单位：陕西省西安中学 授课人：文玥茗 本节课就上到这里，同学们，再见！ 23 EV录屏3.9.7软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EVCapture4.2.4软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$