内容正文:
第一单元 糖类和油脂
第一课时 糖类
专题6 生命活动的物质基础——糖类、油脂、蛋白质
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专题6 生命活动的物质基础——糖类、油脂、蛋白质
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目
录
知识整合 新知探究
01
综合训练 能力提升
02
课下作业
03
CONTENTS
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知识整合 新知探究
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碳
氢
氧
Cn(H2O)m
多羟基醛
多羟基酮
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多羟基醛
多羟基酮
醛糖
酮糖
甘油醛
淀粉
纤维素
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CH2OH(CHOH)4CHO
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CO2
H2O
新制Cu(OH)2
己六醇
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C12H22O11
C12H22O11
无
有
葡萄糖和果糖
葡萄糖
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NaOH溶液
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(C6H10O5)n
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葡萄糖
碘单质
葡萄糖
酯化
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细胞壁
贮存能量
造纸术
硝化
醋酸
粘胶
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综合训练 能力提升
02
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学习
目标
1.了解糖的定义、分类以及常见糖的结构与性质。
2.通过糖的官能团与糖的性质的关系,加深对“结构决定性质”的认识与理解。
3.通过单糖的银镜反应、多糖的水解反应提高实验素养以及实验方案设计能力。
知识点一 单糖的性质及应用
1.糖类的组成
(1)组成:糖类是由______、______、______三种元素组成的一类有机化合物,大多数糖类的分子组成可用通式________________来表示(n、m可以相同,也可以不同)。
(2)概念:糖类为____________、____________以及能水解生成它们的物质。
2.糖类的分类
(1)单糖:一般是指____________或____________,不能进一步水解。
①按照分子中所含碳原子数多少,单糖分为丙糖、丁糖、戊糖(如核糖、脱氧核糖)和己糖(如葡萄糖、半乳糖、果糖)等。
②按照与羰基连接的原子团情况不同,单糖分为________和________,最简单的醛糖是__________。
(2)低聚糖:由不到20个单糖缩合形成的糖类化合物。
(3)多糖:如________和__________。
符合Cn(H2O)m,通式的物质,不一定是糖类,如n=m=1,如n=m=2,则为CH3COOH或HCOOCH3,这些均不是糖类。
3.葡萄糖和果糖的分子组成与结构
分子式
结构简式
官能团
类别
葡萄糖
C6H12O6
__________________________
—OH、
—CHO
多羟
基醛
果糖
C6H12O6
__________________________
—OH、
多羟
基酮
4.葡萄糖的化学性质及用途
(1)化学性质
①燃烧生成________和________。
②葡萄糖与乙酸完全酯化,1 mol葡萄糖需5 mol乙酸。
③葡萄糖能发生银镜反应或与__________________反应。
④与氢气反应生成直链__________。
(2)用途
生活上——糖类(营养物质、制酒工业)
工业上——制镜
医药上——迅速补充营养(制药工业)
葡萄糖与银氨溶液反应或是与新制的Cu(OH)2悬浊液反应,均必须在碱性条件下进行。
[思考探究]
1.如何检验糖尿病人的尿液中含有葡萄糖?
提示 病人的尿液与新制Cu(OH)2悬浊液混合后共热,观察是否有砖红色沉淀生成。
2.葡萄糖与果糖是什么关系?
提示 同分异构体。
[归纳提升]
葡萄糖和果糖的比较
类别
葡萄糖
果糖
分子式
C6H12O6
C6H12O6
物理性质
白色晶体,有甜味,易溶于水
无色晶体,有甜味,易溶于水、乙醇和乙醚
结构简式
CH2OH—CHOH—
CHOH—CHOH—
CHOH—CHO(多羟基醛)
CH2OH—CHOH—
CHOH—CHOH—CO—
CH2OH(多羟基酮)
化学
性质
①能和酸发生酯化反应
②能和银氨溶液发生银镜反应
③能与新制的氢氧化铜悬浊液反应产生砖红色沉淀
④与H2加成生成醇
①能和酸发生酯化反应
②与H2加成生成醇
相互关系
互为同分异构体
用途
用于制镜、糖果、医药等行业
主要用于食品工业
1.(2022·广东卷)我国科学家进行了如图所示的碳循环研究。下列说法正确的是( )
A.淀粉是多糖,在一定条件下能水解成葡萄糖
B.葡萄糖与果糖互为同分异构体,都属于烃类
C.1 mol CO中含有6.02×1024个电子
D.22.4 L CO2被还原生成1 mol CO
解析 淀粉是由葡萄糖分子聚合而成的多糖,在一定条件下水解可得到葡萄糖,故A正确;葡萄糖与果糖分子式均为C6H12O6,结构不同,二者互为同分异构体,但含有O元素,不是烃类,属于烃的衍生物,故B错误;一个CO分子含有14个电子,则1 mol CO中含有14×6.02×1023=8.428×1024个电子,故C错误;未指明气体处于标况下,不能用标况下的气体摩尔体积计算其物质的量,故D错误。
答案 A
2.某化学活动小组在探究葡萄糖分子的组成和结构时,设计并完成下列实验:将四种液体分别取2 mL加到新制的Cu(OH)2悬浊液中,充分振荡。实验现象记录如下表:
所取液体
现象
葡萄糖溶液
氢氧化铜溶解,溶液呈绛蓝色
乙醇溶液
氢氧化铜不溶解,颜色无明显变化
甘油溶液
氢氧化铜溶解,溶液呈绛蓝色
水
氢氧化铜不溶解,颜色无明显变化
根据上述实验及现象能够得出的正确结论是( )
A.葡萄糖分子中可能含醛基
B.葡萄糖分子中可能含有多个羟基
C.葡萄糖的分子式为C6H12O6
D.葡萄糖分子碳链呈锯齿形
解析 A项,多羟基的物质与新制的Cu(OH)2悬浊液反应均会生成绛蓝色溶液,与醛基无关,错误;B项正确;C项,实验无法确定分子式,错误;D项,实验无法确定碳链,错误。
答案 B
知识点二 多糖的性质和应用
1.蔗糖和麦芽糖
(1)蔗糖和麦芽糖的结构与性质
蔗糖
麦芽糖
分子式
________________
________________
分子
结构
分子中______醛基
分子中______醛基
互为同分异构体,都是二糖
化学
性质
水解生成________________
水解生成__________
非还原性糖、与银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液不反应
还原性糖,与银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液反应
鉴别
方法
向其溶液中分别加入银氨溶液,水浴加热,能发生银镜反应的是麦芽糖,不能发生银镜反应的是蔗糖(也可用新制的氢氧化铜悬浊液鉴别)
(2)蔗糖的水解反应
①蔗糖水解反应实验需用稀硫酸(1∶5)作催化剂,水浴加热。水解反应的化
学方程式为:________________________________________________。
②水解产物中葡萄糖的检验:欲要检验水解产物中的葡萄糖,必须先加入________________中和多余的硫酸,再加入银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液进行检测。
2.淀粉和纤维素
(1)淀粉和纤维素的结构与性质
分类
淀粉
纤维素
通式
________________
关系
①不是同分异构体(n值不等),也不是同系物(结构不同且分子组成上也不相差n个CH2原子团);
②都是天然有机高分子化合物
结构
特征
分子中含有几百个到几千个葡萄糖单元
分子中含有几千个葡萄糖单元
物理
性质
白色、无味、固态粉末,不溶于冷水,在热水中发生糊化作用
白色、无味、具有纤维状结构的固体,不溶于水,也不溶于一般的有机溶剂
化学
性质
①无还原性
②能水解生成__________
③遇__________变蓝
①无还原性
②能水解生成__________(难)
③能发生________反应
(2)用途
①多糖是生物体的重要组成成分。纤维素是构成植物__________的基础物质,淀粉则是植物____________的主要形式。
②人类对纤维素的利用历史悠久,其中__________是人类利用纤维素的杰出代表。
③________纤维是一种烈性炸药,________纤维用于生产电影胶片片基,________纤维用于生产人造丝或人造棉。
[思考探究]
1.葡萄糖与果糖分子式均为C6H12O6,互为同分异构体;麦芽糖与蔗糖分子式均为C12H22O11,互为同分异构体;淀粉与纤维素分子式均为(C6H10O5)n,但不属于同分异构体,原因何在?
提示 淀粉与纤维素的聚合度n不同,则分子式不同。
2.淀粉经过下列变化:淀粉—→单糖—→酒精—→乙烯—→……—→草酸(HOOC—COOH),发生的反应类型有哪些?
提示 淀粉—→单糖(葡萄糖),水解反应(取代反应);葡萄糖—→酒精 (eq \o(C,\s\up16(0))6H12O6—→eq \o(C,\s\up16(-2))2H6O+eq \o(C,\s\up16(+4))O2),氧化还原反应;酒精—→乙烯,消去反应;乙烯—→1,2二溴乙烷,加成反应;1,2二溴乙烷—→乙二醇,水解反应(取代反应);乙二醇—→乙二醛—→乙二酸,氧化反应。
[归纳提升] 淀粉和纤维素的性质
1.淀粉和纤维素的比较
淀粉
纤维素
分子结构
分子通式
(C6H10O5)n
相对分子质量
几万到几十万
几十万到几百万
分子结
构关系
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,分子结构不同
化学性质
共性
无还原性
水解最终生成葡萄糖
特性
遇碘单质变蓝
分子中含有醇羟基,能与醋酸、硝酸等发生酯化反应
2.淀粉水解及其程度的检验
淀粉水解实验的注意事项
在进行淀粉水解实验时,注意不同反应的环境不同:用碘单质检验淀粉的反应,应在酸性条件下进行,因为碱能与碘单质发生歧化反应;产生的还原性糖发生银镜反应以及与新制氢氧化铜的反应,则需要在碱性条件下进行。所以检验淀粉时,直接取水解液进行实验;而检验水解产物时,则应该先调节溶液显碱性。
1.下列说法中正确的是( )
A.淀粉和纤维素互为同分异构体
B.淀粉溶液中加入硫酸,加热4~5 min,再加入少量银氨溶液,加热,有光亮银镜产生
C.淀粉和纤维素水解的最终产物均为葡萄糖
D.木材纤维和土豆淀粉遇碘水均显蓝色
答案 C
2.某同学称取9 g淀粉溶于水,测定淀粉水解的百分率,其程序如下:
淀粉溶液eq \o(——→,\s\up17(加A),\s\do15(加热))混合液→eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(取很少量混合液\o(——→,\s\up17(加碘水))溶液变蓝色,\o(——→,\s\up17(加B))混合液\o(——→,\s\up17(加银氨溶液))单质沉淀))
提示:少量溶液计算时忽略不计。
则:(1)各步所加试剂为:A________,B________。
(2)只加A,不加B是否可以?其理由是_____________________________ ______________________________________________。
(3)当析出2.16 g金属单质时,淀粉的水解百分率是____________。
解析 淀粉在酸性条件下水解,故A可选硫酸,加热条件下蔗糖水解的产物是葡萄糖,葡萄糖含有醛基,可与银氨溶液反应生成单质银,但银镜反应必须在碱性条件下进行,故B为NaOH溶液。
遇碘变蓝是淀粉的特性,混合液中加碘水变蓝,说明其中还有淀粉存在;混合液和银氨溶液反应则证明淀粉已经部分水解。2.16 g银的物质的量为2.16 g÷108 g/mol=0.02 mol,由—CHO~2Ag,可知水解生成0.01 mol的葡萄糖,即发生水解的淀粉的质量为eq \f(0.01,n) mol×162n g/mol=1.62 g。故淀粉的水解百分率为1.62 g÷9 g×100%=18%。
答案 (1)稀硫酸 NaOH溶液
(2)不可以,银镜反应必须在碱性条件下进行
(3)18%
[随堂演练]
1.《尚书·洪范篇》中有“稼穑作甘”之句,“甘”即饴糖,饴糖的主要成分是一种二糖,1 mol该二糖完全水解可生成2 mol葡萄糖。则饴糖的主要成分是( )
A.果糖
B.麦芽糖
C.淀粉
D.蔗糖
解析 果糖是单糖,A项错误;麦芽糖是二糖,1 mol麦芽糖水解生成2 mol葡萄糖,B项正确;淀粉是多糖,C项错误;蔗糖是二糖,1 mol蔗糖水解生成1 mol葡萄糖和1 mol果糖,D项错误。
答案 B
2.下列物质中,属于糖类,但是分子组成不符合Cn(H2O)m的是( )
解析 糖类是多羟基醛、多羟基酮及它们的脱水缩合物,A中没有羟基,B是多元醇,不含醛基或羰基,所以A、B都不是糖;C是多羟基酮,且其分子式为C6H12O5,不符合通式Cn(H2O)m,故C符合题意;D是多羟基醛,属于糖,其分子式为C4H8O4,符合通式Cn(H2O)m,故D不符合题意。
答案 C
3.在试管中加入淀粉溶液,然后滴加稀硫酸,加热一段时间,取试管内溶液,能够说明淀粉已经水解而没有水解完全的是( )
A.加入碘水变蓝
B.加入碘水不变蓝
C.加入银氨溶液,加热有银镜现象出现
D.加入碘水变蓝,加入NaOH溶液,再加入银氨溶液,加热有银镜现象出现
解析 淀粉遇碘水变蓝,淀粉水解生成的葡萄糖能发生银镜反应。
答案 D
4.下列关于糖类等说法中错误的是( )
A.葡萄糖和果糖都能与H2在一定条件下生成己六醇
B.用新制Cu(OH)2悬浊液可一次性区分蔗糖、葡萄糖和乙酸三种溶液
C.葡萄糖中含醛基,是还原糖;果糖中无醛基,是非还原糖
D.麦芽糖、淀粉、纤维素的最终水解产物完全相同
解析 根据葡萄糖和果糖的结构简式可知二者在一定条件下都能与H2发生加成反应生成己六醇,A项正确;向三种溶液中分别加入新制Cu(OH)2悬浊液,得到蓝色溶液的是乙酸溶液,加入新制Cu(OH)2悬浊液并加热能产生砖红色沉淀的是葡萄糖溶液,无明显现象的是蔗糖溶液,B项正确;葡萄糖和果糖均为还原糖,C项错误;麦芽糖、淀粉、纤维素水解的最终产物均为葡萄糖,D项正确。
答案 C
5.下列物质间有如下转化关系,请按要求填空。
(1)在制镜工业和热水瓶胆镀银时,常利用上述反应____________(填数字)。
(2)①②的反应类型为________(填选项字母)。
A.氧化反应
B.加成反应
C.水解反应
D.消去反应
(3)反应⑦可用于检验糖尿病病人尿液的含糖量,该反应的化学方程式为_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(4)葡萄糖在细胞内彻底氧化分解的化学方程式为_____________________ ______________________________________________________________。
解析 (1)制镜工业和热水瓶胆镀银都利用了葡萄糖中含有醛基,与银氨溶液反应还原出单质银,所以应为反应⑥;(2)反应①②为淀粉的水解。
答案 (1)⑥ (2)C
(3)CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2+NaOHeq \o(——→,\s\up17(△))Cu2O↓+3H2O+CH2OH(CHOH)4COONa
(4)C6H12O6+6O2—→6CO2+6H2O
$$