14 第2章 第3节 第2课时 糖类和核酸-【正禾一本通】2024-2025学年高中化学选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版2019 单选）

第2课时　糖类和核酸 [素养发展目标]　1．认识糖类的组成和性质特点。2．了解淀粉和纤维素及其与葡萄糖的关系，了解葡萄糖的结构特点、主要性质与应用。3．知道糖类在食品加工和生物质能源开发上的应用。4．了解脱氧核糖核酸、核糖核酸的结构特点和生物功能。 一、糖类概述 1．概念 分子中有两个或两个以上羟基的醛或酮以及水解后可以生成多羟基醛或多羟基酮的有机化合物。 2．糖类的组成 糖类由C、H、O三种元素组成，官能团为—OH、—CHO或。 3．分类 学生用书第55页 　　 糖的分类，根据能否水解以及水解后产生单糖分子的多少，分为单糖(不水解)、低聚糖和多糖。　　 二、单糖 1．实验探究——葡萄糖中的醛基的检验方法 实验名称 用银氨溶液检验醛基 利用新制的氢氧化铜悬浊液检验醛基 实验用品 葡萄糖溶液，银氨溶液，试管，烧杯，酒精灯，三脚架，石棉网等 葡萄糖溶液，2%的CuSO4溶液，10% NaOH溶液，试管，酒精灯，石棉网等 实验步骤 a．取一支洁净的试管，加入1 mL葡萄糖溶液； b．向葡萄糖溶液中加入2 mL的银氨溶液，不要振荡； c．水浴加热混合溶液，观察现象 a．配制氢氧化铜悬浊液：向试管中加入2 mL 10% NaOH 溶液，再加入5～6滴2% CuSO4溶液； b．向新配制的氢氧化铜悬浊液中加入2 mL葡萄糖溶液，加热，观察颜色变化 现象及解释 在试管内壁产生光亮的银镜，说明有单质银生成，进而证明葡萄糖中含有醛基 有砖红色沉淀产生，说明二者发生反应，葡萄糖中含有醛基 续表 实验名称 用银氨溶液检验醛基 利用新制的氢氧化铜悬浊液检验醛基 反应方程式 CH2OH(CHOH)4CHO＋2[Ag(NH3)2]OH CH2OH(CHOH)4COONH4＋H2O＋2Ag↓＋3NH3 CH2OH(CHOH)4CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCH2OH(CHOH)4COONa＋3H2O＋Cu2O↓ 2．葡萄糖 (1)组成与结构：分子式为C6H12O6，是六碳醛糖，官能团是醛基和羟基，结构简式为CH2OH—(CHOH)4—CHO。 (2)物理性质：白色晶体，易溶于水，有甜味。 (3)化学性质 ①可与银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液等发生氧化反应： CH2OH(CHOH)4CHO＋2[Ag(NH3)2]OHCH2OH(CHOH)4COONH4＋2Ag↓＋3NH3＋H2O； CH2OH(CHOH)4CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCH2OH(CHOH)4COONa＋Cu2O↓＋3H2O。 ②可与H2等发生加成反应。 ③可与羧酸发生酯化反应。 ④在酒化酶的作用下产生乙醇： 。 3．果糖 分子式：C6H12O6，是六碳酮糖，是自然界中甜度最高的单糖，与葡萄糖互为同分异构体。 三、双糖 1．蔗糖水解及其产物性质实验探究 在一支试管中加入20%蔗糖溶液1 mL，加入稀硫酸，水浴加热；然后用NaOH溶液中和呈弱碱性；再加入新制的Cu(OH)2悬浊液加热，观察到的实验现象是有砖红色沉淀生成，实验结论是蔗糖水解产物中有还原性糖。 2．双糖 又称二糖，1 mol双糖能水解成2 mol单糖。常见的双糖有麦芽糖和蔗糖，分子式均为C12H22O11，麦芽糖分子中有醛基，具有还原性，蔗糖分子中无醛基，二者互为同分异构体，水解的化学方程式分别为： 。 四、多糖 多糖广泛存在于自然界中，是一类天然有机高分子化合物，常见的多糖有淀粉和纤维素。 (1)淀粉 ①组成：通式为(C6H10O5)n。 ②水解反应 淀粉发生水解反应的化学方程式为： 。 ③特征反应 利用淀粉遇碘变蓝的性质可以检验淀粉的存在。 (2)纤维素 ①组成：通式为(C6H10O5)n或[C6H7O2(OH)3]n。 学生用书第56页 ②水解反应 纤维素比淀粉难水解，在酸的催化作用下，发生水解反应的化学方程式为： 。 ③酯化反应 纤维素中的每个葡萄糖单元含有三个醇羟基，表现出醇的性质，与硝酸发生酯化反应制得纤维素硝酸酯(俗名硝酸纤维)，与乙酸发生酯化反应制得纤维素乙酸酯(俗名醋酸纤维)。 五、五碳醛糖与核酸 1．五碳醛糖 种类 核糖 脱氧核糖 分子式 C5H10O5 C5H10O4 结构式 链式结构 环式结构 2．核苷酸 分类 核糖核苷酸 脱氧核糖核苷酸 组成 环式核糖、碱基、磷酸基团 脱氧核糖、碱基、磷酸基团 结构 由一个五碳醛糖分子分别与一个磷酸分子、一个碱基分子通过分子间脱水连接 碱基构成 腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、尿嘧啶(U)、胞嘧啶(C) 腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C) 3．生命之源——核酸 分类 核糖核酸(RNA) 脱氧核糖核酸(DNA) 组成 多个核糖核苷酸分子间脱水形成磷酯键后聚合而成的核糖核苷酸链 多个脱氧核糖核苷酸分子间脱水形成磷酯键后聚合而成的脱氧核糖核苷酸链 区别 五碳醛糖是核糖 五碳醛糖是脱氧核糖 联系 参与构成DNA的碱基除将尿嘧啶(U)替换成胸腺嘧啶(T)之外，其余碱基与RNA相同 结构 — 螺旋状双链结构 性质 生物学特性 1．下列关于糖类物质的理解中不正确的是(　　) A．糖类物质都是由碳、氢、氧三种元素组成的 B．糖类物质不一定都有甜味，有甜味的物质也不一定是糖类物质 C．糖类物质的结构中都含有羟基 D．糖类物质中氢原子和氧原子的比例总是符合2∶1的关系 D　[从元素组成而言，糖类是多羟基醛或多羟基酮以及水解生成多羟基醛或多羟基酮的有机化合物，故其组成元素有C、H、O，A、C选项正确；淀粉、纤维素也是糖，但它们没有甜味，而某些醇具有甜味，但它们又不是糖，B选项正确；多数糖类物质中的氢原子和氧原子的比例符合2∶1的关系，但鼠李糖的化学式是C6H12O5，并不符合N(H)∶N(O)＝2∶1的关系，D选项错误。] 2．在试管中先加入2 mL 10% CuSO4溶液，再滴加5滴5% NaOH溶液，得到新制Cu(OH)2悬浊液，再加入2 mL 10%葡萄糖溶液，加热，试管中未出现砖红色沉淀，下列对其主要原因的分析正确的是(　　) A．葡萄糖分子中不含能与新制Cu(OH)2悬浊液反应的官能团 B．该反应需要在碱性条件下才能进行 C．加热温度没有达到此反应所需要的温度 D．所加葡萄糖溶液太少，导致反应现象不明显 B　[葡萄糖与新制Cu(OH)2悬浊液的反应不仅需要加热，还需要在碱性条件下才能进行，即配制新制Cu(OH)2悬浊液时，NaOH溶液应过量，故选B。] 学生用书第57页 3．下列关于二糖的说法中不正确的是(　　) A．蔗糖与麦芽糖互为同分异构体 B．蔗糖与麦芽糖的分子式都是C12H22O11 C．蔗糖和麦芽糖的水解产物完全相同 D．麦芽糖能发生银镜反应，蔗糖不能发生银镜反应 C　[蔗糖和麦芽糖的分子式相同，结构式不同，互为同分异构体，A项正确；蔗糖和麦芽糖的分子式都是C12H22O11，B项正确；蔗糖水解生成葡萄糖和果糖，麦芽糖水解只生成葡萄糖，C项错误；麦芽糖是还原性糖，能发生银镜反应，蔗糖是非还原性糖，不能发生银镜反应，D项正确。] 4．下列关于淀粉和纤维素的叙述中，不正确的是(　　) A．它们都是混合物 B．它们都是天然高分子化合物 C．它们是同分异构体 D．它们水解的最终产物都是葡萄糖 C　[淀粉、纤维素的聚合度(n值)不确定，分别是由长短不一的聚合物混合在一起，所以它们都是混合物，故A正确；淀粉和纤维素的相对分子质量在10 000以上，都是高分子化合物，且是天然高分子化合物，故B正确；同分异构体是指分子式相同、结构不同的化合物，淀粉和纤维素虽具有相同的表示式(C6H10O5)n，但n值不同，则分子式不同，不互为同分异构体，故C错误；淀粉和纤维素都是多糖，在一定条件下都能水解生成葡萄糖，故D正确。] 5．核酸是生命的基础物质，是病毒的“身份证”。以下关于核酸的论述正确的是(　　) A．核酸是核蛋白的非蛋白部分，也是由氨基酸残基组成的 B．核酸水解产物中含有磷酸、葡萄糖和碱基 C．核酸、核苷酸都是高分子 D．核酸有核糖核酸和脱氧核糖核酸两类，对蛋白质的合成和生物遗传起重要作用 D　[核酸是由磷酸、五碳醛糖和碱基通过一定的方式结合而成的，故A错误；核酸水解的最终产物是磷酸、五碳醛糖和碱基，故B错误；核酸是高分子，但核苷酸不是高分子，故C错误；核酸有核糖核酸和脱氧核糖核酸两类，分别是RNA和DNA，它们共同对蛋白质的合成和生物遗传起到重要作用，故D正确。] 一、糖类性质的比较 1．葡萄糖和果糖在结构上有什么不同？它们结构的不同导致了它们性质上有哪些不同？ 提示：葡萄糖分子中含有羟基和醛基，是多羟基醛，属于醛糖，其结构简式为CH2OH—(CHOH)4—CHO。果糖分子中含有羟基和酮羰基，是多羟基酮，属于酮糖，其结构简式为CH2OH—(CHOH)3—CO—CH2OH。葡萄糖和果糖的分子式均为C6H12O6，但二者结构不同，互为同分异构体。葡萄糖分子中含有醛基，具有醛的性质，能发生银镜反应，也能与新制的Cu(OH)2悬浊液反应生成砖红色沉淀。果糖分子中不含有醛基，但在碱性条件下，果糖能部分异构化为葡萄糖，因此果糖在碱性条件下也能发生银镜反应，也能与新制的Cu(OH)2悬浊液反应生成砖红色沉淀。 2．蔗糖和麦芽糖的分子式都是C12H22O11，属于同分异构体，其化学性质的不同主要体现在哪些方面？ 提示：蔗糖分子中没有醛基，属于非还原糖，不能发生银镜反应，也不能与新制的Cu(OH)2悬浊液反应产生砖红色沉淀。麦芽糖分子中含有醛基，属于还原糖，能发生银镜反应，也能与新制的Cu(OH)2悬浊液反应产生砖红色沉淀。蔗糖在酸或酶催化下水解生成葡萄糖和果糖，而麦芽糖在酸或酶催化下水解只生成葡萄糖。蔗糖和麦芽糖的水解产物都能发生银镜反应。 3．多糖与单糖有何区别？ 提示：多糖是重要的天然有机高分子，是由单糖发生缩聚反应生成的高聚物。多糖与单糖的区别是多糖无还原性、无甜味，大多难溶于水，有的能和水形成胶体。在自然界中分布最广，最重要的多糖是淀粉和纤维素。 1．葡萄糖与果糖 类别 葡萄糖 果糖 分子式 C6H12O6(两者互为同分异构体) 简式 CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO 或CH2OH(CHOH)4CHO CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH OH 续表 类别 葡萄糖 果糖 官能团 —OH(羟基)、—CHO(醛基) —OH(羟基)、 (酮羰基) 物理性质 白色晶体、溶于水、不及蔗糖甜 自然界中甜度最高的单糖 化学性质 醛基性质的 银镜反应 可发生酯化、氧化等反应 与新制Cu(OH)2悬浊液的反应 醇羟基的性质 酯化、氧化、与活泼金属反应　 主要用途 制银镜、糖果、医疗、营养物质　 食物 学生用书第58页 2．蔗糖和麦芽糖 类别 蔗糖 麦芽糖 相似点 ①组成相同，化学式均为C12H22O11，互为同分异构体 ②都属于双糖，每1 mol双糖水解后生成2 mol单糖 ③水解产物都能发生银镜反应，都能与新制的Cu(OH)2悬浊液 ④都具有甜味(蔗糖更甜) 不同点 官能团 不含醛基(非还原性糖) 含有醛基(还原性糖) 化学性质 不能发生银镜反应，也不能还原新制的Cu(OH)2悬浊液 能发生银镜反应，能还原新制的Cu(OH)2悬浊液 水解产物 葡萄糖和果糖各1 mol 葡萄糖(2 mol) 来源 以甘蔗和甜菜含量最多 淀粉在酶作用下的水解产物 用途 甜味食物、制红糖、白糖等 甜味食物、制饴糖 3．淀粉和纤维素 类别 淀粉 纤维素 存在 植物种子、块根、谷类等 棉花、木材等 通式 (C6H10O5)n (C6H10O5)n 结构特点 由数量巨大的葡萄糖单元相互连接得到 物理性质 白色粉末，不溶于冷水，一部分可溶于热水，无甜味 不溶于水，无甜味 化学性质 加碘水 与I2作用呈现蓝色 与I2不反应、不变蓝，可用于鉴别淀粉和纤维素 水解 在无机酸作用下水解产生葡萄糖 酯化 能发生酯化反应 能发生酯化反应，可制硝酸纤维、醋酸纤维等 用途 人类膳食中糖类的主要来源，在食品工业上用于制备葡萄糖、酿造酒和醋 可用于纺织工业、造纸工业，制硝酸纤维、醋酸纤维等 1．下列说法不正确的是(　　) A．鉴别麦芽糖和蔗糖可用银镜反应 B．检验糖尿病患者尿液中是否含有葡萄糖时，可将尿样与新制氢氧化铜悬浊液混合加热 C．麦芽糖既能发生银镜反应，又能发生水解反应 D．葡萄糖属于高分子化合物 D　[麦芽糖分子中含有醛基，具有还原性；蔗糖分子中不含醛基，不具有还原性，故两者可用银镜反应鉴别，A正确。葡萄糖分子中含—CHO，与新制Cu(OH)2悬浊液混合加热可产生砖红色沉淀，B正确。麦芽糖分子中含—CHO，又因为是双糖，故能发生银镜反应，又能发生水解反应，C正确。葡萄糖分子式为C6H12O6，其相对分子质量为180，不属于高分子化合物，D错误。] 二、糖类水解产物及水解程度的检验 成熟的苹果中含有淀粉、葡萄糖和无机盐等，某课外兴趣小组设计了一组实验证明某些成分的存在，请你参与并协助他们完成相关实验。 (1)如何检验苹果汁中含有淀粉？ 提示：取少量苹果汁，加入碘水，溶液变蓝，则苹果中含有淀粉。 (2)已知苹果汁为酸性溶液，检验苹果汁中含有葡萄糖时应注意什么？ 提示：检验醛基时溶液需要碱性环境，所以在和银氨溶液或新制的氢氧化铜悬浊液反应时应先加入氢氧化钠使溶液呈碱性。 学生用书第59页 (3)苹果汁在适当的条件下发酵能得到果汁酒，试用化学方程式表示其变化。 提示：。 (4)青苹果酸涩，熟苹果甜香，试从以上成分转化的角度加以解释。 提示：青苹果中主要含淀粉，熟苹果中主要含葡萄糖。苹果成熟的过程就是淀粉转化为葡萄糖的过程。 1．糖类还原性的检验 某些糖类有较强的还原性，能被银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液氧化。若糖类不能发生银镜反应或不与新制Cu(OH)2悬浊液反应，则该糖不具有还原性，为非还原糖，如蔗糖。 2．水解产物中葡萄糖的检验 (1)水解条件 ①蔗糖：稀硫酸作催化剂，水浴加热。 ②纤维素：90%的浓硫酸作催化剂，小火微热。 ③淀粉：稀硫酸或酶催化，水浴加热。 (2)水解产物中葡萄糖的检验：欲检验糖类水解产物中的葡萄糖，必须先加入NaOH溶液中和其中的硫酸，再加入银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液进行检验。 3．淀粉水解程度的检验 (1)实验现象及结论 现象A 现象B 结论 1 未出现银镜 溶液变蓝色 淀粉尚未水解 2 出现银镜 溶液变蓝色 淀粉部分水解 3 出现银镜 溶液不变蓝色 淀粉完全水解 (2)实验中加入NaOH溶液的作用是中和稀硫酸。 2．下列关于验证蔗糖属于非还原性糖，而其水解产物具有还原性的实验方案的说法中，正确的是(　　) A．验证蔗糖属于非还原性糖的操作顺序：④③ B．验证蔗糖属于非还原性糖的操作顺序：③⑤ C．验证蔗糖水解产物具有还原性的操作顺序：①④⑤ D．验证蔗糖水解产物具有还原性的操作顺序：①⑤②④⑤ D　[某糖是否属于还原性糖，可通过银镜反应加以证明。银镜反应应该采取水浴加热，同时考虑到银镜反应应该在碱性条件下进行，故蔗糖水解后应先加碱中和作催化剂的酸，然后才能进行银镜反应，综上所述，D项正确。] 1．下列说法中错误的是(　　) A．通常淀粉和纤维素都不显还原性 B．麦芽糖分子中含有醛基，能发生银镜反应，故属于醛 C．淀粉和纤维素的结构不同，但两者不互为同分异构体 D．纤维素分子是由葡萄糖单元组成的，可以表现出一些多元醇的性质 B　[淀粉、纤维素都是非还原糖，都不显还原性，A正确；麦芽糖是还原糖，能发生银镜反应，分子中含有醛基，但它是多羟基醛，属于糖类，B错误；淀粉、纤维素的结构不同，由于组成它们的n值不同，其分子式也不同，两者不是同分异构体，C正确；纤维素的每个葡萄糖单元分子中含有三个醇羟基，具有醇的性质，如能与醋酸、硝酸酯化等，D正确。] 学生用书第60页 2．下列实验操作和结论错误的是(　　) A．用新制Cu(OH)2悬浊液可鉴别麦芽糖和蔗糖 B．用银镜反应可证明蔗糖是否转化为葡萄糖，但不能证明是否完全转化 C．浓硫酸可使蔗糖脱水变黑，证明蔗糖含C、H、O三种元素 D．向蔗糖溶液中滴加几滴稀硫酸，加热几分钟，然后加入银氨溶液，水浴加热，不能发生银镜反应，证明蔗糖不水解 D　[麦芽糖属于还原性糖，而蔗糖是非还原性糖，利用新制Cu(OH)2悬浊液可鉴别，A项正确；产生银镜只能说明蔗糖水解生成了葡萄糖，但蔗糖是否水解完全则无法确定，B项正确；浓硫酸使蔗糖脱水变黑，蔗糖中H、O元素以水的形式脱出，只剩下C，则证明蔗糖含C、H、O三种元素，C项正确；银镜反应在碱性条件下进行，故应先在蔗糖水解液中加入碱性溶液中和作催化剂的稀硫酸，D项错误。] 3．下列说法正确的是(　　) A．DNA是单链结构 B．DNA结构中的双链通过碱基间的氢键相连接 C．DNA中的4种碱基有6种配对方式 D．核酸分子中存在大量的苯环结构 B　 [DNA是由两条链形成的双螺旋结构，A项错误；DNA中的两条链是通过碱基间的氢键连接的，B项正确；DNA中的碱基配对遵循碱基互补配对原则，腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)配对，鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对，即只有2种配对方式，C项错误；核酸分子中存在大量的杂环，没有苯环结构，D项错误。] 4．为了检验淀粉水解的产物，设计如下实验方案： 请回答下列问题： (1)试剂1为20%的H2SO4溶液，其作用是________________。 (2)试剂2为________，其作用是______________，使检验水解产物的实验得以顺利进行；发生反应的离子方程式为 ________________________________________________________________________。 (3)反应①的化学方程式为 ________________________________________________________________________。 (4)为检验淀粉液是否已完全水解，取少量水解液于试管中，加入碘水，则证明淀粉未完全水解的现象是 ________________________________________________________________________。 (5)如果实验过程中没有加入试剂2而直接加入试剂3，能否实现实验目的________(填“能”或“否”)，若不能，其原因是 ______________________________________________________，最简单的改正措施是 ________________________________________________________________________。 解析：淀粉是高分子化合物，在稀硫酸作催化剂的条件下发生水解反应生成葡萄糖。葡萄糖中含有醛基，可发生银镜反应，也可被新制的氢氧化铜悬浊液氧化，产生砖红色沉淀。但在反应前一定要先加入碱将稀硫酸中和，使反应处于碱性环境中，否则实验失败，看不到实验现象。最简单的改正措施是直接向溶液中加入稍过量的NaOH溶液来调节溶液的酸碱性。淀粉遇碘变蓝色，常利用这个性质来检验淀粉或碘的存在。 答案：　(1)作催化剂　 (2)NaOH溶液　中和作催化剂的硫酸　H＋＋OH－===H2O (3) (4)溶液显蓝色　 (5)否　硫酸能溶解Cu(OH)2而使实验失败　直接向溶液中加入稍过量的NaOH溶液 学科网（北京）股份有限公司 $$