内容正文:
第3章
简单的有机化合物
第3章 简单的有机化合物
化 学
必修第二册
课 时 精 练
自制米酒
——领略我国传统酿造工艺的魅力
第3章 简单的有机化合物
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课 时 精 练(二十四)
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项目学习目标
1.回顾我国食品酿造的悠久历史,了解传统文化与科学技术的关系。
2.认识酿造工艺中的有机物及其反应,学会从化学的视角分析、解释生产和生活中的实际问题。
3.讨论酿造米酒的最佳条件,体会调控反应条件的重要性。
一、调研我国古代的酿造工艺
1.公元5世纪北魏______的著作《________》是世界上最早记录食品酿造的典籍,对我国传统的酿造方法有较详细的叙述。
贾思勰
齐民要术
2.酿酒的化学原理
谷粒发芽或发霉时会滋生毛霉菌、酵母菌等,毛霉菌会分泌出糖化酶,淀粉在糖化酶的作用下会水解成______、______。这些糖类化合物在酒化酶(由酵母菌分泌)的作用下可分解生成____。
3.酿醋的过程
醋酸是酿造得到的酒精在醋酸菌的作用下,被空气氧化而成的。粮食酿醋的过程可以简单地表示为:
麦芽糖
葡萄糖
乙醇
葡萄糖酸
氨基酸
酯
淀粉 eq \o(――――――――――――→,\s\up17(糖化酶),\s\do15 ( (毛霉菌))) ______(麦芽糖等) eq \o(――――――――――――→,\s\up17(酒化酶),\s\do15((酵母菌))) ____ eq \o(――――――――――――→,\s\up17(酶),\s\do15((醋酸菌))) 乙酸
酿醋过程中,在发酵生成醋酸的同时,还有其他有机化合物在酶的作用下发生相应转化,如丁醇被氧化生成____,葡萄糖被氧化生成________,蛋白质分解为______等。这些有机酸与醇反应生成具有芳香味的__,从而使酿出的醋香鲜味美。
葡萄糖
乙醇
丁酸
干净
发酵
酒精度和pH
二、酿制米酒
1.设计方案,绘制实验数据图
步骤1
用清水冲洗糯米,____________
步骤2
将泡软的糯米沥干水分,蒸熟
步骤3
将蒸熟的糯米________
步骤4
将粉末状甜酒曲和糯米________,装入____的玻璃容器
步骤5
将容器盖严,置于恒温环境中____
步骤6
每隔24 h测定米酒的____________连续10天
浸泡一段时间
摊开晾凉
充分搅匀
2.控制反应条件
酿制过程中需要控制好条件,反应温度不宜__________,过低不利于反应进行,过高则可能使酒曲中的______。
过低或过高
酶失活
3.米酒的蒸馏
(1)米酒中乙醇浓度较低的原因:当酒中的乙醇的体积分数超过10%时,就会__________________________________________。
(2)蒸馏原理:利用液体混合物或液体—固体混合体系中各组分沸点的不同,使低沸点组分先蒸发再冷凝,从而实现混合物有关成分的分离。
抑制酵母菌的活动能力,发酵作用也会逐渐停止
蒸馏实验装置示意图:
(3)蒸馏结果:将米酒放在蒸馏烧瓶中蒸馏,收集79 ℃左右的馏分,测得馏出液的酒精度约为20% vol,再次蒸馏可以得浓度更大的馏出液。
[判断正误](正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)在酿酒过程中,为加快反应速率,应选择较高温度。( )
(2)用谷物酿酒的原理就是通过蒸馏法将谷物中的乙醇分离出来。( )
(3)酿醋过程中,除了生成有机酸外,还有酯类物质生成,因而酿出的醋香鲜味美。( )
(4)酿酒过程中,葡萄糖可通过水解反应生成酒精。( )
×
×
×
√
√
(4)酿酒过程中,葡萄糖可通过水解反应生成酒精。( )
(5)自制米酒时,不需要控制温度,温度越高发酵速率越快。( )
(6)蒸煮制米酒的容器可以杀菌消毒。( )
(7)谷物发酵成酒,是由特殊微生物参与的物理变化。( )
(8)蒸馏操作时,应使温度计水银球靠近蒸馏烧瓶的支管口处。( )
×
×
√
×
项目活动 配制米酒
[情境导引]
某品牌白酒的宣传口号为“传统工艺,纯粮酿造”。
那么粮食是怎样酿造成白酒的呢?
[活动探究]
1.实验用品
糯米、甜酒曲、蒸锅、发酵容器、纱布、筷子(搅拌用)、簸箕;恒温箱、蒸馏烧瓶、冷凝管、牛角管、锥形瓶、酒精灯、温度计、石棉网、铁架台、烧杯。
2.实验方案
(1)酿制米酒
①浸泡糯米:糯米洗净清水浸泡24小时。
②蒸熟糯米:糯米沥干水分,蒸锅上放纱布,将糯米倒在纱布上,大火蒸20分钟,转小火蒸5分钟,将糯米蒸熟。
③摊凉和松散糯米:将蒸熟的糯米放进干净簸箕里,将糯米摊开松散至不烫手,并在糯米上淋上少量凉白开,将米粒松散开,并洗去黏性。
④混合糯米与甜酒曲:等到糯米饭温热的时候,均
匀撒上甜酒曲,充分搅拌均匀,装入干净的玻璃发酵容器中,糯米饭扒平,中间挖一个小洞到底。
⑤发酵:将发酵容器盖严,置于30 ℃的恒温箱(或用毛毯或棉被包上)中发酵。
⑥观察与测量:24小时后,揭开容器盖子,小洞里出现液体,即为米酒,气味芳香,味道甜美,酒味不冲鼻。取少量米酒测定其酒精度和pH,连续10天。
(2)蒸馏米酒
①在实验室中按如图装置组装仪器,将一定量的米酒放入蒸馏烧瓶中,用酒精灯加热,收集不同温度范围的馏出液。
②蒸馏结果:将米酒放在蒸馏烧瓶中蒸馏,收集79 ℃左右的馏分,测得馏出液的酒精度约为20% vol,再次蒸馏可以得浓度更大的馏出液。
3.条件控制
(1)催化剂选择:不同的谷物需选用不同的催化剂(酒曲),酿制米酒选择甜酒曲。
(2)温度控制:反应的温度不宜过低或过高,过低反应速率太慢,过高则酒曲中的酶失活,酿制米酒的温度控制在30 ℃左右。
(3)反应时间控制:时间过短,则产物(乙醇)的浓度太低、时间太长,则部分乙醇被氧化为乙酸,酿制米酒时间控制在7天为宜。
(4)其他条件控制
①使用干净原料、容器及凉开水,防止发酵时滋生有害细菌。
②将酒曲和原料充分拌匀,可以使反应充分发生。
③密封发酵,保证酵母菌在缺氧条件下更好地使葡萄糖转化为乙醇和二氧化碳。
④酸碱度控制在pH应大于5.4,因为pH<5.4以后,酵母菌发酵生成乙醇的量变化不大,乙酸的浓度逐渐增大,酵母菌活性受到抑制。
[问题讨论]
(1)制造米酒的过程中甜酒曲的作用是什么?
提示: 甜酒曲在酿造过程中为催化剂,起催化的作用,用于加快反应的速率。
(2)制造米酒的过程中为什么需要在恒温条件下进行?
(3)能不能通过上述蒸馏过程制得无水乙醇?
提示: 不能。因为在蒸馏的过程中水会随着乙醇一块蒸出,从而得不到纯净的乙醇。
eq \a\vs4\al(名师点拨)
1.醋酸的酿造原理
(1)粮食酿醋的发酵过程可表示为
淀粉 eq \o(―――――――――→,\s\up17(糖化酶),\s\do15((毛霉菌))) 葡萄糖(麦芽糖等) eq \o(―――――――――→,\s\up17(酒化酶),\s\do15((酵母菌))) 乙醇 eq \o(―――――――――→,\s\up17(酶),\s\do15((醋酸菌))) 乙酸
(2)发生的主要化学反应
③C2H5OH+O2 eq \o(―――――――――→,\s\up17(醋酸菌)) CH3COOH+H2O
2.物质分离方法——蒸馏
(1)含义:提纯或分离互溶但沸点不同的液体混合物的方法。
(2)注意事项
①在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片或沸石,防止液体暴沸。
②温度计水银球的位置靠近蒸馏烧瓶的支管口处。
③蒸馏烧瓶中所盛放液体不能超过其容积的 eq \f(2,3) ,也不能少于 eq \f(1,3) 。
④冷凝管中冷却水从下口进,从上口出。
1.我国酿酒历史久远,享誉中外。下列说法错误的是( )
A.糖类、油脂和蛋白质都可以用来酿酒
B.工业酒精不能用来勾兑饮用酒水
C.葡萄糖转化为酒精的过程中放出热量
D.米酒储存不当容易变质发酸,原因是乙醇被氧化成乙酸
A [油脂和蛋白质不能得到乙醇,糖类可用来酿酒,故A错误;工业酒精含有毒的甲醇,不能用来勾兑饮用酒水,故B正确;葡萄糖转化为酒精,为分解反应,生成物的能量低,则该过程中放出热量,故C正确;米酒储存不当容易变质发酸,—OH转化为—COOH,则乙醇被氧化成乙酸,故D正确。]
2.下列关于蒸馏操作的有关叙述不正确的是( )
A.蒸馏操作的主要仪器是:蒸馏烧瓶、酒精灯、铁架台、冷凝管、锥形瓶、温度计等
B.蒸馏操作使用的温度计的水银球应插入到液面下
C.在蒸馏烧瓶内放入少量碎瓷片
D.冷凝管进出的水的方向是下进上出
B [蒸馏是用来分离沸点不同的液体混合物的装置,需要仪器为铁架台(带铁圈、铁夹)、酒精灯、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管等仪器,故A正确;蒸馏是用来分离沸点不同的液体混合物,温度计测量的是蒸气的温度,故应放在支管口处,故B错误;加入碎瓷片可防止液体暴沸,故C正确;为使水充满冷凝管而达到充分冷却水蒸气的目的,水应从冷凝管的最下方接口进入,而且确保出水口在组装仪器的高处,故D正确。]
3.下列关于发酵技术的说法不正确的是( )
A.古代的酿酒是传统的发酵技术
B.利用发酵技术可生产维生素等药品
C.利用发酵技术可生产抗生素等药品
D.制作果奶是利用了发酵技术
D [发酵工业起源很早,中国早在公元前22世纪就用发酵法酿酒,然后开始制酱、制醋、制腐乳等,这些都是我国传统的发酵产品,A正确。现代的发酵技术能够按照人们的意愿创造出具有特殊性能的微生物,以生产人类需要的发酵产品,如青霉发酵产生青霉素,青霉素是一种抗生素,能治疗疾病,除此之外通过现代发酵技术生产出的产品还有维生素、柠檬酸等,B、C正确;果奶就是各种水果和牛奶、酸奶的混合物,不属于发酵技术,D不正确。]
4.燃料乙醇的生产过程可由下图表示:
(1)粉碎玉米的目的是___________________________________________。
(2)生产过程中为了检验淀粉水解是否完全,可使用的试剂是________。
(3)步骤a的操作是________(填字母)。
A.蒸发 B.萃取
C.蒸馏 D.分液
(4)发酵产生的CO2纯度可达到99%,能回收利用,请举出它的两项用途:______________________________________________________________________。
(5)以玉米等淀粉原料生产乙醇的化学反应可用下式表示:
(C6H10O5)n+nH2O―→nC6H12O6
C6H12O6―→2C2H5OH+2CO2↑
根据上述反应式,可以算出100 kg淀粉理论上可生产无水乙醇________kg。
解析: 根据题目提供的信息条件及相关化学知识可以判断:(1)粉碎玉米的目的是为了增大反应物的接触面积,从而加快反应速率或使反应进行的更充分。(2)根据碘遇淀粉变蓝的性质,检验淀粉水解是否完全,可以使用的试剂是单质碘(I2)或碘酒等。(3)由生产过程中的转化关系可以判断:玉米粉碎得到的淀粉经水解生成葡萄糖,再经发酵可以得到乙醇,经过滤后得到的滤液经过蒸馏可以分离出乙醇。(4)发酵产生的二氧化碳可以回收利用,如用于制饮料、干冰、纯碱、碳酸钙(或其他碳酸盐或碳酸氢盐)等。(5)由题目提供的反应得到如下关系:
(C6H10O5)n~nC6H12O6~2nC2H5OH
162n 92n
100 kg x
解得x≈56.8 kg。
$