内容正文:
第四节 基本营养物质
第1课时 糖类
课标定向
目标定位
1.认识葡萄糖的分子结构和特征反应。(宏观辨识与微观探析)
2.能够设计实验确认淀粉水解的产物及水解的程度。(科学探究与创新意识)
3.能列举糖类在生产、生活中的重要应用,并结合糖类的主要性质进行简单说明。(科学态度与社会责任)
厘清
重点
通过葡萄糖和淀粉的组成、结构和性质,认识糖类物质在生产生活中的重要应用,并能根据糖类物质的主要性质进行简单说明。
突破
难点
掌握葡萄糖的特征反应。设计实验验证蔗糖、淀粉的水解。
学习任务一:糖的分类、葡萄糖的结构和性质
必备知识·导学
[引入]糖精是最古老的甜味剂,甜度是蔗糖的300~500倍。糖精属于糖类吗?
一、糖类及其分类
类别
单糖
二糖
多糖
特点
不能水解为更简单的糖分子
水解后能生成两分子单糖
水解后能生成多分子单糖
代表物
葡萄糖、果糖
蔗糖、麦芽糖、乳糖
淀粉、纤维素
代表物的分子式
C6H12O6
C12H22O11
(C6H10O5)n
是否互为同分异构体
是
是
否
[思考]糖类一定符合通式 Cn(H2O)m吗?符合该通式的化合物一定是糖吗?
提示:均不一定。人们最初发现的糖类化合物的化学组成大多符合Cn(H2O)m的通式,因此糖类也被称为碳水化合物。但这一名称并不准确,如单糖中的鼠李糖(C6H12O5)不符合该通式;符合该通式的有机物也不一定是糖,如乙酸 (CH3COOH)、甲酸甲酯(HCOOCH3)等。
二、葡萄糖的结构
分子式
结构简式
官能团
C6H12O6
CH2OH(CHOH)4CHO
—OH(羟基)和
—CHO(醛基)
三、葡萄糖的性质
1.物理性质
葡萄糖是一种有甜味的无色晶体,能溶于水。
2.化学性质
(1)生理氧化反应:
C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O。
(2)发酵生成酒精
葡萄糖在酶的催化下可以转化为乙醇,广泛应用于酿酒和利用生物质生产燃料乙醇,其转化的化学方程式为C6H12O62C2H5OH+2CO2↑。
(3)与钠反应、酯化反应、催化氧化等(—OH的性质)
①1 mol葡萄糖分子与乙酸完全酯化,理论上需乙酸5 mol。
②1 mol葡萄糖与足量钠反应,最多能产生2.5 mol H2。
(4)氧化反应(—CHO的性质)
①与新制Cu(OH)2悬浊液反应
实验
操作Ⅰ
实验现象
产生砖红色沉淀
实验结论
葡萄糖具有还原性,被新制Cu(OH)2弱氧化剂氧化
—CHO被氧化成—COOH
②银镜反应
实验
操作Ⅱ
实验现象
试管内壁形成光亮的银镜
实验结论
银氨溶液中+1价银被还原成Ag,葡萄糖具有还原性
[思考]葡萄糖与新制Cu(OH)2的反应和葡萄糖的银镜反应,两种反应的加热方式是否相同?
提示:不同。与新制的Cu(OH)2反应要用酒精灯直接加热,发生银镜反应时采用水浴加热。
判对错·通教材
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)糖类都是有甜味的物质。 (×)
提示:不是所有糖都有甜味,如淀粉。
(2)由碳、氢、氧三种元素组成的有机物都属于糖类。 (×)
提示:乙醇等有机物也由碳、氢、氧元素构成。
(3)葡萄糖和果糖互为同分异构体,性质相同。 (×)
提示:葡萄糖是多羟基醛,果糖是多羟基酮,性质不相同。
核心要点·归纳
1.葡萄糖的结构与性质:
2.葡萄糖的化学性质及应用
(1)葡萄糖与新制的Cu(OH)2在加热的条件下反应,生成砖红色的Cu2O沉淀。此性质常用于测定血液和尿液中葡萄糖的含量。
(2)葡萄糖与银氨溶液在碱性环境下反应生成银,在试管内壁形成光亮的银镜。此性质常用于葡萄糖的检验和工业上的制镜。
微点拨·拓教材
糖类是多羟基醛、多羟基酮或它们的脱水缩合物。
学力诊断·测评
1.关于糖类,下列说法不正确的是 ( )
A.葡萄糖是一种多羟基醛
B.葡萄糖在酒化酶作用下能水解生成乙醇和二氧化碳
C.淀粉和纤维素都属于多糖,工业上能用来制备单糖
D.蔗糖、麦芽糖分子式都是C12H22O11,可通过银镜反应鉴别
【解析】选B。葡萄糖的结构简式为CH2OH(CHOH)4CHO,是多羟基醛,故A正确;葡萄糖是单糖,不能水解,是分解得到乙醇和二氧化碳,故B错误;淀粉和纤维素都属于多糖,淀粉和纤维素最终水解产物均为葡萄糖,故C正确;麦芽糖是还原性糖,蔗糖是非还原性糖,故D正确。
2.葡萄糖的结构简式为CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO,其对应的性质不正确的是 ( )
A.与钠反应放出氢气
B.可与乙酸发生酯化反应
C.能发生银镜反应
D.可与小苏打溶液反应,产生气泡
【解析】选D。葡萄糖分子中含有羟基,可与钠发生反应生成氢气、与乙酸发生酯化反应,A、B两项正确;葡萄糖分子中含有醛基,能发生银镜反应,C项正确;葡萄糖分子中不含羧基,不能与小苏打溶液反应产生气泡,D项错误。
3.在试管中加入2 mL 10% CuSO4溶液,滴加5滴5% NaOH溶液,得到新制Cu(OH)2,再加入2 mL 10%葡萄糖溶液,加热,未出现砖红色沉淀,下列对其原因的分析正确的是 ( )
A.葡萄糖的结构中不含能与新制 Cu(OH)2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
【解析】选B。葡萄糖与新制 Cu(OH)2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时NaOH溶液应过量,B项正确。
【补偿训练】我国科研人员首次以CO2为原料合成了葡萄糖和长链脂肪酸,这项突破为人工和半人工合成“粮食”提供了新技术。合成路线如下:
下列说法不正确的是 ( )
A.过程①、②中电能转化为化学能
B.葡萄糖分子中含有醛基、羟基
C.CH3COOH和C7H13COOH互为同系物
D.葡萄糖不能发生水解反应
【解析】选C。过程①、②均为电解,而电解是将电能转化为化学能的过程,故A正确;葡萄糖是一种多羟基醛,即葡萄糖中含羟基和醛基,故B正确;C7H13COOH中的烃基—C7H13中含一个碳碳双键或环,CH3COOH和C7H13COOH的结构不相似,分子组成上相差的也不是一个或若干个CH2原子团,故不互为同系物,故C错误;葡萄糖是单糖,不能水解,故D正确。
学习任务二:二糖和多糖的性质
必备知识·导学
1.水解反应
(1)蔗糖的水解
实验
操作
实验
现象
最终有砖红色沉淀生成
实验
结论
蔗糖水解生成葡萄糖,葡萄糖和新制Cu(OH)2悬浊液共热生成砖红色沉淀
化学
反应方
程式
(2)麦芽糖水解的化学方程式:
(3)淀粉或纤维素水解的化学方程式:
2.淀粉的特征反应
实验操作
将碘溶液滴到一片馒头或土豆上
实验现象
变蓝
实验结论
淀粉遇碘单质变蓝
应用
可用于淀粉和碘的相互检验
3.淀粉在人体内的变化
判对错·通教材
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)人体无法吸收和利用纤维素。 (√)
提示:人体内没有相应的酶,无法吸收和利用纤维素。
(2)淀粉和纤维素的分子式相同,都用(C6H10O5)n表示。 (×)
提示:淀粉和纤维素n值不同,分子式不同。
(3)蔗糖水解产物中直接加入银氨溶液,没有光亮银镜生成,则蔗糖没有水解。 (×)
提示:将水解液调至碱性,再加入银氨溶液。
核心要点·归纳
淀粉水解程度的探究
现象A
现象B
结论
溶液呈蓝色
未产生银镜
未水解
溶液呈蓝色
出现银镜
部分水解
溶液不呈蓝色
出现银镜
完全水解
(1)在淀粉水解程度的检验中,检验淀粉的存在时,必须直接取水解液加入碘水,不能取中和液,因为碘能与NaOH溶液反应。
(2)因淀粉的水解反应是用稀硫酸作催化剂,而银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液的反应必须在碱性条件下进行,所以应先中和再检验。
学力诊断·测评
1. 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.葡萄糖可通过加聚反应得到淀粉
C.葡萄糖是非还原性糖
D.乙酸与葡萄糖含有相同官能团
【解析】选A。淀粉为多糖,水解最终产物为葡萄糖,故A正确;葡萄糖可通过缩聚反应得到淀粉,故B错误;葡萄糖含有醛基,属于还原性糖,故C错误;乙酸官能团为羧基,葡萄糖官能团为羟基和醛基,二者官能团不同,故D错误。
2.某学生设计了如图实验方案用以检验淀粉的水解情况。下列结论中正确的是 ( )
A.淀粉尚有部分未水解
B.淀粉已完全水解
C.淀粉没有水解
D.淀粉已发生水解,但不知是否完全水解
【解析】选D。取淀粉液在稀硫酸中加热后的水解液,加过量NaOH溶液至碱性得到混合液,将其分成两份,一份加入氢氧化铜悬浊液后出现砖红色沉淀现象说明有葡萄糖存在,可以得出淀粉已经水解的结论,淀粉在稀硫酸作用下完全水解生成葡萄糖,水解方程式为(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6,葡萄糖与氢氧化铜悬浊液在加热条件下发生氧化还原反应,淀粉和碘作用显示蓝色,因加入过量的氢氧化钠,碘单质能和氢氧化钠发生氧化还原反应,所以另一份滴加碘水,发现不变蓝色,所以无法判断是否完全水解。
学情检测·素养达标
1.葡萄糖的分子式为C6H12O6。下列关于葡萄糖的说法不正确的是 ( )
A.含碳、氢、氧3种元素 B.属于糖类
C.能发生水解反应 D.能为生命活动提供能量
【解析】选C。根据葡萄糖的分子式C6H12O6可知,葡萄糖是由碳、氢、氧三种元素组成的,故A正确;葡萄糖为五羟基醛,它属于糖类,故B正确;葡萄糖是单糖,不能发生水解反应,故C错误;葡萄糖氧化产生大量的热,为生命活动提供能量,D正确。
2.下列各组物质中,不互为同分异构体的是 ( )
A.正丁烷、异丁烷 B.葡萄糖、果糖
C.淀粉、纤维素 D.蔗糖、麦芽糖
【解析】选C。分子式相同,结构不同的化合物互为同分异构体。淀粉和纤维素的分子通式虽相同,但分子中的结构单元数目不同,即n值不同,故不能互称为同分异构体,C项错误。
3.生活中的一些问题常涉及化学知识,下列叙述正确的是 ( )
A.棉花的主要成分是纤维素
B.过多食用糖类物质如淀粉等,不会导致人发胖
C.淀粉在人体内直接水解生成葡萄糖,供人体组织的营养需要
D.纤维素在人体消化过程中起着重要作用,纤维素可以作为人类的营养物质
【解析】选A。棉花的主要成分是纤维素,A项正确;日常生活中过多食用糖类物质,多余的糖会转化为脂肪从而导致人发胖,B项错误;淀粉在人体内酶的催化作用下可发生逐步水解,先水解为相对分子质量较小的分子糊精,再水解为麦芽糖,麦芽糖水解最终得到葡萄糖,C项错误;人体内没有促使纤维素水解的酶,故纤维素不是人类的营养物质,但它能刺激肠道蠕动,有助于消化,D项错误。
4.(1)在蔗糖溶液中加入稀硫酸并加热,发生反应的类型水解反应,稀硫酸的作用是催化剂。
(2)向(1)溶液中加入新制的Cu(OH)2悬浊液,加热未见砖红色沉淀,其原因是水解后溶液中的H2SO4未被中和,Cu(OH)2与H2SO4发生反应生成了CuSO4。
(3)在(1)的产物中加入NaOH溶液后,取适量液体加到新制的Cu(OH)2悬浊液中并加热,产生砖红色沉淀,NaOH溶液的作用是中和H2SO4。
(4)某学生称取9 g直链淀粉溶于水,测定淀粉水解的百分率,其程序如下:
当析出2.16 g金属单质时,淀粉的水解率为18%(已知1 mol醛基发生银镜反应时生成2 mol Ag)。
【解析】蔗糖在稀硫酸中发生水解反应生成葡萄糖,在用新制Cu(OH)2检验葡萄糖时,一定要先用NaOH溶液中和催化剂稀硫酸,原因是该反应需在碱性条件下才能进行。淀粉水解时需稀硫酸作催化剂,为检验水解产物葡萄糖,应先加入NaOH溶液中和稀硫酸,葡萄糖与银氨溶液反应生成银单质。
所以水解率为×100%=18%。
【补偿训练】下列物质中,不属于糖类的是 ( )
A.蔗糖 B.淀粉 C.纤维素 D.蛋白质
【解析】选D。蔗糖属于二糖,其水解产物为葡萄糖和果糖,故A属于糖类;淀粉属于多糖,其水解产物最终为葡萄糖,故B属于糖类;纤维素属于多糖,其水解产物最终为葡萄糖,故C属于糖类;蛋白质是一种以肽键结合、含有羧基和氨基的高分子化合物,故D不属于糖类。
- 4 -
学科网(北京)股份有限公司
$