学年人教版选修5 第四章第二节 糖类 学案.docx
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学年人教版选修5第四章第二节糖类学案
第二节 糖类
学习目标:
1.了解糖类的概念、分类及结构特点。
2.掌握糖类重要代表物葡萄糖、蔗糖、淀粉和纤维素的组成和重要性质,它们之间的转化关系以及与烃的衍生物的关系。
(重点)3.能举例说明糖类在食品加工和生物质能源开发上的应用。
[自主预习·探新知]
一、糖类的组成和分类
1.概念
糖类是多羟基醛或多羟基酮和它们的脱水缩合物。
2.组成:
由碳、氢、氧三种元素组成。
3.通式:
大多数糖可用通式Cm(H2O)n表示。
4.分类
单糖
低聚糖
多糖
概念
不能水
解的糖
1mol糖水解后能产生2~10mol单糖的糖
1mol糖水解后能产生很多摩尔单糖的糖
代表物及
分子式
葡萄糖、果糖
蔗糖、麦芽糖
淀粉、纤维素
C6H12O6
C12H22O11
(C6H10O5)n
微记忆:
(1)符合Cm(H2O)n的物质不一定都是糖,如HCHO,糖不一定都符合Cm(H2O)n,如脱氧核糖(C5H10O4)。
(2)糖不都有甜味,如纤维素,有甜味的物质不一定是糖,如木糖醇。
二、几种重要的糖
1.葡萄糖与果糖
(1)分子组成和结构特点
(2)物理性质
颜色、状态
甜味
溶解性
葡萄糖
无色晶体
有
水中易溶,乙醇中微溶,乙醚中不溶
果糖
无色晶体
有
在水、乙醇、乙醚中均易溶
(3)化学性质
葡萄糖
—CHO
还原性:
与新制Cu(OH)2悬浊液反应、银镜反应、使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色
不饱和性:
与H2发生加成反应
果糖
—OH
与羧酸发生酯化反应
与羧酸等发生取代反应
不饱和性:
与H2发生加成反应
(4)用途:
葡萄糖用于制镜业、糖果制造业、医药业,为体弱和低血糖患者补充营养。
果糖是最甜的糖,主要作为食物。
2.蔗糖和麦芽糖
比较项目
蔗糖
麦芽糖
相同点
组成
分子式均为C12H22O11
性质
都能发生水解反应
不同点
是否含醛基
否
是
水解产物
葡萄糖和果糖
葡萄糖
相互关系
互为同分异构体
3.淀粉和纤维素
(1)相同点
①都属于天然高分子化合物,属于多糖,分子式都可表示为(C6H10O5)n。
②都能发生水解反应,反应的化学方程式分别为
淀粉:
(C6H10O5)n+nH2O
nC6H12O6(葡萄糖),
纤维素:
(C6H10O5)n+nH2O
nC6H12O6(葡萄糖)。
③都不能发生银镜反应。
(2)不同点
①通式中n不同,不互为同分异构体。
②淀粉遇碘呈现特殊的蓝色。
(3)用途
①淀粉:
重要营养物质、食品工业原料(如制备葡萄糖、酿制食醋、酿酒),也是药片中的赋形剂。
②纤维素:
用于纺织工业、造纸业等,还用于制备硝酸纤维素、醋酸纤维素等化工原料。
微记忆:
(1)糖类不一定能发生水解反应,单糖不能水解。
(2)淀粉和纤维素的分子式都表示为(C6H10O5)n,但由于n值不同,不互为同分异构体。
[基础自测]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)并非所有的糖都有甜味。
( )
(2)蔗糖是二糖,它的相对分子质量是单糖的二倍。
( )
(3)葡萄糖水解生成乙醇。
( )
(4)蔗糖和麦芽糖均能水解,其水解产物都是葡萄糖。
( )
(5)淀粉、纤维素均为天然高分子化合物,且二者所含元素种类相同。
( )
【答案】
(1)√
(2)× (3)× (4)× (5)√
2.下列物质中,属于糖类的是( )
A.CH3CH2CHO
C
3.下列各糖能发生水解,且属于还原性糖的是( )
A.葡萄糖 B.蔗糖
C.麦芽糖D.纤维素
C [选项中所给的能水解的糖是蔗糖、麦芽糖和纤维素,其中麦芽糖分子中含有
,属于还原性糖。
]
[合作探究·攻重难]
葡萄糖的性质
[背景材料]
已知葡萄糖的结构简式为
,分子中含有羟基和醛基两种官能团。
[思考交流]
结合所学官能团的性质,思考下列问题:
(1)葡萄糖都有哪些性质?
(2)如何检验葡萄糖分子中还有醛基?
【提示】
(1)依据葡萄糖分子的结构简式和含有的官能团,可推测葡萄糖具有易溶于水,能发生取代反应、加成反应、氧化反应、还原反应、消去反应等性质。
(2)用新制Cu(OH)2悬浊液或银氨溶液进行检验。
1.葡萄糖的性质
反应类型
试剂或条件
表现性质的官能团
加成反应
H2/Ni
醛基
氧化反应
银氨溶液
新制Cu(OH)2悬浊液
使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色
生理氧化
—
酯化反应
与乙酸等
羟基
有关化学方程式:
CH2OH(CHOH)4CHO+H2
CH2OH(CHOH)4CH2OH
CH2OH(CHOH)4CHO+2Ag(NH3)2OH
CH2OH(CHOH)4COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O
CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2+NaOH
CH2OH(CHOH)4COONa+Cu2O↓+3H2O
C6H12O6+6O2
6CO2+6H2O
2.工业制备葡萄糖和酒精
(1)工业制葡萄糖
(2)葡萄糖发酵生成酒精
C6H12O6
2C2H5OH+2CO2↑
转化关系:
3.葡萄糖分子结构的确定方法——实验法
步骤
实验事实
结论
①
1.8g葡萄糖完全燃烧只得到2.64gCO2和1.08gH2O
实验式为CH2O
②
葡萄糖的相对分子质量为180
分子式为C6H12O6
③
一定条件,1mol葡萄糖与1mol氢气加成生成己六醇
葡萄糖分子中含有一个双键且分子为直链化合物
④
能发生银镜反应
分子中含有—CHO
⑤
一定条件下,1.8g葡萄糖完全酯化,参加反应的乙酸的物质的量为0.05mol
葡萄糖分子中有5个—OH,且分别在5个碳原子上
⑥
葡萄糖的结构简式为CH2OH(CHOH)4CHO
[对点训练]
1.分别取1mol葡萄糖进行下列实验:
(1)银镜反应时,生成Ag的物质的量为________mol,反应后葡萄糖变为________,其结构简式是________。
(2)与乙酸反应生成酯,理论上完全酯化需要________g乙酸。
(3)若使之完全转化为CO2和H2O,所需氧气的体积在标况下为________L,反应的化学方程式是_____________________________________________
______________________________________________________________。
【解析】 该题由葡萄糖的结构和组成入手,结合其性质即可进行解答。
由CH2OH(CHOH)4CHO知,1mol葡萄糖发生银镜反应生成2mol银,反应后变为葡萄糖酸铵;1mol葡萄糖完全酯化需5mol乙酸,其质量是300g;葡萄糖燃烧的化学方程式是C6H12O6+6O2
6CO2+6H2O,1mol葡萄糖燃烧需标准状况下氧气体积为6mol×22.4L/mol=134.4L。
【答案】
(1)2 葡萄糖酸铵
CH2OH(CHOH)4COONH4
(2)300
(3)134.4 C6H12O6+6O2
6CO2+6H2O
淀粉水解程度的实验设计
[典例] 为检验淀粉水解的情况,进行如图所示的实验,试管甲和丙均用60~80℃的水浴加热5~6min,试管乙不加热。
待试管甲中的溶液冷却后再进行后续实验。
实验1:
取少量甲中溶液,加入新制氢氧化铜悬浊液,加热,没有砖红色沉淀出现。
实验2:
取少量乙中溶液,滴加几滴碘水,溶液变为蓝色,但取少量甲中溶液做此实验时,溶液不变蓝色。
实验3:
取少量丙中溶液加入NaOH溶液调节至碱性,再滴加碘水,溶液颜色无明显变化。
(1)写出淀粉水解的化学方程式:
_______________________________________________________________
______________________________________________________________。
(2)设计甲和乙是为了探究________对淀粉水解的影响,设计甲和丙是为了探究________对淀粉水解的影响。
(3)实验1失败的原因是___________________________________________
_____________________________________________________________。
(4)实验3中溶液的颜色无明显变化的原因是__________________。
(5)下列结论合理的是________(填字母)。
a.淀粉水解需要在催化剂和一定温度下进行
b.欲检验淀粉是否完全水解,最好在冷却后的水解液中直接加碘
c.欲检验淀粉的水解产物具有还原性,应先在水解液中加入氢氧化钠溶液中和稀硫酸至溶液呈碱性,再加入新制氢氧化铜悬浊液并加热
d.若用唾液代替稀硫酸,则实验1可能出现预期的现象
【解析】
(1)淀粉在酸性条件下,最终水解生成葡萄糖,化学方程式是(C6H10O5)n+nH2O
nC6H12O6;
(2)甲与乙的反应物均相同,但甲加热,乙未加热,所以甲乙实验是探究温度对淀粉水解的影响;甲中有稀硫酸,而丙中无稀硫酸,所以甲、丙是探究催化剂对淀粉水解的影响;
(3)淀粉水解生成的葡萄糖是在酸性条件下,而加入新制氢氧化铜悬浊液产生砖红色沉淀时应在碱性条件下,所以应先加入氢氧化钠中和酸后,再加入氢氧化铜悬浊液,所以实验1无现象;
(4)加入的碘与氢氧化钠反应,导致碘无法与淀粉反应,所以溶液颜色变化不明显;
(5)a.根据实验可知淀粉水解需要在催化剂和一定温度下进行,正确;b.因为碘易升华,所以冷却后加入碘,可判断淀粉是否完全水解,正确;c.欲检验淀粉的水解产物具有还原性,应先在水解液中加入氢氧化钠中和稀硫酸至溶液呈碱性,再加入新制氢氧化铜悬浊液并加热,根据砖红色沉淀的产生判断产物的还原性,正确;d.唾液中含有淀粉酶,且为中性,淀粉在淀粉酶的作用下水解为葡萄糖,所以可用唾液代替稀硫酸进行实验1,可达到预期的现象,正确,答案选abcd。
【答案】
(1)
(2)温度 催化剂 (3)没有加入碱中和作为催化剂的稀硫酸 (4)氢氧化钠与碘反应 (5)abcd
淀粉水解程度的实验设计
1.实验步骤
水解液
中和液
现象A
现象B
2.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
[对点训练]
2.通过实验来验证淀粉水解可生成还原性糖,其实验包括下列一些操作过程,这些操作过程的正确排列顺序是( )
①取少量淀粉加水配成溶液 ②加热 ③加入碱液至溶液呈碱性 ④加入新制的Cu(OH)2悬浊液 ⑤加入几滴稀H2SO4 ⑥再加热
A.①②⑤⑥④③B.①⑤②④⑥③
C.①⑤②③④⑥D.①⑥④⑤③②
C [验证淀粉水解可生成还原性糖的实验,大体可分以下两步:
第一步是先使淀粉水解(稀H2SO4作催化剂);第二步是验证淀粉的水解产物为还原性的糖[加新制Cu(OH)2悬浊液前要先加过量的NaOH溶液,以中和稀H2SO4]。
]
[当堂达标·固双基]
1.下列物质属于天然高分子化合物的是( )
A.麦芽糖 B.葡萄糖
C.淀粉D.蔗糖
C
2.下列关于糖类的说法正确的是( )
A.糖类物质的组成都符合Cm(H2O)n
B.单糖就是分子组成简单的糖
C.含有醛基的糖就是还原性糖
D.淀粉、纤维素都是多糖,其分子式相同
C [A项不正确,因为脱氧核糖的分子式为C5H10O4,不符合Cm(H2O)n;B项不正确,糖的分类是按照能否水解以及水解生成单糖的数目分为单糖、低聚糖和多糖;C项正确,还原性糖和非还原性糖的区别就在于分子结构中是否含有醛基;D项不正确,淀粉、纤维素都是多糖,都可用通式(C6H10O5)n表示,但n值不同,分子式不同。
]
3.下列关于葡萄糖与果糖的说法中不正确的是( )
A.两者互为同分异构体B.两者都易溶于水
C.两者都是六碳糖D.葡萄糖比果糖要甜
D [葡萄糖和果糖的分子式都是C6H12O6,但前者是多羟基醛,后者是多羟基酮,两者结构不同,互为同分异构体;葡萄糖和果糖都易溶于水,且都具有甜味,但果糖比葡萄糖甜得多,在糖类中,果糖是最甜的糖。
]
(1)葡萄糖和果糖都不能发生水解反应。
(2)不能利用银氨溶液、新制氢氧化铜悬浊液鉴别葡萄糖和果糖,因为果糖在碱性条件下可转化为醛糖,但可以用溴水鉴别。
4.下列说法不正确的是( )
A.蔗糖不是淀粉水解的产物
B.蔗糖的水解产物能发生银镜反应
C.蔗糖是多烃基的醛类化合物
D.蔗糖与麦芽糖互为同分异构体
C [淀粉水解先得到麦芽糖,然后在麦芽糖酶的作用下最终水解成葡萄糖,A正确;蔗糖水解的产物为葡萄糖和果糖,其中葡萄糖可以发生银镜反应,B正确;蔗糖是一种多羟基酮,而不是多羟基醛,C不正确;蔗糖和麦芽糖的分子式都是C12H22O11,但结构不同,所以互为同分异构体,D正确。
]
5.某有机物在酸性条件下发生水解反应,生成相对分子质量相等的两种不同的有机物,则该有机物可能是( )
①蔗糖 ②麦芽糖 ③甲酸乙酯 ④丙酸乙酯
A.①②B.②③
C.①③D.③④
C [蔗糖在酸性条件下发生水解反应,生成相对分子质量相等的葡萄糖和果糖;甲酸乙酯在酸性条件下发生水解反应,生成相对分子质量相等的甲酸和乙醇。
]
6.L链霉糖是链霉素的一个组成部分,其结构如图所示,下列有关链霉糖的说法错误的是( )
A.能发生银镜反应
B.能发生酯化反应
C.能与H2发生加成反应
D.能与烧碱溶液发生中和反应
D [由结构推测该有机物可能具有的性质,首先要找出结构中所含官能团,然后再分析作答。
L链霉糖分子中含有羟基和醛基,因而能发生酯化、加成、氧化反应(如银镜反应),但不能与NaOH溶液发生中和反应。
]
7.有A、B、C、D四种无色溶液,它们分别是葡萄糖、蔗糖、淀粉、甲酸乙酯中的一种。
经实验测得:
①只有B、C能发生银镜反应。
②A遇碘水变蓝色。
③只有A、C、D能水解,水解液加碱后均能发生银镜反应。
(1)试判断它们各是什么物质:
A________________,B________________,
C________________,D________________。
(2)写出实验③有关水解反应的化学方程式。
A水解:
______________________________________________________,
C水解:
______________________________________________________,
D水解:
______________________________________________________。
【解析】 据实验②推知A为淀粉;据①③知B只能发生银镜反应,却不能水解,推知B为葡萄糖;由①知D不能发生银镜反应,据③知D能水解,水解液加碱后能发生银镜反应,故D为蔗糖;则C为甲酸乙酯。
【答案】
(1)淀粉 葡萄糖 甲酸乙酯 蔗糖
(2)(C6H10O5)n(淀粉)+nH2O
nC6H12O6(葡萄糖)
HCOOCH2CH3+NaOH
HCOONa+CH3CH2OH
C12H22O11(蔗糖)+H2O
C6H12O6(葡萄糖)+C6H12O6(果糖)
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