高中化学专题3有机化合物的获得与应用第2单元食品中的有机化合物第4课时教学案苏教版必修2.docx
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高中化学专题3有机化合物的获得与应用第2单元食品中的有机化合物第4课时教学案苏教版必修2
第4课时 糖 类
[学习目标定位] 1.知道糖类的组成、重要性质和主要应用。
2.认识葡萄糖的分子结构和特征反应。
3.能够设计实验确认淀粉水解的产物及水解的程度。
一、葡萄糖
1.糖类的组成及其分类
(1)糖类组成:
糖类是由C、H、O三种元素组成的一类有机化合物,其组成大多可以用通式Cn(H2O)m表示,过去曾称其为碳水化合物。
(2)糖的分类:
糖类可以根据其能否水解以及水解产物的多少不同,划分为单糖、二糖、多糖。
(3)重要糖类:
类别
代表物
分子式
相互关系
单糖
葡萄糖、果糖
C6H12O6
同分异构体
二糖
蔗糖、麦芽糖
C12H22O11
同分异构体
多糖
淀粉、纤维素
(C6H10O5)n
不属于同分异构体
2.葡萄糖广泛存在于葡萄和其他有甜味的水果里;正常人的血液里约含0.1%(质量分数)的葡萄糖,“血糖”指的就是血液里的葡萄糖。
(1)葡萄糖的结构
葡萄糖的分子式为C6H12O6,请写出葡萄糖的结构简式:
CH2OH(CHOH)4CHO,在葡萄糖分子中含有两个决定葡萄糖化学性质的原子团,它们分别是—OH(羟基)和
(—CHO醛基)。
(2)主要化学性质
①在人体内缓慢氧化,提供人体活动所需能量,写出葡萄糖在人体内氧化的化学方程式:
C6H12O6+6O2―→6CO2+6H2O;
②与新制Cu(OH)2悬浊液反应。
完成下列实验:
实验现象:
试管中有砖红色沉淀生成。
实验结论:
葡萄糖具有还原性,能被弱氧化剂如新制Cu(OH)2悬浊液氧化,生成砖红色Cu2O沉淀。
1.葡萄糖的分子结构与性质
2.常用新制的Cu(OH)2悬浊液检验葡萄糖的存在。
1.下列两种物质不属于同分异构体的是( )
A.淀粉 纤维素B.蔗糖 麦芽糖
C.正丁烷 异丁烷D.果糖 葡萄糖
答案 A
解析 同分异构体特点:
分子式相同结构不同,而淀粉和纤维素属于多糖,分子式不同,故A错误。
2.某学生做葡萄糖的还原性实验,将4mL0.5mol·L-1的CuSO4溶液和4mL0.5mol·L-1的NaOH溶液混合后,滴入1.0mL的10%的葡萄糖,加热煮沸,结果没有看到砖红色沉淀生成。
这是因为( )
A.葡萄糖浓度太大B.加热时间不够
C.CuSO4溶液的量不够D.NaOH溶液的量不够
答案 D
解析 葡萄糖与新制Cu(OH)2反应时,NaOH必须过量,而本题中n(CuSO4)=n(NaOH)=2×10-3mol,NaOH的量不足,故看不到砖红色沉淀生成。
二、糖类的水解
1.蔗糖的水解反应
(1)完成下列实验,并填写下表:
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
(2)蔗糖水解反应的化学方程式为
C12H22O11+H2O
C6H12O6+C6H12O6。
蔗糖 葡萄糖 果糖
2.淀粉的水解反应
(1)完成下列实验,并填写下表:
实验操作
实验现象
实验结论
将0.5g淀粉放入试管,加入4mL水,水浴加热;加入银氨溶液,水浴加热
无银镜出现
在稀H2SO4催化作用和加热条件下,淀粉发生水解,生成具有还原性的葡萄糖
将0.5g淀粉加入试管中,加入4mL20%的H2SO4,水浴加热。
①取其少量溶液加入碘水;
②另取少量溶液,用NaOH溶液中和H2SO4后,加入银氨溶液,水浴加热
①加碘水未出现蓝色;
②有银镜出现
(2)淀粉水解反应的化学方程式为
C6H10O5n+nH2O
nC6H12O6。
淀粉 葡萄糖
归纳总结
1.糖类水解
(1)水解规律
(2)水解条件
蔗糖、淀粉的水解均用稀H2SO4作催化剂,并且水浴加热。
2.检验淀粉水解及水解程度的实验步骤
实验现象及结论:
情况
现象A
现象B
结论
①
溶液呈蓝色
未产生银镜
未水解
②
溶液呈蓝色
出现银镜
部分水解
③
溶液不呈蓝色
出现银镜
完全水解
3.中国酒文化源远流长,很多地方至今仍用传统工艺来制作米酒。
家酿米酒的转化过程为( )
A.淀粉→蔗糖→葡萄糖→酒
B.淀粉→麦芽糖→葡萄糖→酒
C.淀粉→麦芽糖→果糖→酒
D.淀粉→蔗糖→果糖→酒
答案 B
解析 家酿米酒是以淀粉类物质为原料在酶的作用下逐步转化而成:
淀粉
麦芽糖
葡萄糖
酒(乙醇)。
4.某学生进行蔗糖的水解实验,并检验水解产物中是否含有葡萄糖。
他的操作如下:
取少量纯蔗糖加水配成溶液;在蔗糖溶液中加入3~5mL稀硫酸;将混合液煮沸几分钟,冷却;在冷却后的溶液中加入新制的氢氧化铜,加热至沸腾,但没有观察到砖红色沉淀。
其原因是( )
A.蔗糖尚未水解
B.蔗糖水解的产物中没有葡萄糖
C.加热时间不够
D.煮沸后的溶液中没有加碱中和作催化剂的硫酸
答案 D
解析 取少量纯蔗糖加水配成溶液;在蔗糖溶液中加入3~5mL稀硫酸;将混合液煮沸几分钟,冷却;在冷却后的溶液中要先加入NaOH中和催化剂硫酸,使溶液显碱性,然后再加入新制的氢氧化铜,加热至沸腾,就可以看到砖红色沉淀。
因此没有观察到砖红色沉淀,是因为煮沸后的溶液中没有加碱中和作催化剂的硫酸,故选D。
有机物
类别
主要性质
存在
用途
葡萄糖
单糖
不能水解,具有还原性,能发生酯化反应
水果、蔬菜
工业原料、食品工业、医疗输液、合成补钙药品及维生素C
蔗糖
二糖
能水解
甘蔗、甜菜
做白糖、冰糖
淀粉
多糖
能水解,遇碘变蓝色
植物的种子、块茎
食物,生产葡萄糖、酒精
纤维素
多糖
能水解
植物的茎、叶、果皮
促进胃肠蠕动
1.对于淀粉和纤维素[(C6H10O5)n]的叙述,正确的是( )
A.互为同分异构体
B.都是天然有机高分子化合物
C.遇碘(I2)均会呈蓝色
D.在人体内均会发生水解反应
答案 B
解析 A项,淀粉和纤维素中的n值不同,故不能互为同分异构体,错误;B项,淀粉和纤维素是天然高分子化合物,正确;C项,淀粉遇碘显蓝色,纤维素没有这个性质,错误;D项,淀粉在人体内可以水解,但是人体没有水解纤维素的酶,所以纤维素在人体内不能发生水解,错误。
2.下列说法不正确的是( )
A.淀粉、纤维素水解的最终产物均为葡萄糖
B.糖类是高分子化合物,能发生水解反应
C.葡萄糖既可以与银氨溶液反应,又可以与新制氢氧化铜悬浊液反应
D.可用碘检验淀粉是否发生完全水解
答案 B
解析 淀粉、纤维素属于多糖,在稀硫酸作用下,水解成葡萄糖,A正确;单糖、二糖不属于高分子化合物,双糖、多糖可以发生水解,而单糖不能水解,B错误;葡萄糖是多羟基醛,含有醛基,能与银氨溶液和新制氢氧化铜悬浊液发生反应,产生银镜和砖红色沉淀,C正确;淀粉遇碘单质变蓝,因此可用碘检验淀粉是否完全水解,D正确。
3.把①蔗糖、②淀粉、③纤维素、④乙酸乙酯在稀硫酸存在下分别进行水解,最终产物只有1种的是( )
A.①和②B.只有③
C.只有④D.只有②和③
答案 D
解析 蔗糖的水解产物有葡萄糖和果糖两种产物;乙酸乙酯的水解产物也有两种。
4.将淀粉水解,并用新制的氢氧化铜悬浊液检验其水解产物的实验中,要进行的主要操作是( )
①加热 ②滴入稀硫酸 ③加入新制的氢氧化铜悬浊液④加入足量的氢氧化钠溶液
A.①→②→③→④→①
B.②→①→④→③→①
C.②→④→①→③→①
D.③→④→①→②→①
答案 B
解析 淀粉水解的实验步骤:
向淀粉溶液中加入3~5滴稀硫酸,选②;将混合液煮沸几分钟,选①;检验其水解产物的实验步骤:
因还原性糖葡萄糖与新制Cu(OH)2悬浊液发生氧化反应须在碱性条件下,而此时溶液中有硫酸呈酸性,所以,在冷却后的溶液中加入新制Cu(OH)2悬浊液前,应加碱中和至碱性,所以选④;加入新制Cu(OH)2悬浊液,选③;加热,选①;其实验结果有砖红色沉淀产生证明淀粉已经水解,所以该实验中操作步骤的排列正确顺序:
②①④③①,故选B。
5.有A、B、C三种无色溶液,它们分别是葡萄糖溶液、蔗糖溶液、淀粉溶液中的一种,甲同学做实验得出:
①B能发生银镜反应;②A遇碘水变蓝色;③A、C均能发生水解反应,水解液均能发生银镜反应。
(1)试判断它们各是什么物质:
A是________,B是________,C是________。
(2)分别写出A、C发生水解反应的化学方程式:
A:
________________________________________________________________________;
C:
________________________________________________________________________。
答案
(1)淀粉 葡萄糖 蔗糖
(2)(C6H10O5)n+nH2O
nC6H12O6
淀粉 葡萄糖
C12H22O11+H2O
C6H12O6+C6H12O6
蔗糖 葡萄糖 果糖
解析
(1)由题目可知,能发生银镜反应的为葡萄糖溶液,遇碘水变蓝色的为淀粉溶液。
由此可以确定A为淀粉,B为葡萄糖,C为蔗糖。
(2)淀粉的水解产物为葡萄糖,蔗糖的水解产物为葡萄糖和果糖。
[基础过关]
题组一 糖类的组成与来源
1.广告称某种品牌的八宝粥(含桂圆、红豆、糯米等),不加糖,比加糖还甜,最适合糖尿病人食用。
你认为下列判断不正确的是( )
A.糖尿病人应少吃含糖的食品,该八宝粥未加糖,可以放心食用
B.这个广告有误导喜爱甜食消费者的嫌疑
C.不加糖不等于没有糖,糖尿病人食用需慎重
D.不能听从厂商或广告商的宣传,应询问医生
答案 A
解析 由于糖尿病人应少吃含糖的食品,而该八宝粥虽未加糖,但它含有的桂圆、红豆、糯米等的主要成分是淀粉,而淀粉属于糖类,所以糖尿病人应慎用该八宝粥,故A错误,B、C、D均正确。
2.糖元[(C6H10O5)n]是一种相对分子质量比淀粉更大的多糖,主要存在于肝脏和肌肉中,所以又叫动物淀粉和肝糖。
下列关于糖元的叙述正确的是( )
A.糖元与淀粉、纤维素互为同分异构体
B.糖元、淀粉、纤维素属于同系物
C.糖元水解的最终产物是葡萄糖
D.糖元具有还原性,能发生银镜反应
答案 C
解析 糖元属于多糖,是一种高分子化合物,由于分子中的n值不同,所以与淀粉和纤维素不属于同分异构体,也不属于同系物;多糖不具有还原性。
题组二 糖类的结构与性质
3.葡萄糖(C6H12O6)是一种重要的营养物质,下列关于葡萄糖的说法中,正确的是( )
A.葡萄糖是一种单糖
B.葡萄糖分子中有6个碳原子、6个水分子
C.常温下,葡萄糖可与新制的氢氧化铜悬浊液反应
D.1mol葡萄糖完全燃烧需要9mol氧气
答案 A
解析 葡萄糖是单糖,A正确;葡萄糖分子中氢氧原子个数比为2∶1,但不是以水分子的形式存在,B错;葡萄糖和新制氢氧化铜悬浊液反应必须加热,C错;葡萄糖分子可改写为C6·(H2O)6,由此可判断1mol葡萄糖完全燃烧需要6mol氧气,D错。
4.葡萄糖的结构简式为CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO。
其对应的性质中不正确的是( )
A.与钠反应放出氢气
B.可与乙酸发生取代反应
C.能发生银镜反应
D.可使小苏打溶液冒出气泡
答案 D
解析 葡萄糖分子中含有—CHO和—OH两种官能团,应具备这两种官能团的性质。
其中A、B项是—OH的性质,C项是—CHO的性质,而D项不能发生。
5.近几年一种新型的甜味剂木糖醇悄悄地进入人们的视野,木糖醇是一种理想的蔗糖替代品,它具有甜味足、溶解性好、防龋齿、适合糖尿病患者食用的优点。
木糖醇是一种白色粉末状的晶体,分子式为C5H12O5,结构简式为CH2OH(CHOH)3CH2OH。
下列有关木糖醇的叙述中不正确的是( )
A.木糖醇与葡萄糖、果糖等一样属于多羟基醛或酮,是一种单糖
B.已知木糖醇的溶解度随着温度的升高而增大,说明木糖醇的溶解过程是一个吸热过程
C.木糖醇是一种五元醇
D.木糖醇是一种无糖型甜味剂
答案 A
解析 从给出的木糖醇的结构简式可知其分子中没有醛基,也没有羰基,只有羟基这一种官能团,故A项错误。
题组三 糖类及其水解产物的检验
6.能证明淀粉已经完全水解的试剂是( )
A.碘化钾溶液B.银氨溶液
C.碘水D.酚酞试剂
答案 C
解析 ①淀粉遇碘变蓝色,在已经水解的淀粉溶液中滴加几滴碘液,溶液显蓝色,则证明淀粉没有完全水解;溶液若不显色,则证明淀粉完全水解。
②若用银氨溶液,水浴加热发生银镜反应,证明淀粉已水解,不能证明淀粉已完全水解,故选C。
7.只用一种试剂就可以鉴别乙酸溶液、葡萄糖溶液、蔗糖溶液,这种试剂是( )
A.NaOH溶液
B.新制的Cu(OH)2悬浊液
C.石蕊溶液
D.Na2CO3溶液
答案 B
解析 加入新制的Cu(OH)2悬浊液,无明显现象的是蔗糖溶液,新制的Cu(OH)2溶解得到蓝色溶液的是乙酸,加热时产生砖红色沉淀的是葡萄糖溶液。
8.如图所示,在一熟苹果切片上分别滴上1滴碘水和银氨溶液,颜色变化如图所示,根据这些实验现象下列推断正确的是( )
A.熟透的苹果中含有淀粉
B.熟透的苹果中不含淀粉
C.熟透的苹果中含有还原性的淀粉
D.熟透的苹果中不含还原性的糖
答案 A
解析 遇碘水变蓝色,说明含有淀粉;遇银氨溶液变黑色,则有少量单质银的粉末生成,说明含有还原性的糖。
[能力提升]
9.有两位同学同时进行蔗糖的性质实验,并检验水解产物中是否含有葡萄糖。
请回答下列问题:
(1)甲的操作如下:
取少量蔗糖加适量水配成溶液;在蔗糖溶液中加入3~5滴稀硫酸;将混合液煮沸几分钟,冷却;在冷却后的溶液中加入银氨溶液,水浴加热。
实验结果没有银镜产生,其原因是____________(填字母)。
A.蔗糖尚未水解
B.加热时间不够
C.煮沸后的溶液中没有加碱中和作催化剂的酸
D.蔗糖水解的产物中没有葡萄糖
(2)乙的操作:
将蔗糖溶液与稀H2SO4共沸后,向溶液中加入新制Cu(OH)2悬浊液,加热至沸腾,一直未见砖红色沉淀产生,其原因是______________________________________。
(3)检验蔗糖无还原性但水解产物有还原性,应选用的物质是________(填字母)。
A.新制的氢氧(填字母)化铜悬浊液、稀硫酸
B.银氨溶液、稀硫酸、氢氧化钠溶液
C.银氨溶液、氢氧化钠溶液
D.新制的氢氧化铜悬浊液、氢氧化钠溶液
(4)两个同学都没有将实验做成功,原因是多方面的。
你认为甲同学应该如何操作才能获得成功?
答案
(1)C
(2)未加NaOH溶液中和酸,酸溶解了Cu(OH)2悬浊液 (3)B (4)待煮沸后的溶液冷却后加入适量的NaOH溶液至溶液呈现弱碱性,再加入新配制的银氨溶液,水浴加热,就可观察到银镜的生成
解析 蔗糖在稀硫酸中加热发生水解反应生成葡萄糖和果糖。
葡萄糖中含有醛基可发生银镜反应,但反应必须在碱性条件下进行。
水解反应中稀硫酸是催化剂,加入的Cu(OH)2悬浊液被H2SO4溶解生成CuSO4,无法发生Cu(OH)2与醛基的反应。
检验蔗糖及其水解产物(葡萄糖和果糖)有无还原性,既可选用银氨溶液,又可选用新制氢氧化铜悬浊液。
由于上述检验糖类还原性的两种试剂均为碱性试剂,易被酸破坏,故水解产物中加入上述碱性试剂前,应先中和掉促使蔗糖水解过程中使用的稀硫酸。
10.某制糖厂以甘蔗为原料制糖,同时得到大量的甘蔗渣,对甘蔗渣进行综合利用,不仅可以提高经济效益,而且还能防止环境污染。
现按下列方式进行综合利用,并回答问题。
(1)A的名称________,D的结构简式________,F的名称________。
(2)写出反应B→F的化学方程式:
___________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)写出反应A→B的化学方程式:
___________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
(1)纤维素 CH3CH2OH 二氧化碳和水
(2)C6H12O6+6O2
6CO2+6H2O
(3)(C6H10O5)n+nH2O
nC6H12O6
纤维素葡萄糖
解析 甘蔗渣的主要成分为纤维素,能水解生成葡萄糖,葡萄糖可转化为酒精,在人体内转化为二氧化碳和水。
11.A是面粉中的主要成分,C与E反应可生成F,D能与新制的Cu(OH)2悬浊液反应产生砖红色沉淀。
下图是A、B、C、D、E、F几种常见有机物之间的转化关系图:
根据以上信息完成下列各题:
(1)A的化学式为________________,B的结构简式为________________________。
(2)F在稀硫酸中发生水解反应的化学方程式为________________________________
________________________________________________________________________。
(3)E与小苏打溶液反应的化学方程式为______________________________________。
(4)其中能与新制Cu(OH)2悬浊液反应产生砖红色沉淀的物质除D外还有________(填符号)。
(5)钠与C的反应现象和钠与水的反应现象有哪些不同?
为何会产生这些差异?
答案
(1)(C6H10O5)n CH2OH(CHOH)4CHO
(2)CH3COOC2H5+H2O
CH3COOH+C2H5OH
(3)CH3COOH+NaHCO3―→CH3COONa+CO2↑+H2O
(4)B
(5)①反应剧烈程度不同,乙醇<水,水中的H比乙醇中—OH中的H活泼;②钠浮在水面上,在乙醇中沉入底部,因密度:
水>Na>乙醇。
解析 面粉的主要成分是淀粉[(C6H10O5)n],淀粉水解的最终产物是葡萄糖[CH2OH(CHOH)4CHO],葡萄糖在酒化酶的作用下发酵生成乙醇(CH3CH2OH),乙醇发生催化氧化反应生成乙醛(CH3CHO),乙醛氧化生成乙酸(CH3COOH)。
乙酸与乙醇在浓硫酸的催化作用下发生酯化反应生成乙酸乙酯(CH3COOCH2CH3),乙酸乙酯在稀硫酸催化下可发生水解,生成乙酸和乙醇。
乙酸具有酸的通性,能与部分盐反应。
凡是含醛基(—CHO)的有机物都能与新制的氢氧化铜悬浊液反应生成砖红色沉淀,葡萄糖分子中含醛基。
12.某有机物A化学式为CxHyOz,15gA完全燃烧生成22gCO2和9gH2O。
试确定:
(1)该有机物的最简式为________。
(2)若A的相对分子质量为60且和Na2CO3混合有气体放出,A和醇能发生酯化反应,则A的结构简式为________________。
(3)若A的相对分子质量为60且是易挥发有水果香味的液体,能发生水解反应,则其结构简式为______________________。
(4)若A分子结构中含有6个碳原子,具有多元醇和醛的性质,则其结构简式为________________________________________________________________________。
答案
(1)CH2O
(2)CH3COOH (3)HCOOCH3
(4)
解析
(1)n(C)=
=0.5mol,
n(H)=
×2=1mol,
n(O)=
=0.5mol,
所以x∶y∶z=0.5mol∶1mol∶0.5mol=1∶2∶1
则其最简式为CH2O。
(2)设其分子式为(CH2O)n。
此时A应为羧酸,30n=60,所以n=2,分子式为C2H4O2,结构简式为CH3COOH。
(3)此时A为酯且n=2,分子式为C2H4O2,结构简式为
。
(4)n=6,再结合性质推知A为葡萄糖。
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