人教版化学必修二3-4-1课件第三章 有机化合物第四节 基本营养物质(共2课时) 62页

第四节　基本营养物质 ( 共 2 课时 ) 人类为了维持生命与健康，除了阳光与空气外，必须摄取食物。食物的成分主要有糖类、蛋白质、油脂、维生素、无机盐和水六大类，通常称为营养素。它们和通过呼吸进入人体的氧气一起，经过新陈代谢过程，转化为构成人体的物质和维持生命活动的能量。所以，它们是维持人体的物质组成和生理机能不可缺少的要素，也是生命活动的物质基础。 糖对人体来说是十分重要的，人体所需的热量 50% 以上是由糖类食物提供的。那么，是不是吃糖越多，提供能量越多，对人体就越有好处呢？不是的。我国人民的饮食结构是以米、面为主食的，其中含有大量的糖类。从正常的饮食中，人们已经获得足够的糖，甚至已经超过人体的需要量。随着人们生活水平的提高，对含糖量高的点心、饮料、水果的需求和消耗日益增多，使摄入的糖量大大超过人体需要。过多的糖不能及时被消耗掉，多余的糖在体内转化为甘油三酯和胆固醇，促进了动脉粥样硬化的发生和发展，有些糖转化为脂肪在体内堆积下来，久之则使人体重增加，血压水平升高，心肺负担加重。 ● 梳理导引 1 ．基本营养物质 (1) 食物中的营养物质主要包括： ______________ 。其中， ________ 、 ________ 、 ________ 为动物性和植物性食物中的基本营养物质。 (2) 糖类、油脂、蛋白质组成的共同元素为 ________ ，蛋白质除含有上述几种元素外还含有 ________ 等元素。 2 ．糖类的分类及结构 (1) 单糖：葡萄糖、果糖的分子式均为 ________ ，结构简式分别为 __________________ 、 ________________ ，二者互为 ________ 。 (2) 双糖：蔗糖、麦芽糖的分子式均为 ________ ，结构不同，互为 ________ 。 (3) 多糖：淀粉、纤维素的分子式均为 ____________ 。 3 ．糖类的特征反应 (1) 葡萄糖的特征反应： ① 在碱性、加热条件下，能与银氨溶液反应析出 ________( 也叫银镜反应 ) ； ② 在加热条件下，使新制的氢氧化铜悬浊液产生 ____ 沉淀。 (2) 淀粉的特征反应： 在常温下，淀粉遇碘 ________ 。 4 ．糖类的水解反应 (1) 蔗糖的水解 如图所示 实验现象： ______________________ 。 解释：蔗糖水解生成 ________ ， ________ 和 Cu(OH) 2 共热生成 ________ 。 蔗糖水解的化学方程式为： ________________________________________________________________________ 。 (2) 淀粉 ( 或纤维素 ) 水解的化学方程式为： ________________________________________________________________________ 。 5 ．糖类在生产生活中的应用 (1) 单糖的存在及主要应用 葡萄糖和果糖是单糖，主要存在于 ______ 和 ______ 中，动物的血液中也含有葡萄糖，人体正常血糖含量为 100mL 血液中约含葡萄糖 ________mg 。葡萄糖是重要的工业原料，主要用于 ________ 、医疗 ________ 、合成 ______ 药物及 ________ 等。 (2) 双糖的存在及主要应用 蔗糖和麦芽糖都属于双糖，其中最主要的是蔗糖。蔗糖主要存在于 ________ 和甜菜中，食用白糖、冰糖等就是 ________ 。 (3) 多糖的存在及主要应用 ① 淀粉和纤维素是多糖，它们是食物的重要组成成分，也是结构复杂的天然 ________ 化合物。 淀粉主要存在于植物的 ________ 和 ________ 中。淀粉除作为食物外，还主要用来生产 ______ 和 ______ 。 ② 纤维素是植物的主要成分，植物的 ______ 、 ______ 和 ________ 中都含有纤维素。食物中的纤维素主要来源于 ________ 、 ________ 和 ________ 等。人体中没有 __________________________ ，所以纤维素在人体中主要是加强胃肠的蠕动，有 ________ 功能。其他一些富含纤维素的物质，如木材、稻草、麦秸、甘蔗渣等还可用来造纸，制造 ________ 、纤维素乙酸酯和 ________ 纤维等。 答案： 1.(1) 糖类　油脂、 蛋白质　维生素　无机盐　水　糖类　油脂　蛋白质 (2)C 、 H 、 O 　 N 、 S 、 P 2 ． (1)C 6 H 12 O 6 CH 2 OH(CHOH) 4 CHO CH 2 OH(CHOH) 3 COCH 2 OH 同分异构体 (2)C 12 H 22 O 11 　同分异构体 (3)(C 6 H 10 O 5 ) n 3 ． (1) 银　砖红色　 (2) 变蓝色 4 ． (1) 试管中有砖红色沉淀生成。葡萄糖和果糖葡萄糖　砖红色沉淀氧化亚铜 5 ． (1) 蔬菜　水果　 80 ～ 100 　食品加工　输液　补钙　维生素 C (2) 甘蔗　蔗糖 (3) ① 高分子　种子、块茎　葡萄糖　酒精 ② 茎　叶和果皮　干果　鲜果 蔬菜，水解纤维素的酶。 通便功能　纤维素硝酸酯　黏胶 ● 问题探究 1 ．葡萄糖和果糖、蔗糖和麦芽糖、淀粉和纤维素是否是同分异构体？ 提示： 本题可以通过糖类物质的分子式和结构式的比较来分析。 (1) 葡萄糖和果糖的分子式相同，均为 C 6 H 12 O 6 ，而结构式不同，分别为： 葡萄糖的结构式　　果糖的结构式 所以，葡萄糖和果糖互为同分异构体。 (2) 蔗糖和麦芽糖具有相同的分子式，均为 C 12 H 22 O 11 ，但却具有不同的结构，所以，蔗糖和麦芽糖互为同分异构体。 (3) 淀粉和纤维素虽然都可用 (C 6 H 10 O 5 ) n 表示，但淀粉的 “ n ” 比纤维素的 “ n ” 小得多，它们分子式不相同，不可互称同分异构体。何况淀粉和纤维素都是混合物，即淀粉 ( 或纤维素 ) 众多的分子中， n 值也是有的相同，有的不同。 ● 细品教材 1 ． 糖类的分子组成 (1) 糖类的组成：由 C 、 H 、 O 三种元素组成。 (2) 糖类一般通式： C n (H 2 O) m 。 (3) 糖类物质也叫碳水化合物，但要注意： ① 在碳水化合物分子中， H 和 O 并不是以结合水的形式存在着； ② 并不是所有的分子中， H 和 O 的原子个数比都等于 2  :1 ； ③ 有些符合 C n (H 2 O) m 通式的物质并不是糖类。如：甲醛 (HCHO) 、乙酸 (CH 3 COOH) 、甲酸甲酯 (HCOOCH 3 ) 。所以，碳水化合物这个名称只是习惯叫法，早已失去了原来的意义。 2 ． 糖类的分类 根据水解状况进行分类： 3 ．糖类的分子结构 (1) 单糖的分子结构 ① 葡萄糖 化学式： C 6 H 12 O 6 ，结构式： 结构简式： CH 2 OHCHOHCHOHCHOHCHOHCHO 或 CH 2 OH(CHOH) 4 CHO ② 果糖 化学式： C 6 H 12 O 6 ，与葡萄糖互为同分异构体 结构简式： CH 2 OHCHOHCHOHCHOH — CO — CH 2 OH (2) 双糖、多糖的化学式 ① 蔗糖、麦芽糖的化学式： C 12 H 22 O 11 ，互为同分异构体。 ② 淀粉和纤维素的通式是 (C 6 H 10 O 5 ) n 。 ● 典例精析 【例 1 】　下列说法正确的是 ( 　　 ) A ．碳水化合物都符合通式 C n (H 2 O) m B ．符合通式 C n (H 2 O) m 都是糖类 C ．糖类物质都有甜味 D ．糖类是人类维持生命的六大类营养素之一 【解析 】 　 糖类俗称碳水化合物，但它不是水与碳直接化合的产物。糖类大都可用 C n (H 2 O) m 来表示，但符合这一通式的不一定都是糖。如乙酸 CH 3 COOH 、甲酸甲酯 HCOOCH 3 [C 2 (H 2 O) 2 ] 等，而不符合 C n (H 2 O) m 这一通式的一些物质也有属于糖类的，如脱氧核糖 C 5 H 10 O 4 、鼠李糖 C 6 H 12 O 5 。糖不一定有甜味，如淀粉、纤维素。 【答案 】 　 D 【例 2 】　葡萄糖是一种单糖的主要原因是 ( 　　 ) A ．在糖类结构中最简单 B ．在所有糖类中碳原子数最少 C ．分子中含有多个羟基 D ．不能水解生成更简单的糖 【解析 】 　 糖的分类是以能否水解及水解产物的多少进行划分的。不能水解成更简单的糖为单糖，能水解成更简单的糖为双糖、多糖。 【答案 】 　 D 【点拨】　 单糖都不能水解，双糖、多糖都能水解生成单糖。 下列物质中不属于糖类物质的是 ( 　　 ) A ．蔗糖　　 B ．淀粉　　 C ．纤维素　　 D ．酒精 【解析 】 　 淀粉、纤维素虽然没有 “ 糖 ” 字，但它们属于糖类，酒精属于醇类物质，不属于糖。 【答案 】 　 D 有关糖类物质的叙述中正确的是 ( 　　 ) A ．糖类是有甜味的物质 B ．由碳、氢、氧三种元素组成的有机物属于糖类 C ．葡萄糖和果糖互为同系物，蔗糖和麦芽糖互为同系物 D ．糖可分为单糖、双糖和多糖 【解析 】 　 选项 内容指向 · 联系分析 结论 A 单糖、低聚糖一般有甜味，多糖如淀粉、纤维素没有甜味 错误 B 由碳、氢、氧组成的有机物除了糖外，常见的还有醇、醛、酸、酯等。 错误 C 葡萄糖和果糖分子式相同而结构式不同互为同分异构体，蔗糖和麦芽糖互为同分异构体 错误 D 糖分为单糖、双糖和多糖，例如葡萄糖和果糖属于单糖，蔗糖和麦芽糖属于双糖，淀粉和纤维素属于多糖 正确 【答案 】 　 D 【点拨】　 根据糖的结构特点，抓住物质的本质属性，注意糖类组成上的共性和特性。 ● 细品教材 1 ．糖类的特征反应 (1) 葡萄糖的特征反应。 【实验探究】取 2g 葡萄糖固体加入到盛有 5mL 水的试管中，充分溶解；然后加入新制的氢氧化铜 ( 在 2mL10% 的 NaOH 溶液中滴加 5% 的 CuSO 4 溶液约 5 滴 ) ，加热至沸腾，观察实验现象。 实验现象：试管中生成了红色沉淀 实验结论：在加热条件下，葡萄糖与新制氢氧化铜反应生成了氧化亚铜。 反应原理：葡萄糖与新制 Cu(OH) 2 反应的化学方程式： CH 2 OH(CHOH) 4 CHO ＋ 2Cu(OH) 2 CH 2 OH(CHOH) 4 COOH ＋ Cu 2 O ↓ ＋ 2H 2 O 2 ．淀粉的特征反应 【实验探究】将碘酒滴到土豆或面包上，观察现象。 实验现象：白色的马铃薯片变为蓝色。 实验结论：淀粉遇碘变蓝色。 温馨提示： ① 该反应可用碘检验淀粉的存在，也可用淀粉检验碘的存在。 ② 食盐中加碘，是加 KIO 3 而不是 I 2 ，故不能用淀粉直接检验 I － 或 IO 3 - 的存在。 3 ．糖类的水解反应 (1) 蔗糖的水解。 【实验探究】将 1mL20% 的蔗糖溶液，加入 3 ～ 5 滴稀硫酸。水浴加热 5min 后取少量溶液，用氢氧化钠溶液调 pH 至溶液呈碱性，再加少量新制备的 Cu(OH) 2 悬浊液，加热 3 ～ 5min ，观察实验现象。 实验现象：加热后生成了砖红色沉淀 实验结论：在催化剂和加热条件下，蔗糖水解，有葡萄糖生成。 蔗糖水解的方程式为： 以上实验表明一个分子的蔗糖水解生成一个分子的葡萄糖和一个分子的果糖。在蔗糖分子中，原葡萄糖的醛基被打破，把两种单糖连接起来，成为蔗糖分子，故在蔗糖分子中无醛基，在性质上表现出无还原性，称为非还原性糖。 提示： 蔗糖、麦芽糖的异同比较： 蔗糖 麦芽糖 分子式 C 12 H 22 O 11 C 12 H 22 O 11 有无 — CHO 无 有 是否是还原性糖 非还原性糖 还原性糖 水解产物 葡萄糖和果糖 葡萄糖 制备 植物提取 淀粉水解 关系 都是二糖且互为同分异构体 (2) 麦芽糖的水解： (3) 淀粉在催化剂 ( 如酸 ) 存在和加热下可以逐步水解，生成一系列比淀粉分子小的化合物，最终生成还原性糖：葡萄糖。 4 ．糖类的用途 (1) 葡萄糖、果糖的用途 ① 营养物质； ② 用于医药； ③ 制造糖果； ④ 制镜业或热水瓶胆镀银。 (2) 淀粉的用途 ① 重要的食物：淀粉是食物的重要成分，是人体的重要能源。 ② 在工业上用于制葡萄糖和酒精：淀粉在淀粉酶的作用下，先转化为麦芽糖，再转化为葡萄糖。葡萄糖受到酒曲里的酒化酶的作用，转化为乙醇。 (3) 纤维素的用途 ① 纺织工业、造纸； ② 电影胶片 ( 纤维素乙酸脂、硝酸纤维 ) ； ③ 油漆、火药； ④ 在人体消化过程中起重要作用。 ● 典例精析 【例 3 】　只用一种试剂就可鉴别乙酸溶液、葡萄糖溶液、蔗糖溶液，这种试剂是 ( 　　 ) A ． NaOH 溶液　　 B ．新制 Cu(OH) 2 悬浊液 C ．石蕊试液 D ． Na 2 CO 3 溶液 【解析 】 　 乙酸可以和 Cu(OH) 2 反应，形成蓝色溶液，葡萄糖中加入新制 Cu(OH) 2 悬浊液加热可生成红色沉淀，蔗糖不与 Cu(OH) 2 反应，故可用新制 Cu(OH) 2 悬浊液鉴别。 【答案 】 　 B 【例 4 】　通过实验来验证淀粉水解可生成还原性的糖，其实验包括着下列一些操作过程，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 加热煮沸　 ③ 加入碱液并中和呈碱性　 ④ 加入新制的 Cu(OH) 2 悬浊液 ⑤ 加入几滴稀 H 2 SO 4 　 ⑥ 再加热 A ． ①②⑤⑥④③ B ． ①⑤②④⑥③ C ． ①⑤②③④⑥ D ． ①⑥④⑤③② 【解析 】 　 本题容易错选 B ，原因是：淀粉完全水解的产物为葡萄糖，检验葡萄糖常用银氨溶液或新制 Cu(OH) 2 ，此时需在碱性条件下进行，而淀粉的水解需要硫酸作催化剂，因此在检验时应加入过量的碱中和作催化剂的硫酸，以保证溶液呈碱性。 【答案 】 　 C 【例 5 】　某有机物的晶体经实验测知： (1) 该物质由碳、氢、氧三种元素组成； (2) 物质的相对分子质量为 342 ； (3) 分子中原子个数比为 H∶O ＝ 2 ∶ 1 ，且氢原子比碳原子多 10 个； (4) 该物质易溶于水，本身不发生银镜反应，但在其水溶液中加入稀 H 2 SO 4 溶液，经加热，所得产物能发生银镜反应。试推断该物质的化学式和名称。 【解析 】 　 据题意，设该有机物的化学式为 C x H 2 y O y 化学式为 C 12 H 22 O 11 依题意：该物质在稀硫酸催化下水解，水解产物能发生银镜反应，它为双糖，可能为蔗糖。 【答案 】 　 C 12 H 22 O 11 　蔗糖 【点拨】　 葡萄糖和果糖的化学式均为 C 6 H 12 O 6 ，相对分子质量均为 180 。此物质相对分子质量为 360 － 18 ＝ 342 ，其组成可能是两分子上述单糖分子间脱去 1 分子水的生成物，该物质可能是蔗糖或麦芽糖，再结合物理、化学性质，可进一步认定。 某学生做葡萄糖的还原性实验时，取 1mol · L － 1 CuSO 4 溶液和 0.5mol · L － 1 NaOH 溶液各 1mL ，在一支洁净的试管内混合后，向其中又加入 5mL40% 的葡萄糖，结果无红色沉淀出现。实验失败原因可能是 ( 　　 ) A ．未充分加热 B ．加入葡萄糖太少 C ．加入 NaOH 溶液的量不够 D ．加入 CuSO 4 溶液的量不够 【解析 】 　 做葡萄糖和新制 Cu(OH) 2 反应实验时，应注意： ① 反应要在碱性条件下进行，即 NaOH 要过量； ② 实验需加热。 【答案 】 　 A 、 C 下列各组化合物中，属于同分异构体的是 ( 　　 ) A ．果糖和葡萄糖 B ．乙醇和乙醚 C ．乙烷和乙烯 D ．淀粉和纤维素 【解析 】 　 D 中淀粉和纤维素二者均为混合物，且因 n 值不同分子组成不同，不属于同分异构体。 【答案 】 　 A 淀粉是绿色植物光合作用的产物，属于多糖。淀粉在酸或酶的催化作用下可逐步水解，最终生成葡萄糖： 现有 3.24g 淀粉和 3.42g 蔗糖混合，在一定条件下水解 ( 假设完全水解 ) ，若得到 a g 葡萄糖和 b g 果糖，则 a 与 b 的比值是多少？ 【解析 】 　 a g 葡萄糖应该是两种物质水解产生葡萄糖的质量和。 162 n g 　　　　　　　　　　　 180 n g 3 ． 24g 　　　　　　　　　　　　 x 162 n g:3.24g ＝ 180 n g: x 　 x ＝ 3.6g 【答案 】 　 3∶1 ● 资料备选 一道经典习题的解法探究 为了检验淀粉的水解情况，某同学设计了以下三个实验方案，并根据实验现象，得出了相应的结论： 结论：淀粉已经水解完全了。 根据上述操作及现象首先回答其结论是否正确，然后简要说明理由。如果三个方案均不合理，请另设计一个方案来证明淀粉已经水解完全了。 (1) 方案甲 ________________________________________________________________________ 。 (2) 方案乙 ________________________________________________________________________ 。 (3) 方案丙 ________________________________________________________________________ 。 (4) 你的方案 ________________________________________________________________________ 。 【解析 】 　 本题旨在测试较高层次的实验评价能力，要求学生不仅要掌握化学实验的基本操作，更要具备将知识与实验技能有机地结合在一起，并能根据实验现象进行准确分析、评价从而得出正确结论的能力。证明淀粉未水解的关键是用实验证明没有水解产物葡萄糖生成；证明淀粉部分水解的关键是用实验证明既要有水解产物葡萄糖生成，还要有未水解的淀粉存在；证明淀粉水解完全的关键是要用实验证明淀粉已不存在。淀粉水解的条件是在淀粉溶液中加入稀硫酸并加热，而新制 Cu(OH) 2 悬浊液或银氨溶液都必须在碱性环境中存在，所以在加鉴别试剂前必须用 NaOH 溶液中和硫酸，在审题时必须弄清有无此步骤。 【答案 】 　 (1) 结论不正确。如果淀粉只是部分发生水解，未水解的淀粉遇碘 (I 2 ) 会显蓝色 (2) 结论不正确。如果淀粉已发生水解会生成葡萄糖，但由于水解液没有用 NaOH 溶液中和，所以加入的 Cu(OH) 2 会溶于硫酸，从而无法氧化葡萄糖，也就无红色沉淀生成 (3) 结论不正确。该实验只能证实淀粉已经或正在发生水解，没有证明是否仍有淀粉存在，所以无法证明淀粉是否水解完全 点拨： 抓住淀粉水解前后产物的特征反应即可，另外要注意各特征反应的条件。