1、第四节 基本营养物质 第1课时 糖 类 必备知识自主学习 一、基本营养物质及糖类的分类、结构 1.基本营养物质 2.糖类的分类与结构(1)分类及代表物 代表物代表物分子式代表物间的关系单糖_、_双糖_、_多糖_、_不属于同分异构体葡萄糖 果糖 C6H12O6 同分异构体 蔗糖 麦芽糖 C12H22O11 同分异构体 淀粉 纤维素(C6H10O5)n(2)单糖的结构 葡萄糖的结构简式为_,分子中含有的官能团有 _(填名称和简式)。果糖的结构简式为 ,含有的官能团有_ 和羰基()。CH2OHCHOHCHOHCHOHCHOHCHO 羟基(OH)和醛基(CHO)羟基(OH)【自主探索】(1)(情境思考
2、)生活中有很多物质具有甜味,如甘蔗。糖类物质都有甜味吗?有甜味的都是糖类吗?提示:糖类物质不一定都有甜味,例如淀粉、纤维素,有甜味的不一定都是糖类物质。(2)(知识关联)淀粉和纤维素都为多糖(C6H10O5)n,元素组成和分子式是否全部相同?是否互为同分异构体?提示:多糖由于组成分子的n值不同,故分子式不同。淀粉和纤维素的n值不同,不能互称为同分异构体。(3)糖类的一般通式为Cm(H2O)n,符合此通式的一定属于糖类。这种说法是否正确?提示:糖类的一般通式为Cm(H2O)n,但符合此通式的并不一定属于糖类,如乙酸。二、糖的化学性质及用途 1.糖类的化学性质(1)特征反应。(2)水解反应。蔗糖的
3、水解反应。a.实验现象:试管中最终有红色沉淀生成。b.实验结论:蔗糖水解有_生成。c.反应方程式:_。淀粉的水解反应。淀粉水解反应的化学方程式为 _。葡萄糖 2.糖类在生产、生活中存在及应用(1)生理作用。糖类物质是绿色植物_作用的产物,在生命过程中起着重要的作用,是一切 生命体维持生命活动所需_的重要来源,人体每天所需能量的75%来自糖类。光合 能量(2)存在及主要用途。主要存在主要用途单 糖葡萄糖葡萄及其他水果中食品加工、制药、制镜等果糖水果和蔬菜中食品加工双 糖蔗糖甘蔗、甜菜中甜味食物麦芽糖淀粉水解产物中甜味食物多 糖淀粉植物的种子、块茎及谷物中制葡萄糖及酒精等纤维素存在于一切植物中,木
4、材、棉花中含量很高造纸、制造纤维素硝酸酯、纤维素乙酸酯和黏胶纤维等【自主探索】(1)(教材二次开发)教材中描述“在加热条件下,也可与新制的氢氧化铜反应产生砖红色沉淀。应用上述反应可以检验葡萄糖”。丧失体内自我调节血糖水平的人会得糖尿病,病人的尿液中含有葡萄糖,怎样通过实验检验一个人是否患有糖尿病?提示:把NaOH和CuSO4溶液加入某人的尿液中微热,若观察到有砖红色沉淀生成,说明该人患有糖尿病。(2)糖类水解反应的化学方程式为何要注明糖类的名称?提示:糖类存在同分异构体,同一化学式可能表示不同的物质,所以为了加以区别,一般在分子式下面标上糖类名称,防止混淆。(3)(情境思考)青苹果不如熟苹果甜
5、,某学生在探究实验中发现,青苹果汁遇碘溶液显蓝色,熟苹果汁能还原银氨溶液。青苹果汁遇碘溶液显蓝色,说明青苹果汁中含有什么物质?为什么熟苹果汁能还原银氨溶液?提示:淀粉;苹果转熟时淀粉水解为葡萄糖。关键能力合作学习 知识点一 葡萄糖的结构和性质、糖的特征反应 1.葡萄糖的分子结构与性质(1)分子结构特点。(2)化学性质。官能团决定物质的主要化学性质,因此葡萄糖兼有醛基和羟基的性质。C6H12O6(葡萄糖)2C2H5OH+2CO2 葡萄糖在人体内氧化释放能量:C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O。2.葡萄糖的特征反应 3.淀粉的特征反应 淀粉与碘单质可显蓝色【合作探究】(1)葡萄糖的两个特征
6、反应,遇新制的氢氧化铜悬浊液生成红色沉淀(Cu2O),遇银氨溶液生成光亮的银镜(Ag)(也称银镜反应)。与其分子结构中的什么官能团有关?(宏观辨识与微观探析)提示:葡萄糖分子中含有的官能团有羟基(OH)和醛基(CHO),两个特征反应均与醛基(CHO)有关。(2)葡萄糖和果糖,蔗糖和麦芽糖的化学性质相同吗,为什么?试推测原因。(宏观辨识与微观探析)提示:不相同,因为结构不同。(3)(情境应用)含有醛基(CHO)的糖类具有还原性,可以与银氨溶液发生银镜反应,与新制的氢氧化铜悬浊液发生反应生成红色沉淀的糖类有哪些?(科学探究与创新意识)提示:葡萄糖、麦芽糖。蔗糖、淀粉、纤维素等不含醛基,不能与银氨溶
7、液、新制的氢氧化铜悬浊液发生反应。【典例示范】【典例】(原创题)核糖是合成核酸的重要原料,其结构简式为CH2OHCHOHCHOHCHOHCHO,下列关于核糖的叙述中,正确的是()A.不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 B.可以与银氨溶液作用形成银镜 C.与葡萄糖互为同系物 D.1 mol核糖能与过量的钠反应生成1 mol氢气【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)同系物结构相似,分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团。(2)核糖中含有羟基,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,与钠反应生成氢气且2OHH2。核糖中含有醛基,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,能发生银镜反应。【解析】选B。核糖中含有OH和CHO,均能与
8、高锰酸钾发生氧化反应而使酸性高锰酸钾溶液褪色,故A错误;因其分子中有CHO,故能发生银镜反应,故B正确;核糖和葡萄糖分子中羟基数目不同,不是同系物,故C错误;1 mol核糖与过量的钠反应生成2 mol氢气,故D错误。【母题追问】(1)1 mol核糖最多能与_mol乙酸发生酯化反应?提示:1 mol核糖中含有4 mol OH,最多能与4 mol乙酸发生酯化反应。(2)核糖能否发生催化氧化反应?提示:能。羟基所连的碳原子上含有氢原子的有机物均能发生催化氧化反应。【规律方法】葡萄糖醛基的性质(还原性)化学反应现象在碱性、加热条件下与银氨溶液反应产生光亮的银镜在碱性、加热条件下与新制氢氧化铜反应产生红
9、色沉淀加入酸性KMnO4溶液溶液褪色【素养训练】葡萄糖和葡萄酸都是有机化合物。葡萄糖是自然界分布最广且最为重要的一种单糖,它是一种多羟基醛;葡萄酸是一种羧酸是葡萄酒中主要的有机酸之一。作为食品中添加的抗氧化剂可以使食物具有酸味。(1)葡萄糖的结构简式为CH2OHCHOHCHOHCHOHCHOHCHO,其对应的性质中正确的是_。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.可使小苏打溶液冒出气泡(2)葡萄酸的结构简式为 。下列有关葡萄酸的说法不正确的是_。A.葡萄酸能发生取代反应 B.葡萄酸既能与乙醇发生酯化反应,也能与乙酸发生酯化反应 C.葡萄酸能与Na和NaOH反应
10、 D.葡萄酸能使溴的四氯化碳溶液褪色 提示:D。A、B、C三项正确;葡萄酸分子中无碳碳双键,故无法与溴的CCl4溶液发生加成反应,故D项错误。知识点二 糖类的水解反应 1.水解规律 单糖:不发生水解;双糖:一摩尔双糖水解生成两摩尔单糖;多糖:一摩尔多糖水解生成多摩尔单糖。2.水解的条件 蔗糖、淀粉的水解均用稀硫酸作催化剂,并水浴加热。3.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【合作探究】(1)(思维升华)蔗糖的水解反应在加新制Cu(OH)2悬浊液之前为什么要加NaOH溶液?(科学探究
11、与创新意识)提示:因为蔗糖水解要用稀硫酸,水解后溶液显酸性,而氢氧化铜与酸反应,从而达不到鉴定葡萄糖的效果,故要用氢氧化钠中和酸。(2)(教材二次开发)已知淀粉水解的方程式为 ,某同学为了检验淀粉的水解情况,设计了如下实验方案:淀粉溶液 水解液 无银镜生成 结论:淀粉未水解。根据以上操作、现象判断结论是否正确,不正确请说明原因。(科学探究与创新 意识)提示:不正确,原因是未中和水解液中的酸,不能检测出葡萄糖是否存在。【典例示范】【典例】要检验淀粉的水解程度,提供了以下实验操作过程:取少量淀粉加水制成溶液、加热、加入碱液,中和并呈碱性、加入银氨溶液、加入几滴稀硫酸、再加热(水浴)、加入几滴碘水。
12、甲、乙、丙三位同学分别做了以下三个实验,指出他们的实验目的或现象:(1)甲:,现象:无银镜产生。甲同学的实验结论是_。(2)乙:,现象:有银镜产生;,现象:溶液变蓝。乙同学的实验结论是_。(3)丙:,现象:_。丙同学的实验结论是证明淀粉已完全水解。【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)银氨溶液在酸性条件下不能存在,检验葡萄糖时溶液要呈碱性;(2)滴加碘水,发现不变蓝色,说明无淀粉。【解析】(1)不存在能发生银镜反应的葡萄糖,故能证明淀粉还没开始水解。(2)有银镜产生,证明淀粉已经水解;溶液变蓝,证明淀粉还有剩余。(3)淀粉已完全水解,加入碘水时溶液不变蓝。答案:(1)证明淀粉还没开始水解(
13、2)证明淀粉已发生水解,但还有剩余(3)溶液不变蓝【母题追问】某同学要验证蔗糖水解可生成葡萄糖,实验进行的正确顺序是_(填序号)。取少量蔗糖加水制成溶液;加热煮沸;加入新制氢氧化铜碱性悬浊液;加入几滴稀硫酸加热;加入碱液中和并使溶液呈碱性。提示:。葡萄糖的检验若用新制氢氧化铜悬浊液,则必须是碱性条件下加入氢氧化铜悬浊液,否则氢氧化铜会被中和而失去作用。【规律方法】糖类水解及其产物检验的一般实验步骤 糖类 水解液 得出结论 说明:加NaOH溶液的目的是除去作催化剂的H2SO4,使溶液呈弱碱性。【素养训练】糖尿病患者的糖代谢功能紊乱,以高血糖为主要标志。某学校化学探究小组将地瓜干制成粉末,加入水、
14、稀硫酸进行发酵水解实验:(1)经过一段时间后,为了检验水解产物中是否含有葡萄糖,该小组的同学取出水解产物的溶液少许,放入试管中,加水进行稀释,在稀释液中滴入新制的氢氧化铜悬浊液,加热煮沸,结果没有红色沉淀产生的原因是什么?提示:水解液没有加碱中和其酸性。(2)如何验证淀粉是否完全水解?提示:加入碘水不变蓝色,证明淀粉完全水解。(3)为什么在吃米饭或馒头时,多加咀嚼就会感到有甜味?提示:淀粉在人体内进行水解。人在咀嚼馒头时,淀粉受唾液所含淀粉酶(一种蛋白质)的催化作用,开始水解,生成了一部分葡萄糖。(4)糖尿病患者要注意饮食,若食用淀粉类食品过多,会引起血糖升高,血糖升高的原因是什么?提示:淀粉
15、水解,最终产物是葡萄糖。【课堂小结】三言两语话重点 (1)葡萄糖和果糖的分子式均为C6H12O6,二者互为同分异构体。(2)蔗糖和麦芽糖为双糖,其分子式均为C12H22O11,二者互为同分异构体。(3)蔗糖、淀粉、纤维素均能发生水解反应,其水解反应的化学方程式分别为 课堂检测素养达标 1.现有下列物质,纤维素、甲酸甲酯(HCOOCH3)、淀粉、甲醛(CH2O)、丙酸、乙酸,其中符合Cn(H2O)m的组成且不属于糖类的是()A.B.C.D.【解析】选B。纤维素、淀粉都为多糖,不符合题意,排除;的分子式为C2H4O2,符合C2(H2O)2,但不是糖类,符合题意;分子式为CH2O,符合C(H2O)组
16、成,但不是糖类,符合题意;分子式为C3H6O2,不符合Cn(H2O)m组成;分子式为C2H4O2,符合C2(H2O)2,但不是糖类,符合题意。2.糖尿病患者的糖代谢功能紊乱,以高血糖为主要标志。血糖是指血液中的葡萄糖,下列有关说法正确的是()A.葡萄糖分子可表示为C6(H2O)6,则每个葡萄糖分子含有6个水分子 B.葡萄糖与果糖互为同素异形体 C.糖尿病人尿糖较高,可用久置的氢氧化铜来检测病人尿液中的葡萄糖 D.淀粉水解的最终产物是葡萄糖【解析】选D。葡萄糖分子中不存在H2O,A错误;B.葡萄糖和果糖分子式相同,结构不同,二者互为同分异构体,B错误;葡萄糖与新制Cu(OH)2共热生成砖红色沉淀
17、,C错误;淀粉水解的最终产物是葡萄糖,D正确。3.向淀粉中加入少量硫酸,并加热使之发生水解,为测定水解的程度所需的试剂是()NaOH溶液 银氨溶液 新制氢氧化铜悬浊液 碘水 BaCl2溶液 A.B.C.D.【加固训练】对于淀粉和纤维素的说法中,正确的是()它们都属于糖类,且互为同分异构体 二者都能发生水解,都没有甜味 二者含C、H、O三种元素的质量分数相同 都可用(C6H10O5)n表示,但淀粉能发生银镜反应,而纤维素不能 A.B.C.D.【解析】选B。淀粉和纤维素不属于同分异构体,错误;淀粉和纤维素都能发生水解,都没有甜味,正确;由其组成(C6H10O5)n可知,二者含C、H、O三种元素的质
18、量分数相同,正确;淀粉和纤维素都不能发生银镜反应,错误。4.(教材二次开发教材习题改编)下列物质:蔗糖;麦芽糖;淀粉;纤 维素,在一定条件下发生水解反应,最终水解产物只有一种,且为同一种物质的 是()A.B.C.D.【解析】选C。1 mol蔗糖水解可生成1 mol葡萄糖,1 mol果糖,三种糖类 水解产物均为葡萄糖,故选C项。【加固训练】广告称某品牌的八宝粥(含桂圆、红豆、糯米等)不加糖,比加糖还甜,适合糖尿病人食用。下列判断正确的是()A.该广告中的八宝粥的确不含有任何糖类 B.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 C.不加糖不等于没有糖,糖尿病人食用需慎重 D.红豆、糯米
19、等不含糖类,但是含有C、H、O三种元素 5.下列关于蔗糖的说法中,不正确的是()A.蔗糖是最重要的双糖,它的相对分子质量是葡萄糖的两倍 B.纯净的蔗糖溶液中加入银氨溶液,微热,不发生银镜反应 C.向蔗糖与稀硫酸共热后的溶液中滴加银氨溶液,再水浴加热,看不到银镜生成 D.在蔗糖里加入浓硫酸,可观察到颜色变黑,并有气泡出现【素养新思维】6.学生甲在一支试管中放入0.5 g淀粉后,再加入质量分数为20%的硫酸溶液,加热10 min后,再将溶液一分为二,其中一份溶液做银镜反应实验,结果无银镜出现,另一份溶液加入碘水,结果无蓝色出现;学生乙在一支试管中放入0.5 g淀粉后,再加入质量分数为20%的硫酸溶液少许,加热45 min后,加入过量的NaOH溶液中和硫酸,再将溶液一分为二,其中一份溶液做银镜反应实验,结果有银镜产生,另一份溶液中加入少量碘水,未出现蓝色。(1)学生甲的实验操作中不正确的是_。(2)根据甲的实验现象,判断淀粉的水解情况是_。A.完全水解 B.部分水解 C.没有水解 D.不能准确判断(3)学生乙的实验操作中不正确的是_。(4)根据乙的实验现象,判断淀粉的水解情况是_。A.完全水解 B.部分水解 C.没有水解 D.不能准确判断