高中化学人教版 (2019)必修 第二册第七章 有机化合物第四节 基本营养物质精练

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第四节　基本营养物质[明确学习目标]　1.了解糖类、油脂、蛋白质的组成。2.掌握糖类、油脂、蛋白质的主要性质。3.了解糖类、油脂和蛋白质在日常生活、生产中的应用。学生自主学习 糖类1．基本营养物质(1)类别：食物中的营养物质主要包括：糖类、油脂、蛋白质、维生素、无机盐和水。其中糖类、油脂、蛋白质为动物性和植物性食物中的基本营养物质。(2)组成元素：糖类、油脂、蛋白质组成的共同元素为C、H、O，蛋白质还含有N、P、S等元素。2．糖的分类及结构(1)单糖：葡萄糖、果糖的分子式均为C6H12O6，结构不同二者互为同分异构体。(2)二糖：蔗糖、麦芽糖的分子式均为C12H22O11，结构不同，互为同分异构体。(3)多糖：淀粉、纤维素的分子式均为(C6H10O5)n。n值不同，不能互为同分异构体。3．糖类的特征反应(1)葡萄糖的特征反应葡萄糖砖红色沉淀(Cu2O)葡萄糖光亮的银镜(Ag)以上反应，常用于鉴别葡萄糖。(2)淀粉的特征反应在常温下，淀粉遇碘变蓝色。4．糖类的水解反应(1)蔗糖的水解反应C12H22O11(蔗糖)＋H2OC6H12O6(葡萄糖)＋C6H12O6(果糖)。(2)淀粉(或纤维素)的水解反应(＋nH2OnC6H12O6(葡萄糖)。5．糖类在生产、生活中的应用2C2H5OH＋2CO2↑ 蛋白质1．组成特点及物理性质有的蛋白质能溶于水，如鸡蛋清等；有的难溶于水，如丝、毛等。2．化学性质3．在生产、生活中的应用(1)蛋白质是人类必需的营养物质。(2)动物的皮毛和蚕丝的主要成分是蛋白质，可应用于工业上。(3)绝大多数酶是蛋白质，是生物体内重要的催化剂。(4)从动物皮、骨中提取的明胶和从牛奶、大豆中提取的酪素，在食品工业中有着广泛的应用。 油脂1．组成特点及分类油脂2．物理性质油脂的密度比水小，黏度比较大，触摸时有明显的油腻感。油脂难溶于水，易溶于有机溶剂。3．化学性质水解反应油脂在碱性条件下的水解反应称为皂化反应，工业生产中，常用此反应来制取肥皂。4．在生产、生活中的应用(1)可生产固态的氢化植物油，进一步制成人造奶油、起酥油、代可可脂等食品工业原料。(2)油脂能促进脂溶性维生素(如维生素A、D、E、K)的吸收。(3)为人体提供亚油酸等必需脂肪酸。(4)能增加食物的滋味，增进食欲，保证机体的正常生理功能。1．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，为了加以区别，要注明糖类的名称。2．淀粉和纤维素的化学式都是(C6H10O5)n，二者是同分异构体吗？为什么？提示：不是。淀粉和纤维素二者的结构单元(C6H10O5)组成相同，但n值不同，故不互为同分异构体。3．在使用浓硝酸时不慎溅到皮肤上会有什么变化？为什么？提示：变黄。皮肤上的蛋白质与浓硝酸发生了反应。4．能否用植物油萃取溴水中的溴？提示：不能，植物油含有碳碳双键，能与溴发生反应。5．人们经常用热的纯碱溶液洗涤炊具上的油污，其原理是什么？提示：炊具上的油污一般是油脂，它属于酯类物质，不溶于水。在碱性条件下水解生成易溶于水的高级脂肪酸盐和甘油。纯碱水溶液呈碱性，并且温度越高，碱性越强，因此用热的纯碱溶液洗涤炊具上的油污效果很好。 课堂互动探究知识点一　糖类1．葡萄糖结构与性质的关系2．淀粉水解程度的检验(1)实验操作(2)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 　(1)糖类物质不一定有甜味，如淀粉、纤维素，有甜味的不一定是糖类物质，如木糖醇。(2)大多数糖分子中氢、氧原子个数比是2∶1，但有些糖分子中氢、氧原子个数比不为2∶1，如鼠李糖(C6H12O5)。(3)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。(4)淀粉遇到碘单质才变成蓝色，而遇到化合态的碘(如I－、IO等)不变色。(5)在用银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液检验糖类水解产物时，必须先中和水解液中的稀硫酸，调节溶液的pH至碱性。　麦芽糖的水解反应为：C12H22O11(麦芽糖)＋H2O2C6H12O6(葡萄糖)。1　已知葡萄糖的结构简式为CH2OH(CHOH)4CHO，下列关于葡萄糖的性质说法不正确的是(　　)A．完全燃烧的产物是CO2和H2OB．在酸性条件下能用新制的Cu(OH)2检验尿液中是否含有葡萄糖C．葡萄糖分子中含有两种官能团D．分别充分燃烧等质量的葡萄糖和甲醛(HCHO)消耗氧气的量相同[批注点拨]　[解析]　A项，葡萄糖分子中只有C、H、O三种元素，充分燃烧的产物只能是CO2和H2O，正确；B项，用新制的Cu(OH)2检验葡萄糖需在碱性环境下进行，错误；C项，葡萄糖分子中含有羟基和醛基两种官能团，正确；D项，葡萄糖的实验式和甲醛的相同，因此二者等质量燃烧时耗氧量相同，正确。[答案]　B[练1]　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．1 mol葡萄糖完全燃烧需要9 mol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错误；葡萄糖和新制氢氧化铜悬浊液反应必须加热，C错误；葡萄糖分子可改写为C6(H2O)6，由此可判断1 mol葡萄糖完全燃烧需要6 mol氧气，D错误。[练2]　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)。①取少量蔗糖加水制成溶液；②加热煮沸；③加入新制氢氧化铜碱性悬浊液；④加入几滴稀硫酸加热；⑤加入碱液中和并使溶液呈碱性。答案　①④⑤③②知识点二　蛋白质蛋白质的主要作用(1)蛋白质的存在：蛋白质存在于一切细胞中。(2)蛋白质的主要用途①食用，作为人体必需的营养物质。蛋白质氨基酸蛋白质(如激素、酶等)尿素。②工业用途(3)酶①酶是一类由细胞产生的、对生物体内的化学反应具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质。②酶的催化作用特点a．件温和、不需加热。在接近体温和接近中性的条件下，酶就可以起催化作用。在30～50 ℃酶的活性最强，超过适宜的温度时，酶将失去活性。b．具有高度的专一性。如蛋白酶只能催化蛋白质的水解反应，淀粉酶只对淀粉起催化作用，如同一把钥匙开一把锁一样。c．具有高效催化作用。酶催化的化学反应速率，比普通的催化剂高107～1013倍。　(1)蛋白质能与浓硝酸发生颜色反应，此类蛋白质通常含有苯环。此现象常用来鉴别蛋白质。(2)灼烧蛋白质时产生烧焦羽毛的气味，原因是分子中含有N、S等元素。此现象可用来鉴别蛋白质。2　市场上有一种加酶洗衣粉，即在洗衣粉中加入少量的蛋白酶，它的催化活性很强，衣物的汗渍、血迹、油渍及蛋白质遇到它，皆能水解而除去，下列衣料中不能用加酶洗衣粉洗涤的是 (　　)①棉织品　②毛织品　③腈纶织品　④蚕丝织品⑤涤纶织品 　⑥锦纶织品A．①②③   B．②④  C．③④⑤  D．③⑤⑥[批注点拨]　[解析]　由题给信息可知，加酶洗衣粉中的碱性蛋白酶是蛋白质水解的催化剂，若用来洗涤蛋白质成分的衣料，会因蛋白质水解而使衣料损毁。其中毛织品、蚕丝织品的主要成分为蛋白质，不能用该洗衣粉洗涤；棉织品的主要成分为纤维素，③、⑤、⑥为合成纤维，可用该洗衣粉洗涤。[答案]　B[练3]　下列叙述不正确的是(　　)A．蛋白质属于天然有机高分子化合物，没有蛋白质就没有生命B．所有蛋白质遇浓硝酸都变黄，称为颜色反应C．人工最早合成的具有生命活性的蛋白质——结晶牛胰岛素是中国科学家在1965年合成的D．可以用灼烧法来鉴别蛋白质答案　B解析　蛋白质是生命的基础，A正确；蛋白质与浓硝酸的颜色反应，只有含苯环的蛋白质才能显黄色，不含苯环的蛋白质没有这一性质，B错误；C为常识性知识，正确；蛋白质灼烧时有烧焦羽毛气味，这一性质常用来检验物质中是否含有蛋白质，生活中应用尤其广泛，这也是最简单的一种鉴别方法，D正确。[练4]　下列有关蛋白质的说法正确的是(　　)①蛋白质是重要的营养物质，它有助于食物的消化和排泄　②蛋白质在淀粉酶作用下，可水解成葡萄糖　③在家庭中可采用灼烧法定性检查奶粉中是否含有蛋白质，蛋白质燃烧可产生特殊的气味　④蛋白质水解的最终产物都是氨基酸A．①②  B．②③  C．③④  D．①④答案　C解析　蛋白质是营养物质，提供人体所需的能量，在人体内可在蛋白酶的作用下水解生成氨基酸，在灼烧时可以产生烧焦羽毛的气味，③、④正确。 方法技巧常见有机物的水解产物(1)酯类有机酸＋醇(2)油脂高级脂肪酸＋甘油(3)蔗糖葡萄糖＋果糖(4)淀粉葡萄糖(5)蛋白质氨基酸 知识点三　油脂1．油脂的结构通式其中R1、R2、R3代表烃基，并且R1、R2、R3可以相同，也可以不同。(1)常见的高级脂肪酸有硬脂酸(C17H35COOH，饱和酸)、软脂酸(C15H31COOH，饱和酸)和油酸(C17H33COOH，不饱和酸)。2．油脂的化学性质(1)硬脂酸甘油酯在酸性和碱性条件下发生水解反应的方程式分别为 (2)加成反应①液态植物油含碳碳双键，能与氢气加成后生成像动物脂肪一样的固态物质，称为人造脂肪，反应方程式为②液态植物油含碳碳双键，能与溴发生加成反应而使溴水褪色。3　下列说法不正确的是(　　)A．天然油脂一般都是纯净物B．油脂是不溶于水、比水轻的酯类物质C．油脂的硬化反应与碳碳双键官能团有关D．油脂的皂化反应是其在碱性条件下的水解反应[批注点拨]　[解析]　天然油脂都是混合物，A错误；油脂属于酯类，不溶于水且密度比水小，B正确；植物油中含有碳碳双键，可以与氢气发生加成反应，即为油脂的硬化，C正确；油脂在碱性条件下的水解反应叫做皂化反应，D正确。[答案]　A[练5]　下列有关油脂的叙述中不正确的是(　　)A．油脂没有固定的熔、沸点，故油脂是混合物B．油脂是由高级脂肪酸和甘油所形成的酯C．油脂是酯的一种D．油脂都不能使溴水褪色答案　D解析　纯净物有固定的熔、沸点，油脂没有固定的熔、沸点，故油脂是混合物，A项正确；从结构上分析，B项正确；油脂是酸与醇作用的产物，含有酯基，属于酯类，C项正确；油脂结构中的烃基有些是不饱和的，含有碳碳双键，可使溴水褪色，D项错误。[练6]　油脂的下列性质和用途中，与其含有不饱和碳碳双键有关的是(　　)A．油脂是产生能量最高的营养物质B．植物油通过氢化可以变为脂肪C．脂肪是有机体组织里储存能量的重要物质D．利用油脂在碱性条件下的水解，可以制甘油和肥皂答案　B解析　油脂是产生能量最高的营养物质，与含有的不饱和键无关，A错误；植物油中含有不饱和键，通过催化加氢可使液态油变成固态脂肪，与碳碳双键有关，B正确；脂肪是有机体组织里储存能量的重要物质，与碳碳双键无关，C错误；利用油脂在碱性条件下的水解，可以制甘油和肥皂，利用的是油脂的水解反应，与碳碳双键无关，D错误。 规律方法酯和油脂的区别(1)酯是无机含氧酸或有机羧酸与醇通过酯化反应生成的一类有机物，而“油脂”是高级脂肪酸与丙三醇形成的酯，故“酯”中包含“脂”，注意两字的书写，“油脂”不能写为“油酯”。(2)“油”和“脂”都是高级脂肪酸甘油酯。“油”一般不饱和程度较高，熔点较低，室温下为液态；“脂”一般饱和程度较高，熔点较高，室温下为固态，又称为“脂肪”。油通过氢化可以转化为脂肪。另外，油脂是混合物。 本课归纳总结1.葡萄糖和果糖的分子式均为C6H12O6，二者互为同分异构体；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。2．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3．油脂是高级脂肪酸的甘油酯，其结构简式如图：油脂在酸或碱的催化作用下可以水解，在酸性条件下水解生成高级脂肪酸和甘油；在碱性条件下水解生成高级脂肪酸盐和甘油。4．蛋白质在酶的催化作用下水解生成氨基酸，能发生颜色反应，灼烧时有烧焦羽毛的气味。  学习效果检测1．关于蛋白质的叙述中，错误的是(　　)A．蛋白质是一种高分子化合物B．蛋白质是一种基本营养物质C．灼烧某白色纺织品有烧焦羽毛的气味，则可说明此纺织品不是人造丝D．人的皮肤上不慎沾染浓硝酸后变黄色是物理变化答案　D解析　蛋白质是由氨基酸连接成的高分子，A正确；蛋白质、油脂、糖类是食物中的基本营养物质，B正确；灼烧蛋白质会产生烧焦羽毛的气味，而人造丝的主要成分是纤维素，说明纺织品不是人造丝，C正确；蛋白质的颜色反应是化学变化，D错误。2．有关物质水解的叙述不正确的是(　　)A．可用碘水检验淀粉水解是否完全B．油脂在酸性条件下水解与在碱性条件下水解程度不同，但产物完全相同C．蛋白质水解的最终产物为氨基酸D．纤维素水解与淀粉水解得到的最终产物相同答案　B解析　因为若淀粉水解不完全，遇到碘水会变蓝，A正确；油脂在酸性条件下水解得到高级脂肪酸和甘油，在碱性条件下水解得到高级脂肪酸盐和甘油，产物不完全相同，B错误；蛋白质水解的最终产物是氨基酸，C正确；纤维素和淀粉水解的最终产物都是葡萄糖，D正确。3．关于基本营养物质的说法正确的是(　　)A．油脂在酸性条件下水解为乙二醇和高级脂肪酸B．糖类、蛋白质、油脂都属于天然高分子化合物C．糖类、油脂、蛋白质都是由C、H、O三种元素组成的D．蛋白质与化纤织品可通过灼烧来鉴别答案　D解析　油脂在酸性条件下水解生成丙三醇和高级脂肪酸，A错误；单糖、二糖和油脂不是高分子化合物，B错误；蛋白质除含碳、氢、氧元素外，还含氮、硫等元素，C错误。4．将碘水滴到新切开的马铃薯(又称土豆)表面上，马铃薯表面变蓝色，该现象表明马铃薯中含有(　　)A．葡萄糖   B．蔗糖C．淀粉   D．纤维素答案　C解析　淀粉遇到碘变蓝，加碘水变蓝说明马铃薯中含有淀粉。5．向淀粉中加入少量硫酸，并加热使之发生水解，为测定水解的程度则所需的试剂是(　　)①NaOH溶液　②银氨溶液　③新制氢氧化铜悬浊液④碘水　⑤BaCl2溶液A．①⑤   B．②④C．①②④   D．②③④答案　C解析　淀粉在稀硫酸催化下水解，最终产物是葡萄糖，检验葡萄糖用银氨溶液或新制氢氧化铜悬浊液，检验淀粉用碘水，因此，选择碘水和银氨溶液或新制氢氧化铜悬浊液可确定有无淀粉存在和有无葡萄糖生成，但检验水解产物前必须加碱中和酸。6．(1)在蔗糖溶液中加入稀硫酸并加热，发生反应的类型是________，稀硫酸的作用是______________________________________________________。(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_____________________________________________________。(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_______________________________________________________________。答案　(1)水解反应　催化剂(2)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)中和H2SO4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。