高中化学人教版 (新课标)必修2第四节 基本营养物质第1课时教案

第四节　基本营养物质

第1课时　糖类

1．了解糖类的组成和分类。

2．掌握葡萄糖的分子结构，主要化学性质。

3．能够设计实验确定淀粉水解程度及水解产物。

4．了解糖类物质的用途。

一、基本营养物质

1．营养物质的种类

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．营养物质的组成元素

糖类、油脂、蛋白质组成的共同元素是C、H、O，蛋白质除含有上述几种元素外，还含有N、S、P等元素。

二、糖类

1．分类及代表物

2.糖类的化学性质

(1)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)(也称银镜反应)

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。

(2)水解反应

①蔗糖的水解反应

C12H22O11＋H2OC6H12O6＋C6H12O6

  　 蔗糖   葡萄糖  　果糖　

__________________________________________

②淀粉(或纤维素)的水解反应

(C6H10O5)n＋nH2On C6H12O6

  淀粉(或纤维素)  葡萄糖　

__________________________________________

3．糖类在生产、生活中的应用

(1)医疗输液中用到的糖类物质是葡萄糖。

(2)食用白糖、冰糖等的成分为蔗糖。

(3)用来生产葡萄糖和酒精的糖类物质是淀粉。

(4)纤维素在人体中可以加强胃肠蠕动，其含量丰富的物质可以用来造纸。

1．下列关于糖的说法错误的是(　　)

A．淀粉是一种天然高分子化合物

B．糖都能水解

C．纤维素没有甜味

D．糖类是人体内能量的主要来源之一

解析：A、C、D三项正确；单糖不能发生水解，B项错误。

答案：B

2．下列关于葡萄糖与蔗糖相比较的说法中错误的是(　　)

A．它们的分子式不同，但化学元素组成相同

B．蔗糖能水解，葡萄糖却不能

C．它们是同系物

D．葡萄糖是单糖，能与Cu(OH)2悬浊液反应，蔗糖是双糖，不能与Cu(OH)2悬浊液反应

解析：葡萄糖分子式为C6H12O6，蔗糖分子式为C12H22O11，二者分子式不同，均由C、H、O三种元素组成，A项正确；蔗糖是双糖能发生水解，葡萄糖是单糖不能水解， B项正确；葡萄糖(C6H12O6)与蔗糖(C12H22O11)二者分子间相差C6H10O5，不是同系物，C项错误；葡萄糖能与Cu(OH)2悬浊液反应，蔗糖不能与Cu(OH)2悬浊液反应，D项正确。

答案：C

3．(2018·成都市航天中学期末)下列物质不互为同分异构体的是(　　)

A．葡萄糖和果糖 B．蔗糖和麦芽糖

C．正丁烷和异丁烷 D．淀粉和纤维素

解析：葡萄糖和果糖的分子式均是C6H12O6，结构不同，互为同分异构体，A错误； 蔗糖和麦芽糖的分子式均是C12H22O11，结构不同，互为同分异构体，B错误；正丁烷和异丁烷的分子式均是C4H10，结构不同，互为同分异构体，C错误；淀粉和纤维素均是高分子化合物，不能互为同分异构体，D正确。

答案：D

　葡萄糖的分子结构与性质

1．分子结构

(1)分子式：C6H12O6

(2)结构式：

(3)结构简式：或CH2OH(CHOH)4CHO

(4)官能团：醛基(—CHO)和羟基(—OH)

2．化学性质

(1)完全氧化(生理氧化)

C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O

该反应放出热量，以维持人体生命活动所需能量。

(2)醛基的性质(还原性)

(3)羟基的性质(类比乙醇)

①与金属钠反应放出H2

1 mol葡萄糖与足量钠反应放出2.5 mol H2。

②酯化反应

1 mol葡萄糖最多可与5 mol乙酸发生酯化反应。

(1)用于检验葡萄糖存在的特征反应为：①发生银镜反应，②与新制Cu(OH)2悬浊液反应，产生砖红色沉淀。

(2)葡萄糖与银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液反应时，均需在加热和碱性条件下进行，否则不能产生银镜或砖红色沉淀。前者水浴加热，后者直接加热煮沸。

　已知葡萄糖的结构简式为CH2OH(CHOH)4CHO，由此判断下列关于葡萄糖性质的叙述中不正确的是(　　)

A．葡萄糖能发生酯化反应

B．葡萄糖具有还原性

C．葡萄糖充分燃烧的产物为CO2与H2O

D．完全燃烧等质量的葡萄糖和甲醛(HCHO)，所需氧气物质的量不相同

【解析】　葡萄糖含有醇羟基，能与酸发生酯化反应，A项正确；葡萄糖含有醛基、醇羟基，可以被氧化，因此表现一定的还原性，B项正确；葡萄糖是含有碳、氢、氧三种元素的化合物，可以燃烧，充分燃烧的产物为CO2与H2O，C项正确；葡萄糖分子式是C6H12O6，甲醛分子式是CH2O，二者的最简式相同，所以完全燃烧等质量的葡萄糖和甲醛，所需氧气物质的量相同，D项错误。

【答案】　D

　下列有关葡萄糖说法错误的是(　　)

A．葡萄糖分子式是C6H12O6

B．葡萄糖是人体重要的能量来源

C．葡萄糖能与新制Cu(OH)2发生反应

D．葡萄糖属于烃

解析：根据葡萄糖分子式C6H12O6，可知它应属于烃的衍生物。它分子结构中含—CHO，可与新制Cu(OH)2发生反应。

答案：D

　淀粉的水解

1．淀粉水解方程式

(C6H＋nH2OnC6H

注意：淀粉水解需在稀硫酸作催化剂，并加热条件下发生。

2．检验淀粉水解程度的实验步骤

实验现象及结论：

1．书写双糖、多糖参与的化学方程式时，须在化学式下面注明其名称。

2．检验水解液中有无淀粉，须直接加入碘水，不能取中和液，因为碘能与NaOH溶液反应。

3．检验淀粉水解产物时，须先中和，再检验。

　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：

方案A：淀粉溶液水解液中和液溶液呈蓝色

结论：淀粉完全没有水解

方案B：淀粉溶液水解液无砖红色沉淀析出

结论：淀粉完全没有水解

方案C：淀粉溶液水解液中和液产生银镜

结论：淀粉已经水解完全

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A_____________________________________________。

(2)方案B_____________________________________________。

(3)方案C_____________________________________________。

(4)你的方案__________________________________________。

【解析】　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有未水解的淀粉又有水解产物葡萄糖；证明淀粉水解完全的关键是用实验证明水解液中无淀粉。淀粉水解条件为稀H2SO4并加热，而检验产物葡萄糖所用试剂银氨溶液或新制氢氧化铜均需在碱性条件下，故检验前须先加NaOH中和H2SO4，在审题时必须弄清有无此步骤。

【答案】　(1)结论不正确。如果淀粉只是部分水解，则未水解的淀粉遇碘会显蓝色

(2)结论不正确。如果淀粉已发生水解生成葡萄糖，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H2SO4，从而无法氧化葡萄糖，也就无砖红色沉淀生成

(3)结论不正确。该实验只能证实淀粉已经水解了，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

　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。以上各步操作的先后顺序排列正确的是(　　)

A．①②③④① B．②①④③①

C．②④①③① D．③④①②①

解析：淀粉水解需先加入稀硫酸作催化剂，醛基与新制Cu(OH)2反应，应在碱性条件下加热至沸腾才会有砖红色Cu2O生成，所以操作顺序为B项。

答案：B

1.(2018·茶陵县第三中学期末)将NaOH溶液和CuSO4溶液加入到某病人的尿液中，微热，有砖红色沉淀生成。由此可以得知该病人的尿液中含有(　　)

A．食醋 B．酒精

C．食盐 D．葡萄糖

解析：根据题意可知，该病人的尿液中含有的物质中有醛基，故D正确。

答案：D

2．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

解析：葡萄糖的分子式为C6H12O6，蔗糖的分子式为C12H22O11，蔗糖的相对分子质量不是葡萄糖的两倍，A项错误；蔗糖分子内无醛基，不能发生银镜反应，B项正确；蔗糖在酸性条件下水解，但检验其水解产物应先加碱调到碱性，再检验，C项正确；蔗糖加浓H2SO4炭化脱水，生成的碳与浓H2SO4反应，有气体CO2、SO2等产生，D项正确。

答案：A

3．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．可与乙酸发生酯化反应

C．能发生银镜反应

D．可使小苏打溶液冒出气泡

解析：由于葡萄糖分子中含有结构故可发生A、B二项反应；由于其含有结构可发生C项反应；由于葡萄糖分子中无，故不能发生D项反应。

答案：D

4．下列物质：①蔗糖；②麦芽糖；③淀粉；④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．①②③④　　 B．①③④

C．②③④ D．①②④

解析：1 mol蔗糖水解可生成1 mol葡萄糖，1 mol果糖，②③④三种糖类水解产物均为葡萄糖，故选C项。

答案：C

5．有A、B、C三种无色溶液，它们分别为葡萄糖溶液、蔗糖溶液、淀粉溶液中的一种，经实验可知：

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：__________________________________________________。

解析：根据葡萄糖、蔗糖、淀粉的特征反应进行判断，三种物质中只有葡萄糖能发生银镜反应，则B为葡萄糖溶液。淀粉遇碘变蓝，则A为淀粉溶液。蔗糖能发生水解反应，其水解产物能发生银镜反应，则C为蔗糖溶液。

答案：(1)淀粉溶液　葡萄糖溶液　蔗糖溶液

1．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．葡萄糖分子中含有一个醛基

C．不能再水解生成更简单的糖

D．在所有糖类中碳原子数最少

解析：糖类根据其能否水解及水解产物的不同来分类，不能再水解生成更简单的糖为单糖，故C项正确。

答案：C

2．葡萄酸的结构简式为。下列有关葡萄酸说法不正确的是(　　)

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

D．葡萄酸能使溴的四氯化碳溶液褪色

解析：A、B、C三项正确；葡萄酸分子中无“C===C”故无法与溴的CCl4溶液发生加成反应，故D项错误。

答案：D

3．下列说法中正确的是(　　)

A．凡符合Cn(H2O)m通式的化合物一定属于糖类，不符合此通式的不属于糖类

B．凡能溶于水且具有甜味的化合物都属于糖类

C．葡萄糖是一种单糖的主要原因是它是一种多羟基醛

D．蔗糖能水解属于双糖

解析：有些符合通式Cn(H2O)m通式的物质不属于糖类，如乙酸分子式为C2H4O2，有些不符合通式Cn(H2O)m的物质属于糖类，如鼠李糖C6H12O5；糖类不一定具有甜味，如淀粉，有些有甜味的物质不一定是糖类，如糖精；葡萄糖是单糖的主要原因是它不能水解成更简单的糖；蔗糖能水解，属于双糖，D项正确。

答案：D

4．(2018·常熟中学期末)只用一种试剂就能鉴别醋酸溶液、葡萄糖溶液和淀粉溶液，这种试剂是(　　)

A．Cu(OH)2悬浊液 B．Na2CO3溶液

C．碘水 D．NaOH溶液

解析：Cu(OH)2悬浊液与乙酸反应得到蓝色溶液，与葡萄糖溶液在加热时反应产生砖红色沉淀，与淀粉溶液不反应，故可鉴别三种溶液，A正确；Na2CO3溶液不能鉴别葡萄糖溶液和淀粉溶液，B错误；碘水不能鉴别醋酸溶液和葡萄糖溶液，C错误；NaOH溶液与三种溶液混合均没有明显的现象，不能鉴别，D错误。

答案：A

5．蔬菜、水果中富含纤维素，纤维素被摄入人体后的作用是(　　)

A．为人体内的化学反应提供原料

B．为维持人体生命活动提供能量

C．加强胃肠蠕动，具有通便功能

D．人体中无水解纤维素的酶，所以无任何作用

解析：人体中无水解纤维素的酶，但被摄入后，能加强胃肠的蠕动，具有通便功能。

答案：C

6．下列说法中正确的是(　　)

A．淀粉和纤维素都是多糖，它们是由许多单糖混合而成的

B．蔗糖是重要的双糖，它的相对分子质量小于葡萄糖相对分子质量的2倍

C．蔗糖、淀粉和纤维素水解的最终产物都是葡萄糖

D．含1 mol葡萄糖的水溶液与足量的金属钠反应，得到2.5 mol H2

解析：淀粉和纤维素都是多糖，它们是由许多单糖聚合而成的，A项错误；蔗糖是由2分子单糖脱去1分子水得到的，其相对分子质量比葡萄糖的相对分子质量的2倍小18，B项正确；蔗糖水解的最终产物是葡萄糖和果糖，C项错误；葡萄糖分子中含有5个羟基，1 mol葡萄糖与足量的金属钠反应得到2.5 mol H2，但钠也能与水反应产生氢气，故得到的H2比2.5 mol多，D项错误。

答案：B

7．分别取1 mol葡萄糖进行下列实验：

(1)1 mol葡萄糖最多可以与________mol金属钠反应，与乙酸反应生成酯，从理论上讲完全酯化需要______g乙酸。

(2)若使之完全转化为CO2和水，所需O2的体积在标准状况下为________L，该反应的化学方程式为___________________________

______________________________________________________。

解析：(1)根据葡萄糖分子的结构可知：1 mol葡萄糖分子中含有5 mol羟基，与金属钠和乙酸反应均按1∶5进行，放出H2或生成酯。即最多消耗5 mol钠或5 mol乙酸。(2)1 mol葡萄糖完全燃烧生成6 mol CO2和6 mol H2O，需消耗6 mol O2，标况下体积为：6 mol×22.4 L/mol＝134.4 L。

答案：(1)5　300　(2)134.4　C6H＋6O26CO2＋6H2O

8．在某些酶的催化下，人体内葡萄糖的代谢有如下过程：

请填空：

(1)过程②是________反应，过程③是________反应(填写反应类型的名称)。

(2)过程④的另一种生成物是________(填写化学式)。

(3)上述物质中________和________互为同分异构体(填写字母代号)。

解析：从B、C分子结构差异可看出，上述反应②是B与H2O发生加成反应；反应③是醇的催化氧化；反应④从D、E分子结构看是D分子脱去CO2分子的过程；据同分异构体概念分析这五种物质中A和C互为同分异构体。

答案：(1)加成　氧化(催化氧化或脱氢)　(2)CO2

(3)A　C

1．(2018·成都市航天中学期末)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3～5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，在水浴中加热。实验结果没有银镜产生。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，以中和催化剂酸

解析：银镜反应必须在碱性条件下并加热才能顺利进行。该学生加入的是稀硫酸作催化剂，反应前后并没有消耗，所以应加碱调整溶液呈碱性，银镜实验才能成功。

答案：D

2．生产面粉的工厂都要挂上“严禁烟火”的警示牌，下列关于面粉和淀粉的说法不正确的是(　　)

A．面粉主要成分是淀粉

B．吃面粉馒头时越嚼越甜，是因为馒头中的淀粉水解生成了有甜味的糖

C．淀粉在有限空间中遇火发生爆炸的反应可表示为(C6H10O5)n＋6nO26nCO2＋5nH2O

D．淀粉和纤维素互为同分异构体

解析：淀粉和纤维素的分子式均可表示为(C6H10O5)n，但二者n值不同，不互为同分异构体，D项不正确。

答案：D

3．核糖是合成核酸的重要原料，其结构简式为CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO，下列关于核糖的叙述中，正确的是(　　)

A．与葡萄糖互为同分异构体

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．可以使石蕊溶液变红

解析：核糖分子中有5个C，葡萄糖分子中有6个C，故A项错误；由于其分子中含有故可发生银镜反应，B项正确；核糖分子比葡萄糖分子少一个CH2O，故二者不互为同系物，C项错误；其分子中无官能团故其不能使石蕊溶液变红，D项错误。

答案：B

4．(2018·沧州市期末)已知：(C6H10O5)nC6H12O6CH2OH(CHOH)4COOH。下列说法正确的是(　　)

A．(C6H10O5)n和C6H12O6互为同系物

B．反应②属于加成反应

C．向①反应后的溶液中直接滴加银氨溶液并加热，可验证C6H12O6的生成

D．1 mol CH2OH(CHOH)4COOH最多消耗6 mol Na

解析：(C6H10O5)n是多糖，C6H12O6是单糖，二者不是同系物，A错误；反应②属于氧化反应，B错误；①反应后的溶液中先加入NaOH溶液中和作催化剂的稀硫酸后，再滴加银氨溶液并加热，才能验证C6H12O6的生成，C错误；1 mol CH2OH(CHOH)4COOH中含有5 mol羟基和1 mol羧基，故最多消耗6 mol Na，D正确。

答案：D

5．根据下列变化关系，请回答下列问题：

(1)写出A的物质的名称________，加入B溶液的作用为________________，试剂C为________(填化学式)。

(2)写出④、⑥两步反应的化学方程式，并在(　)中注明反应类型。

④_____________________________________________(　　)。

⑥_____________________________________________ (　　)。

解析：淀粉水解得葡萄糖，葡萄糖发酵得酒精，酒精催化氧化得乙醛，再经催化氧化得乙酸。乙酸和乙醇反应生成乙酸乙酯。

答案：(1)葡萄糖　中和稀H2SO4　Cu(OH)2

(2)2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O　氧化反应

CH3CH2OH＋CH3COOHCH3COOCH2CH3＋H2O　酯化反应(或取代反应)