化学选修1 化学与生活第一节 生命的基础能源——糖类教学设计

第一节　生命的基础能源——糖类

目标与素养：1.认识糖类物质对于人类生活的意义。2.了解糖类物质在人体中的转化过程。(重点)3.掌握葡萄糖的结构及性质。(重点、难点)

一、糖类概述

1．来源：糖类是绿色植物光合作用的产物。

2．组成

糖类是由C、H、O三种元素组成的一类有机化合物，其化学组成大多符合通式Cn(H2O)m，因此糖类也叫碳水化合物。

3．分类

糖类

4．典型代表物质

微点拨：有些糖的组成并不符合通式Cn(H2O)m，如鼠李糖(C6H12O5)；有些组成符合通式Cn(H2O)m的物质并不属于糖类，如甲醛(CH2O)、乙酸(C2H4O2)。

二、葡萄糖是怎样供给能量的

1．葡萄糖的结构与性质

2.葡萄糖是人体内最重要的供能物质

三、淀粉和纤维素

1．淀粉

(1)淀粉的组成及物理性质

①组成

分子式：(C6H10O5)n，是天然高分子化合物。

②物理性质

溶解性：冷水中不溶，在热水中淀粉颗粒膨胀，部分溶解。无甜味。

(2)淀粉的水解

①在人体内的水解过程

淀粉麦芽糖葡萄糖。

化学方程式为

，

。

②淀粉也可在酸的催化作用下水解，最终生成葡萄糖。化学方程式为

。

2．纤维素

(1)纤维素的组成及物理性质

①组成

分子式：(C6H10O5)n，属于天然有机高分子化合物。

②物理性质

颜色：白色；气味和味道：无；结构：纤维状。

(2)纤维素的水解

①在浓硫酸的催化作用下发生水解，其化学方程式为。

②人体内没有能使纤维素水解的酶，因此纤维素在人体内不能消化，不能作为人类的营养食物。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)糖类是具有甜味的物质  (　　)

(2)多糖可水解、单糖不能再水解 (　　)

(3)葡萄糖中含有两种官能团，醛基和羧基 (　　)

(4)淀粉、纤维素二者互为同分异构体 (　　)

[答案]　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×

2．下列对糖类的叙述正确的是(　　)

A．都可以水解

B．都符合通式Cn(H2O)m

C．都含C、H、O三种元素

D．都有甜味

C　[单糖不能水解；符合通式Cn(H2O)m的不一定是糖类物质，不符合此通式的也可能是糖类物质；纤维素是多糖，但无甜味，所以A、B、D项错误。]

3．医疗上葡萄糖被大量用于病人输液的原因是(　　)

A．葡萄糖是人体必需的营养素

B．葡萄糖由C、H、O三种元素组成

C．葡萄糖在人体内能直接进入新陈代谢

D．每克葡萄糖被氧化释放的能量比同质量油脂被氧化时放出的能量多

C　[葡萄糖在人体内缓慢氧化，释放出能量，直接参加新陈代谢。]

[背景材料]

　葡萄糖在生物学领域具有重要地位，是活细胞的能量来源和新陈代谢中间产物。植物可通过光合作用产生葡萄糖。在糖果制造业和医药领域有着广泛的应用。在制镜工业和热水瓶胆镀银工艺中常用作还原剂。

[思考交流]

1．葡萄糖分子结构中含有的官能团有哪些？

【提示】　葡萄糖的结构简式为

CH2OH—CHOHCHOHCHOHCHOH—CHO，官能团为羟基(—OH)和醛基(—CHO)，具有醇类与醛类物质的性质。

2．回顾必修2中乙醇的化学性质推测葡萄糖是否具有类似性质？

【提示】　羟基(—OH)的化学性质主要表现为能与活泼金属反应产生H2，能与羧酸发生酯化反应生成酯和水，由于葡萄糖分子中含有羟基，因此也具有类似性质。

3．醛类物质具有哪些典型的化学性质？

【提示】　醛基(—CHO)具有还原性，能被氧化剂氧化，如与新制的银氨溶液、新制的Cu(OH)2悬浊液反应；同时醛基也具有弱氧化性，能够与H2发生加成反应。

1．根据葡萄糖的结构与性质作答。

(1)葡萄糖发生银镜反应时，被氧化的官能团是______，该官能团被氧化成________。

(2)银镜反应中，1 mol 葡萄糖转移________mol 电子，还原得到________mol Ag。

(3)1 mol葡萄糖与乙酸反应生成酯，理论上可得______g葡萄糖五乙酸酯。

(4)1 mol葡萄糖完全氧化生成CO2与H2O，需标准状况下O2的体积为________L。

[解析]　银镜反应是醛基的性质，醛基被氧化成羧基；一个醛基得一个氧原子，C的化合价升高2价，转移2个电子，可还原2个Ag＋；1 mol葡萄糖可与5 mol乙酸反应，生成1 mol葡萄糖五乙酸酯和5 mol水，故1 mol葡萄糖五乙酸酯的质量为(180＋5×60－5×18)g＝390 g；根据葡萄糖被氧化的方程式：C6H12O6(s)＋6O2(g)―→6CO2(g)＋6H2O(l)，或根据C6H12O6与氧化产物CO2与H2O的原子守恒，可知1 mol葡萄糖完全氧化成CO2与H2O时需6 mol O2。

[答案]　(1)醛基(—CHO)　羧基(—COOH)

(2)2　2　(3)390　(4)134.4

1．淀粉水解程度检验的操作流程

2．实验现象及结论

2．现有三个实验方案，用以检验淀粉的水解情况。

方案甲：淀粉液水解液中和液

溶液变蓝

结论：淀粉尚未水解。

方案乙：淀粉液水解液无银镜产生

结论：淀粉没有水解。

方案丙：淀粉液水解液中和液

有银镜现象

结论：淀粉水解。

根据上述操作、现象，首先回答结论是否正确，然后简要说明理由。

(1)方案甲：____________________________________________________

_______________________________________________________________。

(2)方案乙：_____________________________________________________

_______________________________________________________________。

(3)方案丙：____________________________________________________

________________________________________________________________。

[解析]　解答本题应注意两点：一是银镜反应的条件；二是结论中水解程度的有关说法。

方案甲，碘水被中和液反应掉，溶液不变蓝，无法说明淀粉是否水解，操作、现象及结论均不正确。

方案乙，无银镜生成，是操作错误，淀粉在酸性条件下水解，而银镜反应需在弱碱性条件下才能发生，故该方案不会发生银镜反应，但不能说明淀粉没有水解。

方案丙，有银镜生成说明溶液中有葡萄糖，说明淀粉已经水解。

[答案]　(1)不正确；因为碘水被中和液反应掉，溶液不变蓝色，不能说明淀粉是否水解

(2)不正确；淀粉水解液呈酸性，不能发生银镜反应，因此不能推断淀粉没有水解

(3)正确；有银镜现象，因此可以推断淀粉水解

“三步法”分析淀粉水解问题

1．葡萄糖是一种单糖的主要原因是(　　)

A．糖类物质中含碳原子数最少

B．不能水解成更简单的糖

C．分子中含有一个醛基

D．结构最简单

B　[单糖是指不能水解成更简单的糖的糖。]

2．下列关于葡萄糖的性质的叙述中，错误的是(　　)

A．葡萄糖具有醇羟基，能跟酸发生酯化反应

B．葡萄糖能使溴水褪色

C．葡萄糖能被硝酸氧化

D．葡萄糖能水解生成乙醇

D　[葡萄糖属于单糖，不能发生水解反应。]

3．关于淀粉在人体内的变化不正确的是(　　)

D　[葡萄糖分解生成乙醇时，需要酒化酶作催化剂，人体内没有这种酶。]

4．不能用于鉴别淀粉和纤维素的方法是(　　)

A．分别加入碘水，观察颜色变化

B．分别加稀硫酸煮沸，加银氨溶液加热观察有无银镜产生

C．分别加热水溶解，观察溶解情况

D．放在嘴里咀嚼，有无甜味产生

B　[A项，淀粉遇到碘水变蓝色，纤维素遇到碘水不变色；B项，检验水解产物时需先中和稀硫酸；C项，淀粉溶于热水，纤维素不溶；D项，淀粉放在嘴里咀嚼，有甜味产生，而纤维素无甜味。]

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，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。

试判断它们各是什么物质，并写出有关反应的化学方程式。

(1)A是________，B是________，C是________。

(2)写出有关反应的化学方程式。

①C水解：____________________________________________；

②A水解：____________________________________________。

[解析]　葡萄糖是还原性糖，能发生银镜反应；淀粉遇碘水变蓝色；蔗糖和淀粉水解液均能发生银镜反应。

[答案]　(1)淀粉溶液　葡萄糖溶液　蔗糖溶液