2020版高考化学（经典版）一轮复习教师用书：选修5第6节生命中的基础有机化学物质

第6节　生命中的基础有机化学物质

[考试说明]　1.了解糖类、氨基酸和蛋白质的组成、结构特点、主要化学性质及应用。2.了解糖类、氨基酸和蛋白质在生命过程中的作用。

[命题规律]　本节是高考的热点内容。主要考点有：一是糖类、油脂的组成和结构，如葡萄糖含醛基能发生氧化反应，油脂含酯基能发生水解反应等；二是糖类、油脂、蛋白质的化学性质，如水解反应及产物的检验，蛋白质的盐析与变性等。

考点1　油脂

知识梳理

1.油脂的组成

油脂是油和脂肪的统称，属于酯类化合物，含有C、H、O元素。

油脂的主要成分是一分子甘油与三分子高级脂肪酸脱水形成的酯。常见的形成油脂的高级脂肪酸有：

2．油脂的结构

3．油脂的物理性质

(1)油脂一般难溶于水，密度比水小。

(2)天然油脂都是混合物，没有固定的沸点、熔点。含不饱和脂肪酸成分较多的甘油酯，常温下一般呈液态，含饱和脂肪酸成分较多的甘油酯，常温下一般呈固态。

4．油脂的化学性质

(1)油脂的氢化(油脂的硬化)

(2)水解反应

①酸性条件下

硬脂酸甘油酯的水解反应方程式为

②碱性条件下——皂化反应

(1)油脂属于酯类，但酯类物质不一定是油脂，油脂一定是高级脂肪酸与甘油形成的酯。注意不能写成“油酯”。油脂虽然相对分子质量较大，但不属于高分子化合物。

(2)油脂氢化的目的在于提高油脂的饱和程度，便于油脂的保存和运输。

(3)油脂中含有碳碳双键，尤其是植物油，因此油脂具有“烯烃”的性质，不能用植物油来萃取“溴水”中的溴。

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。

(1)油脂是高级脂肪酸的甘油酯，为天然高分子化合物。(×)

错因：油脂不属于高分子化合物。

(2)油脂都不能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色。(×)

错因：油(液态)中含有不饱和烃基，能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色。

(3)油脂在碱性条件下水解的程度大于在酸性条件下水解的程度。(√)

错因：_____________________________________________________________

(4)油脂硬化和水解的反应都属于取代反应。(×)

错因：油脂的硬化属于加成反应。

(5)天然植物油常温下一般呈液态，有恒定的熔、沸点。(×)

错因：天然植物油为混合物，则常温下一般呈液态，难溶于水，无恒定的熔沸点。

(6)油脂的皂化反应生成甘油和高级脂肪酸。(×)

错因：皂化反应是油脂在碱性条件下的水解，故应生成高级脂肪酸盐。

题组训练

答案　D

解析　

2．(1)植物油中含有的油酸甘油酯的结构简式为

，它________(填“能”或“不能”)使溴水褪色，1 mol油酸甘油酯最多能与________ mol H2发生加成反应。

(2)动物脂肪中含有的硬脂酸甘油酯的结构简式为，它与足量NaOH溶液发生皂化反应的化学方程式为__________________________________________________。

(3)石蜡油是一种矿物油，是从原油________(填分离操作的名称)中得到的无色无味的混合物。

(4)从化学组成和分子结构看，食用油的主要成分属于________类(填有机物类别，下同)，石蜡油属于________类。如何用化学方法鉴别食用油和石蜡油(简述所用的试剂、操作步骤、实验现象和结论)：__________________________________________________________。

答案　(1)能　3

(3)分馏

(4)酯　烃　分别取少量食用油和石蜡油于洁净的试管中，加入NaOH溶液，加热，溶解的是食用油，不溶解且出现分层现象的是石蜡油

解析　(1)油酸甘油酯分子中含有3个碳碳双键，能与溴发生加成反应而使溴水褪色，1 mol油酸甘油酯能与3 mol H2发生加成反应。

(2)硬脂酸甘油酯发生皂化反应生成甘油和硬脂酸钠。

(3)根据沸点的不同，利用分馏的方法得到各种石油的馏分。

(4)食用油属于油脂，油脂属于酯类，酯类能发生水解，烃不能发生水解，可利用NaOH溶液加热的方法区分二者。

考点2　糖类

知识梳理

1.糖类的组成、结构和分类

(1)组成与结构

①组成：主要包括C、H、O三种元素。大多数糖类化合物的通式用Cn(H2O)m表示，所以糖类也叫碳水化合物。

②结构：多羟基醛或多羟基酮及它们的脱水缩合物。

(2)分类

2．单糖——葡萄糖与果糖

(1)组成和分子结构

(2)葡萄糖的化学性质

写出葡萄糖与银氨溶液、新制氢氧化铜悬浊液的反应。

CH2OH(CHOH)4CHO＋2Ag(NH3)2OHCH2OH(CHOH)4COONH4＋2Ag↓＋3NH3＋H2O，

CH2OH(CHOH)4CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCu2O↓＋CH2OH(CHOH)4COONa＋3H2O。

3．二糖——蔗糖与麦芽糖

(1)蔗糖和麦芽糖比较

(2)蔗糖和麦芽糖的水解反应

①蔗糖的水解反应

在稀硫酸催化作用下，蔗糖水解生成一分子葡萄糖和一分子果糖，反应方程式为

4．多糖——淀粉与纤维素

(1)相似点

①都属于天然高分子化合物，属于多糖，分子式都可表示为(C6H10O5)n。

②都能发生水解反应，水解的最终产物都是C6H12O6(葡萄糖)。

③都不能发生银镜反应。

(2)不同点

①纤维素比淀粉更难水解。

②淀粉遇碘呈现特殊的蓝色。

(1)糖类物质不一定具有甜味，有甜味的物质不一定属于糖类。

(2)糖类中的氢原子和氧原子的个数比并不都是2∶1，也并不以水分子的形式存在，如鼠李糖(C6H12O5)。有些符合Cn(H2O)m通式的也不是糖类，如甲醛(HCHO)等。

(3)检验蔗糖、淀粉水解产物时，必须先加入NaOH溶液中和作为催化剂的硫酸，再加入银氨溶液或新制Cu(OH)2 悬浊液进行检验，因为这两个反应都是在碱性条件下进行的。

(4)淀粉遇碘变蓝色，这里的碘指的是碘单质。

(5)淀粉、纤维素不是同分异构体。

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。

(1)利用粮食酿酒经历了淀粉→葡萄糖→乙醇的化学变化过程。(√)

错因：_____________________________________________________________

(2)凡分子组成符合Cn(H2O)m的化合物都属于糖类。(×)

错因：符合Cn(H2O)m的化合物不一定属于糖类，如：HCHO。

(3)淀粉和纤维素水解的最终产物都是葡萄糖，故二者都是人体所需的能源物质。(×)

错因：纤维素不能被人体吸收故不属于能源物质。

(4)木材纤维和土豆淀粉遇碘均显蓝色。(×)

错因：木材纤维的主要成分是纤维素，遇碘不变蓝。

(5)向淀粉水解后所得水解液中滴加碘水，溶液未变蓝色，说明淀粉没有发生水解。(×)

错因：加入碘水不变蓝，说明无淀粉存在，故淀粉已水解完全。

(6)蔗糖与麦芽糖互为同分异构体，二者都能发生银镜反应，水解产物均为葡萄糖。(×)

错因：蔗糖不能发生银镜反应，且水解产物为葡萄糖和果糖。

题组训练

1.向淀粉溶液中加入少量稀H2SO4并加热使之发生水解。为测定水解的程度，需下列试剂中的：①NaOH溶液　②银氨溶液　③新制Cu(OH)2悬浊液　④碘水　⑤BaCl2溶液，其中正确的是(　　)

A．①⑤  B．②④  C．①③④  D．②③④

答案　C

解析　检验淀粉水解程度时，检验淀粉应用碘水；检验产物时应加NaOH中和至碱性，再用新制Cu(OH)2悬浊液或银氨溶液检验。

2．星形聚合物SPLA可经下列反应路线得到(部分反应条件未注明)。

(1)淀粉是________糖(填“单”或“多”)；A的名称是________。

(2)乙醛由不饱和烃制备的方法之一是__________________________________________(用化学方程式表示，可多步)。

(3)D―→E的化学反应类型属于__________反应；D结构中有3个相同的基团，且1 mol D能与2 mol Ag(NH3)2OH反应，则D的结构简式是________；D与银氨溶液反应的化学方程式为______________________________。

(4)B的直链同分异构体G的分子中不含甲基，G既不能与NaHCO3溶液反应，又不能与新制Cu(OH)2悬浊液反应，且1 mol G与足量Na反应生成1 mol H2，则G的结构简式为__________________。

(5)B有多种脱水产物，其中两种产物的结构简式为________________和________________。

答案　(1)多　葡萄糖

(2)CH2===CH2＋H2OCH3CH2OH，

2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O

(或CH2===CH2＋HBr―→CH3CH2Br，

CH3CH2Br＋NaOHCH3CH2OH＋NaBr，

2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O，合理即可)

(3)加成(或还原)　C (CH2OH)3CHO

C(CH2OH)3CHO＋2Ag(NH3)2OH

C(CH2OH)3COONH4＋2Ag↓＋3NH3＋H2O

解析　(1)由框图可以知道淀粉水解生成A，A是葡萄糖，A转化为乳酸B，根据所学知识知道淀粉是一种多糖。

(2)乙醛的制备方法较多，可以用乙烯水化法转化为乙醇，乙醇氧化成乙醛。

(3)由D、E的化学式可以看出E比D多2个氢原子，加氢为还原反应，加氢也是加成反应，1 mol D能与2 mol Ag(NH3)2OH反应，说明1 mol D中有1 mol —CHO，D结构中有3个相同的基团，经分析3个相同的基团为—CH2OH，分子式C5H10O4就剩下一个碳原子，D的结构简式为C(CH2OH)3CHO。

(4)B的直链同分异构体G的分子中不含甲基，G既不能与NaHCO3溶液反应，又不能与新制Cu(OH)2悬浊液反应，且1 mol G与足量Na反应生成1 mol H2，G中无—COOH，无—CHO,1 mol G中有2 mol —OH，即可得G的结构简式为。

考点3　蛋白质和氨基酸

知识梳理

1.氨基酸的结构与性质

(1)氨基酸的组成与结构

氨基酸是羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基取代后的产物。天然蛋白质水解后得到的均为α­氨基酸，其通式为

(2)氨基酸的化学性质

①两性

氨基酸分子中既含有酸性基团—COOH，又含有碱性基团—NH2，因此，氨基酸是两性化合物。

甘氨酸与HCl、NaOH反应的化学方程式分别为

②成肽反应

氨基酸在酸或碱存在的条件下加热，通过一分子的氨基与另一分子的羧基间脱去一分子水，缩合形成含肽键的化合物叫做成肽反应。

多种氨基酸分子间脱水以肽键相互结合，可形成蛋白质。

2．蛋白质的结构与性质

(1)蛋白质的组成与结构

①蛋白质含有C、H、O、N、S等元素。

②蛋白质是由氨基酸通过缩聚反应产生的，蛋白质属于天然有机高分子化合物。

(2)蛋白质的性质

①水解：在酸、碱或酶的作用下最终水解生成氨基酸。

②两性：含有—NH2和—COOH，分别具有碱性和酸性。

③盐析：向蛋白质溶液中加入某些浓的无机盐[如(NH4)2SO4、Na2SO4等]溶液后，可以使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出，此过程为可逆过程，可用于分离和提纯蛋白质。

④变性：加热、加压、紫外线、X射线、强酸、强碱、重金属盐、一些有机物(甲醛、酒精、苯甲酸、三氯乙酸、丙酮等)会使蛋白质失去生理活性而变性，属于不可逆过程——用于杀菌，消毒。

⑤颜色反应：含有苯环的蛋白质遇浓HNO3并微热产生黄色沉淀——蛋白质的检验方法。

⑥蛋白质灼烧有烧焦羽毛的特殊气味——检验毛、丝纺织品的方法。

3．酶

(1)大多数酶是蛋白质，易变性。

(2)酶是一种生物催化剂，催化作用具有以下特点：

①条件温和，不需加热。

②具有高度的专一性。

③具有高效催化作用。

4．核酸

核酸是一类含磷的生物高分子化合物，根据其组成，核酸分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。

(1)在30～50 ℃酶的活性最强，超过适宜的温度时，酶将失去生理活性。

(2)蛋白质的盐析是物理变化，蛋白质的变性是化学变化，两者均是一定条件下，蛋白质凝聚成固体的过程。

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。

(1)天然蛋白质水解的最终产物是α­氨基酸。(√)

错因：_____________________________________________________________

(2)核酸、蛋白质都属于高分子化合物。(√)

错因：_____________________________________________________________

(3)磨豆浆的大豆富含蛋白质，豆浆煮沸后蛋白质变成了氨基酸。(×)

错因：蛋白质在加热条件下变性，而不是水解。

(4)将(NH4)2SO4、CuSO4溶液分别加入蛋白质溶液，都出现沉淀，表明二者均可使蛋白质变性。(×)

错因：(NH4)2SO4溶液使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出，此过程为盐析，CuSO4溶液使蛋白质变性。

(5)通过盐析可提纯蛋白质。(√)

错因：_____________________________________________________________

(6)羊毛衫上沾有的血迹可以用加酶洗衣粉洗涤除去。(×)

错因：羊毛的主要成分是蛋白质，加酶洗衣粉不能用于洗涤羊毛衫，以防止破坏羊毛衫。

题组训练

1．色氨酸是植物体内生长素生物合成重要的前体物质，普遍存在于高等植物中。纯净的色氨酸为白色或微黄色结晶，微溶于水，易溶于盐酸或氢氧化钠溶液，其结构如图所示，下列关于色氨酸的说法不正确的是(　　)

A．色氨酸的分子式为C11H12N2O2

B．色氨酸能发生取代、加成、酯化、中和反应

C．色氨酸微溶于水而易溶于酸或碱溶液是因为其与酸、碱都能反应生成盐

D．将色氨酸与甘氨酸(NH2CH2COOH)混合，在一定条件下最多可形成三种二肽

答案　D

解析　色氨酸分子含1个—NH2、1个、1个—COOH，甘氨酸分子中含1个—COOH和1个—NH2，色氨酸自身能形成两种二肽，甘氨酸自身能形成一种二肽，色氨酸与甘氨酸能形成三种二肽，共形成6种，D错误。

2．下列说法不正确的是(　　)

A．毛巾、口罩等个人用品要经常用开水蒸煮，被褥要放在太阳光下直射，其目的都是使病毒蛋白质变性

B．用浓Na2SO4使蛋清液发生盐析，进而分离、提纯蛋白质

C．蛋白酶是蛋白质，它不仅可以催化蛋白质的水解反应，还可以催化淀粉的水解反应

D．甘氨酸(H2N—CH2—COOH)既有酸性，又有碱性，是最简单的氨基酸

答案　C

解析　酶具有专一性，蛋白酶只能催化蛋白质的水解反应，不能催化淀粉的水解反应，C错误。

高考真题实战

1．(2017·全国卷Ⅱ)下列说法错误的是(　　)

A．糖类化合物也可称为碳水化合物

B．维生素D可促进人体对钙的吸收

C．蛋白质是仅由碳、氢、氧元素组成的物质

D．硒是人体必需的微量元素，但不宜摄入过多

答案　C

解析　蛋白质中一定含有碳、氢、氧、氮元素，有些蛋白质还含硫、磷等元素，C错误。

2．(2016·天津高考)下列对氨基酸和蛋白质的描述正确的是(　　)

A．蛋白质水解的最终产物是氨基酸

B．氨基酸和蛋白质遇重金属离子均会变性

C．α­氨基丙酸与α­氨基苯丙酸混合物脱水成肽，只生成2种二肽

D．氨基酸溶于过量氢氧化钠溶液中生成的离子，在电场作用下向负极移动

答案　A

解析　氨基酸遇重金属离子不会变性，B错误；α－氨基丙酸与α－氨基苯丙酸混合物脱水成肽，能生成4种二肽，C错误；氨基酸溶于过量NaOH溶液中生成的离子为阴离子，在电场作用下向正极移动，D错误。

3．(2016·浙江高考)下列说法正确的是(　　)

答案　A

解析　

4．(2016·全国卷Ⅰ)秸秆(含多糖类物质)的综合利用具有重要的意义。下面是以秸秆为原料合成聚酯类高分子化合物的路线：

回答下列问题：

(1)下列关于糖类的说法正确的是________(填标号)。

a．糖类都有甜味，具有CnH2mOm的通式

b．麦芽糖水解生成互为同分异构体的葡萄糖和果糖

c．用银镜反应不能判断淀粉水解是否完全

d．淀粉和纤维素都属于多糖类天然高分子化合物

(2)B生成C的反应类型为________。

(3)D中的官能团名称为______________，D生成E的反应类型为________________。

(4)F的化学名称是________，由F生成G的化学方程式为________________________________。

(5)具有一种官能团的二取代芳香化合物W是E的同分异构体，0.5 mol W与足量碳酸氢钠溶液反应生成44 g CO2，W共有________种(不含立体异构)，其中核磁共振氢谱为三组峰的结构简式为________。

(6)参照上述合成路线，以(反，反)­2,4­己二烯和C2H4为原料(无机试剂任选)，设计制备对苯二甲酸的合成路线________________________。

答案　(1)cd

(2)取代反应(酯化反应)

(3)酯基、碳碳双键　消去反应

(4)己二酸

解析　 (1)a项，如淀粉、纤维素没有甜味，脱氧核糖的分子式为C5H10O4，不符合CnH2mOm的通式；b项，麦芽糖水解生成葡萄糖，蔗糖水解才生成葡萄糖和果糖。

(3)D生成E时只是在六元环状结构的碳原子上去掉了4个氢原子，符合消去反应的特征，属于消去反应。

(5)0.5 mol W与足量的NaHCO3反应生成1 mol CO2，说明W中含有两个羧基，满足要求的W有