人教版選修1 第一章第一節(jié) 生命的基礎能源——糖類 學案.doc

第一節(jié) 生命的基礎能源糖類名師導航知識梳理 1.糖類是綠色植物_的產(chǎn)物，它約占我國居民每天攝取的熱能的_%。糖類是由_三種元素組成的一類有機物，它們的化學組成大多符合通式_，因此也被稱為_。 2.葡萄糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)葡萄糖分子式結(jié)構(gòu)簡式官能團物理性質(zhì)化學性質(zhì)主要用途制法 3.探究葡萄糖的還原性 實驗探究1：葡萄糖與銀氨溶液反應的實驗探究 實驗步驟： 在一支潔凈的試管里配制2 ml_溶液，加入1 ml 10%的_溶液，然后在_里加熱35 min，觀察現(xiàn)象。 實驗現(xiàn)象:_。 反應方程式： _。 _。 _。 實驗結(jié)論：_。 實驗探究2：葡萄糖與新制氫氧化銅的反應 實驗步驟: 在試管里加入2 ml 10% naoh溶液，滴加5% cuso4溶液約5滴，再加入2 ml 10%的葡萄糖溶液，加熱，觀察現(xiàn)象。 實驗現(xiàn)象：_。 反應方程式： _。 _。 實驗結(jié)論：_。 4.蔗糖與麥芽糖的異同蔗糖麥芽糖分子式物理性質(zhì)水解反應方程式主要來源二者關系 5.葡萄糖是人體內(nèi)最重要的供能物質(zhì)。糧食中的糖類在人體中能轉(zhuǎn)化成葡萄糖而被吸收。一部分葡萄糖在體內(nèi)被氧化分解，最終生成_和_，同時釋放出能量；另一部分葡萄糖被_、_等組織合成_而儲存起來；還有一部分葡萄糖可以轉(zhuǎn)變成_，儲存在_中。 6.當血液中的葡萄糖低于正常值時，肝臟中的_可以轉(zhuǎn)變成葡萄糖并且補充到血液中，以維持血糖濃度的相對穩(wěn)定。肌肉中的_是肌肉內(nèi)能量的儲備形式之一，它的含量與人體運動能力有密切關系。 7.淀粉和纖維素 淀粉和纖維素都是重要的_，它們的通式相同_，但n值_，所以不能互稱為同分異構(gòu)體。淀粉和纖維素都是相對分子質(zhì)量_的天然_化合物。 8.從組成、性質(zhì)等方面比較淀粉和纖維素淀粉纖維素分子式通式相對分子質(zhì)量物質(zhì)屬類存在物理性質(zhì)主要化學性質(zhì)(1)(2)(3) 9.實驗探究：淀粉的水解 實驗步驟： （1）在試管1中加入0.5 g淀粉和4 ml水，在試管2中加入0.5 g淀粉和4 ml 20%的_溶液。加熱試管34 min。 （2）用_中和試管2中的h2so4溶液，把一部分溶液倒入試管3中。 （3）向試管1和試管2中加入幾滴_，觀察現(xiàn)象。 （4）向試管3中加入新制的_，稍加熱，觀察現(xiàn)象并完成下表：試管1試管2試管3實驗現(xiàn)象結(jié)論化學方程式 10.淀粉進入人體后，一部分淀粉受唾液所含_的催化作用，發(fā)生水解反應，生成_；余下的淀粉在小腸里胰臟分泌出的_的作用下，繼續(xù)進行水解，生成_。_在腸液中_的催化下，水解為人體可吸收的_，供人體組織的營養(yǎng)需要。 11.纖維素在生產(chǎn)和生活中都有重要應用。例如，可用于_，也可以用來_。纖維素在動物體內(nèi)也有重要的生理功能，例如：在牛、羊、馬等食植性動物的消化系統(tǒng)中含有某些微生物，這些微生物能分泌出使纖維素水解成_的酶，因此這些動物能以鮮草、干草、秸稈等作為飼料。纖維素不能作為人類的營養(yǎng)食物，因為_，但它在人體組織消化過程中也起著重要作用，例如：能夠_，減少有害物質(zhì)與腸黏膜接觸的時間，有預防便秘、痔瘡和直腸癌的作用，還能_，預防和治療糖尿病等。_中含有一定量的纖維素，每天應保證攝入一定量的_等。疑難突破 1.糖是碳水化合物這種說法是否確切？ 剖析：教材上提到“糖類也叫做碳水化合物”，我們必須對此有一個清楚的認識。最初發(fā)現(xiàn)的糖類都是由c、h、o三種元素組成的,并且分子中的h原子和o原子的個數(shù)比恰好是21，用通式來表示就是: cn(h2o)m，所以當時認為糖是由碳和水組成的化合物，并將“碳水化合物”這種叫法沿用至今。 但是，根據(jù)現(xiàn)在的已有知識可知這種叫法存在著明顯的不足： 其一，該通式不反映糖類的真實結(jié)構(gòu)，亦即分子中的氫和氧并沒有結(jié)合成水分子，糖類不是碳的水合物； 其二，通式只能表示大多數(shù)糖的分子組成，有的糖不符合該通式，如鼠李糖（c6h12o5 ），而有些物質(zhì)符合該通式卻不屬于糖類，如甲醛（ch2o）和乙酸（c2h4o2）。 那么，到底什么是糖類呢？從結(jié)構(gòu)上來看，糖類一般是多羥基醛或多羥基酮，以及水解能生成它們的物質(zhì)。比如，我們熟悉的葡萄糖、果糖、核糖、脫氧核糖、蔗糖、麥芽糖、淀粉和纖維素都屬于糖類。 2.葡萄糖的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)有什么關系？ 剖析：葡萄糖屬于多羥基醛，分子結(jié)構(gòu)為ch2oh(choh)4cho，個碳原子連接成鏈狀，其中一個端點碳原子構(gòu)成了醛基，另外個碳原子各連接一個羥基。醛基可以被一些弱氧化劑（如銀氨溶液、新制的氫氧化銅）氧化，葡萄糖的還原性就是醛基表現(xiàn)出來的，其他糖的分子中如果存在醛基，也具有還原性。因此可以說，所謂還原性糖，就是分子中含有醛基的糖。同樣的，葡萄糖分子中的羥基則具有醇羥基的某些性質(zhì)。 3.怎樣理解高分子化合物？ 剖析：有機高分子化合物可以分為天然有機高分子化合物（如淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、天然橡膠等）和合成有機高分子化合物（如聚乙烯、聚氯乙烯等等），它們的相對分子質(zhì)量可以從幾萬到幾百萬或更大，但它們的化學組成和結(jié)構(gòu)比較簡單，往往是由無數(shù)（n）結(jié)構(gòu)小單元以重復的方式排列而成的。 高分子化合物除了相對分子質(zhì)量很大以外，還有一個特點相對分子質(zhì)量的不均一性。低分子化合物的相對分子質(zhì)量是固定的，如乙醇的相對分子質(zhì)量是46。高分子則不然，高分子從單個分子來說，它有一定的聚合度，也就是說，n是某一個整數(shù)，所以它的相對分子質(zhì)量是確定的。但對于一塊高分子材料來說，它是許多聚合度相同或不相同的高分子聚集起來的。因此，我們從實驗測得的某種高分子的相對分子質(zhì)量只能是一種平均相對分子質(zhì)量。 4. 怎樣理解淀粉的性質(zhì)？ 剖析：淀粉有直鏈淀粉和支鏈淀粉兩類。直鏈淀粉含幾百個葡萄糖單元，支鏈淀粉含幾千個葡萄糖單元。在天然淀粉中直鏈的約占22%26%，它是可溶性的，其余的則為支鏈淀粉。當用碘溶液進行檢測時，直鏈淀粉液呈藍色，而支鏈淀粉與碘接觸時則變?yōu)榧t棕色。 通常淀粉不顯還原性，但它在催化劑（如酸）存在和加熱條件下可以逐步水解，生成一系列比淀粉分子小的化合物，最后生成還原性單糖葡萄糖。 見化學方程式: （c6h10o5）n+nh2onc6h12o6 淀粉 葡萄糖問題探究 問題1：人體虛弱或患有低血糖癥時，為什么需要及時地利用靜脈注射來補充葡萄糖？請查閱相關資料對此作出合理的解釋。 探究：從葡萄糖在人體內(nèi)的作用和靜脈注射能達到的目的兩方面進行探究。 葡萄糖是人體內(nèi)最重要的供能物質(zhì)。血液中的葡萄糖可以直接被氧化釋放出能量，以滿足人體生命活動需要。當血液中血糖含量低于正常值時，易出現(xiàn)激動不安、饑餓、軟弱、出汗、心動過速、收縮壓升高、舒張壓降低、震顫、意識障礙，甚至昏迷等癥狀，嚴重影響健康甚至危及生命。 靜脈注射葡萄糖，可以快速提高血糖濃度使其達到正常值，以滿足人體需要，緩解癥狀。 問題2：白酒和其他一些含有酒精的飲料中的酒精都是用淀粉釀造的。淀粉釀酒的過程中發(fā)生了哪些化學反應？試加以探究。 探究：以含淀粉的物質(zhì)為原料進行釀酒實驗，檢驗每個階段的產(chǎn)物，從而確定所發(fā)生的反應。 在釀酒的過程中，淀粉首先在淀粉酶的作用下生成一系列產(chǎn)物，最終水解為葡萄糖，然后加入酒化酶，使葡萄糖轉(zhuǎn)化為酒精和二氧化碳。 問題3：請結(jié)合圖1-1和下面兩個化學方程式：圖1-1 nco2+mh2o cn(h2o)m+no2 c6h12o6+6o26co2+6h2o 討論：從能量轉(zhuǎn)化和co2在自然界的循環(huán)角度分析，植物的光合作用和動物體內(nèi)葡萄糖的氧化有什么關系？ 探究：從植物的光合作用以及人和動物的呼吸作用的過程進行探究。 植物通過光合作用把無機物轉(zhuǎn)化為有機物，而動物體內(nèi)通過呼吸作用將葡萄糖氧化為co2和水，釋放到自然環(huán)境中供植物光合作用的需要，完成了碳的循環(huán)過程；植物通過光合作用將太陽光能儲存起來，人和動物則通過呼吸作用將這些能量釋放出來，以滿足生命活動的需要。同時植物光合作用對原料的吸收利用和對產(chǎn)物的輸導需要的能量也是呼吸作用所釋放的。 問題精講【例1】 把氫氧化鈉溶液和硫酸銅溶液加入某病人的尿液中，微熱時如果觀察到紅色沉淀，說明該尿液中含有( )a.食醋 b.白酒 c.食鹽 d.葡萄糖思路解析：這是檢查糖尿病的一種簡便方法，加入naoh溶液和cuso4溶液，首先反應生成cu(oh)2。尿液中如果含有葡萄糖，加熱時，葡萄糖就和剛生成的cu(oh)2反應生成紅色的cu2o沉淀。答案：d【例2】 下列關于葡萄糖的說法錯誤的是( )a.葡萄糖的分子式是c6h12o6 ，是一種多羥基醛，因而具有醛和醇的性質(zhì)b.葡萄糖是碳水化合物，因為它的分子是由6個碳原子和6個水分子組成的c.葡萄糖是人體內(nèi)最重要的供能物質(zhì)d.葡萄糖是單糖思路解析：這道題涉及了葡萄糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等方面的知識。葡萄糖是一種重要的單糖，是人體內(nèi)最重要的供能物質(zhì)，因此c、d選項正確。糖類也叫做碳水化合物，但是這個名稱并不能反映葡萄糖的分子結(jié)構(gòu)，它不是碳的水化物，而是多羥基醛。根據(jù)有機物的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的事實，可知葡萄糖應該具有醇和醛的性質(zhì)。所以，a選項正確，b選項錯誤。答案：b【例3】 向淀粉溶液中加少量稀h2so4，加熱，使淀粉水解，為測定其水解程度，需要的試劑是( )naoh溶液銀氨溶液cu(oh)2懸溶液碘水a(chǎn). b. c. d.思路解析：淀粉在一定條件下水解可能有三種情況：(1)水解完全，產(chǎn)物為葡萄糖；(2)部分水解，產(chǎn)物除葡萄糖外還有未水解的淀粉；(3)沒有水解。要測定淀粉的水解程度，淀粉在稀h2so4作用后的水解液中，應先用naoh中和催化劑h2so4后，再用新制cu(oh)2(或銀氨溶液)和碘水確定水解的程度。答案：c【例4】 以麩皮為原料用發(fā)酵法制取食醋，現(xiàn)有1000 kg含淀粉20%的麩皮，在發(fā)酵過程中有80%的淀粉轉(zhuǎn)化為乙醇，而乙醇氧化成乙酸的產(chǎn)率為90%。求最終可制得5%的食醋多少千克。思路解析：設最終可制得5%的食醋的質(zhì)量為x，據(jù)淀粉發(fā)酵制食醋的關系有：(c6h10o5)nnc6h12o62nc2h5oh2nch3cooh162 120n1 000 kg20%80%90%x5%解得x=2 133.3 kg答案：2 133.3 kg知識導學 在必修模塊化學2的“基本營養(yǎng)物質(zhì)”一節(jié)中已經(jīng)學習了糖類的組成、性質(zhì)和應用的初步知識，現(xiàn)在學習的重點是糖類的基本性質(zhì)以及在人體內(nèi)的主要功能。 葡萄糖的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關系： （1）葡萄糖分子中含有cho，能被還原成醇。 （2）葡萄糖分子中含有cho，故葡萄糖能發(fā)生銀鏡反應或與新制cu(oh)2懸濁液反應。 （3）葡萄糖分子中含有醇羥基，故葡萄糖在一定條件下能發(fā)生酯化反應，1 mol葡萄糖最多能與5 mol乙酸發(fā)生酯化反應。 （4）葡萄糖是一種重要的營養(yǎng)物質(zhì)，它在人體組織中進行氧化反應，放出熱量，以維持人體生命活動所需要的能量。 成功配制銀氨溶液是順利完成本實驗的關鍵之一。首先，應該注意配制銀氨溶液時，一定要將稀氨水逐滴加入到稀的硝酸銀溶液中去；其次，滴加稀氨水時，要邊滴加邊振蕩試管，直至最初產(chǎn)生的沉淀恰好溶解。 葡萄糖與銀氨溶液反應以及與新制的氫氧化銅反應，都需要加熱，但是加熱的方式不一樣。與銀氨溶液反應時，是在水浴中加熱，加熱過程中要使試管保持靜止狀態(tài)；與新制的氫氧化銅反應時，則直接在酒精燈火焰上加熱至沸騰。另外，這兩個實驗都必須在堿性條件下進行，所以實驗中使用的葡萄糖溶液如果是由二糖或多糖在酸性條件下水解得到的，實驗前必須加入氫氧化鈉將其調(diào)到堿性。 葡萄糖跟醛類一樣具有還原性，能發(fā)生銀鏡反應，也能被氫氧化銅氧化。 在高中化學必修課程中，我們已經(jīng)學習了“同分異構(gòu)體”的概念，通過蔗糖和麥芽糖的對比可以使我們更深刻地領會這個概念的內(nèi)涵：“同”是指分子式相同，“異”是指結(jié)構(gòu)不同，并且由于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，所以，互為同分異構(gòu)體的物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)都存在一定的差異。 糖尿?。╠iabetes mellitus）是由遺傳和環(huán)境因素相互作用而引起的臨床綜合癥。因胰島素分泌絕對或相對不足以及靶組織細胞對胰島素敏感性降低，引起糖、蛋白質(zhì)、脂肪、水和電解質(zhì)等一系列代謝紊亂，導致患者的血液和尿液中含有過量的葡萄糖。臨床以高血糖為主要標志，久病可引起多個系統(tǒng)損害。病情嚴重時可發(fā)生急性代謝紊亂。 學習這部分知識之前，建議先復習高中化學必修2模塊的第三章第四節(jié)“基本營養(yǎng)物質(zhì)”中的“糖類物質(zhì)的主要應用”部分的內(nèi)容，以便全面掌握新知識。 學習淀粉和纖維素的知識，最好使用比較的方法，這樣有助于加深理解。有機物知識的學習中，通常要注意比較不同有機物的分子式、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途。列表比較法，一目了然，對比明顯，應用廣泛。 淀粉和纖維素都是多糖，通式都是（c6h10o5）n，它們的葡萄糖單元數(shù)目n很大，但不相同。它們都不是純凈物，彼此間也不是同分異構(gòu)體。它們水解的最終產(chǎn)物都是葡萄糖。 淀粉屬于多糖，沒有甜味。在稀硫酸和淀粉酶的催化下可以發(fā)生水解，先生成麥芽糖，最終變?yōu)槠咸烟恰?淀粉是葡萄糖的高聚體，通常淀粉不顯還原性，但它在催化劑（如酸）存在和加熱條件下可以逐步水解，生成一系列比淀粉分子小的化合物，最后生成還原性單糖葡萄糖。 淀粉有直鏈淀粉和支鏈淀粉兩類。直鏈淀粉含幾百個葡萄糖單元，支鏈淀粉含幾千個葡萄糖單元。在天然淀粉中直鏈的約占22%26%，它是可溶性的，其余的則為支鏈淀粉。當用碘溶液進行檢測時，直鏈淀粉液呈顯藍色，而支鏈淀粉與碘接觸時則變?yōu)榧t棕色。 對纖維素在人體內(nèi)的作用要有一個科學的認識。由于人體內(nèi)沒有能夠使纖維素水解的酶，所以纖維素不能作為人類的營養(yǎng)物質(zhì)。但是，并不能因此認為，纖維素對人類沒有任何益處。事實證明，在人體內(nèi)，纖維素可以起到多種作用，對人體的健康具有重要意義。這就提醒我們在看待事物時，不能只看一個方面，應該對事物進行全面的考察，這樣才能得出正確的結(jié)論。疑難導析 人類對物質(zhì)世界的認識是隨著科學的不斷發(fā)展進步而逐漸深入的。有些概念或理論現(xiàn)在看來是片面的甚至是錯誤的，但是絕不能因此而抹煞它們的歷史貢獻。糖是碳水化合物這種說法的產(chǎn)生，可從分析糖類發(fā)現(xiàn)的歷史以得到這種說法的來源。 糖是碳水化合物這種說法的不足可從以下幾方面說明： 一是通式cn(h2o)m是否反映糖類的真實結(jié)構(gòu)，即分子中的氫和氧是否結(jié)合成水分子。 二是通式是否表示大多數(shù)糖的分子組成，是否糖類都符合該通式，是否符合該通式的都屬于糖類。 最后點明糖類的真正含義。 在學習化學特別是有機化學時，首先就要樹立起“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，物質(zhì)的性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”的觀念。 要闡述葡萄糖的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關系，就要先弄清葡萄糖的結(jié)構(gòu)，含哪些官能團，然后分析這些官能團有哪些性質(zhì)，從而說明葡萄糖有哪些性質(zhì)。 對高分子化合物的理解應把握以下幾點： 可以舉例說明高分子化合物的分類及其相對分子質(zhì)量的大小、化學組成和結(jié)構(gòu)是否復雜，能否把高分子化合物簡單地理解為相對分子質(zhì)量很大的化合物。 高分子化合物的相對分子質(zhì)量有何特點，是否均一，與低分子化合物的相對分子質(zhì)量有何區(qū)別，高分子化合物的單個分子是否有一定的聚合度，相對分子質(zhì)量是否確定，一塊高分子材料的相對分子質(zhì)量是否確定，同一類高分子化合物的相對分子質(zhì)量是否一定相同。 要清楚淀粉的種類，直鏈淀粉含多少個葡萄糖單元，支鏈淀粉含多少個葡萄糖單元。 要明確天然淀粉中直鏈占的百分比，是否可溶；當用碘溶液進行檢測時，直鏈淀粉液有什么顏色變化，支鏈淀粉有什么顏色變化。 還要闡明淀粉有無還原性，其水解后的產(chǎn)物是什么物質(zhì)，有無還原性。問題導思 在探究過程中要清楚葡萄糖在人體內(nèi)的供能情況；在人體生命活動中，血液中的葡萄糖通過什么方式釋放出能量；當血液中血糖含量低于正常值時，人體會出現(xiàn)哪些癥狀，對生命有什么影響；靜脈注射葡萄糖，對血糖濃度有何影響，對人體生命活動有何影響，對出現(xiàn)的癥狀能否改善等。 要明確以含淀粉的物質(zhì)為原料進行釀酒的原理，各步發(fā)生的反應選用什么物質(zhì)作催化劑，還要注意原料的選取、各步反應產(chǎn)品的檢驗，從而確定淀粉釀酒的過程中發(fā)生了哪些反應。 從植物的光合作用方面分析：要說明植物通過光合作用怎樣實現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化；植物通過光合作用怎樣利用太陽光。 從動物的呼吸作用的過程分析：要說明動物體內(nèi)通過呼吸作用怎樣實現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化；動物呼吸作用的產(chǎn)物釋放到自然環(huán)境中，對植物光合作用的影響，完成什么循環(huán)過程；人和動物通過呼吸作用如何實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化，對生命活動有何影響。 還要說明植物光合作用和動物的呼吸作用的依存關系。典題導考 綠色通道：檢驗物質(zhì)是否含有醛基的方法就是利用其是否能與銀氨溶液或新制的氫氧化銅反應?！镜漕}變式1】 蔗糖沒有還原性，但是它可以在酸性條件下水解生成葡萄糖和果糖。在蔗糖溶液中加入稀硫酸，一段時間后為了檢驗蔗糖是否已經(jīng)發(fā)生了水解，正確的方法是什么？ 黑色陷阱：糖類也叫做碳水化合物，這是沿用的歷史概念。如果不認真領會概念的內(nèi)涵，很容易形成錯誤認識，僅憑字面意思會理解為“碳的水化物”或者“碳與水形成的化合物”?！镜漕}變式2】 1.下列物質(zhì)不符合