高二化学关注营养平衡知识精讲 人教实验版

高二化学关注营养平衡知识精讲 人教实验版一. 本周教学内容：关注营养平衡1. 糖类2. 油脂3. 蛋白质和氨基酸4. 维生素和微量元素二. 重点、难点1. 认识食品中对人类健康有重要意义的常见有机物，如糖类、油脂、蛋白质等。2. 了解氨基酸、蛋白质的结构和性质特点，能列举人体必需的氨基酸。3. 了解人体必需的维生素的主要来源和摄入途径，以及维生素在人体中的作用。 4. 认识微量元素对人体健康的重要作用。5. 认识饮食与健康的关系，认识化学在促进人类健康方面的重要作用。三. 教学过程（一）糖类1、糖类的定义：从结构上看, 糖类一般是多羟基醛或多羟基酮,以及水解生成它们的物质。2、糖类的组成特征：糖类由C、H、O元素组成，常用通式Cn（H2O）m来表示。所以糖类又叫碳水化合物。3、葡萄糖（1）分子式：C6H12O6（2）结构简式：CH2OHCHOHCHOHCHOHCHOHCHO（3）化学性质氧化反应生理氧化反应：C6H12O6（s）+6O2（g）6CO2（g）6H2O（l）+放热与银氨溶液反应：（制镜以及在保温瓶胆上镀银）CH2OH（CHOH）4CHO2Ag（NH3）2+2OH-CH2OH（CHOH）4COOH2AgH2O4NH3与新制氢氧化铜反应：（检验是否患有糖尿病）CH2OH（CHOH）4CHO2Cu（OH）2CH2OH（CHOH）4COOH+Cu2O+2H2O 还原反应：葡萄糖加氢还原生成己六醇，说明葡萄糖是直链化合物。酯化反应：葡萄糖能发生酯化反应生成五乙酸葡萄糖酯，这说明葡萄糖分子中有5个能发生酯化反应的羟基。4、蔗糖和麦芽糖（1）蔗糖和麦芽糖分子组成相同结构不同，两者互为同分异构体。（2）蔗糖分子中不含有醛基，不具有还原性，麦芽糖分子中含有醛基，具有还原性，能够与银氨溶液发生银镜反应，能够与新制的氢氧化铜共热反应生成砖红色沉淀。（3）蔗糖和麦芽糖都能发生水解反应，但水解产物不同。5、淀粉和纤维素（1）淀粉和纤维素是两种多糖，虽然其分子通式都是（C6H10O5）n，但它们的分子里所包含的单糖单元（C6H10O5）的数目是不同的，即聚合度n值不同，所以淀粉和纤维素“异构”而不“同分”，不是同分异构体，并且高分子化合物由分子长链组成，每条高分子链所含的链节数（或聚合度）也是不同的，所以“同分异构体”这一概念在高分子化合物里几乎已无意义。（2）淀粉和纤维素都属于天然高分子化合物，都无还原性，不能发生银镜反应。（3）淀粉在酸或酶的作用下能水解，水解的最终产物是葡萄糖。淀粉在体内的水解过程：（C6H10O5）n （C6H10O5）m C12H22O11 C6H12O6淀粉 糊精 麦芽糖 葡萄糖（4）淀粉遇碘显蓝色，可用于检验淀粉。（5）纤维素能水解生成葡萄糖。纤维素不能作为人类的营养食物，但它可以刺激肠道蠕动，分泌消化液。（C6H10O5）n+nH2OnC6H12O6（6）纤维素分子每个链节上都有醇羟基，所以它能与硝酸、醋酸等发生酯化反应，用来制取化学纤维。6、糖类一览表【小结】淀粉水解程度的判断：淀粉在酸的作用下能够发生水解反应最终生成葡萄糖。反应物淀粉遇碘能变蓝色，不能发生银镜反应；产物葡萄糖遇碘不能变蓝色，能发生银镜反应。依据这一性质可以判断淀粉在水溶液中是否已发生了水解和水解是否已进行完全。如果淀粉还没有水解，其溶液中没有葡萄糖则不能发生银镜反应；如果淀粉已完全水解，其溶液中没有淀粉，遇碘则不能变蓝色；如果淀粉仅部分水解，其溶液中有淀粉还有葡萄糖，则既能发生银镜反应，又能遇碘变成蓝色。实验中应注意的问题是：欲检验水解产物葡萄糖的生成，必须先加入NaOH溶液中和作催化剂的硫酸，再加入银氨溶液或新制氢氧化铜进行检验。（二）油脂油脂的密度比水小，黏度比较大。油脂不溶于水，易溶于有机溶剂。油脂本身也是一种较好的溶剂。1、油脂的组成和结构：油脂是由多种高级脂肪酸跟甘油生成的酯类物质。其结构如下：（1）天然油脂大都是混甘油酯。（2）油脂的相对分子质量较大，但不是高分子化合物。（3）油脂是混合物，无固定的熔、沸点。2、油脂的化学性质（1）油脂是多种高级脂肪酸甘油酯组成的混合物，不饱和高级脂肪酸甘油酯的分子中含有，可与氢气发生加成反应。（2）油脂属于酯类，具有酯类的通性，可以发生水解反应。在碱存在的条件下，油脂发生的水解反应叫皂化反应。3、人体内油脂的消化吸收：4、油脂的生理功能：供能、储能、合成其它化合物的原料、多种生理功能。5、肥皂与洗涤剂（1）肥皂的制造：高级脂肪酸钠是肥皂的主要成分，加食盐的目的是降低高级脂肪酸钠的溶解度而使之析出，该过程又叫盐析。（2）肥皂、洗涤剂的去污原理在肥皂、合成洗涤剂中都存在亲水基和憎水基（亲油性）两部分，位于分子两端。洗涤时，亲水基溶于水中，憎水基则插入油滴中，在水和外力作用下完成去污过程。所以两种洗涤剂去污原理相同。虽然合成洗涤剂有去污能力强、原料价廉易得、不受水质（水中Ca2+、Mg2+、H+等）影响等优点，但是大量使用合成洗涤剂已导致水体环境的污染，应引起关注。【小结】油脂与酯的区别与联系：酯，是由醇与酸（包括有机酸和无机含氧酸）相互作用失去水分子而成的一类化合物的总称。从结构上看，酯是含有酯基的一类化合物。脂，指动物体内和植物体内的油脂。动物体内的油脂是固态或半固态，一般称为脂肪。植物油脂呈液态，一般称为油。油和脂肪统称为油脂，它们属于酯类。（三）蛋白质和氨基酸类别氨基酸蛋白质实 例a-氨基酸：甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸等鸡蛋白、淀粉酶、结晶牛胰岛素等结构特点分子中既有羧基，又有氨基由不同氨基酸（天然蛋白质由a-氨基酸）缩合而形成的结构复杂的高分子化合物主要性质具有两性，与强酸强碱均反应分子间缩合生成高分子化合物两性盐析变性含苯环的蛋白质遇浓HNO3呈黄色灼烧具有烧焦羽毛的气味水解生成氨基酸1、氨基酸（1）氨基酸的定义：从结构上说，氨基酸是羧酸分子里烃基上的氢原子被氨基取代的化合物。（2）氨基酸的物理性质：天然氨基酸是无色晶体，熔点较高，在200-300时熔化分解，一般能溶于水而难溶于乙醇、乙醚（3）氨基酸的化学性质：两性：氨基酸分子中含有氨基能与酸反应，含有羧基能与碱反应。盐酸氨基乙酸氨基乙酸钠脱水缩合成肽：（4）人体必需氨基酸：人体自身不能够合成的，必须从食物中获得的氨基酸（8种）。2、蛋白质（1）蛋白质的定义：由不同的氨基酸（天然蛋白质都是-氨基酸）经缩聚形成的有机高分子化合物。蛋白质是由C、H、O、N、S等元素组成。蛋白质的相对分子质量很大，从几万到几千万，是天然高分子化合物，蛋白质为混合物。天然蛋白质的结构复杂，种类繁多，但水解的最终产物都是-氨基酸，蛋白质的基本组成单位是氨基酸。（2）蛋白质的性质：两性：蛋白质的结构含有NH2和COOH，故有两性，它能分别与酸、碱反应，生成盐。水解反应：在酸、碱或酶的催化作用下，水解成相对分子质量较小的肽类化合物，最终逐步水解得到各种氨基酸。胶体的性质：有些蛋白质能溶于水，由于蛋白质分子直径相对很大，已达到胶体微粒的大小，故蛋白质溶液能发生丁达尔效应。盐析：加入浓的无机轻金属盐（如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等），可以降低蛋白质的溶解度，从而析出蛋白质，这种作用称为盐析。盐析是一个可逆的物理变化过程，故不影响蛋白质的性质。利用多次盐析的方法分离、提纯蛋白质。变性：在热、酸、碱、重金属盐、紫外线等作用下，蛋白质失去可溶性，同时也失去了生理活性，这种现象叫变性。变性引起的蛋白质凝结是不可逆的，是化学变化。颜色反应：含有苯基的蛋白质和浓HNO3作用显黄色，称为“黄蛋白”反应。颜色反应常用于鉴别蛋白质。燃烧产生烧焦羽毛气味。蛋白质这种特性常用于区别合成纤维与蛋白质（如真丝、蚕丝、纯毛、毛线等）。【小结】蛋白质的盐析和变性比较性质盐析变性定义蛋白质溶液因加入某些盐的浓溶液而使蛋白质因溶解度下降而析出的现象。在某些条件下使蛋白质的可溶性以及生理活性丧失的过程。条件加入轻金属无机盐（或铵盐）的浓溶液。加热、紫外线、重金属盐、强酸、强碱，以及某些有机物如甲醛、酒精、苯甲酸等。变化类型物理变化化学变化变化过程可逆不可逆用途分离、提纯蛋白质杀菌、消毒等（3）酶：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蛋白质。酶催化作用的特点：条件温和、不需加热。在接近体温和接近中性的条件下，酶就可以起作用。在30500之间酶的活性最强，超过适宜的温度时，酶将逐渐失去活性。具有高度的专一性。如蛋白酶只能催化蛋白质的水解反应；淀粉酶只对淀粉水解起催化作用，如同一把钥匙开一把锁一样。具有高效催化作用。酶催化的化学反应速率，比普通催化剂高1071013倍。（4）食物中蛋白质的来源：动物性蛋白质：鸡、鸭、鹅、鱼、肉等。植物性蛋白质：谷类、豆类、蔬菜、水果、菌类等。合理搭配食物的意义：不同的食物中含有的蛋白质的数量及成分不同，即营养价值不同，合理搭配各种食物，可以使氨基酸相互补充，提高膳食中蛋白质的吸收与利用。蛋白质在人体内的变化及作用：（四）维生素和微量元素1、维生素的定义：维生素是参与生物生长发育和新陈代谢所必需的一类小分子有机化合物。它们是人体生长、繁殖必需的物质。2、维生素的生理功能：维生素在体内有特殊的生理功能或辅助催化某些特殊的化学反应。3、维生素的分类：习惯上按溶解性的不同分为脂溶性维生素和水溶性维生素。（1）脂溶性维生素包括维生素A、D、E、K等；脂溶性维生素不易排泄，容易在体内积存，主要寄存在肝脏中。（2）水溶性维生素包括维生素B1、B2、B6、B12、C、叶酸、泛酸、生物素、烟酸和烟酸胺等。水溶性维生素易溶于水，容易被人体吸收，多余的则随尿排出体外，一般不宜在体内积存，所以容易缺乏。4、维生素C（俗名抗坏血酸）：人体不能合成，必须从食物中获得。（1）维生素C的分子式：C6H8O6（2）维生素C的结构式：（3）维生素C的存在：新鲜水果、绿色蔬菜（4）维生素C的物理性质：维生素C是一种无色晶体，熔点为190192，易溶于水，溶液显酸性，有可口的酸味。（5）维生素C的化学性质：维生素C易失去电子，是一种较强的还原剂，在水溶液中或受热时很容易被氧化，在碱性溶液中更易被氧化。实验内容实验现象A、滴加紫色KMnO4溶液溶液紫色立即褪去。B、滴加溴水溴水颜色迅速消失。C、滴加碘水碘水很快褪色。D、滴加AgNO3溶液立即出现大量黑色沉淀。E、滴加FeCl3溶液 FeCl3溶液由黄色变浅绿色。实验结论：维生素C具有较强的还原性。（6）维生素C的重要功能：参与体内的氧化还原反应，维持细胞间质的正常结构；促进伤口愈合，维持牙齿、骨骼、血管和肌肉的正常功能；帮助无机盐和某些氨基酸的吸收；增强对传染病的抵抗力，有解毒作用。（中学生每天约需补充60mg维生素C）5、常量元素和微量元素（1）常量元素：人和动物体内含量在0.01%以上，包括碳、氢、氧、氮、钠、镁、钙、磷、硫、钾和氯共11种。（2）微量元素：人和动物体内含量在0.01%以下，如铁、铜、锰、钴、钼、硒、碘、锂、铬、氟、锡、硅、钒、砷和硼共15种。在生物体内约占4%5%。6、微量元素碘和铁的补充（1）碘元素是人体必须的微量元素之一，有智力元素之称。在人体内的含量仅约为30mg，其中一半左右集中在甲状腺内。海带、海鱼等海产品中含量最高，蔬菜中黄瓜和洋葱的碘含量最高。我国缺碘地区实行“食盐加碘”。（2）铁元素在人体中的含量约为45克，是人体必需的微量元素中含量最多的一种。缺铁会导致贫血和生理功能下降。人体内的含铁化合物分为功能性铁（和血红蛋白一起参与氧的运输）和储存性铁（与各种酶结合分布于身体各器官中）。大量失血会造成人体缺铁，蔬菜是铁的重要来源。【典型例题】例1. 有关糖类的叙述中，正确的是（ ）A. 糖类是具有甜味的物质B. 糖类是具有Cn（H2O）m通式的物质C. 糖类是含有醛基或羟基的物质D. 糖类一般是多羟基醛或多羟基酮以及能水解产生它们的物质分析：糖类不一定具有甜味，如纤维素是多糖但没有甜味，反之具有甜味的物质也不一定是糖类，如甘油有甜味属于多元醇，A错。糖类的通式为Cn（H2O）m，但少数属于糖类的物质不一定符合此通式，如鼠李糖C6H12O5,而少数符合此通式的物质又不一定是糖类，如甲醛和乙酸等，B错。糖类是含有多羟醛或多羟基酮类物质，C中没有指明是否含有羟基，故D选项正确。例2. 淀粉和纤维素都可以用（C6H10O5）n表示分子组成，所以它们是（ ）A. 同分异构体 B. 同系物 C. 同种物质 D. 多糖类物质分析：淀粉和纤维素的分子式都为（C6H10O5）n，但两者结构不同，n值也不同，都为混合物，因此它们既不是同系物，也不是同分异构体。答案选D。例3. 向淀粉溶液中加入少量的稀硫酸并加热，使淀粉发生水解，为测定其水解程度，所需试剂是（ ）NaOH溶液 银氨溶液 新制氢氧化铜悬浊液 碘水 氯化钡溶液A. B. C. D. 分析：淀粉的水解产物及水解程度可以用银氨溶液或新制氢氧化铜悬浊液和碘水加以验证。即如果淀粉尚未水解，其溶液中无葡萄糖，其溶液不能发生银镜反应；如果淀粉已完全水解，其水溶液遇碘不变蓝色；如果淀粉部分水解，则既能发生银镜反应，又能遇碘变蓝，但检验产物前，必须用NaOH溶液中和硫酸至溶液显碱性，方可加银氨溶液或新制氢氧化铜悬浊液。答案选D。例4. 下列有关油脂的叙述不正确的是（ ）A. 油脂属于酯类 B. 没有固定的熔沸点C. 是高级脂肪酸的甘油脂D. 都不能使溴水褪色分析：从油脂的定义、结构来看，油脂是高级脂肪酸的甘油脂，高级脂肪酸有多种，故生成的酯也有多种，即油脂是混合物，不饱和高级脂肪酸甘油脂可使溴水褪色。例5. 分子式为C3H7NO2的有机物，经实验分析，发现有下图所示的原子连接顺序，则此有机物是（ ）A. 硝基化合物B. 硝酸酯C. 氨基酸D. 蛋白质分析：本题是在考查学生观察能力和推理能力的基础上，考查所学物质的分类和命名知识，根据碳、氢、氧、氮四元素的化合价可知碳可形成四个化学键、氢形成一个化学键、氧形成两个化学键、氮可形成三个化学键，据图可得有机物的结构简式为：答案选C。例6. 下列有关蛋白质的叙述不正确的是（ ）A. 蛋白质溶液中加入饱和硫酸铵溶液，蛋白质析出，如再加水也不溶解B. 蛋白质中的蛋白质分子能透过滤纸，但不能透过半透膜C. 重金属盐使蛋白质变性，所以吞服“钡餐”会引起中毒D. 浓硝酸溅在皮肤上，能使皮肤呈黄色是因为蛋白质和浓硝酸反应分析：A属于盐析，析出的蛋白质的性质并未变化，加水可溶解，故A错误。蛋白质与可溶性重金属盐反应会变性，而硫酸钡是不溶的，故不会引起中毒。答案选AC。例7. 关于维生素的下列说法正确的是（ ）A. 维生素是生物生长发育和新陈代谢所必需的物质B. 维生素容易在体内积存，主要积存在肝脏C. 维生素容易被人体吸收，多余的随尿排出体外，不易在体内积存，所以容易缺乏D. 维生素都是强还原剂分析：维生素按溶解性分为脂溶性维生素和水溶性维生素。脂溶性维生素不易排泄，容易在体内积存，主要积存在肝脏。水溶性维生素容易被人体吸收，多余的则随尿排出体外，一般不易在体内积存，容易缺乏。故BC均不正确。维生素C容易被氧化，是一种强还原剂，并非所有维生素都是较强还原剂，故D不正确。答案选A。例8. 有关微量元素的下列说法中正确的是（ ）A. 微量元素虽然含量占人体的0.01%以下，但对于维持生命活动，促进健康和发育是极其重要的B. 微量元素又称为矿质元素C. 青少年或成人缺碘可引起甲状腺肿D. 摄入的铁越多越有利于身体健康分析：在组成人体的11种常量元素和15种微量元素中，碳、氢、氧、硫等组成有机物，其余金属和非金属元素统称为矿质元素，故B不正确。微量元素缺少或过多摄入都可能导致患各种疾病，故D不正确。答案AC。例9. 关于加碘食盐，下列说法错误的是（ ）A. 密封、防潮和避光保存B. 加碘食盐即加入少量单质碘的食盐C. 菜炒熟出锅时再加食盐D. 多加点醋，可以提高碘的利用率分析：现在食盐中加的碘为碘酸盐，不是碘化钾，更不是单质碘，故B错误。加醋时，碘与酸性物质结合会遭到破坏，降低碘的利用率，故D错误。答案BD。【模拟试题】1. （全国高考题）下列物质中，在一定条件下既能发生银镜反应，又能发生水解反应的是（ ）A. 甲酸甲酯 B. 蔗糖 C. 葡萄糖 D. 淀粉2. 下列各种糖能发生水解，且属于还原性糖的是 （ ）A. 葡萄糖 B. 蔗糖 C. 麦芽糖 D. 纤维素3. 对于淀粉和纤维素两物质，下列说法中不正确的是（ ）A. 二者都能水解，且水解的最终产物相同B. 二者C、H、O三种元素的质量分数相同，且互为同分异构体C. 它们都是糖类，且都是高分子化合物D. 都可用（C6H10O5）n表示，均不能发生银镜反应4. （05阳江）医院里检验病人患某种疾病的方法是将病人的尿液滴加在硫酸铜和氢氧化钠的混合液中，加热后有红色沉淀生成，说明病人尿液里含（ ）A. 脂肪 B. 乙酸 C. 葡萄糖 D. 蛋白质5. （全国高考题）下列叙述中正确的是 （ ）A. 牛油是纯净物 B. 牛油是高级脂肪酸的高级醇酯C. 牛油可以在碱性、加热条件下水解 D. 油脂的硬化是物理变化6. 下列关于油脂的叙述不正确的是 （ ）A. 油脂属于酯类 B. 油脂没有固定的熔、沸点C. 油脂是高级脂肪酸的甘油酯 D. 油脂都不能使溴的四氯化碳溶液褪色7. 为了鉴别某白色纺织品的成分是真蚕丝还是人造丝，可选用的方法是（ ）A. 滴加稀HNO3 B. 滴加浓H2SO4 C. 滴加酒精 D. 灼烧8. 下列物质中，属于合成高分子材料的是（ ）A. 棉花 B. 淀粉 C. 油脂 D. 塑料9. （全国高考题）发展绿色食品，避免“白色污染”，增强环保意识，是保护环境、提高人类生存质量的重要措施。通常所说的“白色污染”是指 （ ）A. 冶炼厂的白色烟尘 B. 石灰窑的白色粉尘C. 聚乙烯等白色塑料垃圾 D. 白色建筑废料10. 下列物质中属于天然高分子材料的是（ ）A. 棉花 B. 塑料 C. 尼龙 D. 油脂11. 一次性餐具目前最有发展前景的是 （ ）A. 瓷器餐具 B. 淀粉餐具 C. 塑料餐具 D. 纸木餐具12. 为保证加酶洗衣粉洗涤效果，应注意 （ ）A. 使用沸水先冲泡洗衣粉 B. 用含氯较高的自来水作水源C. 和其他洗涤剂混合使用 D. 室温时用清水先溶解洗衣粉13. 下列关于蛋白质的叙述中，正确的是 （ ）A. 蛋白质溶液里加BaCl2溶液可提纯蛋白质B. 酒精、福尔马林都可使蛋白质变性C. 温度越高，酶对某些化学反应的催化效率越高D. 所有的蛋白质遇到浓HNO3都会变成黄色14. （全国高考题）向淀粉中加入少量稀H2SO4，加热，使之发生水解。为测定水解的程度，需加入下列试剂中的NaOH溶液银氨溶液新制Cu（