新教材2023年秋高中化学第4章生物大分子第1节糖类课件新人教版选择性必修3

第一节糖类课前·基础认知课堂·重难突破素养·目标定位随堂训练素养·目标定位1.认识糖类的组成和性质特点。2.了解淀粉和纤维素及其与葡萄糖的关系,了解葡萄糖的结构特点,能探究葡萄糖的化学性质,能描述淀粉、纤维素的典型性质。3.知道糖类在食品加工和生物质能源开发上的应用。目标素养知识概览课前·基础认知一、糖1.糖的存在和作用。(1)糖类是一类重要的有机化合物,在自然界中分布广泛。如粮食中的

淀粉

,植物茎叶中的

纤维素

、人体血液中的

葡萄糖

等均属于糖类。

(2)糖类在生命活动中起着重要作用,是生物体所需能量的主要来源,也是重要的能量储存物质,如植物体内的

淀粉

和动物体内的

糖原

。糖类还是很多生物体的结构成分,如植物细胞壁的主要成分

纤维素

。

2.糖的组成和分类。

微思考1符合Cm(H2O)n的物质都是糖吗?糖都符合Cm(H2O)n的通式吗?提示:符合Cm(H2O)n的物质不一定都是糖,如HCHO;糖不一定都符合Cm(H2O)n,如脱氧核糖C5H10O4。二、单糖1.葡萄糖。(1)存在:葡萄糖是自然界分布最广的

单

糖。存在于水果、蜂蜜以及植物的种子、叶、根、花中。动物的血液和淋巴液中也含有葡萄糖。

(2)物理性质:葡萄糖是

易

溶于水的

无

色晶体,有

甜

味。

(3)结构:葡萄糖分子式为

C6H12O6

,分子中含有醛基,属于

醛

糖。分子中含有

5

个羟基,其结构简式为

CH2OH(CHOH)4CHO

,属于多羟基醛。

微思考2连有4个不同的原子或原子团的碳原子叫做不对称碳原子,也叫手性碳原子。试分析葡萄糖有几个手性碳原子。提示:葡萄糖有4个手性碳原子。(4)化学性质。①与银氨溶液反应。a.实验步骤:b.实验现象:试管壁上有

银镜出现

。

②与新制的氢氧化铜反应。a.实验步骤:b.实验现象:试管中出现

砖红色沉淀

。

③实验结论:葡萄糖对银氨溶液、氢氧化铜等弱氧化剂表现出还原性,属于还原糖。微思考3根据葡萄糖的结构分析,葡萄糖能与钠发生化学反应吗?提示:能。葡萄糖中含有羟基,能与钠反应生成氢气。(5)应用。①葡萄糖在食品和医药工业中有广泛应用。②葡萄糖易于被人体吸收,经酶的催化发生

氧化

反应,放出热量,提供了维持生命活动所需要的能量。反应形式表示如下:

如低血糖患者可利用静脉注射葡萄糖溶液的方式来迅速补充营养。微训练1

下列反应中能用于检验尿液中是否含有葡萄糖的是(

)。A.加金属钠看是否有氢气放出B.与新制的氢氧化铜混合后共热,观察是否有砖红色沉淀生成C.与醋酸和浓硫酸共热,观察是否有果香味物质生成D.加入酸性高锰酸钾溶液,看溶液是否褪色答案:B2.果糖。(1)存在和应用:在水果和蜂蜜中含量较高,比蔗糖的甜度高,应用于食品和医药中。(2)性质和结构。①

无

色晶体,

易

溶于水,吸湿性强。

②分子式为

C6H12O6

,是

葡萄糖

的同分异构体。

③果糖是一种多羟基酮,属于

酮

糖。

微思考4

果糖的结构简式如图,分析1mol的果糖与氢气完全加成,需要H2的物质的量是多少?提示:1

mol果糖含有1

mol酮羰基,所以完全加成需要1

mol氢气。3.核糖与脱氧核糖。(1)作用:它们是生物体的遗传物质

核糖核酸(RNA)

和脱氧核糖核酸(DNA)的重要组成部分。

(2)它们都是含有5个碳原子的单糖。核糖的分子式为C5H10O5

,结构简式为CH2OHCH(OH)CH(OH)CH(OH)CHO;脱氧核糖的分子式为C5H10O4,结构简式为CH2OHCH(OH)CH(OH)CH2CHO。微训练2

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

)。A.与葡萄糖互为同分异构体B.与氯化铁溶液作用显紫色C.与银氨溶液作用形成银镜D.可以使紫色石蕊溶液变红答案:C三、二糖1.蔗糖和麦芽糖的比较。2.实验探究蔗糖、麦芽糖的还原性。

微思考5

蔗糖和麦芽糖属于同分异构体吗?提示:是。两者分子式相同,但是结构不同,而且化学性质也有差异。四、多糖1.淀粉和纤维素的结构特点。(1)它们是由大量

葡萄糖

单元相互连接组成的天然有机

高分子

。

(2)淀粉和纤维素的分子式可以表示为

(C6H10O5)n

,也可以表示为

[C6H7O2(OH)3]n

,因为两者的n值不同,所以组成和结构也不同。

2.淀粉。

微训练3

食用酒精常用淀粉发酵制备,下列说法正确的是(

)。A.淀粉属于化合物B.淀粉溶液和酒精均能产生丁达尔效应C.淀粉溶液和酒精可用碘水鉴别D.淀粉转化为乙醇不属于氧化还原反应答案:C3.纤维素。

微解读

有甜味的物质不一定是糖,如甘油、木糖醇等;没有甜味的物质也可能是糖,如淀粉、纤维素等。微思考6

淀粉和纤维素是否属于还原糖?提示:不是。淀粉和纤维素都不能被新制的氢氧化铜等弱氧化剂氧化,属于非还原糖。课堂·重难突破问题探究1.在实验室中如何检验葡萄糖?提示:取待测液与新制的Cu(OH)2(或银氨溶液)混合,加热煮沸(或水浴加热),观察是否产生砖红色沉淀(或银镜)。2.葡萄糖可以用于制作镜子和保温瓶胆,与什么官能团有关?提示:葡萄糖分子中含有醛基,可与银氨溶液反应生成银镜。一以葡萄糖为代表的单糖的典型反应和性质3.结合葡萄糖的结构分析,葡萄糖能否发生取代反应?能否在铜或银的催化作用下发生氧化反应?提示:都能。葡萄糖含有羟基,可发生酯化反应;与羟基相连的碳原子上都有氢原子,能在铜或银的催化作用下发生氧化反应。归纳总结1.葡萄糖的性质。反应类型试剂或条件表现性质的官能团加成反应H2/Ni醛基氧化反应银氨溶液新制的Cu(OH)2使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色生理氧化—酯化反应与乙酸等羟基规律总结(1)新制的Cu(OH)2和银氨溶液都是弱氧化剂,能将葡萄糖氧化;溴水和酸性KMnO4溶液等强氧化剂也能将葡萄糖氧化。(2)能与银氨溶液和新制的Cu(OH)2反应的物质:①醛类物质,如HCHO、CH3CHO等;②甲酸(HCOOH)及甲酸盐,如HCOONa等;③甲酸酯,如HCOOCH2CH3等;④还原糖,如葡萄糖、麦芽糖等;⑤其他含醛基的物质。2.涉及葡萄糖的化学反应方程式的书写。(1)氧化反应。①生理氧化或燃烧。C6H12O6(s)+6O2(g)→6CO2(g)+6H2O(l)ΔH=-2804kJ·mol-1。②被弱氧化剂银氨溶液或新制的Cu(OH)2氧化。CH2OH(CHOH)4CHO+2[Ag(NH3)2]OH2Ag↓+3NH3+CH2OH(CHOH)4COONH4+H2O。CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH2OH(CHOH)4COONa+Cu2O↓+3H2O。(2)加成反应。CH2OH(CHOH)4CHO+H2CH2OH(CHOH)4CH2OH。(3)酯化反应。CH2OH(CHOH)4CHO+5CH3COOHCH3COOCH2(CHOOCCH3)4CHO+5H2O。3.发酵法制备葡萄糖与酒精。(1)淀粉水解制葡萄糖。4.果糖性质的1个拓展点。果糖分子中并无醛基存在,但果糖在碱性条件下酮羰基可转化成醛基。所以果糖能发生银镜反应或与新制的Cu(OH)2反应。典例剖析【例1】

(1)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

(填字母)。

A.与钠反应放出氢气B.可与乙酸发生取代反应C.能发生银镜反应D.可使小苏打溶液冒出气泡(2)分别取1mol葡萄糖进行下列实验:①银镜反应时,生成Ag的物质的量为

mol,反应后葡萄糖变为

(填名称),其结构简式是

。

②与乙酸反应生成酯,理论上完全酯化需要

g乙酸。③若使之完全转化为CO2和H2O(即相当于燃烧),所需氧气的体积在标准状况下为

L,反应的化学方程式是

。

答案:(1)D(2)①2葡萄糖酸铵CH2OH(CHOH)4COONH4解析:(1)葡萄糖含有羟基,能与钠反应放出氢气,与乙酸发生酯化反应(取代反应的一种);含有醛基,能发生银镜反应;无羧基,不与NaHCO3反应,

D项错误。(2)由CH2OH(CHOH)4CHO知,1

mol葡萄糖发生银镜反应生成2

mol银,反应后变为葡萄糖酸铵;1

mol葡萄糖完全酯化需5

mol乙酸,其质量是300

g;葡萄糖燃烧的化学方程式是C6H12O6+6O26CO2+6H2O,1

mol葡萄糖燃烧需标准状况下氧气的体积为6

mol×22.4

L·mol-1=134.4

L。学以致用1.葡萄糖是维持生命的基础物质,下列说法错误的是(

)。A.加热时葡萄糖遇到新制的氢氧化铜产生砖红色沉淀B.工业上用葡萄糖的银镜反应生产镜子C.葡萄糖与H2发生反应生成六羟基多元醇D.1mol葡萄糖最多与6mol乙酸反应答案:D解析:葡萄糖中含有醛基,加热时遇到新制的氢氧化铜会反应生成砖红色沉淀,A项正确;葡萄糖含有醛基,可以与银氨溶液发生银镜反应,可用于生产镜子,B项正确;葡萄糖的结构简式为CH2OH(CHOH)4CHO,醛基可以与氢气发生加成反应生成羟基,所以葡萄糖与H2发生反应生成六羟基多元醇,C项正确;1

mol葡萄糖含有5

mol羟基,最多与5

mol乙酸发生反应,D项错误。2.有关葡萄糖与果糖的下列说法中,不正确的是(

)。①两者互为同分异构体②两者都易溶于水③两者都能发生银镜反应、都能与新制的Cu(OH)2反应生成砖红色沉淀④葡萄糖能发生酯化反应,而果糖不能⑤都能与H2发生加成反应生成六元醇⑥果糖是最甜的糖,而葡萄糖并不甜A.①②③ B.④⑤ C.④⑥ D.⑥答案:C解析:两者分子式相同,结构不同,①正确;两者都易溶于水,②正确;果糖虽无醛基,但仍能同葡萄糖一样发生银镜反应、与新制的Cu(OH)2反应,所以③正确;两者都含有羟基,所以都能发生酯化反应,④错误;两者都能与H2发生加成反应,⑤正确;葡萄糖也有甜味,⑥错误。问题探究1.某学生设计了如下实验方案,用以检验淀粉的水解情况。提示:设计和结论都不合理。因为I2能与NaOH反应,且淀粉可能部分水解,而未水解的剩余淀粉也会与碘水作用使溶液变蓝。二探究糖类水解产物2.在检验淀粉的水解产物时,为什么不能向水解液中直接加入新制的Cu(OH)2?提示:用新制的Cu(OH)2检验淀粉水解产物葡萄糖时,需在碱性条件下进行,所以需先加入过量的NaOH溶液中和掉催化剂稀硫酸后,才能加入新制的Cu(OH)2进行后续实验。归纳总结1.糖类还原性的检验。糖类的还原性是指糖类能发生银镜反应或与新制的Cu(OH)2反应,若糖不能发生银镜反应或不与新制的Cu(OH)2反应,则该糖不具有还原性,为非还原糖。2.淀粉水解程度的检验。(1)实验步骤。(2)实验现象及结论。

3.检验糖类还原性实验成功的关键。(1)由于糖类水解常用无机酸(一般是稀硫酸)作催化剂,检验水解产物之前,必须先加碱中和酸,以免硫酸与银氨溶液或新制的Cu(OH)2反应,导致实验失败。(2)用I2检验淀粉时,应直接取水解后的混合液加碘水。若取中和液加碘水,因I2与NaOH溶液反应影响淀粉的检验。典例剖析【例2】

为检验淀粉水解的情况,进行如图所示的实验,试管甲和丙均用60~80℃的水浴加热5~6min,试管乙不加热。待试管甲中的溶液冷却后再进行后续实验。实验1:取少量甲中溶液,加入新制的氢氧化铜,加热,没有砖红色沉淀出现。实验2:取少量乙中溶液,滴加几滴碘水,溶液变为蓝色,但取少量甲中溶液做此实验时,溶液不变蓝色。实验3:取少量丙中溶液加入NaOH溶液调节至碱性,再滴加碘水,溶液颜色无明显变化。(1)写出淀粉水解的化学方程式:

。

(2)设计甲和乙是为了探究

对淀粉水解的影响,设计甲和丙是为了探究

对淀粉水解的影响。

(3)实验1失败的原因是

。

(4)下列结论合理的是

(填字母)。

a.淀粉水解需要在催化剂和一定温度下进行b.欲检验淀粉是否完全水解,最好取冷却后的水解液直接加碘c.欲检验淀粉的水解产物具有还原性,应先在水解液中加入氢氧化钠中和稀硫酸至溶液呈碱性,再加入新制的氢氧化铜并加热d.若用唾液代替稀硫酸,则实验1可能出现预期的现象(2)温度催化剂(3)没有加入碱中和作为催化剂的稀硫酸(4)abcd解析:(1)淀粉在酸性条件下最终水解生成葡萄糖,化学方程式是(2)甲与乙的反应物均相同,但甲加热,乙未加热,所以甲、乙实验是探究温度对淀粉水解的影响;甲与丙均在加热条件下进行,甲中有稀硫酸,而丙中无稀硫酸,所以甲、丙是探究催化剂对淀粉水解的影响。(3)淀粉水解的催化剂是稀硫酸,而加入新制的氢氧化铜产生砖红色沉淀时应在碱性条件下,所以应先加入氢氧化钠中和酸后,再加入新制的氢氧化铜,所以实验1不会出现砖红色沉淀。(4)a.根据实验可知淀粉水解需要在催化剂和一定温度下进行,正确;b.因为碘易升华,所以冷却后加入碘,可判断淀粉是否完全水解,正确;c.欲检验淀粉的水解产物具有还原性,应先在水解液中加入氢氧化钠中和稀硫酸至溶液呈碱性,再加入新制的氢氧化铜并加热,根据砖红色沉淀的产生判断产物的还原性,正确;d.唾液中含有淀粉酶,且为中性,淀粉在淀粉酶的作用下水解为葡萄糖,所以可用唾液代替稀硫酸进行实验1,可达到预期的现象,正确。学以致用3.有以下实验过程:

结合实验过程,下列结论中正确的是(

)。A.淀粉尚有部分未水解B.淀粉已完全水解C.淀粉没有水解D.淀粉已发生水解,但不知是否完全水解答案:D解析:淀粉为多糖,遇到碘变蓝色,淀粉在酸性环境下发生水解生成葡萄糖水解液,加入氢氧化钠溶液调节溶液呈碱性,再加入碘水,因为碘水能够与氢氧化钠反应,所以不能通过溶液不变蓝说明溶液中不含有淀粉,在碱性环境下加入新制的氢氧化铜,产生砖红色沉淀,说明水解液中含有葡萄糖,说明淀粉已经水解,所以通过上述实验能够证明淀粉已经水解,但是否水解完全无法确定,答案选D。4.用以下实验操作来验证蔗糖属于非还原糖,而其水解产物具有还原性。(1)验证蔗糖属于非还原糖的操作顺序是

。(2)验证蔗糖的水解产物属于还原糖的操作顺序是

。答案:(1)④⑤(2)①⑤②④⑤解析:蔗糖水解需要在稀硫酸作催化剂的条件下进行,而检验水解产物时要在碱性条件下加入银氨溶液或新制的Cu(OH)2,故水解完成后应先用NaOH溶液中和稀硫酸。随堂训练1.下列关于糖类化合物的说法正确的是(

)。A.含有碳、氢、氧三种元素B.是碳和水形成的化合物,又称碳水化合物C.糖类化合物均具有甜味D.一般是多羟基醛或多羟基酮及它们的脱水缩合物答案:D解析:含有C、H、O三种元素的有机化合物不一定是糖类,A项错误;糖类不是碳和水形成的化合物,B项错误;糖类化合物并不都具有甜味,C项错误。2.下列关于葡萄糖和果糖的说法错误的是(

)。A.葡萄糖含有醛基是还原糖,而果糖没有醛基就没有还原性B.葡萄糖和果糖都能与H2在一定条件下作用生成己六醇C.葡萄糖与乙酸作用生成葡萄糖五乙酸酯D.葡萄糖和果糖都是单糖答案:A解析:虽然果糖中不含有醛基,但是果糖在碱性条件下也具有还原性,A项错误;葡萄糖含有5个—OH和1个—CHO,果糖中含有5个—OH和1个

,醛基和酮羰基都能与H2加成,生成己六醇,B项正确;葡萄糖中含有5个—OH,能与乙酸作用生成葡萄糖五乙酸酯,C项正确;葡萄糖和果糖都是单糖,D项正确。3.某学习小组设计的蔗糖水解反应如图所示(夹持装置省略)。下列说法错误的是(

)。A.稀硫酸和热水浴都能加快蔗糖水解速率B.滴加NaOH溶液的目的是调溶液的pH至碱性C.加热至沸腾后试管内生成黑色沉淀D.实验现象证明蔗糖水解有还原性物质生成答案:C解析:稀硫酸为蔗糖水解的催化剂,可以加快反应速率,水浴加热温度升高,反应速率加快,故A项正确;反应后溶液中有硫酸,会影响氢氧化铜与产物葡萄糖的反应,因此要用氢氧化钠中和硫酸至呈碱性,故B项正确;加热