2020化学新素养同步人教必修二讲义素养练第3章第4节基本营养物质解析

`第四节基本营养物质学习目标核心素养建构1.了解糖类、油脂和蛋白质的元素组成。2．了解糖类的分类及葡萄糖和果糖的结构。3．了解糖类、油脂、蛋白质的性质。4．了解糖类、油脂、蛋白质在生产、生活中的应用。5．了解淀粉水解产物的检验方法。[知识梳理]一、基本营养物质1．种类2．组成元素糖类、油脂、蛋白质组成的共同元素为C、H、O，蛋白质除含有上述几种元素外还含有N、S、P等元素。二、糖类1．分类及代表物代表物代表物分子式代表物间的关系单糖葡萄糖、果糖C6H12O6同分异构体二糖蔗糖、麦芽糖(C12H22O11)同分异构体多糖淀粉、纤维素(C6H10O5)n不属于同分异构体2.糖类的化学性质(1)特征反应②淀粉――→I2变蓝。(2)水解反应①蔗糖水解：蔗糖水解的化学方程式为C12H22O11(蔗糖)＋H2O――→催化剂△C6H12O6(葡萄糖)＋C6H12O6(果糖)。②多糖水解：淀粉(或纤维素)水解的化学方程式为：(C6H10O5)n(淀粉)＋nH2O――→催化剂nC6H12O6(葡萄糖)。3．糖类在生产、生活中的应用【自主思考】1．葡萄糖与果糖、蔗糖与麦芽糖互为同分异构体，淀粉与纤维素也是同分异构体吗？为什么？提示淀粉与纤维素虽然均可表示为(C6H10O5)n，但由于n的取值不同，故二者分子式不同、不是同分异构体。三、油脂和蛋白质的化学组成元素组成代表物代表物分子油脂油C、H、O植物油不饱和高级脂肪酸甘油酯脂动物脂肪饱和高级脂肪酸甘油酯蛋白质C、H、O、N、S、P等酶、肌肉、毛发等氨基酸连接成的高分子【自主思考】2．油脂属于高分子化合物吗？常见天然有机高分子化合物主要有哪些？提示油脂的相对分子质量不是很大，不属于高分子化合物。天然有机高分子化合物主要有淀粉、纤维素、蛋白质等。四、油脂和蛋白质的化学性质1．油脂油脂在碱性条件下的水解，又叫皂化反应。2．蛋白质(1)水解反应蛋白质――→酶氨基酸(2)特征反应五、油脂、蛋白质在生产、生活中的作用1．油脂的作用(1)产生能量最高的营养物质。(2)人体中的脂肪是维持生命活动的一种备用能源。(3)能保持体温和保护内脏器官。(4)增加食物的滋味，增进食欲，保证机体的正常生理功能。2．蛋白质的作用(1)蛋白质存在于一切细胞中，组成人体蛋白质的氨基酸有必需和非必需之分，必需氨基酸共8种，非必需氨基酸共12种。(2)蛋白质是人类必需的营养物质。(3)蛋白质在工业上也有广泛的用途。动物的毛和蚕丝的成分都是蛋白质，它们是重要的纺织原料。(4)酶是一种特殊的蛋白质，是生物体内重要的催化剂。[效果自测]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)糖类就是有甜味的物质，有甜味的物质就是糖()(2)葡萄糖和果糖的分子式都是C6H12O6，二者互为同分异构体()(3)某溶液中加入少量淀粉后呈蓝色，则该溶液中含有I－()(4)可用氢氧化铜悬浊液检验病人是否患有糖尿病()(5)蛋白质水解的最终产物是氨基酸()(6)蛋白质是一种基本营养物质()(7)为了鉴别某白色纺织品的成分是蚕丝还是纯棉制品，可选用灼烧的方法进行鉴别()(8)浓硝酸滴到人的皮肤上变黄色是物理变化()答案(1)×(2)√(3)×(4)√(5)√(6)√(7)√(8)×2．人造奶油是以氢化的植物油、液体油和动物油为原料，按一定比例与乳化剂、色素、调味剂、强化剂、抗氧化剂、防腐剂等调和而成。(1)脂肪和油都属于酯类物质，它们的主要区别是脂肪常温下为________体，油常温下为________体。(2)将植物油进行氢化时的反应类型是________(填字母)。A．加成反应B．取代反应C．氧化反应D．水解反应(3)人造奶油在人体内经消化后的产物是甘油和脂肪酸，消化的实质从化学上看属于________反应。解析由于植物油的不饱和度高，熔点低，流动性强，不容易保存，所以可以使植物油和氢气发生加成反应，以减少不饱和度，使植物油硬化；油脂水解可以生成甘油和脂肪酸，所以人造奶油在人体内经消化的实质从化学上看属于水解(取代)反应。答案(1)固液(2)A(3)水解(取代)探究一、糖类的性质及淀粉水解程度的判断【合作交流】1．结合葡萄糖的氧化反应的相关实验，思考以下问题：(1)在葡萄糖的银镜反应实验中应注意哪些事项？(2)做葡萄糖与新制Cu(OH)2悬浊液反应的实验时，应注意哪些事项？提示(1)该实验过程中要注意以下四点：①试管洁净；②银氨溶液应现用现配；③采用水浴加热；④不能振荡试管。(2)①Cu(OH)2悬浊液要现用现配；②配制时NaOH要过量，将少量CuSO4滴入到过量的NaOH溶液中，若CuSO4过多易形成黑色的CuO沉淀；③要用酒精灯加热至沸腾。2．为检验淀粉水解程度的大小，设计实验步骤如下：结合实验流程探究下列问题：(1)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Cu(OH)2?(2)实验时能否在中和液中直接加入碘水检验是否存在淀粉？提示(1)淀粉的水解是用硫酸作催化剂，水解液显酸性。Cu(OH)2在酸性条件下不能存在。用新制Cu(OH)2悬浊液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H2SO4后，才能加入新制Cu(OH)2进行后续实验。(2)不能。因为I2与NaOH发生反应，故无法检验淀粉的存在。【点拨提升】1．常见糖类性质比较分类代表物分子式能否与银氨溶液或新制氢氧化铜悬浊液反应能否水解单糖葡萄糖C6H12O6能不能双糖蔗糖C12H22O11不能能麦芽糖C12H22O11能能多糖淀粉(C6H10O5)n不能能纤维素(C6H10O5)n不能能2.糖类水解实验的注意事项(1)双糖及多糖的水解必须加入稀酸作催化剂，水解产物中都含葡萄糖。(2)葡萄糖与新制Cu(OH)2悬浊液的反应必须在碱性条件下并加热才能进行。(3)在蔗糖水解实验中采用水浴加热，目的是有效控制温度并使之受热均匀。【典题例证1】分别取1mol葡萄糖进行下列实验：(1)与足量的金属钠反应，产生的氢气在标准状况下的体积是________L。(2)与醋酸反应生成酯，从理论上讲完全酯化需______g醋酸。(3)若使之全部转化为CO2和H2O，所需氧气的体积在标准状况下为________L，反应的化学方程式为_________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)与新制的Cu(OH)2悬浊液反应的现象是___________________________________________________________________________________________________________________。解析(1)1mol葡萄糖中含有5mol羟基，与足量的金属钠反应，产生2.5mol氢气，标准状况下的体积是56L。(2)1mol葡萄糖中含有5mol羟基，可以与5mol乙酸发生酯化反应，故所需醋酸的质量为：5mol×60g·mol－1＝300g。(3)葡萄糖燃烧的化学方程式为：C6H12O6＋6O2――→点燃6CO2＋6H2O,1mol葡萄糖完全燃烧所需氧气为6mol，标准状况下体积为134.4L。(4)葡萄糖与新制的Cu(OH)2加热煮沸生成砖红色的Cu2O沉淀。答案(1)56(2)300(3)134.4C6H12O6＋6O2――→点燃6CO2＋6H2O(4)生成砖红色沉淀【学以致用1】下列有关基本营养物质的说法中，正确的是()A．葡萄糖能与NaOH溶液反应B．蔗糖和麦芽糖互为同分异构体C．纤维素在人体内最终水解为葡萄糖D．淀粉遇碘化钾溶液变蓝解析A项，葡萄糖中没有羧基，不与碱反应，故A错误；B项，蔗糖和麦芽糖分子式相同，结构不同，互为同分异构体，故B正确；C项，人体无纤维素酶，无法使纤维素水解，故C错误；D项，淀粉遇碘变蓝，但碘化钾与淀粉不反应，不能用来检验淀粉，故D错误。答案B探究二、油脂、蛋白质的性质【合作交流】1．油脂和蛋白质都是天然高分子化合物吗？提示蛋白质是天然高分子化合物，油脂虽然相对分子质量较大，但比高分子化合物要小得多，油脂不属于高分子化合物。2．能否用植物油萃取溴水中的溴？提示不能。植物油含有不饱和键，能与溴发生加成反应。3．已知纯碱溶液呈碱性，并且随温度升高碱性增强。试分析生活中用热的纯碱溶液洗涤炊具上的油污的原理。提示油污的主要成分为油脂。油脂属于酯，不溶于水，但在碱性条件下水解生成易溶于水的高级脂肪酸盐和甘油。纯碱的水溶液显碱性，并且温度升高碱性增强，因此用热的纯碱溶液洗涤炊具上的油污效果更好。4．怎样用实验法来鉴别植物油和矿物油？提示矿物油为各种烃的混合物，不溶于水。植物油属于酯类，在碱性条件下可以完全水解生成水溶性的高级脂肪酸盐和甘油。因此可以各取少量加入滴有酚酞的NaOH溶液中，水浴加热。一段时间后若液体依然分层且不褪色，证明是矿物油，若液体不分层且褪色，证明是植物油。【点拨提升】1．常见的高级脂肪酸及甘油的结构特点：(1)常见的高级脂肪酸：①硬脂酸(C17H35COOH：饱和酸)。②软脂酸(C15H31COOH：饱和酸)。③油酸(C17H33COOH：不饱和酸)。(2)甘油即丙三醇，结构简式为，故1mol油脂含3mol酯基，水解时消耗3mol水或氢氧化钠。2．鉴别蛋白质的两种方法：方法一：利用颜色反应鉴别蛋白质可利用蛋白质的颜色反应，即蛋白质遇到浓硝酸变黄。方法二：灼烧蛋白质灼烧时产生特殊的气味，即烧焦羽毛的气味。3．油脂性质的两个易错点(1)油脂不一定能使溴的CCl4溶液褪色。有些油脂是由不饱和的高级脂肪酸与甘油形成的酯，可使溴的CCl4溶液褪色。有些油脂是由饱和的高级脂肪酸与甘油形成的酯，不能使溴的CCl4溶液褪色。(2)油脂一定能使溴水褪色。由不饱和的高级脂肪酸与甘油形成的油脂，可发生加成反应使溴水褪色。由饱和的高级脂肪酸与甘油形成的油脂，能萃取溴水中的溴而使溴水褪色。【典题例证2】下列说法正确的是()A．植物油属于酯，脂肪也属于酯B．酯是纯净物，油脂是混合物，油脂不属于酯C．所有的脂都属于酯，因而化学上“脂”与“酯”经常混用D．脂肪是高级脂肪酸的甘油酯，而油不是解析植物油和动物脂肪都是高级脂肪酸的甘油酯，区别在于前者为液态，烃基不饱和程度大，后者为固态，烃基饱和或不饱和程度较小，因而A对，D错；油脂属于酯，酯可以是混合物，也可以是纯净物，B错；脂不一定是酯，如树脂不是酯，酯也不一定是脂，如乙酸乙酯不是脂，C错。答案A【学以致用2】下列叙述不正确的是()A．蛋白质属于天然有机高分子化合物，没有蛋白质就没有生命B．所有蛋白质遇浓硝酸都变黄，称为颜色反应C．人工最早合成的具有生命活性的蛋白质——结晶牛胰岛素是中国科学家在1965年合成的D．可以用灼烧法来鉴别蛋白质解析蛋白质是生命的基础，A正确；蛋白质与浓硝酸的颜色反应，只有含苯环的蛋白质才能显黄色，不含苯环的蛋白质没有这一性质，B错误；C为常识性知识，正确；蛋白质灼烧时有烧焦羽毛的气味，这一性质常用来检验物质中是否含有蛋白质，生活中应用尤其广泛，这也是最简单的一种鉴别方法，D正确。答案B1．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()A．葡萄糖在一定条件下能水解B．可与乙酸发生取代反应C．能发生银镜反应D．葡萄糖的分子式是C6H12O6解析葡萄糖是单糖，故不能水解。葡萄糖含有羟基，可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；由葡萄糖的结构简式可知，葡萄糖的分子式是C6H12O6。答案A2．下列说法不正确的是()A．油脂是高级脂肪酸的甘油酯B．油脂与氢气发生加成反应，可以得到固态油脂C．油脂在酸性或碱性条件下，可以发生皂化反应D．油脂没有固定的熔、沸点解析油脂可以看作是高级脂肪酸与甘油反应生成的酯，A正确；油