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专题6
第一单元 第1课时 糖类
素养 目标
1.从糖类的官能团微观探析糖类的结构特点,了解糖类的分类,理解糖类的化学性质,掌握糖类的特殊性,培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。
2.了解糖类在人体供能、储能等方面的作用,了解糖类的摄入和代谢与人体健康之间的关系,科学合理地搭配饮食,培养科学态度与社会责任的化学核心素养。
基础落实·必备知识全过关
重难探究·能力素养全提升
目录索引
基础落实·必备知识全过关
一、糖类的性质及应用
1.糖类的组成
定义 糖类一般是指 或 以及能水解生成它们的物质
组成元素 由 三种元素组成
通式 多数糖类符合通式Cm(H2O)n(n、m可以相同,也可以不同,有的糖类不符合通式)
糖类也被称为碳水化合物
多羟基醛
多羟基酮
C、H、O
2.糖类的分类
(1)单糖:一般就是 或 ,不能再水解。
(2)低聚糖:由不到20个单糖缩合形成的糖类化合物。
(3)多糖:如 和 。
多羟基醛
多羟基酮
淀粉
纤维素
3.单糖的性质及应用
(1)葡萄糖和果糖的分子组成与结构:
互为同分异构体
名称 分子式 结构简式 官能团
葡萄糖 C6H12O6 ____________________ —OH、—CHO
果糖 C6H12O6 _______________________ —OH、
HOCH2(CHOH)4CHO
HOCH2(CHOH)3COCH2OH
(2)葡萄糖的性质:
银氨溶液
新制的Cu(OH)2悬浊液
氧气
氢气
酯化
(3)葡萄糖的用途:
易错辨析判一判
(1)葡萄糖分子可表示为C6(H2O)6,则每个葡萄糖分子中含有6个水分子。
( )
(2)葡萄糖是单糖的主要原因是其分子结构中只有一个醛基。( )
(3)葡萄糖和果糖分子式均为C6H12O6,二者互为同分异构体。( )
×
提示 葡萄糖的分子式可写成C6(H2O)6的形式,但葡萄糖分子中并不存在水分子。
提示 葡萄糖是单糖,是因为葡萄糖不能再水解成更简单的糖。
×
√
(4)所有的糖类都是有甜味的物质,且在一定条件下都能发生水解反应。
( )
×
提示 并不是所有的糖类都有甜味,如淀粉、纤维素就没有甜味;也不是所有的糖类都能发生水解反应,如葡萄糖、果糖等单糖就不能发生水解反应。
二、多糖的性质及应用
1.二糖的性质及应用
(1)常见的二糖有 、 、 、 ,分子式为 ,互为同分异构体。
(2)性质:蔗糖不能发生银镜反应,麦芽糖、乳糖和纤维二糖均能发生银镜反应。蔗糖水解生成葡萄糖和果糖,麦芽糖、纤维二糖水解后都只得到葡萄糖,乳糖水解后则得到 和 。
蔗糖的水解反应:
蔗糖
麦芽糖
乳糖
纤维二糖
C12H22O11
半乳糖
葡萄糖
2.多糖——淀粉和纤维素
(1)组成:淀粉和纤维素的组成都可以用(C6H10O5)n表示。
(2)化学性质:
①水解反应:淀粉在淀粉酶催化下水解生成 ,在酸催化下水解生成 。纤维素完全水解的化学方程式为
麦芽糖
葡萄糖
②纤维素的酯化:
纤维素在一定条件下可与浓硝酸发生酯化反应得到纤维素硝酸酯(俗称 ),化学方程式为
每个纤维素的链节中含有3个羟基
硝化纤维
(3)用途:
①纤维素是构成植物 的基础物质,淀粉则是植物___________ 的主要形式。
②人类对纤维素的利用历史悠久,其中 最具代表性。
③ 纤维是一种烈性炸药, 纤维用于生产电影胶片片基,
纤维用于生产人造丝或人造棉。
细胞壁
贮存能量
造纸术
硝化
醋酸
黏胶
教材阅读想一想淀粉在酸催化下水解生成葡萄糖,如何通过实验证明淀粉水解的产物具有还原性
提示 将淀粉与稀硫酸混合加热一段时间后,再加入NaOH溶液至溶液呈碱性,最后加入新制的Cu(OH)2悬浊液共热,若有砖红色沉淀生成,证明淀粉的水解产物具有还原性。
易错辨析判一判
(1)蔗糖不能发生银镜反应,麦芽糖能发生银镜反应,二者水解都可生成葡萄糖。( )
(2)淀粉和纤维素都可以用(C6H10O5)n表示,所以二者互为同分异构体。
( )
(3)淀粉、纤维素水解的最终产物都是葡萄糖。( )
(4)淀粉和纤维素均可在人体中发生水解反应,最终生成葡萄糖,是人类维持生命活动所需的能量来源。( )
√
提示 淀粉和纤维素的通式相同,由于通式中n值不确定,二者都是混合物,不互为同分异构体。
提示 纤维素在人体中不能水解。
×
√
×
重难探究·能力素养全提升
探究一 糖类的结构与性质
情境探究
实验:①将碘水滴在切开的青苹果上,青苹果变蓝。
②向新制的氢氧化铜悬浊液中加入熟苹果汁,加热至沸腾,产生砖红色沉淀。
1.上面的实验现象说明苹果中含有什么物质
提示 碘水滴在切开的青苹果上,青苹果变蓝,说明含有淀粉。向新制的氢氧化铜悬浊液中加入熟苹果汁,加热至沸腾,产生红色沉淀,说明熟苹果中含有葡萄糖。
2.写出实验②中反应的化学方程式。
3.苹果中含有纤维素,在人体中能否被吸收利用
提示 CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2+NaOH CH2OH(CHOH)4COONa+Cu2O↓+3H2O。
提示 纤维素在人体中不能被消化吸收,能加强肠胃蠕动,有通便作用。
方法突破
1.葡萄糖的结构特点
2.葡萄糖的化学性质
3.淀粉与纤维素
应用体验
视角1糖类的组成与结构
1.从分子结构上看,糖类一般是指多羟基醛或多羟基酮以及能水解生成它们的物质。据此分析下列物质属于糖类的是( )
A.CH2OH(CHOH)2CHO
B.CH3CH(OH)CH2CHO
A
解析 CH2OH(CHOH)2CHO为多羟基醛,属于糖类,A项符合题意; CH3CH(OH)CH2CHO为单羟基醛, 和
为多羟基酸,均不属于糖类,B、C、D三项不符合题意。
视角2糖类的性质
2.已知葡萄糖、淀粉和纤维素的结构如图,下列说法不正确的是( )
A.1 mol该葡萄糖最多可以和5 mol乙酸酐[(CH3CO)2O]反应生成五乙酸葡萄糖酯
B.上图葡萄糖结构中含有羟基、醚键,不含醛基,该葡萄糖不能发生银镜反应
C.葡萄糖1号碳和4号碳的羟基分别与另一葡萄糖4号碳和1号碳的羟基发生缩聚反应可形成淀粉
D.纤维素可制备硝化纤维,硝化纤维的化学式为(C6H7O11N3)n
B
解析 1 mol该葡萄糖中含有5 mol羟基,故最多可以与5 mol乙酸酐[(CH3CO)2O]反应生成五乙酸葡萄糖酯,A正确;葡萄糖具有还原性,能发生银镜反应,B错误;葡萄糖1号碳和4号碳的羟基分别与另一葡萄糖4号碳和1号碳的羟基发生缩聚反应脱去水分子,可生成淀粉,C正确;纤维素每个链节中含有3个羟基,可以与3个硝酸分子反应生成水并引入3个—NO2,故可制备硝化纤维,硝化纤维的化学式为(C6H7O11N3)n,D正确。
归纳总结 能发生银镜反应的物质
(1)能发生银镜反应的物质分子中一般含有醛基,但不一定是醛,包括醛类、甲酸、甲酸盐、甲酸酯、葡萄糖、麦芽糖等。
(2)果糖分子中不含醛基,但也可发生银镜反应。
3.[2023河北邯郸高二期中]生活离不开化学。下列有关说法正确的是
( )
A.聚氯乙烯塑料制品可用于食品包装
B.1 mol葡萄糖可水解生成2 mol乳酸(C3H6O3)
C.维生素C具有还原性,在人体内起抗氧化作用
D.尼龙、涤纶、光导纤维都是有机合成纤维
C
解析 聚氯乙烯有毒,不能用于食品的包装,A错误;葡萄糖是单糖,不能再水解,B错误;维生素C具有还原性,易发生氧化反应,在人体内起抗氧化作用,C正确;光导纤维的主要成分为SiO2,SiO2属于无机非金属材料,D错误。
探究二 糖类的水解实验
情境探究
糖类是人类必需的天然营养物质,是人类维持生命活动所需能量的主要来源,人体总能量的55%~60%来自糖。合理食用糖类有益于人体健康。
淀粉在人体内水解生成葡萄糖才能被人体吸收。实验室中检验淀粉水解及水解程度的实验步骤如下:
1.根据实验现象A和B,可以得出什么结论
提示
情况 现象A 现象B 结论
① 溶液呈蓝色 未产生银镜 未水解
② 溶液呈蓝色 出现银镜 部分水解
③ 溶液不呈蓝色 出现银镜 完全水解
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悬浊液
提示 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。用新制的Cu(OH)2悬浊液检验淀粉的水解产物葡萄糖时,需在碱性条件下进行,所以需先加入过量的NaOH溶液完全中和催化剂H2SO4后,才能加入新制的Cu(OH)2悬浊液进行后续实验。
3.实验时能否在中和液中直接加入碘水来检验是否存在淀粉
提示 不能。I2与NaOH发生反应,故无法检验淀粉的存在。
方法突破
1.糖类还原性的检验方法
2.糖类水解的条件
(1)蔗糖和麦芽糖:稀硫酸作催化剂,水浴加热。
(2)淀粉:稀硫酸或酶作催化剂,水浴加热。
(3)纤维素:浓硫酸作催化剂,小火微热。
3.糖类水解及检验的操作步骤
4.淀粉水解程度的检验
应用体验
视角1糖类还原性的检验
1.通过实验来验证淀粉水解可生成还原性糖,其实验包括下列操作过程,这些操作过程正确的顺序是( )
①取少量淀粉加水制成溶液 ②加热煮沸 ③加入碱液至溶液呈碱性 ④加入新制的Cu(OH)2悬浊液 ⑤加入几滴稀硫酸 ⑥再加热
A.①②⑤⑥④③ B.①⑤②④⑥③
C.①⑤②③④⑥ D.①⑥④⑤③②
C
解析 淀粉水解的实验步骤:取少量纯淀粉加适量水配成溶液;在淀粉溶液中加入3~5滴稀硫酸;将混合液煮沸几分钟,冷却;在冷却后的溶液中加入NaOH溶液,使溶液呈碱性;加入新制的Cu(OH)2悬浊液,再加热,若有砖红色沉淀产生说明生成了还原性糖。所以该实验操作过程正确的顺序为①⑤②③④⑥,答案选C。
视角2二糖和多糖的水解实验
2.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溶液的目的是调节溶液的pH,使溶液呈碱性
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
C
解析 稀硫酸是蔗糖水解反应的催化剂,催化剂能加快反应速率,热水浴相当于对反应体系加热,温度升高,反应速率加快,A项正确;酸性条件下,新制的氢氧化铜悬浊液会与H2SO4发生酸碱中和反应,影响后续蔗糖水解产物的检验,滴加NaOH溶液的目的是中和溶液中的H2SO4,消除稀硫酸对后续实验的影响,B项正确;蔗糖在稀硫酸存在、水浴加热时发生水解反应生成葡萄糖和果糖,葡萄糖分子中有醛基,具有还原性,能与新制的氢氧化铜悬浊液在加热至沸腾后反应生成砖红色沉淀,C项错误;结合C项分析,氢氧化铜转化为氧化亚铜,Cu元素化合价降低,被还原,证明蔗糖水解有还原性物质生成,D项正确。
3.下列实验能获得成功的是( )
A.向蔗糖溶液中加入稀硫酸,加热,然后加入银氨溶液,水浴加热,有银镜生成
B.在硫酸铜溶液中加入几滴稀NaOH溶液后,加入葡萄糖溶液,煮沸后,有砖红色沉淀析出
C.在淀粉溶液中加入唾液(含淀粉酶),水浴加热(36 ℃左右),冷却后加入银氨溶液,再水浴加热,有银镜生成
D.在淀粉溶液中加入稀硫酸,微热后,再加入新制的Cu(OH)2悬浊液,无明显现象,说明淀粉没有水解
C
解析 检验蔗糖或淀粉在酸性条件下水解的产物,都应首先中和反应混合液中的硫酸,然后再用银氨溶液或新制的Cu(OH)2悬浊液检验生成的葡萄糖,A、D均没有加入NaOH溶液中和催化剂稀硫酸,A、D错误;配制新制的Cu(OH)2悬浊液,应在一定量的NaOH溶液中滴入几滴CuSO4溶液,B中NaOH用量太少,B错误。
【变式设问】
(1)淀粉发生水解时的产物中会有蔗糖吗
(2)选项D中微热后加入碘水变蓝,能否说明淀粉没有水解
(3)写出淀粉在酸性条件下的水解产物发生的银镜反应。
提示 不会。根据淀粉水解的程度,其水解产物可能为麦芽糖或葡萄糖,不会生成蔗糖。
提示 不能。加入碘水变蓝,说明还有淀粉,可能没有水解,也可能是部分水解。
提示 CH2OH(CHOH)4CHO+2Ag(NH3)2OH CH2OH(CHOH)4COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O。
易错提醒 检验淀粉水解程度时的中和问题
检验淀粉水解生成的葡萄糖,应首先加入过量NaOH溶液中和其中的硫酸,再用银氨溶液或新制的Cu(OH)2悬浊液检验生成的葡萄糖。
用碘水检验淀粉是否完全水解时,不能在水解液中加入NaOH溶液后再进行检验。
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