第四节 基本营养物质
课后·训练提升
1.下列关于葡萄糖与蔗糖的比较,说法错误的是( )。
A.分子式不同,但元素组成相同
B.蔗糖能水解,葡萄糖却不能
C.都属于糖类,互为同系物
D.葡萄糖是单糖,能发生银镜反应,蔗糖是二糖,不能发生银镜反应
答案C
解析两者都属于糖类,但分子组成上不是相差一个或若干个CH2原子团,不属于同系物;蔗糖能水解,但不能发生银镜反应。
2.下列说法正确的是( )。
A.蛋白质属于天然高分子,组成元素只有C、H、O、N
B.蛋白质在浓硝酸的作用下可发生水解反应
C.蛋白酶是蛋白质,它不仅可以催化蛋白质的水解反应,还可以催化淀粉的水解反应
D.蛋白质在酶等催化剂作用下可以水解,最终生成氨基酸
答案D
解析蛋白质的组成元素除C、H、O、N外可能还含有S、P等元素,A错误;多数蛋白质在浓硝酸的作用下,显黄色,发生显色反应,B错误;酶具有专一性,蛋白酶只可以催化蛋白质的水解反应,C错误。
3.《论语》:“君子无所争,必也射乎!”礼、乐、射、御、书、数为春秋战国时期读书人必须学习的六种技艺,射礼是中华礼仪文化的重要形式之一,下列说法错误的是( )。
A.做弓箭的木质材料上涂有一层桐油(一种植物油),桐油属于天然高分子化合物
B.铁质马镫材料一般为生铁,生铁的熔点低于纯铁
C.木质马鞍的材料一般为桦木,桦木的主要成分纤维素属于糖类
D.箭杆尾部羽毛的主要成分是蛋白质,蛋白质具有两性
答案A
解析油脂的相对分子质量并不大,桐油不属于高分子化合物,故A项错误;生铁是含碳量较高的铁合金,熔点比纯铁低,故B项正确;纤维素属于糖类中的多糖,故C项正确;蛋白质中的—NH2可与酸反应,—COOH可与碱反应,具有两性,故D项正确。
4.一般的植物油外观呈淡黄色,在植物油中滴加碘水,结果发现植物油由淡黄色液体变成白色固体。下列说法正确的是( )。
A.在碘的催化作用下植物油发生了水解
B.植物油与碘水相互溶解
C.植物油与碘发生了加成反应
D.从该反应可以获得人造脂肪
答案C
解析植物油分子中的碳碳不饱和键发生加成反应,不饱和程度降低,由液态变为固态,C项正确,A、B两项错误;油与氢气加成才可制得人造脂肪,D项错误。
5.能使蛋白质变性的是( )。
①硫酸钾 ②甲醛 ③氯酸钾 ④硝酸汞 ⑤氯化铵 ⑥氢氧化钠
A.②④⑥ B.①③⑤
C.①②③ D.④⑤⑥
答案A
解析甲醛、硝酸汞(重金属盐)、氢氧化钠(强碱)等能使蛋白质变性。
6.糖类、蛋白质和油脂都是人体基本营养物质。请回答下列问题。
(1)在试管中加入0.5 g淀粉和4 mL 20%的H2SO4溶液,加热3~4 min,然后取部分水解液用碱液中和试管中的H2SO4溶液。
若要检验淀粉已经发生了水解,可取少量上述中和液加入 (填试剂的名称),加热后再根据实验现象判断;若要检验淀粉没有完全水解,可取少量上述水解液加入几滴碘溶液,应观察到 。
(2)油脂在人体内通过水解生成 和丙三醇,再氧化分解,为人体提供能量。
(3)为了鉴别某白色纺织品的成分是蚕丝还是棉纤维,通常选用的方法是 。
A.滴加稀硝酸 B.滴加浓硫酸
C.滴加酒精 D.火焰上灼烧
答案(1)新制的氢氧化铜(或银氨溶液) 溶液变蓝 (2)高级脂肪酸 (3)D
解析(1)淀粉水解的最终产物为葡萄糖,分子式为C6H12O6,因此可向中和液中加入新制的Cu(OH)2(或银氨溶液)检验葡萄糖,从而证明淀粉已发生水解,而向水解液中加入碘后溶液变蓝,说明淀粉未完全水解。
(2)油脂水解的最终产物为高级脂肪酸和丙三醇。
(3)蚕丝是蛋白质,棉纤维是纤维素。鉴别蛋白质的依据主要有①某些蛋白质分子与浓硝酸作用时呈黄色;②蛋白质被灼烧时,有烧焦羽毛的特殊气味,常以此来区别蚕丝纺织品和其他纺织品。(共75张PPT)
第四节 基本营养物质
目 标 素 养
1.结合实例,了解糖类、油脂、蛋白质的元素组成。
2.能基于糖类的水解角度认识糖类的分类,了解葡萄糖的分子结构。
3.结合实验,了解糖类、油脂、蛋白质的重要性质,了解淀粉水解产物和水解程度的检验方法。
4.能基于生活经验,了解糖类、油脂、蛋白质在生产、生活中的重要应用。
知 识 概 览
一、基本营养物质
食物中的营养物质主要包括 糖类 、 蛋白质 、 油脂 、无机盐、水和维生素。其中前三类有机物既是人体必需的基本营养物质,也是食品工业的重要原料。
二、糖类
1.组成和分类。
(1)组成:由 C、H、O 三种元素组成,多数糖类符合通式Cn(H2O)m,因此糖类也被称为 碳水化合物 。
(2)分类:
糖类根据其 能否水解 以及 水解产生单糖的数目 进行分类。
微思考糖类又称为碳水化合物。符合通式Cn(H2O)m的有机化合物一定是糖类物质吗
提示:不一定。例如分子式为C2H4O2的有机化合物可以是CH3COOH,属于羧酸类物质,也可以是HCOOCH3,属于酯类物质,还可以是其他结构的物质。
2.葡萄糖。
(1)物理性质及结构。
颜色 状态 水溶性 味道
无色 固体 易溶 有甜味
C6H12O6 CH2OH(CHOH)4CHO 羟基、醛基
(2)主要化学性质。
3.蔗糖的水解反应。
4.淀粉和纤维素。
(1)淀粉。
①淀粉在酸或酶的催化作用下逐步水解,最终生成 葡萄糖 。
②淀粉遇碘单质变为 蓝色 ,可用于检验淀粉的存在。
③水解反应。
④应用。
淀粉是重要的工业原料,水解生成的葡萄糖在酶的作用下可以转变成乙醇,发生反应的化学方程式为
(2)纤维素。
人体内没有纤维素水解酶,因此无法吸收和利用纤维素。但食物中的纤维素能刺激肠道蠕动,有助于消化和排泄。
微解读1纤维素是重要的工业原料,在硫酸催化作用下能发生水解反应,最终产物也是葡萄糖,利用葡萄糖进一步反应制取燃料乙醇,可改善能源结构。
微判断1(1)分子组成符合通式Cn(H2O)m的有机物均属于糖类。( )
(2)葡萄糖和果糖、蔗糖和麦芽糖、淀粉和纤维素均互为同分异构体。( )
(3)糖类物质均有甜味且均可发生水解反应。( )
(4)淀粉和纤维素在人体内均可转化为葡萄糖被吸收利用。
( )
×
×
×
×
三、蛋白质
1.组成及物理性质。
由 C、H、O、N、S 等元素组成,属于 天然有机高分子 ;有的蛋白质能 溶于 水,如鸡蛋清等;有的则 难溶 于水,如丝、毛等。
2.化学性质。
(1)水解反应。
(2)实验探究蛋白质的变性。
3.显色反应及灼烧。
微判断2(1)蛋白质溶液遇到盐就会变性。( )
(2)可以用灼烧法来区别棉线和羊毛线。( )
(3)蛋白质是一种基本营养物质,蛋白质溶于水后变为氨基酸。
( )
(4)浓硝酸沾到手上变黄色是物理变化。( )
×
√
×
×
四、油脂的结构与性质
1.油脂的分类。
(2)常见高级脂肪酸。
微解读2天然油脂的分子中高级脂肪酸烃基存在差异,因而油脂属于混合物,无固定的熔点。常见油脂的相对分子质量一般不超过900,不属于有机高分子。
3.化学性质。
(1)水解反应。
油脂在碱性条件下的水解反应又称 皂化 反应。
(2)油脂的氢化。
液态植物油中含碳碳双键,在一定条件下与氢气发生 加成反应,生成固态的氢化植物油。
微训练下列关于油脂的叙述不正确的是( )。
A.油脂属于酯类,能发生水解反应
B.油脂不溶于水、密度比水的小
C.油脂是多种高级脂肪酸的甘油酯的总称
D.油脂不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
答案:D
解析:油脂分为油和脂肪,其中形成油的高级脂肪酸的烃基中含有碳碳双键,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,D项错误。
问题探究
青苹果不如熟苹果甜,某学生在探究实验中发现,青苹果汁遇碘溶液显蓝色,熟苹果汁能还原银氨溶液。
(1)青苹果汁遇碘溶液显蓝色,说明青苹果汁中含有什么物质 为什么熟苹果汁能还原银氨溶液
提示:淀粉;苹果转熟时淀粉水解为葡萄糖。
(2)将淀粉在稀硫酸中加热数分钟,然后在水解液中直接加入少量新制的Cu(OH)2,未能检验出葡萄糖,能否说明淀粉没有水解
提示:不能,因为葡萄糖与新制的Cu(OH)2反应需要在碱性条件下进行,而淀粉的水解液呈酸性,若想检验淀粉水解生成的葡萄糖,应先加碱将溶液调至碱性,再加新制的Cu(OH)2。
(3)葡萄糖能与新制的Cu(OH)2、银氨溶液反应,表现了葡萄糖中哪种官能团的性质 是不是所有的糖类都能与上述两物质反应
提示:醛基;不是,例如蔗糖、淀粉等就不能与新制的Cu(OH)2、银氨溶液反应。
重难归纳
1.葡萄糖的化学性质。
官能团决定物质的主要化学性质,葡萄糖分子中含有醛基和羟基,因此葡萄糖兼有醛和醇的性质。
2.糖类的水解。
(1)①水解规律。
②水解条件。
蔗糖、淀粉的水解均用稀硫酸作催化剂,并且水浴加热。
(2)淀粉水解及水解程度的探究。
①实验操作。
②实验现象及结论。
典例剖析
【例1】为了探究淀粉的水解程度,某同学设计了如下实验。
请回答。
(1)步骤①,稀硫酸在淀粉的水解反应中作 。
(2)步骤②,加入氢氧化钠溶液的原因是 。
(3)步骤③,试剂M为 。
(4)根据实验结果,判断溶液中淀粉 (填“没有”“部分”或“完全”,下同)水解成葡萄糖。
(5)若加入碘水后溶液不变蓝色,其他现象不变,判断溶液中淀粉 水解成葡萄糖。
答案:(1)催化剂 (2)中和稀硫酸
(3)新制氢氧化铜 (4)部分 (5)完全
解析:淀粉溶液在稀硫酸的催化作用下加热发生水解反应产生葡萄糖,利用淀粉溶液遇碘显蓝色检验淀粉的存在,利用葡萄糖与新制氢氧化铜共热生成砖红色沉淀Cu2O检验葡萄糖的存在。为排除催化剂硫酸的干扰,在检验葡萄糖之前要先加入NaOH溶液中和稀硫酸,然后进行实验。(1)步骤①,稀硫酸在淀粉的水解反应中作催化剂;(2)反应后的溶液中含有稀硫酸,步骤②中加入氢氧化钠溶液的目的是中和稀硫酸,使溶液显碱性,然后检验葡萄糖的产生;
(3)葡萄糖分子中含有醛基,能与银氨溶液发生银镜反应,也能与新制氢氧化铜共热产生砖红色沉淀,根据步骤③,加入试剂M并加热后有砖红色沉淀产生,说明加入的试剂M为新制氢氧化铜;(4)水解后的溶液分为两份,一份中加入碘水,溶液变蓝色,说明含有未水解的淀粉;另一份水解后的溶液先加碱中和,后加入新制氢氧化铜,并加热,有砖红色沉淀产生,说明其中含有水解产生的葡萄糖,据此可知溶液中淀粉只有部分水解变为葡萄糖,没有完全水解;(5)加入碘水后溶液不变蓝色,说明溶液中不存在淀粉,有砖红色沉淀产生,说明其中含有水解产生的葡萄糖,据此可知溶液中淀粉完全水解。
学以致用
1.向淀粉中加入少量硫酸,加热数分钟。为测定淀粉的水解程度所需的试剂是( )。
①NaOH溶液 ②银氨溶液 ③新制的氢氧化铜
④碘水 ⑤BaCl2溶液
A.①⑤ B.②④
C.①②④ D.②③④
答案:C
解析:淀粉在硫酸催化下水解,最终产物是葡萄糖,如果未发生水解,则溶液不能发生银镜反应;如果部分水解,则既能发生银镜反应又能使碘水变蓝;如果已完全水解,则遇碘水不变蓝色。因此,选择碘水和银氨溶液或新制的氢氧化铜可确定有无淀粉存在和有无葡萄糖生成,但检验水解产物葡萄糖前必须加碱中和酸。
2.核糖是合成核酸的重要原料,其结构简式为
CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO,下列关于核糖的叙述中不正确的是( )。
A.能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.可以与银氨溶液作用形成银镜
C.与葡萄糖互为同系物
D.1 mol核糖能与过量的钠反应生成2 mol氢气
答案:C
解析:核糖中含有—OH和—CHO,均能与酸性高锰酸钾发生氧化反应而使酸性高锰酸钾溶液褪色,A项正确;因核糖分子中有—CHO,能发生银镜反应,B项正确;核糖和葡萄糖分子中羟基数目不同,不是同系物,C项错误;1 mol核糖与过量的钠反应生成2 mol氢气,D项正确。
问题探究
蛋白质是荷兰科学家在19世纪发现的。他观察到有生命的东西离开了蛋白质就不能生存。某化学兴趣小组同学以鸡蛋清溶液(蛋白质溶液)为材料探究蛋白质性质。他们按表中实验操作完成实验,并得出现象及结论。
编号 ①
实验
操作
实验
现象 先有沉淀析出,加入蒸馏水中时沉淀又溶解
编号 ② ③ ④
实验操作
实验现象 先有沉淀析出,加入蒸馏水中时沉淀不溶解
(1)上述实验①、实验②~④现象不同,分别为蛋白质的盐析和变性,两者变化类型有何不同
提示:实验①为蛋白质的盐析,属于物理变化;实验②~④为蛋白质的变性,属于化学变化。
(2)为什么生物实验室用甲醛溶液(福尔马林)保存动物标本 如果有人误服可溶性重金属盐应立即采取什么急救措施
提示:甲醛溶液能使动物标本蛋白质及细菌病毒蛋白质变性而失去生理活性。误服可溶性重金属盐,应立即服用大量鲜牛奶或豆浆或鸡蛋清等蛋白质含量丰富的食物,使重金属离子与服用的蛋白质发生变性作用,从而减轻重金属离子对机体的危害。
重难归纳
1.蛋白质的变性:在某些物理因素或化学因素的影响下,蛋白质的理化性质和生理功能发生改变的现象,称为蛋白质的变性。蛋白质的变性是一个不可逆过程,变性后的蛋白质在水中不能再溶解,并且失去原有的生理活性。
使蛋白质变性的因素。
2.鉴别蛋白质的两种方法。
显色反应 常用于检验溶液中的蛋白质。方法:取少量待测溶液,滴加浓硝酸并加热,析出黄色沉淀,证明含有蛋白质
灼烧 常用于检验织物中的蛋白质。方法:取一小段织物样品,灼烧,产生类似烧焦羽毛的特殊气味,证明是蛋白质
3.蛋白质盐析与变性的比较。
典例剖析
【例2】下列关于蛋白质的组成与性质的叙述正确的是( )。
A.蛋白质在酶的作用下水解的最终产物为氨基酸
B.向蛋白质溶液中加入CuSO4、Na2SO4浓溶液,均会使其变性
C.天然蛋白质仅由碳、氢、氧、氮四种元素组成
D.蛋白质、纤维素、油脂都是天然有机高分子
答案:A
解析:蛋白质水解的最终产物为氨基酸,A项正确;向蛋白质溶液中加入Na2SO4浓溶液,会使其发生盐析而不是变性,B项错误;某些蛋白质还含有S、P等元素,C项错误;蛋白质和纤维素是天然有机高分子,油脂不属于天然有机高分子,D项错误。
学以致用
3.下列说法错误的是( )。
A.在豆浆中加入少量的石膏,能使大豆蛋白凝结析出
B.大多数酶属于蛋白质,温度越高,酶的催化活性越强
C.用灼烧的方法可以鉴别毛织物和棉织物
D.浓硝酸使皮肤呈黄色是由于浓硝酸与蛋白质发生了显色反应
答案:B
解析:在一定温度范围内,温度越高,酶的催化活性越强,但超过一定温度,温度越高,酶的催化活性越低,甚至完全丧失活性,B项错误。
问题探究
某课外活动小组设计如图装置探究硬脂酸甘油酯在碱性条件下的水解,并制取肥皂。步骤如下。
①在圆底烧瓶中装入70~80 g新鲜动物脂肪,然后加入20~30 g氢氧化钠、50 mL水和100 mL酒精。
②隔着陶土网给反应混合物加热约10 min后,皂化反应基本完成。此时如用一束光通过液体,会产生丁达尔效应。
③适当降温后,将其倒入200 mL热的饱和食盐水中,在液面上方有悬浮固体出现,过滤,挤压所得固体,制得一小块肥皂。
(1)加入酒精的作用是什么 步骤②所得的混合物属于哪类分散系
提示:作溶剂,溶解硬脂酸甘油酯,使硬脂酸甘油酯与NaOH溶液充分接触;属于胶体。
(2)如何判断油脂的皂化反应已进行完全
提示:振荡反应液,若无油滴浮在液面上,即反应液中液体不再分层,表明油脂的皂化反应已进行完全。
(3)酯的水解反应和酯化反应是否属于同一反应类型 酯在水解反应中哪些化学键会断裂
重难归纳
1.油脂的化学性质。
(2)水解反应。
①酸性或酶的作用下水解。
油脂在人体中(在酶的作用下)水解,生成高级脂肪酸和甘油,被肠壁吸收,作为人体的营养物质。
②碱性水解(皂化反应)。
油脂在碱性(NaOH)条件下水解生成的高级脂肪酸的钠盐是肥皂的主要成分。所以将油脂在碱性条件下的水解反应又称为皂化反应。
2.油脂和矿物油的比较。
典例剖析
【例3】下列关于油和脂肪的叙述中正确的是( )。
A.植物油和矿物油均能使溴水褪色
B.油脂属于酯类,没有固定的熔、沸点
C.油脂的水解反应叫皂化反应
D.由反应后反应液使石蕊溶液变红色可以判断皂化反应基本完成
答案:B
解析:植物油是不饱和脂肪酸和甘油形成的酯,结构中含碳碳双键,能使溴水褪色,但矿物油中的烷烃不能使溴水褪色,A项错误;油脂中含有多种高级脂肪酸甘油酯,属于混合物,B项正确;油脂只有在碱性条件下的水解是皂化反应,C项错误;皂化反应在碱性条件下进行,不会使石蕊溶液变为红色,D项错误。
学以致用
4.区别植物油和矿物油的正确方法是( )。
A.加酸性高锰酸钾溶液,振荡 B.加NaOH溶液,煮沸
C.加新制的Cu(OH)2,煮沸 D.加溴水,振荡
答案:B
解析:植物油中含有碳碳不饱和键,能使酸性KMnO4溶液或溴水褪色,有些矿物油含有烯烃,也能使溴水或酸性KMnO4溶液褪色,A、D项无法区别;植物油属于酯类,在NaOH溶液中煮沸时,水解后的生成物能溶于水,矿物油无此性质,会出现分层现象,故B项可区别植物油和矿物油。
1.下列关于蛋白质的说法正确的是( )。
A.蛋白质存在于一切细胞中
B.天然蛋白质属于纯净物
C.蛋白质都能溶于水
D.蛋白质通常用新制的氢氧化铜检验
答案:A
解析:B项,形成天然蛋白质的氨基酸的种类和数目不相同,都是混合物;C项,有的蛋白质能溶于水,有的蛋白质难溶于水;D项,蛋白质的检验可用浓硝酸加热或灼烧的方法。
2.(北京卷改编)下列过程描述不正确的是( )。
A.用热的纯碱溶液去除油脂
B.糖类、油脂和蛋白质都可以水解
C.蛋白质在酶的作用下转化为氨基酸
D.向沸水中滴入饱和FeCl3溶液制备Fe(OH)3胶体
答案:B
解析:热的纯碱溶液显碱性,油脂在碱性条件下能水解生成易溶于水的高级脂肪酸盐和甘油,故可用热的纯碱溶液去除油脂,A项正确;单糖不能水解,B项错误;蛋白质在酶的作用下可以发生水解反应生成氨基酸,C项正确;Fe3+能与沸水反应生成Fe(OH)3胶体,D项正确。
3.蔬菜、水果中富含纤维素,纤维素被食入人体后的作用是( )。
A.为人体内的化学反应提供原料
B.为维持人体生命活动提供能量
C.加强肠胃蠕动,促进食物消化
D.人体中没有水解纤维素的酶,所以纤维素在人体中没有任何作用
答案:C
解析:人体中没有纤维素酶,纤维素在人体内不能被消化,但可以加强肠胃蠕动,促进食物消化。
4.下列关于油脂的叙述中,错误的是( )。
A.油脂是混合物
B.油脂和矿物油不属于同一类有机物
C.油脂是由高级脂肪酸和甘油所生成的酯
D.油脂都不能使溴水褪色
答案:D
解析:脂肪和油统称为油脂,是多种高级脂肪酸甘油酯的混合物。油脂属于酯类,矿物油属于烃类。油脂结构中的烃基有些是不饱和的[如亚油酸甘油酯中的烃基(—C17H31)],含有碳碳双键,可与溴水发生加成反应,使溴水褪色。
5.下列实验中,没有颜色变化的是( )。
A.葡萄糖溶液与新制的Cu(OH)2混合加热
B.淀粉溶液中加入碘酒
C.鸡蛋清中加入浓硝酸,并加热
D.淀粉溶液中加入稀硫酸
答案:D
解析: D项,淀粉在稀硫酸的催化作用下,最终水解成葡萄糖,但这一过程中没有颜色变化;A项会有砖红色沉淀产生;B项淀粉遇碘单质变蓝色;C项鸡蛋清遇浓硝酸加热后会产生黄色沉淀,这是蛋白质的显色反应。
6.分别取0.1 mol葡萄糖进行下列实验。
(1)若与足量金属钠反应,产生的氢气在标准状况下的体积是
L。
(2)与乙酸发生酯化反应,若葡萄糖分子中的—OH全部反应且葡萄糖的转化率为60%,则参加反应的乙酸的质量为 。
(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反应的现象是 。
答案:(1)5.6
(2)18 g
(3)13.44 C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O
(4)生成砖红色沉淀
解析:(1)0.1 mol葡萄糖中含有0.5 mol羟基,与足量的金属钠反应,产生0.25 mol氢气,标准状况下的体积是5.6 L。
(2)0.1 mol葡萄糖中含有0.5 mol羟基,可以与0.5 mol乙酸发生酯化反应,若葡萄糖的转化率为60%,则参加反应的乙酸的质量为0.5 mol×60%×60 g·mol-1=18 g。
(3)葡萄糖燃烧的化学方程式为C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O, 0.1 mol葡萄糖完全燃烧所需氧气为0.6 mol,标准状况下体积为13.44 L。
(4)葡萄糖与新制的Cu(OH)2加热煮沸生成砖红色的Cu2O沉淀。
