饮食中的有机化合物
【第1课时】
乙醇
【学习目标】
1.会写乙醇的分子式、结构式、结构简式,知道官能团的概念,知道乙醇的官能团是—OH
2.知道乙醇中—OH上的氢可以被金属置换,会书写相关反应的化学方程式。
3.知道乙醇催化氧化生成乙醛以及反应中的断键和成键情况,会写相关反应的化学方程式。
【学习重难点】
重点:知道乙醇中—OH上的氢可以被金属置换,会书写相关反应的化学方程式。
难点:知道乙醇催化氧化生成乙醛以及反应中的断键和成键情况,会写相关反应的化学方程式。
【学习过程】
【新知导学】
一、乙醇与金属钠的反应
1.经测定,乙醇的分子式为C2H6O,根据所学化学键知识讨论,符合该分子式的有机物有几种可能的结构?
答案:
2.乙醇与钠反应实验探究
实验操作
向盛有少量无水乙醇的试管中加入一粒擦干煤油的金属钠,在试管口迅速塞上配有医用注射针头的单孔塞,检验放出气体的纯度后,点燃,并把一干燥的小烧杯罩在火焰上方,在烧杯内壁出现液滴后,迅速倒转烧杯,向烧杯中加入少量的澄清石灰水,观察有无浑浊
实验现象
钠粒位于乙醇的下部,有无色气体产生。点燃气体,火焰呈淡蓝色,干燥的烧杯上有液珠,澄清石灰水不变浑浊
问题讨论:
(1)钠与乙醇反应生成什么气体?
答案:氢气
(2)金属钠可保存在煤油中,金属钠与乙醇反应放出气体,据此分析判断哪种结构是乙醇的结构?
答案:金属钠可保存在煤油中,说明金属钠不能置换出与碳原子直接相连接的氢原子。
金属钠能与乙醇反应放出气体,说明乙醇的结构是而不是。
(3)乙醇与钠反应的化学方程式为2CH3CH2OH+2Na―→2CH3CH2ONa+H2↑。
(4)比较金属钠分别与水、乙醇反应的现象有什么不同?
答案:钠与水反应时,浮在水面上,熔化成闪亮的小球,有“嘶嘶”响声,反应剧烈;钠与乙醇反应时,沉于乙醇底部、不熔化成闪亮的小球、无响声,反应缓慢。
【归纳总结】
1.乙醇的分子组成与结构
2.乙醇分子中羟基上的氢原子不如水分子中的氢原子活泼,乙醇与钠的反应不如水剧烈。
(1)乙醇与Na反应的定量关系:C2H5OH~Na~H2。
(2)其他活泼金属如K、Mg、Al等也能置换出乙醇—OH上的H原子。
【活学活用】
1.下列关于乙醇的说法正确的是(
)
A.乙醇在水溶液中能电离出少量的H+,所以乙醇是电解质
B.乙醇结构中有—OH,所以乙醇显碱性
C.乙醇分子中只有羟基上的氢原子可被钠置换出来
D.常温下,1
mol乙醇可与足量的Na反应生成11.2
L
H2
答案:C
解析:乙醇在水溶液中既不能电离出H+,也不能电离出OH-;乙醇是非电解质,水溶液为中性,乙醇分子中羟基上的氢原子比烃基上的氢原子活泼;羟基上的氢原子可被钠置换出来,标准状况下,1
mol乙醇可与足量的Na反应生成11.2
L
H2。
易错警示:Na与乙醇的反应属于置换反应。
2.饱和一元醇的通式为CnH2n+1OH,4.6
g某饱和一元醇与足量金属钠反应,得到1.12
L(标准状况)的氢气。则该饱和一元醇的分子式为(
)
A.CH3OH
B.C2H5OH
C.C3H7OH
D.C4H9OH
答案:B
解析:该反应的比例关系:2
mol饱和一元醇与足量钠反应可得1
mol
H2。设该饱和一元醇的摩尔质量为M。
2CnH2n+1OH+2Na―→2CnH2n+1ONa+H2↑
2M
22.4
L
4.6
g
1.12
L
解得:M=46
g·mol-1。该饱和一元醇的相对分子质量为46,由该饱和一元醇的通式CnH2n+1OH,得等式:12n+2n+1+16+1=46,n=2。故该醇为C2H5OH。
方法规律:醇与Na反应的定量关系为2ROH~2Na~H2。
二、乙醇的氧化反应
1.乙醇的燃烧
化学方程式:C2H5OH+3O22CO2+3H2O;
现象:乙醇在空气中燃烧,发出淡蓝色的火焰,同时放出大量的热。
2.乙醇的催化氧化
实验操作
向试管里加入约2
mL乙醇,取一根光洁的铜丝,下端绕成螺旋状,放在酒精灯外焰上烧红,然后迅速伸入乙醇中,观察铜丝的变化,反复几次,小心地闻试管中液体产生的气味
实验现象
在每次操作过程中,铜丝先由红变黑,插入乙醇后又变红;反复几次后,液体散发出有刺激性气味的气体
实验结论
乙醇在加热和有催化剂(如Cu或Ag)存在的条件下,被氧化生成了乙醛,化学方程式为2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
3.乙醇与强氧化剂的反应
橙色的酸性重铬酸钾溶液遇乙醇后,溶液由橙色变为绿色,该反应可以用来检验司机是否酒后驾车;乙醇与酸性高锰酸钾溶液或酸性重铬酸钾溶液反应,被直接氧化成乙酸。
【归纳总结】
乙醇催化氧化的实质
特别提醒:等物质的量的乙醇和乙烯完全燃烧时,耗O2量相同,C2H5OH可以看成C2H4·H2O。
【活学活用】
3.硬质试管中铜网的质量为m
g,将硬质试管放在酒精灯上加热至铜网变红热,迅速投放到下列溶液中:①澄清石灰水;②盐酸;③乙醇;④稀HNO3。反复几次后,洗涤干燥铜网,再进行称量,则:
(1)质量大于m
g的有________。
(2)质量等于m
g的有________。
(3)质量小于m
g的有________。
答案:(1)①
(2)③
(3)②④
解析:Cu―→CuO质量增加,与①不反应,其质量大于m
g;与盐酸、稀HNO3反应分别生成CuCl2、Cu(NO3)2,质量减小;在乙醇催化反应中,铜为催化剂,质量不变。
规律总结:(1)符合RCH2OH的醇均能被催化氧化为RCHO,若醇分子中与羟基相连的碳原子上无氢原子则不能被催化氧化。
(2)利用乙醇的催化氧化反应,可除去铜丝表面的CuO,且铜的质量不减少。
4.乙醇分子中的各化学键如下图所示,下列关于乙醇分子在各种反应中断裂键的说法不正确的是(
)
A.和金属钠反应时键①断裂
B.在铜催化共热下与O2反应时断裂①和③
C.在空气中完全燃烧时断裂①②③④⑤
D.乙醇是电解质,在水中键①断裂电离出氢离子
答案:D
解析:乙醇与钠反应生成乙醇钠,是羟基中的O—H键断裂,A项正确;乙醇催化氧化成乙醛时,断裂①和③化学键,B项正确,乙醇完全燃烧时,化学键①②③④⑤全部断裂,C项正确;乙醇是非电解质,在水中键①不断裂,不能电离出氢离子。
规律总结:羟基决定了乙醇的化学性质。
【学习小结】
【第2课时】
乙酸
【学习目标】
1.会写乙酸的分子式、结构式、结构简式,知道乙酸的官能团是—COOH。
2.了解乙酸的物理性质和主要应用,知道乙酸具有酸的通性,酸性比碳酸强,会写乙酸与Na、NaOH、Na2CO3、NaHCO3反应的化学方程式。
3.掌握酯化反应的原理和实验操作,会写乙酸与乙醇发生酯化反应的化学方程式。
【学习重难点】
重点:了解乙酸的物理性质和主要应用,知道乙酸具有酸的通性,酸性比碳酸强,会写乙酸与Na、NaOH、Na2CO3、NaHCO3反应的化学方程式。
难点:掌握酯化反应的原理和实验操作,会写乙酸与乙醇发生酯化反应的化学方程式。
【学习过程】
【新知导学】
一、乙酸的组成、结构、物理性质与酸性
1.乙酸的分子结构
分子式
结构式
结构简式
主要原子团
填充模型
C2H4O2
CH3COOH
羧基:—COOH
2.乙酸俗称醋酸,是食醋的主要成分,具有酸的通性。现通过以下实验来认识乙酸的酸性:
实验操作
实验现象
实验结论
①
向试管中加入约2
mL稀醋酸溶液,加入石蕊溶液
溶液呈红色
乙酸具有酸性
②
向试管中加入约2
mL稀醋酸溶液,滴加碳酸钠溶液
有无色气泡放出
醋酸的酸性比碳酸强
【问题讨论】
(1)设计一个实验装置,比较乙酸、碳酸和硅酸的酸性强弱,画出装置图并说出预期的实验现象和结论。
答案:装置:
现象:碳酸钠溶液中出现气泡,硅酸钠溶液中有白色胶状沉淀生成。
结论:酸性:乙酸>碳酸>硅酸。
(2)用食醋浸泡结有一层水垢[主要成分CaCO3和Mg(OH)2]的暖瓶或水壶,可以清除其中的水垢。写出有关反应的化学方程式和离子方程式。
答案:2CH3COOH+CaCO3―→(CH3COO)2Ca+H2O+CO2↑,2CH3COOH+Mg(OH)2―→(CH3COO)2Mg+2H2O;2CH3COOH+CaCO3―→2CH3COO-+Ca2++H2O+CO2↑,2CH3COOH+Mg(OH)2―→2CH3COO-+Mg2++2H2O。
【归纳总结】
1.乙酸的物理性质
颜色
状态
气味
溶解性
熔点
俗称
无色
液体
刺激性
易溶于水
16.6
℃
醋酸
2.羟基氢原子的活动性比较
乙醇
水
碳酸
乙酸
酸碱性
——
中性
弱酸性
弱酸性
电离情况
不电离
微弱电离
部分电离
部分电离
与钠
反应
反应
反应
反应
与NaOH溶液
不反应
不反应
反应
反应
与NaHCO3溶液
不反应
水解
不反应
反应
羟基氢原子的活动性
CH3COOH>H2CO3>H2O>CH3CH2OH
与Na反应的反应剧烈程度
缓和―→剧烈
【活学活用】
1.下列物质中不能用来区分乙酸、乙醇、苯的是(
)
A.金属钠
B.溴水
C.Na2CO3溶液
D.紫色石蕊溶液
答案:B
解析:A项,钠与乙酸反应快于钠与乙醇的反应,苯不与Na反应,能区别;B项,溴水与乙醇、乙酸互溶,与苯萃取而使溴水层颜色变浅,不能区别;Na2CO3溶液与乙酸放出CO2气体,与乙醇混溶,与苯分层,C项能区分;紫色石蕊溶液与乙酸混合变红色,与乙醇混溶,与苯分层,D项可区分。
规律总结:鉴别乙醇和乙酸一般选用紫色石蕊溶液、Na2CO3溶液,氢氧化铜悬浊液,氧化铜粉末也能区别乙醇和乙酸。乙酸能与氢氧化铜和氧化铜反应,而乙醇不能。
2.苹果酸的结构简式为。下列说法正确的是(
)
A.苹果酸中能发生酯化反应的官能团有2种
B.1
mol苹果酸可与3
mol
NaOH发生中和反应
C.1
mol苹果酸与足量金属Na反应生成1
mol
H2
D.HOOC—CH2—CH(OH)—COOH与苹果酸互为同分异构体
答案:A
解析:苹果酸分子中含有羟基和羧基两种官能团,都能发生酯化反应,A项正确;羟基不能与NaOH发生中和反应,故1
mol苹果酸可与2
mol
NaOH发生中和反应,B项错误;羟基和羧基均能与金属Na反应,故1
mol苹果酸与足量金属钠反应生成1.5
mol
H2,C项错误;苹果酸的结构简式可写为或,即二者为同一物质,D项错误。
规律总结:羟基、羧基个数与生成气体的定量关系
(1)Na可以和所有的羟基反应,且物质的量的关系为2Na~2—OH~H2。
(2)Na2CO3、NaHCO3和—COOH反应产生CO2,物质的量的关系为Na2CO3~2—COOH~CO2,NaHCO3~—COOH~CO2。
二、乙酸的酯化反应
实验操作
实验装置
实验现象
在一支试管中加入3
mL乙醇和2
mL乙酸的混合物,然后边振荡试管边慢慢加入2
mL浓硫酸,观察右边试管中的现象并闻气味
饱和Na2CO3溶液的液面上有油状液体,且能闻到香味
【实验结论】
已知该反应生成的水是乙酸羧基上的羟基和乙醇羟基上的氢原子结合而成,余下的部分结合成乙酸乙酯,则该反应的化学方程式为CH3COOH+CH3CH2OH→+H2O,该反应原理可用示踪原子法来证明:若用含18O的乙醇和不含18O的乙酸反应,则反应的化学方程式为+H—18O—C2H5→+H2O。
【问题讨论】
(1)该反应是否属于取代反应?该反应为可逆反应,浓H2SO4起什么作用?
答案:属于取代反应,浓硫酸的作用有:①催化剂——加快反应速率;②吸水剂——提高CH3COOH、CH3CH2OH的转化率。
(2)向试管中加入乙醇、乙酸和浓硫酸时,能否先加入浓硫酸,再加入乙醇和乙酸?
答案:不能。先加入浓硫酸,再加入乙醇和乙酸,相当于稀释浓硫酸,会使液体沸腾,使硫酸液滴向四周飞溅。
(3)加热的目的是什么?
答案:①加快反应速率;②及时将产物乙酸乙酯蒸出,提高乙酸乙酯产率。
(4)加热时为什么要求小火缓缓均匀加热?还可以采取什么加热方式?
答案:加热时要用小火缓慢、均匀加热,目的是防止乙酸、乙醇的大量挥发和液体的沸腾。还可以用水浴加热的方式进行加热。
(5)饱和碳酸钠溶液的作用是什么?
答案:①中和挥发出来的乙酸;②溶解挥发出来的乙醇;③降低乙酸乙酯的溶解度,便于分层得到酯。
(6)导气管末端为什么不能插入饱和碳酸钠溶液中?
答案:防止因受热不均匀产生倒吸。
【归纳总结】
1.酯化反应的概念:酸与醇反应生成酯和水的反应。
2.酯化反应的实质:酸脱羟基、醇脱氢形成水,余下的部分结合成酯。
3.酯化反应的特点:可逆反应、取代反应。
4.乙酸乙酯的制备实验:
(1)部分装置作用
①长导管的作用:导出乙酸乙酯蒸气,冷凝回流乙酸和乙醇。
②碎瓷片的作用:防止暴沸。
(2)防倒吸:为防止倒吸,收集产物的试管内导气管不能插入液面以下。
(3)试剂加入顺序:加入药品时,先加乙醇和乙酸,然后再加入浓H2SO4,以免浓H2SO4溶于乙酸和乙醇时放出大量热,使液体飞溅。
(4)加热注意事项:
①加热时开始小火均匀加热,目的是防止乙酸、乙醇大量挥发,使二者充分反应;最后大火集中加热是使生成的乙酸乙酯挥发出来。
②还可以用水浴加热方式进行加热。
(5)反应物纯度要求:乙醇要用无水乙醇,乙酸要用无水乙酸。
(6)产物分离方法:用分液法分离乙酸乙酯和饱和Na2CO3溶液。
【活学活用】
3.可用如图所示装置制取少量乙酸乙酯(酒精灯等在图中均已略去)。请填空:
(1)试管a中需要加入浓硫酸、冰醋酸和乙醇各2
mL,正确的加入顺序及操作是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)为防止a中的液体在实验时发生暴沸,在加热前应采取的措施是________________________________________________________________________。
(3)实验中加热试管a的目的是
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________。
a中反应的化学方程式:________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)球形干燥管C的作用是__________________________________________________,
b烧杯中加有饱和Na2CO3溶液,其作用是____________________________________________________________________________________________________________________。
(5)若反应前向b中加入几滴酚酞,溶液呈红色,反应结束后b中的现象是________________________________________________________________________。
答案:(1)先加入2
mL乙醇和2
mL冰醋酸混合物,然后一边摇动试管一边慢慢地加入2
mL浓硫酸
(2)在试管中加入几片沸石(或碎瓷片)
(3)①加快反应速率
②及时将产物乙酸乙酯蒸出,提高乙酸乙酯产率
CH3COOH+CH3CH2OH→+H2O
(4)冷凝和防止倒吸
吸收蒸出的少量乙酸,溶解蒸出的少量乙醇,降低乙酸乙酯的溶解度
(5)下层红色变浅,出现分层现象
解析:(1)先加入2
mL乙醇和2
mL冰醋酸混合物,然后一边摇动试管一边慢慢地加入2
mL浓硫酸。
(2)为了防止发生暴沸应在加热前向试管中加入几片沸石(或碎瓷片)。
(3)加热试管可提高反应效率,同时可将乙酸乙酯及时蒸出,有利于提高乙酸乙酯的产率。
(4)用Na2CO3溶液吸收产物时注意防止倒吸。乙酸乙酯在饱和Na2CO3溶液中溶解度很小,而随乙酸乙酯蒸出的乙酸能与Na2CO3溶液反应,蒸出的乙醇能溶于溶液中,因此便于分离出乙酸乙酯。
(5)开始反应前b中存在Na2CO3,所以滴入酚酞溶液呈红色,反应结束后产物中除乙酸乙酯外,还有伴随蒸出的乙醇和乙酸,少量的乙酸中和b中的OH-,从而使红色变浅,并且生成的乙酸乙酯不溶于水,所以出现分层现象。
规律总结:(1)实验室中采取的加快反应速率的措施
①加热;②使用催化剂;③使用无水乙醇和冰醋酸,增大反应物浓度。
(2)为提高乙酸的转化率,适当增大较廉价乙醇的用量。
4.如图为实验室制取少量乙酸乙酯的装置图。下列关于该实验的叙述中不正确的是(
)
A.向a试管中先加入浓硫酸,然后边摇动试管边慢慢加入乙醇,再加冰醋酸
B.试管b中导气管口不能浸入液面的原因是防止实验过程中产生倒吸现象
C.当反应发生后,振荡盛有饱和Na2CO3溶液的试管会有气泡产生
D.试管b中饱和Na2CO3溶液的作用是吸收随乙酸乙酯蒸出的少量乙酸和乙醇
答案:A
解析:应把浓H2SO4逐滴加入到乙酸和乙醇的混合物中,A项错误;导气管不插入饱和Na2CO3溶液中,防止倒吸,B项正确;随乙酸乙酯蒸出的乙酸与Na2CO3反应,产生CO2,C项正确;同时也吸收被蒸出的乙醇,D项正确。
易错警示:1.不能用NaOH溶液代替饱和Na2CO3溶液,因为NaOH溶液碱性很强,会使乙酸乙酯水解。
2.除去乙酸乙酯中的乙酸或乙醇应加饱和Na2CO3溶液,充分振荡,静置分液。
3.饱和Na2CO3溶液可以鉴别乙酸、乙醇和乙酸乙酯三种液体,向三种液体中加入适量饱和Na2CO3溶液的现象分别是有气泡放出、互溶不分层、液体分层。
【学习小结】
【第3课时】
酯和油脂
【学习目标】
1.知道酯的存在、组成、结构和性质,会写酯的水解反应方程式。
2.知道油脂的组成、结构、性质及应用,能区分酯与脂、油脂与矿物油。
【学习重难点】
重点:知道酯的存在、组成、结构和性质,会写酯的水解反应方程式。
难点:知道油脂的组成、结构、性质及应用,能区分酯与脂、油脂与矿物油。
【学习过程】
【新知导学】
一、酯与酯的水解
1.酯是酸和醇发生酯化反应生成的一类有机化合物,酯的官能团是。酯一般难溶于水,易溶于有机溶剂,酯的密度比水小,相对分子质量较小的酯大都有芳香气味。
2.按表中实验操作完成实验,观察实验现象,填写下表:
实验操作
实验现象
芳香气味很浓
芳香气味较淡
芳香气味消失
实验结论
中性条件下乙酸乙酯几乎不水解
酸性条件下乙酸乙酯部分水解
碱性条件下乙酸乙酯完全水解
(1)写出上述实验中反应的化学方程式:
①CH3COOCH2CH3+H2O→CH3COOH+CH3CH2OH;
②CH3COOCH2CH3+NaOHCH3COONa+CH3CH2OH。
(2)酯在酸性条件下水解程度与在碱性条件下水解程度有何不同?说明理由。
答案:酯在碱性条件下水解程度大。酯水解生成酸和醇,碱能与生成的酸发生中和反应,减小了酸的浓度,使水解平衡向正反应方向移动,促进了酯的水解,可使水解趋于完全。
【归纳总结】
酯化反应与酯的水解反应的比较
酯化反应
水解反应
化学方程式
CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O
CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH
断键方式
断键与成键关系
酯化反应时形成的化学键,是水解时断开的化学键
催化剂
浓硫酸
稀硫酸或NaOH溶液
催化剂的其他作用
吸水,提高CH3COOH和C2H5OH的反应速率
NaOH中和酯水解生成的CH3COOH,提高酯的水解率
加热方式
酒精灯加热
水浴加热
反应类型
酯化反应,取代反应
水解反应,取代反应
关键提醒:(1)酯的官能团为“”,酯在酸性条件下水解生成RCOOH,在碱性条件下水解生成R—COONa。酯的水解反应也是取代反应。
(2)酯化反应和酯在酸性条件下的水解反应都是可逆反应,化学方程式用“”;酯在碱性条件下,由于生成的酸与碱反应,促使酯完全水解,化学方程式用“→”。
【活学活用】
1.下列关于乙酸乙酯水解反应与乙酸和乙醇酯化反应的比较中正确的是(
)
A.两个反应均可采用水浴加热
B.两个反应使用的硫酸作用完全相同
C.两个反应均可看作取代反应
D.两个反应一定都是可逆反应
答案:C
解析:酯化反应温度较高,需要采用酒精灯加热,A项错误;酯化反应中使用的是浓硫酸,作用为催化剂和吸水剂,而酯的水解反应中使用的是稀硫酸,作用只是催化剂,B项错误;酯在碱性条件下的水解反应,不是可逆反应,D项错误。
易错警示:酯水解反应用稀硫酸,只作催化剂,酯化反应中浓硫酸作催化剂和吸水剂。
2.有机物是一种酯。参照乙酸乙酯水解中化学键变化的特点分析判断,这种酯在酸性条件下水解生成______种新物质。这些物质再每两个分子一组进行酯化反应,最多可生成__________种酯。在新生成的酯中,相对分子质量最大的结构简式是___________________________________________________________。
答案:3
5
解析:酯水解时酯分子里断裂的化学键是中的碳氧单键,原有机物分子里有2个这样的原子团,故它水解生成3种新物质:①
②HOCH2CH2OH ③。这3种物质按题意重新酯化有:①与①生成链状酯,①与①生成环状酯,①与②生成链状酯,①与③生成链状酯,②与③生成链状酯。水解生成的新物质中①的相对分子质量最大,并且①与①生成链状酯分子时脱去1个水分子,①与①生成环状酯分子时脱去2个水分子。
规律总结:酯化反应的成键之处就是酯水解的断键之处。酯水解时,中的C—O键断裂,C原子接羟基形成羧酸,O原子接H原子形成醇。
3.某羧酸酯的分子式为C18H26O5,1
mol
该酯完全水解可得到1
mol羧酸和2
mol乙醇,该羧酸的分子式为(
)
A.C14H18O5
B.C14H16O4
C.C16H22O5
D.C16H20O5
答案:A
解析:1
mol分子式为C18H26O5的酯完全水解可得到1
mol羧酸和2
mol乙醇,说明该羧酸酯分子中含有2个酯基,则C18H26O5+2H2O―→羧酸+2C2H5OH,由原子守恒定律推知该羧酸的分子式为C14H18O5,A项正确。
规律总结:对于羧基与羟基生成的酯,酯水解时存在定量关系如下:
1
mol+1
mol
H2O1
mol
—COOH+1
mol
—OH
二、油脂的分子结构与性质
1.油脂的组成和结构
油脂是一类特殊的酯,可以看作是高级脂肪酸(如硬脂酸C17H35COOH、软脂酸C15H31COOH、亚油酸C17H31COOH等)与甘油[丙三醇C3H5(OH)3]经酯化反应生成的酯,其结构简式可表示为,其中R1、R2、R3可能相同,也可能不同,天然油脂属于混合物(填“纯净物”或“混合物”)。
2.油脂的分类与物理性质
(1)油和脂肪统称为油脂。油和脂肪的状态不同,油中的碳链含碳碳双键较多,主要是低沸点的植物油;脂中的碳链含碳碳单键较多,主要是高沸点的动物脂肪。
(2)油脂都难溶于水,易溶于乙醇、乙醚等有机容剂,密度比水小。天然油脂大多是混合物,没有固定的熔、沸点。
3.油脂的化学性质
(1)油脂的水解反应
①油脂在酸性条件下水解生成甘油(丙三醇)和高级脂肪酸,如硬脂酸甘油酯在酸性条件下发生水解的化学方程式:
+3C17H35COOH。
②油脂在碱性条件下水解生成高级脂肪酸钠和甘油,如硬脂酸甘油酯在碱性条件下水解的化学方程式:
+3C17H35COONa。
(2)油脂的氢化反应
植物油分子中存在,能与氢气发生加成反应,将液态油脂转化为固态油脂。
4.用途
(1)为人体提供能量,调节人体生理活动。
(2)工业生产高级脂肪酸和甘油。
(3)制肥皂、油漆等。
【归纳总结】
关键提醒:(1)油脂属于酯类,是高级脂肪酸甘油酯,是混合物。
(2)高级脂肪酸的钠盐可用于制取肥皂,因此油脂在碱性条件下的水解反应,又称为皂化反应。
【活学活用】
4.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退色
答案:D
解析:油脂是高级脂肪酸的甘油酯,A、C项正确;油脂为混合物,没有固定的熔、沸点,
B项正确;油酸甘油酯与溴加成可使溴的四氯化碳溶液退色,D项错误。
规律总结:油脂中含有碳碳双键,能使溴水和酸性KMnO4溶液退色,并且能与H2发生加成反应。
5.下列有关油脂的叙述中错误的是(
)
A.植物油不能使KMnO4(H+)溶液退色
B.用热的烧碱溶液可区别植物油和矿物油
C.油脂可以在碱性条件下水解
D.从溴水中提取溴不可用植物油做为萃取剂
答案:A
解析:植物油中含有碳碳双键,能使酸性KMnO4溶液退色,A项错误;植物油属于酯,在NaOH作用下可水解不分层,而矿物油属于烃类,不与NaOH溶液反应,B项正确;C项正确;植物油中不饱和键与Br2发生加成反应,D项正确。
方法规律:可用加含酚酞的NaOH溶液并加热的方法区别植物油和矿物油。
【学习小结】
1.酯和油脂的比较:由酸(有机酸或无机含氧酸)和醇脱水生成的化合物统称为酯,如甲酸乙酯、硝酸乙酯、硬脂酸甘油酯等均属于酯类,而油脂仅指高级脂肪酸与甘油(丙三醇)反应所生成的酯,因而油脂是酯中特殊的一类。要注意,“油脂”不能写为“油酯”。
2.油脂和矿物油的比较
物质
油脂
矿物油
脂肪
油
组成
多种高级脂肪酸的甘油酯
多种烃(石油及其分馏产品)
含饱和烃基多
含不饱和烃基多
性质
固态或半固态
液态
具有烃的性质,不能水解
能水解并部分兼有烯烃的性质
鉴别
加含酚酞的NaOH溶液,加热,红色变浅
加含酚酞的NaOH溶液,加热,无变化
第4课时
糖类
【学习目标】
1.知道糖类的组成、重要性质和主要应用。
2.认识葡萄糖的分子结构和特征反应。
3.能够设计实验确认淀粉水解的产物及水解的程度。
【学习重难点】
重点:认识葡萄糖的分子结构和特征反应。
难点:能够设计实验确认淀粉水解的产物及水解的程度。
【学习过程】
【新知导学】
一、糖类
1.糖类的组成和分类
(1)组成:糖类是由C、H、O三种元素组成的一类有机化合物,其组成大多可以用通式Cn(H2O)m表示,过去曾称其为碳水化合物。
(2)分类:糖类可以根据其能否水解以及水解产物的不同进行分类。
类别
单糖
低聚糖(以双糖为例)
多糖
代表物
葡萄糖、果糖
蔗糖、麦芽糖
淀粉、纤维素
分子式
C6H12O6
C12H22O11
(C6H10O5)n
水解特点
不能水解
1
mol双糖能水解成2
mol单糖
1
mol多糖能水解成
n
mol
单糖
2.糖类的来源
糖类是绿色植物光合作用的产物:6CO2+6H2OC6H12O6(葡萄糖)+6O2。
【归纳总结】
糖类通式Cn(H2O)m中n、m可以相同也可以不同,通式只反映出大多数糖的组成,不能反映它们的结构特点。
(1)糖类分子中的H、O原子并不是结合成水的形式存在。
(2)多数糖类符合通式,但也有少数糖类不符合通式,如鼠李糖(C6H12O5)。
(3)有些物质虽然符合通式但不是糖类,如甲醛(HCHO)、乙酸(CH3COOH)、甲酸甲酯(HCOOCH3)等。
【活学活用】
1.下列说法正确的是(
)
A.凡符合Cn(H2O)m通式的化合物一定属于糖类,不符合此通式的不属于糖类
B.凡能溶于水且具有甜味的化合物都属于糖类
C.淀粉和纤维素都可以用(C6H10O5)n表示分子组成,它们是同分异构体
D.纤维素、淀粉、蔗糖和油脂在一定条件下都可发生水解反应
答案:D
解析:符合Cn(H2O)m通式的化合物不一定是糖,如乙酸(C2H4O2)等符合通式Cn(H2O)m,不属于糖。并不是所有的糖都符合Cn(H2O)m通式,A项错误;糖类不一定有甜味,如纤维素属于糖类但没有甜味。有甜味的物质不一定都是糖类,例如糖精甜味是葡萄糖的几百倍,但它是人工合成的酰胺类物质,甘油、木糖醇虽然都有甜味,但它们属于多羟基醇而不属于糖类,B项错误;淀粉、纤维素的通式都可表示为(C6H10O5)n。但n值不同,不是同分异构体,C项错误。
易错警示:淀粉、纤维素通式中的n值不同,它们不属于同分异构体,而且是混合物。果糖和葡萄糖,蔗糖和麦芽糖互为同分异构体。
二、葡萄糖
1.分子组成和结构
分子式
结构简式
主要原子团
最简式
C6H12O6
CH2OH(CHOH)4CHO
—CHO、—OH
CH2O
2.物理性质
颜色
状态
水溶性
存在
无色
固体
易溶
葡萄和其他有甜味的水果中
3.主要化学性质
(1)在人体内缓慢氧化,提供人体活动所需能量,写出葡萄糖在人体内氧化的化学方程式:C6H12O6+6O2―→6CO2+6H2O。
(2)与新制Cu(OH)2悬浊液反应。完成下列实验:
实验现象:试管中有砖红色沉淀生成。
实验结论:葡萄糖具有还原性,能被弱氧化剂如新制Cu(OH)2悬浊液氧化,生成砖红色Cu2O沉淀。
应用:这一反应可用于尿糖的检测。
【归纳总结】
1.葡萄糖的分子结构与性质
2.常用新制的Cu(OH)2悬浊液检验葡萄糖的存在。
【活学活用】
2.对于葡萄糖的下列叙述中正确的是(
)
A.1
mol葡萄糖与足量钠反应会生成3
mol
H2
B.葡萄糖在一定条件下能水解
C.能与新制Cu(OH)2悬浊液反应
D.可使小苏打溶液冒出气泡
答案:C
解析:葡萄糖含有羟基,能与钠反应放出氢气,C6H12O6~5Na~H2↑,A项错误;葡萄糖是单糖,不能水解,B项错误;能与新制Cu(OH)2悬浊液反应,C项正确;无羧基,不与NaHCO3反应,D项错误。
3.某学生做葡萄糖的还原性实验,将4
mL
0.5
mol·L-1的CuSO4溶液和4
mL
0.5
mol·L-1的NaOH溶液混合后,滴入1.0
mL的10%的葡萄糖,加热煮沸,结果没有看到砖红色沉淀生成。这是因为(
)
A.葡萄糖浓度太大
B.加热时间不够
C.CuSO4溶液的量不够
D.NaOH溶液的量不够
答案:D
解析:葡萄糖与新制Cu(OH)2反应时,NaOH必须过量,而本题中n(CuSO4)=n(NaOH)=2×10-3mol,NaOH的量不足,故看不到砖红色沉淀生成。
规律总结:葡萄糖与新制Cu(OH)2悬浊液反应,在碱性环境和加热到沸腾时才能有砖红色沉淀生成。
三、淀粉和纤维素
1.淀粉、纤维素都是绿色植物光合作用的产物,请认真阅读教材相关内容,总结淀粉、纤维素的存在及生理功能。
物质
存在
生理功能
淀粉
绿色植物光合作用的产物,主要存在于植物的种子或块根里,其中谷类含淀粉较多
淀粉在人体内逐步水解为葡萄糖,葡萄糖被氧化,为人体提供所需能量
纤维素
植物细胞壁的基本成分,一切植物中均含有纤维素
不能被人体消化吸收,但食物中的纤维素在人体消化过程中能刺激肠道蠕动和分泌消化液,有助于食物的消化和排泄
2.淀粉、纤维素都属于多糖,二者都能水解,最终生成葡萄糖。
(1)淀粉为人体提供能量,具体变化过程可表示为食物中的淀粉(C6H10O5)n糊精[(C6H10O5)x(x(2)用富含淀粉的农作物为原料酿酒,用富含纤维素的植物秸秆为原料生产酒精。有关的化学方程式如下:
+nH2O
(此为葡萄糖的工业制法),
2C2H5OH+2CO2↑(此为酒精的工业制法)。
3.检验淀粉水解及水解程度的实验步骤
实验现象及结论
情况
现象A
现象B
结论
①
溶液呈蓝色
未产生砖红色沉淀
未水解
②
溶液呈蓝色
出现砖红色沉淀
部分水解
③
溶液不呈蓝色
出现砖红色沉淀
完全水解
①淀粉在酸或酶的催化作用下逐步分解,最终生成葡萄糖。
②淀粉遇碘变为蓝色,可用于检验淀粉的存在。
【归纳总结】
1.淀粉和纤维素的性质及应用
2.淀粉水解程度及其产物的检验时应特别注意的问题
(1)检验淀粉时,必须直接取水解液加入碘水,不能取中和液,因为碘能与NaOH溶液反应。
(2)因反应是用硫酸作催化剂,而与新制Cu(OH)2悬浊液反应的溶液必须呈碱性,所以应先中和再检验。
【活学活用】
4.下列有关概念的描述正确的是(
)
A.纤维素被人体消化吸收后提供营养物质
B.能发生水解反应的物质不一定是糖类,但糖类一定能发生水解反应
C.没有成熟的苹果汁遇碘显蓝色,成熟的苹果汁能还原新制氢氧化铜悬浊液
D.1
mol
双糖完全水解一定能够生成2
mol葡萄糖
答案:C
解析:纤维素虽属于糖类,但不能被消化吸收直接成为人体的营养物质,A项错误;单糖不水解,B项错误;蔗糖水解产物是等物质的量的葡萄糖和果糖,D项错误;没有成熟的苹果汁中有光合作用的产物淀粉,遇碘单质显蓝色,而成熟的苹果汁中有葡萄糖,成熟的苹果汁能还原新制Cu(OH)2悬浊液。
易错警示:纤维素在人体内不水解,不是所有的糖类都能发生水解反应,单糖不水解。
5.将淀粉水解并用新制Cu(OH)2碱性悬浊液检验水解产物的实验中,要进行的主要操作有:①加热;②滴入稀硫酸;③加入新制的Cu(OH)2悬浊液;④加入NaOH溶液中和。以上各步操作的先后顺序排列正确的是(
)
A.①②③④①
B.②①④③①
C.②①④③
D.④③①②①
答案:B
解析:解答本题时必须明确各步操作的目的和各步反应的条件。加热是淀粉在酸催化作用下发生水解反应的条件,也是其水解产物与新制Cu(OH)2悬浊液发生反应的条件;滴入稀硫酸用来催化淀粉水解;加入NaOH溶液是为了中和稀H2SO4,使葡萄糖与Cu(OH)2反应生成砖红色沉淀。验证淀粉水解产物过程可以表示为淀粉溶液酸化液水解液中和溶液Cu2O,故正确的排序为②①④③①。
易错警示:检验淀粉水解液中是否会有葡萄糖时,先加入NaOH溶液中和硫酸,再加入新制Cu(OH)2悬浊液。
【学习小结】
第5课时
蛋白质和氨基酸
【学习目标】
1.知道蛋白质的存在、组成、主要性质和应用。
2.知道蛋白质水解最终产物是氨基酸,熟知常见的氨基酸及其结构特点。
【学习重难点】
重点:知道蛋白质的存在、组成、主要性质和应用。
难点:知道蛋白质水解最终产物是氨基酸,熟知常见的氨基酸及其结构特点。
【学习过程】
【新知导学】
一、蛋白质的性质
1.蛋白质的盐析
(1)按表中实验操作完成实验,并填写下表:
实验操作
实验现象
实验结论
向(NH4)2SO4饱和溶液中加入鸡蛋清溶液后,有沉淀析出,加入到蒸馏水中时,沉淀溶解
(NH4)2SO4饱和溶液能降低鸡蛋清在水中的溶解度,但不改变鸡蛋清的性质
(2)由实验可知:①概念:浓的无机盐溶液使蛋白质的溶解度降低而使其从溶液中析出的过程叫盐析。
②条件:浓的轻金属盐溶液或铵盐溶液会使蛋白质溶解度降低而析出。少量的无机盐能促进蛋白质的溶解。
③特点:盐析是可逆过程,继续加水时能使沉淀溶解,不影响蛋白质的生理活性。故可利用这一性质来分离、提纯蛋白质。
2.蛋白质的变性
(1)按表中实验操作完成实验,并填写下表:
实验操作
实验现象
加热后,鸡蛋清沉淀,再加入到蒸馏水中,沉淀不溶解
加入CuSO4溶液后,鸡蛋清沉淀,再加入到蒸馏水中,沉淀不溶解
加入乙醇的水溶液后,鸡蛋清沉淀,再加入到蒸馏水中,沉淀不溶解
实验结论
加热、CuSO4溶液、乙醇都能使蛋白质的性质发生改变
(2)蛋白质的变性是在紫外线照射、加热或加入酸、碱、重金属盐、有机物(乙醇、苯酚、甲醛等)的情况下,蛋白质发生性质上的改变而聚沉的过程。
(3)蛋白质的变性是不可逆的化学变化过程,蛋白质失去生理活性不能再恢复成为原来的蛋白质,可以利用这一性质进行杀菌消毒。
3.蛋白质的特征反应
(1)显色反应:在盛有鸡蛋清溶液的试管中,滴加浓硝酸,观察到的现象是鸡蛋清溶液变黄色,其原因是分子中含有苯环的蛋白质能与浓硝酸发生显色反应,利用此性质可以鉴别某些蛋白质。
(2)蘸取少量鸡蛋清或取一根头发,放在酒精灯上灼烧,有特殊的气味,用此性质可鉴别毛料纤维和合成纤维。
【归纳总结】
蛋白质的盐析与变性比较
盐析
变性
概念
蛋白质在某些盐的浓溶液中因溶解度降低而析出
蛋白质在加热、酸、碱等条件下性质发生改变而凝结起来
特征
可逆
不可逆
实质
溶解度降低,物理变化
性质上改变,化学变化
条件
碱金属、镁、铝等轻金属盐和铵盐的浓溶液
加热、强酸、强碱、强氧化剂、紫外线、重金属盐、苯酚、甲醛、乙醇等
用途
分离和提纯蛋白质
杀菌、消毒
【活学活用】
1.下列各物质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:加热、强酸、强碱、强氧化剂、紫外线、重金属盐、苯酚、甲醛、乙醇等能使蛋白质变性。②④⑥能使蛋白质变性。
易错警示:1.重金属盐不论是浓溶液还是稀溶液都会使蛋白质变性。
2.要分清轻金属无机盐溶液是浓溶液还是稀溶液,浓溶液使蛋白质析出,稀溶液促进其溶解。
2.下面关于蛋白质的叙述不正确的是(
)
A.可以通过灼烧时的特殊气味来鉴别蛋白质
B.部分蛋白质遇浓硝酸变黄
C.蛋白质在酶的作用下水解的最终产物是葡萄糖
D.若误食重金属盐,可服用大量鲜牛奶或豆浆进行解救
答案:C
解析:蛋白质灼烧时有特殊的气味,蛋白质遇浓硝酸变黄为蛋白质的显色反应,蛋白质遇重金属盐会发生变性,服用鲜牛奶或豆浆可以缓解重金属盐对人体的伤害,故A、B、D三项均正确;蛋白质水解的最终产物是氨基酸。
规律总结:能水解的有机物:(1)酯类:乙酸乙酯等;(2)某些糖类物质:蔗糖、淀粉、纤维素;(3)油脂:植物油、动物脂肪;(4)蛋白质、多肽。
二、蛋白质的水解产物——氨基酸
1.人体从食物中摄取的蛋白质在蛋白酶的催化作用下水解生成各种氨基酸。这些氨基酸被人体吸收后,在一定条件下又重新结合成人体所需要的各种蛋白质。
2.几种重要的氨基酸的结构简式分别为
甘氨酸(氨基乙酸):,
丙氨酸(α?氨基丙酸):,
谷氨酸(α?氨基戊二酸):
。
观察分析上述氨基酸的分子结构,回答下列问题:
(1)α?氨基酸分子中,氨基连在离羧基最近的碳原子上。
(2)氨基酸分子中含有羧基(—COOH)和氨基(—NH2)两种官能团。
3.氨基乙酸分子中羧基与氨基可以发生类似于酯化反应的脱水反应,生成二肽,写出其化学方程式。
答案:
【归纳总结】
1.氨基酸既能与碱反应,又能与酸反应,具有两性。
2.在一定条件下,氨基酸之间能发生反应,合成更复杂的化合物(多肽),构成蛋白质。
【活学活用】
3.关于的酸碱性,下列说法正确的是(
)
A.既有酸性,也有碱性
B.只有酸性
C.只有碱性
D.既没有酸性也没有碱性
答案:A
解析:氨基酸结构中含有羧基和氨基,所以既有酸性,又有碱性。
规律总结:含碳、氢、氧三种元素的化合物中,铵盐和氨基酸都能与强酸和强碱反应。
4.下图是只含有C、H、O、N四种元素的有机物的简易球棍模型,完成下列问题:
(1)该物质的结构简式为________________。
(2)已知—NH2与NH3类似,能与盐酸反应,请写出该物质与盐酸反应的化学方程式:________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)该物质能与NaOH溶液反应,请写出反应的化学方程式:________________________。
答案:(1)
(2)CH3CH(NH2)COOH+HCl―→CH3CH(COOH)NH3Cl
(3)CH3CH(NH2)COOH+NaOH―→CH3CH(NH2)COONa+H2O
解析:
规律总结:氨基酸与酸或碱反应均生成盐,氨基酸为两性化合物。
【学习小结】
26
/
27(共131张PPT)
饮食中的有机化合物
第1课时 乙 醇
一、乙醇的分子组成和结构
【巧判断】
(1)乙醇的结构简式为C2H5OH,说明乙醇分子中共有两种氢原子。(
)
提示:×。乙醇分子中有三种氢原子,其中烃基上的氢原子有两种,羟基上有一种。
(2)乙醇的分子结构中有OH-。(
)
提示:×。乙醇结构中没有OH-而是羟基(—OH)。
(3)羟基的电子式为
。(
)
提示:×。羟基的电子式为
。
二、乙醇的性质
1.物理性质
颜色
状态
气味
密度
熔、沸点
水溶性
挥发性
_____
_____
_____
_____
比水
的___
低
与水以任
意比_____
___挥发
无色
液体
特殊
香味
小
互溶
易
【情境·思考】
俗话说“酒香不怕巷子深”,意思就是说如果酒酿得好,就是在很深的巷子里,也会有人闻香知味,前来品尝。
这里面体现了乙醇的哪些物理性质?
提示:俗语中体现了乙醇是一种易挥发的有香味的液体。
2.化学性质
(1)氧化反应。
①燃烧:完全燃烧的化学方程式:__________________
_________。
CH3CH2OH+3O2
2CO2+3H2O
②催化氧化:
实验
操作
实验
现象
在空气中灼热的铜丝表面_________,
试管中的液体有_______气味
由黑变红
刺激性
实验
结论
乙醇在加热和有催化剂(如Cu和Ag)存在的条件下,被氧化生成了_____
化学
方程式
_____________________________
乙醛
2CH3CH2OH+O2
2CH3CHO+2H2O
③乙醇与酸性KMnO4溶液或酸性重铬酸钾溶液反应被氧化成_____。
乙酸
(2)与金属钠反应。
实验操作
实验现象
①钠粒位于乙醇的_____,有_________气体产生;
②点燃气体,火焰呈_______,干燥的烧杯内壁出现_____;澄清石灰水_____浑浊
底部
无色无味
淡蓝色
水珠
不变
实验结论
金属钠与乙醇反应生成_____
化学方程式
_____________________________
氢气
2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑
三、重要用途
(1)用作燃料。
(2)各种酒的主要成分。
(3)重要的_____和化工原料。
(4)医院里用____(体积分数)的乙醇溶液杀菌、消毒。
溶剂
75%
【巧判断】
(1)乙醇与金属钠反应时,是乙醇分子中羟基中的O—H键断裂。(
)
提示:√。乙醇与金属钠反应生成乙醇钠,是乙醇分子中羟基中的O—H键断裂。
(2)检验乙醇中是否含有水,可加入少量无水硫酸铜,若变蓝则含水。(
)
提示:√。检验乙醇中是否含有水可用无水硫酸铜检验,若变蓝则表明乙醇中含水。
(3)甲烷、乙烯、苯、乙醇都是无色不溶于水的有机化合物。(
)
提示:×。甲烷、乙烯、苯都不溶于水,但乙醇却能与水以任意比例互溶。
【情境·思考】
为了减少车祸,交警常对驾驶员呼出的气体中的酒精含量进行测试。酒精检测的原理是橙色的K2Cr2O7酸性水溶液遇乙醇迅速生成绿色Cr3+。该检测方法利用了酒精的哪些性质?
提示:乙醇沸点低,具有挥发性,故呼出气体中含有乙醇;乙醇具有还原性,能将橙色的K2Cr2O7还原成绿色的Cr3+。
知识点 乙醇的结构与性质
【重点释疑】
1.乙醇分子的组成与结构
与水反应
与乙醇反应
反应方程式
2Na+2H2O=====
2NaOH+H2↑
2CH3CH2OH+2Na→
2CH3CH2ONa+H2↑
反应实质
水中氢原子被置换
羟基氢原子被置换
现
象
声现象
有“嘶嘶”声响
无声响
钠变化
浮、熔、游、响
沉于底部、不熔化
与水反应
与乙醇反应
结
论
羟基氢的活泼性
H2O>CH3CH2OH
密度大小
ρ(Na)<ρ(H2O)
ρ(Na)>
ρ(CH3CH2OH)
定量计算关系
2H2O~2Na~H2
2CH3CH2OH~2Na~H2
3.乙醇的催化氧化反应
【易错提醒】羟基与氢氧根容易辨别错误,其区别如下表:
羟基(—OH)
氢氧根(OH-)
电子式
质子数
9
9
电子数
9
10
电性
呈电中性
呈负电性
羟基(—OH)
氢氧根(OH-)
存在
方式
不能独立存在,只能与别的“基”结合在一起
能独立存在,如溶液中和晶体中的OH-
稳定性
不稳定,能与Na等发生反应,羟基被破坏
较稳定,与Fe3+等微粒发生反应时整体参与,OH-并未遭破坏
【思考·讨论】
(1)钠能置换乙醇分子中的氢,能说明乙醇显酸性吗?
提示:不能。乙醇与钠反应比水与钠反应缓慢,说明乙醇分子中羟基上的氢原子不如水分子中的氢原子活泼,水呈中性,所以乙醇不显酸性。
(2)乙醇催化氧化反应实验中铜丝是否参与反应?铜丝的作用是什么?
提示:铜丝参与化学反应,铜丝先被氧气氧化成氧化铜,后又被乙醇还原为铜,反应前后的质量和化学性质没有变化,起催化剂的作用。
【案例示范】
【典例】(2019·济南高一检测)下列乙醇的化学性质中不是由羟基所决定的是(
)
A.跟活泼金属Na等发生反应
B.在足量O2中完全燃烧生成CO2和水
C.当Ag或Cu存在时跟O2发生反应生成乙醛和H2O
D.乙醇被酸性高锰酸钾溶液氧化为乙酸
【解题指南】解答本题需注意以下两点:
(1)钠与乙醇反应时置换的是羟基上的氢原子;
(2)乙醇发生催化氧化时结构上的变化。
【解析】选B。乙醇和金属Na反应是钠置换羟基上的氢;
乙醇的催化氧化原理是羟基上的氧氢键以及与羟基相
连的碳原子上的碳氢键断裂,形成
;而燃烧时乙
醇分子中的化学键全部断裂,不是由羟基所决定的。
【迁移·应用】
(2019·会宁高一检测)乙醇分子中的各种化学键如图所示,关于乙醇在各种反应中断裂键的说明错误的是(
)
A.和金属钠反应时键①断裂
B.在铜催化共热下与O2反应时断裂①和③
C.在铜催化共热下与O2反应时断裂①和⑤
D.在空气中完全燃烧时断裂①②③④⑤
【解析】选C。乙醇与钠反应生成乙醇钠,是羟基中的O—H键断裂,A正确;乙醇催化氧化成乙醛时,断裂①和③化学键,B正确,C错误;乙醇完全燃烧时,化学键①②③④⑤全部断裂。
【补偿训练】
1.(2019·合肥高一检测)下列方法中可以证明乙醇分子中羟基上的氢原子与其他氢原子不同的是(
)
A.1
mol乙醇完全燃烧生成3
mol水
B.乙醇可以制饮料
C.1
mol乙醇跟足量的Na作用得0.5
mol
H2
D.1
mol乙醇可生成1
mol乙醛
【解析】选C。乙醇分子中共有6个氢原子,其中羟基上的氢原子比较特殊,A项中所有的氢原子均参与反应,B项无法证明,D项中有C—H键参与了反应,只有C项表明羟基上的氢原子与另外5个不同。
2.(2019·福州高一检测)下列叙述中正确的是(
)
A.乙醇分子可以看成是乙烷分子中氢原子被水分子电离出的氢氧根离子代替的产物
B.乙醇与水以任意比互溶,因此乙醇是电解质
C.无水酒精是纯净物
D.酒香四溢体现了乙醇具有挥发性
【解析】选D。乙醇分子可以看成是乙烷分子中一个氢原子被水分子中的羟基所取代的产物,乙醇是非电解质,含乙醇99.5%以上的酒精叫无水酒精,无水酒精仍是混合物,故A、B、C错误,D正确。
3.为探究乙醇和金属钠反应的原理,某校化学兴趣小组同学
做了如下实验:
实验甲:向小烧杯中加入无水乙醇,再放入一小块金属钠,
观察现象,并收集产生的气体。
实验乙:向试管中加入3
mL水,并加入绿豆粒大小的金属
钠,观察现象。
实验丙:向试管中加入3
mL乙醚(CH3CH2OCH2CH3),并
加入绿豆粒大小的金属钠,发现无明显变化。
请思考:
(1)怎样检验实验甲中产生的气体?(证据推理与模型认知)
(2)设计实验乙和丙的目的是对照实验,从结构上分析,该
实验为什么选取水和乙醚作参照物?(科学探究与创新意识)
提示:(1)将收集到的气体靠近酒精灯火焰点燃,发出爆鸣声,则证明该气体是氢气。
(2)根据乙醇的结构分析知,选取水和CH3CH2OCH2CH3作参照物的原因是它们分别含有—OH和CH3CH2—;然后再证明羟基上的氢和钠能反应,乙基上的氢和钠不能反应。
【素养提升】
“固体酒精”也称固化酒精,因使用、运输和携带方便,燃烧时对环境的污染较少,与液体酒精相比比较安全,作为一种固体燃料,广泛应用于餐饮业、旅游业和野外作业等。
思考:(1)固体酒精是酒精的固态形式吗?
提示:不是。固体酒精也被称为“酒精块”或固体燃料块。固体酒精并不是固体状态的酒精(酒精的熔点为
-117.3
℃,纯净物常温下是液体),而是将工业酒精(主要成分为乙醇,CH3CH2OH)中加入凝固剂[可使用(CH3COO)2Ca]使之成为固体形态。
(2)将铜制火锅置于固体酒精的火焰上灼烧,发现锅底并未变黑,试结合有关知识加以解释。
提示:铜在空气中加热时会被氧化为黑色的氧化铜,但是氧化铜可以被挥发出的乙醇还原重新反应生成铜。故铜锅底不一定变黑。
【课堂回眸】
第2课时
乙 酸
一、乙酸的组成、结构和物理性质
1.组成、结构
2.物理性质
颜色
状态
气味
熔、沸点
挥发性
无色
液体
_______
_____
熔点:16.6
℃,
沸点:_________
_______
强烈刺
激性
117.9
℃
易挥发
当温度低于16.6
℃时,无水乙酸凝结成像冰一样的晶体,故又称冰醋酸。
【想一想】乙酸跟乙醇都含有羟基,二者的化学性质相同吗?
提示:不同。乙酸中的羟基与羰基组成了羧基,化学性质与乙醇不同。
【巧判断】
(1)乙酸中含有双键,因此属于不饱和烃。(
)
提示:×。乙酸中含有氧原子,属于烃的衍生物。
(2)乙酸的结构简式可以写成CH3COOH或COOHCH3。
(
)
提示:×。乙酸的结构简式只能写成CH3COOH。
(3)在标准状况下醋酸是一种无色有强烈刺激性的液体。(
)
提示:×。在标准状况下醋酸是一种固体。
二、乙酸的化学性质
1.断键位置与性质
2.弱酸性
乙酸是一元弱酸,具有酸的通性。在水中部分电离,电
离方程式为_________________________,其酸性比碳酸的酸性强。
CH3COOH
CH3COO-+H+
【做一做】
乙酸在一定条件下能发生如下转化,请写出①~④的化学方程式:
①__________________________________________;
②___________________________________________;
③__________________________________________;
④__________________________________________。
2CH3COOH+2Na
2CH3COONa+H2↑
CH3COOH+NaHCO3
CH3COONa+CO2↑+H2O
2CH3COOH+Na2O
2CH3COONa+H2O
CH3COOH+NaOH
CH3COONa+H2O
3.酯化反应
(1)定义:_______生成_______的反应。
(2)乙醇和乙酸的酯化反应:
酸和醇
酯和水
实验操作
实验现象
饱和Na2CO3溶液的液面上有___________
_____生成,且能闻到_____
化学方程式
CH3COOH+CH3CH2OH
CH3COOC2H5+H2O
透明的油状
液体
香味
【情景·思考】
观察下面的一幅漫画,思考:
用食醋除去水壶中的水垢利用了食醋的什么性质?
提示:食醋的主要成分为醋酸,即乙酸,除去水壶中的水垢主要利用了乙酸的酸性。
【巧判断】
(1)乙酸是一种重要的有机强酸,常温下是具有刺激性气味的液体。(
)
提示:×。乙酸是一种有机弱酸。
(2)
乙酸滴到大理石上会发现有气泡生成。(
)
提示:√。大理石主要成分为CaCO3,与CH3COOH反应生成CO2。
(3)酯化反应实验中,长导管应插入Na2CO3溶液中。
(
)
提示:×。为了防止倒吸,长导管口应该在液面以上。
(4)
将乙醇、乙酸混合后立刻发生酯化反应。(
)
提示:×。在浓硫酸存在的条件下加热,才能发生酯化反应。
知识点一 乙酸、碳酸、水和乙醇中羟基氢活泼性的
比较
【重点释疑】
1.理论分析
乙酸、碳酸、水、乙醇的分子组成中,均含有羟基氢,它们有相似的性质,如易溶于水、能与活泼金属反应产生氢气等。但由于与羟基相连的原子或原子团不同,它们也呈现不同的性质,其羟基氢原子的活泼性顺序为乙酸>碳酸>水>乙醇。
2.实验验证
(1)给四种物质编号。
(2)实验结论。
羟基氢的活泼性:
3.羟基氢的活泼性比较
乙醇
水
碳酸
乙酸
羟基氢的活泼性
电离程度
不电离
部分电离
部分电离
部分电离
酸碱性
中性
弱酸性
弱酸性
乙醇
水
碳酸
乙酸
与Na
√
√
√
√
与NaOH
×
×
√
√
与NaHCO3
×
×
×
√
(说明:√表示反应,×表示不反应)
【思考·讨论】
(1)能否用NaHCO3溶液鉴别乙酸和乙醇?
提示:可以。乙酸比碳酸酸性强,可以与NaHCO3反应生成CO2气体,而乙醇中的羟基活泼性比碳酸中的羟基弱,不能与NaHCO3反应。
(2)能用NaOH溶液除去乙醇中混有的乙酸吗?
提示:不能。乙酸与NaOH反应生成的乙酸钠溶于水,而乙醇与水互溶。
【案例示范】
【典例】(2019·枣庄高一检测)脱落酸是一种抑制生长的植物激素,因能促使叶子脱落而得名,其结构简式如图所示,则有关脱落酸的说法中正确的是(
)
A.脱落酸的分子式为C15H18O4
B.脱落酸只能和醇类发生酯化反应
C.脱落酸可以和金属钠发生反应
D.1
mol脱落酸最多可以和2
mol
H2发生加成反应
【思维建模】分析有机物的结构推测性质的一般思路为
【解析】选C。根据有机物的结构简式,脱落酸的分子式为C15H20O4,故A错误;脱落酸中含有羧基、羟基,能与羧酸、醇发生酯化反应,故B错误;能与金属钠反应的官能团是羟基和羧基,脱落酸中含有羟基和羧基,因此脱落酸可以和金属钠发生反应,故C正确;脱落酸中含有3个碳碳双键,即1
mol
脱落酸至少可以和3
mol
H2发生加成反应,故D错误。
【母题追问】(1)1
mol脱落酸与足量金属钠反应时生成氢气物质的量是多少?
提示:脱落酸中含有一个羟基和一个羧基,均可以与金属钠反应,因此当1
mol脱落酸与足量金属钠反应时生成氢气物质的量是1
mol。
(2)脱落酸能否与NaOH反应?若能反应,生成物的分子式是怎样的?
提示:脱落酸的分子式为C15H20O4,含有的羧基可以与NaOH发生中和反应,羟基不能与NaOH反应,故生成物的分子式为C15H19O4Na。
【迁移·应用】
1.(2019·安庆高一检测)下列物质都能与Na反应放出H2,其产生H2速率排列顺序正确的是(
)
①C2H5OH ②CH3COOH溶液 ③NaOH溶液
A.①>②>③
B.②>①>③
C.③>①>②
D.②>③>①
【解析】选D。NaOH溶液中含H2O,Na与H2O反应比与C2H5OH反应剧烈,反应速率③>①。CH3COOH溶液中含有CH3COOH,Na与CH3COOH反应比与H2O反应剧烈,反应速率②>③,故可知反应速率排列顺序为②>③>①。
2.(2019·漳州高一检测)某有机物的结构如图所示,这种有机物可能具有的性质是(
)
①可以燃烧 ②能使酸性KMnO4溶液褪色 ③能跟NaOH溶液反应 ④能发生酯化反应 ⑤能发生加成反应 ⑥能发生取代反应
A.①②③④⑤
B.①③④⑥
C.①②⑤
D.全部
【解析】选D。该有机物含碳碳双键,可使酸性KMnO4溶液褪色,能发生加成反应;含—COOH,可发生酯化反应,能与NaOH溶液反应;大多数有机物都可以燃烧;含
—COOH、—OH,二者均可发生酯化反应,而酯化反应也属于取代反应。
【补偿训练】
(2019·兰州高一检测)某有机物A的结构简式如图所示:
关于A的性质的预测不正确的是(
)
A.1
mol
A能与3
mol
H2发生反应
B.1
mol
A能与2
mol金属Na反应
C.A在加热且有Cu存在的条件下与氧气发生氧化反应
D.A既能与乙醇发生酯化反应,也能与乙酸发生酯化反应
【解析】选C。该有机物分子中含有苯环,能与氢气发
生反应,羧基中的碳氧双键不能与氢气发生反应,故
1
mol
A能与3
mol
H2发生反应,A项正确。A分子中含
有羧基和羟基,均可与金属Na反应生成氢气,且A既能与乙醇发生酯化反应,也能与乙酸发生酯化反应,B、D两项正确。乙醇的催化氧化反应中断裂的化学键为羟基上的氧氢键和连接羟基的碳原子上的碳氢键,但A分子中连接羟基的碳原子上没有氢原子,故不能发生催化氧化反应,C项错误。
知识点二 乙酸乙酯的制备
【重点释疑】
【规律总结】酯化反应的特点
【思考·讨论】
(1)实验过程中如何将乙醇与浓硫酸混合?
提示:先加乙醇,然后边振荡边滴加浓硫酸。
(2)实验中加热的作用是什么?
提示:加热的主要作用:一是提高酯化反应的速率,其次是使生成的乙酸乙酯挥发而收集,提高乙醇、乙酸的转化率。
【案例示范】
【典例】(2019·潍坊高一检测)实验室制取乙酸乙酯的主要步骤如下:
①在甲试管(如图)中加入浓硫酸、无水乙醇和乙酸的混合溶液。
②按图连接好装置(装置气密性良好)并加入混合液,用小火均匀地加热3~5
min。
③待试管乙收集到一定量产物后停止加热,撤出试管乙并用力振荡,然后静置待分层。
④分离出乙酸乙酯层,洗涤,干燥。
(1)配制该混合溶液的主要操作步骤为___________;?
反应中浓硫酸的作用是________________________。?
(2)写出制取乙酸乙酯的化学方程式:_____________
_____________________________。?
(3)上述实验中饱和碳酸钠溶液的作用是(填字母)
________。?
A.反应乙酸和乙醇
B.反应乙酸并溶解部分乙醇
C.乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度比在水中小,有利于分层析出
D.加速酯的生成,提高其产率
(4)欲将乙试管中的物质分离以得到乙酸乙酯,必须使用的仪器有________;分离时,乙酸乙酯应该从仪器________(填“下口放出”
或“上口倒出”)。
【解题指南】解答本题需要注意以下三点:
(1)浓硫酸稀释或与其他溶液混合时会放出大量的热。
(2)乙酸、乙醇易溶于水,而乙酸乙酯难溶于水。
(3)分离不相混溶的液体应采用分液法。
【解析】(1)浓硫酸稀释或与其他溶液混合时会放出大量的热,操作不当会造成液体迸溅,故应先将乙醇与乙酸混合好后再加浓硫酸,并在加入过程中不断摇动试管。
(3)饱和碳酸钠溶液的作用是①除去乙酸并溶解部分乙醇。
②降低乙酸乙酯的溶解度,有利于分层析出。
(4)分离不相混溶的液体应采用分液法,上层液体从分液漏斗的上口倒出,下层液体从分液漏斗的下口放出。
答案:(1)先将乙醇与乙酸混合好后再加浓硫酸,并在加
入过程中不断摇动试管 催化剂、吸水剂
(2)CH3COOH+CH3CH2OH
CH3COOCH2CH3+H2O
(3)B、C (4)分液漏斗 上口倒出
【母题追问】(1)上题收集装置中,球形干燥管的作用是什么?
提示:球形干燥管起防倒吸的作用。
(2)上题收集装置中反应前后乙试管中液体的颜色有什么变化?
提示:反应前乙试管中溶液的颜色是红色的,反应后溶液的颜色变浅。
【迁移·应用】
1.(2019·海淀区高一检测)制取乙酸乙酯的装置正确的是(
)
【解析】选A。玻璃导管不能插入液面以下,以防止倒吸,不能用NaOH溶液,应用Na2CO3溶液。
2.(2019·揭阳高一检测)如图为实验室制取少量乙酸乙酯的装置图,下列关于该实验的叙述中,不正确的是(
)
A.向a试管中先加入浓硫酸,然后边摇动试管边慢慢加入乙醇,再加冰醋酸
B.试管b中导气管下端管口不能浸入液面的原因是防止实验过程中发生倒吸现象
C.实验时加热试管a的目的是及时将乙酸乙酯蒸出并加大反应速率
D.采用长玻璃导管有导气兼冷凝的作用
【解析】选A。A项中,浓硫酸和其他液体混合时,应将浓硫酸慢慢加到密度比它小的溶液中,应先向a中加入乙醇和冰醋酸,然后边摇动试管边慢慢加入浓硫酸。B项中,加热过程中产生乙酸和乙醇蒸气,二者溶于Na2CO3溶液易造成倒吸。C项,加热一方面能加大反应速率,另一方面能及时将乙酸乙酯蒸出,有利于提高反应物的转化率。D项,长玻璃导管既能导出乙酸乙酯蒸气,又能冷凝回流挥发出的乙酸和乙醇。
【课堂回眸】
第3课时
糖类 油脂
一、糖类
1.组成和分类
(1)组成。
糖类是由__________三种元素组成的一类有机化合物,其组成大多可以用通式____________表示,过去曾称其为____________。
C、H、O
Cn(H2O)m
碳水化合物
(2)分类。
①糖类根据其_________以及_____________进行分类。
能否水解
水解产物不同
②分类。
类别
单 糖
低聚糖
(以双糖为例)
多 糖
特点
不能再水解
成更小的糖
分子
1
mol双糖能水解
成__
mol单糖
1
mol多糖能水解
成__
mol单糖
化学
式
______
________
_________
常见
物质
____________
____________
____________
2
n
C6H12O6
C12H22O11
(C6H10O5)n
葡萄糖,果糖
蔗糖,麦芽糖
淀粉,纤维素
2.葡萄糖
(1)组成和结构。
分子式
结构简式
官能团
C6H12O6
_______________
___________
CH2OH(CHOH)4CHO
羟基、醛基
(2)性质。
①与新制Cu(OH)2悬浊液反应。
实验现象:_______________________。
实验结论:葡萄糖具有_____性,能被弱氧化剂如新制的
Cu(OH)2悬浊液氧化,生成砖红色_________沉淀。
②在人体组织中缓慢氧化,为生命活动提供能量。
化学方程式为____________________________。
试管中有砖红色沉淀生成
还原
氧化亚铜
C6H12O6+6O2
6CO2+6H2O
3.淀粉和纤维素
(1)组成。
(2)主要性质。
二者都为多糖,均可发生_____反应,反应的最终产物均为_______。
水解
葡萄糖
(3)用途。
①淀粉为人体提供_____,具体变化过程可表示为
食物中的淀粉[(C6H10O5)n]
糊精[(C6H10O5)x]
(x麦芽糖(C12H22O11)
葡萄糖(C6H12O6)
_____________。
能量
二氧化碳和水
②人体内,纤维素能刺激肠道蠕动和促进分泌消化液,
有助于食物的_____和_____。
③用富含_____的农作物为原料酿酒,用富含_______的
植物秸秆为原料生产酒精。
消化
排泄
淀粉
纤维素
【想一想】(1)所有的糖都有甜味吗?
提示:不一定。单糖、低聚糖有甜味,多糖没有甜味。
(2)糖类化合物都可以用Cn(H2O)m来表示吗?
提示:不一定。有些糖可以用Cn(H2O)m来表示,如葡萄糖、蔗糖等;但有些糖不能用Cn(H2O)m来表示,如鼠李糖的分子式为C6H12O5。
【巧判断】
(1)单糖就是碳原子数最少的糖。(
)
提示:×。单糖是指不能再水解的糖。
(2)可以用新制氢氧化铜鉴别蔗糖和葡萄糖。(
)
提示:√。葡萄糖可以与新制氢氧化铜反应生成砖红色沉淀,蔗糖不能。
(3)蔗糖和麦芽糖是同分异构体。(
)
提示:√。蔗糖和麦芽糖的化学式都是C12H22O11,但是二者结构不同,因此属于同分异构体。
(4)淀粉水解的最终产物是二氧化碳和水。(
)
提示:×。淀粉水解的最终产物是葡萄糖。
二、油脂
1.组成和结构
其中R1、R2、R3可能相同,也可能不同,天然油脂属于
_______(填“纯净物”或“混合物”)。
混合物
2.分类
3.物理性质
4.化学性质
(1)在适当条件下水解生成______________________
_____)和_____。
(2)亚油酸(C17H31COOH)甘油酯常温下呈液态,其烃基上含有
,能与H2、Br2等发生加成反应。
高级脂肪酸(或高级脂肪
酸盐
甘油
5.用途
(1)亚油酸等高级脂肪酸参与前列腺素的合成。
(2)食用。
(3)生产_____和_____。
肥皂
油漆
【想一想】(1)为什么说油脂也属于酯类化合物?
提示:油脂都是高级脂肪酸与甘油反应生成的酯,分子结构中含有酯基。
(2)油脂的熔点与分子结构中碳碳双键的数量有何关系?
提示:油脂中都含有一定数量的碳碳双键,植物油中碳碳双键数量较多,熔点较低,动物脂肪中碳碳双键数量较少,熔点较高。
(3)植物油和矿物油有何不同?
提示:植物油属于酯类化合物,由碳、氢、氧三种元素组成,矿物油是石油提炼而来的,属于烃类,由碳、氢两种元素组成。
【情景·思考】
氢化植物油是一种人工油脂,包括人们熟知的奶精、植脂末、人造奶油、代可可脂等。它是普通植物油在一定的温度和压力下加入氢催化而成。经过氢化的植物油硬度增加,保持固体的形状,可塑性、融合性、乳化性都增强,可以使食物更加酥脆。同时,还能够延长食物的保质期,因此被广泛地应用于食品加工。植物油氢化的反应属于哪一类有机化学反应?为什么氢化植物油可以延长食物的保质期?
提示:植物油中含有一定数量的碳碳双键,催化加氢属于加成反应;含有碳碳双键的有机物容易被空气中的氧气氧化,碳碳双键被加成后变成单键,不易被氧化变质。
知识点一 糖类的组成、结构和性质
【重点释疑】
1.葡萄糖
(1)分子结构特点。
(2)化学性质。
2.麦芽糖与蔗糖
(1)分子式均为C12H22O11,二者互为同分异构体;
(2)二者均属于双糖,一定条件下能水解生成两分子的单糖。
3.淀粉水解程度的判断及水解产物的检验。
(1)实验原理。用新制Cu(OH)2悬浊液和碘水来检验淀粉在水溶液中是否发生了水解及水解是否已进行完全。
(2)实验步骤。
(3)实验现象及结论。
情况
现象A
现象B
结论
①
溶液呈蓝色
未出现砖红色沉淀
未水解
②
溶液呈蓝色
出现砖红色沉淀
部分水解
③
溶液不呈蓝色
出现砖红色沉淀
完全水解
【规律总结】淀粉水解程度的检验方法
(1)检验水解产物时,首先要加入NaOH溶液中和H2SO4后再进行实验。否则新制氢氧化铜悬浊液会与硫酸反应而无法得到正确的结论。
(2)要验证混合液中是否还有淀粉应直接取水解后的混合液加碘水,而不能在加入NaOH溶液后再加碘水,否则因碘与NaOH反应而不能得到正确的结论。
【思考·讨论】
(1)糖类与新制氢氧化铜悬浊液共热时都有红色沉淀生成吗?
提示:不一定。葡萄糖、果糖有此现象,蔗糖和多糖没有。
(2)淀粉和纤维素互为同分异构体吗?
提示:不是。淀粉和纤维素是由几百到几千个葡萄糖单元构成的高分子化合物,它们的组成通式是(C6H10O5)n,但因为n值不固定,因此不属于同分异构体。
【案例示范】
【典例】(2019·衡水高一检测)核糖是合成核酸的重要原料,其结构简式为CH2OHCHOHCHOHCHOHCHO,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.可以与银氨溶液作用形成银镜
C.与葡萄糖互为同系物
D.可以使石蕊溶液变红
【解题指南】解答本题时应注意以下两点:
(1)注意同分异构体和同系物的判断;
(2)明确核糖中含有的官能团,进一步确定其性质。
【解析】选B。根据核糖的结构简式可知其分子式为C5H10O5,而葡萄糖的分子式为C6H12O6,故二者既不是同分异构体,也不是同系物,A、C项错误;因核糖分子中有—CHO,故能发生银镜反应,但无—COOH,不能使石蕊溶液变红,B项正确,D项错误。
【迁移·应用】
1.(2019·南昌高一检测)葡萄糖的结构简式为
CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO,其对应的性质不正确的是(
)
A.与钠反应放出氢气
B.可与乙酸发生酯化反应
C.与新制的氢氧化铜反应产生砖红色沉淀
D.可与小苏打溶液反应产生气泡
【解析】选D。葡萄糖含有羟基,故能与钠反应放出氢气,能与乙酸发生酯化反应;含有醛基,能与新制的氢氧化铜反应产生砖红色沉淀。葡萄糖分子中无羧基,与NaHCO3溶液不反应,D项错误。
2.(2019·安阳高一检测)把过量氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液加入某病人的尿液中微热时,如果观察到砖红色沉淀,说明该尿液中含有(
)
A.CH3COOH
B.C2H5OH
C.NaCl
D.C6H12O6(葡萄糖)
【解析】选D。加入氢氧化钠和硫酸铜溶液相当于加入氢氧化铜,题给四种物质,只有葡萄糖能与氢氧化铜反应生成砖红色沉淀。
【补偿训练】
(2019·苏州高一检测)向淀粉溶液中加少量稀硫酸加热,使淀粉水解,为测定其水解程度,需要加入的试剂是(
)
①NaOH溶液 ②新制的Cu(OH)2悬浊液 ③碘水
A.③ B.②③ C.①②③ D.①③
【解析】选C。检验淀粉用碘水,检验葡萄糖用新制的Cu(OH)2悬浊液,检验前必须先用NaOH除去水解反应中的催化剂稀硫酸。
【素养提升】
醋酸纤维素(简写为CA,或称为乙酸纤维素,纤维素乙酸酯),首次制备于1865年,是纤维素的乙酸酯。CA用于照相胶片的片基,是某些黏合剂的组分之一,也用作合成纤维和手工用具的材料。
为什么可以用纤维素来制取纤维素乙酸酯?
提示:用纤维素来制取纤维素乙酸酯,说明纤维素的分子结构中含有羟基,与羧酸在一定条件下发生酯化反应生成乙酸酯。
知识点二 油脂的性质
【重点释疑】
1.酯的性质
(1)酯的组成与结构
酯的结构式可表示为
,官能团名称为酯基,
其结构为
。
(2)酯化反应与酯的水解反应对比
反应类型
酯化反应
酯的水解反应
反应关系
CH3COOH+CH3CH2OH
CH3COOCH2CH3+H2O
催化剂
浓硫酸
稀硫酸或NaOH溶液
断键机理
反应类型
酯化反应
酯的水解反应
催化剂的
其他作用
吸水,提高乙酸和乙醇的转化率
氢氧化钠中和酯水解产生的乙酸,提高酯的水解率
最佳加
热方式
酒精灯外焰加热
热水浴加热
反应类型
酯化反应,取代反应
水解反应,取代反应
2.油脂的性质
(1)油脂的水解反应:
(2)油脂和矿物油的比较
物质
油脂
矿物油
脂肪
油
组成
多种高级脂肪酸的甘油酯
多种烃(石油及其分馏产品)
含饱和烃基多
含不饱和烃基多
性质
固态或半固态
液态
具有烃的性质,不能水解
能水解并部分兼有烯烃的性质
物质
油脂
矿物油
脂肪
油
鉴别
加含酚酞的NaOH溶液,加热,红色变浅
加含酚酞的NaOH溶液,加热,无变化
【思考·讨论】
(1)人们经常用热的纯碱溶液洗涤炊具上的油污,其原理是什么?
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。
(2)油脂的水解反应一定是皂化反应吗?
提示:不一定。油脂在碱性条件下的水解是皂化反应,酸性条件下的水解不是皂化反应。
【案例示范】
【典例】(2019·虹口区高一检测)下列关于酯水解的
说法不正确的是(
)
A.因为酯在碱性条件下水解较彻底,所以凡是油脂的水解都要在碱性条件下进行
与H2O发生水解反应,生成乙酸和乙醇
C.油脂的水解类似于乙酸乙酯的水解
D.油脂不管在哪种条件下水解都生成丙三醇
【解析】选A。酯的水解条件的选择依据是看要得到何
种产物,不能一概而论,A错;
与H2O发生水解反应,生成
和C2H5OH,B正确;油脂属于酯类,其水解类似于乙酸乙酯的水解,C正确;油脂是高级脂肪酸的甘油酯,无论哪种条件下水解都生成丙三醇,D正确。
【迁移·应用】
(2019·济南高一检测)下列关于酯的水解反应与酯化反应的比较中正确的是(
)
A.两个反应均可采用水浴加热
B.两个反应使用的硫酸作用完全相同
C.两个反应均可看作取代反应
D.两个反应一定都是可逆反应
【解析】选C。酯化反应温度较高,需要采用酒精灯加热,选项A错误;酯化反应中使用的是浓硫酸,起催化和吸水作用,而酯的水解反应中使用的是稀硫酸,只是起催化作用,选项B错误;酯的碱性水解,不是可逆反应,选项D错误。
【补偿训练】
1.(2019·晋江高一检测)下列有关油脂的叙述中,不正确的是(
)
A.油脂没有固定的熔点和沸点,所以油脂是混合物
B.油脂是由高级脂肪酸和甘油所生成的酯
C.油脂是酯的一种
D.油脂都不能使溴水褪色
【解析】选D。纯净物有固定的熔、沸点,油脂没有固定的熔、沸点,所以是混合物。油脂是高级脂肪酸与丙三醇作用的产物,属于酯类。油脂结构中的烃基有些是不饱和的,含有碳碳双键,可使溴水褪色。
2.(2019·蚌埠高一检测)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,加热
C.加新制的氢氧化铜,加热
D.加溴水,振荡
【解析】选B。植物油是油脂,可水解;矿物油是石油,不能水解。
【素养提升】
据上海媒体报道,地沟油制生物柴油正式向社会投放,
2座中石化加油站开放供应B5生物柴油。这种柴油是由5%生物柴油和95%石油柴油混合的调和燃料,这是全国餐厨废弃油脂制生物柴油首次进入成品油终端销售市场。
这种生物柴油与石油柴油组成上相同吗?
提示:不同。生物柴油来自地沟油的深加工,地沟油的主要成分是油脂,含碳、氢、氧元素;而石油柴油属于烃类,组成元素为碳、氢元素。
【课堂回眸】
第4课时
蛋 白 质
一、蛋白质的组成和结构
1.存在:广泛存在于_______内,是组成细胞的_____物
质。
2.组成:由________________等元素组成,是相对分子质量很大的一类_______________化合物。
生物体
基础
C、H、O、N、S
天然有机高分子
3.蛋白质与氨基酸
(1)蛋白质
_______。
氨基酸
(2)三种人体中的必需氨基酸。
【想一想】
(1)蛋白质是天然高分子化合物,氨基酸也是高分子化合物吗?
提示:不是。蛋白质相对分子质量很大,属于高分子化合物,氨基酸相对分子质量较小,不属于高分子化合物。
(2)从氨基酸的结构分析氨基酸可能有哪些化学性质?
提示:氨基酸中含有氨基和羧基,氨基可以与酸反应,羧基可以与碱反应。
【巧判断】
(1)蛋白质中只有碳、氢、氧、氮元素。(
)
提示:×。蛋白质主要由碳、氢、氧、氮元素组成,但是某些蛋白质也含有硫、磷等元素。
(2)食物中的蛋白质只能为人体提供氨基酸。(
)
提示:×。蛋白质既可以为人体提供各种氨基酸,也可以为人体提供能量。
(3)氢氧化铝和氨基酸都属于两性化合物。(
)
提示:√。氢氧化铝和氨基酸,既可以与酸反应也可以与碱反应,都属于两性化合物。
二、蛋白质的性质
1.蛋白质的盐析和变性
(1)盐析
实验操作
实验现象
实验结论
向(NH4)2SO4饱和溶液中加入鸡蛋清溶液后,_________,加入蒸馏水中时,_________
(NH4)2SO4饱和溶液能降低鸡蛋清在水中的_______,但不改变鸡蛋清的性质
沉淀析出
沉淀溶解
溶解度
(2)变性
实验
操作
实验
现象
加热后,鸡蛋清_____,凝结的鸡蛋清放入蒸馏水中_______
加入CuSO4溶液后,鸡蛋清______,凝结的鸡蛋清放入蒸馏水中_______
加入乙醇的水
溶液后,鸡蛋
清_____,凝结
的鸡蛋清放入
蒸馏水中_____
___
实验
结论
加热、CuSO4溶液、乙醇的水溶液都能使蛋白质的性质发生改变
沉淀
不溶解
沉淀
不溶解
沉淀
不溶
解
2.蛋白质的特征反应
(1)显色反应:部分蛋白质遇到浓硝酸变_____,利用此
性质可以鉴别某些蛋白质。
(2)灼烧:蛋白质灼烧时___________的特殊气味,用此
性质可鉴别毛料纤维和合成纤维。
黄色
有烧焦羽毛
有烧焦羽毛
三、蛋白质在生产、生活中的作用
1.蛋白质是人类必需的营养物质。
2.羊毛、蚕丝的主要成分是_______,二者是重要的天
然纺织原料。
3.牛皮可加工成皮革,鱼鳔可熬制成黏合剂等。
蛋白质
【巧判断】
(1)蛋白质溶液遇到盐就会变性。(
)
提示:×。只有重金属盐才可以使蛋白质变性。
(2)所有蛋白质遇浓硝酸都变黄,称为显色反应。
(
)
提示:×。只有含苯环的蛋白质遇浓硝酸才能显黄色。
(3)蛋白酶既可以催化蛋白质水解,也可以催化淀粉水解。(
)
提示:×。酶的催化作用具有专一性,蛋白酶只能催化蛋白质水解,淀粉水解需要淀粉酶。
(4)可以用灼烧法来区别棉线和羊毛线。(
)
提示:√。棉属于糖类,羊毛属于蛋白质,灼烧时羊毛线有烧焦羽毛的气味,而棉线没有。
【情境·思考】
医院里常用高温蒸煮、紫外线照射处理医疗器械,采取在伤口处喷洒消毒剂、涂抹医用酒精等方法来消毒、杀菌,防止伤口感染。这样做的根据是什么?
提示:细菌、病毒等都含有蛋白质,高温蒸煮、紫外线以及消毒剂都可以使蛋白质变性,丧失生理活性。
知识点 蛋白质的性质
【重点释疑】
1.蛋白质的盐析和变性比较
盐析
变性
概念
蛋白质在某些盐的浓溶液中因溶解度降低而析出
蛋白质在加热、酸、碱、重金属盐等条件下性质发生改变而凝结起来
盐析
变性
特征
可逆
不可逆
实质
溶解度降低,物理变化
结构性质改变,化学变化
条件
碱金属、镁、铝等轻金属盐和铵盐的浓溶液
加热、强酸、强碱、强氧化剂、紫外线、重金属盐、苯酚、甲醛、乙醇等
用途
提纯蛋白质
杀菌消毒
2.蛋白质的两个特征反应
(1)显色反应:分子中含有苯环的蛋白质与浓硝酸作用时显黄色。
(2)蛋白质灼烧时有烧焦羽毛的气味。
【易错提醒】盐析和变性的区别
(1)分清重金属离子和轻金属离子,便于判断盐析与变性。常见的重金属离子有Cu2+、Ag+、Ba2+、Pb2+、Hg2+等;常见的轻金属离子有Mg2+、Na+、K+、Ca2+等。
(2)盐的浓度对蛋白质性质的影响。重金属盐溶液无论浓度的大小均使蛋白质变性;轻金属盐的稀溶液能促进蛋白质的溶解,而浓溶液能使蛋白质发生盐析。
【思考·讨论】
(1)鸡蛋清水溶液中加入食盐水后一定生成沉淀吗?
提示:不一定。蛋白质溶液中加入浓食盐水发生盐析,有沉淀生成,但是稀的食盐水不会。
(2)只要是盐就能使蛋白质发生盐析吗?
提示:不一定。钠盐、铵盐等能使蛋白质发生盐析,铜盐、银盐等重金属盐可以使蛋白质变性。
【案例示范】
【典例】(2019·济南高一检测)下列说法中错误的是(
)
A.在豆浆中加入少量的石膏,能使豆浆凝结为豆腐
B.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
【解题指南】解答本题时注意以下两点:
(1)酶是一种蛋白质;
(2)注意区分重金属盐和轻金属盐。
【解析】选B。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项是错误的。A项中实际是在蛋白质和水的混合体系中加入无机盐,使蛋白质的溶解度降低,形成凝胶,而蛋白质的生理活性没有发生变化。C项中毛织物的主要成分是天然蛋白质,灼烧有烧焦羽毛的气味,棉织物的主要成分是纤维素,灼烧时,无明显的气味。D项叙述是正确的。
【迁移·应用】
1.(2019·贵港高一检测)下列关于蛋白质的说法中不正确的是(
)
A.蛋白质是高分子化合物
B.在一定条件下能水解,最终生成氨基酸
C.天然蛋白质仅由碳、氢、氧、氮四种元素组成
D.蛋白质在灼烧时会释放出烧焦羽毛的特殊气味
【解析】选C。蛋白质是高分子化合物,其相对分子质量可达几万到几千万,故A项正确;蛋白质水解的最终产物是氨基酸,B项正确;蛋白质中除含有C、H、N、O四种元素外,还可能含有S、P等元素,故C项错误;灼烧时释放出烧焦羽毛的特殊气味是蛋白质的特征反应之一,D项正确。
2.(2019·桂林高一检测)下列过程不属于化学变化的是(
)
A.在蛋白质溶液中,加入饱和硫酸铵溶液,有沉淀析出
B.鸡蛋白受热凝固
C.在蛋白质溶液中,加入硫酸铜溶液,有沉淀析出
D.用稀释的福尔马林溶液浸泡植物种子
【解析】选A。A项,在蛋白质溶液中,加入饱和硫酸铵溶液,是盐析过程,析出的蛋白质性质并无变化,即没有新物质生成,不是化学变化;B项,鸡蛋白受热凝固是蛋白质的变性,是化学变化过程;C项,在蛋白质溶液中加入硫酸铜溶液,析出沉淀是因为蛋白质变性,属于化学变化;D项,用稀释的福尔马林溶液杀灭种子上的细菌和微生物,会使这些生物体的蛋白质发生变性,是化学变化。
【素养提升】
1.从市场上购得一件白色纺织品,衣服的铭牌上注明衣物的主要的成分是蚕丝,怎样通过简单的方法证明此衣物的真假?
提示:从衣物上取一小段线头,放在火上灼烧,闻一下灼烧的气味,若有烧焦羽毛的气味,此衣物为真品,否则为假冒伪劣产品。
2.硫酸钡既不溶于水也不溶于酸,可作为造影剂,用于检查消化道有无病变,俗称“钡餐”。但是碳酸钡因为可以溶于胃酸,因此误服后会使人中毒,中毒患者可以通过服用大量蛋清、牛奶或者豆浆来解毒。
为什么蛋清、牛奶或者豆浆可以解毒?
提示:牛奶、蛋清、豆浆中含有丰富的蛋白质,而蛋白质与重金属盐作用时,能形成不溶于水的化合物,在一定程度上可以起到缓解毒性的作用。
【课堂回眸】
谢
谢饮食中的有机化合物
第一课时
【教学目标】
知识与技能:
1.使学生认识教材所涉及乙醇、乙酸、酯、油脂、糖类、蛋白质等重要有机化合物的组成、主要性质和主要应用。
2.引导学生常识性地了解人类生命、营养、健康密切相关的知识。
过程与方法:
1.通过“联想·质疑”引导关注学生食品中的营养成分,激发他们对相关物质的组成、结构、性质等知识学习和探究的兴趣。
2.通过“观察·思考”、“活动·探究”培养学生的观察能力、思维能力、动手能力、设计能力。
情感态度与价值观:
1.通过“迁移·应用”、“交流·研讨”、“活动·探究”活动,激发学生探索未知知识的兴趣,让他们享受到探究未知世界的乐趣,提高他们的科学素养。
2.帮助学生学习和树立辩证唯物主义的基本观点。
【教学重难点】
知识上重点、难点:
1.乙醇、乙酸、酯、油脂、糖类、蛋白质的化学性质及与分子结构的关系。
2.对酯化反应和酯的水解反应的化学反应本质的辨证认识。
方法上重点、难点:
使学生能从理性上探索事物变化的本质,发现事物变化的规律,强化学生综合分析问题的能力。
【教学准备】
学生准备:
1.收集各种含有酒精的饮料和调味品(图片或实物)
2.预习
教师准备:
1.教学媒体、课件;准备“活动·探究”实验用品。
2.编制“活动·探究”活动报告及评价表。
【教学方法】
问题激疑、实验探究、交流讨论、
【教学过程】
【学生活动】展示各种含有酒精的饮料和调味品(图片或实物)。
【质疑】你能从中得到酒精的哪些物理性质?引导学生得出乙醇的相关物理性质。
【讨论、交流】学生展示含有酒精的饮料和调味品,从中得到酒精的一些物理性质,如呈液态、可溶于水、有香味。
【质疑】乙醇与前面学习的有机物的物理性质有何不同?为什么?
【点评】通过接触实物培养学生的观察能力,同时使他们了解乙醇在生活中的作用。
用问题激发学生对乙醇分子结构探究的兴趣。
【展示】展示乙醇的比例模型和球棍模型。演示或动手拆插乙醇分子模型,引导学生分析乙醇分子结构:在乙醇分子中存在哪些我们熟悉的原子团?
【讨论、交流】学生分析得出:在乙醇分子中存在-C2H5和-OH。
【质疑】这些原子团还存在于哪些分子中?它们与乙醇在结构上有何不同?
【讨论、交流】学生分析得出:在C2H6中存在-C2H5,在H2O分子中存在-OH。
【讲述、板书】从乙醇的分子结构不难看出:乙醇分子既可以看成是乙烷分子中氢原子被水分子中羟基(-OH)取代;又可看成是水分子中氢原子被乙基(-C2H5)取代。因此,乙醇既具有与有机物相似的性质,又具有与无机物相似的性质。
一、乙醇
1.分子结构
化学式:C2H6O
结构式:略
结构简式:CH3CH2OH或C2H5OH
【点评】加深对乙醇分子结构中既有有机碳链结构(-C2H5)又有-OH原子团的认识。
通过引导使学生关注到CH3CH2OH与CH3CH3和H2O在结构上的相似与不同。
【过渡】分析乙醇分子中存在哪些化学键?推测发生化学反应时,乙醇分子中的哪些化学键可能发生断裂?
【讨论、交流】在乙醇分子中存在:C-O键、O-H键、C-H键。
【活动、探究】实验1:无水乙醇与金属钠的反应。实验前,请学生预测实验中可能的断键位置及可能出现的现象,再动手实验、观察、记录、检验生成的气体、解释实验中可能出现的现象。
【讨论、交流】学生根据水与乙醇结构具有一定的相似性及金属钠与水反应的原理,预测可能的断键位置及可能出现的现象。
【实验分析、讨论】1.你认为在上述实验中乙醇分子可能的断键位置在哪儿?
2.实验中出现了哪些现象?
3.上述现象与你的预测是否一致?你如何解释这些现象?
4.什么事实可以说明断键的位置不是C-H、C-C键呢?(金属钠保存在煤油中)
【媒体播放】播放金属钠与水反应的录像。与水对比,乙醇与金属钠的反应要缓慢得多,说明了什么?
【讨论、交流】通过与水结构的比较,使学生注意到烃基对羟基的影响。
【学生活动】根据刚才的实验现象,完成反应的化学方程式,并指出该反应的类型。
【板书】2.化学性质
(1)与Na反应(置换反应或取代反应)
2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑
乙醇钠
【媒体播放】播放动画,模拟金属钠与乙醇反应本质的微观过程。
【质疑】1.实验1说明乙醇分子中的O-H键易断裂,那么C-H、C-C键能否断裂呢?如果可以,请你举例。
2.燃烧属于什么反应?
【交流、板书】(2)氧化反应
①燃烧
方程式略
【过渡】现在我们改变实验条件,布置学生完成教材实验2,观察铜丝的变化并闻液体的气味。
【活动、探究】实验2
【讨论、交流】铜丝在酒精灯外焰加热后变黑,伸入乙醇中变成亮红色,乙醇液体保持沸腾,在试管口闻到刺激性气味。
【质疑】1.铜丝变黑是什么变化?又变红是什么变化?你怎样看待铜丝的作用?
2.乙醇液体保持沸腾说明什么?
3.CuO被还原,乙醇被氧化成什么物质呢?
【讨论、交流】学生回答:铜丝在外焰上加热后变成黑色的CuO;伸入乙醇后又变成Cu,说明铜丝在反应中充当了催化剂的作用。乙醇液体保持沸腾说明此反应是放热反应。
【讲述、板书】在这个反应中,CH3CH2OH中与-OH相连的C-H键发生断裂,插入O原子,这样在同一个C原子上就连接了两个-OH,是一个不稳定的结构,脱去一个水分子后,形成了这样一个原子团-HC=O,称之为醛基,生成的有机物含有两个碳原子,故称之为乙醛。乙醛是一种有刺激性气味的液体。我们用化学方程式来表示这个反应的过程:
②催化氧化
Cu+1/2O2=CuO
CuO+CH3CH2OH→Cu+CH3CHO+H2O
总反应为:略
【质疑】在乙醇的催化氧化生成乙醛的反应中,从乙醇到乙醛消去了H原子,碳元素的化合价有何变化?此反应与乙醇的燃烧反应有何异同?
【讨论、交流】乙醇催化氧化反应与燃烧反应的共同点:这两个反应都是放热反应,在反应中碳元素的化合价都升高了,故都称为氧化反应。不同点:不同的反应条件使得前者是部分氧化,后者是完全氧化。
【点评】将乙醇的燃烧与催化氧化反应放在一起,引导学生分析比较反应的异同点,关注在有机反应中,反应条件不同,产物不同。
【质疑】1.除了做调味品和饮料,你知道乙醇在生活中还有哪些用途吗?
2.你了解工业酒精吗?
【讨论、交流】学生根据乙醇能够燃烧的性质和已有的关于工业酒精的知识,展开讨论。
【作业】从以下两个题目中选择一个谈谈你的看法:
1.结合近期机动车驾驶员饮酒造成严重交通事故案例,谈谈饮酒的利弊。
2.查阅工业酒精中毒事件的相关资料,谈谈工业酒精对人体的危害。
第二课时
【引入】乙酸是重要的有机酸,生活中我们常接触它。食醋是3%~5%乙酸的水溶液,所以乙酸又叫醋酸。下面我们先研究它的物理性质。
【板书】二、乙酸
1.乙酸的物理性质
【学生活动】请同学们拿起盛有乙酸的试剂瓶,观察乙酸的色、态,打开瓶盖闻一下气味,然后说给大家听。
【讨论、投影】无色液体,有刺激性气味。
【讲述】我这里也有一瓶乙酸(冷冻过的),请同学们仔细观察(是冰状晶体)。为什么跟你们实验台上的乙酸状态不同?因为课前我把它放在冰箱里了。乙酸在温度低于它的熔点(16.6℃)时会变成冰状晶体,所以无水乙酸又叫冰醋酸。乙酸的沸点是117.9℃。当乙酸和高沸点物质混合在一起时,要想将乙酸分离出来,可以采用什么方法?
【质疑】如何从结冰的冰醋酸中取出乙酸?
【点评】此问题具有一定的开放性,可培养学生的实验实际操作能力。
【展示】乙酸的比例模型
【导引、板书】2.分子结构
羧基
【质疑】乙酸分子是由甲基和羧基构成的,羧基决定了乙酸的化学性质。那么,乙酸发生化学反应时可能在哪些部位断键呢?
【思考、交流并讲述】断羟基中的氢氧键,因此,羧基在水溶液中有一部分电离产生H+。CH3COOHCH3COO-+H+而具有一定的酸性,请你们根据已有的知识,选择合适的化学药品设计几个小实验证明乙酸具有酸性。
【讨论、交流】将全班同学分成小组,经过讨论确定设计实验方案并写在纸上投影。
【归纳、投影】①向紫色石蕊试液中滴入乙酸溶液
②往镁粉中加入乙酸溶液
③向CuO中加入乙酸溶液
④向Cu(OH)2悬浊液中加入乙酸溶液
⑤向Na2CO3粉末中加入乙酸溶液
【活动、探究】根据以上实验方案,指导学生实验。强调注意观察分析实验现象,推测乙酸的化学性质。
【点评】学生根据酸的通性设计出实验方案,可进一步巩固酸的通性,同时培养学生设计实验的能力,具有一定的开放性。
【导引、板书】2.化学性质
(1)酸性(断O-H键)(化学方程式略)
酸性强弱比较:乙酸>碳酸
【迁移、应用】用醋可除去水壶内壁上的水垢,写出化学方程式。
【学生练习】2CH3COOH+CaCO3=(CH3COO)2Ca+CO2↑+H2O
2CH3COOH+Mg(OH)2=(CH3COO)2Mg+2H2O
【过渡】一般的食品和饮料,超过保鲜期就会变质,而用粮食酿造的酒却会随着储藏时间的延长而变得更醇香,这是为什么呢?
【观察、思考】教师演示乙酸和乙醇的反应,边操作边讲解,同时投影下列问题让学生边观察边思考:
①反应中浓硫酸的作用是什么?②为什么反应物都必须是无水液体?③反应混合液的混合顺序如何?为什么?大试管内反应混合液体积不超过多少?加入碎瓷片的目的是什么?④为什么要用饱和Na2CO3溶液吸收产物?⑤为什么导气管不能伸入饱和Na2CO3溶液?
⑥实验完成后向饱和Na2CO3溶液中加一滴酚酞试液,观察现象,再将所得产物充分振荡,并注意前后液层厚度及气味。
【观察、描述】Na2CO3液面上有一层无色透明、不溶于水、有香味的油状液体。
【讲述、板书】这种有香味的无色透明油状液体就是乙酸乙酯.乙酸和乙醇在浓硫酸存在并加热的条件下发生了反应生成乙酸乙酯和水,向这种酸跟醇作用而生成酯和水的反应,叫做酯化反应。在此条件下,生成的乙酸乙酯和水又能部分地发生水解反应,所以酯化反应是可逆反应,用化学方程式表示如下:
⑵酯化反应:(断C-OH键)
CH3C-OH+HO-CH2CH3
CH3
O-CH2-CH3
+H2O
【质疑】酯化反应是怎样发生的?
【媒体演示】酯化反应机理
【导引、板书】羧酸脱羟基、醇脱氢.
【提问、讨论、归纳】结合乙酸和乙醇的酯化反应,引导学生分析酯化反应的特点:
1.酯化反应在常温下进行得很慢,为了使反应加快,使用了催化剂并加热的条件。
2.酯化反应是可逆反应,它会达到平衡状态,如何使平衡向生成酯的方向移动呢?
学生答:增大反应物的浓度或减小生成物的浓度。
为了使平衡向生成酯的方向移动,我们加入的乙醇、乙酸是无水的,且乙醇是过量的,以增大反应物的浓度;同时将生成的产物乙酸乙酯蒸出,水可以被浓硫酸吸收,由此使生成物的浓度减少,平衡向生成酯的方向移动。所以浓硫酸在反应中既是催化剂又是吸水剂.
为了使蒸发出的乙酸乙酯蒸气迅速冷凝,加长了导气管,为了防止试管受热不均匀造成碳酸钠溶液倒吸,所以导管口位于接近液面的上方。
3.为什么必须用饱和碳酸钠溶液来吸收乙酸乙酯呢?因为:
①碳酸钠能跟蒸发出的乙酸反应生成没有气味的乙酸钠,所以反应完毕后振荡试管酚酞的红色变浅,液层变薄;它还能溶解蒸发出的乙醇,由此可以提纯乙酸乙酯。
②乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度减小,容易分层析出.
4.反应混合液的混合顺序:先加无水乙醇,再缓慢加入浓硫酸和冰醋酸,边加边振荡。大试管内反应混合液体积不超过1/3。加入碎瓷片的目的是防止暴沸。
【小结】乙酸的化学性质主要是这两个方面:一是有酸性,二是能发生酯化反应.乙酸之所以具有如此的化学性质,正是因为它具有羧基这个原子团。
【作业】1.思考:为什么酒存放时间越久越香?
2.常规训练
3.拓展延伸(略)
第三课时
【联想、质疑】很多水果和花草具有芳香气味,如草莓、香蕉等,这些芳香气味是什么物质产生的?
【交流并回答】这种物质就是我们上节课学习的乙酸乙酯。
【联想、质疑】很多食物中富含油脂。油脂是重要的营养物质,能向人体提供能量,这是为什么?什么是酯?油脂和酯之间有什么关系?
【过渡】这就是本节课我们要探究的内容。
【板书】三、酯和油脂
【复习、迁移】用化学方程式表示乙酸和乙醇的酯化反应。将乙醇换成甲醇(CH3OH)呢?
【讲述、板书】像这种有机酸和醇起反应所生成的像乙酸乙酯那样一类有机化合物叫做酯。1.酯的结构式:R—C—O—R,(其中两个烃基R和R,可不一样,左边的烃基还可以是H)
【提问】根据在乙酸乙酯的实验中观察到的实验现象,推测乙酸乙酯具有哪些性质?
【讨论、板书】2.酯的物理性质
(1)低级酯是具有芳香气味的液体
(2)密度比水小
(3)难溶于水,易溶于有机溶剂
【讲述】酯可做溶剂,并用于制备食品工业的香味添加剂。
【过渡、练习】酯化反应是可逆的。根据酯化反应,写出乙酸乙酯水解反应的化学方程式。
【质疑】通过什么实验来验证该实验发生了?浓H2SO4
的作用是什么?
【活动、探究】学生做乙酸乙酯的水解实验,并做好实验记录。实验中所用试管最好用标签贴上1、2、3,便于识别。组织交流讨论时不仅汇报最后结果即香味浓淡,还要说明酯的用量是否一致、所闻气味的顺序,然后引导现象不明显或异常的小组按加碱、加酸、水的顺序闻气味,以便获得正确结论。根据酯的水解产物分析酯在酸性、碱性、中性哪种条件易水解呢?
【交流、讨论、板书】由实验得出在有酸、碱存在和加热条件下,酯可以发生水解反应,生成对应的有机酸和醇。浓H2SO4
的作用是催化剂,从化学平衡的角度考虑,在酯的水解反应中,用稀硫酸和NaOH溶液哪种做催化剂更好?
3.酯的水解
酸或碱
CH3COOCH2CH3+H2O
CH3COOH+CH3CH2OH
CH3COOCH2CH3+NaOH→CH3COONa+
CH3CH2OH
【分析】在该实验中采用水浴加热的原因是什么?水浴加热受热均匀,且易控制温度,防止高温下乙酸乙酯挥发。
【讲述】酯化和水解是相对的,是有条件的,向哪个方向进行的程度大小决定于外因,是用浓硫酸还是用NaOH作催化剂,体现了外因通过内因而起作用的理论。
【过渡】酯化和水解是可逆的,不同的羧酸与醇作用得到不同的酯,比如高级脂肪酸硬脂酸(C17H35COOH)和甘油[C3H5(OH)3]在浓硫酸作用下也可以生成酯。
【交流、讨论、板书】请同学们写出化学方程式,并讲述生成的硬脂酸甘油酯也成为油脂,像这种高级脂肪酸与丙三醇经酯化反应生成的高级脂肪酸甘油酯称为油脂。
4.油脂
油(液态)
油脂(混合物)
脂肪(固态)
【讲述】油脂在适当的条件下能发生水解反应,生成相应的高级脂肪酸和甘油。工业上根据这一反应原理,来制取高级脂肪酸和甘油。在碱性条件下水解可制造肥皂。
【交流、讨论、板书】讨论油脂在碱性条件下水解,以及油脂的生理功能和用途。结合油脂的生理功能教育学生注意膳食平衡,既要避免过多食用洋快餐导致脂肪堆积,也要避免单纯最求减肥、体形,导致营养不良情况的发生。
板书:油脂水解
【迁移、应用】日常生活中,我们经常使用热的纯碱水溶液(显碱性)洗涤炊具上的油污,请你分析这是利用了什么原理?
第四课时
【引入】食物中有很多营养物质,在这些营养物质中,糖类、油脂、蛋白质是重要的营养物质。了解它们的性质和组成,对于维持生命和健康是相当重要的。接下来继续讨论糖类。
【板书】四、糖类
【讲述】糖类是绿色植物光合作用的产物,是由C、H、O三种元素组成的一大类有机化合物,葡萄糖、蔗糖、淀粉和纤维素等都属于糖类。其组成大多可以用通式Cn(H2O)m表示,因此过去曾把它们成为碳水化合物。随着对糖类结构的研究,人们发现碳水化合物这个名称并不能反映糖类的结构特点,其原因有三:⑴在分子中,氢原子和氧原子并不是以结合成水的形式存在;⑵在有些分子中,H和O原子个数比并不等于2:1,例如鼠李糖C6H12O5;⑶许多符合Cn(H2O)m通式的物质并不属于糖类,例如甲醛CH2O、乙酸C2H4O2。
【质疑、联想】在生物课中已学习了蔗糖、淀粉、纤维素在一定条件下可水解,请同学们完成化学方程式。
【交流、讨论、板书】
C12H22O11+H2O
C6H12O6+
C6H12O6
蔗糖
葡萄糖
果糖
(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6
淀粉(纤维素)
葡萄糖
【过渡】根据糖类是否水解以及水解产物的多少可以把糖分成单糖、二糖和多糖。
【媒体展示、讲述】
【导引】葡萄糖和果糖、蔗糖和麦芽糖化学式相同,结构不同互为同分异构体,但淀粉和纤维素属于高分子化合物,其分子是由一定的结构单元C6H10O5重复连接而成的,因此淀粉和纤维素的化学式可用(C6H10O5)n表示,由于n值不同,二者不是同分异构体。
【过渡】葡萄糖是一种重要的单糖,它存在于葡萄和其它有甜味的水果里;正常人的血液里约含0.1%的葡萄糖。它的结构和性质如何呢?
【讲述、板书】1.
葡萄糖
⑴分子结构
分子式:C6H12O6
结构式:略
结构简式:CH2OH(CHOH)4CHO
从葡萄糖的结构式可以看出,其分子中除-OH外还含有一个特殊的原子团
,这个原子团称为醛基,醛基能被弱氧化剂氧化成羧基。
【活动、探究】学生进行分组实验,在试管中加入2mLNaOH溶液,滴加5%CuSO4溶液4~5滴,混匀,立即加入2
mL
10%葡萄糖溶液,在酒精灯上加热至沸腾,观察发生的现象。
【讨论、板书】砖红色沉淀是Cu2O,可见Cu(OH)2被还原了,葡萄糖被氧化了,分子中的醛基被氧化成羧基,所以葡萄糖具有还原性。
(2)化学性质
①还原性
【思考】葡萄糖的这一性质有什么实际用途?
【讨论】在医学上的应用——尿糖、血糖的检测。
【点评】因为是试管操作,将课本中的演示实验改为学生分组实验,一方面增强了实验现象的直观感,另一方面培养学生的动手能力。
【质疑】分析葡萄糖的结构式,推测它还有什么性质?
【讨论、板书】具有与乙醇相似的性质,请学生写出葡萄糖与乙酸的酯化反应方程式。
②具有与乙醇相似的性质
【小结】可见葡萄糖是一种多羟基醛。
【过渡】糖类是生物体生命活动的主要能源物质,而食物中的绝大部分是多糖,接下来继续讨论淀粉和纤维素,淀粉和纤维素都属于天然高分子化合物。
【板书】2.淀粉
【阅读、讨论】阅读教材,分析图3-3-12,并思考我们长时间咀嚼馒头、米饭为什么会感到甜味?然后总结淀粉的化学性质。
【板书】(1)淀粉在催化剂作用下能发生水解反应
(C6H10O5)n+nH2O
nC6H12O6
淀粉
葡萄糖
(2)淀粉溶液遇碘变蓝
【展示】棉花、滤纸、胶卷、珂罗玎、赛璐珞、人造丝、玻璃纸等实物标本等含纤维素的物品及其制品。
【讲述】棉花、滤纸虽然外观不同,但主要成分都是纤维素;胶卷、珂罗玎等都是由纤维素加工成的制品。
【阅读】3.纤维素
【讨论】纤维素能不能像淀粉一样,被人体消化吸收呢?为什么我们每天必须摄入一定量富含纤维素的新鲜蔬菜呢?
【小结】由此可以看出纤维素在结构上不同于淀粉,因此在用途上也要多于淀粉。造纸是纤维素的重要用途之一。可简要指出造纸是我国古代四大发明之一,对学生进行爱国主义教育。
第五课时
【导入】前面几节课我们学习了油脂、葡萄糖、淀粉这些人类生命活动过程中所需营养物质的有关知识。今天我们将接着来研究在人类生命活动过程中的不可缺少的,而且一切重要的生命现象和生理机能都离不开的物质?
【板书】五、蛋白质
【设问】说到蛋白质,使我想起了一位同学曾经对我说过的一句话。他说:蛋白质存在于生物体内,这一说法对不对呢,为什么?
【板书】1.蛋白质的存在
【讲述】蛋白质在希腊文中的意思是“第一”,蛋白质是组成细胞的基础物质,广泛存在于动物的肌肉、皮肤、血液、毛、发、蹄、角等中、植物的种子中,以及酶、某些激素、血红蛋白、细菌、病毒、抗体等。在人体中,蛋白质约占人体除水分外剩余质量的一半,是一种对健康至关重要的营养物质,它可以调节水与电解质平衡,是抗体生成所必须的物质,还是提供人体活动所需能量的物质之一,可见蛋白质是生命的基础、生命的存在形式。
【设问】既然蛋白质是生命的基础,那么,你知道蛋白质是由那些元素所组成的?是由什么物质构建而成的呢?
【板书】2.蛋白质的组成?
蛋白质是一类非常复杂的化合物,其分子中含有C、H、O、N、S等元素。蛋白质的相对分子质量很大,从几万到几千万,蛋白质属于天然高分子化合物。1965年我国科技工作者成功合成了具有生物活性的——结晶牛胰岛素。这是科学史上的一大成就,可以说是科学史上又一“丰碑”。在认识生命现象揭开生命奥秘的伟大历程中,做出了重要贡献。
【讲述】蛋白质在酸、碱、酶的作用下能发生水解,水解得到最终产物为α-氨基酸。
蛋白质+水
α—氨基酸
人体摄入的蛋白质在酶的催化下水解的最终产物是各种α-氨基酸;各种α-氨基酸在人体内重新合成所需的各种蛋白质,由此可见α-氨基酸是构建天然的高分子化合物——蛋白质的基石。
【设问】什么叫氨基酸?
概念:羧酸分子里烃基上的氢原子被氨基取代后的生成物叫氨基酸。
你能写出下面氨基酸的结构简式:
⑴α-氨基乙酸(甘氨酸)
⑵α-氨基丙酸(丙氨酸)
⑶α-氨基戊二酸
【讲述】与羧基相连的碳原子叫α碳原子,与α碳原子相连的碳原子叫β碳原子。羧酸分子里的α碳原子上的氢原子被氨基取代的生成物叫α-氨基酸。
【过渡】蛋白质有什么样的性质呢?
【活动、探究1】学生分组实验:①取5支编号(1~5)试管,各加入2mL鸡蛋清溶液,向1号试管加入2mL蒸馏水振荡后留作对比。②向2~4号试管中分别加入0.5mL
的饱和(NH4)2SO4溶液、醋酸铅(或硫酸铜)溶液、甲醛(或75%医用酒精)溶液,第5支试管在酒精灯上加热,振荡试管并观察现象。③向2~5号试管中各加入2mL蒸馏水,振荡后再次与1号试管对照观察,填写实验记录。思考2号试管现象为什么和3、4、5不同,其实质是什么?
【活动、探究2】向盛有3mL
鸡蛋清溶液的试管里滴入几滴浓硝酸,观察发生的现象。
【活动、探究3】把洗净的鸡蛋壳晾干后,取少量放在酒精灯上灼烧,闻气味。
【交流、讨论】2号试管有蛋白质析出,加蒸馏水后蛋白质又溶解在水里;2~4号试管有蛋白质凝结,加水后不溶解;鸡蛋清溶液遇浓硝酸变黄;灼烧鸡蛋壳有烧焦羽毛的气味。
【讲述】少量的盐(如硫酸铵、硫酸钠)能促进蛋白质的溶解,但如果向蛋白质溶液中加入浓的盐溶液,反而会使蛋白质的溶解度降低而使其从溶液中析出,这个过程叫盐析,这样析出的蛋白质在继续加水时仍能溶解,并不影响原来蛋白质的生理活性,可见盐析是可逆的。但在紫外线照射、加热或加入有机化合物、酸、碱、重金属盐(如铜盐、铅盐、汞盐等)的情况下,蛋白质会发生性质上的改变而聚沉,,这种聚沉是不可逆的,这个过程叫变性。
【板书】3.蛋白质的化学性质
(1)盐析—可逆过程—可分离提纯蛋白质
(2)变性—可逆过程
(3)颜色反应—可鉴别蛋白质
(4)灼烧时有烧焦羽毛的气味—可鉴别蛋白质
【过渡】由于蛋白质在一定条件下能发生变性,丧失生理活性,因此在现实生活中对这一性质的运用也是很多的。
【迁移、应用】1.误服重金属盐应立即采取什么措施?
【阅读总结】阅读蛋白质的用途并结合生活实际让学生谈谈蛋白质的用途。
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